CN115476921A - 双车轮转向驱动桥、转向系统、转向方法及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种双车轮转向驱动桥、转向系统、转向方法及汽车，该双车轮转向驱动桥包括驱动电机安装转向座、外侧车轮、内侧车轮、第一驱动电机、第二驱动电机及离合装置，所述内侧车轮并排设置在所述外侧车轮的内侧以构成双车轮，所述驱动电机安装转向座的上端用于绕一竖直轴线可转动地连接在悬架结构上。本申请的双车轮转向驱动桥，第一驱动电机与第二驱动电机能够分别控制外侧车轮与内侧车轮的转速，以使得外侧车轮与内侧车轮形成转速差，转速差使得地面对内侧车轮及外侧车轮的轮胎胎面产生不相等的摩擦反力，进而产生使驱动电机安装转向座绕竖直轴线旋转的转向力矩，完成双车轮转向。

Description

双车轮转向驱动桥、转向系统、转向方法及汽车

技术领域

本申请属于汽车转向技术领域，涉及一种双车轮转向驱动桥、转向系统、转向方法及汽车。

背景技术

现有的汽车转向桥结构，无论对于转向桥还是转向驱动桥，一般采用左、右两侧单车轮的结构，现有技术的车轮转向运动，均通过方向盘、转向器、转向直拉杆、横拉杆、转向节等实现转向。其原理均为随方向盘旋转带动的转向桥减速机构，带动直拉杆、横拉杆、转向节和车轮，使得车轮产生绕转向主销或球销的被动转向运动。

现有的单纯的转向桥，其原理为随方向盘转动的单纯车轮被动转向，只有单个车轮转向的功能，如果采用双轮胎，由于转向车轮定位所需的车轮外倾、前束、转向主销后倾等的要求，会导致内侧轮胎悬空的情况。如果没有车轮外倾、前束、转向主销后倾等，转向操纵力将变得非常沉重，车轮转向会变得很困难，车轮难以自动回正，转向轮胎磨损也会非常剧烈，最终，无法得以实现正常转向。因而，现有的单纯的转向桥无法实现双车轮转向。

现有的转向驱动桥，其转向机构与单纯的转向桥相同，只是增加了球笼万向节结构等来兼顾驱动、转向功能的结构。其转向结构，也无法实现对双车轮的驱动与转向功能，并且不能实现原地转向功能。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是：针对现有的转向驱动桥无法实现对双车轮的驱动与转向功能的问题，提供一种双车轮转向驱动桥、转向系统、转向方法及汽车。

为解决上述技术问题，一方面，本申请提供了一种双车轮转向驱动桥，包括驱动电机安装转向座、外侧车轮、内侧车轮、第一驱动电机、第二驱动电机及离合装置，所述内侧车轮并排设置在所述外侧车轮的内侧以构成双车轮，所述驱动电机安装转向座的上端用于绕一竖直轴线可转动地连接在悬架结构上，所述第一驱动电机及第二驱动电机安装在所述驱动电机安装转向座的下端；所述第一驱动电机用于驱动所述外侧车轮旋转，所述第二驱动电机用于驱动所述内侧车轮旋转；

所述离合装置连接在所述第一驱动电机与第二驱动电机之间，用于控制所述第一驱动电机与第二驱动电机的结合与断开；在所述第一驱动电机与第二驱动电机断开时，所述第一驱动电机与第二驱动电机能够分别控制所述外侧车轮与内侧车轮的转速，以使得所述外侧车轮与内侧车轮形成转速差，进而产生使所述双车轮转向驱动桥绕所述竖直轴线旋转预定角度的转向力矩。

可选地，所述双车轮位于悬架结构的扭力摇臂的下方，所述驱动电机安装转向座的上端由所述外侧车轮与内侧车轮之间的缝隙穿出，以用于与悬架结构的扭力摇臂连接。

可选地，所述双车轮转向驱动桥还包括第一减速机构及第二减速机构，所述第一减速机构连接在所述第一驱动电机与外侧车轮之间，所述第二减速机构连接在所述第二驱动电机与内侧车轮之间；

所述第一减速机构、第一驱动电机、离合装置、第二驱动电机及第二减速机构由外向内依次排布在所述外侧车轮与内侧车轮合围形成的空间中。

可选地，所述驱动电机安装转向座包括转向臂及连接在所述转向臂下端的用于安装所述第一驱动电机及第二驱动电机的电机安装座，所述转向臂的上端设置有能够绕所述竖直轴线转动连接在所述扭力摇臂上的转接座。

可选地，所述扭力摇臂上设置有左转限位块及右转限位块，所述转接座上设置有限转块；

所述驱动电机安装转向座向左旋转时，所述左转限位块与限转块抵接以限定所述驱动电机安装转向座的向左旋转时的最大角度；

所述驱动电机安装转向座向右旋转时，所述右转限位块与限转块抵接以限定所述驱动电机安装转向座的向右旋转时的最大角度。

可选地，所述双车轮的接地点在汽车前后方向上位于所述竖直轴线的后方。

可选地，所述第一驱动电机的两端分别穿出所述第一驱动电机的壳体，所述第二驱动电机的两端分别穿出所述第二驱动电机的壳体；

所述离合装置连接在所述第一驱动电机的输出轴的内端与所述第二驱动电机的输出轴的外端之间，用于控制所述第一驱动电机的输出轴与第二驱动电机的输出轴的结合与断开。

可选地，所述离合装置包括电动拨叉、结合套、啮合套及结合齿，所述结合齿固定在所述第一驱动电机的输出轴内端，所述结合套设置有内花键孔，所述结合齿设置有与所述内花键孔花键配合的第一外花键，所述啮合套固定在所述第二驱动电机的输出轴外端，所述啮合套设置有第二外花键，所述结合套通过所述内花键孔与第二外花键常啮合，以随所述第二驱动电机的输出轴同步旋转；

所述电动拨叉向外拨动所述结合套时，所述结合套与所述结合齿花键连接，以使得所述第一驱动电机的输出轴与第二驱动电机的输出轴的结合，所述电动拨叉向内拨动所述结合套时，所述结合套与所述结合齿脱离，以使得所述第一驱动电机的输出轴与第二驱动电机的输出轴的分离。

可选地，所述第二驱动电机及第一驱动电机对称设置在所述驱动电机安装转向座的内外两侧。

本申请实施例提供的双车轮转向驱动桥，第一驱动电机与第二驱动电机能够分别控制外侧车轮与内侧车轮的转速，以使得外侧车轮与内侧车轮形成转速差，转速差使得地面对内侧车轮及外侧车轮的轮胎胎面产生不相等的摩擦反力，不相等的地面摩擦反力反作用于双车轮，进而产生使驱动电机安装转向座绕竖直轴线旋转的转向力矩，双车轮就会自动产生绕垂直地面的旋转轴(竖直轴线)的原地转动，完成双车轮原地转向功能，同时也实现了双车轮驱动。

再一方面，本申请实施例还提供了一种转向系统，包括转向装置、前转向轮及左右相对设置的两个上述的双车轮转向驱动桥，所述转向装置用于控制所述前转向轮的转向。

可选地，所述前转向轮包括左右相对设置的左前转向轮及左右转向轮；

所述转向装置包括方向盘、转向器、转向直拉杆、横拉杆、左转向节及右转向节，所述左转向节与左前转向轮连接，所述右转向节与右前转向轮连接，所述横拉杆连接所述左转向节及右转向节，所述转向直拉杆的下端连接所述横拉杆，所述转向直拉杆的上端连接所述转向器，所述方向盘连接所述转向器。

再一方面，本申请实施例还提供了一种转向方法，包括：

在接收到双车轮转向信号后，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机断开，第一驱动电机与第二驱动电机分别控制外侧车轮与内侧车轮的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差调整为预定转速差，完成双车轮转向；

在接收到双车轮回正信号后，第一驱动电机与第二驱动电机分别控制外侧车轮与内侧车轮的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差逐渐恢复至0；

在接收到双车轮锁定信号后，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机结合。

本申请实施例提供的上述转向方法，能够实现双车轮的原地转向，从而能够在狭小空间内，完成难度较大的转向动作，例如狭小位置倒车入库、原地转向调头等。

再一方面，本申请实施例还提供了一种转向方法，包括：

S1、获取方向盘转角信号，并传输给整车控制器，驱动电机控制器根据方向盘转角信号控制双车轮的转向；

S2、在接收到双车轮转向信号后，整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机断开，整车控制器向电机控制器发出控制指令以分别控制第一驱动电机与第二驱动电机的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差调整为预定转速差，进而驱使双车轮转向驱动桥绕竖直轴线旋转预定角度，使得双车轮转动预定转角，双车轮转动的预设角度与前转向轮的转动方向相同或相反；

S3、整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机结合，双车轮的转角锁定在预定转角。

本申请实施例提供的上述转向方法，通过常规的前转向轮的转向与双车轮的原地转向的组合，从而能够在狭小空间内完成转向。

再一方面，本申请实施例还提供了一种转向方法，包括：

S1、获取方向盘转角信号，并传输给整车控制器，驱动电机控制器根据方向盘转角信号控制双车轮的转向；

S2、在接收到双车轮转向信号后，整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机断开，整车控制器向电机控制器发出控制指令以分别控制第一驱动电机与第二驱动电机的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差调整为预定转速差，进而驱使双车轮转向驱动桥绕竖直轴线旋转预定角度，使得双车轮转动到与前转向轮同转向的预定转角；

S3、整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机结合，双车轮的转角锁定在预定转角；

S4、倒车入库。

本申请实施例提供的上述转向方法，通过常规的前转向轮的转向与双车轮的原地转向的组合，从而能够在狭小空间内完成倒车入库。

再一方面，本申请实施例还提供了一种汽车，其包括上述的双车轮转向驱动桥或转向系统。

本申请实施例提供的汽车，具备了上述双车轮转向驱动桥、转向系统及转向方法的所有优点。

附图说明

图1是本申请第一实施例提供的双车轮转向驱动桥的示意图；

图2是图1中a处的放大图；

图3是本申请第一实施例提供的双车轮转向驱动桥与悬架结构的连接示意图；

图4是本申请第二实施例提供的双车轮转向驱动桥与悬架结构的连接示意图；

图5是本申请第三实施例提供的双车轮转向驱动桥与悬架结构的连接示意图；

图6是本申请第四实施例提供的转向系统的示意图；

图7是本申请第五实施例提供的转向方法的流程图；

图8是本申请第六实施例提供的转向方法的流程图；

图9是本申请第七实施例提供的转向方法的流程图；

图10是本申请一实施例提供的汽车的示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、驱动电机安装转向座；11、电机安装座；111、第一安装座；112、第二安装座；12、转向臂；121、转接座；1211、限转块；1212、凸台；2、第一驱动电机；21、第一驱动电机的输出轴；3、第二驱动电机；31、第二驱动电机的输出轴；4、第一减速机构；41、第一一级行星齿轮减速机构；42、第一二级行星齿轮减速机构；5、第二减速机构；51、第二一级行星齿轮减速机构；52、第二二级行星齿轮减速机构；6、第一制动器；7、第二制动器；8、外侧车轮；9、内侧车轮；10、离合装置；101、电动拨叉；1011、拨叉电机；1012、拨叉摆臂；10121、拨动块；102、结合套；1021、环形凹槽；103、啮合套；104、结合齿；

20、悬架结构；201、扭力摇臂；2011、左转限位块；2012、右转限位块；2013、竖直部；2014、弯折部；2015、旋转安装座；201a、前竖直部；201b、后竖直部；201c、上连接部；201d、下连接部；202、上推力板；203、下推力板；204、空气弹簧；205、减振器；206、主销衬套；207、轴承；

30、主销；

40、转向立管；

10000、汽车；1000、转向系统；100、转向装置；200、前转向轮；300、双车轮转向驱动桥。

具体实施方式

为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

第一实施例

参见图1至图3，本申请第一实施例提供的双车轮转向驱动桥包括驱动电机安装转向座1、外侧车轮8、内侧车轮9、第一驱动电机2、第二驱动电机3及离合装置10，所述内侧车轮9并排设置在所述外侧车轮8的内侧以构成双车轮，所述驱动电机安装转向座1的上端用于绕一竖直轴线可转动地连接在悬架结构20上，所述第一驱动电机2及第二驱动电机3安装在所述驱动电机安装转向座1的下端；所述第一驱动电机2用于驱动所述外侧车轮8旋转，所述第二驱动电机3用于驱动所述内侧车轮9旋转。

所述离合装置10连接在所述第一驱动电机2与第二驱动电机3之间，用于控制所述第一驱动电机2与第二驱动电机3的结合与断开；在所述第一驱动电机2与第二驱动电机3断开时，所述第一驱动电机2与第二驱动电机3能够分别控制所述外侧车轮8与内侧车轮9的转速，以使得所述外侧车轮8与内侧车轮9形成转速差；所述转速差使得地面对所述外侧车轮8及内侧车轮9的轮胎胎面产生不相等的摩擦反力，进而产生使所述双车轮转向驱动桥绕所述竖直轴线旋转预定角度的转向力矩。

更为具体地，该双车轮转速差的转向功能的实现，是通过将地面摩擦反力产生的反力矩，传递至用于固定第一驱动电机2及第二驱动电机3的外壳的驱动电机安装转向座1。由于驱动电机安装转向座1的上端绕一竖直轴线可转动地连接在悬架结构的扭力摇臂上，驱动电机安装转向座1与扭力摇臂之间只能产生相对旋转运动，其它方向运动受到限制，这样，双车轮的转向，就可以通过上述结构来实现。

所述第二驱动电机3及第一驱动电机2对称设置在所述驱动电机安装转向座1的内外两侧，有以下几个好处：

(1)在双车轮处于动态时，消除两个电机结合时的振动。

(2)在双车轮处于动态时，两个电机的转动惯量相同，减小振动。

(3)在双车轮处于静态时，外侧车轮8与内侧车轮9的轮荷相同，以使得外侧车轮8与内侧车轮9的磨损均匀。

(4)在双车轮转向时，避免两个电机的自身的力矩影响转向。

参见图3，所述驱动电机安装转向座1的上端绕一竖直轴线可转动地连接在悬架结构20的扭力摇臂201上，扭力摇臂201通常用于空气悬架。所述双车轮位于悬架结构20的扭力摇臂201的下方，所述驱动电机安装转向座1的上端由所述外侧车轮8与内侧车轮9之间的缝隙穿出，以用于与悬架结构的扭力摇臂连接。在满足驱动电机安装座1一定强度和刚度前提下，双车轮之间的缝隙间距越小，双车轮装配占用空间以及旋转运动中需要占用的底盘和车厢内部的运动包络体空间就越小。

参见图1，所述双车轮转向驱动桥还包括第一减速机构4及第二减速机构5，所述第一减速机构4连接在所述第一驱动电机与外侧车轮8的轮辋之间，所述第二减速机构5连接在所述第二驱动电机3与内侧车轮9的轮辋之间。所述第一减速机构4、第一驱动电机2、离合装置10、第二驱动电机3及第二减速机构5由外向内依次排布在所述外侧车轮8与内侧车轮9合围形成的空间中。使得，双车轮转向驱动桥结构紧凑，不占用太多的车底部空间。

参见图1及图3，所述驱动电机安装转向座1包括转向臂12及连接在所述转向臂12下端的用于安装所述第一驱动电机2及第二驱动电机3的电机安装座11，所述转向臂12的上端设置有能够绕一竖直轴线转动连接在所述扭力摇臂201上的转接座121。通过该驱动电机安装座结构1，可以将第一驱动电机2、第二驱动电机3、第一减速机构4、第二减速机构5、第一制动器6、第二制动器7、外侧车轮8及内侧车轮9集成一体，实现两个驱动电机的动力传动、减速增扭、车轮制动、驱动整车等功能。此外，通过驱动电机安装座1与悬架结构的扭力摇臂旋转连接，并通过离合装置10，可以实现双车轮的转向功能。另外，通过驱动电机安装座1受到扭力摇臂除旋转以外的各向受力的限制固定结构，可以实现双车轮的悬架缓冲功能。

参见图3，所述扭力摇臂201上设置有左转限位块2011及右转限位块2012，所述转接座121上设置有限转块1211；所述驱动电机安装转向座1向左旋转时，所述左转限位块2011与限转块1211抵接以限定所述驱动电机安装转向座1的向左旋转时的最大角度(即双车轮向左转向的最大转角被限制)；所述驱动电机安装转向座1向右旋转时，所述右转限位块2012与限转块1211抵接以限定所述驱动电机安装转向座1的向右旋转时的最大角度(即双车轮向右转向的最大转角被限制)。这样，当双车轮转向至一定转角时，限转块1211起到转向限位作用，以免双车轮发生过度转向。左转限位块2011及右转限位块2012在竖直方向上间隔一定距离，在圆周方向上也间隔一定距离，即上下错开设置。限转块1211沿竖直方向延伸，且限转块1211的长度大于左转限位块2011及右转限位块2012的间距，所述左转限位块2011与限转块1211的上端抵接以限定所述驱动电机安装转向座1的向左旋转时的最大角度，所述右转限位块2012与限转块1211的下端抵接以限定所述驱动电机安装转向座1的向右旋转时的最大角度。

所述双车轮的接地点(即外侧车轮8及内侧车轮9的接地点)在汽车前后方向上位于所述竖直轴线的后方，驱动电机安装转向座1存在稳定距，驱动电机安装转向座1将受到稳定距的回正力矩作用，使双车轮转向驱动桥可以自动稳定在直线行驶状态，以保证双车轮转向驱动桥的自动回正功能。

参见图1，所述第一驱动电机2的两端分别穿出所述第一驱动电机2的壳体，所述第二驱动电机3的两端分别穿出所述第二驱动电机的壳体；所述离合装置10连接在所述第一驱动电机2的输出轴21(也可称转子轴)的内端与所述第二驱动电机3的输出轴31的外端之间，用于控制所述第一驱动电机2的输出轴21与第二驱动电机3的输出轴31的结合与断开，以此实现第一驱动电机2与第二驱动电机3的动力耦合与断开。所述第一驱动电机2的输出轴21与第二驱动电机3的输出轴31同轴。这样设置的好处是，双车轮转向驱动桥结构紧凑，可以实现每个驱动电机的单车轮单独控制以实现转向，并减少车轮轮胎的磨损，减少了能耗。另外，可以实现双车轮联动控制实现简化控制程序，并提升驱动电机控制器的能量转换效率，提升了驱动效率。

参见图2，所述离合装置10包括电动拨叉101、结合套102、啮合套103及结合齿104，所述结合齿104固定在所述第一驱动电机2的输出轴21内端，所述结合套102设置有内花键孔，所述结合齿104设置有与所述内花键孔花键配合的第一外花键，所述啮合套103固定在所述第二驱动电机3的输出轴31外端，所述啮合套103设置有第二外花键，所述结合套102通过所述内花键孔与第二外花键常啮合，以随所述第二驱动电机3的输出轴31同步旋转；所述电动拨叉101用于驱动所述结合套102沿啮合套103的第二外花键的键槽移动，进而实现所述结合套102与结合齿104的第一外花键的啮合与脱离。所述电动拨叉101向外拨动所述结合套102时，所述结合套102与所述结合齿104花键连接，以使得所述第一驱动电机2的输出轴21与第二驱动电机3的输出轴的31结合，此时，第一驱动电机2与第二驱动电机3的转速差为0。所述电动拨叉101向内拨动所述结合套102时，所述结合套102与所述结合齿104脱离，以使得所述第一驱动电机2的输出轴21与第二驱动电机3的输出轴31的分离。

在本实施例中所述第一驱动电机2的输出轴21内端设置有滚动轴承，第二驱动电机3的输出轴31外端插入滚动轴承的内圈，以保持两个驱动电机的所需的同轴度，减小两个驱动电机的旋转振动。

在本实施例中，如图2所示，所述结合套102的外壁上设置有环形凹槽1021，所述电动拨叉101包括拨叉电机1011及拨叉摆臂1012，所述拨叉电机1011连接在所述拨叉摆臂1012的第一端，所述拨叉摆臂1012的第二端设置有拨动块10121。所述拨叉电机101用于驱动所述拨叉摆臂1012的第一端旋转以使得所述拨叉摆臂1012绕其第一端摆动，所述拨叉摆臂1012的摆动通过所述拨动块10121向外或向内推动所述环形凹槽1021的槽壁，以此推动所述结合套102向外或向内滑动，进而实现所述结合套102与结合齿104的啮合与脱离。

在具体实施例中，所述拨动块10121为球形、椭球及方形等，在本实施例中拨动块10121为球形。球形的所述拨动块10121与所述环形凹槽1021的槽壁的接触摩擦阻力小。

第一实施例中，参见图3，悬架结构20为空气悬架结构，悬架结构20包括扭力摇臂201、上推力板202、下推力板203、空气弹簧204及减振器205，所述上推力板202设置在所述下推力板203的上方，所述空气弹簧204位于所述上推力板202与下推力板203之间，所述空气弹簧204的上端固定在车架上，所述空气弹簧204的下端固定在所述下推力板203上。所述减振器205位于所述上推力板202与下推力板203之间，所述减振器205的上端固定在车架上，所述减振器205的下端固定在所述下推力板203上。

所述扭力摇臂201呈L形，包括竖直部2013及弯折部2014，所述弯折部2014沿汽车前后方向延伸，所述弯折部2014的后端连接在所述竖直部2013的下端，所述上推力板202的前端及下推力板203的前端铰接在车架上，所述上推力板202的后端及下推力板203的后端铰接在所述扭力摇臂201的竖直部2013上。所述驱动电机安装转向座1的上端绕一竖直轴线可转动地连接在所述扭力摇臂201的弯折部2014上。

所述弯折部2014设置有旋转安装座2015，所述驱动电机安装转向座1的上端通过一旋转部件可转动地连接在所述旋转安装座2015上，所述竖直轴线为旋转部件的轴线。

第一实施例中，所述旋转部件包括主销30，所述旋转安装座2015包括上下间隔的第一安装板及第二安装板，所述第一安装板上设置有第一安装孔，所述第二安装板上设置有与所述第一安装孔同轴的第二安装孔；所述驱动电机安装转向座1的上端(转接座121)设置有伸入所述第一安装板与第二安装板之间的缺口内的凸台1212，所述凸台1212上设置有与所述第一安装孔同轴的第三安装孔；所述悬架结构20还包括第一主销衬套206a、第二主销衬套206b及第三主销衬套206c，所述第一主销衬套206a、第二主销衬套206b及第三主销衬套206c分别装配在所述第一安装孔、第二安装孔及第三安装孔中，所述第一主销衬套206a的外圈与所述第一安装孔过盈配合，所述第二主销衬套206b的外圈与所述第二安装孔过盈配合，所述第三主销衬套206c的外圈与所述第三安装孔过盈配合，所述主销30插接在所述第一主销衬套206a、第三主销衬套206c及第二主销衬套206b内，所述主销30与所述第一主销衬套206a、第二主销衬套206b及第三主销衬套206c的内圈过渡配合(能够产生相对转动，但又不会脱落)，以使得所述驱动电机安装转向座1能够绕所述竖直轴线旋转。这样，所述驱动电机安装转向座1的上端能够通过所述主销30可转动地连接在悬架结构20的扭力摇臂201上。

所述弯折部2014的前端面上设置有在圆周方向上相互间隔的所述左转限位块2011及右转限位块2012。所述限转块1211设置在所述凸台1212上。

此处的主销衬套206还可以由轴承替代。

所述第一减速机构4及第二减速机构5为行星减速机构。更为优选地，所述第一减速机构4及第二减速机构5均为两级行星齿轮减速机构。

所述第一减速机构4包括第一一级行星齿轮减速机构41及第一二级行星齿轮减速机构42，所述第一一级行星齿轮减速机构41的太阳轮连接所述第一驱动电机2的输出轴21的外端，所述第一一级行星齿轮减速机构41的行星架连接第一二级行星齿轮减速机构42的太阳轮，所述第一二级行星齿轮减速机构42的行星架通过车轮螺母连接外侧车轮8的轮辋；所述第二减速机构5包括第二一级行星齿轮减速机构51及第二二级行星齿轮减速机构52，所述第二一级行星齿轮减速机构51的太阳轮连接所述第二驱动电机3的输出轴31的内端，所述第二一级行星齿轮减速机构51的行星架连接第二二级行星齿轮减速机构52的太阳轮，所述第二二级行星齿轮减速机构52的行星架通过车轮螺母连接内侧车轮8的轮辋。

所述第一一级行星齿轮减速机构41的行星架与所述第一二级行星齿轮减速机构42的太阳轮刚性连接，其与第一传动半轴(第一减速机构4与外侧车轮8的轮辋之间的传动轴)之间设计向心推力球轴承结构，所述第一二级行星齿轮减速机构42的行星架内花键侧与第一传动半轴外花键连接。所述第二一级行星齿轮减速机构51的行星架与所述第二二级行星齿轮减速机构52的太阳轮刚性连接，其与第二传动半轴(第二减速机构5与内侧车轮9的轮辋之间的传动轴)之间设计向心推力球轴承结构，所述第二二级行星齿轮减速机构52的行星架内花键侧与第二传动半轴外花键连接。

参见图1，双车轮转向驱动桥还包括第一制动器6及第二制动器7，第一制动器6用于外侧车轮8的制动，第二制动器7用于内侧车轮9的制动，从而可以对外侧车轮8及内侧车轮9分别制动。这样，对于左右两侧的四个车轮(左右两侧均为双车轮)都可以单独的分配制动力，大大提升整车制动稳定性和单个车轮的轮胎的均匀磨损。

本申请实施例提供的双车轮转向驱动桥，第一驱动电机2与第二驱动电机3能够分别控制外侧车轮8与内侧车轮9的转速，以使得外侧车轮8与内侧车轮9形成转速差，转速差使得地面对外侧车轮8及内侧车轮9的轮胎胎面产生不相等的摩擦反力，不相等的地面摩擦反力反作用于双车轮，进而产生使驱动电机安装转向座1绕竖直轴线旋转的转向力矩，双车轮就会自动产生绕垂直地面的旋转轴(竖直轴线)的原地转动，完成双车轮原地转向功能，由于外侧车轮8、内侧车轮9同时都在转动，所以，同时实现了双车轮的驱动功能。

稳定距与离合装置(电动拨叉结构)设计，保证了没有主销后倾、车轮外倾、前束、转向管柱限位块等结构的双车轮的自动回正抗干扰转向功能，限位功能设计(限转块121与左转限位块2011、右转限位块2012的配合)实现了双车轮转向限位功能，防止倒车时双车轮整体过度回转运动的发生，双车轮定位参数简单，大大简化整个转向传动机构，显著降低了成本和维修保养工作量，并提升了使用的可靠性。

双车轮转向驱动桥采用双电机驱动的双车轮转向，在结构上可实现双驱动车轮的主动转向运动，可显著降低整车转弯直径，为实现商用车(如客车等)的大轴距低地板大载客量的布置方式，提供了可能性。

采用双电机驱动的双车轮转向，为实现双车轮转向驱动桥自动驾驶转向控制的前景提供了可能性。

由于可以实现后驱动双车轮与前转向单车轮同向转向或反向转向的可能性，也为整车在各种不同行驶路径行驶的灵活性提供了可能性。

第二实施例

参见图4，本申请第二实施例提供的双车轮转向驱动桥，其与第一实施例不同之处在于，所述旋转部件为竖直设置在所述驱动电机安装转向座1的上端(转接座121)的转向立管40，所述旋转安装座2015上设置有竖直通孔；所述悬架结构20还包括轴承207，所述轴承207的外圈过盈装配在所述竖直通孔中，所述转向立管40穿过所述竖直通孔，所述转向立管40过盈装配在所述轴承207的内圈中。所述轴承207设置有两个，分别位于转向立管40的上下两端。

第三实施例

参见图5，本申请第三实施例提供的双车轮转向驱动桥，其与第二实施例不同之处在于，所述扭力摇臂201为D字形，所述扭力摇臂201包括前竖直部201a、后竖直部201b、上连接部201c及下连接部201d，所述上连接部201c及下连接部201d沿汽车前后方向延伸，所述上连接部201c连接在所述前竖直部201a的上端与所述竖直部201b的上端之间，所述下连接部201d连接在所述前竖直部201a的下端与所述后竖直部201b的下端之间；所述转向臂12的上端部(转接座121)通过转向立管40可转动地连接在所述扭力摇臂201的前竖直部201a上。

第四实施例

如图6所示，本申请第四实施例提供一种转向系统1000，包括转向装置100、前转向轮200及左右相对设置的两个上述实施例的双车轮转向驱动桥300，所述转向装置用于控制所述前转向轮200的转向。

在应用于四轮汽车时，所述前转向轮200包括左右相对设置的左前转向轮及右前转向轮；所述转向装置100包括方向盘、转向器、转向直拉杆、横拉杆、左转向节及右转向节，所述左转向节与左前转向轮连接，所述右转向节与右前转向轮连接，所述横拉杆连接所述左转向节及右转向节，所述转向直拉杆的下端连接所述横拉杆，所述转向直拉杆的上端连接所述转向器，所述方向盘连接所述转向器。

在应用于三轮汽车时，前转向轮200仅一个。

第五实施例

如图7所示，本申请第五实施例提供一种转向方法，包括：

在接收到双车轮转向信号后，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机断开，第一驱动电机与第二驱动电机分别控制外侧车轮与内侧车轮的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差调整为预定转速差，完成双车轮转向。

在接收到双车轮回正信号后，第一驱动电机与第二驱动电机分别控制外侧车轮与内侧车轮的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差逐渐恢复至0。也就是说，使得双车轮逐步向初始的无转向位置的转向运动，也就是，恢复到双车轮转向驱动桥向直线行驶状态。

在接收到双车轮锁定信号后，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机结合。由于，所述双车轮的接地点位于所述竖直轴线的后方，驱动电机安装转向座1存在稳定距，双车轮转向驱动桥就可以自动稳定在直线行驶状态。

当两个车轮的轮胎接地路面存在不平、地面滚动阻力不同等情况时，直线行驶状态的双车轮可能受到干扰，会产生双车轮机构发生轻微转向，这时候，稳定距自动起到转向回正作用，将双车轮转向驱动桥恢复到直线行驶状态，以抵抗各种干扰转向运动。

当双车轮转向至一定位置时，限转块、左转限位块及右转限位块起转向限位作用，以免双车轮发生过度转向。

在倒车时，控制离合装置使得第一驱动电机与第二驱动电机的输出轴(转子轴)结合，双车轮转向驱动桥无法自动实现“差速”转向运动，以免双车轮自动向稳定距反方向回转180°趋势的不正常转向运动的产生。

离合装置为上述实施例的电动拨叉结构，拨叉电机正转驱动拨叉摆杆向外摆动，以推动结合套向外移动并与第一驱动电机的输出轴上的第一外花健结合，此时，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机结合。拨叉电机反转驱动拨叉摆杆向内摆动，以推动结合套向内移动并与第一驱动电机的输出轴上的第一外花健脱离，此时，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机断开。

双车轮转向信号可以由驾驶员给出，例如设置在车内的按钮。也可以是，系统根据当前的驾驶环境自动发出双车轮转向信号。

双车轮回正信号可以是根据方向盘转角信号给出，也可是，系统根据当前的驾驶环境自动发出双车轮回正信号。

在直线前进工况或者常规倒车工况(倒车空间大)时，系统给出双车轮锁定信号。

本申请实施例提供的上述转向方法，能够实现双车轮的原地转向，从而能够在狭小空间内，完成难度较大的转向动作，例如狭小位置倒车入库、原地转向调头等。

第六实施例

如图8所示，本申请第六实施例提供一种转向方法，包括：

S1、获取方向盘转角信号，并传输给整车控制器，驱动电机控制器根据方向盘转角信号控制双车轮的转向。其中，方向盘转角信号是指前转向轮转动位置的方向和角度)。

S2、在接收到双车轮转向信号后，整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机断开，整车控制器向电机控制器发出控制指令以分别控制第一驱动电机与第二驱动电机的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差调整为预定转速差，进而驱使双车轮转向驱动桥绕竖直轴线旋转预定角度，使得双车轮转动预定转角，双车轮转动的预设角度与前转向轮的转动方向相同或相反。

S3、整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机结合，双车轮的转角锁定在预定转角。

离合装置为上述实施例的电动拨叉结构，拨叉电机正转驱动拨叉摆杆向外摆动，以推动结合套向外移动并与第一驱动电机的输出轴上的第一外花健结合，此时，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机结合。拨叉电机反转驱动拨叉摆杆向内摆动，以推动结合套向内移动并与第一驱动电机的输出轴上的第一外花健脱离，此时，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机断开。

本申请实施例提供的上述转向方法，通过常规的前转向轮的转向与双车轮的原地转向的组合，从而能够在狭小空间内完成转向。

第七实施例

如图9所示，本申请第七实施例提供一种转向方法，包括：

S1、获取方向盘转角信号及停车位特征信号，并传输给整车控制器，驱动电机控制器根据方向盘转角信号及停车位特征信号控制双车轮的转向。其中，方向盘转角信号是指前转向轮转动位置的方向和角度)。停车位特征信号是指停车位框线特征，可以采用类似于车道保持系统的车道感应传感器感应停车位框线，也通过整车控制器计算，判断出整车相对于停车位框线的当前位置。

S2、在接收到双车轮转向信号后，整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机断开，整车控制器向电机控制器发出控制指令以分别控制第一驱动电机与第二驱动电机的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差调整为预定转速差，进而驱使双车轮转向驱动桥绕竖直轴线旋转预定角度，使得双车轮转动到与前转向轮同转向的预定转角。

S3、整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机结合，双车轮的转角锁定在预定转角。

S4、倒车入库。

离合装置为上述实施例的电动拨叉结构，拨叉电机正转驱动拨叉摆杆向外摆动，以推动结合套向外移动并与第一驱动电机的输出轴上的第一外花健结合，此时，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机结合。拨叉电机反转驱动拨叉摆杆向内摆动，以推动结合套向内移动并与第一驱动电机的输出轴上的第一外花健脱离，此时，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机断开。

在倒车入库过程中，若需要再次调整双车轮的转角，则重复步骤S2-S3，直到倒车入库完成。

本申请实施例提供的上述转向方法，通过常规的前转向轮的转向与双车轮的原地转向的组合，从而能够在狭小空间内完成倒车入库。

另外，本申请一实施例还提供一种汽车，其包括上述实施例的双车轮转向驱动桥300或转向系统1000。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种双车轮转向驱动桥，其特征在于，包括驱动电机安装转向座、外侧车轮、内侧车轮、第一驱动电机、第二驱动电机及离合装置，所述内侧车轮并排设置在所述外侧车轮的内侧以构成双车轮，所述驱动电机安装转向座的上端用于绕一竖直轴线可转动地连接在悬架结构上，所述第一驱动电机及第二驱动电机安装在所述驱动电机安装转向座的下端；所述第一驱动电机用于驱动所述外侧车轮旋转，所述第二驱动电机用于驱动所述内侧车轮旋转；

所述离合装置连接在所述第一驱动电机与第二驱动电机之间，用于控制所述第一驱动电机与第二驱动电机的结合与断开；在所述第一驱动电机与第二驱动电机断开时，所述第一驱动电机与第二驱动电机能够分别控制所述外侧车轮与内侧车轮的转速，以使得所述外侧车轮与内侧车轮形成转速差，进而产生使所述双车轮转向驱动桥绕所述竖直轴线旋转预定角度的转向力矩。

2.根据权利要求1所述的双车轮转向驱动桥，其特征在于，所述驱动电机安装转向座的上端绕一竖直轴线可转动地连接在悬架结构的扭力摇臂上，所述双车轮位于悬架结构的扭力摇臂的下方，所述驱动电机安装转向座的上端由所述外侧车轮与内侧车轮之间的缝隙穿出，以用于与悬架结构的扭力摇臂连接。

3.根据权利要求2所述的双车轮转向驱动桥，其特征在于，所述双车轮转向驱动桥还包括第一减速机构及第二减速机构，所述第一减速机构连接在所述第一驱动电机与外侧车轮之间，所述第二减速机构连接在所述第二驱动电机与内侧车轮之间；

所述第一减速机构、第一驱动电机、离合装置、第二驱动电机及第二减速机构由外向内依次排布在所述外侧车轮与内侧车轮合围形成的空间中。

4.根据权利要求2所述的双车轮转向驱动桥，其特征在于，所述驱动电机安装转向座包括转向臂及连接在所述转向臂下端的用于安装所述第一驱动电机及第二驱动电机的电机安装座，所述转向臂的上端设置有能够绕所述竖直轴线转动连接在所述扭力摇臂上的转接座。

5.根据权利要求4所述的双车轮转向驱动桥，其特征在于，所述扭力摇臂上设置有左转限位块及右转限位块，所述转接座上设置有限转块；

所述驱动电机安装转向座向左旋转时，所述左转限位块与限转块抵接以限定所述驱动电机安装转向座的向左旋转时的最大角度；

所述驱动电机安装转向座向右旋转时，所述右转限位块与限转块抵接以限定所述驱动电机安装转向座的向右旋转时的最大角度。

6.根据权利要求1所述的双车轮转向驱动桥，其特征在于，所述双车轮的接地点在汽车前后方向上位于所述竖直轴线的后方。

7.根据权利要求1所述的双车轮转向驱动桥，其特征在于，所述第一驱动电机的两端分别穿出所述第一驱动电机的壳体，所述第二驱动电机的两端分别穿出所述第二驱动电机的壳体；

所述离合装置连接在所述第一驱动电机的输出轴的内端与所述第二驱动电机的输出轴的外端之间，用于控制所述第一驱动电机的输出轴与第二驱动电机的输出轴的结合与断开。

8.根据权利要求7所述的双车轮转向驱动桥，其特征在于，所述离合装置包括电动拨叉、结合套、啮合套及结合齿，所述结合齿固定在所述第一驱动电机的输出轴内端，所述结合套设置有内花键孔，所述结合齿设置有与所述内花键孔花键配合的第一外花键，所述啮合套固定在所述第二驱动电机的输出轴外端，所述啮合套设置有第二外花键，所述结合套通过所述内花键孔与第二外花键常啮合，以随所述第二驱动电机的输出轴同步旋转；

所述电动拨叉向外拨动所述结合套时，所述结合套与所述结合齿花键连接，以使得所述第一驱动电机的输出轴与第二驱动电机的输出轴的结合，所述电动拨叉向内拨动所述结合套时，所述结合套与所述结合齿脱离，以使得所述第一驱动电机的输出轴与第二驱动电机的输出轴的分离。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的双车轮转向驱动桥，其特征在于，所述第二驱动电机及第一驱动电机对称设置在所述驱动电机安装转向座的内外两侧。

10.一种转向系统，其特征在于，包括转向装置、前转向轮及左右相对设置的两个如权利要求1-9任意一项所述的双车轮转向驱动桥，所述转向装置用于控制所述前转向轮的转向。

11.一种转向方法，基于权利要求1所述的双车轮转向驱动桥，其特征在于，包括：

在接收到双车轮转向信号后，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机断开，第一驱动电机与第二驱动电机分别控制外侧车轮与内侧车轮的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差调整为预定转速差，完成双车轮转向；

在接收到双车轮回正信号后，第一驱动电机与第二驱动电机分别控制外侧车轮与内侧车轮的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差逐渐恢复至0；

在接收到双车轮锁定信号后，离合装置控制第一驱动电机与第二驱动电机结合。

12.一种转向方法，基于权利要求10所述的转向系统，其特征在于，包括：

S1、获取方向盘转角信号，并传输给整车控制器，驱动电机控制器根据方向盘转角信号控制双车轮的转向；

S2、在接收到双车轮转向信号后，整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机断开，整车控制器向电机控制器发出控制指令以分别控制第一驱动电机与第二驱动电机的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差调整为预定转速差，进而驱使双车轮转向驱动桥绕竖直轴线旋转预定角度，使得双车轮转动预定转角，双车轮转动的预设角度与前转向轮的转动方向相同或相反；

S3、整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机结合，双车轮的转角锁定在预定转角。

13.一种转向方法，基于权利要求10所述的转向系统，其特征在于，包括：

S1、获取方向盘转角信号及停车位特征信号并传输给整车控制器，驱动电机控制器根据方向盘转角信号及停车位特征信号控制双车轮的转向；

S2、在接收到双车轮转向信号后，整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机断开，整车控制器向电机控制器发出控制指令以分别控制第一驱动电机与第二驱动电机的转速，将外侧车轮与内侧车轮的转速差调整为预定转速差，进而驱使双车轮转向驱动桥绕竖直轴线旋转预定角度，使得双车轮转动到与前转向轮同转向的预定转角；

S3、整车控制器控制离合装置动作以控制第一驱动电机与第二驱动电机结合，双车轮的转角锁定在预定转角；

S4、倒车入库。

14.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的双车轮转向驱动桥或者权利要求10所述的转向系统。

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