CN102933452A - 电动汽车 - Google Patents

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Abstract

在具备轮毂电机驱动装置和独立转向装置的电动汽车中，通过采用没有车体或者底盘的一部分从车轮的定位旋转所必要的最小限度的圆形空间突出的结构，能够在最小限度的停车空间进行定位旋转。在车轮为左右的前轮（17a、17b）和左右的后轮（17c、17d）的四轮的情况下，采用仅在左右的前轮（17a、17b）、仅在左右的后轮（17c、17d）或者全部车轮（17a、17b、17c、17d）设置轮毂电机驱动装置（27），在各车轮（17a、17b、17c、17d）装载独立转向装置，使各车轮（17a、17b、17c、17d）的中心立轴的轴线和路面的交点（A）位于车体（12）的内侧的圆周上的结构。

Description

电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车，特别是涉及在具备轮毂电机驱动装置和独立转向装置的电动汽车中，定位旋转容易的电动汽车。
背景技术
目前已知各种具备轮毂电机驱动装置的电动汽车和具备由线控转向系统构成的独立转向装置的电动汽车（专利文献1、2）。
轮毂电机驱动装置具备：产生驱动力的电机部；使电机部的旋转减速并进行输出的减速部；和将来自减速部的输出传递到车轮的车轮轮毂。减速部例如含有行星齿轮机构。上述的轮毂电机驱动装置的旋转速度、旋转方向等由车载的电机控制部电子控制（专利文献1、2）。
此外，由线控转向系统构成的独立转向装置，在各车轮设置转向调节器，对应于驾驶者的手的操作角在转向角控制部中计算目标转向角，对上述的转向调节器进行电子控制，设定各车轮的转向角（专利文献3）。
在具备上述的独立转向装置的电动汽车中，在一定场所进行旋转的所谓的该场所旋转、即定位旋转的情况下，以使得前轮为ハ字形，后轮为逆ハ字形的方式进行转向，在两轮驱动的情况下以前轮或后轮的左右的驱动车轮的旋转方向为相反方向的方式进行控制。在四轮驱动的情况下，以前后轮同时左右逆旋转，并且前后对应的左右的车轮为同向旋转的方式进行控制。通过这样的控制能够定位旋转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-7914号公报
专利文献2：日本特开2007-216930号公报（图1、图4）
专利文献3：日本特开2009-23561号公报（图1、图3）
发明内容
发明想要解决的问题
但是，在现有的电动汽车中，通常该底盘的平面视图形状与发动机汽车的形状匹配地形成为在前后方向上长的纵长形状，因此在车宽方向没有充分的空间的场所进行定位旋转时，存在会干扰相邻的车辆或者建筑物的问题。
所以，本发明的课题在于提供一种电动汽车，其具备轮毂电机驱动装置和独立转向装置，通过采用车体或底盘的一部分不会从车轮的定位旋转所需要的最小限度的圆形的空间突出的结构，由此，能够在最小限度的停车空间进行定位旋转。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明是一种电动汽车，车轮为前轮、左右的后轮的三轮或者左右的前轮和后轮的三轮，仅在前轮、仅在后轮、或者在全部车轮设置有轮毂电机驱动装置，其中，在各车轮装载有独立转向装置，使各车轮的中心立轴（中心销）的轴线和路面的交点位于车体的内侧的圆周上。
此外，在车轮为左右的前轮和左右的后轮四轮，仅在左右的前轮、仅在左右的后轮、或者在全部车轮设置有轮毂电机驱动装置的电动汽车中，其中，在各车轮装载有独立转向装置，使各车轮的中心立轴（中心销）的轴线和路面的交点位于车体的内侧的圆周上。
所述车体可以为大致圆筒形的外形，在前表面设置乘降口。
发明效果
本发明的电动汽车，即使在用于进行旋转的空间不充分的情况下，也能够通过独立转向装置使得车轮的朝向向着能够定位旋转的方向。因此，只要有能够进入的宽度，即使没有其以上的宽广的空间也不会干扰周围的物体，能够进行定位旋转，即使在前进进入到终点狭窄的停车空间的情况下，通过进行定位旋转，也能够从该停车空间前进开走。
此外，通过设置有轮毂电机驱动装置，在后轮驱动的情况下自不待言，即使在前轮驱动或者全部车轮驱动的情况下，在左右的前轮外壳之间也能够获得充分的空间。由此，能够将乘降口设置在车体的前表面，具有即使在狭窄的停车空间也能够从进入方向进行乘降的便利。
并且，通过在车体的前表面设置乘降口，停车时不需要确保汽车左右用于乘降的空间，与即使在狭窄的停车空间也能够定位旋转相互结合，能够实现停车空间的有效利用。
附图说明
图1是实施方式1的电动汽车的横截平面图。
图2是实施方式1的立体图。
图3是将实施方式1的控制框图合并表示的横截平面图。
图4是实施方式1的转小弯运转时的横截平面图。
图5是定位旋转时的横截平面图。
图6是适用于三轮的电动汽车的实施方式的横截说明图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
[实施方式1]
如图1所示，实施方式1的电动汽车，在其平面视图形状中，车体12的外周缘在半径R0的车体圆C上。车体12包括框体13、设置在框体13上的底板14等。
车体12的框体13的平面形状是由包括其中心O的四边形的中央部15、设置在其中央部15的前后的前端部15a和后端部15b、设置在中央部15的左右两侧的左侧部15c和右侧部15d构成的十字形。上述各部15a～15d由具有与上述车体圆C的半径R0一致的曲率半径的圆弧状的框体端缘13a和左右的框体侧缘13b、13c包围3条边。
在上述各部15a～15d相互间的框体侧缘13b和13c之间，分别在前后左右的4个位置设置有凹入为方形的车轮外壳16，分别安装有左右的前轮17a、17b和左右的后轮17c、17d。
此外，各车轮17a～17d的吊架，与本发明内容没有直接关系，所以省略图示。
各车轮17a～17d的中心立轴的轴线和路面的交点A，在车体12的外周缘的圆C以下的大小的半径R1的车轮配置圆D上，并且，相对于在车体12的中心O正交的左右方向和前后方向的基准线（X、Y）配置在前后、左右对称的位置。
如图2所示，上述车体12的座舱19作为整体构成为圆筒状，圆筒部20的外周面沿着上述车体圆C的外周面。车体圆C的半径R0加上座舱19的板厚之后的圆为半径R2的最大圆E。其中，座舱19的板厚，与车体圆C相比小至能够忽视的程度，因此，最大圆E实际上与车体圆C相等。
上述座舱19，在4个位置的车轮外壳16的部分中，随着其形状形成为从圆筒部20的外周面凹入（参照图2）。
上述的圆筒部20的上端面被圆形的顶板21封闭。在圆筒部20的前表面即在左右的车轮外壳16之间设置有乘降口22。该乘降口22可以为铰链（hinge）式、滑动式的任一者。另外，在圆筒部20设置有窗23。此外，圆筒部20的内部即车内设置具备驾驶盘24的驾驶席25。在驾驶席25设置有用于操作后述的轮毂电机驱动装置27的油门踏板26（参照图1）、用于控制车轮17a～17d的制动踏板30等。
另外，图示的情况是在后轮17c、17d设置有轮毂电机驱动装置27的后轮驱动形式，但即使在前轮驱动形式或者全部车轮驱动形式的情况下，轮毂电机驱动装置27也收纳于各个车轮外壳16内，所以在左右的车轮外壳16之间能够具有充分的空间。由此，在座舱19的前表面设置乘降口22没有障碍。
接着，基于图3说明上述车轮17a～17d的控制装置。上述轮毂电机驱动装置27，如周知的方式，具备：产生驱动力的电机部；使电机部的旋转减速并进行输出的减速部；和将来自减速部的输出传递到车轮的车轮轮毂。减速部例如含有行星齿轮结构。轮毂电机驱动装置27由装载在车体12的电机控制单元28控制，由此来设定后轮17c、17d的旋转速度、旋转方向等。
此外，用于使上述各车轮17a～17d转向的独立转向装置29装载在车体12。独立转向装置29含有下面说明的线控转向系统。
即，在各车轮17a～17d分别设置有转向调节器（actuator）31。如图3所示，转向调节器31包括电机32、和由该电机驱动的直线移动（直动）机构33。直线移动机构33包括安装在电机32的驱动轴的螺母34、和与该螺母34螺纹结合的螺杆35。螺母34和螺杆35通常使用滚珠丝杠（ball screw）。当电机32被驱动时，螺母34在固定位置旋转，螺杆35在其长度方向上进退。
上述螺杆35与L形的转向节臂36的一端部连结。转向节臂36通过隅杆（corner pin）37在平面内能够摇动地安装，另一端部与连结到车轮轮毂的转向节38的一端部连结。通过电机32的旋转，转向节臂36的一端部在前后方向上动作，并且，另一端的转向节38在圆周方向上旋转，设定车轮17a～17d的转向角θ（参照图4）。
控制上述转向调节器31的转向角控制单元39装载在车体12。在车体12设置有检测上述驾驶盘24的操作量的驾驶盘操作量传感器40，该检测信号被输入至上述转向角控制单元39。转向角控制单元39基于上述操作量的检测信号，计算成为目标的转向角θ，控制上述转向调节器31。
此外，在驾驶席25设置有在需要向窄路旋转的切换的情况下、在U旋转等的情况下操作的转小弯运转开关41、在狭窄的停车位置进行定位旋转的情况下操作的定位旋转开关（固定位置旋转开关）42。当操作转小弯运转开关41时，转小弯信号被输入至转向角控制单元39。此外，当操作定位旋转开关42时，定位旋转信号被输入至电机控制单元28和转向角控制单元39。定位旋转开关42能够区别为左旋转和右旋转。此外，当转小弯时，除了通过开关切换ON/OFF之外，也能够适用根据转向运转角和车速自动判断使用的方法。
实施方式1的汽车如上所述，接着说明其作用。
[直线移动运转]
图3表示直线移动运转。当运转开始时，基于来自驾驶盘操作量传感器40的信号，在转向角控制单元39中计算转向角（=0°），控制转向调节器31，将车轮17a～17d设定为上述的转向角。通过操作驾驶席25的油门踏板26，经过电机控制单元28，通过轮毂电机驱动装置27来驱动后轮17c、17d使其直线移动。前进、后退的切换通过省略图示的杠杆等的操作进行。
[转小弯运转]
如图4所示，在线路变换、U转弯等的方向转换时，通常，仅操作前轮17a、17b。在窄路的旋转的切换不需要的情况下、进行U转弯的情况下，操作驾驶席25的转小弯运转开关41。转小弯信号被输入转向角控制单元39，通过该单元39来控制后轮14c、14d的转向调节器31，该后轮17c、17d设定为具有向与前后对应的前轮17a、17b的转向角θ、δ相反方向改变了朝向的转向角-θ’、-δ’。
由此，所谓的内轮差被消除，能够有效进行转小弯的方向转换。其中，为了保证车体12的稳定，有必要在一定以下的低速进行操作。此外，在后退时进行转小弯的情况下，也同样控制。
[定位旋转]
在狭窄的停车空间等中进行定位旋转的情况下，操作驾驶席25的定位旋转开关42。当定位旋转信号被输入转向角控制单元39时，该单元39控制各车轮17a～17d的转向调节器31，如图5所示，设定其转向角，使得各车轮17a～17d的车轴18全部成为车轮配置圆D的半径方向。由此，前轮17a、17b为ハ字形，后轮17c、17d为逆ハ字形。
与此同时，当对电机控制单元28输入定位置旋转信号（例如右旋转，参照如图5所示的箭头B）时，如图5所示，左后轮17c向前进方向旋转，右后轮17d向后退方向旋转，即以向左右逆方向旋转的的方式设定旋转方向。左右的前轮17a、17b从动于上述后轮17c、17d，同样，左前轮17a向前进方向旋转，右前轮17b向后退方向旋转。
在四轮驱动的情况下，设定为：前后轮一起左右逆旋转（左前轮17a前进方向，右前轮17b后退方向。左后轮17c前进方向，右后轮17d后退方向），并且前后对应的左右的车轮设定为同向的旋转方向，即左前轮17a、左后轮17c一起前进，右前轮17b、右后轮17d一起后退。其结果，车体12和底盘19以中心O为中心，在最大圆E、实际上在车体圆C以内进行旋转。
在上述的定位旋转时，旋转所需要的最小限度的空间实际上为车体圆C的空间，车轮配置圆D和底盘19存在于该车体圆C以内，因此，不存在突出到上述空间的外部的部分。因此，不会干扰在其周边存在的物体。
此外，如图5所示，在定位旋转时，车轮17a～17d的一部分从车体圆C突出，但是该程度被吸收到停车空间的余量的范围内，不会带来实质的影响。
具有这样的特征，所以在使该汽车运转的情况下，能够前进进入狭窄的停车空间，从该停车空间朝向进入方向驶出的情况下，通常通过后退进行，但在该汽车的情况下，通过进行定位旋转能够以前进方式驶出。
此外，车体12的前部，即使在前轮驱动的情况下，也使用轮毂电机驱动装置27，所以能够获得充分的空间。由此，如上所述，能够在底盘19的前部设置乘降口22，乘车时也能够获得宽广的视野，能够安全乘降。此外，停车空间的左右不需要用于乘降的空间。并且，即使在前进进入终点狭窄的停车空间的情况下，通过定位旋转也能够从进入方向乘降。
以上，对四轮汽车进行了说明，但是该发明如图6所示，也适用于三轮汽车。图6的实施方式，在左右后轮17c、17d设置有轮毂电机驱动装置27，但也可以将轮毂电机驱动装置27仅设置在前轮17a或全部轮。
附图标记说明
A 中心立轴的轴线和路面的交点
12 车体
13 框体
13a 框体端缘
13b、13c 框体侧说明
14 底板
15 中央部
15a 前端部
15b 后端部
15c 左侧部
15d 右侧部
16 车轮外壳
17a～17d 车轮
18 车轴
19 座舱
20 圆筒部
21 顶板
22 乘降口
23 窗
24 驾驶盘
25 驾驶席
26 油门踏板
27 轮毂电机驱动装置
28 电机控制单元
29 独立转向装置
30 制动踏板
31 转向调节器
32 电机
33 直线移动机构
34 螺母
35 螺杆
36 转向节臂
37 隅杆
38 转向节
39 转向角控制单元
40 驾驶盘操作量传感器
41 转小弯运转开关
42 定位旋转开关

Claims (10)

1.一种电动汽车，其特征在于：
车轮为左右的前轮和左右的后轮的四轮，仅在左右的前轮、仅在左右的后轮、或者在全部车轮设置有轮毂电机驱动装置，其中，在各车轮装载有独立转向装置，使各车轮的中心立轴的轴线和路面的交点位于车体的内侧的圆周上。
2.一种电动汽车，其特征在于：
车轮为前轮、左右的后轮的三轮或者左右的前轮和后轮的三轮，仅在前轮、仅在后轮、或者在全部车轮设置有轮毂电机驱动装置，其中，在各车轮装载有独立转向装置，使各车轮的中心立轴的轴线和路面的交点位于车体的内侧的圆周上。
3.如权利要求1或2所述的电动汽车，其特征在于：
全部车轮相对于前后方向的基准线能够转向至90度以上的角度。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电动汽车，其特征在于：
所述车体的座舱形成为大致圆筒形的外形。
5.如权利要求4所述的电动汽车，其特征在于：
在所述车体的座舱的前表面设置有乘降口。
6.如权利要求1～5中任一项所述的电动汽车，其特征在于：
所述独立转向装置包含线控转向系统，所述线控转向系统包括：驾驶盘操作量传感器；转向角控制单元，其基于由该驾驶盘操作量传感器检测出的驾驶盘操作量信号，对各车轮的转向角进行计算控制；由所述转向角控制单元控制的转向调节器；和与所述转向调节器连接的转向节臂，其中，所述转向节臂与车轮侧的转向节连接。
7.如权利要求6所述的电动汽车，其特征在于：
所述转向调节器包括电机和由该电机驱动的直线移动机构，通过所述直线移动机构使L形的转向节臂的一端部朝向汽车的前后方向动作，并且，使所述转向节臂的另一端部朝向车宽方向动作。
8.如权利要求7所述的电动汽车，其特征在于：
所述直线移动机构包含：通过所述电机在固定位置旋转的螺母；和与该螺母螺纹结合并与所述转向节臂连接的螺杆。
9.如权利要求6～8中任一项所述的电动汽车，其特征在于：
在所述车体内部的驾驶席设置有转小弯运转开关，通过操作所述转小弯运转开关，将转小弯信号输入所述转向角控制单元，在所述转向角控制单元中，基于所述转小弯信号控制各转向调节器，设定该左右的后轮的转向角，使得所述左右的后轮具有向与该左右的后轮对应的左右的前轮的转向角的相反一侧改变了朝向的转向角。
10.如权利要求6～9中任一项所述的电动汽车，其特征在于：
在所述车体内部的驾驶席设置有定位旋转开关，通过操作所述定位旋转开关，将定位旋转信号输入到所述转向角控制单元和电机控制单元，在所述转向角控制单元中，基于所述定位旋转信号控制各转向调节器，设定转向角，使得各车轮朝向车体内侧圆的径向，在所述电机控制单元中，基于所述定位旋转信号控制所述轮毂电机驱动装置，在两轮驱动的情况下设定为各驱动车轮的旋转方向为相反方向，在四轮驱动的情况设定为前后轮一起左右逆旋转，并且前后对应的左右的车轮为同向旋转。
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