CN103264634B - 转向安全的助力型电动交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向安全的助力型电动交通工具，属于车辆技术领域，其包括车体、车桥和蓄电池，在车体上安装驱动车桥的电机，其特征在于：还包括无级调速发动机、减速器、燃油发电机和整流器，无级调速发动机的动力输出轴通过离合器联接电机的输入轴；燃油发电机经过整流器电联接蓄电池，燃油发电机连接启动器，蓄电池为启动器提供工作电源，蓄电池与启动器之间连接有按动开关；还在车体和车桥之间设置了转向平衡装置。此种电动汽车可以通过减轻车辆自重和减缓电能的释放速度双重手段来有效增加其续驶里程，并且转弯时不会发生侧翻，直行时又不影响避震效果。

Description

转向安全的助力型电动交通工具

技术领域

本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种转向安全的助力型电动交通工具。

背景技术

近年来，随着人们生活质量的不断提高，汽车逐步进入百姓家庭，成为广大人们的代步工具，同时越来越多的燃气排放污染了环境。在环保部门倡导绿色环保的背景下，各种用途的电动汽车应运而生。目前的电动汽车采用蓄电池储存的电能作为动力能源，其在实际应用中，最突显的问题就是续驶里程短。为了增加电动汽车的续驶里程，有效的办法不外乎两种：第一种是是减轻车辆的自身重量；第二种是改善车辆的动力系统。

其中，减轻车辆自重后，为保证驾驶时的舒适性，车辆的避震强度也要相应地减弱。车辆转弯时，会产生很大的偏位重量压向外侧，这个偏位重量使减弱后的避震器大幅压缩，使车身向转向的外侧倾斜，增大了车辆发生侧翻的几率。反过来讲，硬度大的避震器虽然会减少车辆侧翻的可能性，但是由于硬度过大会使驾车产生剧烈的颠簸而极不舒服。中国专利200910143765.X公开了一种具有防侧翻系统的汽车及防侧翻系统，该系统通过抬高转弯外侧的车体高度，同时降低转弯内侧的车体高度来使汽车的重心向内侧移动，从而有效地防止汽车侧翻，但是此防侧翻系统的主动液压缸和被动液压缸的柱塞在车辆直行时处于固定位置，从而固定了车体底盘与车桥间的距离，使避震器失去其避震功能。

改善车辆的动力性能中，有的采用氢能、太阳能等能源转换成电能为蓄电池充电的方式，此种方式的控制系统复杂，故障节点较多，导致系统不稳定，同时复杂的控制系统造成了电动汽车高昂的制造成本，使改装后的电动汽车很难被推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种转向安全的助力型电动交通工具，在有效增加其续驶里程的前提下，既能直接增加电机的动能和蓄电池的电能，又能转弯时不发生侧翻，直行时不影响避震。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：设计一种转向安全的助力型电动交通工具，包括车体、车桥和蓄电池，在车体上安装驱动车桥的电机，蓄电池为电机提供工作电源，其特征在于：还包括无级调速发动机、减速器、燃油发电机和整流器，无级调速发动机的动力输出轴通过离合器联接电机的输入轴；

减速器联接在离合器和输入轴之间，减速器包括联接在离合器从动件上的第一齿轮、安装在输入轴上的第二齿轮以及能与第一齿轮和第二齿轮相啮合的减速齿轮，减速齿轮联接拨叉；

燃油发电机经过整流器电联接蓄电池，燃油发电机连接启动器，蓄电池为启动器提供工作电源，蓄电池与启动器之间连接有按动开关；

在车体和车桥之间设置左右分布的左液压缸和右液压缸，左液压缸和右液压缸的上下端对应联接车体和车桥；左液压缸和右液压缸的工作腔均联通盛放液压体的液压箱，工作腔与液压箱之间的管路上设置电控开关阀，电控开关阀联接控制装置；

所述控制装置包括弹性回位器、触控开关和铰接安装的惯性锤，惯性锤的两侧均设置弹性回位器和触控开关，触控开关控制电控开关阀工作电源的通断。

优选的，左液压缸和右液压缸的工作腔经过同一管路联通液压箱，电控开关阀位于该同一管路上。

优选的，所述电控开关阀为电磁阀。

优选的，所述离合器为离心式离合器或者超越式离合器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、由于无级调速发动机的动力输出轴依次通过离合器和减速器联接电机的输入轴，一方面可使发动机的无级调速输出与电机的无级变速相匹配；另一方面，由于发动机的动力输出轴通过离合器直接带动电机旋转，在电动汽车加速或者爬坡行驶时，控制离合器处于结合状态，由发动机来增补该行驶状态的动能需求，无需电机增大其工作电流，利于维护电机和蓄电池的使用寿命；并且动能直接作用于电机，避免了由于能量的多次转换所带来的能量流失。若电动汽车行驶在平缓路段时，则使离合器处于分离状态，使电动汽车处于纯电动工作模式。

2、由于减速器联接在离合器和输入轴之间，而动力输出轴的高转速容易使直径固定的离合器产生较大的结合力，便于成功助力。

3、由于减速器包括联接在离合器从动件上的第一齿轮、安装在输入轴上的第二齿轮以及能与第一齿轮和第二齿轮相啮合的减速齿轮，减速齿轮联接拨叉；使拨叉作为脱齿机构，在非助力工作状态时，使减速齿轮从电机的输入轴上脱开，避免电机带动减速齿轮运转带来能量消耗和产生噪音。

4、由于只有在电动汽车转向时，才将位于转向外侧的液压缸的工作腔关闭，使液压缸的顶端到活塞杆的底端之间调节为固定长度，用以支撑住车体的转向外侧，防止转向外侧的车体在惯性的作用下下压而发生侧翻；在电动汽车正常行驶时，液压缸的工作腔处于开通状态，能够调节液压缸的顶端到活塞杆的底端之间的长度，从而使电动汽车的避震器发挥避震作用。

5、由于左液压缸和右液压缸的工作腔经过同一管路联通液压箱，电控开关阀位于该同一管路上，可在车辆转弯时，将左液压缸和右液压缸的工作腔同时关闭，同时固定车体两侧到车桥间的距离，即支撑住车体转向外侧的同时，拉住车体的转向内侧，更加有利于维持车体的平衡。

6、本发明结构简单，可以通过减轻车辆自重和减缓电能的释放速度双重手段来有效增加其续驶里程，并且转弯时不会发生侧翻，直行时又不影响避震效果，将转向平衡和避震有机地结合在一起，便于在行业内推广应用。

附图说明

图1是实施例一中动力系统的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖视放大图；

图3是实施例一中发电装置的电路结构框图；

图4是实施例一中转向平衡装置的结构示意图；

图5是实施例二中转向平衡装置的结构示意图；

图6是实施例四中超越离合器的结构示意图。

图中标记：1、无级调速发动机；1.1、发动机；1.2、变径皮带轮；2、电机；

2.1、输入轴；2.2、输出主轴；3、离心式离合器；3.1、主动轮毂；3.2、从动毂；

3.3、离心块；4、减速器；4.1、第一齿轮；4.2、第二齿轮；4.3、齿轮光轴；

4.4、减速齿轮；4.5、拨叉；5、左液压缸；5.1、活塞杆；5.2、排气腔；5.3、工作腔；

6、右液压缸；6.1、活塞杆；6.2、排气腔；6.3、工作腔；7、液压箱；8、超越式离合器；8.1、鼓圈；8.2、星轮；8.3、中介滚柱；9、第一电磁阀；10、第二电磁阀；11、蓄电池；12、第一触控开关；13、第二触控开关；14、弹性回位器；15、惯性锤；16、限位块；

17、启动器；18、燃油发电机；19、整流器；20、按动开关。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明以人体前进方向和车体前进方向相一致为基准，将车体在宽度方向的两侧对应定义为左侧和右侧。

实施例一

本发明一方面改进了电动汽车的动力系统，具体如图1所示，无级调速发动机1的动力输出轴联接离心式离合器3的主动轮毂3.1，离心式离合器3的从动毂3.2联接第一齿轮4.1，在电机2的输入轴2.1上联接第二齿轮4.2，第二齿轮4.2的轮径大于第一齿轮4.1的轮径，在第一齿轮4.1和第二齿轮4.2的同侧设置齿轮光轴4.3，齿轮光轴4.3上套设有减速齿轮4.4，减速齿轮4.4上联接拨叉4.5，拨叉4.5带动减速齿轮4.4在齿轮光轴4.3上移动，使减速齿轮4.4通断第一齿轮4.1与第二齿轮4.2之间的联接。

另一方面增加了发电装置，其电路结构框图如图3所示，该发电装置的燃油发电机18经过整流器19电联接蓄电池11，燃油发电机18还连接启动器17，蓄电池11为启动器17提供工作电源，使燃油发电机18的启动由电能启动代替传统的人力启动。蓄电池11与启动器17之间连接有按动开关20，可将按动开关20放置在驾驶室内，便于燃油发电机18的启动控制。

本发明还增加了转向平衡装置，具体如图4所示， 车体和车桥之间设置左右分布的左液压缸5和右液压缸6，左液压缸5和右液压缸6的上端联接车体、下端联接车桥，活塞将左液压缸5和右液压缸6的内腔分为工作腔5.3、6.3和排气腔5.2、6.2，工作腔5.3、6.3和排气腔5.2、6.2均连通液压箱7，液压箱7与左液压缸5的工作腔5.3之间的油路中设置第一电磁阀9，第一电磁阀9控制该油路的通断。液压箱7与右液压缸6的工作腔6.3之间的油路中设置第二电磁阀10，第二电磁阀10控制该油路的通断。由蓄电池11作为第一电磁阀9和第二电磁阀10的工作电源，蓄电池11与第一电磁阀9间的供电回路中连接有第一触控开关12，蓄电池11与第二电磁阀10间的供电回路中连接有第二触控开关13，并在第一触控开关12和第二触控开关13的中间位置设置铰装在车体上的惯性锤15。第一触控开关12和第二触控开关13的工作状态由惯性锤15来触动控制，惯性锤15的两侧设置有弹性回位器14和限位块16。

其工作过程如下：

电动汽车在遇到爬坡或者加速时，可以由电控系统检测电机2的工作电流，当工作电流达到预设值时，控制无级调速发动机1启动，也可以由驾驶员人工控制无级调速发动机1启动，带动离心式离合器3的主动轮毂3.1转动。如图2所示，当无级调速发动机1的转速达到一定值时，联接在主动轮毂3.1的离心块3.3在转动离心力的作用下向外移动，最终和安装在离心块3.3外围的从动毂3.2结合，产生摩擦力，从而带动与从动毂3.2相联接的第一齿轮4.1转动。此时，通过执行机构使拨叉4.5带动减速齿轮4.4沿齿轮光轴4.3移动，减速齿轮4.4与第一齿轮4.1和第二齿轮4.2同时啮合，将无级调速发动机1的动能直接传递给电机2，由其输出主轴2.2传递给车桥，形成助力，使电机2仍以正常值电流输出驱动车辆常速爬坡，减缓了电能的释放速度，增加了电动汽车的续驶里程。当爬坡或者加速结束时，减速齿轮4.4沿齿轮光轴4.3向相反的方向移动，断开第一齿轮4.1与第二齿轮4.2间的联接，电动汽车恢复为纯电动驱动方式；同时通过电控系统或者人工停止无级调速发动机1的运转，联接在主动轮毂3.1上的离心块3.3由于失去离心力的作用被弹簧压回中心，离心式离合器3的主动轮毂3.1与从动毂3.2分离，助力结束。

在蓄电池11的电量不足时，驾驶员手动打开按动开关20，接通蓄电池11与启动器17，使启动器17得电而投入工作，将燃油发电机18启动起来，输出电能经过整流器19充给蓄电池11，从而使蓄电池11可以继续为电机提供电能，带动车辆前行。等到达目的地或者具有市电供应的场所，驾驶员则可关闭按动开关20，由市电通过充电器为蓄电池11充电。

当车辆急向左侧转向时，惯性锤15在惯性的作用下克服位于右侧的弹性回位器14的弹力，相对于车体向右侧偏转，触碰位于右侧的第二触控开关13，使第一电磁阀9和第二电磁阀10均接通蓄电池11，并带电动作，其内的伸缩头插入液压箱7与工作腔5.3、6.3之间的油路内，将油路切断。如此以来，左液压缸5和右液压缸6瞬间均变成一个长度不能变化的固定件，将车体和车桥牢牢地固定在一起，左液压缸5拉住车体的左侧，右液压缸6支撑住车体的右侧，使车体的右侧不再向下移动，防止了车体向右侧下沉的现象；同时左液压缸5和右液压缸6被封闭后，会将车体和车桥连成一体而失去活动能力，在车体由于惯性作用仍向右侧倾斜时，左侧必定向上抬起，安装在车桥上的轮胎等起配重作用，进一步有效防止了车辆右翻。在车辆转弯结束后，惯性锤15失去惯性的作用，并在弹性回位器14的作用下相对于车体恢复中置位置，脱离第二触控开关13，使其复位，断开第一电磁阀9和第二电磁阀10的工作电源，伸缩头回位，接通液压箱7与工作腔5.3、6.3之间的油路，可调节左液压缸5和右液压缸6的顶端至活塞杆5.1、6.1下端之间的距离，活塞杆5.1、6.1能自由上下运动，恢复车体与车桥间应有的弹性，使车辆在行驶中更加舒适。并且惯性锤15在惯性力作用下而“摆动”的过程中，受到限位块16的限制，使惯性锤15只能在两限位块16之间“摆动”，不但防止了惯性锤15对车体的撞击作用，而且使惯性锤15对第一触控开关12和第二触控开关13的触动控制更加精确。

当车辆急向右侧转向时，惯性锤15同样使使第一电磁阀9和第二电磁阀10均接通蓄电池11，右液压缸6拉住车身的右侧，左液压缸5支撑住车身的左侧，防止车辆左翻，从而保障了车辆的安全性。在车辆转弯结束后，惯性锤15同样脱离第一触控开关12，使其复位，断开第一电磁阀9和第二电磁阀10的工作电源，同样恢复左液压缸5和右液压缸6的自由伸缩状态。

上述离心式离合器3联接在无级调速发动机1和减速齿轮4.4之间，使无级调速发动机1直接带动离心式离合器3，未经减速齿轮4.4减速，仍处于较高转速状态，在离心式离合器3的体积一定的情况下，会产生更大的离心力，从而增大主动轮毂3.1和从动毂3.2之间的摩擦力，便于传递更大的功率；而且还可以减小离心式离合器3的体积，减小助力装置的空间。离心式离合器3可以使无级调速发动机1与电机2结合或者分离，若没有拨叉4.5或者其它结构的脱齿机构，无级调速发动机1关闭后，离心式离合器3分离，电机2连带的减速齿轮4.4仍在转动，并将原来的减速传动转变为增速传动，会增加电机2的能量消耗和加大传动噪音。执行机构可以为现有技术中的曲柄凸轮等机构，只要能够满足拨叉4.5的直线式移动即可，并不限于其具体的特定结构，故在此对其具体结构和工作方式不做具体阐述。

实施例二

本实施例作为实施例一的一种变形：如图4所示，左液压缸5和右液压缸6通过同一管路连通同一液压箱7，第一电磁阀9设置在同一管路上，即由第一电磁阀9同时控制左液压缸5和右液压缸6的工作状态。当车辆转弯时，左液压缸5和右液压缸6均被“锁住”而不能自由活动，其余均同实施例一。

实施例三

本实施例作为实施例一的另一种变形：第一触控开关12仅控制第一电磁阀9的电源通断；第二触控开关13仅控制第二电磁阀10的电源通断。车辆向左侧转弯时，惯性锤15触碰第二触控开关13，只有第二电磁阀10得电，关闭右液压缸6，支撑住车体和车桥，防止车体的右侧下压而发生右翻。车辆向右侧转弯时，惯性锤15触碰第一触控开关12，只有第一电磁阀9得电，关闭左液压缸5，支撑住车体和车桥，防止车体的左侧下压而发生左翻。其余均同实施例一。

实施例四

本实施例与实施例一的不同之处在于：由超越式离合器8代替离心式离合器3。超越式离合器8的星轮8.2安装在减速器4的输入轴2.1上，其鼓圈8.1联接在无级调速发动机1的输出轴上，靠鼓圈8.1的转速是否大于星轮8.2的转速来控制超越式离合器8的离合。超越式离合器8为现有技术，在此对其具体结构不再具体阐述。

其工作过程如下：

当电动汽车遇到爬坡或者加速需要助力时，电控系统控制无级调速发动机1起动，如图5所示，带动鼓圈8.1朝星轮8.2转向一致的方向转动，当鼓圈8.1的转速大于星轮8.2的转速时，鼓圈8.1和星轮8.2在中介滚柱8.3的作用下被咬合在一起实现同步转动，起到助力作用。电动汽车驶入平缓路段后，关闭无级调速发动机1，鼓圈8.1的转速下降至低于星轮8.2的转速时，鼓圈8.1和星轮8.2由于失去中介滚柱8.3的作用而分离，断开无级调速发动机1和电机2之间的传动，助力结束，使电动汽车恢复为纯电动工作模式。

上述实施例的电磁阀还可以选用电控阀或者其它结构的开关阀，只要在触控开关闭合时，能够将开关阀关断即可。电磁阀还可以选用蓄电池11以外的工作电源，只要能够满足电磁阀的工作需求即可。无级调速发动机1由发动机1.1和变径皮带轮1.2构成，也可以选用其它结构形式的无级调速器，只要使发动机1.1实现无级调速输出即可，并不限于其具体的结构形式。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以组合、变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种转向安全的助力型电动交通工具，包括车体、车桥和蓄电池，在车体上安装驱动车桥的电机，蓄电池为电机提供工作电源，其特征在于：还包括无级调速发动机、减速器、燃油发电机和整流器，无级调速发动机的动力输出轴通过离合器联接电机的输入轴；

减速器联接在离合器和输入轴之间，减速器包括联接在离合器从动件上的第一齿轮、安装在输入轴上的第二齿轮以及能与第一齿轮和第二齿轮相啮合的减速齿轮，减速齿轮联接拨叉；

燃油发电机经过整流器电联接蓄电池，燃油发电机连接启动器，蓄电池为启动器提供工作电源，蓄电池与启动器之间连接有按动开关，按动开关放置在驾驶室内；

在车体和车桥之间设置左右分布的左液压缸和右液压缸，左液压缸和右液压缸的上端联接车体、下端联接车桥，活塞将左液压缸和右液压缸的内腔分为工作腔和排气腔，工作腔和排气腔均连通液压箱，液压箱与左液压缸的工作腔之间的油路中设置第一电磁阀，第一电磁阀控制该油路的通断，液压箱与右液压缸的工作腔之间的油路中设置第二电磁阀，第二电磁阀控制该油路的通断；

由蓄电池作为第一电磁阀和第二电磁阀的工作电源，蓄电池与第一电磁阀间的供电回路中连接有第一触控开关，蓄电池与第二电磁阀间的供电回路中连接有第二触控开关，触控开关控制电磁阀工作电源的通断，并在第一触控开关和第二触控开关的中间位置设置铰装在车体上的惯性锤，第一触控开关和第二触控开关的工作状态由惯性锤来触动控制，惯性锤的两侧设置有弹性回位器和限位块。

2.按照权利要求1所述的转向安全的助力型电动交通工具，其特征在于：所述离合器为离心式离合器或者超越式离合器。