CN103264688A - 转向安全且可靠制动的增程式新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向安全且可靠制动的增程式新能源汽车，属于车辆技术领域，其包括车体、车桥、刹车臂、刹车总泵和方向盘，在车体上安装驱动车桥的电机，特征在于：还包括无级调速发动机、减速器、制动主泵、制动盘、制动压盘、助力泵和制动分泵；无级调速发动机的动力输出轴依次通过减速器和齿牙式离合器联接电机的输入轴；在车体和车桥之间加设转向平衡装置，并在车体上加装了助力制动装置。此种新能源汽车可以通过减轻车辆自重、减缓电能的释放速度，以及通过拾取惯性能来助力制动，实现了通过三重手段来有效增加其续驶里程，既能实现稳固刹车，又能转弯时不会发生侧翻，直行时又不影响避震效果，提高了驾车安全性。

Description

转向安全且可靠制动的增程式新能源汽车

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且可靠制动的增程式新能源汽车。

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，各种用途的新能源汽车应运而生。目前的新能源汽车大多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和刹车制动难。众所周知，要实现车辆的及时刹车，其刹车件需要具备两个基本条件：一是刹车材料既要耐磨，其磨擦系数又要尽可能大；二是足够大的刹车力。其中，现有的刹车材料已能实现飞机的刹车制动，但仅依靠驾驶员自身的力量来刹住正在快速行驶的车辆则绝非易事，所以燃油汽车大都利用发动机的能量来推动刹车总泵工作，继而由刹车总泵控制安装在车轮上的刹车器动作，从而实现助力刹车。

但是，新能源汽车的构造与燃油汽车不同，致使新能源汽车没有可借用的力来实现助力刹车。中国专利200910209815.X公开了一种电动汽车电动助力刹车辅助系统，该系统由电动车的蓄电池为真空泵提供工作电源，真空泵通过真空助力器提供刹车助力，此方式虽然实现了电动汽车的助力刹车，但是以消耗蓄电池的电能为代价的，进一步缩短了电动汽车的续驶里程。 

为了增加新能源汽车的续驶里程，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。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车辆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，通过发动机带动发电机来增补蓄电池能量的方式占据主导地位，其实现手段为：由燃料发动机产生的动能带动发电机运转，将燃料的化学能转换为电能为蓄电池充电。此种方式从一定程度上虽然增加了电动汽车的续驶里程。但是在爬坡或加速路段，仍要通过加大电流输出来维持车辆的行进速度，在此过程中甚至会达到峰值电流，从而加速蓄电池电能的释放，同时大的电流还会使电机发热，发热进一步加大了电机的内阻，降低了能量转化效率，甚至由于蓄电池和电机时常处于大电流工作状态，缩短电动汽车动力系统的使用寿命。并且需要先将燃料的化学能转变成发动机的动能，然后再将动能转换为电能，增加了能量转换的中间环节，降低了能量转换率。

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且可靠制动的增程式新能源汽车，既能借助惯性能推动刹车总泵工作，又能直接增加电机的动能，还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：设计一种转向安全且可靠制动的增程式新能源汽车，包括车体、车桥、刹车臂、刹车总泵和方向盘，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、制动主泵、制动盘、制动压盘、助力泵和制动分泵；

无级调速发动机的动力输出轴通过减速器联接齿牙式离合器，所述齿牙式离合器包括从动外挂齿、安装在减速器上的主动外挂齿以及与主动外挂齿和从动外挂齿相啮合的离合齿圈，离合齿圈联接离合拨叉，从动外挂齿安装在电机的输入轴上；

在车体和车桥之间设置左右分布的左气缸和右气缸，左气缸和右气缸的上下端对应联接车体和车桥；左气缸和右气缸的工作腔均联通空滤器，工作腔与空滤器之间的管路上设置电控开关阀；在方向盘上设置按钮，按钮控制电控开关阀工作电源的通断；

制动主泵的推杆与刹车臂铰接，制动盘固定在电机的输出主轴上，制动压盘和轴套活动套装在输出主轴上，制动盘位于制动压盘的工作面侧，轴套上固定能推动制动压盘沿输出主轴移动的制动缸；制动压盘转动时能够压缩助力泵的推杆回缩；助力泵与制动分泵相连通；制动分泵的推杆与刹车总泵的推杆相联。

优选的，左气缸和右气缸的工作腔经过同一管路联通空滤器，电控开关阀位于该同一管路上。

优选的，左气缸和右气缸的排气腔连通空滤器。

优选的，制动压盘上设置有滚轮，滚轮与助力泵的推杆端部相接触。

优选的，所述电控开关阀为电磁阀。

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减速器和齿牙式离合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齿牙式离合器直接带动电机旋转，在新能源汽车加速或者爬坡行驶时，控制齿牙式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，避免了现有技术中由于能量的多次转换所带来的能量流失。若新能源汽车行驶在平缓路段时，则使齿牙式离合器处于分离状态，使新能源汽车处于纯电动工作模式。

2、由于采用离合器设置在输入轴和减速器之间时，可以采用现有技术中含有减速器的无级变速发动机，技术成熟稳定，并且降低了研发成本。

3、由于只有在新能源汽车转向时，才将转向外侧气缸的工作腔关闭，使气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；在新能源汽车正常行驶时，气缸的工作腔处于开通状态，能够调节气缸的顶端到活塞杆的底端之间的长度，从而使新能源汽车的避震器发挥避震作用。

4、由于左气缸和右气缸的工作腔经过同一管路联通空滤器，电控开关阀位于该同一管路上，可在车辆转弯时，将左气缸和右气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。

5、由于采用气缸作为支撑机构，而气缸中的气体有一定的压缩量，可在气缸的工作腔被封闭后，仍会随车辆的惯性有少量的缓冲距离，从而使车辆更加舒适。

6、由于制动压盘压紧制动盘后，制动压盘会随输出主轴转动，从而压缩助力泵，使压力经由制动分泵传递给刹车总泵，从而实现借助电机的输出主轴在制动过程中的惯性能来控制刹车总泵工作，继而实现新能源汽车稳定的助力刹车，此种方式既充分利用了惯性能量，又避免消耗电能，进一步利于增加新能源汽车的续驶里程。

7、本发明通过减轻车辆自重、减缓电能的释放速度，以及通过拾取惯性能来助力制动，三重手段来有效增加其续驶里程，既能实现稳固刹车，又能转弯时不会发生侧翻，直行时又不影响避震效果，提高了驾车安全性，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是实施例一中转向平衡装置的结构示意图；

图3是实施例一中助力制动装置的结构示意图；

图4是图3中B-B的剖视放大图；

图5是实施例二中转向平衡装置的结构示意图。

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、齿牙式离合器；3.1、主动外挂齿；3.2、从动外挂齿；3.3、离合齿圈；3.4、离合拨叉；4、减速器； 5、左气缸；5.1、活塞杆；5.2、排气腔；5.3、工作腔；6、右气缸；6.1、活塞杆；6.2、排气腔；6.3、工作腔；7、空滤器；

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、第一按钮；13、第二按钮；14、刹车臂；

15、制动主泵；16、制动压盘；17、滚轮；18、前行助力泵；19、倒行助力泵；

20、制动缸；21、前行制动分泵；22、倒行制动分泵；23、刹车总泵；24、推架；

25、制动盘；26、轴套。

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

本发明一方面对新能源汽车的动力系统作了改进，具体如图1所示，无级调速发动机1的动力输出轴通过减速器4联接齿牙式离合器3，齿牙式离合器3包括主动外挂齿3.1、从动外挂齿3.2以及离合齿圈3.3。其中，从动外挂齿3.2安装在电机的输入轴上，主动外挂齿3.1安装在减速器4上，离合齿圈3.3能够同时与主动外挂齿3.1和从动外挂齿3.2相啮合，离合齿圈3.3联接离合拨叉3.4，离合拨叉3.4带动离合齿圈3.3沿主动外挂齿3.1和从动外挂齿3.2的轴向移动，以通断主动外挂齿3.1和从动外挂齿3.2之间的传动。如此以来，可以采用现有技术中含有减速器4的无级变速发动机1，技术成熟稳定，并且降低了研发成本。其中的减速器4也属于现有技术，只要能够实现减速功能即可，并不限于其具体结构，故对其具体结构在此不再赘述。

另一方面在新能源汽车中加设了转向平衡装置，具体如图2所示，车体和车桥之间设置左右分布的左气缸5和右气缸6，左气缸5和右气缸6的上端联接车体、下端联接车桥，活塞将左气缸5和右气缸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分别连通空滤器7，空滤器7与左气缸5的工作腔5.3之间的气路中设置第一电磁阀9，第一电磁阀9控制该气路的通断。空滤器7与右气缸6的工作腔6.3之间的气路中设置第二电磁阀10，第二电磁阀10控制该气路的通断。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按钮12，蓄电池11与第二电磁阀10间的供电回路中连接有第二按钮13，第一按钮12和第二按钮13设置在车体中的方向盘上。

再一方面在新能源汽车中还加设了助力制动装置，具体如图3和图4所示，为实现新能源汽车在前行和倒行过程中的助力刹车，将助力泵分为前行助力泵18和倒行助力泵19，制动分泵分为前行制动分泵21和倒行制动分泵22。制动主泵15的推杆铰接在刹车臂14上，在电机2的输出主轴2.2上固定安装制动盘25，在输出主轴2.2上活动套装制动压盘16和轴套26，制动压盘16可沿输出主轴2.2的轴向运动。轴套26上固定制动缸20，制动缸20与制动主泵15通过油管连接；制动缸20的活塞杆与制动压盘16连接，并能推动制动压盘16压紧制动盘25，使制动压盘16随制动盘25一同转动。制动压盘16上设置滚轮17，滚轮17的前进侧圆弧面与前行助力泵18的推杆相接触、另一侧的圆弧面与倒行助力泵19的推杆相接触，前行助力泵18连通前行制动分泵21，倒行助力泵19连通倒行制动分泵22，前行制动分泵21的推杆和倒行制动分泵22的推杆均通过推架24联接刹车总泵23的推杆。前行制动分泵21或倒行制动分泵22的推杆伸缩时都能推动推架24移动，推架24移动的方向与推杆的运动方向相同。因此，刹车总泵23的推杆的运动方向也与推架24的运动方向相同。

本发明中，活动套装是指采用常规滚动轴承或间隙配合的方式，可以使两连接件之间产生相对转动的一种安装方式。因此，在车辆正常行驶时，电机2的输出主轴2.2转动，但制动压盘16和轴套26均不转动。只有当踩下刹车踏板后，制动缸20推动制动压盘16压紧制动盘25时，输出主轴2.2的转动惯性才会带动制动压盘16一起转动。由于输出主轴2.2可以加工成阶梯轴，且在阶梯形状部位倒角以减少应力集中，因此可将轴套26放置于阶梯结构处以阻止轴套26轴向移动，因此制动缸20的活塞杆可以推动制动压盘16前后移动。此处所述仅仅是机械设计中常规的设计方式，故不再作赘述。

其工作过程如下：

新能源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，通过执行机构使离合拨叉3.4带动离合齿圈3.3移动，使离合齿圈3.3同时啮合主动外挂齿3.1和从动外挂齿3.2，此时无级调速发动机1的动能直接传递给电机，起到助力作用；待电动汽车驶入平坦路面或者加速结束时，使啮合齿圈3.3移动，断开主动外挂齿3.1和从动外挂齿3.2之间的传动，并关闭无级调速发动机1，助力结束，使电动汽车由混合动力驱动转为纯电动驱动。

当车辆急向左侧转向时，驾驶员按动第一按钮12，使第一电磁阀9和第二电磁阀10均接通蓄电池11，第一电磁阀9和第二电磁阀10带电动作，其内的伸缩头插入空滤器7与工作腔5.3、6.3之间的气路内，将气路切断。如此以来，左气缸5和右气缸6瞬间均变成一个长度不能变化的固定件，将车身的底盘和车桥牢牢地固定在一起，左气缸5拉住车身的左侧，右气缸6支撑住车身的右侧，使车身的右侧不再向下移动，防止了车体向右侧下沉的现象；同时左气缸5和右气缸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，驾驶员按动第一按钮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，伸缩头回位，接通空滤器7与工作腔5.3、6.3之间的气路，可调节左气缸5和右气缸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。

当车辆急向右侧转向时，驾驶员按动第二按钮13，同样使使第一电磁阀9和第二电磁阀10均接通蓄电池11，右气缸6拉住车身的右侧，左气缸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，驾驶员按动第二按钮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，同样恢复左气缸5和右气缸6的自由伸缩状态。

新能源汽车在前行过程中，踩下刹车踏板时，刹车臂14推压制动主泵15的推杆，使制动主泵15向制动缸20中泵油，制动缸20的推杆推动制动压盘16向制动盘25方向移动，将制动压盘16的摩擦面与制动盘25盘面接触，使制动压盘16压紧制动盘25并跟随制动盘25一同转动，在制动压盘16转动的过程中，滚轮17推动前行助力泵18的推杆回缩，将其内的液压油泵入前行制动分泵21中，此时前行制动分泵21的推杆伸出，带动刹车总泵23工作，从而实现助力刹车。刹车结束松开刹车臂14后，刹车臂14带动制动主泵15回位，此时制动缸20的推杆复位，并带动制动压盘16复位，从而脱离制动盘25。前行助力泵18在其弹簧的作用下使推杆复位，前行制动分泵21和刹车总泵23也复位，等待下一次刹车操作。可见，只需驾驶员通过刹车踏板对刹车臂14施加较小的力，通过制动缸20使制动压盘16压紧在制动盘25上，使制动盘25转动，便可借助输出主轴2.2的转动惯性能推动刹车总泵23工作，实现稳固地刹车。

新能源汽车在倒行过程中，踩下刹车踏板时，同样使制动主泵15工作向制动缸20中泵油，制动缸20的推杆推动制动压盘16向制动盘25方向移动，使制动压盘16摩擦面压紧制动盘25盘面跟随制动盘25一同反转。在反转的过程中，滚轮17推动倒行助力泵19的推杆回缩，将其内的液压油泵入倒行制动分泵22中，使倒行制动分泵22的推杆伸出，带动刹车总泵23工作，进行助力刹车。刹车结束松开刹车臂14后，制动主泵15和制动缸20复位，制动压盘16摩擦面脱离制动盘25盘面，而后倒行助力泵19、倒行制动分泵22和刹车总泵23也均复位。

上述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：具体如图5所示，左气缸5和右气缸6的工作腔5.3、6.3通过同一管路连通同一空滤器7，第一电磁阀9设置在同一管路上，即由第一电磁阀9同时控制左气缸5和右气缸6的工作状态。当车辆转弯时，左气缸5和右气缸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：第一按钮12仅控制第一电磁阀9的电源通断；第二按钮13仅控制第二电磁阀10的电源通断。车辆向左侧转弯时，按动第二按钮13，只有第二电磁阀10得电，关闭右气缸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，按动第一按钮12，只有第一电磁阀9得电，关闭左气缸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。

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 (5)

1.一种转向安全且可靠制动的增程式新能源汽车，包括车体、车桥、刹车臂、刹车总泵和方向盘，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、制动主泵、制动盘、制动压盘、助力泵和制动分泵；

无级调速发动机的动力输出轴通过减速器联接齿牙式离合器，所述齿牙式离合器包括从动外挂齿、安装在减速器上的主动外挂齿以及与主动外挂齿和从动外挂齿相啮合的离合齿圈，离合齿圈联接离合拨叉，从动外挂齿安装在电机的输入轴上；

在车体和车桥之间设置左右分布的左气缸和右气缸，左气缸和右气缸的上下端对应联接车体和车桥；左气缸和右气缸的工作腔均联通空滤器，工作腔与空滤器之间的管路上设置电控开关阀；在方向盘上设置按钮，按钮控制电控开关阀工作电源的通断；

制动主泵的推杆与刹车臂铰接，制动盘固定在电机的输出主轴上，制动压盘和轴套活动套装在输出主轴上，制动盘位于制动压盘的工作面侧，轴套上固定能推动制动压盘沿输出主轴移动的制动缸；制动压盘转动时能够压缩助力泵的推杆回缩；助力泵与制动分泵相连通；制动分泵的推杆与刹车总泵的推杆相联。

2.按照权利要求1所述的转向安全且可靠制动的增程式新能源汽车，其特征在于：左气缸和右气缸的工作腔经过同一管路联通空滤器，电控开关阀位于该同一管路上。

3.按照权利要求2所述的转向安全且可靠制动的增程式新能源汽车，其特征在于：左气缸和右气缸的排气腔连通空滤器。

4.按照权利要求1至3任一所述的转向安全且可靠制动的增程式新能源汽车，其特征在于：制动压盘上设置有滚轮，滚轮与助力泵的推杆端部相接触。

5.按照权利要求4所述的转向安全且可靠制动的增程式新能源汽车，其特征在于：所述电控开关阀为电磁阀。

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