CN103332221A - 可靠转向与制动的增程式电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可靠转向与制动的增程式电动汽车，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，其特征在于：还包括无级调速发动机、减速器、离合器、连杆、曲臂、制动主泵、制动盘、制动钳、助力泵和制动分泵；在车体和车桥之间加设转向平衡装置，并在车体上加装了双重制动装置。此种电动汽车可以减轻车辆自重、减缓电能的释放速度，以及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，既能在刹车过程中通过双重模式来实现稳固制动，又能转弯时不会发生侧翻，直行时又不影响避震效果，更加提高了驾车安全性。

Description

可靠转向与制动的增程式电动汽车

技术领域

本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种可靠转向与制动的增程式电动汽车。

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，电动汽车的构造与燃油汽车不同，致使电动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。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，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可靠转向与制动的增程式电动汽车，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：设计一种可靠转向与制动的增程式电动汽车，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、离合器、连杆、曲臂、制动主泵、制动盘、制动钳、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离合器联接电机的输入轴；

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；在方向盘上设置按动开关，按动开关控制电控开关阀工作电源的通断；

刹车总泵的推杆与刹车臂下端铰接，刹车臂的上端与连杆的前端铰接，连杆的后端面接触制动分泵的推杆端头；曲臂的上端与连杆的后端铰接、下端与车体的机架铰接；曲臂臂身与制动主泵的推杆铰接；制动盘固定在电机的输出主轴上，制动钳活动套装在输出主轴上，制动盘的盘翼位于制动钳的钳口中；制动主泵连通制动钳，制动钳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，制动钳上设置有滚轮，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。

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减速器和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减速器和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，利于延长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、由于只有在电动汽车转向时，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；在电动汽车正常行驶时，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，从而使电动汽车的避震器发挥避震作用。

4、由于左气缸和右气缸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、由于通过刹车臂将制动钳钳住制动盘，由前行助力泵或者倒行助力泵将制动钳拾取的惯性能传递给刹车臂，使刹车臂进一步下压，带动刹车总泵工作，实现助力制动。此种方式最终仍是通过刹车臂的动作来带动刹车总泵工作，在制动钳不能正常拾取惯性能的情况下，仍能通过刹车臂进行刹车，为刹车制动系统提供了两套工作模式，提高其可靠性。

7、本发明通过减轻车辆自重、减缓电能的释放速度，以及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，既能在刹车过程中通过双重模式来实现稳固制动，又能转弯时不会发生侧翻，直行时又不影响避震效果，更加提高了驾车安全性，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是图1中A-A的剖视放大图；

图3是实施例一中转向平衡装置的结构示意图；

图4是实施例一中助力制动装置的结构示意图；

图5是图4中B-B的剖视放大图。

图6是实施例二中转向平衡装置的结构示意图；

图7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； 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、第一按动开关；13、第二按动开关；14、刹车臂；15、制动主泵；16、制动钳；16.1、柱塞；

17、制动盘；17.1、盘翼；18、前行助力泵；19、倒行助力泵；20、机架；21、前行制动分泵；22、倒行制动分泵；23、刹车总泵；24、连杆；25、曲臂；26、滚轮。

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

本发明一方面对电动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通过减速器4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联接电机2的输入轴2.1。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。

另一方面在电动汽车中加设了转向平衡装置，具体如图3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动开关12，蓄电池11与第二电磁阀10间的供电回路中连接有第二按动开关13，第一按动开关12和第二按动开关13设置在车体中的方向盘上。

再一方面在电动汽车中还加设了助力制动装置，具体如图4和图5所示，为实现电动汽车在前行和倒行过程中的助力制动，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。刹车总泵23的推杆与刹车臂14下端铰接，刹车臂14的上端与连杆24的前端铰接，连杆24的后端面均与前行制动分泵21的推杆和倒行制动分泵22的推杆端头相接触。曲臂25的上端与连杆24的后端铰接，下端与车体的机架20铰接。曲臂25的臂身与制动主泵15的推杆铰接。在电机2的输出主轴2.2上安装制动盘17，在输出主轴2.2上转动套装制动钳16，制动盘17的盘翼17.1位于制动钳16的钳口中，制动钳16连通制动主泵15。制动钳16上还安装有滚轮26，滚轮26一侧的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。

本发明中，转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，输出主轴2.2带动制动盘17转动，但制动钳16不转动。只有当踩下刹车踏板后，制动钳16动作，将制动盘17的盘翼17.1钳住，实现制动钳16随制动盘17一同转动，从而拾取输出主轴2.2的惯性能。

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，通过减速器4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相联接的电机2，由输出主轴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，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下被弹簧压回中心，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。

当车辆急向左侧转向时，驾驶员按动第一按动开关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，驾驶员按动第一按动开关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，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，驾驶员按动第二按动开关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，驾驶员按动第二按动开关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，同样恢复左气缸5和右气缸6的自由伸缩状态。

车辆前行过程中，踩下刹车踏板时，刹车臂14转动分别导致刹车总泵23工作、连杆24回拉、曲臂25转动及制动主泵15工作。刹车总泵23工作即可进行刹车制动，同时制动主泵15工作向制动钳16中泵油，制动钳16的钳口处的柱塞16.1伸出，从而夹紧制动盘17的盘翼17.1，使得制动钳16钳住制动盘17并随其转动。在制动钳16转动的过程中，滚轮26不断推压前行助力泵18的推杆，使前行助力泵18向前行制动分泵21中泵油，此时前行制动分泵21工作。前行制动分泵21的推杆推动连杆24顺其原运动方向继续移动，从而进一步促使刹车臂14沿原方向转动，使得刹车臂14下端继续推压刹车总泵23的推杆，最终完成刹车制动。刹车结束松开刹车臂14后，刹车臂14在扭簧的作用下复位，从而带动推杆、连杆24复位，连杆24带动制动主泵15复位，此时制动钳16中的柱塞16.1复位，使制动钳16失去对制动盘17的钳制作用，实现制动钳16与制动盘17相分离。前行助力泵18在其弹簧的作用下使推杆复位，推动制动钳16复位，同时使前行制动分泵21和刹车总泵23复位，等待下一次刹车操作。如此以来，只需驾驶员通过刹车踏板对刹车臂14施加较小的力，使制动钳16钳制住制动盘17，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。

倒行刹车时，刹车臂14同样先直接控制刹车总泵23工作，同时在曲臂25及连杆24的带动下，制动主泵15向制动钳16中泵油使制动钳16的柱塞16.1伸出夹紧制动盘17，随后制动钳16反转并推动倒行助力泵19的推杆使其向倒行制动分泵22中泵油，倒行制动分泵22的推杆推动连杆24前移，使得刹车臂14继续下压，最终控制刹车总泵23工作从而完成倒行刹车。

实施例二

本实施例作为实施例一的一种变形：如图6所示，左气缸5和右气缸6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：第一按动开关12仅控制第一电磁阀9的电源通断；第二按动开关13仅控制第二电磁阀10的电源通断。车辆向左侧转弯时，按动第二按动开关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，按动第一按动开关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。

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。超越离合器的星轮8.2安装在电机2的输入轴2.1上，其鼓圈8.1联接在减速器4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7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。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 (6)

1.一种可靠转向与制动的增程式电动汽车，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、离合器、连杆、曲臂、制动主泵、制动盘、制动钳、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离合器联接电机的输入轴；

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；在方向盘上设置按动开关，按动开关控制电控开关阀工作电源的通断；

刹车总泵的推杆与刹车臂下端铰接，刹车臂的上端与连杆的前端铰接，连杆的后端面接触制动分泵的推杆端头；曲臂的上端与连杆的后端铰接、下端与车体的机架铰接；曲臂臂身与制动主泵的推杆铰接；制动盘固定在电机的输出主轴上，制动钳活动套装在输出主轴上，制动盘的盘翼位于制动钳的钳口中；制动主泵连通制动钳，制动钳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所述的可靠转向与制动的增程式电动汽车，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所述的可靠转向与制动的增程式电动汽车，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任一所述的能转向平衡且助力制动的增程式电动汽车，其特征在于：制动钳上设置有滚轮，滚轮与助力泵的推杆端部相接触。

5.按照权利要求4所述的能转向平衡且助力制动的增程式电动汽车，其特征在于：所述电控开关阀为电磁阀。

6.按照权利要求5所述的能转向平衡且助力制动的增程式电动汽车，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。

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