专利名称：电动汽车横向行进及顺逆时针旋转车身转向机械传动技术的制作方法
技术领域：
这是我国电动汽车发展的黄金时期，近来，国际能源价格飞涨，国际期货原
油每桶己接近100美元大关，这充分的说明能源的储量在一天天减少，资源的
无度利用使得地球有限的石油存储量濒临枯竭，但石油的消耗机器一汽车在无 节制的生产(全球十几亿辆)使得大气的温室气体的排放量增加，从而使地球 的环境以及温度都向快速恶化的程度转变，这就给国际能源的多元化利用，可 再生能源的发展带来了前所未有的机遇，同时也加快了世界各国在新能源领域 的投入，使其对电动汽车的发展更加重视，并且认识到电动汽车的发展势在必 行。所以在汽车领域能源的节能环保以及动力的更新换代也是大势所趋，人心 所向的。各种汽车目前所使用的动力来源全部依赖于石油这单一品种能源，国
家的GDP的增长每上涨十个百分点就消耗石油、煤炭占2—4个百分点，这是 一个触目惊心的数字，现在全球各大汽车厂商在极力开发新能源动力汽车，如 纯电动汽车、燃料电池汽车以及太阳能作为动力汽车等。目前纯电动汽车的技 术较容易实现，并且成本较低，现各种电动汽车生产还围绕着常规的运行模式 来设计，虽小巧但还消耗电能，功能单调，并且续驶里程比较短，这就给新动 力汽车的发展带来了新的机遇和挑战。
背景技术：
电动汽车的全球形势目前日本的纯电动汽车的技术最为领先，它不仅能实 现常规的前进、倒退、左右、转弯外，还增加了横向泊车的功能并且时速能达 到每小时一百公里，这样就给全球电动汽车的发展注入了强心剂。如果我国电 动汽车的发展再不加大投入和加快步伐的话，会在这个方面落后于世界发达国 家，并且购买人家技术也是需要投入巨资的，甚至有的国家设有技术壁垒，花 大价钱也是买不到的，这就给我们造成了一种危机感、紧迫感。我们要加快脚 步自主研发和攻克电动汽车的关键技术，比如蓄电池的使用寿命和容量使续 驶里程达到最大化，电动汽车的轮毂电机研发以及与之相匹配的控制器的功率 的合理和最大化以及保护功能多样化的实现，并且安全性绝对有保障。
我设计的电动汽车的功能除能正常行驶、转弯以外，还有颠覆汽车常规转 向性能的特点。要让汽车在有限的泊位空间和距离中只能横着进入一辆车，而 不用常规汽车用进一下、退一下以移库的方式进步入泊位，更何况有时候进泊 位时没有象移库的空间和条件。横向泊车功能就可直接把汽车轮子旋转90°把 车横向轻松开进这个泊位。再比如当汽车在塞车的路况下想调头但又不能来回
移着出来，我设计的又一个功能特点就大显身手了，把车轮旋转到45° —60°
时，可把汽车车身延原地向顺时针或逆时针旋转，使车头调转到自己所要面向 的方向，再在把车轮回归正常位置，就可驶向目的地了。
发明内容
电动汽车的这项发明功能包括除正常行驶功能外，增加了左行进、右行进、 左旋转车身、右旋转车身以及电器控制独特设计外型和使用功能，如图10。
行进和旋转的实现形式用机械机构传动来实现，我们常规的电动汽车设计都 是后轮驱动(两驱)，而且车轮全部是固定的不能自由旋转，而我发明的这种电 动汽车驱动形式"四轮四驱"而且独立悬挂，每个车轮上有一只直流无刷轮毂 电机做为动力源，而每只车轮都是独立悬架，每只车轮的支架都可以延着车轮 的中心点为圆心以车轮的半径为半径进行向左或向右旋转。如图五所示。
当要横向行进时必须将车轮A向右旋转90 、 B向左旋转90 、 C向右旋转 90 、 D向左旋转90 ，也就是左右行进时AB两轮向前旋转，A向右B向左，BC 两轮向后旋转，C向右D向左，AB与CD两组车轮形成两条平行线，当四个车轮同 时旋转结束到指定位置时，光电耦合器和止位开关工作切断旋转电机电源，操 作总控制器就可实现向左移动或向右移动车身的功能了，但每次左行或右行都 有两只车轮正转两只车轮倒转，这样车轮的行进方向形成合力保持一致才达到 目的的实现。当向右横向行进时，AD两电机正转，BC两电机反转。当向左横向 行进时，AD两电机倒转、BC两电机正转。当向右旋转车身时，AC两电机正转、 BD两电机倒转。当向左旋转车身时，AC两电机反转、BD两电机正转，这样就能 实现向左或向右行进以及向左旋转或向右旋转的功能了。车轮的旋转角度是通 过止位开关或光电耦合控制器和车轮角度的传感器的通断来实现车轮旋转90 或45 —60 的任务。
电动汽车单组驱动转向系统零部件说明(图l)
1、 方向盘。
2、 转向齿条
3、 内螺纹转向滑快。
4、 正向螺纹丝杠。
5、 轮毂电机。
6、 碟式刹车快、片。 7转向摇臂。 8前转向涡轮。
9.22方向连杆(推拉)。 IO可调前后束螺母。
11. 电磁离合器。
12、 方向节。 13锁方向中位销。 14内花键套。n涡杆。
18总转向涡轮。 19前后旋转总传动轴。 20后旋转涡轮。 21后旋转涡杆。
23光电偶合传感器(控制45° —60°转向电机)。
24止位开关。
25方向转向齿轮。
26方向中立开关。
27. 28反正扣丝杠。
电动汽车两组驱动转向系统零部件说明(图2)
1、 方向盘。
2、 转向齿条。
3、 内螺纹转向滑快。
4、 5、正向反向螺纹丝杠。
6、 轮毂电机。
7、 碟式刹车快、片。
8、 主支撑转向架。
9、 转向涡轮。
10、 转向齿轮。
U、方向中立开关。
12、 方向节。
13、 轮胎。
14、 转向摇臂。
15、 可调前后束螺母。
16、 方向连杆(推拉)。
17、 旋转90°止位开关(控制转向电机)。
18、 转向涡杆。
19、 转向减速器电机。
20、 固定方向器支架。
21、 90°止位销。
22、 转向弹簧。
23、 光电偶合传感器(控制45° —60°转向电机)。
电动汽车的前桥转向机械机构传动原理图(图3) 电动汽车的后桥转向机械机构传动原理图(图4) 电动汽车前轮单轮机械机构传动原理图(图5):(A) 电动汽车用轮毂电机机械结构图说明:
1. 转向摇臂. '
2. 可调节前束或后束螺母.
3. 转向推拉杆.
4. 转向涡轮.
5. 转向拨叉.
6. 右转向滑块.
7. 右螺纹丝杠.
8. 主支撑转向轴架.
9. 止位开关.
10. 转向涡杆.
11. 左螺纹丝杠
12. 方向齿轮.
13. 左转向滑块.
14. 方向齿条.
15. 刹车片,块.
16. 方向中位开关.
n.轮毂电机.
18. 可调内外倾角偏心螺母.
19. 避振弹簧.
20. 止位轴承.
(B) 电动汽车用柱式电机机械结构图说明
1. 转向摇臂.
2. 可调节前束或后束螺母.
3. 转向推拉杆.
4. 转向涡轮.
5. 转向拨叉.
6. 右转向滑块.
7. 右螺纹丝杠.
8. 主支撑转向轴架.
9. 止位开关.
10. 转向涡杆.
11. 左螺纹丝杠
12. 方向齿轮.13. 左转向滑块.
14. 方向齿条.
15. 刹车片，块.
16. 方向中位开关.
17. 柱式直流无刷电机.
18. 可调内外倾角偏心螺母. 19避振弹簧.
20止位轴承.
21. 离合器。
22. 23.塔形齿轮。
电动汽车四轮四驱电路控制总线路图(图6) 电动汽车主操纵盘和操纵手柄功能位置及外观图(图7) 电动汽车主操纵开关内部布置图(图8) 电动汽车光电耦合传感器原理及外观图(图9) 电动汽车车轮旋转功能图可前进和倒退的功能，左转向和
右转向的功能，左右旋转的功 能，左右横向行进和泊车的功 能。(图10)
具体实施例方式
机械传动结构是如图1所示。当方向盘1转动带动转向齿条2的左右行程， 在齿条的背面连接两个轴承支架拨叉来固定转向机构的螺杆丝杠4，拨叉中间有
一套直流电机驱动的涡轮涡杆减速机构8、 18、 20，涡轮的内环有键槽与螺杆的 中间部位连接固定，而螺杆是分左右两段固定连成一体的，左右两段螺杆的螺 纹旋转方向互为相反27、 28，在左右两段螺杆上套接两个内螺纹的滑块各一个 3，滑块是有固定滑道的，而两滑块上各有一个固定左右两轮方向拉杆22的可 拆装的固定销和固定螺母，通过连杆分别连接A轮和B轮的带有万向节的可调 前束和后束的固定连杆架10，并连接到与每个车轮都有的方向控制摇臂7相连 来推动或拉拽改变车轮的角度和方向。AB两轮与CD两轮分前后两组，机械传动 结构完全相同。当汽车需要车轮横向或旋转功能，开关启动电磁离合器11,使 其一端连接到AB两轮方向组的涡杆上14、 15，并且离合器上另一端连着一个固 定方向齿条的固定销13运动插入销孔，使方向盘在中立位置锁定无法转动，即 CD后轮组传动杆上的电磁离合器带动阀芯上的花键套14与AB前组轮转向传动 杆上的花键轴15连接，并同时带动锁位销锁定方向盘的齿条2，防止左右横向 移动。此时启动总传动轴的涡轮减速器电机16，使得总传动杆转动分别带动AB 和CD两组车轮的涡轮涡杆8、 21，使涡轮带动丝杠旋转，丝杠上的两个滑块带动方向推拉杆9、 21摇臂7延丝杠两端移动，拉动转向摇臂7，从而实现ABCD 四车轮同时旋转90度，当到90度时止位开关24启动，切断总旋转电机电源， 总旋转电机停转，然后操纵控制器车就可以横向选择方向行进了 。
当需要旋转时，打开控制45度-60度的光电耦合器23，设定角度，开启总 旋转方向杆的电机16反转，当车轮回到所要设定的角度时，光电耦合器开启， 断开总旋转杆的涡轮减速器的电机电源，车轮固定在所设定的角度位置，操纵 总控制器到所要旋转的或左旋转或右旋转方向，踩动加速踏板就可实现旋转功 能。要回到正常位置时，启动总旋转杆的减速器电机倒转回到正常位置，后轮 止位开关断幵减速器电机电源，再断开电磁离合器的电源，给方向盘齿条解锁， 并把AB前组轮和CD后组轮的花键轴15与花键套14断开分离(电磁阀还控制 着总旋转杆减速器电机的电源开关，只有锁定方向盘才能启动车轮旋转功能)， 方向盘可以自由左右旋转来控制车的方向了 。
图2所示是分前后两组独立转向系统的转向机构，在车的底架前部转向机 构多了一套蜗轮蜗杆转向减速机18、 19，比图1少了总旋转机构及方向杆，前 后各有一套蜗轮蜗杆减速机构。当要横抽泊车或横向行进时，把方向盘打到中 立位置，启动电磁离合器26电源，使其移动阀芯带动方向锁位销27锁定方向 盘，同时接通并启动前后蜗轮蜗杆减速机的电源19、 28正转，蜗轮带动丝杠旋 转，丝杠上的正扣4、反扣5带动上面的滑块分别向两边运动，推动方向连杆 16带动两边的转向摇臂14连动车轮主支撑转向轴8转动，从而实现车轮旋转， 当转到垂直9 0 °时，止位开关l 7被滑块的拨条断开了转向涡轮、涡杆减速 器的电机电源，然后操纵总控制器，踩动加速踏板，就可以横向行进了，当向 右横向行进时，AD两电机正转，BC两电机反转。当向左横向行进时，AD两 电机倒转、BC两电机正转。后桥也是同样的工作方式。当横向行进或泊车结束 后，要回到正常行驶位置时，给转向电机l 9、 2 8接反向电源使其倒转。涡 轮减速器的涡杆l 8带动涡轮9反向旋转，使丝杠反向旋转，带动两滑块向相 对方向行进，当行进到正常位置时，止位开关被滑块拨动，断开旋转电机电源， 同时再断开电磁离合器电源，解锁方向盘，此时方向盘l可以带动方向齿轮时 并连动方向齿条2 ，在带动转向拨叉连动整个方向转向系统就可以正常的左右 转动方向了。后桥当回到正常位置时，止位开关断开转向电机电源，此时两轮 就被牢牢锁定在此位置，汽车就可正常行使了。
当需要旋转时，启动光电耦合器开关使前桥、后桥光电耦合器电源接通2 3 、 2 4这样就控制了车轮主支撑架的角度(一般由厂家根据情况设定4 5 ° 一6 0°之间)，接通电磁离合器锁定方向并同时接通前后转向减速机电机电 源，使丝杠带动滑块，推动摇臂，转动主支撑主架到达设定的角度时，光电耦 合器开关接通，断开转向电机电源，使车轮锁定定位在这个角度，控制主操纵杆，踩动脚踏加速踏板。此时，要向右旋转车厢时AC两轮毂电机正转、BD 两轮毂电机反转。当要向左旋转车身时，AC两轮毂电机反转、BD两轮毂电 机正转；当旋转结束后，要回到正常行使位置时，开启前后两组转向旋转电机 电源，使其反转；当丝杠带动滑块回到正常位置时，止位开关被推动，从而自 动切断了转向电机电源。手动断开离合器电源，解锁方向盘，操纵总控制器手 柄就可以正常行使了。
权利要求
1、电动汽车横向行进或泊车及原地顺、逆时针旋转的转向系统的机械原理，旋转电机转动带动涡杆和涡轮再连动丝杠旋转使正反扣丝杠上的两滑块相背而行，推动转向摇臂使主支撑架旋转角度的机械传动方式。
2、 电动汽车的行进方式左右行进AB两轮向前旋转，A向右B向左BC两轮向 后旋转，C向右D向左，AB与CD两组车轮形成两条平行线.旋转角度车轮 可旋转90°和45°至60的功能特点。
3、 电动汽车电控系统总控制器的外观设计，是用手柄来切换控制前进、后退、 左行进、右行进、左旋转、右旋转的功能。
4、 电动汽车电控系统总控制器的电路原理四组分立控制的独特设计，四驱 四轮轮毂直流无刷电机直接驱动形式和四驱四轮柱式直流无刷电机的驱 动形式和独立悬架主支撑架。
5、 有止位开关和光电耦合控制器控制车轮旋转角度90。和45至6(T的控制方式。
全文摘要
电动汽车的驱动是由四轮各装有一只支流无刷轮毂电机或柱式电机来完成的(功率的大小一般按第只750w-3000w之间或根据厂家设计要求而定)，由方向盘转动带动齿轮齿条转向器并连动一根丝杠(丝杠左半部是正螺纹，右半部是反螺纹，中间是涡轮减速器涡轮)，由丝杠上各带动一只螺纹滑块连动左右两只方向转向杆，传递给到左右两只轮子，从而得到转向功能。当需要横向旋转行进时，涡轮减速器带动两个螺纹滑快向两边同时运动，从而得到所需要的旋转角度-90°或45°-60°(通过光电偶合传感器和止位开关人为所需要的角度而控制)，从而得到横向或旋转的目的。当汽车需要常规行驶时，前后桥两电机带动涡轮涡杆反转，使两个丝杠滑快回到初始位置，车轮回到正常位置，锁定并断开转向电机电源，操纵控制器汽车就恢复正常行驶状态了。
文档编号B62D7/14GK101298257SQ200810000129
公开日2008年11月5日 申请日期2008年1月4日 优先权日2008年1月4日
发明者苏保国 申请人:苏保国