用于汽车的矢量制动机构以及汽车的制作方法

本发明涉及一种用于汽车的矢量制动机构、以及应用该矢量制动机构的一种汽车。

背景技术：

传统的汽车制动方式通常采用摩擦方式，即，通过刹车盘与轮盘或轮毂摩擦产生对车轮的阻力。但是，摩擦会产生大量的热能，对于例如连续下坡等需要长时间制动的情况，摩擦产生的热能会使车轮处于高温状态，容易导致制动失效。

技术实现要素：

本发明的一个实施例提供了一种用于汽车的矢量制动机构，该矢量制动机构能够避免摩擦式制动方式的高温制动失效。在该实施例中，矢量制动机构包括：

通过转向节连接在横轴两端的至少一对车轮；

与至少一对车轮偏心铰接的传动机构；以及

可通过传动机构驱动至少一对车轮彼此相对地偏转的制动驱动部。

可选地，制动驱动部包括可通过平动而对传动机构产生制动驱动力的制动滑块、以及承载制动滑块的制动滑轨；传动机构包括分别与至少一对车轮偏心铰接的至少一对连杆，并且，至少一对连杆汇聚铰接在制动滑块，以随制动滑块的平动而移摆、并通过移摆将制动滑块平动产生的制动驱动力转换为驱动至少一对车轮彼此相对地偏转的偏转力。

可选地，至少一对车轮包括一对前车轮和一对后车轮，其中：一对前车轮形成的相对偏转的方式为前端相互靠近、一对后车轮形成的相对偏转的方式为后端相互靠近；或者，一对前车轮形成的相对偏转的方式为后端相互靠近、一对后车轮形成的相对偏转的方式为前端相互靠近；或者，一对前车轮和一对后车轮形成的相对偏转的方式均为前端相互靠近；或者，一对前车轮和一对后车轮形成的相对偏转的方式均为后端相互靠近。

可选地，至少一对车轮包括一对前车轮，该矢量制动机构进一步包括：可通过传动机构驱使底盘两侧的一对前车轮同向偏转的转向驱动部。

进一步地，制动驱动部包括驱动一对前车轮的前制动驱动部，并且，转向驱动部承接在前制动驱动部与传动机构之间。例如，前制动驱动部包括可通过平动而对传动机构产生制动驱动力的前制动滑块、以及承载前制动滑块的前制动滑轨；转向驱动部包括可通过摆动而对传动机构产生转向驱动力的转向摆臂，并且，转向摆臂的支撑端铰接于前制动滑块；传动机构包括分别与一对前车轮偏心铰接的一对前连杆，并且，一对前连杆汇聚铰接于转向摆臂的自由端，以随前制动滑块带动转向摆臂的整体平动而移摆、并通过移摆将前制动滑块平动产生的制动驱动力转换为驱动一对前车轮彼此相对地偏转的偏转力，或者，随转向摆臂的摆动而移摆、并通过移摆而将转向摆臂摆动产生的转向驱动力转换为驱动一对前车轮同向偏转的偏转力。其中，一对前车轮的同向偏转为等幅同向偏转、或差幅同向偏转。

进一步地，至少一对车轮进一步包括一对后车轮，制动驱动部进一步包括驱动一对后车轮的后制动驱动部。例如，后制动驱动部包括可通过平动而对传动机构产生制动驱动力的后制动滑块、以及承载后制动滑块的后制动滑轨；传动机构包括分别与一对后车轮偏心铰接的一对后连杆，并且，一对后连杆汇聚铰接于后制动滑块，以随后制动滑块的平动而移摆、并通过移摆将后制动滑块平动产生的制动驱动力转换为驱动一对后车轮彼此相对地偏转的偏转力。

可选地，至少一对车轮彼此相对地偏转时的偏转角度小于等于5度。

本发明的另一个实施例提供了一种汽车，该汽车包括上述实施例所述的矢量制动机构。

基于上述的实施例，至少一对车轮可以在制动驱动部的驱动下彼此相对地偏转、并以彼此相对偏转的姿态与汽车行驶的路面摩擦产生阻止汽车前行的阻力，从而，上述的实施例可以通过车轮的偏转产生的阻力实现对汽车的制动。而且，上述的实施例能够以车轮通过类似于矢量舵的方式偏转产生的阻力替代刹车片摩擦产生的阻力，从而，可以消除摩擦式制动的高温制动失效的隐患。

附图说明

图1为一个实施例中的矢量制动机构的示例性结构示意图；

图2a和图2b为如图1所示的矢量制动机构的制动姿态示意图；

图3a至图3d为如图1所示的矢量制动机构的应用实例示意图；

图4a至图4d为如图3a至图3d所示的应用实例的制动原理示意图；

图5为另一个实施例中的矢量制动机构的原理性结构示意图；

图6a至图6d为如图5所示的矢量制动机构的制动姿态示意图；

图7a和图7b为如图5所示的矢量制动机构的转向姿态示意图；

图8a至图8d为如图5所示的矢量制动机构的一种制动转向姿态示意图；

图9a至图9d为如图5所示的矢量制动机构的另一种制动转向姿态示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

请参见图1并结合图2a和图2b，图1以及图2a和图2b是在俯视汽车的方向上的投影视图。从图1以及图2a和图2b中可以看出，在一个实施例中，用于汽车的矢量制动机构包括：

通过转向节连接在横轴C两端的至少一对车轮10a和10b，其中，该实施例为了简化视图，仅以点划线表示横轴C、并省略了转向节，并且，仅以一对车轮10a和10b示例性地表示至少一对车轮；

与至少一对车轮10a和10b偏心铰接的传动机构20；以及

可通过传动机构20驱动至少一对车轮10a和10b彼此相对地偏转的制动驱动部30，其中，该实施例所述的彼此相对地偏转，可以认为是以类似于镜像的方式反向对称地偏转，正如图2a和图2b所示出的那样，车轮10a和10b位于横轴C同侧的一端可以在彼此相互靠近或相互远离的方向上偏转。

从而，在该实施例中，车轮10a和10b可以在制动驱动部30的驱动下彼此相对地偏转、并以彼此相对偏转的姿态与汽车行驶的路面摩擦产生阻止汽车前行的阻力，从而，该实施例可以通过车轮10a和10b的偏转产生的阻力实现对汽车的制动。即，车轮10a和10b以类似于矢量舵的方式偏转，经测试，偏转角度小于等于5度即可产生足够的矢量阻力。进而，该实施例能够以车轮10a和10b类似于矢量舵的方式偏转产生的阻力替代刹车片摩擦产生的阻力，从而，可以消除摩擦式制动的高温制动失效的隐患。

仍参见图1以及图2a和图2b，在具体实现上述的矢量制动机构时，制动驱动部30可以包括可通过平动而对传动机构20产生制动驱动力的制动滑块31、以及承载制动滑块31的制动滑轨32；相应地，传动机构20可以包括分别与至少一对车轮10a和10b偏心铰接的至少一对连杆20a和20b，并且，至少一对连杆20a和20b汇聚铰接在制动滑块31，从而，连杆20a和20b可以随制动滑块31的平动而移摆、并通过移摆将制动滑块31平动产生的制动驱动力转换为驱动至少一对车轮10a和10b彼此相对地偏转的偏转力。图1中示出了表示制动滑块平动的自由度fs、以及表示车轮10a和10b偏转的自由度fr，可以理解的是，连杆20a和20b通过移摆实现了自由度fs和fr之间的转换，并且，连杆20a和20b的移摆可以是指平移和摆动相结合的运动方式。

而且，汽车的前车轮和后车轮都可以使用上述的矢量制动机构，即，前文提及的至少一对车轮可以包括一对前车轮和一对后车轮。相应地，当后车轮应用上述的矢量制动机构时，意味着一对后车轮也需要像前车轮那样通过转向节连接横轴。

请参见图3a至图3d，图3a至图3d的图下部表示汽车的前部、图上部表示汽车的后部。汽车的一对前车轮可以采用图1以及图2a和图2b中示出的车轮10a和10b，并且，汽车的一对后车轮也可以采用与图1以及图2a和图2b中示出的车轮10a和10b基本相同或相类似的结构。此时：

可以采用前车轮10a和10b以及后车轮10a’和10b’均内倾的制动偏转方式，即，图3a的图下部示出的一对前车轮10a和10b以及图3a的图上部示出的一对后车轮10a’和10b’形成的相对偏转的方式均为前端相互靠近；

或者，可以采用前车轮10a和10b内倾、后车轮10a’和10b’外倾的制动偏移方式，即，图3b的图下部示出的一对前车轮10a和10b形成的相对偏转的方式为前端相互靠近，图3b的图上部示出一对后车轮10a’和10b’形成的相对偏转的方式为后端相互靠近；

或者，可以采用前车轮10a和10b外倾、后车轮10a’和10b’内倾的制动偏移方式，即，图3c的图下部示出的一对前车轮10a和10b形成的相对偏转的方式为后端相互靠近、图3c的图上部示出的一对后车轮10a’和10b’形成的相对偏转的方式为前端相互靠近；

或者，可以采用前车轮10a和10b以及后车轮10a’和10b’均外倾的制动偏转方式，即，图3d的图下部示出的一对前车轮10a和10b以及图3d的图上部示出的一对后车轮10a’和10b’形成的相对偏转的方式均为后端相互靠近。

为了更好的理解制动原理，请参见图4a，图4a中以如图3a所示的应用实例为例。在图4a中，示出了基础坐标系X-Y，以及相比于基础坐标系具有一定角度偏移Φ(Φ可以为任意角度值)的两侧车轮坐标系x-y和x’-y。

一对前车轮10a和10b形成内倾方式的相对偏转，使该对前车轮10a和10b的角度相对于汽车行驶方向(即，两侧车轮坐标系x-y和x’-y中的x轴和x’轴)分别存在朝向汽车内侧的角度偏移β1和β2；同样地，一对后车轮10a’和10b’形成内倾方式的相对偏转，使该对后车轮10a’和10b’的角度相对于汽车行驶方向(即，两侧车轮坐标系x-y和x’-y中的x轴和x’轴)也分别存在朝向汽车内侧的角度偏移β1’和β2’。

并且，对于每一侧的前车轮10a或10b以及该侧的后车轮10a’或10b’来说，角度偏移β1和β2以及β1’和β2’会使汽车在该侧形成偏向另一侧的向心矢量C1、C2、C1’以及C2’。其中，角度偏移β1和β2形成的向心矢量C1和C2彼此相对、角度偏β1’和β2’形成的向心矢量C1’和C2’彼此相对。如果一对前车轮10a和10b以及一对后车轮10a’和10b’形成的相对偏转为等幅偏转、或小幅度的差幅偏转(即β1等于或近似于β2、β1’等于或近似于β2’)，则彼此相向的向心矢量C1和C2、以及彼此相向的向心矢量C1’和C2’均可以成对地相互抵消或基本相互抵消。

从而，一对前车轮10a和10b以及一对后车轮10a’和10b’形成的相对偏转不会对汽车形成转向驱动，并且这样的相对偏转会使一对前车轮10a和10b以及一对后车轮10a’和10b’的方向干涉互锁、并通过干涉互锁抵消两侧车轮的前行矢量FOW和FOW’，进而与汽车行驶的路面摩擦产生阻止汽车前行的阻力。

另外，在图4a中，角度偏移β1可以划分为γ1和δ1，其中，γ1可以理解为角度偏移β1的初始形成部分，而δ1则可以理解为在γ1的基础上累加的部分。并且，γ1作为角度偏移β1的初始形成部分，对应着制动的起始阶段；而δ1作为角度偏移β1的累加部分，对应着制动的末尾阶段。由于汽车在制动起始阶段的行驶速度会高于制动的末尾阶段，因而，对应γ1的范围的制动力可以大于对应δ1的范围的制动力。例如，假设采用ABS(Antilock Brake System，制动防抱死系统)实施制动，则对应γ1的范围采用高速ABS制动，对应δ1的范围采用低速ABS制动，即，γ1可以理解为ABS高速制动区，δ1可以理解为ABS低速制动区。同理，在图4a中，角度偏移β2可以划分为高速制动区γ2和低速制动区δ2，角度偏移β1’可以划分为高速制动区γ1’和低速制动区δ1’，角度偏移β2’可以划分为高速制动区γ2’和低速制动区δ2’。

请再参见图4b，图4b中以如图3b所示的应用实例为例。区别于图3a所示应用实例的是，图3b中的一对后车轮10a’和10b’形成外倾方式的相对偏转，使该对后车轮10a’和10b’的角度相对于汽车行驶方向存在的角度偏移β1’和β2’朝向汽车外侧。

相应地，对于每一侧的后车轮10a’或10b’来说，角度偏移β1’和β2’会使汽车在该侧形成偏向另一侧的离心矢量C1’以及C2’，而前车轮10a或10b形成的角度偏移β1和β2仍会使汽车在该侧形成偏向另一侧的向心矢量C1和C2。其中，角度偏移β1和β形成的向心矢量C1和C2彼此相对、角度偏β1’和β2’形成的离心矢量C1’和C2’彼此相背。如果一对前车轮10a和10b以及一对后车轮10a’和10b’形成的相对偏转为等幅偏转、或小幅度的差幅偏转(即β1等于或近似于β2、β1’等于或近似于β2’)，则彼此相向的向心矢量C1和C2、以及彼此相背的离心矢量C1’和C2’均可以成对地相互抵消或基本相互抵消。

此时，一对前车轮10a和10b以及一对后车轮10a’和10b’形成的相对偏转同样不会对汽车形成转向驱动，并且这样的相对偏转会使一对前车轮10a和10b以及一对后车轮10a’和10b’的方向干涉互锁、并通过干涉互锁抵消两侧车轮的前行矢量FOW和FOW’，进而与汽车行驶的路面摩擦产生阻止汽车前行的阻力。

另外，在图4b中，角度偏移β1’的高速制动区γ1’和低速制动区δ1’、以及角度偏移β2’的高速制动区γ2’和低速制动区δ2’的分布方向与图4a相反，而角度偏移β1的高速制动区γ1和低速制动区δ1、以及角度偏移β2的高速制动区γ2和低速制动区δ2的分布方向则仍然保持与图4a相同。

图4c和图4d分别是以图3c和图3d所示的应用实例为例，其原理与图4a和图4b相似，本文不再赘述。

上述列举的各种制动偏转方式，可以根据汽车的整体结构和配重等因素任意选择。

另外，前车轮通常要实现汽车的转向功能，当前车轮选用上述实施例的矢量制动机构时，该矢量制动机构可以与转向机构相互独立。然而，在下文提到的另一个实施例中，为了简化结构并节省成本，将应用在前车轮的矢量制动机构与转向机构复用整合。

请参见图5并结合图6a至图6d以及图7a和图7b，在另一个实施例中，矢量制动机构中通过转向节连接在横轴C两端的至少一对车轮包括一对前车轮40a和40b，并且，该矢量制动机构还包括：

与一对前车轮40a和40b偏心铰接的传动机构50；

可通过传动机构50驱动一对前车轮40a和40b彼此相对地偏转的制动驱动部60，其中，该实施例所述的彼此相对地偏转，同样可以认为是以类似于镜像的方式反向对称地偏转，正如图6a至图6d所示出的那样，前车轮40a和40b位于横轴C同侧的一端可以在彼此相互靠近或相互远离的方向上偏转；以及

可通过传动机构50驱使底盘两侧的一对前车轮40a和40b同向偏转的转向驱动部70，其中，该实施例所述的同向偏转可以认为是偏转方向相同且偏转幅度同步，正如图7a和图7b所示出的那样，前车轮40a和40b位于横轴C同侧的一端可以在任一相同的方向上同步偏转。

在该实施例中，制动驱动部60可以认为是应用在汽车前车轮的前制动驱动部，并且，转向驱动部70可以承接在前制动驱动部60与传动机构50之间。

在如图5、图6a至图6d以及图7a和图7b所示实施例的基础上，汽车的后车轮10a’和10b’仍可以选用如图1以及图2a和图2b所示的矢量制动机构。此时，可以认为是将这两个实施例相结合，即，至少一对车轮包括一对前车轮40a和40b以及一对后车轮10a’和10b’，并且，矢量制动机构中的制动驱动部同时包括应用在前车轮40a和40b的前制动驱动部60以及应用在后车轮10a’和10b’的后制动驱动部30，传动机构同时包括应用在前车轮40a和40b的传动机构50(其连杆50a和50b可以称作前连杆)以及应用在后车轮10a’和10b’的传动机构20(其连杆20a和20b可以称作后连杆)。

对于至少一对车轮包括一对前车轮40a和40b以及一对后车轮10a’和10b’的情况，可以在转向的同时实施制动，即，制动转向。

请参见图8a至图8d，一种制动转向的方式为，一对前车轮40a和40b在任一相同的方向上同向偏转，一对后车轮10a’和10b’相对偏转。即，一对前车轮40a和40b仅承担转向功能，而制动则全部由一对后车轮10a’和10b’承担。

请参见图9a至图9d，一种制动转向的方式为，一对前车轮40a和40b在任一相同的方向上同向偏转、并且该同步偏转为差幅同向偏转，一对后车轮10a’和10b’相对偏转。即，一对前车轮40a和40b同时承担转向和一部分制动，而另一部分制动则由一对后车轮10a’和10b’承担。其中，上述的差幅同向偏转是指一对前车轮40a和40b的偏转方向相同、但前车轮40a的偏转角度α1和前车轮40b的偏转角度α2之间存在足够产生矢量制动力的差异(图9a和图9d中的偏转角度α1大于偏转角度α2、图9b和图9c中的偏转角度α1小于偏转角度α2)，当然，差幅同步偏转是相对于如图8a至图8d所示的仅承担转向的等幅同向偏转而言，并且，所谓的等幅同向偏转允许或容忍偏转角度存在不产生制动能量的细微差异。

在具体实现时，前制动驱动部60包括可通过平动而对传动机构50产生制动驱动力的前制动滑块61、以及承载前制动滑块61的前制动滑轨62；转向驱动部70选用可通过摆动而对传动机构60产生转向驱动力的转向摆臂，并且，转向摆臂70的支撑端铰接于前制动滑块61；传动机构50包括分别与一对前车轮40a和40b偏心铰接的一对前连杆50a和50b，并且，一对前连杆50a和50b汇聚铰接于转向摆臂70的自由端，从而，一对前连杆50a和50b可以随前制动滑块61带动转向摆臂70的整体平动而移摆、并通过移摆将前制动滑块61平动产生的制动驱动力转换为驱动一对前车轮40a和40b彼此相对地偏转的偏转力，或者，一对前连杆50a和50b也可以随转向摆臂70的摆动而移摆、并通过移摆而将转向摆臂70摆动产生的转向驱动力转换为驱动一对前车轮40a和40b同向偏转的偏转力。

在又一个实施例中，还提供了一种包括上述实施例的矢量制动机构的汽车。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。