基于凸轮式转盘的机动车起步助力装置的制作方法

1.本实用新型涉及汽车制动装置技术领域，具体涉及基于凸轮式转盘的机动车起步助力装置。


背景技术：

2.随着汽车产业的快速发展，车辆的节能减排逐渐成为汽车产业创新改革的重点研究方向，新能源汽车的诞生即很好地说明了这一点。然而，传统的燃油汽车在起步时需要低档位以获得足够大的动力，而新能源汽车也需要通过大电流进行启动，因此无论是新能源汽车还是传统的燃油汽车，车辆在启动时的能源消耗明显高于行驶时的能源消耗，尤其是负重较大的公交车辆或者运输车辆。
3.近年来，国内的城市交通建设的高速发展以及国民收入水平的增长使得市内车辆数量激增，为生活提供便利的同时，在上、下班高峰期或者周末不可避免地会出现道路拥堵，车辆需要频繁地停车、启动、再停车、再启动。据统计，城市的红绿灯、交通堵塞等原因造成车辆在市区行驶的能源消耗相较于车辆在高速公路上的能源消耗提升近50％，严重影响了车辆的行驶里程，并制约了续航能力要求更高的新能源汽车的发展。
4.因此，有必要设计一种用于机动车的起步助力装置，以解决机动车辆启动时能源消耗大的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供基于凸轮式转盘的机动车起步助力装置，以解决现有技术中机动车在起步时需要更多的能源消耗所导致的能源消耗大、相同的能源条件下行驶里程更短的问题，实现机动车辆的节能减排。
6.本实用新型通过下述技术方案实现：
7.基于凸轮式转盘的机动车起步助力装置，包括转盘，所述转盘用于连接至机动车的轮毂或者传动机构，所述转盘上设置有驱动腔，所述驱动腔的壁面上设置有若干凸起部，驱动腔内设置有驱动机构，所述驱动机构用于推动凸起部以驱动转盘旋转。
8.本技术方案中，起步助力装置包括转盘，转盘上开设有凹槽或者连通转盘上、下表面的通孔，该凹槽或者通孔作为驱动腔。在一个或多个实施例中，所述凹槽或通孔为与转盘同心的圆形，优选地，凹槽或通孔的半径为转盘的半径的0.3～0.8倍。驱动腔的壁面上设置有类似凸轮结构的弧形凸起部，凸起部上到圆心的距离先逐渐减小再逐渐增大。凸起部的壁面同样为驱动腔的壁面。
9.驱动腔内设置有驱动机构，所述驱动机构可以围绕驱动腔的圆心均匀分布，也可以不均匀分布。所述驱动机构固定安装于起步助力装置的安装盘上，或者安装于外部支撑机构例如机动车的轮轴上或者机动车底盘的悬挂上，以使得转盘能够相对于驱动机构移动。所述驱动机构包括工作状态和非工作状态。在工作状态下，驱动机构伸长并挤压凸起部的曲面，也即推动面，驱动机构伸长过程中，施加于推动面上的作用力持续增大，进而推动
转盘旋转一定的角度后，该驱动机构不再作用于该凸起部，或者作用力明显减弱。之后驱动机构收缩至非工作状态，在非工作状态下，驱动机构不与凸起部产生接触，或者仅接触凸起部的顶点，也即凸起部上与驱动腔的圆心距离最短处。
10.本技术方案的使用原理为：驱动腔内设置有至少一个驱动机构和至少一个凸起部，在机动车行驶或停放过程中，所有驱动机构均处于非工作状态；在机动车起步时，在发动机运行之前控制第一驱动机构切换至工作状态并作用于对应的第一凸起部，以推动转盘旋转一定角度；转盘旋转一定角度后，第一驱动机构切换至非工作状态，第一凸起部或者第二凸起部转动至第二驱动机构，控制第二驱动机构切换至工作状态并作用于第一凸起部或第二凸起部，以推动转盘继续旋转一定角度；以此类推，直至转盘旋转到机动车起步所需的或者预设的角度。
11.在部分实施例中，转盘可以直接或间接地连接至机动车的轮毂上，使得转盘的旋转角度与机动车轮毂的旋转角度相同，从而在驱动机构推动转盘旋转一定角度后，车轮产生相同角度的旋转。在部分实施例中，转盘也可以直接或间接地连接至机动车的传动机构上，例如转盘上设置的输出轴与轮轴的传动箱中的齿轮啮合或者通过蜗轮蜗杆结构，将转盘的旋转转变为轮轴的旋转，进而带动车轮产生一定角度的旋转。
12.车辆需要起步时，先通过控制驱动机构推动凸起部驱动转盘旋转，进而带动车轮旋转一定的角度，在车轮转动后车辆开始移动，车辆发动机正常运行。该起步助力装置控制驱动机构推动凸起部的方式，改变了传统利用车辆发动机启动静止的车辆的方式，降低了车辆起步时的能源消耗，使得发动机始终作用于移动中的车辆，一定程度上减小了城市中行驶时需要反复停车、再启动的影响，在发动机输出功率相同的前提下，进一步提升了车辆的续航能力；同时，对于负重更高的货车或公交车，该起步助力装置在降低车辆起步时的能源消耗的效果上更加显著。
13.进一步地，所述驱动机构的数量大于所述凸起部的数量，驱动机构的数量至少为3个。驱动机构的数量根据机动车的类型和起步所需的推动力的大小而定，驱动机构的数量优选不低于3个。优选地，驱动机构的数量为4～12个，进一步优选地，驱动机构的数量为4～10个。在单次推动转盘旋转一定角度时，可以仅一个驱动机构作用对应的凸起部，也可以多个驱动机构同时作用，以提供足够的推动力。驱动机构的数量优选多于凸起部的数量，以确保转盘在任意角度下，都存在凸起部的推动面位于驱动机构的直线行程内，提高装置运行的可靠性。
14.作为驱动机构的一种优选结构，所述驱动机构包括驱动装置，所述驱动装置的推杆上设置有推动件，所述推动件用于在驱动装置的驱动下挤压凸起部的推动面以驱动转盘旋转。本技术方案中，驱动机构包括驱动装置、推杆和推动件，其中，驱动装置为直线驱动装置，在部分实施例中，驱动装置可以是电机或者液压缸，优选地，驱动装置为减速电机。当驱动装置为电机时，驱动机构可以是例如，电动推杆或直线驱动器，通过控制减速电机来实现推杆沿直线方向的往复运动，进而带动推杆上连接的推动件朝向或背向凸起部移动；当驱动装置为液压缸时，推杆为液压缸的活塞杆，通过控制液压油泵带动活塞杆伸出或收回，实现推动件的直线移动。
15.进一步地，所述推动件上设置有转轴，所述转轴上设置有滚轮，所述滚轮用于挤压凸起部的推动面。本技术方案中，推动件上设置的滚轮代替推动件接触并挤压凸起部。当滚
轮挤压凸起部时，由于凸起部为曲面，因此滚轮在施加压力的同时能够围绕转轴旋转一定的圈数或角度，卸去部分来自凸起部的反作用力，避免推动过程中由于压力过大而导致推杆损坏，提高驱动机构驱动的稳定性和安全性，并且，滚轮在挤压过程中的旋转还能够减小驱动机构与凸起部之间的摩擦力，防止驱动装置与凸起部之间卡死。
16.作为本实用新型的一种优选实施方案，还包括安装盘，所述驱动机构安装于安装盘上。优选地，安装盘与转盘同心设置。驱动机构围绕安装盘的圆心均匀分布或者不均匀分布。根据起步助力的安装位置和安装方式不同，安装盘中心可以设置也可以不设置通孔。当起步助力装置安装于轮轴上时，安装盘中心需要设置供车辆外轮轴穿过的通孔，且安装盘固定安装于外轮轴的外壁上，转盘通过连接件连接至轮毂上，通过驱动机构推动转盘的凸起部驱动转盘旋转，从而带动车轮转动，实现车辆起步助力。当起步助力装置安装于轮轴的传动箱上时，安装盘可以安装在车辆底盘上，例如悬挂上，以实现转盘能够相对于安装盘旋转，此时安装盘上可以不设置通孔。
17.进一步地，安装盘上设置有容纳腔和滑槽，所述滑槽连通容纳腔和驱动腔，所述容纳腔内设置驱动装置、推杆和推动件，所述推动件上设置有转轴，所述转轴穿过滑槽并活动连接有滚轮，所述滚轮用于挤压凸起部的推动面。本技术方案中，安装盘内设置有用于安装驱动装置、推杆和推动件的容纳腔，容纳腔通过滑槽与驱动腔连通。推动件上设置有转轴，转轴位于滑槽中且能够沿滑槽移动，转轴上活动设置有滚轮，且滚轮位于驱动腔中。通过上述设置，将驱动机构的驱动部分放入容纳腔内能够对驱动装置进行更好地固定安装和防护，在车辆在行驶过程中避免异物撞击损坏驱动装置，确保推杆能够正常往复移动，进一步提高起步助力装置运行的稳定性和可靠性。
18.进一步地，所述安装盘上设置有位于安装盘和转盘之间的限位盘，所述限位盘为环状结构。限位盘优选与安装盘和转盘同心设置。当转轴沿着滑槽移动且滚轮与凸起部抵接后，限位板与滚轮的端面接触并形成支撑，避免滚轮在受反作用力时产生轴向方向的晃动，导致滚轮或转轴损坏，进一步提高起步助力装置运行的可靠性。
19.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
20.1、本实用新型控制驱动机构推动凸起部的方式，利用杠杆原理改变了传统利用车辆发动机启动静止的车辆的方式，降低了车辆起步时的能源消耗，使得发动机始终作用于移动中的车辆，一定程度上减小了城市中行驶时需要反复停车、再启动的影响，在发动机输出功率相同的前提下，进一步提升了车辆的续航能力；
21.2、本实用新型在推动件上设置的滚轮在挤压凸起部时，由于凸起部为曲面，因此滚轮在施加压力的同时能够围绕转轴旋转一定的圈数或角度，卸去部分来自凸起部的反作用力，避免推动过程中由于压力过大而导致推杆损坏，提高驱动机构驱动的稳定性和安全性，并且，滚轮在挤压过程中的旋转还能够减小驱动机构与凸起部之间的摩擦力，防止驱动装置与凸起部之间卡死；
22.3、本实用新型将驱动机构的驱动部分放入容纳腔内能够对驱动装置进行更好地固定安装和防护，在车辆在行驶过程中避免异物撞击损坏驱动装置，确保推杆能够正常往复移动，进一步提高起步助力装置运行的稳定性和可靠性。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
24.图1为本实用新型具体实施例的一种结构示意图；
25.图2为本实用新型具体实施例用于驱动轮毂时的一种结构的剖视示意图；
26.图3为本实用新型具体实施例用于驱动轮毂时的另一种结构的剖视示意图；
27.图4为本实用新型具体实施例安装至轮轴上并驱动轮毂的结构示意图；
28.图5为本实用新型具体实施例中车辆启动时转盘在第一状态下的结构示意图；
29.图6为本实用新型具体实施例中车辆启动时转盘在第二状态下的结构示意图；
30.图7为本实用新型具体实施例中车辆启动时转盘在第三状态下的结构示意图；
31.图8为本实用新型具体实施例中车辆启动时转盘在第四状态下的结构示意图；
32.图9为本实用新型具体实施例用于驱动传动箱中传动机构的结构示意图；
33.图10为本实用新型具体实施例用于驱动传动机构时的另一种结构的剖视示意图；
34.图11为本实用新型具体实施例的又一种结构示意图；
35.图12为本实用新型具体实施例中又一种结构示意图的剖视示意图。
36.附图中标记及对应的零部件名称：
[0037]1‑
转盘，2
‑
安装盘，3
‑
凸起部，4
‑
凹陷部，5
‑
驱动机构，51
‑
驱动装置，52
‑
推杆，53
‑
推动件，54
‑
转轴，55
‑
滚轮，6
‑
连接件，61
‑
安装孔，7
‑
外轮轴，8
‑
内轮轴，9
‑
轮毂，11
‑
第一驱动机构，12
‑
第二驱动机构，13
‑
第三驱动机构，14
‑
第四驱动机构，15
‑
第五驱动机构，16
‑
第六驱动机构，17
‑
第七驱动机构，18
‑
第八驱动机构，19
‑
第九驱动机构，20
‑
第十驱动机构，21
‑
传动箱，22
‑
传动轴，23
‑
限位盘，24
‑
容纳腔，25
‑
滑槽。
具体实施方式
[0038]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[0039]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
[0040]
实施例1：
[0041]
如图1所示的基于凸轮式转盘的机动车起步助力装置，包括转盘1，所述转盘1用于连接至机动车的轮毂或者传动机构，所述转盘1上设置有驱动腔，所述驱动腔的壁面上设置有若干凸起部3，驱动腔内设置有驱动机构5，所述驱动机构5用于推动凸起部3以驱动转盘1旋转。
[0042]
在部分实施例中，如图1所示，驱动腔的壁面上设置的凸起部的结构为凸轮结构，凸起部上到圆心的距离先逐渐减小再逐渐增大。
[0043]
在部分实施例中，所述驱动机构可以围绕驱动腔的圆心均匀分布，也可以不均匀
分布。
[0044]
当起步助力装置安装于轮毂上时，如图2所示，驱动腔为开设于转盘1上的凹槽。转盘1上开设有供车辆外轮轴7穿过的通孔，驱动机构5固定安装于外轮轴7的外壁上，外轮轴7内设置有能够相对外轮轴7旋转的内轮轴8，内轮轴8连接轮毂9，且转盘1通过安装孔61可拆卸连接的连接件6连接至轮毂9，从而使得转盘1能够在驱动机构5的作用下旋转，进而带动轮毂9旋转，从而实现车辆起步助力。
[0045]
为便于说明，如图1，图5至图8所示，围绕转盘1圆心均匀分布有4个驱动机构：第一驱动机构11、第二驱动机构12、第三驱动机构13和第四驱动机构14，驱动腔上等间距设置有3个凸起部3。在车辆需要起步时，如图5所示，在第一状态下，控制第一驱动机构11由非工作状态切换至工作状态，并作用于其对应的凸起部，以推动转盘旋转至一定角度，到达如图6所示的第二状态，在第二状态下，第一驱动机构11先前所对应的凸起部已向第二驱动机构12所在方向移动，而另一凸起部已旋转至第四驱动机构14处，控制第四驱动机构14切换至工作状态并作用于该凸起部，以使得转盘继续逆时针旋转一定角度，到达如图7所示的第三状态，在第三状态下，第四驱动机构14先前所对应的凸起部继续向第一驱动机构11所在方向移动，而另一凸起部已旋转至第三驱动机构13处，控制第三驱动机构13切换至工作状态并作用于凸起部，以使得转盘继续逆时针旋转一定角度，到达如图8所示的第四状态，类似地，在第四状态下，控制第二驱动机构12切换至工作状态并作用于凸起部，以推动转盘继续逆时针旋转，由此完成一圈的旋转。
[0046]
在实际应用过程中，机动车最大的能耗在于起步时从静止到移动，因此，可以根据实际需求和能耗计算调节驱动机构5的个数和驱动力，以使得转盘1旋转一定的圈数或者一定的角度后，即可切换至发动机输出动力。
[0047]
在单次推动转盘旋转一定角度时，可以仅一个驱动机构作用对应的凸起部，也可以多个驱动机构同时作用，以提供足够的推动力。如图11所示，转盘的驱动腔内设置有8个凸起部和10个驱动机构。在图11所示的状态下，为实现转盘顺时针旋转，第五驱动机构15和第八驱动机构18到达行程极限开始向非工作状态切换，而第六驱动机构16、第七驱动机构17、第九驱动机构19和第十驱动机构20共同作用于对应的凸起部的推动面。
[0048]
在部分实施例中，所述驱动机构5的数量大于所述凸起部3的数量，以确保转盘在任意角度下，都存在凸起部的推动面位于驱动机构的直线行程内，提高装置运行的可靠性。驱动机构5的数量至少为3个。优选地，驱动机构的数量为4～12个，进一步优选地，驱动机构的数量为4～10个。
[0049]
实施例2：
[0050]
在实施例1的基础上，如图2所示，所述驱动机构5包括驱动装置51，所述驱动装置51的推杆52上设置有推动件53，所述推动件53用于在驱动装置51的驱动下挤压凸起部3的推动面以驱动转盘1旋转。
[0051]
在部分实施例中，驱动装置可以是电机或者液压缸，优选地，驱动装置为减速电机。当驱动装置为电机时，驱动机构可以是例如，电动推杆或直线驱动器，通过控制减速电机来实现推杆沿直线方向的往复运动，进而带动推杆上连接的推动件朝向或背向凸起部移动；当驱动装置为液压缸时，推杆为液压缸的活塞杆，通过控制液压油泵带动活塞杆伸出或收回，实现推动件的直线移动。
[0052]
在部分实施例中，如图2所示，所述推动件53上设置有转轴54，所述转轴54上设置有滚轮55，所述滚轮55用于挤压凸起部3的推动面。当滚轮挤压凸起部时，由于凸起部为曲面，因此滚轮在施加压力的同时能够围绕转轴旋转一定的圈数或角度，卸去部分来自凸起部的反作用力，避免推动过程中由于压力过大而导致推杆损坏，提高驱动机构驱动的稳定性和安全性，并且，滚轮在挤压过程中的旋转还能够减小驱动机构与凸起部之间的摩擦力，防止驱动装置与凸起部之间卡死。在一个或多个实施例中，如图1所示，相邻的两个凸起部之间设置有凹陷部4。凸起部3与凹陷部4的交替设置，增大了推动面，延长了滚轮能够对转盘产生推动作用的行程，提高了驱动机构的推动效果。
[0053]
实施例3：
[0054]
在上述实施例的基础上，如图3所示，还包括安装盘2，所述驱动机构5安装于安装盘2上，安装盘与转盘同心设置。如图3和图4所示，当起步助力装置安装于轮轴上并直接作用域轮毂时，安装盘2中心需要设置供车辆外轮轴穿过的通孔，且安装盘2固定安装于外轮轴7的外壁上，转盘1通过连接件6连接至轮毂9上，通过驱动机构5推动转盘1的凸起部3驱动转盘旋转，从而带动车轮转动，实现车辆起步助力。本实施例中，安装盘2和转盘1为独立的两个部件，当驱动机构5损坏时，可将安装盘2整体卸下进行维修，且无需将驱动机构直接安装于外轮轴7上。
[0055]
实施例4：
[0056]
在实施例3的基础上，如图9和图10所示，起步助力装置安装于车辆底盘上并作用于轮轴上的传动箱。在本实施例中，安装盘2上固定有若干驱动机构5，转盘1通过安装孔61可拆卸地连接有连接件6，连接件6的传动轴22与传动箱21中的齿轮配合或者通过蜗轮蜗杆的方式配合，将转盘1的旋转转变为外轮轴7或轮轴的旋转，进而带动车轮产生一定角度的旋转。
[0057]
实施例5：
[0058]
在上述实施例的基础上，如图12所示，所述安装盘2上设置有容纳腔24和滑槽25，所述滑槽25连通容纳腔24和驱动腔，所述容纳腔24内设置驱动装置51、推杆52和推动件53，所述推动件53上设置有转轴54，所述转轴54穿过滑槽25并活动连接有滚轮55，所述滚轮55用于挤压凸起部3的推动面。
[0059]
将驱动机构的驱动部分放入容纳腔内能够对驱动装置进行更好地固定安装和防护，在车辆在行驶过程中避免异物撞击损坏驱动装置，确保推杆能够正常往复移动，进一步提高起步助力装置运行的稳定性和可靠性。
[0060]
在一个或多个实施例中，所述安装盘上还设置有与容纳腔连通的散热孔，以对容纳腔内的驱动装置进行散热。
[0061]
在部分实施例中，所述安装盘2上设置有位于安装盘2和转盘1之间的限位盘23，所述限位盘23为环状结构。优选地，限位盘优选与安装盘和转盘同心设置。在部分实施例中，如图11所示，环状的限位盘的内径不大于凸起部到转盘圆心的最短距离，优选地，限位盘的内径等于凸起部到转盘圆心的最短距离。
[0062]
当转轴沿着滑槽移动且滚轮与凸起部抵接后，限位板与滚轮的端面接触并形成支撑，避免滚轮在受反作用力时产生轴向方向的晃动，导致滚轮或转轴损坏，进一步提高起步助力装置运行的可靠性。
[0063]
本文中所使用的“第一”、“第二”等(例如第一驱动机构、第二驱动机构等)只是为了描述清楚起见而对相应部件进行区别，不旨在限制任何次序或者强调重要性等。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。
[0064]
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。