专利名称：泊车辅助装置及具有该装置的电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆底盘技术领域，特别涉及车辆自动泊车技术领域，具体是指一种可减小泊车时车辆转向半径的泊车辅助装置，特别适用于电动车辆。
背景技术：
泊车是一种复杂的过程，需要驾驶员对车位和车辆之间的相对位置进行不断评估和调整。车辆在狭小空间里进行纵向和横向移动要求驾驶员具有丰富的经验，在几次倒车和转向操作中完成。这个过程中，不与临近车辆发生擦碰是最基本的要求，此外，倒车和转向的次数越少越好。显然，车辆转向半径越小，越易于在狭小空间内泊车，特别地，如果车辆瞬心在车辆内，则可以获得极小的转向半径。但是，现有的产品化的自动泊车装置都不能减小车辆转向半径，各种传感器和电子装置的应用只是简化了泊车操作过程，使驾驶员的双手解放了，只需要控制脚刹。泊车时采用辅助轮来获得极小的转向半径是一种有效的手段。美国专利US7921952B2公开了一种横向泊车辅助系统，其包括布置在前后车轮附近的四个辅助轮，用于驱动辅助轮的电机及其控制器，布置在车身上的辅助轮折叠机构和升降机构，以及传感器和泊车控制器。泊车时，辅助轮折叠机构将辅助轮放下接地，升降机构将辅助轮继续降下，将车身撑起直到车轮离开地面，四个辅助轮在其驱动电机的作用下转动，带动车辆横向移动。PCT专利申请W003/091087A1公开了另外一种用于前轮驱动车辆的泊车辅助系统，其包括固接在后悬架横臂中间的一个电动升降平台，其下端连接一电动转动平台，在该平台的下部安装有辅助轮。泊车时，电动升降平台的下端下降，直至辅助轮将车辆后部举起到后轮离开地面的高度，电动转向平台根据需要转动以调整辅助轮的方向，配合前轮转向和驱动，可实现极小的车辆转向半径。在上述的第一种技术方案中，采用了四个电动辅助轮及其折叠和升降机构，系统复杂而笨重，虽然可以添加辅助轮转向机构，使得车辆具有更灵活的泊车转向性能，但这也将进一步增加系统的复杂程度和质量。上述的第二种技术方案中，辅助轮只有升降运动而无折叠运动，因此，为了保证车辆的离地间隙，辅助轮的升降行程比较长，而且在垂直方向上占据了较大的空间，不利于车辆布置。因此，还存在着提供一种结构简单而紧凑的泊车辅助装置，其有利于减小泊车时的车辆转向半径，特别适用于电动车辆。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种结构简单而紧凑的泊车辅助装置，其有利于减小泊车时的车辆转向半径，特别适用于电动车辆。本发明提供了一种泊车辅助装置，其特点是，用于减小泊车时的车辆转向半径，并包括，电动辅助轮，其用于泊车时支撑并驱动车辆后部横向运动；辅助轮支撑机构，其用于连接所述电动辅助轮和后部车身，并用于驱动所述电动辅助轮收起离地或放下接地；以及后轮升降机构，其用于拉升或降下后轮。根据本发明的泊车辅助装置，所述电动辅助轮处于接地状态时，其旋转轴线与摆正的前轮的旋转轴线相交于前轮距中点；以及所述电动辅助轮处于离地状态时，其旋转轴线与地面基本垂直。根据本发明的泊车辅助装置，所述辅助轮支撑机构包括辅助轮支架和支架转动机构，其中，所述辅助轮支架的一端支撑所述电动辅助轮，另一端与后部车身铰接于平行于后轮旋转轴线的轴线，并与布置在车身上的所述支架转动机构连接，所述支架转动机构用于收起和放下所述辅助轮支架，为气动、液压或机电线性或角度执行器。根据本发明的泊车辅助装置，所述辅助轮支架处于收起状态时，所述电动辅助轮离地；以及所述辅助轮支架处于放下状态时，所述电动辅助轮接地。根据本发明的泊车辅助装置，所述后轮升降机构包括悬架拉索和拉索收放机构，其中，所述悬架拉索的一端固接在后悬架弹簧附近的结构上，另一端固接到布置在车身上的所述拉索收放机构，所述拉索收放机构用于拉紧或放松所述悬架拉索，为气动、液压或机电线性或角度执行器。根据本发明的泊车辅助装置，所述悬架拉索处于拉紧状态时，后轮离地；以及所述悬架拉索处于放松状态时，后轮接地并可上下自由跳动。本发明还提供了一种电动车辆，其特点是，包括所述的泊车辅助装置。根据本发明的电动车辆，在遇到横向停车位时，驱动车辆前移使得前轮距中点基本在停车位纵轴线延长线上，摆正前轮，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮放下接地，所述后轮升降机构将后轮拉升离地，所述电动辅助轮旋转，驱动车辆绕前轮距中点转动，当车辆纵轴线与停车位纵轴线基本重合时，踩下脚刹车，所述后轮升降机构将后轮降下接地，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮收起离地，踩下油门驱动车辆移到停车位。根据本发明的电动车辆，在遇到纵向停车位时，前轮转向并驱动车辆前移使得前轮距中点基本在停车位纵轴线上，摆正前轮，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮放下接地，所述后轮升降机构将后轮拉升离地，所述电动辅助轮旋转，驱动车辆绕前轮距中点转动，当车辆纵轴线与停车位纵轴线基本重合时，踩下脚刹车，所述后轮升降机构将后轮降下接地，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮收起离地。根据本发明的电动车辆，在遇到斜向停车位时，驱动车辆前移使得前轮距中点基本在停车位纵轴线延长线上，摆正前轮，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮放下接地，所述后轮升降机构将后轮拉升离地，所述电动辅助轮旋转，驱动车辆绕前轮距中点转动，当车辆纵轴线与停车位纵轴线基本重合时，踩下脚刹车，所述后轮升降机构将后轮降下接地，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮收起离地，踩下油门驱动车辆移到停车位。因此，根据本发明可以得到一种结构简单而紧凑的泊车辅助装置，其有利于减小泊车时的车辆转向半径，特别适用于电动车辆。
图1是本发明实施例的泊车辅助装置的轴测示意图2是安装图1所示的泊车辅助装置的电动车辆的俯视透视示意图；图3是图2所示的电动车辆泊入横向泊车位的俯视示意图；图4是图2所示的电动车辆泊入纵向泊车位的俯视示意图；以及图5是图2所示的电动车辆泊入斜向泊车位的俯视示意图。图中1，1A，IB分别是电动辅助轮及其接地和收起状态；2，21，22分别是辅助轮支撑机构、辅助轮支架和支架转动机构；3，31，32分别是后轮升降机构、悬架拉索和拉索收放机构；4前轮；5，51分别是后轮和后悬架弹簧；6电动车辆；Y1、Y2、Y3分别是摆正前轮的旋转轴线、后轮的旋转轴线以及辅助轮支架与后部车身的铰接轴线；X，Xl分别是车辆纵轴线 和接地的电动辅助轮旋转轴线；Χ2、Χ3和Χ4分别是横向、纵向和斜向停车位纵轴线；0前轮距中点。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。图1是本发明实施例的泊车辅助装置的轴测示意图。图2是安装图1所示的泊车辅助装置的电动车辆的俯视透视示意图。参考图1和图2，一种泊车辅助装置，用于减小泊车时的车辆转向半径，其包括，电动辅助轮I，其用于泊车时支撑并驱动车辆后部横向运动；辅助轮支撑机构2，其用于连接电动辅助轮I和后部车身，并用于驱动所述电动辅助轮I收起离地或放下接地；以及后轮升降机构3，其用于拉升或降下后轮5。电动辅助轮I处于接地状态IA时，其旋转轴线Xl与摆正的前轮4的旋转轴线Yl相交于前轮距中点O ;以及电动辅助轮I处于离地状态IB时，其旋转轴线与地面基本垂直。传统车辆的前轮4是转向轮，后轮5是非转向轮，其旋转轴线的交点构成了车辆转动瞬心，而这一瞬心位于后轮旋转轴线上，限制了泊车时转向半径进一步减小。为了减小转向半径，必须将后轮5的运动学限制消除，构成新的转动瞬心，特别地，使转动瞬心位于车辆平面内以实现定点转动可以大大减小转向半径。首先，考虑两前轮4旋转轴线交点，只有当前轮4摆正时，其旋转轴线的交点才有可能位于车辆平面内，为构造新的转动瞬心提供可能，此时，如果有一轮的旋转轴线与上述旋转轴线相交于车辆平面内，则可以构造所需的新转动瞬心，实现定点转动。因此，设置了电动辅助轮1，其接地时旋转轴线Xl将与摆正的前轮4的旋转轴线Yl相交于前轮距中点O0电动辅助轮I不应对车辆最小离地间隙产生任何不利的影响，所以正常行驶时，应将其收起，贴放在后部车身地板下方。辅助轮支撑机构2，其包括辅助轮支架21和支架转动机构22，其中，辅助轮支架21的一端支撑电动辅助轮1，另一端与后部车身铰接于平行于后轮旋转轴线Υ2的轴线Υ3，并与布置在车身上的支架转动机构22连接。支架转动机构22用于收起和放下辅助轮支架21，可为气动、液压或机电的线性或角度执行器。辅助轮支架21处于收起状态时，电动辅助轮I离地；以及辅助轮支架21处于放下状态时，电动辅助轮I接地。后悬架的安装位置略高于后轮5的旋转轴线Υ2，后部车身地板比后悬架的安装位置略高，因此，设置于此的电动辅助轮I的直径基本等于车轮半径，当其放下时基本接触到地面。驱动车辆6定点转动的动力由电动辅助轮I提供，其作用力臂基本等于轴距，因此，对于电动辅助轮I的功率和转矩的需求大大降低，上述直径的电动辅助轮I足以提供所需的动力。此外，电动辅助轮I支撑着车身后部的重量，尺寸和体积受到一定限制，但无动力学特性要求，因此，不必采用充气轮胎，具有足够承载能力的实心轮胎和轻量化车轮即可满足要求，并将增加的质量控制在最小的范围内。后轮升降机构3，其包括悬架拉索31和拉索收放机构32，其中，悬架拉索31的一端固接在后悬架弹簧51下端附近的悬架结构上，另一端固接到布置在车身上的拉索收放机构32，拉索收放机构32用于拉紧或放松悬架拉索31，可为气动、液压或机电线性或角度执行器。悬架拉索31处于拉紧状态时，后轮5离地；以及悬架拉索31处于放松状态时，后轮5接地。由于后轮5 —般具有上跳80mm和下跳60mm的行程,如果不米用后轮升降机构3,则需要将车身后部支起至少8(Tl00mm以上，才能保证后轮5离地，而这消耗的功率和时间都较多，不利于缩短泊车时间。采用后轮升降机构3后，后轮5只需要继续提升l(T20mm，即可保证完全离地。后轮升降机构3也不应对车辆正常行驶造成任何影响，因此，采用了悬架拉索31和拉索收放机构32来实现。当悬架拉索31完全放松时，后轮5可以上下自由跳动。电动车辆6，其包括上述泊车辅助装置。传统车辆由于发动机排气管通过车身后部地板下方，因此，不利于布置上述泊车辅助装置。而电动车辆，取消了排气管，车身后部可以提供较大的空间布置上述装置。因此，上述泊车辅助装置特别适用于电动车辆6。图3是图2所示的电动车辆泊入横向泊车位的俯视示意图。参考图3，电动车辆6在遇到横向停车位时，驱动车辆6前移使得前轮距中点O基本在停车位纵轴线X2的延长线上，摆正前轮4，辅助轮支撑机构2将电动辅助轮I放下接地，后轮升降机构3将后轮5拉升离地，电动辅助轮I旋转，驱动车辆6绕前轮轴距中点O转动，当车辆纵轴线X与停车位纵轴线X2基本重合时，踩下脚刹车，后轮升降机构3将后轮5降下接地，辅助轮支撑机构2将电动辅助轮I收起离地，踩下油门驱动车辆6移到停车位。图4是图2所示的电动车辆泊入纵向泊车位的示意图。参考图4,电动车辆6在遇到纵向停车位时，前轮4转向并驱动车辆6前移使得前轮距中点O基本在停车位纵轴线X3上，摆正前轮4，辅助轮支撑机构2将电动辅助轮I放下接地，后轮升降机构3将后轮5拉升离地，电动辅助轮I旋转，驱动车辆6绕前轮轴距中点O转动，当车辆纵轴线X与停车位纵轴线X3基本重合时，踩下脚刹车，后轮升降机构3将后轮5降下接地，辅助轮支撑机构2将电动辅助轮I收起离地。图5是图2所示的电动车辆泊入斜向泊车位的示意图。参考图5，电动车辆6在遇到斜向停车位时，驱动车辆6前移使得前轮距中点O基本在停车位纵轴线X4的延长线上，摆正前轮4，辅助轮支撑机构2将电动辅助轮I放下接地，后轮升降机构3将后轮5拉升离地，电动辅助轮I旋转，驱动车辆6绕前轮轴距中点O转动，当车辆纵轴线X与停车位纵轴线X4基本重合时，踩下脚刹车，后轮升降机构3将后轮5降下接地，辅助轮支撑机构2将电动辅助轮I收起离地，踩下油门驱动车辆6移到停车位。
车辆6定点转动时，驾驶员可以轻易地确定车辆纵轴线X与停车位纵轴线X2、X3或X4是否基本重合，以及车辆6前移后是否会与邻近车辆发生擦碰。此外，车辆6在进行定点转动前时，驾驶员也能轻易地判断车辆是否已停靠在合适的位置，确保前轮轴距中点O基本位于停车位纵轴线X2、X3或X4上或其延长线上，然后摆正前轮4。车辆6定点转动后，其停止可依靠脚刹车制动前轮3来保证，因此，不需要再添加电动辅助轮I制动机构。显然，本发明的泊车辅助装置在车辆6进入定点转动前，所需要的只是正常行驶的驾驶技巧和经验，在进入定点转向后，驾驶员的双手可以离开方向盘，只需要控制脚刹车或油门，大大简化了操作过程。此外，由于以上泊车过程操作简单，也易于实现车外的遥控泊车。因此，根据本发明可以得到一种结构简单而紧凑的泊车辅助装置，其有利于减小泊车时的车辆转向半径，特别适用于电动车辆。本发明并不局限于上述实施例，而是覆盖在不脱离本发明的精神和范围的情况下所进行的所有改变和修改。这些改变和修改不应被认为是脱离了本发明的精神和范围，并且所有诸如对于本领域技术人员来说显而易见的修改均应被包括在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种泊车辅助装置，其特征在于，用于减小泊车时的车辆转向半径，并包括， 电动辅助轮，其用于泊车时支撑并驱动车辆后部横向运动； 辅助轮支撑机构，其用于连接所述电动辅助轮和后部车身，并用于驱动所述电动辅助轮收起离地或放下接地；以及 后轮升降机构，其用于拉升或降下后轮。
2.根据权利要求1所述的泊车辅助装置，其特征在于， 所述电动辅助轮处于接地状态时，其旋转轴线与摆正的前轮的旋转轴线相交于前轮距中点；以及 所述电动辅助轮处于离地状态时，其旋转轴线与地面基本垂直。
3.根据权利要求1所述的泊车辅助装置，其特征在于， 所述辅助轮支撑机构包括辅助轮支架和支架转动机构，其中，所述辅助轮支架的一端支撑所述电动辅助轮，另一端与后部车身铰接于平行于后轮旋转轴线的轴线，并与布置在车身上的所述支架转动机构连接，所述支架转动机构用于收起和放下所述辅助轮支架，为气动、液压或机电线性或角度执行器。
4.根据权利要求3所述的泊车辅助装置，其特征在于， 所述辅助轮支架处于收起状态时，所述电动辅助轮离地；以及 所述辅助轮支架处于放下状态时，所述电动辅助轮接地。
5.根据权利要求1所述的泊车辅助装置，其特征在于， 所述后轮升降机构包括悬架拉索和拉索收放机构，其中，所述悬架拉索的一端固接在后悬架弹簧下端附近的悬架结构上，另一端固接到布置在车身上的所述拉索收放机构，所述拉索收放机构用于拉紧或放松所述悬架拉索，为气动、液压或机电线性或角度执行器。
6.根据权利要求5所述的泊车辅助装置，其特征在于， 所述悬架拉索处于拉紧状态时，后轮离地；以及 所述悬架拉索处于放松状态时，后轮接地并可上下自由跳动。
7.一种电动车辆，其特征在于，包括， 根据权利要求1-6中任一项所述的泊车辅助装置。
8.根据权利要求7所述的电动车辆，其特征在于， 在遇到横向停车位时，驱动车辆前移使得前轮距中点基本在停车位纵轴线延长线上，摆正前轮，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮放下接地，所述后轮升降机构将后轮拉升离地，所述电动辅助轮旋转，驱动车辆绕前轮距中点转动，当车辆纵轴线与停车位纵轴线基本重合时，踩下脚刹车，所述后轮升降机构将后轮降下接地，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮收起离地，踩下油门驱动车辆移到停车位。
9.根据权利要求7所述的电动车辆，其特征在于， 在遇到纵向停车位时，前轮转向并驱动车辆前移使得前轮距中点基本在停车位纵轴线上，摆正前轮，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮放下接地，所述后轮升降机构将后轮拉升离地，所述电动辅助轮旋转，驱动车辆绕前轮轴距中点转动，当车辆纵轴线与停车位纵轴线基本重合时，踩下脚刹车，所述后轮升降机构将后轮降下接地，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮收起离地。
10.根据权利要求7所述的电动车辆，其特征在于，在遇到斜向停车位时，驱动车辆前移使得前轮距中点基本在停车位纵轴线延长线上，摆正前轮，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮放下接地，所述后轮升降机构将后轮拉升离地，所述电动辅助轮旋转，驱动车辆绕前轮轴距中点转动，当车辆纵轴线与停车位纵轴线基本重合 时，踩下脚刹车，所述后轮升降机构将后轮降下接地，所述辅助轮支撑机构将所述电动辅助轮收起离地，踩下油门驱动车辆移到停车位。
全文摘要
本发明提供了一种泊车辅助装置，用于减小泊车时的车辆转向半径，其包括，电动辅助轮，其用于泊车时支撑并驱动车辆后部横向运动；辅助轮支撑机构，其用于连接所述电动辅助轮和后部车身，并用于驱动所述电动辅助轮收起离地或放下接地；以及后轮升降机构，其用于拉升或降下后轮。所述电动辅助轮处于接地状态时，其旋转轴线与摆正的前轮的旋转轴线相交于前轮距中点；以及所述电动辅助轮处于离地状态时，其旋转轴线与地面基本垂直。
文档编号B60S9/215GK103010181SQ201210560269
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者夏承钢, 孙江明 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司