本发明属于一种机动车辆的总体布置设计方案,特别是传动系统,悬架系统,车架的结构形式和总布置设计。 现有的机动车辆,经过百年来的不断改进,其性能已比较完善,结构比较成熟,但是,很多零部件的结构复杂,需要采用大量的专用设备来制造,使所需的初始投资很大,产品的成本很高,特别是以个人使用为主的小客车,其价格远远超出普通人的购买能力,因此,对于我国及发展中的国家来说,发展一种经济,实用的交通工具已成为一个迫切需要解决的问题。
机动三轮车是一种比现代汽车结构简单,易于制造和价格低廉的机动运输工具,特别适合于在人均收入尚不太高的地区的普及应用,例如作为我国广大农村地区的零星、短距离的客货运输和即将大量发展的家庭用车辆等,很多第三世界国家也都很迫切需要发展这类廉价车辆,近年来我国农用三卡和残疾人用三卡的迅速发展进一步证实了这一看法,但是现有地各种机动三轮车基本上都是由人力三轮车简单的装上一个柴油机或汽油机而演变出来的,这种方法的优点是其结构和制造方法均与人力三轮车接近,易于设计,易于制造和上马较快,但是,这种凑合出来的设计也具有很多严重的缺点,特别是当对这类车的安全性,舒适性,速度性等提出了较高的要求后,其缺点更为突出,这些缺点主要是:
1.稳定性差,由于多数机动三轮车都是把发动机置于操作者的两腿之间或座椅之下,使人和车的高度均较高,再加上其稳定区(三个轮子与地面接触点所形成的三角形)较小,使其横向稳定性显著地低于四轮车的稳定性,用户普遍反映,三轮车翻车问题比较严重,另外,一些三轮车轴距设计得较短(例如残疾人车),还存在上坡时的向后纵向倾翻的问题。
2.面积利用率差,现有的多数作客,货运输用的机动三轮车,其宽度车均在1.2米左右,按理可以在驾驶员的位置上布置出并排坐的两个座位(即像汽车一样,在驾驶员旁边设置一个乘客座位),但是,目前的机动三轮车,多数都是把发动机放在车辆的前面的中间部位,人骑于发动机之上,因此,只能在前面安排一个驾驶员的坐位,其两侧虽有较大的空间,但无法利用,至使整车的面积利用率低。随着车辆速度的提高,目前很多机动三轮车均在前面增加了一个单坐驾驶室,乘员只能乘坐在后面的货槽里。
3.目前的带有驾驶室的机动三轮车,其发动机均置于驾驶室之内,行驶时发动机的噪音和散发出来的热量很容易传送到乘员处,从而大大地降低了其驾驶和乘坐的舒适性。
4.现有的机动三轮车的车架为了适应现在发动机的布置和转向叉的安装其形状均作得比较复杂(通常都设计成空间杆架形式),其结果是使车架的制造工艺复杂且在转向叉的根部处的刚性难于加强,使用后易于变形从而增加前轮的行驶阻力。
本设计的总的目的是通过对机动三轮车的总体布置和车架设计的改进来比较彻底地解决上述问题。
本设计的第一个目的是通过总体布置的改进来大幅度的降低其重心和提高三轮车的稳定性。
本设计的第二个目的是通过总体布置的改进将前面设计为并列的双坐式以便提高整车的面积利用率和乘客的乘坐舒适性。
本设计的再一个目的是通过总体布置的改进来改善驾驶室内的隔热,隔音效果。
本设计的再一个目的是提供一种易于制造且刚性较好的车架。
本设计的进一步的目的是将上述改进措施推广到四轮车或多轮车辆上,以便提供一种结构简单,易于制造,价格低廉的四轮或多轮车辆。
为了达到上述目的,本设计综合应用了下列主要措施:
1.对三轮车辆采用发动机后置方案,即将发动机(包括各种动力装置,例如汽油机,柴油机,电动机等)放置于驾驶员坐位的后面,由于在这种情况下,驾驶员坐垫已经不是在发动机之上,其离开地面的高度已经不受发动机高度的影响,可使坐垫和驾驶室的高度比传统的机动三轮车下降200-300毫米左右,从而可使车辆的重心下降并大大地改善其横向稳定性;发动机后置后,还便于在乘员和发动机之间采取有效的隔热,隔音措施,从而显著的改善驾驶员和乘客的乘坐舒适性。
2.采用单纵臂独立悬架以及与之相适应的横向及轮边传动装置,消除了通常布置于车架下面的驱动桥壳,横向摆动传动轴之类的传递动力的另件,在这种情况下,已不存在车架要避免与传动轴因跳动而发生碰撞的问题,因此,车架纵梁可以设计成为直线形状的并且车架的离地距离可以任意选择(通常仅取决于该车型需要的最小离地间隙),采用这个措施后,不仅使车架的形状和制造工艺大为简化还可使车辆承载的客、货重心大幅度的下降,从而进一步改善车辆的稳定性和舒适性。
3.采用X形车架以增加转向叉根部和整个车架的抗扭刚性,使前轮经常保持正常的定位角,从而可以减少行驶时的滚动阻力和提高轮胎的寿命。
上述设计可以通过参阅下面的附图和实例说明得到更为清楚的理解,但是本发明所提出的方案并不限于附图的内容。
附图1.为本设计的一种车辆的总体布置的侧视图。
附图2.为上述设计车辆的总体布置方案的俯视图。
附图3.为按本设计方案发展出的载货车的示意图。
附图1.2.3.标注的序号表示如下:
1.发动机 13.轮胎
2.坐位 14.控制臂
3.支座 15.轮轴
4.发动机(或变速器)输出轴 16.弹性元件下支座
5.万向节(或联轴节) 17.车架横梁
6.传动轴 18.弹性元件上支座
7.横向传动轴 19.螺旋弹簧
8.控制臂轴 20.筒式减震器
9.链轮(或齿轮) 21.车架纵梁
10.链条(或齿轮) 22.X形横梁
11.制动鼓(或轮毂) 23.立柱
12.从动链轮(或齿轮) 24.转向叉支座
从附图1,2,可清楚地看出,在本设计方案中,其发动机[1]布置于坐位[2]的后面,因此坐位[2]的离地距离与发动机[1]的高度无关,发动机[1]发出的动力经过一种可与单纵臂独立悬架相适应的横向及轮边传动系统传送到达驱动轮,作为示例,图上画出了一种支座点在车辆后方的单纵臂独立悬架及与之相适应的一种横向及轮边式单轮驱动的方案,显然,根据上述基本结构可以很便利地演变出多种类似的布置方案和组合形式,例如,单臂独立悬架的支座[3]可以布置在车辆的前方或后方;其弹性元件(图上画的为螺旋弹簧)也可采用扭杆,多片碟形弹簧,橡胶弹簧等弹性元件,可以水平布置或垂直布置;其驱动可为单轮驱动(如图所示为单右轮驱动)或双轮驱动,此时只要增加一个差速器或者带差速器的附加轴即可,为了简单起见,下面只对附图所示的这种结构作较为详细的说明,只要掌握了这些基本原理,对于一个熟悉本专业的人来说,很容易将它应用于上面例子所例举的一些方案和其它的一些可能的方案,例如:四轮车和多轮驱动车辆等。
本设计所提出的发动机的动力传送的方式是,在发动机(或变速器)输出轴[4]上设有万向节(或联轴节)[5],经传动轴[6]带动横向传动轴[7],横向传动轴[7]可通过轴承(图上未示出)支承于支座[3]及控制臂轴[8]内或另设一个支座按装在车架上面,此支座应当尽量靠近上述控制臂支座[3],横向传动轴[7]的外侧装有链轮(或齿轮)[9],经过链条(或齿轮)[10]带动装于制动鼓(或轮毂)[11]上的从动链轮(或齿轮)[12],可以看出,采用上述传动系统后,发动机[1]发出的动力即可经过上述传动装置绕过车架纵梁[21]传送到驱动轮,从而取代了通常车辆所需要的布置于车架纵梁[21]下面的驱动桥(当采用整体式驱动桥时)或驱动半轴(当采用独立悬架,其主减速器固定于车架或车身上时),其结果不仅可使传动系统的另件结构简化,便于制造,同时也消除了通常的低重心车辆(例如:小客车),为了防止桥壳(或半轴)碰车架而将车架纵梁及地板作成向上弯曲的形状而带来的一系列的制造困难。
图1,还提供了一种本设计所采用的纵置式单纵臂独立悬架的情况,在车架上紧固有支座[3],支座[3]可以在车轮的前方或后方,上述独立悬架的控制臂[14]通过其控制臂轴[8]和支承轴承(图上未画出)支承于支座[3]内并可绕其中心作摆动或回转运动,控制臂[14]的另一端装有轮轴[15]并通过轴承,轮毂[11]来支承轮胎[13],在控制臂[14]的靠近轮轴[15]的部位设有弹性元件下支座[16],同时在车架纵梁[21]或车架横梁[17]上设有弹性元件上支座[18],悬架的弹性元件即可置于上述上,下支座[18],[16]之间起缓冲作用,图上画出的是采用直立式螺旋弹簧[19]和筒式减震器[20]的情况。
为了增加转向叉根部和整个车架的抗扭刚性,本设计还提出了图2,所示的一种适合于机动三轮车的具有X形横梁的车架,即在车架纵梁[21]的前部设置X形横梁[22],在X形横梁[22]的结合处设有刚性很大的立柱[23]作为紧固转向叉支座[24]的根,立柱[23]通常设计成空心封闭断面结构,具有很大的抗弯曲和抗扭转的断面系数,可以可靠地保持其前转向轮的设计定位角。
通过阅读上述说明和附图,可以看出,上述传动系统和单纵臂独立悬架的布置方案也可用于四轮车和多轮车上,包括发动机(包括汽油机,柴油机,电动机等各种车辆动力)前置或后置的车辆,在这类车辆上应用本设计后,同样可以达到显著地简化其结构,方便制造,降低成本和降低车辆重心改善其横向稳定性的目的。
上述设计措施可以根据车辆的特点进行选择使用或综合应用,它既适合于客车也适合于货车。
本设计方案已经在发明人设计的几种车型上得到了应用并且达到了预期的目的。