CN1038995C - 一种机动车辆的总体布置设计 - Google Patents

Abstract

本发明为一种机动车辆的总体布置设计，它用横向及轮边传动和单纵臂独立悬架取代了现有车辆常用的整体式驱动桥或分开式带横向摆动传动轴的传动系统，从而使车辆的传动系统，悬架系统，车架，地板等部件的结构大为简化和易于制造并可使生产所需的初始投资，成本显著下降，这个设计还可使车架的离地距离任意选定，特别适合于机动三轮车的改进，同时亦可用于四轮车或多轮车上并得到上述效果。

Description

一种机动车辆的总体布置设计

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。但是现有的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，其宽度大约在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车辆特别是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地降低其重心和提高三轮车的稳定性

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。

U·S·3136379所述的总体布置方案未能全面解决上述问题。

为了达到上述目的，用于实现本发明目的的技术方案的特点是：采用纵置式单控制臂独立悬架和与之相适应的横向及轮边动力传动装置，即将发动机发出的动力通过一组相对车架不变的横向传动轴传送到车架纵梁的外侧后再传送到驱动轮，所述的纵置式单纵臂独立悬架为在车架上紧固有支座，该支座可以安装在车轮的前方或后方，控制臂通过控制臂轴和支承轴承支承于支座内并可绕其中心作摆动或回转运动，控制臂的另一端装有轮轴并通过轴承、轮毂来支承轮胎，在控制臂与车架之间设有作缓冲用的悬架系统的弹性元件，上述弹性元件可以为螺旋弹簧、叠片弹簧、橡胶弹簧等各种弹性材料，可以垂直、水平或斜置于车辆上。上述横向及轮边动力传动装置是在发动机或变速器的输出轴上设有万向节或联轴节并经传动轴带动一组横向传动轴，所述横向传动轴通过轴承支承于支座及控制臂内或另设一个支座安装在车架上，所述横向传动轴的外侧装有链轮或齿轮，经过链条或齿轮带动装于制动鼓或轮毂上的从动链轮或齿轮，从而驱动车轮。上述技术方案与发动机后置结合使用可使一些车辆的设计更为合理。

本发明的技术方案具有如下优点：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后消除了通常布置于车架下面的驱动桥壳或横向摆动传动轴之类的传递动力的零件，在这种情况下，已不存在车架要避免与桥壳或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)，采用这些措施后，不仅可使车架的形状和制造工艺大为简化还可使车辆承载的客、货重心大幅度下降，从而进一步改善车辆的稳定性和舒适性。

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驱动轮，作为示例，图上画出了一种支座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可以布置在车轮的前方或后方；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说明所列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内或另设一个支座安装在车架上面，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零件结构简化，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(图上来画出)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的内部设置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。

Claims (7)

1.一种机动车辆的总体布置设计，它包括车身、发动机、传动系统、悬架系统、承载系统、操纵系统和车轮等，其特征是它采用纵置式单控制臂独立悬架和与之相适应的横向及轮边动力传动装置，即将发动机发出的动力通过一组相对车架不变的横向传动轴(7)传送到车架纵梁(21)的外侧后再传送到驱动轮胎(13)，所述的纵置式单纵臂独立悬架为在车架上紧固有支座(3)，支座(3)可以安装在车轮的前方或后方，控制臂(14)通过控制臂轴(8)和支承轴承支承于支座(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)与车架之间设有作缓冲用的悬架系统的弹性元件。

2.根据权利要求1.所述的机动车辆的总体布置设计，其特征是在控制臂(14)的靠近轮轴(15)的部位设有弹性元件的下支座(16)，同时在车架纵梁(21)或车架横梁(17)上设有弹性元件的上支座(18)，悬架的弹性元件即可置于上述上、下支座之间起缓冲作用，上述弹性元件可以直立布置或水平布置。

3.根据权利要求2.所述的机动车辆的总体布置设计，其特征是所述的单纵臂独立悬架的弹性元件为直立式螺旋弹簧，即在所述上、下弹性元件支座(18)、(16)之间装有螺旋弹簧(19)，螺旋弹簧(19)内还可装一个筒式减震器(20)。

4.根据权利要求1、2或3所述的机动车辆的总体布置设计，其特征是所述与单纵臂独立悬架相适应的动力传动系统为在发动机或变速器(1)的输出轴(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)可通过轴承支承于支座(3)及控制臂轴(8)内或另设一个支座安装在车架上，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)，从而驱动车轮(13)。

5.根据权利要求1.所述的机动车辆的总体布置设计，其特征是所述的车辆为三轮车。

6.根据权利要求5所述的机动车辆的总体布置设计，其特征是所述的三轮车具有X形横梁的车架，即在车架纵梁(21)的内部设置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。

7.根据权利要求1.所述的机动车辆的总体布置设计，其特征是所述发动机(1)为后置式，即发动机(1)安置于驾驶员或乘客坐位的后方。

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