CN105752159B - 一种可伸缩式的小型电动汽车车架 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可伸缩式的小型电动汽车车架，包括底盘框架，底盘框架由前框架、后框架交错组合构成，且前框架、后框架前后相互移动设置，在底盘框架的前框架的前端上设有前桥总成框架，在前桥总成框架的上方设置有电池框架，在底盘框架的前框架的前侧焊接前竖直框架，且在前竖直框架顶端左侧焊接一斜向后上方延伸第三框架，在底盘框架的后框架的后端设置有后桥总成安装的后桥总成框架。本发明具有结构简单、重量轻以及刚度大的特点；同时车架设置成可以伸缩的结构，使整车长度可以根据需要改变，使汽车能够满足不同的需求，并且车架实现伸缩的结构简单可靠。

Description

一种可伸缩式的小型电动汽车车架

技术领域

本发明涉及一种可伸缩汽车车架，具体涉及一种使小型电动汽车能够在车身长度方向实现伸缩的车架结构。

背景技术

目前的普通小型汽车车身长大都在4m左右，最小转弯半径6m左右，对于城市及乡村中某些狭窄路段以及山区道路中的急转弯难以通过，导致汽车的道路通过率大大降低。

另外据调查，人们在市内70%的行车时间是1人乘用，城市道路允许的最高车速为70～80公里/小时，过长的车身不仅使得道路通行率降低，造成城市道路越来越拥挤，还使停车变得越来越难。

此外，化石燃料动力的车存在着油价高、效率低、排放污染、噪声大的缺点，同时全世界石油资源短缺，化石燃料动力的车最终将会退出历史舞台。

在社会和环境的压力以及市场的需求下，人们亟需一款能代替传统汽车而又能解决传统汽车带来的负面作用的新型交通工具。这就是我们提出的伸缩电动汽车：该车依靠电能驱动，不仅零排放、低噪声；而且拥有折叠分体车身设计，小巧灵活，节省空间。

经过几十年的发展到目前为止，电动汽车技术已经发展的相对完善。而且电动汽车用动力电机取代了传统的内燃机，传统汽车上的复杂的动力传递装置也将被替代，取而代之的是柔性的电控线路。动力传递和各种控制信号也都可以由柔性电控线路传递，因而使得电动汽车折叠的设计构想得以实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在不影响汽车的行驶性能以及整体车架强度的情况下，提供一款结构简单可靠、制作方便以及成本低的可伸缩的小型电动汽车车架。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种可伸缩式的小型电动汽车车架，包括底盘框架，底盘框架由前框架、后框架交错组合构成，前框架、后框架位于同一水平面上，且前框架、后框架前后相互移动设置，前框架与后框架的前后移动的动作过程及移动的距离由液压泵控制液压缸的伸缩来实现，前框架由前横梁、下横梁、上横梁、主纵梁和边纵梁交叉设置连接构成，下横梁在主纵梁的下方，上横梁在主纵梁的上方，前横梁在边纵梁的前端，后框架由主横梁和两组平行设置的第一纵梁和第二纵梁连接构成，在底盘框架的前框架的前端上设有安装前桥总成的前桥总成框架，在前桥总成框架的上方设置有用于安放电池的由若干角钢构成的电池框架，在底盘框架的前框架的前侧焊接一向上方延伸的前竖直框架，且在前竖直框架顶端左侧焊接一斜向后上方延伸用于安装控制器、仪表和方向盘的第三框架，在底盘框架的后框架的后端设置有后桥总成安装的后桥总成框架。

本发明的进一步改进在于：前框架内部被主纵梁分隔为独立的两个相同的前独立框架，后框架分为两个与每个前独立框架相对应的后独立框架。

本发明的进一步改进在于：后框架分隔的两个所述后独立框架分别插入在对应的前框架分隔的两个相同的所述前独立框架中。

本发明的进一步改进在于：底盘框架伸长时，前框架后端的1/3部分与后框架的前端的1/3部分重叠，底盘框架缩短时，前框架与后框架完全重叠在一起。

本发明的进一步改进在于：每个后独立框架分别有第一纵梁和第二纵梁焊接在主横梁的前端，在每个后独立框架的第一纵梁和第二纵梁之间分别焊接有三组加强横杆和一根纵杆，每个液压缸安装在第一纵梁和第二纵梁之间、且在纵杆的上方，在每个液压缸的两侧分别设置了三组固定横杆。

本发明的进一步改进在于：在前框架与后框架的接触面之间设置了两个用于减少前框架与后框架之间滑动摩擦力的直排滚针轴承，直排滚针轴承安装在主纵梁、边纵梁、第一杆、第二杆分别与第一纵梁与第二纵梁的接触面之间。

本发明的进一步改进在于：前桥总成框架由用于安装前悬架的前桥横杆和六根前桥纵杆构成。

本发明的进一步改进在于：第三框架所在的平面与竖直平面夹角为60度。

本发明的进一步改进在于：后桥总成框架由用于安装后悬架的后桥横杆和后桥纵杆连接构成，在后桥总成框架的两侧分别设置有由隔离竖杆、隔离纵杆和隔离横杆构成的用于隔离轮胎的框架结构，在后桥总成框架设置两根用于安装液压站总成的角钢。

本发明的进一步改进在于：前框架、后框架、前桥总成框架、前竖直框架、第三框架与所述后桥总成框架均采用方形冷弯空心型钢材料，通过焊接制作而成。

本发明的进一步改进在于：主横梁与前横梁等宽。

本发明的有益效果：本发明采用钢管式的车架结构，在保证刚度要求的条件下具有结构简单、整体重量轻的特点；同时车架设置成可以伸缩的结构，使整车长度可以根据需要改变，使汽车能够满足不同行驶工况下的需求，并且车架实现伸缩的结构简单可靠。

本发明结构简单、设计合理新颖，操作方便，可操作性强。

附图说明

图1为本发明的原理图。

图2为本发明的整体立体图。

图3为本发明的底盘框架伸长状态的立体图。

图4为本发明的底盘框架缩短状态的立体图。

图5为本发明的底盘框架前框架的立体图。

图6为本发明的底盘框架后框架的立体图。

图7位本发明可伸缩式的小型电动汽车车架的整个液压系统的原理图。

其中：1-液压缸，2-主纵梁，3-隔离竖杆，4-隔离纵杆，5-隔离横杆，6-后桥纵杆，7-角钢，8-后桥横杆，9-前桥纵杆，10-前桥横杆，11-前横梁，12-主横梁，13-边纵梁，14-下横梁，15-上横梁，16-第一杆，17-第一纵梁，18-纵杆，19-固定横杆，20-加强横杆，21-第二纵梁，22-第二杆，23-直排滚针轴承，24-分流阀，25-三位四通电磁换向阀，26-溢流阀，27-液压泵，Ⅰ-前框架，Ⅱ-后框架，Ⅲ-前桥总成框架，Ⅳ-前竖直框架，Ⅴ-后桥总成框架，Ⅵ-电池框架，Ⅶ-第三框架，Ⅷ-前独立框架，Ⅸ-后独立框架。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1-7所示，本发明是一种可伸缩式的小型电动汽车车架，包括底盘框架，所述底盘框架由前框架Ⅰ、后框架Ⅱ交错组合构成，所述前框架Ⅰ、后框架Ⅱ位于同一水平面上，且所述前框架Ⅰ、后框架Ⅱ前后相互移动设置，所述前框架Ⅰ与所述后框架Ⅱ的前后移动的动作过程及移动的距离由液压泵控制液压缸1的伸缩来实现，液压缸1的活塞杆端与前横梁11连接，液压缸的缸体端与主横梁12连接，所述底盘框架伸长时，所述前框架Ⅰ后端的1/3部分与所述后框架Ⅱ的前端的1/3部分重叠，所述底盘框架缩短时，所述前框架Ⅰ与所述后框架Ⅱ完全重叠在一起，即主横梁12的前端面与边纵梁13的后端面贴合在一起；所述前框架Ⅰ由前横梁11、下横梁14、上横梁15、主纵梁2和边纵梁13交叉设置连接构成，所述下横梁14在所述主纵梁2的下方，上横梁15在所述主纵梁2的上方，所述前横梁11在所述边纵梁13的前端，从而使所述前框架Ⅰ形成以主纵梁2为分隔的两个相同的立体空间Ⅷ,也就是说所述前框架Ⅰ内部被主纵梁2分隔为独立的两个相同的前独立框架Ⅷ，所述后框架Ⅱ分为两个与每个所述前独立框架Ⅷ相对应的后独立框架Ⅸ，每个所述后独立框架Ⅸ分别有第一纵梁17和第二纵梁21焊接在所述主横梁12的前端，所述主横梁12与所述前横梁11等宽，在每个所述后独立框架Ⅸ的所述第一纵梁17和第二纵梁21之间分别焊接有三组加强横杆20和一根纵杆18，每个所述液压缸1安装在所述第一纵梁17和第二纵梁21之间、且在所述纵杆18的上方，在每个所述液压缸1的两侧分别设置了三组固定横杆19，也就是说第一纵梁17和第二纵梁21之间分别焊接有三组加强横杆20、一根纵杆18和三组固定横杆19来增加后独立框架Ⅸ的横向刚度，所述后框架Ⅱ由主横梁12和两组平行设置的第一纵梁17和第二纵梁21连接构成，在所述前框架Ⅰ与所述后框架Ⅱ的接触面之间设置了两个用于减少前框架Ⅰ与后框架Ⅱ之间滑动摩擦力的直排滚针轴承23，所述直排滚针轴承23安装在所述主纵梁2、边纵梁13、第一杆16、第二杆22分别与所述第一纵梁17与所述第二纵梁21的接触面之间， 在所述底盘框架的前框架Ⅰ的前端上设有安装前桥总成的前桥总成框架Ⅲ，所述前桥总成框架Ⅲ由用于安装前悬架的前桥横杆10和六根前桥纵杆9及若干其他横杆构成，所述前桥横杆10用于安装前悬架也就是独立悬架；在所述前桥总成框架Ⅲ的上方设置有用于安放电池的由若干角钢构成的电池框架Ⅵ，在所述底盘框架的前框架Ⅰ的前侧焊接一向上方延伸的前竖直框架Ⅳ，且在所述前竖直框架Ⅳ顶端左侧焊接一斜向后上方延伸用于安装控制器、仪表和方向盘的第三框架Ⅶ，所述第三框架Ⅶ所在的平面与竖直平面夹角为60度，在所述底盘框架的后框架Ⅱ的后端设置有后桥总成安装的后桥总成框架Ⅴ，所述后桥总成框架Ⅴ由用于安装后悬架也就是钢板弹簧的后桥横杆8和后桥纵杆6连接构成，在所述后桥总成框架Ⅴ的两侧分别设置有由隔离竖杆3、隔离纵杆4和隔离横杆5构成的用于隔离轮胎的框架结构，在所述后桥总成框架Ⅴ设置两根用于安装液压站总成的角钢7，所述前框架Ⅰ、所述后框架Ⅱ、所述前桥总成框架Ⅲ、前竖直框架Ⅳ、后桥总成框架Ⅴ与第三框架Ⅶ均采用方形冷弯空心型钢材料，通过焊接制作而成，所述后框架Ⅱ分隔的两个所述后独立框架Ⅸ分别插入在对应的前框架Ⅰ分隔的两个相同的所述前独立框架Ⅷ中，所述前框架Ⅰ与后框架Ⅱ在伸缩前后的相对位置由专门设置的位置固定销固定。

本发明的最大创新点在于将车架设置成可伸缩的结构，并通过液压系统来实现车架的伸缩动作，使整车长度可以根据需要改变，从而使汽车能够满足不同情况下的不同需求。

本发明的伸缩原理:

本发明采用抽屉式的折叠机构，图1为其简化后的原理图，设计理念是将前轮视为固定点，整个汽车底盘就是一个滑动副，前车架视为前杆件，后车架为后杆件，滑块在后杆件上，前杆件和后杆件共线，伸缩时，由液压缸推动后杆件向前滑动，从而实现车架的伸缩，收缩部分像抽屉一样重合在一起。

本发明的伸缩的方式：

本发明的伸缩机构的动力来自两个液压缸，液压缸的缸体与后框架Ⅱ相连，活塞杆与前框架Ⅰ相连，通过液压缸的伸缩动作带动前后车架动作，从而实现车架的伸缩功能；

首先，当车架处于伸长状态，固定前轮；然后，调整三位四通电磁换向阀25使其处于右位，启动液压泵，液压油通过三位四通电磁换向阀25到分流阀24再到液压缸1，其中分流阀24作用是保证两根液压缸同步工作；通过液压缸的动作带动第一纵梁17在边纵梁13、第一杆16及第二杆22构成的导轨内滑动，并通过在接触面之间加装直排滚针轴承23以减小滑动过程中的摩擦阻力，第二纵梁21的动作情况与第一纵梁17类似，通过以上步骤实现后框架Ⅱ在前框架Ⅰ内平滑移动，使两个后独立框架Ⅸ分别插入对应的两个前独立框架Ⅷ中，从而实现车架整体的缩短；车架的伸长过程与缩短过程类似，只要调整三位四通电磁换向阀26使其处于左位，使后独立框架Ⅸ做脱离前独立框架Ⅷ的运动的运动，最终保持后独立框架Ⅸ1/3的长度留在前独立框架Ⅷ中，车架伸长或缩短后通过位置固定销来固定车架的位置状态。

本发明采用钢管式车架，设置分为三大部分：前桥总成框架Ⅲ、底盘框架、后桥总成框架Ⅴ。其中前桥总成框架Ⅲ长0.6m；后桥总成框架Ⅴ长0.7m；底盘框架分为前框架和后框架，前框架Ⅰ的尺寸设置为宽1.2m、长0.9m，后框架Ⅱ的尺寸设置为宽1.04m、长0.9m，前桥总成框架Ⅲ的上方设置电池安装框架Ⅵ，后桥总成框架Ⅴ上方设置液压站总成安装接口，座椅位置安装在底盘前框架的后部及后框架的后部各两个，车架伸长时设置前、后排各两个座椅；车架缩短时取消后排两个座椅，仅保留前排两个座椅，车架重量控制的130kg左右，通过以上设置使得车架及车架上安装的附件的整体重心处于车架的中间偏后的位置。

本发明的静力学性能分析主要是对伸长状态下的车架的弯曲强度和扭转强度进行分析，先将车架的几何模型导入到专用的有限元分析软件中，并建立车架的有限元模型。

弯曲工况的边界条件设置为：在悬架与车架连接处施加约束，即在前桥横杆10的两端面和后桥横杆8的下底面的两端施加约束，在车架上设置座位的4个位置施加4个载荷，为了考虑实际工况中的动态载荷，取2.5倍的动载系数。材料的属性如表1所示；

表1材料主要参数

扭转工况的边界条件设置为：将车架左前悬架的约束去除，对右前悬架及后悬架进行约束，载荷施加方式与弯曲工况相同，工况系数取1.3。

对车架的静力分析结果如表2所示：

表2静力分析结果

弯曲工况和扭转工况下车架最大应力均处于前框架Ⅰ和后框架Ⅱ连接处，其它位置的应力分布则比较均匀，因为车架材料的屈服极限为350MPa，则许用应力为350MPa。由此可看出，车架在此弯曲工况和扭转工况下的最大应力均小于其许用应力，车架的强度满足要求。弯曲工况和扭转工况下车架的最大位移为在1.2mm左右，可以看出车架具有很好的抗变形能力，车架刚度满足要求。

Claims (10)

1.一种可伸缩式的小型电动汽车车架，包括底盘框架，所述底盘框架由前框架（Ⅰ）、后框架（Ⅱ）交错组合构成，所述前框架（Ⅰ）、后框架（Ⅱ）位于同一水平面上，且所述前框架（Ⅰ）、后框架（Ⅱ）前后相互移动设置，所述前框架（Ⅰ）与所述后框架（Ⅱ）的前后移动的动作过程及移动的距离由液压泵控制液压缸（1）的伸缩来实现，所述前框架（Ⅰ）由前横梁（11）、下横梁（14）、上横梁（15）、主纵梁（2）和边纵梁（13）交叉设置连接构成，所述下横梁（14）在所述主纵梁（2）的下方，上横梁（15）在所述主纵梁（2）的上方，所述前横梁（11）在所述边纵梁（13）的前端，所述后框架（Ⅱ）由主横梁（12）和两组平行设置的第一纵梁（17）和第二纵梁（21）连接构成，在所述底盘框架的前框架（Ⅰ）的前端上设有安装前桥总成的前桥总成框架（Ⅲ），在所述前桥总成框架（Ⅲ）的上方设置有用于安放电池的由若干角钢构成的电池框架（Ⅵ），在所述底盘框架的前框架（Ⅰ）的前侧焊接一向上方延伸的前竖直框架（Ⅳ），且在所述前竖直框架（Ⅳ）顶端左侧焊接一斜向后上方延伸用于安装控制器、仪表和方向盘的第三框架（Ⅶ），在所述底盘框架的后框架（Ⅱ）的后端设置有后桥总成安装的后桥总成框架（Ⅴ）。

2.根据权利要求1所述一种可伸缩式的小型电动汽车车架，其特征在于：所述前框架（Ⅰ）内部被主纵梁（2）分隔为独立的两个相同的前独立框架（Ⅷ），所述后框架（Ⅱ）分为两个与每个所述前独立框架（Ⅷ）相对应的后独立框架（Ⅸ）。

3.根据权利要求2所述一种可伸缩式的小型电动汽车车架，其特征在于：所述后框架（Ⅱ）分隔的两个所述后独立框架（Ⅸ）分别插入在对应的前框架（Ⅰ）分隔的两个相同的所述前独立框架（Ⅷ）中。

4.根据权利要求1-3的任一项所述一种可伸缩式的小型电动汽车车架，其特征在于：所述底盘框架伸长时，所述前框架（Ⅰ）后端的1/3部分与所述后框架（Ⅱ）的前端的1/3部分重叠，所述底盘框架缩短时，所述前框架（Ⅰ）与所述后框架（Ⅱ）完全重叠在一起。

5.根据权利要求2或3所述一种可伸缩式的小型电动汽车车架，其特征在于：每个所述后独立框架（Ⅸ）分别有第一纵梁（17）和第二纵梁（21）焊接在所述主横梁（12）的前端，在每个所述后独立框架（Ⅸ）的所述第一纵梁（17）和第二纵梁（21）之间分别焊接有三组加强横杆（20）和一根纵杆（18），每个所述液压缸（1）安装在所述第一纵梁（17）和第二纵梁（21）之间、且在所述纵杆（18）的上方，在每个所述液压缸（1）的两侧分别设置了三组固定横杆（19）。

6.根据权利要求1所述一种可伸缩式的小型电动汽车车架，其特征在于：在所述前框架（Ⅰ）与所述后框架（Ⅱ）的接触面之间设置了两个用于减少前框架（Ⅰ）与后框架（Ⅱ）之间滑动摩擦力的直排滚针轴承（23），所述直排滚针轴承（23）安装在所述主纵梁（2）、边纵梁（13）、第一杆（16）、第二杆（22）分别与所述第一纵梁（17）与所述第二纵梁（21）的接触面之间。

7.根据权利要求1所述一种可伸缩式的小型电动汽车车架，其特征在于：所述前桥总成框架（Ⅲ）由用于安装前悬架的前桥横杆（10）和六根前桥纵杆（9）构成。

8.根据权利要求1所述一种可伸缩式的小型电动汽车车架，其特征在于：所述第三框架（Ⅶ）所在的平面与竖直平面夹角为60度。

9.根据权利要求1所述一种可伸缩式的小型电动汽车车架，其特征在于：所述后桥总成框架（Ⅴ）由用于安装后悬架的后桥横杆（8）和后桥纵杆（6）连接构成，在所述后桥总成框架（Ⅴ）的两侧分别设置有由隔离竖杆（3）、隔离纵杆（4）和隔离横杆（5）构成的用于隔离轮胎的框架结构，在所述后桥总成框架（Ⅴ）设置两根用于安装液压站总成的角钢（7）。

10.根据权利要求1所述一种可伸缩式的小型电动汽车车架，其特征在于：所述前框架（Ⅰ）、所述后框架（Ⅱ）、所述前桥总成框架（Ⅲ）、前竖直框架（Ⅳ）、所述第三框架（Ⅶ）与所述后桥总成框架（Ⅴ）均采用方形冷弯空心型钢材料，通过焊接制作而成。