CN108438115B - 三轮汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三轮汽车，包括偏摆及转向机构、中段车架、驱动轮与两个前轮，偏摆及转向机构包括前段车架、左前臂组件与右前臂组件，所述左前臂组件包括左上摇臂、左下摇臂及左转向节，右前臂组件包括右上摇臂、右下摇臂及右转向节，左上摇臂与右上摇臂之间设有侧倾控制系统；所述侧倾控制系统包括主控制器、方向盘角度传感器、车速传感器、陀螺仪、伺服液压泵、伸缩支撑部件与固定支撑臂，所述主控制器连接方向盘角度传感器、车速传感器、陀螺仪、伺服液压泵。本发明的三轮汽车，通过合理的车身布局，可以大幅减小车辆的整体尺寸，对城市的停车难问题具有突破性的贡献。

Description

三轮汽车

技术领域

本发明涉及一种交通工具，具体涉及一种三轮汽车。

背景技术

现有市面上的三轮汽车，存在着如下缺陷：1、车辆行驶转弯时，行驶稳定性不好，容易发生侧翻；2、为了避免转向时导致的车辆侧翻的情况发生，特别增加了车辆的宽度，即：增加了两个前轮的轮距，这导致车辆的外形尺寸过大，不能高效的利用车市内本就紧缺的停车车位，不利于现有拥挤的城市交通；3、车辆的整体布局不够优秀，前排座位与后排座位间隔分布，这导致整车的长度无法进一步缩短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三轮汽车，它可以解决目前三轮汽车行驶不安全、行驶稳定性差、车身过长过宽的问题。

为解决上述技术问题，本发明三轮汽车的技术解决方案为：

包括偏摆及转向机构、中段车架、驱动轮与两个前轮，所述偏摆及转向机构设置于所述中段车架的前端，两个前轮和所述偏摆及转向机构连接并对称的设置于所述中段车架的前端左右两侧，并以所述中段车架为对称轴，所述驱动轮设置在后段车架上，后段车架设置在所述中段车架的后端且后段车架与中段车架之间设有减震机构；所述中段车架上设有座椅结构；所述中段车架上设有座椅结构；

所述偏摆及转向机构包括前段车架，以及对称设置于所述前段车架两侧的左前臂组件、右前臂组件，

所述左前臂组件包括左上摇臂、左下摇臂及左转向节，所述左上摇臂的第一端、左下摇臂的第一端分别通过第一枢转机构、第二枢转机构和所述前段车架铰接，所述左上摇臂、左下摇臂的第二端分别通过第一杆端关节轴承、第二杆端关节轴承和所述左转向节的上部、下部铰接，所述第一枢转机构、第二枢转机构的回转轴线垂直于同一平面；

所述右前臂组件包括右上摇臂、右下摇臂及右转向节，所述右上摇臂的第一端、右下摇臂的第一端分别通过第三枢转机构、第四枢转机构和所述前段车架铰接，所述右上摇臂、右下摇臂的第二端分别通过第三杆端关节轴承、第四杆端关节轴承和所述右转向节的上部、下部铰接，所述第三枢转机构、第四枢转机构的回转轴线垂直于同一平面；

所述第一枢转机构、第三枢转机构铰接在前段车架的上固定轴上，第二枢转机构、第四枢转机构铰接在前段车架的下固定轴上；上固定轴与下固定轴处于前段车架的正中位置；

所述左摇臂组件与右摇臂组件之间设有侧倾控制系统；

所述侧倾控制系统包括主控制器、方向盘角度传感器、车速传感器、陀螺仪与侧倾执行机构，所述陀螺仪包括车辆垂直姿态传感器与左右侧向加速度传感器，所述主控制器连接方向盘角度传感器、车速传感器、陀螺仪与侧倾执行机构；所述侧倾执行机构包括伺服液压泵、伸缩支撑部件与固定支撑臂，所述伸缩支撑部件包括左活塞组件与右活塞组件，左活塞组件的上端与固定支撑臂的左端铰接，下端与左摇臂组件铰接；右活塞组件的上端与固定支撑臂的右端铰接，下端与右摇臂组件铰接；所述固定支撑臂固定在前段车架上；所述左活塞组件通过左油管与伺服液压泵连接，右活塞组件通过右油管与伺服液压泵连接；所述左油管与右油管上分别通过三通接头连通一减震器，所述减震器包括套筒、活塞与弹簧，活塞与弹簧均设于套筒内，且弹簧的顶端与套筒的顶部匹配，活塞抵在弹簧下端。

所述前段车架包括前梁与后梁，所述后梁包括呈“口”字型的主体梁、以及设置在主体梁内的呈“十”字型的副体梁，副体梁包括横梁与竖梁；所述前梁、竖梁均处于主体梁的中心面上，且在前梁与竖梁之间设有下支撑纵梁，所述第一枢转机构、第二枢转机构、第三枢转机构与第四枢转机构分别处于前梁与竖梁之间；所述前梁的上端与主体梁的上端之间设有上支撑纵梁；所述主体梁与前梁之间连接有支撑板。

所述偏摆及转向机构还包括一转向结构，所述转向结构处于前段车架的正中位置，包括固定在主体梁上端的前转向立柱套筒，前转向立柱穿过前转向立柱套筒，前转向立柱的上端连接方向盘，下端通过第一万向节机构总成与中间轴的上端连接，中间轴的下端通过第二万向节机构总成与转向减速机构的输入轴连接，所述转向减速机构还包括设置在输入轴上的主动齿轮、与主动齿轮啮合的第一从动齿轮、与第一从动齿轮同轴设置的第二从动齿轮以及与第二从动齿轮啮合的第三从动齿轮，所述第一从动齿轮、第二从动齿轮分别固定在传动轴的上端、下端，第三从动齿轮固定在输出轴上，所述输出轴的自由端向前延伸有连杆，连杆连接在万向转向机构的轴部上，所述万向转向机构的左端、右端分别与安装在左转向节的前端的第五杆端关节轴承、右转向节的前端的第六杆端关节轴承连接；所述转向减速机构的上部固定在支撑板上，下部固定在竖梁的顶端。

所述左前臂组件、右前臂组件、侧倾控制系统、转向减速机构均处于后梁的前方。

所述左上摇臂、左下摇臂、右上摇臂与右下摇臂的结构一致，均为直角三角形结构，包括呈垂直设置的连接杆与连接板，连接杆与连接板的自由端之间连接有加强板，且加强板朝向前梁方向。

所述座椅结构包括前排座位与后排座位，所述前排座位与后排座位为串联式结构。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明的整体车架的布局巧妙，在整体车架轴距长度不变的情况下，将左前臂组件、右前臂组件、侧倾控制系统、转向减速机构整体置于前段车架的靠前位置，使得中段车架的驾驶室位置空间增大，空间利用率更高，提高了驾驶者的舒适度；

本发明配备了侧倾控制系统，在三轮汽车停车时，通过主控制器控制车辆的左前臂组件与右前臂组件获得车辆垂直停车状态；当在行驶过程中需要向左转弯时，驾驶员转动方向盘，方向盘角度传感器获得角度信号并发送至主控制器的同时，带动前转向立柱转动，继而通过转向减速机构带动左转向节、右转向节，由于转向减速机构的存在，驾驶员控制三轮汽车的方向变得轻松。在此过程中，驾驶员和三轮汽车均产生向右的离心力，此时，主控制器根据方向盘角度传感器以及车辆行驶速度及陀螺仪的瞬时数据来计算整车的合适侧倾角度并控制伺服液压泵工作，从而带动左活塞组件的活塞杆上升，右活塞组件的活塞杆下降，这样，位于前段车架左侧的前轮相对于前段车架上升。同理，位于前段车架右侧的前轮相对于前段车架下降。在此过程中，整车车架向左侧倾斜，抵消了驾驶员和三轮汽车在左转弯时产生向右的离心力。同理，当三轮汽车需要向右转弯时，整车车架向右侧倾斜，抵消了驾驶员和三轮汽车在右转弯时产生向左的离心力。因此，本三轮汽车在行进和转弯的过程中，均能够保证驾驶员和三轮汽车的抗翻倒能力，不容易发生人车翻倒的事故，行驶更为安全。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明三轮汽车的使用状态下的结构示意图；

图2是本发明三轮汽车的一个角度的立体示意图；

图3是本发明三轮汽车的另一个角度的立体示意图；

图4是本发明三轮汽车的俯视图；

图5是本发明三轮汽车的侧倾控制系统的立体图；

图6是本发明三轮汽车的侧倾控制系统的剖视图；

图7是本发明三轮汽车的转向结构的剖视图；

图8是本发明三轮汽车的左上摇臂的立体图；

图9是本发明三轮汽车的前段车架机与转向结构的立体图。

具体实施方式

如图1至图9所示，本发明三轮汽车，包括偏摆及转向机构1、中段车架2、驱动轮3与两个前轮4，所述偏摆及转向机构1设置于所述中段车架2的前端，所述偏摆及转向机构1包括前段车架8，以及对称设置于所述前段车架8两侧的左前臂组件、右前臂组件，所述两个前轮4和所述偏摆及转向机构1连接，且两个前轮4对称的设置于所述前段车架的左右两侧，并以所述前段车架8为对称轴，所述中段车架2上设有座椅结构，所述驱动轮3设置在后段车架6上，后段车架6设置在所述中段车架2的后端且后段车架6与中段车架2之间设有减震机构7；

所述左前臂组件包括左上摇臂9、左下摇臂10及左转向节（图中未显示），所述左上摇臂9的第一端、左下摇臂10的第一端分别通过第一枢转机构12、第二枢转机构13和所述前段车架8铰接，所述左上摇臂9、左下摇臂10的第二端分别通过第一杆端关节轴承（图中未显示）、第二杆端关节轴承（图中未显示）和所述左转向节（图中未显示）的上部、下部铰接，所述第一枢转机构12、第二枢转机构13的回转轴线垂直于同一平面；具体的，第一枢转机构12与第二枢转机构13为杆端关节轴承；所述第一

所述右前臂组件包括右上摇臂16、右下摇臂17及右转向节18，所述右上摇臂16的第一端、右下摇臂17的第一端分别通过第三枢转机构19、第四枢转机构20和所述前段车架8铰接，所述右上摇臂16、右下摇臂17的第二端分别通过第三杆端关节轴承21、第四杆端关节轴承22和所述右转向节18的上部、下部铰接，所述第三枢转机构19、第四枢转机构20的回转轴线垂直于同一平面；具体的，第三枢转机构19与第四枢转机构20为杆端关节轴承；

所述第一枢转机构12、第三枢转机构19铰接在前段车架8的上固定轴75上，第二枢转机构13、第四枢转机构20铰接在前段车架8的下固定轴76上；上固定轴75与下固定轴76处于前段车架8的正中位置；

所述左摇臂组件与右摇臂组件之间设有侧倾控制系统；

所述侧倾控制系统包括主控制器、方向盘角度传感器、车速传感器、陀螺仪与侧倾执行机构，所述陀螺仪包括车辆垂直姿态传感器与左右侧向加速度传感器，所述主控制器连接方向盘角度传感器、车速传感器、陀螺仪与侧倾执行机构；所述侧倾执行机构包括伺服液压泵23、伸缩支撑部件25与固定支撑臂26，所述伸缩支撑部件25包括左活塞组件28与右活塞组件29，左活塞组件28与右活塞组件29结构一致，均包括活塞筒73与活塞杆74，左活塞组件28的上端（即：活塞筒的上端）与固定支撑臂26的左端铰接，下端（即：活塞杆的自由端）与左摇臂组件铰接；右活塞组件29的上端（即：活塞筒的上端）与固定支撑臂26的右端铰接，下端（即：活塞杆的自由端）与右摇臂组件铰接；所述固定支撑臂26固定在前段车架8上；所述左活塞组件28通过左油管24与伺服液压泵23连接，右活塞组件29通过右油管27与伺服液压泵23连接；所述左油管24与右油管27上分别通过三通接头68连通一减震器69，所述减震器69包括套筒70、活塞71与弹簧72，活塞71与弹簧72均设于套筒70内，且弹簧72的顶端与套筒70的顶部匹配，活塞71抵在弹簧72下端。

本发明的侧倾控制系统还可应用于具有偏摆式结构的四轮汽车。

所述前段车架8包括前梁33与后梁34，所述后梁34包括呈“口”字型的主体梁35、以及设置在主体梁35内的呈“十”字型的副体梁36，副体梁36包括横梁37与竖梁38；所述前梁33、竖梁38均处于主体梁35的中心面上，且在前梁33与竖梁38之间设有下支撑纵梁39，所述第一枢转机构12、第二枢转机构13、第三枢转机构19与第四枢转机构20分别处于前梁33与竖梁38之间；所述前梁33的上端与主体梁35的上端之间设有上支撑纵梁40；所述主体梁35与前梁33之间连接有支撑板41。

所述偏摆及转向机构1还包括一转向结构，所述转向结构处于前段车架8的正中位置，包括固定在主体梁35上端的前转向立柱套筒42，前转向立柱套筒42通过一连接架11固定在主体梁35上，前转向立柱43穿过前转向立柱套筒42，前转向立柱43的上端连接方向盘44，下端通过第一万向节机构总成45与中间轴46的上端连接，中间轴46的下端通过第二万向节机构总成47与转向减速机构48的输入轴49连接，所述转向减速机构48还包括设置在输入轴49上的主动齿轮50、与主动齿轮50啮合的第一从动齿轮51、与第一从动齿轮51同轴设置的第二从动齿轮52以及与第二从动齿轮52啮合的第三从动齿轮53，所述第一从动齿轮51、第二从动齿轮52分别固定在传动轴54的上端、下端，第三从动齿轮53固定在输出轴55上，所述输出轴55的自由端向前延伸有连杆56，连杆56连接在万向转向机构57的轴部上，所述万向转向机构57的左端、右端分别与安装在左转向节（图中未显示）的前端的第五杆端关节轴承（图中未显示）、右转向节18的前端的第六杆端关节轴承60连接；所述转向减速机构48的上部固定在支撑板41上，下部固定在竖梁38的顶端。

所述左前臂组件、右前臂组件、侧倾控制系统、转向减速机构48均处于后梁34的前方。具体的，左上摇臂9、左下摇臂10、右上摇臂16与右下摇臂17的结构一致，均为直角三角形结构，包括呈垂直设置的连接杆61与连接板62，连接杆61与连接板62的自由端之间连接有加强板63，枢转机构设置在连接板62上，且加强板63朝向前梁33方向。所以，左前臂组件、右前臂组件整体处于连接杆61的前方，这使得前段车架8的空间利用率提高，在原本左前臂组件与右前臂组件的后半部位置设置加速踏板64与制动踏板65（现有车辆的左上摇臂、左下摇臂、右上摇臂与右下摇臂为等腰三角形结构），可以使驾驶员的脚部更加靠前，车辆前后方向空间利用率大幅提高，这样，就可以有效控制车辆的总长度，减小三轮汽车在泊车时的车位占用空间。

所述座椅结构包括前排座位66与后排座位67，所述前排座位66与后排座位67为串联式结构。具体的，后排座位67上的乘客的两条腿处于前排座位66的两侧，这种设计大大减小了中段车架2的长度，从而减小整车的长度。

以下对本发明的三轮汽车的使用过程作出说明：

行驶时，驾驶员坐在中段车架2的前排座椅66内，双手握持方向盘44，而乘客坐在后排座椅67。由于驱动轮3和两个前轮4对三轮汽车同时支撑，使得三轮汽车可以正常行驶。当在行驶过程中需要向左转弯时，驾驶员转动方向盘44，从而带动前转向立柱43转动，继而通过转向减速机构48带动左转向节（图中未显示）、右转向节18，由于转向减速机构48的存在，驾驶员控制三轮汽车的方向变得轻松。

车辆在行驶时，方向盘角度传感器、车速传感器、陀螺仪接收到方向盘的旋转角度信号、车辆的实时速度信号、车辆垂直姿态信号以及车辆左右侧向加速度信号，主控制器接收到数据进行运算，从而得出车辆瞬时的合适的侧倾状态，接着，主控制器控制侧倾执行机构工作，完成车辆瞬时的合适的侧倾状态，具体的侧倾执行机构工作过程为：A）车辆行驶于水平路面：

1、当三轮汽车直线行驶时，侧倾控制系统运算得出车辆应该与路面垂直，此瞬时，侧倾执行机构通过伺服液压泵23控制左活塞组件28、右活塞组件29内的油量，保证车辆与路面垂直；

2、当三轮汽车左转时，伺服液压泵23将液压油朝向右活塞组件29传输，右活塞组件29的活塞杆下降，左活塞组件28的活塞杆上升，这样，位于前段车架8左侧的前轮4相对于前段车架8上升，同理，位于前段车架8右侧的前轮4相对于前段车架8下降。在此过程中，整车车架向左侧倾斜，抵消了驾驶员和三轮汽车在左转弯时产生向右的离心力；

3、同上，当三轮汽车需要向右转弯时，整车车架向右侧倾斜，抵消了驾驶员和三轮汽车在右转弯时产生向左的离心力。

B）三轮汽车直线行驶在具有侧向斜度的道路上：此时，陀螺仪作为主要的传感器工作，将车辆垂直姿态信号以及车辆左右侧向加速度信号传递给主控制器，主控制器控制伺服液压泵23输出，从而控制三轮汽车的整车重心垂线方向始终与地球引力方向一致。

C）三轮汽车泊车时，主控制器控制侧倾执行机构完成车辆竖直泊车（即：三轮汽车的整车重心垂线方向始终与地球引力方向一致）。

D）当三轮汽车碰到路面凹凸不平时，由于减震器69的参与工作，导致车身的姿态发生变化，侧倾控制系统自动进行车身姿态的调整。具体的，由于路面凹凸不平，减震器69发生作用（即：活塞71下方的油压压力以及活塞71上方的弹簧72弹力的平衡状态的改变，活塞71发生上下位移），导致车身姿态发生改变，侧倾执行机构的伺服液压泵23通过调整左活塞组件28与右活塞组件29的油量变化，从而保持车身的合适的瞬时的姿态。

综上所述，在实际驾驶时，本发明的三轮汽车既保证车辆平稳安全的侧倾转弯，又保证驾驶员的驾驶体感，保证驾驶本发明的三轮汽车无需专门的学习，实现零门槛驾驶，本三轮汽车行驶在任何路况环境下，均能够保证驾驶员和三轮汽车的抗翻倒能力，不会发生人车翻倒的事故，行驶更为安全；而且，本发明的三轮汽车，整体宽度较窄，实际车身宽度为市面上的轿车车身宽度的一半，能够解决城市停车难、交通拥挤的社会问题，在实际应用过程中，城市中的一个普通车位，可以停放四辆本发明的三轮汽车，对于缓解城市交通拥堵以及车位紧张，具有重要的意义。

以上对本发明实施例所提供的三轮汽车进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明所揭示的技术方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为本发明的限制。

Claims (6)

1.一种三轮汽车，其特征在于：包括偏摆及转向机构、中段车架、驱动轮与两个前轮，所述偏摆及转向机构设置于所述中段车架的前端，两个前轮和所述偏摆及转向机构连接并对称的设置于所述中段车架的前端左右两侧，并以所述中段车架为对称轴，所述驱动轮设置在后段车架上，后段车架设置在所述中段车架的后端且后段车架与中段车架之间设有减震机构；所述中段车架上设有座椅结构；

所述偏摆及转向机构包括前段车架，以及对称设置于所述前段车架两侧的左前臂组件、右前臂组件，

所述左前臂组件包括左上摇臂、左下摇臂及左转向节，所述左上摇臂的第一端、左下摇臂的第一端分别通过第一枢转机构、第二枢转机构和所述前段车架铰接，所述左上摇臂、左下摇臂的第二端分别通过第一杆端关节轴承、第二杆端关节轴承和所述左转向节的上部、下部铰接，所述第一枢转机构、第二枢转机构的回转轴线垂直于同一平面；

所述右前臂组件包括右上摇臂、右下摇臂及右转向节，所述右上摇臂的第一端、右下摇臂的第一端分别通过第三枢转机构、第四枢转机构和所述前段车架铰接，所述右上摇臂、右下摇臂的第二端分别通过第三杆端关节轴承、第四杆端关节轴承和所述右转向节的上部、下部铰接，所述第三枢转机构、第四枢转机构的回转轴线垂直于同一平面；

所述第一枢转机构、第三枢转机构铰接在前段车架的上固定轴上，第二枢转机构、第四枢转机构铰接在前段车架的下固定轴上；上固定轴与下固定轴处于前段车架的正中位置；

所述左前臂组件与右前臂组件之间设有侧倾控制系统；

所述侧倾控制系统包括主控制器、方向盘角度传感器、车速传感器、陀螺仪与侧倾执行机构，所述陀螺仪包括车辆垂直姿态传感器与左右侧向加速度传感器，所述主控制器连接方向盘角度传感器、车速传感器、陀螺仪与侧倾执行机构，所述侧倾执行机构包括伺服液压泵、伸缩支撑部件与固定支撑臂；所述伸缩支撑部件包括左活塞组件与右活塞组件，左活塞组件的上端与固定支撑臂的左端铰接，下端与左前臂组件铰接；右活塞组件的上端与固定支撑臂的右端铰接，下端与右前臂组件铰接；所述固定支撑臂固定在前段车架上；所述左活塞组件通过左油管与伺服液压泵连接，右活塞组件通过右油管与伺服液压泵连接；所述左油管与右油管上分别通过三通接头连通一减震器，所述减震器包括套筒、活塞与弹簧，活塞与弹簧均设于套筒内，且弹簧的顶端与套筒的顶部匹配，活塞抵在弹簧下端。

2.根据权利要求1所述的三轮汽车，其特征在于：所述前段车架包括前梁与后梁，所述后梁包括呈“口”字型的主体梁、以及设置在主体梁内的呈“十”字型的副体梁，副体梁包括横梁与竖梁；所述前梁、竖梁均处于主体梁的中心面上，且在前梁与竖梁之间设有下支撑纵梁，所述第一枢转机构、第二枢转机构、第三枢转机构与第四枢转机构分别处于前梁与竖梁之间；所述前梁的上端与主体梁的上端之间设有上支撑纵梁；所述主体梁与前梁之间连接有支撑板。

3.根据权利要求2所述的三轮汽车，其特征在于：所述偏摆及转向机构还包括一转向结构，所述转向结构处于前段车架的正中位置，包括固定在主体梁上端的前转向立柱套筒，前转向立柱穿过前转向立柱套筒，前转向立柱的上端连接方向盘，下端通过第一万向节机构总成与中间轴的上端连接，中间轴的下端通过第二万向节机构总成与转向减速机构的输入轴连接，所述转向减速机构还包括设置在输入轴上的主动齿轮、与主动齿轮啮合的第一从动齿轮、与第一从动齿轮同轴设置的第二从动齿轮以及与第二从动齿轮啮合的第三从动齿轮，所述第一从动齿轮、第二从动齿轮分别固定在传动轴的上端、下端，第三从动齿轮固定在输出轴上，所述输出轴的自由端向前延伸有连杆，连杆连接在万向转向机构的轴部上，所述万向转向机构的左端、右端分别与安装在左转向节的前端的第五杆端关节轴承、右转向节的前端的第六杆端关节轴承连接；所述转向减速机构的上部固定在支撑板上，下部固定在竖梁的顶端。

4.根据权利要求3所述的三轮汽车，其特征在于：所述左前臂组件、右前臂组件、侧倾控制系统、转向减速机构均处于后梁的前方。

5.根据权利要求1所述的三轮汽车，其特征在于：所述左上摇臂、左下摇臂、右上摇臂与右下摇臂的结构一致，均为直角三角形结构，包括呈垂直设置的连接杆与连接板，连接杆与连接板的自由端之间连接有加强板，且加强板朝向前梁方向。

6.根据权利要求1所述的三轮汽车，其特征在于：所述座椅结构包括前排座位与后排座位，所述前排座位与后排座位为串联式结构。