CN101301909B - 类菱形城市公共电车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种类菱形城市公共电车，它包括底盘、天线、电动机和位于底盘上的车身，电动机和用来于供电设备相连的天线装设于车身上，所述底盘包括车架以及呈类菱形布置于车架上的前轮、后轮、左中轮、右中轮，前轮和后轮与转向机构相连，左中轮和右中轮与驱动机构相连，所述车身的前端呈梭形，转向机构中的方向盘布置于车身前端的中间处。本发明是一种风阻小、能耗低、转弯半径小、操作灵活、通过性好、碰撞安全性好、重量轻的类菱形城市公共电车。

Description

类菱形城市公共电车

技术领域

本发明主要涉及到车辆工程领域，特指一种类菱形城市公共电车。

背景技术

城市公交车车轮一般采用传统矩形底盘布置方式，即一般的两轴四轮结构，某些城市公交车为了增加承载数量，采用两个两轴四轮的车厢铰接。这类城市公交车的共同特点是车厢由前后轴支撑，每个车轴沿车辆纵向中心面左右对称布置一组轮胎，一共四组轮胎。城市公交车一般采用后轴驱动，前轮转向的底盘结构。城市公交车一般有固定线路和运行规律，便于公交线路附近铺设专用电缆，以电驱动代替内燃机驱动，无污染，噪音小，无需添加燃料等优点。但是传统城市公共电车风阻大，两轴四轮结构使得处于车厢前后轴之外的乘员舒适性普遍降低，城市公交车一般轴距比较长，因此转弯半径比较大，灵活性比较底。

同时，随着能源危机的出现，对现行的车辆来说节能已经成为各类车辆设计的头等大事。像城市公共电车这种体积大、载客重、能耗高的车辆，怎样合理地设计车身结构，降低风阻系数，使其在行驶时能够减少能量损耗已经成为节能的一种有效手段。传统四轮矩形布置车辆在进行车身前端设计时，由于前轮布置和驾驶员的布置要求，导致车身前端无法做成类似于梭形的形状，风阻系数得不到最佳的降低。其次，现有城市公共电车的车身布置低，导致接近角、离去角和纵向通过角变小，通过性变差，如果车身布置高，整车的质心被抬高，导致操纵稳定性变差，对于大体积、大自重的城市公共电车来说更是如此。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种风阻小、能耗低、转弯半径小、操作灵活、通过性好、碰撞安全性好、重量轻的类菱形城市公共电车。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种类菱形城市公共电车，其特征在于：它包括底盘、天线、电动机和位于底盘上的车身，电动机和用来与供电设备相连的天线装设于车身上，所述底盘包括车架以及呈类菱形布置于车架上的前轮、后轮、左中轮、右中轮，前轮和后轮与转向机构相连，左中轮和右中轮与驱动机构相连，所述车身的前端呈梭形，转向机构中的方向盘布置于车身前端的中间处。

所述转向机构包括方向盘、齿轮齿条方向机、前驱动摆杆、中连杆总成、反向摆臂、前轮转向导杆机构和后轮转向导杆机构，所述方向盘通过依次相连的转向轴、齿轮齿条方向机、方向机连杆与前驱动摆杆相连，所述前驱动摆杆的一端通过前驱动连接杆与前轮转向导杆机构相连，另一端通过依次相连的前驱动斜杆、中连杆总成、反向摆臂与后轮转向导杆机构相连，前驱动摆杆的中部通过前固定轴固定并可绕前固定轴转动，所述反向摆臂的中部通过摆动支销固定于机架上并可绕摆动支销转动，所述中连杆总成由依次相连的两根或两根以上的中连杆组成，相邻中连杆之间的连接处与一铰接于机架上的中连杆摆臂相连。

所述中连杆摆臂的一端通过摆臂支座固定于机架上，另一端与两根中连杆的连接处通过销轴连接。

所述前轮转向导杆机构包括依次相连的前羊角、前羊角连接杆、前横梁固定轴以及前横梁转筒，前驱动连接杆的一端与前横梁转筒相连，前横梁转筒通过前羊角连接杆与前羊角连接。

所述后轮转向导杆机构包括依次相连的后羊角、后羊角连接杆、后横梁固定轴、后横梁转筒、后驱动连接杆、驱动摆杆、后固定轴以及后驱动斜杆，反向摆臂的一端与后驱动斜杆相连，后驱动斜杆通过第八销轴与后驱动摆杆相连，后驱动摆杆通过第九销轴连接后驱动连接杆，后驱动摆杆的中段与后固定轴相连，后驱动连接杆通过第十销轴连接后横梁转筒，后横梁转筒通过后羊角连接杆与后羊角相连。

所述电动机布置于车身中部，电动机的输出轴沿垂直于水平面的方向装设于车架上，电动机通过减速器和差速器与左中轮、右中轮相连。

所述电动机的外部设有起保护作用的电动机护罩。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、本发明的类菱形城市公共电车，为车轮呈类菱形布置的城市公共电车，通过前轮的布置结构以及将驾驶员布置在车辆前端的中间位置，就完全可以做到最优化的类似于梭形的设计，这在城市公共电车的车身设计中还是从未出现过的，由于风阻系数大大降低，因此类菱形城市公共电车在行驶时可以很好的降低能耗；同时，由于车身前端做成梭形，前端横向空间变窄，如果将驾驶员布置在车辆前端左侧，驾驶员的视野将受到影响，乘坐空间变小，因此将驾驶员布置在车辆前端的中间位置，可以使驾驶员的视野变好，乘坐的空间变大，提高了驾驶员的舒适性；

2、本发明的类菱形城市公共电车，呈类菱形的车轮中前、后轮联动转向，其转向半径小，操作灵活，能够很好的解决大城市公共电车在转向狭窄的地方转向困难的问题，进一步也能使城市公共电车的供电网络布局更加规范、合理；通过反向摆臂的设计，可以实现中连杆与后驱动斜杆的推力反向，从而使前后轮转向的方向一致性更好，同时可以通过调整反向摆臂的长短来调整各驱动连杆的布置角度，从而使杆系布置更加灵活、方便；同时，为了提高了中连杆的刚性，通过连杆摆臂使中连杆分为有效的几段，可以更好地使转向杆系通过中桥，这样使得杆系可靠性高，还可以相对降低对车身的刚性需求；本发明的转向机构因为由于采用推拉杆结构，从而使结构更为简单，较柔性转向***的双程而言，具有占用空间小，且由于没有柔性件的弹性收缩，从而使前后的联动一致性更佳；

3、本发明的类菱形城市公共电车，可以将前轮布置的很靠前、后轮布置的很靠后，使类菱形城市公共电车的接近角和离去角变大，另外类菱形城市公共电车采用三轴布置，使纵向通过角变大，通过性变好。这样在设计类菱形城市公共电车时，可以将车身布置的比普通城市公共电车低，整车质心降低，在同样的前提下，提高了操纵稳定性；

4、本发明的类菱形城市公共电车，其前、后悬架部件作用于车架上的力向底盘纵剖面中心靠近，大大减小了由于地面不平造成对车架和车身的扭矩，在同等条件下，可降低车架和车身的刚度，进一步减轻重量，降低能耗；

5、本发明的类菱形城市公共电车，其驱动电机呈垂向布置，既节约了驱动电机所占用的面积，也使得车辆底盘更加平面化。

附图说明

图1是本发明的侧视结构示意图；

图2是现有技术中普通城市公共电车的侧视结构示意图；

图3是本发明中底盘的俯视结构示意图；

图4是本发明中悬架实施例的结构示意图；

图5是本发明中转向机构的主视结构示意图；

图6是本发明中转向机构的俯视结构示意图。

图例说明

1、天线      2、前轮

3、前悬架    4、转向机构

5、乘员座椅                 6、驾驶员座椅

7、中悬架                   8、右中轮

9、后悬架                   10、后轮

11、左中轮                  12、车身

13、电动机护罩              14、电动机

15、减速器                  16、差速器

17、车架                    20、普通城市公共电车后轮

21、普通城市公共电车前轮    22、普通城市公共电车车身

401、前横梁                 402、前羊角

403、第一销轴               404、前羊角连接杆

405、第二销轴               406、前横梁固定轴

407、前横梁转筒             408、第三销轴

409、前驱动连接杆           410、前驱动摆杆固定座

411、前驱动摆杆             412、第四销轴

413、前固定轴               414、齿轮齿条方向机

415、转向轴                 416、方向盘

417、第五销轴               418、转向球头

419、方向机连杆             420、前驱动斜杆

421、第六销轴               422、第一中连杆固定杆

423、第一中连杆下端销       424、第一中连杆摆臂

425、第一中连杆             426、第二中连杆摆臂

427、第二中连杆下端销       428、第二中连杆固定杆

429、第二中连杆             430、第三中连杆固定杆

431、第三中连杆下端销       432、第三中连杆摆臂

433、第三中连杆             434、第四中连杆固定杆

435、反向摆臂               436、第七销轴

437、摆动支销               438、后驱动斜杆

439、第八销轴               440、后固定轴

441、后驱动摆杆固定座       442、后驱动摆杆

443、第九销轴               444、后驱动连接杆

445、第十销轴        446、后横梁转筒

447、后横梁固定轴    448、第十一销轴

449、后羊角连接杆    450、第十二销轴

451、后羊角          452、后横梁

453、第四中连杆下端销

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图3所示，本发明的类菱形城市公共电车，它包括底盘、天线1、电动机14和位于底盘上的车身12，电动机14和用来于供电设备相连的天线1装设于车身12上，所述底盘包括车架17以及呈类菱形布置于车架17上的前轮2、后轮10、左中轮11、右中轮8，前轮2和后轮10与转向机构4相连，可通过前轮2和后轮10实现整车的转向，左中轮11和右中轮8与驱动机构相连。本发明为简化底盘结构，各车轮分别通过悬架部件与车架17相连，这样，可使底盘各结构在同一平面上，以减少底盘所占的空间，其中前轮2和后轮10分别通过前悬架3、后悬架9与车架17相连，左中轮11和右中轮8通过中悬架7与车架17相连。本发明中车身12的前端呈梭形，转向机构4中的方向盘416布置于车身12前端的中间处。由于将类菱形城市公共电车车身12的前端做成梭形，其整车的空气动力学性能得到很大改进，从而降低了风阻系数和挡风玻璃的正面投影面积，当其高速行驶时，其与普通城市公共电车相比能耗大为改善。同时，由于类菱形城市公共电车的前端做成梭形，其车身12的前端横向空间变窄，将方向盘416以及相应的驾驶员座椅6布置于车身12前端的中间处后，大大改善了驾驶员的视野和乘座的空间，提高了驾驶员的舒适性。对于普通客车来说，由于自身体积很大，将轴距设计过长，使转向半径变大，导致转向异常困难，如果将轴距设计较短，使其抗俯仰能力变差，平顺性变坏，使其接近角c、离去角a、纵向通过角b的设计往往过小，大大降低了普通客车的通过性。参见图1和图2所示，正是由于采用类菱形底盘布置，产生了意想不到的效果，左中轮11和右中轮8居中，承担了大部分负载，再配合前后两端的车轮；这样就能使前轮2布置的尽量靠前，当其满载、静止时，使类菱形城市公共电车的接近角c₁比图2中的普通城市公共电车的接近角c变大了很多，不易发生触头失效。同时，由于采用这样类菱形底盘布置，还可以使后轮10布置的尽量靠后，当其满载、静止时，使类菱形城市公共电车的离去角a₁比图2中的普通城市公共电车的离去角a变大很多，不易发生拖尾失效。图1中的类菱形城市公共电车的纵向通过角b₁和d₁与图2中的普通城市公共电车的纵向通过角b相比有明显变大，顶起失效的可能性变小，通过性得到明显改善。这样可以将车身12布置的比普通车低，使整车的质心高度降低，令车辆行驶的操纵稳定性变好，这些均是普通两轴四轮车辆的车身无法达到的设计。

参见图4所示，在较佳实施例中，电动机14布置在车身12中部，电动机14沿垂直方向安装于车架17上，电动机14外部设有起保护作用的电动机护罩13，电动机护罩13同时可以作为乘员座椅5，电动机14通过减速器15和差速器16与左中轮11、右中轮8相连。

如图5和图6所示，本实施例中，转向机构包括方向盘416、齿轮齿条方向机414、前驱动摆杆411、中连杆总成、反向摆臂435、前轮转向导杆机构和后轮转向导杆机构。方向盘416通过转向轴415与齿轮齿条方向机414相连，齿轮齿条方向机414通过方向机连杆419与前驱动摆杆411相连。前驱动摆杆411的一端通过第四销轴412连接前驱动连接杆409，另一端通过第五销轴417连接前驱动斜杆420。前驱动摆杆411的中部通过前固定轴413固定并可绕前固定轴413转动。前驱动连接杆409通过第三销轴408连接前轮转向导杆机构，前驱动斜杆420通过第六销轴421与中连杆总成的一端相连，中连杆总成另一端通过第四中连杆下端销453连接反向摆臂435，反向摆臂435的另一端通过第七销轴436连接后轮转向导杆机构。其中，中连杆总成由依次相连的两根或两根以上的刚性中连杆组成，相邻中连杆之间的连接处与中连杆摆臂相连，该中连杆摆臂一端通过摆臂支座固定于机架上，另一端与两根中连杆的连接处通过销轴连接。反向摆臂435的中部通过摆动支销437固定于机架上并可绕摆动支销437转动，实现前、后轮反向。当由方向盘416的转向力传递到反向摆臂435时，反向摆臂435绕摆动支销437转动，其两端的推力方向正好相反，从而通过反向摆臂实现了中连杆总成与后驱动斜杆的推力反向，使前、后轮转向时的方向一致性更好。同时可以通过调整反向摆臂435的长短来调整各驱动连杆的布置角度，从而使杆系布置更加灵活、方便。

在本实施例中，参见图4所示，中连杆总成由三段中连杆组成，相邻中连杆之间套接或采用并排布置的方式连接，并于连接处与中连杆摆臂铰接。中连杆总成包括依次相连的第一中连杆425、第二中连杆429和第三中连杆433，前驱动斜杆420通过第六销轴421与第一中连杆425相连，第一中连杆425通过第二连杆下端销427与第二中连杆429相连，第二中连杆429通过第三连杆下端销431与第三中连杆433相连，第三中连杆433通过第四中连杆下端销453与反向摆臂435的一端相连。第一中连杆摆臂424、第二中连杆摆臂426、第三中连杆摆臂432的一端分别通过铰接于各自的摆臂支座上，该摆臂支座分别为第一中连杆固定杆422、第二中连杆固定杆428、第三中连杆固定杆430。在使用过程中，通过前驱动斜杆420驱动第一中连杆425，第一中连杆425通过第二中连杆摆臂426绕第二中连杆固定杆428摆动，推动第二中连杆429，使其通过第三中连杆摆臂432绕第三中连杆固定杆430摆动，推动第三中连杆433，第三中连杆通过第四中连杆下端销453推动反向摆臂435转动。通过将中连杆总成分成几段，加上在相邻中连杆连接处设计中连杆摆臂，可以更好地使转向杆系通过中桥，这样使得杆系可靠性提高，同时可以相对降低对车身的刚性需求。在本实施例中，前轮转向导杆机构包括前羊角402、前羊角连接40杆4、前横梁固定轴406以及前横梁转筒407，前驱动连接杆409通过第三销轴408与前横梁转筒407相连，前横梁转筒407通过第二销轴405与前羊角连接杆404相连，前羊角连接杆404通过第一销轴403连接前羊角402，前羊角402与前轮相连。前驱动连接杆409驱动前横梁转筒407绕前横梁固定轴406转动，带动前羊角连接杆404推动前羊角402的转动，实现前轮转向。

后轮转向导杆机构包括依次相连的后羊角451、后羊角连接杆449、后横梁固定轴447、后横梁转筒446、后驱动连接杆444、驱动摆杆442、后固定轴40以及后驱动斜杆438，反向摆臂435通过第七销轴436与后驱动斜杆438相连，后驱动斜杆438通过第八销轴439与后驱动摆杆442相连，后驱动摆杆442通过第九销轴443连接后驱动连接杆444，后驱动摆杆442的中段与后固定轴440相连，后固定轴440通过后驱动摆杆固定座441固定于机架上。后驱动摆杆442可绕后固定轴440转动，其两端推力方向反向。后驱动连接杆444通过第十销轴45连接后横梁转筒446，后横梁转筒446通过第十一销轴448与后羊角连接杆449相连，后羊角连接杆449通过第十二销轴450连接后羊角451，后羊角451与后轮相连。反向摆臂435驱动后驱动斜杆438，推动后驱动摆杆442绕后固定轴440转动，同时带动后驱动连接杆444运动。后驱动连接杆444驱动后横梁转筒446绕后横梁固定轴447转动，带动后羊角连接杆449推动后羊角的转向，实现后轮转向。

转向机构的工作原理为：当驾驶员转动方向盘416时，方向盘416通过转向轴415带动齿轮齿条方向机414的齿条做水平移动，通过方向机连杆419可以把齿条的水平移动转化为前驱动摆杆411的转动。前驱动摆杆411一端驱动前驱动连接杆409，前驱动连接杆409驱动前轮转向导杆机构推动前轮转向。前驱动摆杆411的另一端驱动前驱动斜杆420，前驱动斜杆420推动中连杆总成中的各段中连杆沿连杆摆臂转动，从而推动反向摆臂435绕摆动支销437转动，推动后轮转向导杆机构实现后轮转向，整体上形成推拉杆传动形式，同时实现了前、后同步反向。

Claims (8)

1.一种类菱形城市公共电车，其特征在于：它包括底盘、天线(1)、电动机(14)和位于底盘上的车身(12)，电动机(14)和用来与供电设备相连的天线(1)装设于车身(12)上，所述底盘包括车架(17)以及呈类菱形布置于车架(17)上的前轮(2)、后轮(10)、左中轮(11)、右中轮(8)，前轮(2)和后轮(10)与转向机构(4)相连，左中轮(11)和右中轮(8)与驱动机构相连，所述车身(12)的前端呈梭形，转向机构(4)中的方向盘(416)布置于车身(12)前端的中间处；所述转向机构(4)包括方向盘(416)、齿轮齿条方向机(414)、前驱动摆杆(11)、中连杆总成、反向摆臂(435)、前轮转向导杆机构和后轮转向导杆机构，所述方向盘(416)通过依次相连的转向轴(415)、齿轮齿条方向机(414)、方向机连杆(419)与前驱动摆杆(411)相连，所述前驱动摆杆(411)的一端通过前驱动连接杆(409)与前轮转向导杆机构相连，另一端通过依次相连的前驱动斜杆(420)、中连杆总成、反向摆臂(435)与后轮转向导杆机构相连，前驱动摆杆(411)的中部通过前固定轴(413)固定并可绕前固定轴(413)转动，所述反向摆臂(435)的中部通过摆动支销(437)固定于机架上并可绕摆动支销(437)转动，所述中连杆总成由依次相连的两根以上的中连杆组成，相邻中连杆之间的连接处与一铰接于机架上的中连杆摆臂相连。

2.根据权利要求1所述的类菱形城市公共电车，其特征在于：所述中连杆摆臂的一端通过摆臂支座固定于机架上，另一端与两根中连杆的连接处通过销轴连接。

3.根据权利要求1或2所述的类菱形城市公共电车，其特征在于：所述前轮转向导杆机构包括依次相连的前羊角(402)、前羊角连接杆(404)、前横梁固定轴(406)以及前横梁转筒(407)，前驱动连接杆(409)的一端与前横梁转筒(407)相连，前横梁转筒(407)通过前羊角连接杆(404)与前羊角(402)连接。

4.根据权利要求3所述的类菱形城市公共电车，其特征在于：所述后轮转向导杆机构包括依次相连的后羊角(451)、后羊角连接杆(449)、后横梁固定轴(447)、后横梁转筒(446)、后驱动连接杆(444)、驱动摆杆(442)、后固定轴(440)以及后驱动斜杆(438)，反向摆臂(435)的一端与后驱动斜杆(438)相连，后驱动斜杆(438)通过第八销轴(439)与后驱动摆杆(442)相连，后驱动摆杆(442)通过第九销轴(443)连接后驱动连接杆(444)，后驱动摆杆(442)的中段与后固定轴(440)相连，后驱动连接杆(44)通过第十销轴(445)连接后横梁转筒(446)，后横梁转筒(446)通过后羊角连接杆(449)与后羊角(451)相连。

5.根据权利要求1或2所述的类菱形城市公共电车，其特征在于：所述电动机(14)布置于车身(12)中部，电动机(14)的输出轴沿垂直于水平面的方向装设于车架(17)上，电动机(14)通过减速器(15)和差速器(16)与左中轮(11)、右中轮(8)相连。

6.根据权利要求4所述的类菱形城市公共电车，其特征在于：所述电动机(14)布置于车身(12)中部，电动机(14)的输出轴沿垂直于水平面的方向装设于车架(17)上，电动机(14)通过减速器(15)和差速器(16)与左中轮(11)、右中轮(8)相连。

7.根据权利要求5所述的类菱形城市公共电车，其特征在于：所述电动机(14)的外部设有起保护作用的电动机护罩(13)。

8.根据权利要求6所述的类菱形城市公共电车，其特征在于：所述电动机(14)的外部设有起保护作用的电动机护罩(13)。

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