专利名称：由一系列车辆通过复合铰接件相互连接构成的车辆组的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过复合铰接连接件将一系列多个车辆连在一起而组成的铰接式车辆组，该连接件包括至少一个其位移受到控制的弹性铰节。
公路运输的发展，特别是市区和市郊区的货物及人员运输导致了对大装卸量车辆的需求。
但是，这些车辆也应该符合法规的要求，特别是对尺寸的要求，以及满足适用其用途的操纵性能的限制。
由多个组件经铰接方式连在一起而形成一个列车的组合件具有很大的优越性，这个优点涉及到其由长度较短的相同或不同组件而得到的总长度，也在于其特别在弯道上驾驶的舒适性。
对于那些经常要沿着狭窄而弯曲的运输路线，上下起伏、左弯右拐的都市运输而特别体现出这点。
但是，实施铰接组件在设计和制造方面存在一些困难，随着组件数目增多，这些困难也增大。
成直线排列的车轮组的相对位置当处于转弯时应该受到控制，以避免某些车辆偏离轨迹、滑动、振动现象或扭转位置，特别是位于中间的车辆或末尾那一辆。
另一个问题与道路的不规整性，比如路面突起、侧向倾斜、局部凹陷等有关。在车辆之间发生这种类型的运动时，车辆的相对位置也应受到控制。
实际上，许多不同种类的控制组合式车辆组的车辆及其车轮组相对位置的装置是已为人知的。但是，一些使用液压和自动操作的装置，比如电子装置，昂贵且复杂。
在Timan的美国专利NO.5,052,707中有一个机构简单或者其几何形状可变的装置，该专利涉及到一种带有铰合臂的装置，用来控制铰接车辆的其它两部分之间的中间车辆的位置。
但是，这种装置包括好几个位于上部的可变形的平行四边形部件，显得特别庞大。此外，要求组合车辆的至少一端的结构是不对称的，因此，其组合灵活性下降，实施起来更为复杂。
另外，Gec.Alsthom的EP-NO.0,519,813叙述了一种用于铰接车辆的通道连接装置，它由通过连接件连在一起的倾斜小连杆组成，在上部形成了一个可变形的平行四边形。
这种装置的设计无法控制在由于水平的曲线运动所造成的运动中的通道的位置。其主要功能仅限于保证两个车辆之间的中间结构上部的对中。
本发明的目的是提出一种机构简单的铰合式车辆组，通过确保更好地维持组成车辆组的各车辆的相对位置、确保几乎完全沿着道路的弯度和不规则性前进，以及灵敏地限制由二个或更多的车辆组成的车辆组中各车辆之间发生的干扰性运动，以此克服上述缺点。
实际上，本发明由这样的一种铰合车辆组构成，它包括多个由装有车轮和斜连杆的铰合活动支架上的复合铰合连接件相连接的组件车辆，前端的车辆有一列导向轮、后面的车辆则具有固定的或从动的一列后轮；在该车辆组中，每个铰接活动支架通过一个有三个自由度的连接件与一个组件车辆相连，而通过一个由有三个自由度的下连接件和其位移受限的弹性连接件构成的上连接组成的双连接件与另一组件车辆相连。
本发明具有很多优点，其结构简单、成本低廉、运行有效、性能良好。
本发明特别表现出能很好地适合在城市环境下的公共旅客运输，因为它能使车辆的通道很长，又不降低其操纵性能。
特别是本发明保障了显著地改善了颠簸和横向摇摆的状况。
此铰接装置使整个车辆组几乎达到静稳定状态，这特别减小了对于由结构所支持的动力学的要求。
在下面以实施例和附图的方式所做的叙述中，本发明的其它技术特征和优点将不言而喻，其中
图1是由三辆组件车辆铰接而成的车辆组的一般透视示意图，图中只表现出涉及本发明的机构；图2与图1相同，它表现了由两辆组件车辆组成的另一实施方案；图3是车辆组处在各组件车辆成一直线时的顶视图；图4是车辆组开始进行水平拐弯时的顶视图；图5是车辆组在拐弯弯道上时的顶视图；图6是车辆在S形弯道上时的顶视图；图7、8、9是在两辆组件车辆之间的复合连接件分别处于直线况、小弯和大弯时的详细顶视图。
图10是车辆组处于垂直向弯道上时的纵剖面图。
本发明的总体设想包括用复合铰接连接件把铰接车辆组的各个组件车辆连起来，这些复合铰接连接件是由各个包含了轴和斜杆构成的补连接件组成的铰接活动支架形成，每个铰接活动支架通过一个有3个自由度的连接件与一辆组件车辆相连，再通过一个双铰接连接件与另一个组件车辆相连，此双铰接连接件的下铰节是一个有3个自由度的铰节，而上铰节是一个比如说可控制位移的弹性铰节。
因此，每个铰接支架的铰接方式是，一方面通过一个球关节式的铰节与相邻的一个组件车辆连接，另一方面，则通过一个双铰节与另一个相邻的组件车辆相连，这个双铰节就构成了与限幅摆动相反的枢轴。
按照一个优选的实施方案，每个铰接活动支架，或者至少一个铰接活动支架，或者两个铰接活动支架之一包含着主动轴。当只按照这个实施方案时，车辆组的全部驱动力都来自组成铰接活动支架的主动轴。
在图1中表示的是按照本发明由三个组件车辆组成的车辆组的一个实施例。
这是本发明的一种基本形式，它可扩展到由两个组件车辆组成的车辆组，也可扩展到3个以上的组件车辆组成的车辆组。
这个车辆组包括头车辆1、中间车辆2和尾车辆3。这些车辆之间通过如4或5那样的复合双连接件进行铰接，这些双连接件一部分由铰接活动支架6或7组成，另一部分由铰接斜连接件8或9组成。
每个铰接活动支架6或7都包含了一个轴或者设一组车轮10或11，其方向相对于铰接活动支架而言是固定的。
在头车1上装有位于前方的导向轮12，在尾车上则具有一组位于后部的固定轮式从动轮13。借助于传动装置的特定铰接连接件连接在相邻的铰接活动支架上的随动机构，像图上那样可以调整轮组的方向。
在一种比较简单化的实施方案中，此后轮组也可以是固定的。
在组件车辆之间的铰接连接件4和5是类似的，如果该车辆组包含更多的组件车辆，情况也是如此。因此，我们就满足于描述介于头车1及中间车2之间的复合铰接连接件4。
我们以前铰接活动支架为例，它通过一个前述连接件14的单一铰节与按照前面介绍的头车相连，这个铰节具有3个自由度可以是比如球形铰或万向节；它通过后面的双铰合连接件15与后面的车辆，在这里是中间车2相连，此双铰合连接件具有反摆动竖直轴的一般功能，就是说可免受摆动偏移的作用。这个后双铰节15由在水平主轴上的球形铰或万向节型的下铰节16和位移受控制的弹性上铰节17组成，由它来平衡由于摇摆和颠簸的运动或它们的联合作用的后果。
因此，这个轴所具有的摆动偏移能够吸收由于路面形状改变和车厢活动所造成的行驶运动的幅度。
从另一方说，该铰接活动支架还装有一个呈随动斜杆状的斜铰接连接件18，其一端19与前一辆车的车厢相连，而其另一端20则与后一辆车的车厢相连，当前后两车排成直线时，其两端的两个端点交叉着相对于两车的公共中轴线呈对称状。随动斜杆18通过比如球形铰或万向节之类的全向铰节装在车厢的末端。
上述的各种铰合连接件构成了如图所示的呈三角形布置的铰节组。在这些图上，三角形的顶点位于中间车2的头部。应该理解，本发明不仅属于这类形状，相反也不加限制地扩展到三角形的两种可能取向的每一种，即铰接顶点朝向前一车辆或者铰接顶点朝着后一辆车。
具体说，双铰接连接件15可以在每辆位于后面的车的前部，这里也包括尾车。
正如在第一幅图中可以看到的，前铰接活动支架6和后铰接活动支架7，当我们不考虑摇摆和起伏的偏差时，就如同是一个万向节连接件或一个球形铰连杆一样。这样两辆相继的车就由看起来好象是两个交叉连杆的铰接连接件连在一起了。
如同在图1的实施例所介绍的，对于由三辆铰接车组成的车组具有反摆轴作用的双铰接连接件15被用在中间车2的每一端，也可是相反的情况。实际上，前铰接活动支架6在前方有单一铰节14，而双铰接连接件15是对着后面，这时后铰接活动支架7则有相反的方向。
当用作说明时，此装置不具有任何义务的特性。
以此方式，本发明使得实现了由5种元件构成的铰接组合体，其中有三个组件车辆和两个铰接活动支架，在理论上这完成等同于由三个元件组成的静定铰接组合体。
作为一种并非必须实施的方式，可以在朝向单一的下铰节14的上部末端上设计一个比如由两个成V状配置的缓冲器组成的缓冲连接件。
组件车辆间的复合铰接连接件具有如下的特点。当处于在水平平面上的弯道时，它使得每个铰接活动支架的中间横轴永远与它所连接的两辆组件车辆所形成的角的角平分线重合。
这样就为在弯道上行驶造就了最为有利的几何形状，因为车轴的轴线或其几何等效体通过回转的瞬时中心。
在一个垂直的弯道上，比如在斜坡开始处或起伏时于纵向形成的弯道上，相对的“绕轴旋转”就在前车或后车与球形铰单铰节14，相邻的铰接活动支架之间发生。
车辆的摇摆运动被此铰接活动支架的下铰节与上铰节所吸收。
每个中间组件车辆的摆动由位于上部的至少一个位移受控的弹性铰节17抵消。
此位于上部的弹性铰节17与面向下部的球形铰型的铰节16的结合，使得主负荷应力、垂直加速应力以及驱动和刹车应力都传播到下连接件的中部。位于组件车辆与活动支架之间的轴型铰节不受水平平面上的绕轴旋转的影响，其它的次生运动受到了用来抵消与摆动和颠簸相联系的应力的上部弹性连接件的控制。
在一个装有可取向后轴轮组13的实施方案中，这被引到尾车3的“绕轴旋转”上。一个铰接连接件组成了其随动机构，比如斜杆21以铰接方式被2个铰节连到以下两个部位，一方面连到后轮组13的轴上，另一方面连到后铰接活动支架7上，当组件车辆排在一条直线上时，这两个点相对于公共轴线是交叉对称的。此杆的两端都装有球形铰类三自由度铰节。
应该理解，对后定向轮组的其它操纵机构也是可以预料的。同样，这也完全可以象前轮组一样，是一种转轴型或是一种齿轮传动型。
图3至图8显示了在通路上所呈现的各种可按受形状下的铰接活动支架和组件车辆的相对位置。
这些图清楚地表明了车辆组的几种可能性，这涉及到按照模块化概念地按照本发明铰接连接件而作到跟踪轨迹。每个组件车辆的轨迹很精确地与前一辆相吻合。
应该理解，对于一个由三辆组件车辆组成的车辆组所叙述的本发明也适用于更多组件车辆的情况，还适用于如图2所示的只有两辆组件车的情况。
如前面一般方式所述，前车辆22含有导向轮组23，后车辆24含有后定向轮25。
这两个车辆由单一的复合铰接连接件26连在一起，此连接件使用了如前所述类型的单一铰接活动支架27和呈斜杆状斜铰接连接件28。定向后轮组25的铰接随动杆29与单一的铰接活动支架27相连。
单一的铰接活动支架27通过单一球形铰类连接件30与前者22相连，而通过双铰接连接件31与后车相连，该双铰接连接件是由球形铰类下铰节32和受控位移弹性上铰节33组成的。
这样我们就得到了在水平面上绕轴转动时由两辆车组成的静定车辆组。
权利要求
1.由多个以铰接方式连接的组件车辆构成的车辆组，这包括至少一个具有前导向轮组(12)的头车(1)、具有后轮组(13)的尾车(3)，它们之间通过至少一个中间车辆(2)相连接，该车辆组的特征在于，相继的两个组件车辆藉助于复合铰接连接件(4)或(5)相连，它们又各由包含有轴(10)或(11)、其一头通过简单铰节(19)与一个车辆相连，另一头通过双铰接连接件(15)与另一车辆相连的铰接活动支架(6)或(7)，而此双铰接连接件由一个具有三个自由度的下铰节(16)和一个位移受控的上铰节(17)构成，每个复合双铰合连接件(4)或(5)都由一个铰合斜连接件(8)或(9)实现完整；其特征在于，每个铰接活动支架的方向确定是按如下方式随动完成的，即其中心横向轴线总是与相继所述两个组件车辆所形成的角的角平分线重合。
2.按照权利要求1的车辆组，其特征在于，该铰接活动支架(6)或(7)的定向方式是，双连接件(15)存在在中间车辆(2)的每个顶端部。
3.按照权利要求1的车辆组，其特征在于，该双铰接连接件(15)存在于每辆后面的车辆之前。
4.按照权利要求1或2或3的车辆组，其特征在于，至少一个铰接活动支架(6)和(7)的轴是主动轴。
5.按照以上各项权利要求之一的车辆组，其特征在于，尾车(3)的后车轮组(13)的定向与随动方式是，其横向中心轴和与其相邻的车辆轴(11)的中心轴都通过转弯的瞬时中心。
6.按照权利要求5的车辆组，其特征在于，尾车(3)的可定向后车轮组(13)是随着前面的铰接活动支架(7)的位置而随动的。
7.按照权利要求1的车辆组，其特征在于，该位于相继两个组件车辆之间的斜铰接连接件是杆状硬连接件，它们分别铰接于每个车辆车厢的端部(19)与(20)，而且在相对于成直线排列的车辆的中心纵轴斜交对称的两个点上。
8.按照权利要求1、6和7的车辆组，其特征在于，该后车轮组(13)藉助于随动斜杆(21)根据后铰接活动支架(7)的位置而随动，该杆(21)的一端铰接于后车轮组(13)上，另一端铰接于后铰接活动支架(7)上，其两个铰接端点相对于排成直线的两车辆的纵向中轴而交叉对称。
9.按照权利要求7和8的车辆组，其特征在于，该杆藉助于在其两端的有三个自由度的铰节进行铰接。
10.按照前述各项权利要求之一的车辆组，其特征在于，该有3个自由度的铰节是一种球形铰。
11.按照前述各项权利要求之任一项的车辆组，其特征在于，该有3个自由度的铰节是万向轴式铰节。
12.按照前述各项权利要求中之任一项的车辆组，其特征在于，它包括由单一的铰接活动支架连接的两个组件车辆。
全文摘要
由多个组件车辆以铰接方式彼此连接而构成的铰接车辆组，其头车(1)具有一导向车轮组，尾车(3)具有可操纵定向的后车轮组(13)，根据不同情况还可有多辆中间车辆(2)，在该车辆组中，相继的两个组件车辆，藉助于一个铰接活动支架(6)或(7)连接在一起，该支架包含一个轴，并还配有一个斜铰接硬连接件(8)、(9)，每个铰接活动支架(6，7)和可定向车轮组(13)的方向按如下方向随动，即其横向的中心轴线永远和相继两个车辆形成的角的平分线重合。
文档编号B62D53/00GK1121339SQ9419182
公开日1996年4月24日 申请日期1994年4月19日 优先权日1993年4月19日
发明者安托万·皮卡尔 申请人:罗尔工业公司