多功能房车的设计*

刘加勇，李 辉

(1.机械工业教育发展中心，北京 100083；2.开封大学 机械与汽车工程学院，河南 开封 475004)

随着我国社会经济与科技的不断发展，房车旅居逐渐成为人们一种新的生活方式，它是在户外最能增进家庭成员之间感情的度假方式之一。然而，就在这短短的十几年时间里，房车的发展却面临着诸多问题，比如，现在房车还属于高端产品，少则几十万，多则几百万甚至上千万，一般的平民百姓想要过上房车旅居的生活尚需时日；现有多数房车追求豪华型，多采用体积大、柔软的家具，占用了车内很大一部分空间，使房车的内部空间有限，实用效果不理想，给旅行过程中的人们带来诸多不便；在房车设计中使用的尺寸、物件摆设方位无法接近理想的人机设计，不能把房车的有限空间充分利用起来，如单纯整体增加房车的面积，那么在制造过程中，必定会增加原材料和辅助材料，浪费了资源与能源，加大了成本，造成房车售价过高，使其经济效益下降；现有房车的减振效果不理想，降低了房车的平稳性，尤其在面对复杂路况时，降低了其通过性[1-3]。为了解决上述问题，本文研究设计了一款多功能房车。

1 多功能房车的设计

本文设计的多功能房车(见图1)结构简单，使用方便，可有效节省车内占地空间，并可扩大房车多功能。多功能房车的设计图如图2所示。

图1 多功能房车实物图

图2 多功能房车的结构示意图

1.1 生活舱的设计

1.1.1 生活舱顶部的设计

生活舱的顶部设有中空的舱棚，舱棚包括前舱板和2个侧舱板，其中一个侧舱板和生活舱的顶部通过合页连接，侧舱板的侧面和前舱板之间通过卡扣固定连接，侧舱板的宽度等于伸缩板的径向延伸长度。舱棚的底部开设有进口，进口对应楼梯。舱棚内通过伸缩杆连接遮阳棚架，根据需要对车棚进行伸缩作业，这样既能满足车的限高要求，又能在使用时进行提升，满足人们多方位观赏风景的需要。遮阳棚架呈△形，两侧分别设有太阳能电池板，通过两侧的太阳能电池板形成倒V字型遮阳篷，使用时处于一定角度，使灰尘杂物顺着遮阳篷表面滑下，避免其进入房车内部，同时遮阳篷又是太阳能电池板，可以满足房车内部的供电需求，一物两用，节约又环保[4]。

1.1.2 生活舱内部的设计

生活舱的设计既要满足人们的基本需求，又要保证旅行的舒适度[5]。通过楼梯将生活舱分为卧室与客厅两部分，便于满足人们的不同需求。在使用时互不干涉，保证区域的整洁度。生活舱的内部设楼梯(见图3)，贴靠车内壁，通过隔板将楼梯的侧面分隔成多个用于存储的隔板间，隔板间用于存储物品。在现有物件的基础上进行结构的改变，既不影响其作为楼梯的功能进行攀登使用，又节约房车内部的占地空间，保证了房车内部的整洁，同时方便了房车内部空间的整理。

图3 楼梯的侧面结构示意图

卧室部分设有拼装折叠床和折叠书桌，根据需要进行折叠、展开，减少了占地空间，保证了房车内部的美观度。拼装折叠床由2个以上的折叠沙发对接，可根据需要进行位置的移动，方便人们的使用。折叠书桌包括桌面板和转动连接于桌面板上的桌腿，桌面板的后端铰接至车内壁，前端和车内壁通过卡扣固定连接；桌腿和支撑杆均呈上小下大的阶梯圆柱形，其竖截面呈⊥形，下部面积大于上部面积，在减小质量的同时增加其与地面的接触面积，提高其使用的稳固性。图4为折叠书桌和车内壁连接的结构示意图。2个桌腿分别转动连接于桌面板同一平面的两侧，桌腿的长度小于桌面板的长度，活动连接为桌面板的两侧分别设有U形座，桌腿的小径段夹固于U形座内，桌腿的小径段和U形座通过销轴转动联接。U形座位于桌面板的前端，桌面板的前端为和车内壁铰接的桌面板端的相对端。图5为折叠书桌使用状态的结构示意图。另外，卧室部分还设有衣柜和电视机柜，电视机柜内放置电视机。

图4 折叠书桌和车内壁连接的结构示意图

图5 折叠书桌使用状态的结构示意图

客厅部分设有餐桌、餐椅、厨具、冰箱和壁橱。壁橱固定在车内壁上，壁橱和楼梯处于同一车内壁。壁橱位于楼梯的右侧，折叠书桌位于楼梯的左侧。

1.1.3 生活舱下部的设计

生活舱的下部抽插式连接有伸缩板。抽插式连接为生活舱的下部开设有便于伸缩板径向往返运动的伸缩槽，伸缩槽内的两侧壁上分别设有带齿轮的电动机，伸缩板的两端分别固定连接有齿条，通过电动机带动伸缩板做径向往返运动，根据需要增大或减小房车内部的空间、面积，灵活性高，实用性好。

1.1.4 生活舱门的设计

延伸折叠结构的生活舱门包括侧壁舱门和加长舱门。加长舱门可随合页转动和侧壁舱门形成90°的夹角。2个加长舱门内分别设有推拉门，2个加长舱门和推拉门的长度之和等于生活舱的长度。侧壁舱门的宽度和加长舱门的厚度之和等于伸缩板的径向延伸长度。2个推拉门之间通过磁铁相互吸附连接。

1.2 卫生舱的设计

卫生舱顶部设有蓄水箱，蓄水箱通过管道为生活舱和卫生舱进行供水作业。卫生舱由2个中空方形的壳体组成。卫生舱和生活舱为转动连接，卫生舱的下端伸缩式连接有支撑杆，支撑杆呈上小下大的阶梯圆柱形，其竖截面呈⊥形，支撑杆的延伸长度等于卫生舱的下底面距地面的距离。卫生舱和生活舱之间通过合页连接，蓄水箱连接卫生舱。

1.3 距离传感器的设计

生活舱的侧面设有延伸折叠结构的生活舱门，底盘通过可调式悬架系统连接车桥，车桥的两端分别设有车轮，靠近车轮的底盘处均设有距离传感器。本设计中的距离传感器为2个，分别固定在靠近前车轮和后车轮的底盘处，距前车轮、后车轮的纵向距离均为10 cm。

1.4 可调式悬架系统的设计

底盘和车桥之间加设可调式悬架系统，包括空气弹簧、减振器、导向机构和车身高度控制系统，通过合页连接的2个部件之间在固定时通过卡扣进行连接。图6为底盘、车桥、可调式悬架系统三者连接的结构示意图。通过自动改变悬挂的软硬来适应不同路面的行驶需求，在高速行驶时悬挂变硬，以提高车身稳定性；长时间低速行驶时悬挂变软，来提高减振舒适性。通过改变悬挂的高低而降低或升高底盘离地间隙，以增加高速车身稳定性或复杂路况的通过性，提升房车的减振效果。

图6 底盘、车桥、可调式悬架系统三者连接的结构示意图

2 多功能房车的工作过程

房车在路上行驶时，距离传感器实时进行底盘距地面距离信号的监测，按距离传感器的输出信号，行车计算机判断出车身高度变化，继而控制空气压缩机和排气阀门，使可调式悬架系统中的空气弹簧自动压缩或伸长，从而降低或升高底盘离地间隙。当需要扩大房车空间时，通过伸缩杆使遮阳棚架自舱棚内升起，延伸房车高度，人们可从楼梯上去二层观赏风景。伸缩板沿生活舱下部的伸缩槽进行径向运动，通过电动机上的齿轮带动齿条运动，继而带动伸缩板自伸缩槽内伸出，延长生活舱的底面长度。转动侧壁舱门和与侧壁舱门通过合页连接的加长舱门，侧壁舱门展开和生活舱的侧壁处于同一水平面，加长舱门随合页转动和侧壁舱门形成90°的夹角，2个加长舱门上的推拉门自加长舱门中拉出进行对接并通过磁铁相互吸附进行固定，将舱棚上的侧舱板放下，覆盖在侧壁舱门、推拉门和加长舱门的上部，使其形成一个密闭的空间，达到加长房车内部空间的效果。

值得说明的是，当人们想观看电视时，将由3个折叠沙发对接而成的拼装折叠床分离，转动其中一个沙发面对电视摆放，将沙发的两端面从水平状态折叠成竖直状态，即可坐下观赏电视。当需要使用折叠书桌时，打开卡扣，将桌面板自车内壁上放下，使其和车内壁呈90°放置，转动桌腿，使桌腿和桌面板处于垂直状态，桌腿的大径段和车内地板接触完成折叠书桌的支撑作业，即可使用折叠书桌进行作业。拼装折叠床和折叠书桌使用完毕后，采用和展开时相反的步骤进行折叠收纳即可。

3 结语

由于现在房车属于高端消费产品，内饰讲求豪华气派，可是中型房车的长度是一定的，在有限的空间里就显得很狭小，感觉不舒服，并且豪华型的价位使得一般家庭很难支付起，所以本文设计了一般大众能消费起的，室内空间合理优化且有很大空间的房车。对房车内部空间在环保材料、功能结构和色彩搭配等方面加以优化整合设计，可以让使用者在有限的空间中得到最大化的享受，并降低生产成本。