具有傾斜前輪和用於該傾斜前輪的懸架的傾斜車輛的製作方法
2023-05-06 06:28:06 1
專利名稱：具有傾斜前輪和用於該傾斜前輪的懸架的傾斜車輛的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及ー種前懸架組件，特別地，涉及ー種用於適於傾斜過彎車輛的前懸架組件。
背景技術：
具有ー個以上的前輪或後輪的傾斜車輛需要這樣的框架，該框架樞轉地連接到兩輪懸架組件以允許車輛傾斜。一種這樣的車輛在美國專利No. 6，328，125 (Van Den Brink等人)中公開，該專利描述了具有樞轉地連接到兩輪後懸架組件的框架的三輪車輛，並且以這樣的方式構造傳動系框架和前輪可以傾斜過彎，而兩個後輪保持基本上豎直。除了在傾斜車輛轉彎時使框架傾斜過彎之外，傾斜車輛的兩個前輪或兩個後輪也可以沿與框架相同的方向傾斜以反映出摩託車的一般行為。為了允許兩個前輪或兩個後輪向一側或另一側傾斜，懸架組件必須以這樣的方式連接到車輪懸架部件並不與傾斜車輪相干渉。美國專利No. 6，328，125中公開的車輛的改進——其中兩個後輪可以傾斜過彎——同樣由授予Van Den Brink等人的美國專利No. 6, 863, 288中公開。美國專利申請No. 2005/0167174A1 (圖3)公開了ー種用於配備有ー對獨立的前直立懸架的傾斜車輛的相對較複雜的前懸架以及轉向系統，所述ー對獨立的前直立懸架安裝到適於在通過一段曲線時將前輪與框架一起傾斜的「鉸接的四邊形結構」上。公開的懸架適於在車輛像摩託車ー樣傾斜過彎時同時地保持前輪平行於彼此並平行於框架的同時，允許前輪獨立地向上和向下移動。該懸架系統是笨重的和複雜的，並且該懸架系統為彼此相對較近的兩個前輪而特定地設計的。這種類型的懸架將難以在車輪相距較遠的大型車輛中使用。另ー種眾所周知的類型的傾斜車輛中使用的在前輪傾斜過彎的前懸架組件是雙A形臂型前懸架。雙A形臂型懸架適於通過其分別連接到車輪的上、下部的基本上平行的上、下A形臂而將車輛框架的傾斜運動傳遞到車輪。例如當車輛傾斜成向右的彎角時，右上A形臂推動右輪的上部而右下A形臂拉動右輪的下部，從而使右輪向彎角傾斜。同時，左上A形臂拉動左輪的上部而左下A形臂推動左輪的下部，從而同樣地使左輪向右側彎角傾斜。一種這樣的車輛為在1997法蘭克福汽車展(德國)上首次推出的梅賽德斯(Mercedes)F300Life Jet，但從未投入生產。這種類型的具有適當的傾斜連接部的前懸架允許車輪和框架傾斜，但車輪能夠傾斜的角度並且因此車輛框架能夠傾斜的角度是有限的。此外，左側和右側彈簧以及減震組件直接地被牽涉到車輛的傾斜中，使得當車輛傾斜時懸架變得效率較低。而且，多個A形臂的移位意味著車輛的前部必須保持基本上沒有其它部件以避免幹渉。
因而，存在對於這樣ー種傾斜車輛的需要，該傾斜車輛具有兩輪前懸架組件，該兩輪前懸架組件允許將車輪傾斜到比現有技術中的傾斜車輛更大的角度，並且當車輛傾斜過彎時兩輪前懸架組件仍然是 高效的。
發明內容
在ー個方面中，本發明提供了ー種傾斜車輛，該傾斜車輛具有具有前部、後部、下部和上部的框架；以及由框架支撐的發動機。衝擊塔架具有上端部和下端部。衝擊塔架的下端部通過樞轉連接部而樞轉地連接到框架，所述樞轉連接部限定框架傾斜軸線，框架能夠繞框架傾斜軸線相對於衝擊塔架向右側和向左側傾斜。左前輪和右前輪分別通過左前懸架組件和右前懸架組件連接到框架的前部。轉向組件具有由框架支撐的能夠旋轉的轉向柱並且操作性地連接到左前輪和右前輪。後懸架連接到框架的後部。至少ー個後輪連接到後懸架。車輪中的至少ー個操作性地連接到發動機。制動系統操作性地連接到至少ー個車輪。每個前懸架組件均包括下懸架臂，下懸架臂在第一端部處樞轉地連接到框架並且在第二端部處樞轉地連接到車輪。減震器具有連接到衝擊塔架的上端部的上端部以及連接到下懸架臂和另一懸架臂中的至少ー個的下端部。致動器安裝到框架和衝擊塔架之一。致動器包括與固定齒輪接合的旋轉齒輪。固定齒輪安裝到框架和衝擊塔架中的另ー個。旋轉齒輪的旋轉引起框架相對於衝擊塔架的傾斜運動。在另外的方面中，電子控制単元(E⑶)電連接到至少ー個傳感器，該傳感器適於檢測施加到轉向柱的轉矩的方向和大小，並且適於將表示施加到轉向柱的轉矩的方向和大小的相應信號發送到E⑶。E⑶操作性地連接到所述致動器。響應於來自所述至少ー個傳感器的信號，ECU向致動器發送指令信號，以在與施加到所述轉向柱的所述轉矩的方向相對應的方向上以及以與施加到所述轉向柱的所述轉矩的大小相對應的速度相對於所述衝擊塔架向所述框架提供傾斜轉矩。在另一方面中，車輛具有致動的鎖定裝置以將框架固定到衝擊塔架並防止框架與衝擊塔架之間繞框架傾斜軸線的相對運動。在另外的方面中，前輪安裝到具有頂部和下部的軸部。頂部以能夠繞轉向軸線旋轉的方式連接到下部，使得頂部能夠相對於下部旋轉以使車輪繞轉向軸線轉向。在另一方面中，軸部的下部樞轉地連接到下懸架臂，從而限定車輪傾斜軸線。在另外的方面中，軸部的下部為T形接頭，T形接頭通過沿著轉向軸線定向的軸以能夠旋轉的方式連接到頂部、並且通過沿著車輪傾斜軸線定向的軸樞轉地連接到下懸架臂。在另一方面中，下懸架臂包括彎曲部，以在車輪繞車輪傾斜軸線傾斜時提供車輪與下懸架臂之間的間隙。在另外的方面中，框架適於相對於衝擊塔架向右側和向左側傾斜介於0°至50°之間的角度φ。對本申請而言，例如前、後、後部、左、右、上、下、向上、向下、上方和下方之類的用於定位車輛上的元件的用語為通過坐在車輛上的在面向前的駕駛位置中的車輛駕駛員通常所理解的。對本申請而言，術語「衝擊塔架」是指用於減震器組件的支撐結構。本發明的各實施方式具有上述方面中的至少ー個，但不必具有所有的方面。
本發明的各實施方式的另外的和/或替代性目的、特徵、方面和優勢將從下面的描述、附圖和所附權利要求中變得顯而易見。
為更好地理解本發明以及本發明的其它目標和另外的特徵，可以參照結合附圖而使用的下面的描述，在附圖中圖I為包括根據本發明的第 一實施方式的前懸架的三輪傾斜車輛的右前視立體圖；圖2為圖I的三輪傾斜車輛的前懸架的右側的正視圖，其中包括車輛框架的一部分，為了清楚起見，已經將作為前懸架的右側的鏡像的前懸架的左側移除；圖3為圖2中示出的前懸架和框架的俯視圖；圖4為圖2和圖3中示出的前懸架和框架的右視立體圖；圖5為圖2至圖4中示出的前懸架和框架的右後視立體圖；圖6為圖2至圖5中示出的前懸架和框架的左前視立體圖；圖7為圖2至圖6中示出的處於向右的傾斜位置中的前懸架和框架的正視圖；圖8為圖2至圖6中示出的前懸架和框架的左後視立體圖；圖9為用於圖I的三輪傾斜車輛的車輛傾斜系統的液壓迴路和電子電路的實施方式的方框圖；圖10為根據本發明的第二實施方式的三輪傾斜車輛的前懸架和框架的左後視立體圖；圖11為用於圖10的三輪傾斜車輛的傾斜系統的內部零件的左後視立體圖；圖12為用於圖10的三輪傾斜車輛的電路和電子電路的實施方式的方框圖；圖13為圖I的三輪傾斜車輛的前懸架和框架的正視圖，其中為了清楚起見，已經將一部分移除；以及圖14為圖13中示出的傾斜到一側的前懸架和框架的正視圖。
具體實施例方式圖I示出根據本發明的第一實施方式的三輪傾斜車輛10。三輪車輛10的特定的美學設計細節對本發明並不關鍵，而圖I僅示出ー種可能的構型。當被駕駛車輛的駕駛員觀察時，三輪傾斜車輛10具有左側LS、右側RS、前部F、和後部R。車輛10包括支撐和容納發動機28的框架58，發動機28可以是任意類型的動カ源，例如內燃發動機或電動機。跨式座椅16安裝在框架58上並且優選地具有駕駛員座椅部和設置在駕駛員座椅部後面的乘員座椅部18。傾斜車輛10的特徵為具有兩個前輪12——一個在縱向軸線146的左側而ー個在縱向軸線146的右側——以及單個居中後輪14。居中後輪14由附接到框架58的後部的後懸架系統15而懸置，並且通過任意適合的動カ傳動機構，例如變速箱或耦接到環形帶、鏈條、或驅動軸組件的無極變速器，而操作性地連接到發動機28。轉向機構，例如座椅16前面的手柄杆20通過轉向柱22連接到前輪12以使車輛10轉向。左懸架組件24和右懸架組件26將前輪12附接到車輛10，以允許車輪12繞基本豎直的轉向/中心銷軸線50的轉動以及車輪12繞車輪傾斜軸線52的傾斜。
腳蹬30 (僅示出右側)從車輛10凸出，使得駕駛員可以在駕駛的同時將他/她的腳擱置到腳蹬30上。制動踏板32位於右側腳蹬30的前面以應用前制動器34和後制動器(未示出)。傾斜車輛10還包括多個用於在使用期間保護車輛部件不受風雨影響並提供車輛的空氣動力學效率和美觀性的整流罩35、36、38和40。擋風板優選地置於手柄杆20的前面以保護駕駛員不受迎面的風カ的影響。左側和右側乘員手柄44附接到乘員座椅部18的每ー側。通過管道48而與發動機28流體連通的消聲器46附接到車輛10的後部R。可以使用任何適合的已知的總管與消聲器的組合。如本文在下面描述的，在操作中，左側懸架組件24和右側懸架組件26連接到三輪傾斜車輛10的框架58，以允許框架58並因 此允許駕駛員和單個居中後輪14非常像在摩託車中一祥向右側或左側傾斜。此外，前輪12以這樣的方式連接到左側懸架組件24和右側懸架組件26 :使得當框架傾斜過彎時前輪12也傾斜，由此通過三輪車輛複製摩託車的動作和駕駛方式。將參照圖2-8詳細描述前懸架組件26。由於左側前懸架組件24為右側前懸架組件26的鏡像，因此僅參照右側前懸架組件26。參照圖2，前懸架組件26包括下懸架臂54，下懸架臂54在第一端部56處樞轉地附接到支架57而限定第一樞轉點60，支架57剛性地附接到框架58的下部。下懸架臂54還在第二端部64處樞轉地附接到軸部82的下部78，從而限定第二樞轉點66以及車輪傾斜軸線52。軸部82由轉向節81和T形接頭78構成。T形接頭78包括軸(未示出)，該軸插入到轉向節81中並且與轉向/中心銷軸線50對準使得轉向節81可以相對於T形接頭78旋轉，以使車輪繞轉向/中心銷軸線50轉向。輪轂84用於將前輪12附接到前懸架組件26，使得前輪12繞旋轉軸線142旋轉。轉向節81還包括轉向臂86 (圖3)和傾斜臂88。傾斜杆90將轉向節81的傾斜臂88連接到框架58。轉向杆130將轉向節81的轉向臂86連接到轉向機構126 (圖4和圖5)。參照圖3，下懸架臂54包括前部68和後部70以形成「Y」形或「V」形。下懸架臂54在前部位置72和後部位置74處附接到框架58，前部位置72和後部位置74 —起限定下懸架臂54的樞轉軸線76。樞轉軸線76經過樞轉點60。下懸架臂54還包括在圖2中最佳地看到的位於第一端部56與第二端部64之間的彎曲部144。如在圖7中最佳地看到的，當車輛10向右傾斜時，向上彎曲部144允許車輪12與懸架臂54之間的間隙。應當理解，向上彎曲部144位於包括樞轉軸線76和車輪傾斜軸線52的平面的上方。參照圖4，框架58包括下部構件59、直立構件55、和上部構件51。下部構件59在後部向上彎曲以與上部構件51連接。直立構件55將上部構件51的前部接合到下部構件59的前部以形成剛性框架58。支架57和53分別在前部位置72處和後部位置74處連接到下部構件59，下懸架臂54的前部68和後部70連接到支架57和53。轉向柱22的上部端部150穿過框架58的上部構件51中的孔ロ 152並由安裝到上部構件51的軸承153支承。轉向柱22的下部端部124由安裝到框架58的直立構件55的支架125支撐。轉向柱22連接到轉向聯動裝置126，轉向聯動裝置126又連接到轉向杆130的近端端部128。轉向杆130的遠端端部132連接到軸部82的轉向臂86。優選地，轉向杆130的近端端部128和遠端端部132通過球窩接頭134連接到轉向聯動裝置126和轉向臂86。圖4示出由T形接頭78以及軸部82的傾斜臂88與傾斜杆90的附接點限定的轉向/中心銷軸線50，車輪12可以繞轉向/中心銷軸線50轉動以使車輛10轉向。圖4還示出由T形接頭78與下懸架臂54的端部64的連接限定的車輪傾斜軸線52，車輪12可以繞車輪傾斜軸線52朝框架58或遠離框架58而傾斜。現在參照圖5，圖5為右側懸架組件26的後視立體圖，傾斜杆90的第一端部92連接到轉向節81的傾斜臂88，並且傾斜杆90的第二端部94連接到框架58的直立構件55。因此，框架58的直立構件55直接地連接到轉向節81的傾斜臂88，以在框架58傾斜時通過傾斜杆90而推動或拉動軸部82以便繞車輪傾斜軸線52樞轉。因此當框架58傾斜到ー側或另ー側時車輪12傾斜。優選地，球窩接頭用於將傾斜杆90連接到傾斜臂88和框架58，使得當推動或拉動軸部82時傾斜杆90可以僅承受拉カ和壓力。傾斜杆90提供剛性連結以保持車輪外傾。參照圖2、圖5和圖6，衝 擊塔架96在下端部98處樞轉地附接到框架58以繞框架傾斜軸線100樞轉。因此框架58和衝擊塔架96可以相對於彼此繞傾斜軸線100樞轉。衝擊塔架96的上端部102包括具有左側106和右側108的支架104。致動器112的上端部110在樞轉點113處附接到支架104的右側108，而致動器112的下端部118在樞轉點120處(圖5)連接到框架58的下部構件59。減震器組件116的上端部114在樞轉點115處附接到支架104的右側108的末端，而減震器組件116的下端部122在樞轉點123處附接到下懸架臂54。儘管未示出，但第二減震器和第二致動器在衝擊塔架96的左側連接到衝擊塔架96和框架58，相對於框架傾斜軸線100對稱。優選地，致動器112為液壓致動器，但本領域技術人員應當認識到，在不脫離本發明的範圍的情況下，也可以使用電氣致動器或機械致動器。再次參照圖4，以虛線示出的制動盤138被固定以與輪轂84—起旋轉。制動鉗140被固定以與軸部82保持靜止。當所述鉗140對制動盤138施加制動カ以減小輪轂84以及車輪12的旋轉速度時，軸部82承受沿箭頭T的方向的轉矩(用於車輛的向前行進方向)。由於軸線50、52的方向並由於T形接頭78不能夠沿轉矩T的方向相對於下懸架臂54旋轉，因此所有的轉矩T都將傳遞到下懸架臂54。如上所述，傾斜杆90的球窩接頭連接部不抵抗制動期間產生的任何轉矩，因此所有的轉矩必須通過下懸架臂54來抵抗。如果與設計成像下懸架臂54 —祥承受制動力的常規雙A形臂懸架的上A型臂相比較，使所有的制動カ都經過下懸架臂54允許傾斜杆90具有小的直徑並且佔據非常小的縱向空間。這為車輪留下足夠的空間以向內傾斜而並不接觸其它部件，特別是在同時地使車輪轉向通過大的轉向角度時是這樣。這種設計還允許用於將減震器116容易地安裝到衝擊塔架96的必要的空間。現有技術中的設計具有兩個A形臂，一個位於另ー個的上方，由於扭轉力在上A形臂與下A形臂之間分布因而允許臂較小。但是這種構型限制了車輪的傾斜的角度。本發明的單個下懸架臂54比通常的雙A形臂系統體積更大，但允許傾斜杆90為較小的單個杆，從而節省空間並允許車輪比雙A形臂系統更加傾斜。本發明構造允許用於使所有的前懸架部件鉸接、傾斜、偏斜和轉動而不相互幹渉的足夠的空間。如圖4所示，減震器116位於基本上垂直於框架傾斜軸線100的基本上豎直的平面141中。框架58的直立構件55位於基本上平行於減震器116所處於的平面141的基本上豎直的平面139中。傾斜杆90和轉向杆130也處於基本上豎直的平面135、137中，平面135、137也基本上平行於減震器116和框架58的直立構件55所處於的平面141和 139。應當理解，在框架58向左 或向右傾斜的同時，車輪12同樣向左或右傾斜並且還能夠同時地轉動。框架58和車輪12的傾斜朝下懸架臂54的方向降低轉向杆130和傾斜杆90。在整個傾斜過程將部件保持在其相應的基本上豎直的平面中保證了每個部件之間沒有幹渉。儘管在使車輪12繞軸線52傾斜時同時使車輪12繞軸線50轉動將引起轉向杆130和傾斜杆90的ー些縱向運動，但部件之間的縱向距離與保持在基本上豎直的平面中的部件相結合保證了部件之間沒有幹渉。參照圖7，在操作中，駕駛員轉動手柄杆20並且沿箭頭A的方向向右側或向左側傾斜框架58，以按照與驅動兩輪摩託車類似的方式使車輛轉向。在近端端部94處連接到框架58的直立構件55的傾斜杆90對軸部82的傾斜臂88施加力。這個カ引起軸部82在T形接頭78處繞車輪傾斜軸線52樞轉，使得車輪12沿與框架58相同的方向被迫傾斜。也通過轉向聯動裝置126 (圖4和圖5)連接到框架58的直立構件55的轉向杆130保持基本上平行於傾斜杆90，使得在車輛10傾斜的同時沒有不需要的轉向發生。在優選實施方式中，當框架58向右或向左傾斜時，車輪12保持平行於框架58 (相對於地面向右或向左傾斜)，但是不應當對本發明的範圍進行這樣的限制。在優選實施方式中，車輪傾斜軸線52平行於框架傾斜軸線100。儘管圖7沒有示出車輪12以及其輪胎，但當車輪12向右傾斜時，下懸架臂54的彎曲部144允許車輪12與懸架臂54之間的間隙。明顯地，當車輛10向左傾斜時，對於左懸架臂而言也是一祥。如在圖7中可以看到的，當車輛10正傾斜過彎時，在框架58繞傾斜軸線100樞轉的同時衝擊塔架96保持直立，使得前懸架的減震器組件116並不像在現有技術中具有傾斜車輪的傾斜車輛ー樣直接地牽涉到框架58的傾斜運動中。減震器組件116的操作獨立於框架58的傾斜運動。儘管傾斜過彎並且同時在不平整的地形上行迸，但在框架58傾斜的同時車輪12與減震器組件116之間的運動比保持基本不變以提供不變的車輪阻尼。運動比為車輪12的豎直運動與減震器116的行程之間的比率。本領域技術人員應當認識到，不希望由於框架58的傾斜而引起運動比的實質性變化。如在圖7中可以看到的，當框架58傾斜時，減震組件116的頂部樞轉點115與框架傾斜軸線100保持不變距離dl。但是，減震器116的底部樞轉點123 (位於下懸架臂54上)跟隨由框架58向右傾斜時下懸架臂的第一樞轉點60繞框架傾斜軸線100的旋轉移位引起的下懸架臂54向下的和向內的較小移位。當框架58傾斜時，距離d3限定樞轉點60繞傾斜軸線100的旋轉移位的半徑。通過將d3保持在一定範圍內，運動比的變化是很小的。優選地，d3小於框架58的橫向寬度W。應當理解，通過減小距離d3，運動比受框架58的傾斜的影響變得較小。通過使下懸架臂軸線76 (樞轉點60)與框架傾斜軸線100同軸，可以獲得完全不變的運動比。在示出的實施方式中，下懸架臂軸線76 (樞轉點60)沿橫向方向位於致動器112的樞轉點120與框架傾斜軸線100之間。傾斜車輛10具有兩種運行模式。在第一獨立模式中沒有來自致動器112的致動或任何動作，而在第二輔助模式中致動器112對框架58施加カ以繞框架傾斜軸線100樞轉。在部分輔助模式中，連接到衝擊塔架96的上端部102並在樞轉點120處(圖5)連接到框架58的下部構件59的致動器112抑制並阻礙框架58的傾斜運動，以提供平順的轉變並提供框架58與衝擊塔架96之間的極限傾斜角度或最大傾斜角度，從而防止車輛10過度傾斜和損壞懸架部件。在優選實施方式中，最大傾斜角度為50°。在輔助模式中，致動器112對框架 58施加カ以繞框架傾斜軸線100樞轉。在優選實施方式中，致動器112為連接到電子控制単元(ECU) 77 (圖4)的液壓、電氣或機械致動器，電子控制單元(ECU) 77從ー個或多個檢測由駕駛員施加到轉向柱22的轉矩的方向和大小的傳感器接收輸入。如圖7所示，在輔助模式中，當駕駛員開始右轉的轉彎操作時，右側致動器112推出，即延長其行程，使得致動器112的下端部的樞轉點120遠離致動器112的上端部的樞轉點113以產生繞傾斜軸線100カ矩B來輔助框架58沿箭頭A的方向傾斜。カ矩B通過致動器112在距傾斜軸線100—定距離d的樞轉點120處施加的カ產生。框架58的直立構件55又如上所述地推動傾斜杆90以傾斜車輪12。同時地，左側致動器(未示出)拉動或縮短其行程以產生繞框架傾斜軸線100的相同的カ矩B，並且框架58的直立構件55拉動左側傾斜杆以基本上平行於右輪12地向右側傾斜左輪12。參照圖8，連接到轉向柱22的下端部124並連接到轉向杆130的轉向聯動狀置126以部分拆分的方式圖示以示出細節。轉向聯動裝置126包括轉向臂軸150，轉向臂軸150固定到轉向柱22的下端部124並且基本上垂直於轉向柱22延伸，使得當轉向柱22旋轉吋，轉向臂軸150沿著由轉向柱22的軸線Y限定的圓形路徑從左向右或從右向左橫向地移動。L形轉向連杆152通過軸承(未示出)以能夠旋轉的方式安裝到轉向臂軸150，使得轉向連杆152能夠繞轉向臂軸150旋轉。轉向杆130連接到連接器160的下部，連接器160自身螺栓連接到L形轉向連杆152的第一腿部154，如由虛線J和K所示。L形轉向連杆152的第ニ腿部156連接到轉矩感應連杆158的第一端部157，而轉矩感應連杆158的第二端部159連接到衝擊塔架96的下端部98。轉矩感應連杆158包括附接於其上並電連接到E⑶77的線性應變感應元件163，使得轉矩感應連杆158的伸長和壓縮變形將產生成比例的電信號，該電信號將發送給ECU77。在操作中，當向右轉動手柄杆20時，轉向柱22順時針旋轉，使轉向臂軸150橫向地向左移動。轉向臂軸150的移位傳遞到L形轉向連杆152，L形轉向連杆152通過轉矩感應連杆158而被防止繞轉向臂軸150旋轉。第一腿部154通過連接器160拉動轉向杆130，以向右轉動右側軸部82 (以及車輪12)。通過L形轉向連杆152的第一腿部154施加到轉向杆130上的拉カ產生與轉向臂軸150和連接器160的連接點162之間的距離成比例的繞轉向臂軸150的轉矩，該轉矩通過L形轉向連杆152傳遞到轉矩感應連杆158。該轉矩於連接點164處在轉矩感應連杆158上產生壓力，壓カ通過線性應變感應元件163的變形而測量。線性應變感應元件163向ECU77發送電信號，電信號與測量的變形成比例，測量的變形自身與施加到手柄杆上的力成比例。作為響應，ECU77向致動器112 (圖2和圖7)發送指令信號以向右傾斜框架58。指令信號的強度與線性應變感應元件163的變形成比例，並由此確定致動器112應當多快(的速度)伸長以傾斜框架58。此外，轉向柱22與衝擊塔架96之間的相對運動通過轉矩感應連杆158的輕微變形而測量。但是，由於轉向柱22通過L形轉向連杆152而與轉矩感應連杆158分離，因此沒有力傳遞到轉向柱22。因此，衝擊塔架96與轉向柱22之間的相對運動彼此獨立。在優選實施方式中，速度傳感器149 (圖9)電連接到E⑶77並向E⑶77提供表示車輛的速度的電信號。ECU77使車輛的速度與從傳感器163接收的信號相互關聯，以在給定速度下以正確的角度傾斜框架58。一旦通過致動器112啟動傾斜，框架58開始傾斜並且車輪12開始傾斜。在相應於給定彎角所需要的傾斜角度的特定傾斜角度下，作用到轉向臂連杆152上並由此作用到轉矩感應連杆150和轉向杆130上的力將處於平衡狀態。一旦達到平衡狀態，則線性應變感應元件163將不再測量任何變形，並且致動器將接收信號以停止伸長或縮回，並且框架58和車輪12將保持在其傾斜位置，直 到更多轉矩沿相同或相反方向施加到轉向柱為止。例如當駕駛員離開右側拐角時，他對轉向柱22施加逆時針轉矩，轉向柱22在轉矩感應連杆158上施加拉力，該拉カ被線性應變感應元件163測量，線性應變感應元件163將信號發送到E⑶77以通過向致動器發送信號來調整車輛10，從而沿相反方向傾斜框架58，直到重新達到平衡狀態為止。在輔助模式中，線性應變感應元件163感應轉矩感應連杆158的小的變形，並將表示施加到轉向柱22的轉矩的方向和大小的電信號發送到ECU77，ECU77又致動左側和右側致動器112，並由此引起框架58向正確的ー側以正確的速度傾斜。輔助傾斜系統配備有包括液壓迴路的液壓致動器112，液壓迴路包括液壓泵和一系列的比例閥以將液體壓カ引導到致動器112。應當理解，圖8中示出的轉向聯動裝置126和轉矩感應連杆158僅僅是許多可能的實施方式中的ー個可能的實施方式。在不脫離本發明的範圍的情況下，線性應變感應元件163可以由適於測量施加到轉向柱22的力矩的能夠將該信息傳遞到ECU的各種其它傳感器替代。例如，轉矩傳感器可以直接地安裝到轉向柱22。圖9為示出用於根據本發明的第一實施方式的輔助傾斜系統的液壓迴路和電子電路方框圖。傳感器163測量施加到轉向柱22的轉矩，向ECU77發送表示轉矩的大小和方向的信號。ECU77還接收來自速度傳感器149的信號。響應於來自傳感器163的信號，E⑶77向四通閥129發送與從傳感器163接收的信號成比例並且與速度傳感器149的信號相互關聯的信號，該信號指導由液壓泵P產生的液體壓カ以伸長或縮回液壓致動器112R和112L。E⑶77還優選地接收來自傾斜角度傳感器147的表示衝擊塔架96與框架58之間的相對角度的信號，以記錄框架58相對於衝擊塔架96的角度。圖10示出根據本發明的第二實施方式的輔助傾斜系統。變速箱180固定地安裝到框架58的下部構件59。參照圖10和圖11，變速箱180包括電動機182，電動機182具有與齒輪184接合的旋轉齒輪，齒輪184固定到衝擊塔架96的底部98並且與傾斜軸線100同軸。當電動機182被致動時，電動機182繞固定齒輪184旋轉並且迫使變速箱180和框架58繞傾斜軸線100旋轉。車輛10根據電動機182的旋轉的方向向ー側或另ー側傾斜。E⑶192電連接到變速箱180的電動機182並且控制電動機182的旋轉速度和旋轉方向。可以預期到，可以將電動機182安裝到衝擊塔架96上並且將固定齒輪184安裝到框架58上使得當電動機182被致動時，電動機182使固定齒輪184旋轉並迫使框架58繞傾斜軸線100樞轉。轉矩傳感器190定位在轉向柱22上並且電連接到E⑶192。由駕駛員施加到轉向柱22的轉矩將通過轉矩傳感器190產生發送到E⑶192的成比例的電信號。可以使用許多類型的轉矩傳感器。ー個示例為磁性傳感器，磁性傳感器測量轉向柱22的上部與下部之間的偏移，並產生表示施加到轉向柱22的轉矩的大小和方向的電壓。ECU192接收來自轉矩傳感器190的電信號並將相應的電信號發送到變速箱180的電動機182，以使框架58以與由駕駛員施加到轉向柱22的轉矩相對應的給定方向和特定速度繞傾斜軸線100樞轉。變速箱180還包括齒輪軸186，齒輪軸186具有與固定齒輪184接合的第一齒輪185以及與行星齒輪單元188接合的第二齒 輪187。轉向臂189連接到行星齒輪單元188的行星架。轉向臂189連接到轉向軸191而轉向杆191自身連接到轉向杆130。轉向柱22的端部194包括用作行星齒輪單元188的太陽齒輪的齒輪。因此，齒輪軸186將衝擊塔架96連接到行星齒輪單元188和轉向杆130。當轉向柱22順時針轉動時，施加到轉向柱22上的轉矩由轉矩傳感器190獲取，轉矩傳感器190向E⑶192發送信號，E⑶192又致動電動機182以使框架向右樞轉。行星齒輪單元188的行星架同樣順時針旋轉，因而轉向臂189順時針旋轉，使轉向軸191和轉向杆130向左移動從而向右轉動車輪12。同時地，齒輪軸186被迫繞固定齒輪184順時針旋轉，引起行星齒輪單元186的環形齒輪逆時針旋轉，從而減少轉向軸191和轉向杆130向左的運動並產生轉向不足的梯度。來自轉向柱22的端部194和來自齒輪軸186的輸入的轉向臂的淨方向將通過齒輪傳動比確定，但淨方向將保持右向轉動的順時針方向。第二電動機196通過安裝到轉向柱22上的固定齒輪198連接到轉向柱22並且電連接到ECU192。電動機196用於在由駕駛員轉動轉向柱22產生的轉矩的相反方向上在轉向柱22中產生轉矩，以產生反轉向作用。為傾斜框架，需要反轉向以啟動傾斜。此外，一旦車輪12開始傾斜，則車輪上的陀螺效應趨向於增強車輪12的轉動，這是應當受控制以避免不適當的過度轉向。電動機196幫助駕駛員將車輛10保持在所需要的角度，而不必通過他或她自己的力量來應對陀螺效應。圖12為示出根據本發明的第二實施方式的輔助傾斜系統的電路和電子電路的方框圖。傳感器190測量施加於轉向柱22的轉矩，向ECU192發送表示轉矩的大小和方向的信號。E⑶192還接收來自速度傳感器149的信號。響應於來自傳感器190的信號，E⑶192將與從速度傳感器149接收的信號有相互關係的成比例的信號發送給電源模塊220，電源模塊220向電動機182輸送相應於從傳感器190接收的信號的大小和方向的電流,從而引起框架58以ー種方式或另ー種方式傾斜。電動機182包括位置編碼器182E，位置編碼器182E向ECU192傳遞表示衝擊塔架96與框架58之間的相對角度的信號。當啟動框架58的傾斜運動時，E⑶192還向電動機196發送信號以產生上面描述的反轉向作用。在特定實施方式中，當車輛速度傳感器149發送低於表示最小車輛速度的閾值的信號時，ECU不向致動器發送指令信號並且轉向柱22可以獨立於框架58相對於衝擊塔架96的傾斜而轉動車輪12。參照圖13和圖14，傾斜車輛10優選地配備有鎖定機構200以將框架58固定到衝擊塔架96並防止框架58與衝擊塔架96之間繞框架傾斜軸線100的相對運動。鎖定機構200可以用於停放車輛或用於低速駕駛。鎖定機構200包括機械的或電的致動器201，致動器201安裝到支架210上而支架210自身固定到框架58的直立構件55。鎖定銷202從致動器201的下部突出並適於根據指令移入和移出致動器201。通過將支架104的前部移除而示出衝擊塔架96的上端部102。如可以看到的，具有凹ロ 205的凹ロ板204固定到衝擊塔架96的上端部102。如圖13所示，在鎖定位置中，鎖定銷202與凹ロ 205接合以將框架58和衝擊塔架96鎖定。
致動器201保持接合到凹ロ 205的鎖定銷202，直到電氣地或機械地接收到指令而拉動鎖定銷202脫離與凹ロ 205的接合併且將框架58從衝擊塔架96釋放。如圖14所示，一旦將鎖定銷202拉出，則框架58可以如由箭頭A所描述的相對於衝擊塔架96向右或向左傾斜。凹ロ板204優選地由塑料材料製成以使鎖定銷202能夠沿著凹ロ板204的表面容易地滑動。在優選實施方式中，致動器201是電氣的並且電連接到E⑶77或192。E⑶77或192監視例如車輛速度、框架58的傾斜速度和傾斜角度的一系列參數，使得當車輛速度低於最小閾值速度吋，ECU可以向致動器201發送信號以將框 架58鎖定到衝擊塔架96，從而提供安全的低速駕駛操作。ECU也可以在特定的情形下例如當框架58的傾斜速度較高時防止鎖定銷202接合凹ロ 205以避免破壞鎖定銷202。也可以對E⑶編程使得只要車輛10停止即將框架58鎖定到衝擊塔架96，由此避免了使用者必須通過他的腿使車輛10保持直立。儘管僅示出僅對應於ー個鎖定位置的一個鎖定凹ロ 205，但凹ロ板204可以包括對應於多於ー個的鎖定位置的一系列的鎖定凹ロ，多於ー個的鎖定位置可用於適於在傾斜表面上停放車輛10，使得框架58可以鎖定在豎直位置中而並不垂直於地面。如之前所提到的，只要車輛10即將停止即可以將框架58鎖定。如果在車輛10停車的道路中存在隆起物，則可以使用適合的鎖定凹ロ從而將框架58鎖定在豎直位置。雖然已經結合當前被認為是最實用的和最優選的實施方式描述了本發明，但應當理解本發明並不局限於公開的實施方式和元件，而是相反地，用於覆蓋包括在所附權利要求的精神和範圍內的各種修改、特徵的結合、等同布置、以及等同元件。此外，在附圖中出現的各種部件的特徵的外形尺寸並非用於進行限制，並且附圖中的部件的尺寸可以不同於在此在附圖中描繪的尺寸。因而，如果對本發明的修改和變型落入所附權利要求以及其等同方案的範圍內，則本發明趨於覆蓋這些修改和變型。
權利要求
1.一種傾斜車輛,包括 框架，所述框架具有前部、後部、下部和上部； 發動機，所述發動機由所述框架支撐； 衝擊塔架，所述衝擊塔架具有上端部和下端部，所述衝擊塔架的所述下端部通過樞轉連接部而樞轉地連接到所述框架，所述樞轉連接部限定框架傾斜軸線，所述框架能夠繞所述框架傾斜軸線相對於所述衝擊塔架向右側和向左側傾斜； 左前輪和右前輪，所述左前輪和右前輪分別通過左前懸架組件和右前懸架組件連接到所述框架的所述前部； 轉向組件，所述轉向組件具有由所述框架支撐的能夠旋轉的轉向柱並且操作性地連接到所述左前輪和所述右前輪； 後懸架，所述後懸架連接到所述框架的所述後部； 至少一個後輪，所述至少一個後輪連接到所述後懸架，所述車輪中的至少一個操作性地連接到所述發動機； 制動系統，所述制動系統操作性地連接到至少一個車輪； 每個前懸架組件均包括下懸架臂，所述下懸架臂在第一端部處樞轉地連接到所述框架並且在第二端部處樞轉地連接到所述車輪； 減震器，所述減震器具有與所述衝擊塔架的所述上端部相連接的上端部以及與所述下懸架臂和另外的懸架臂中的至少一個相連接的下端部；以及 致動器，所述致動器安裝到所述框架和所述衝擊塔架中的一個，所述致動器包括與固定齒輪接合的旋轉齒輪，所述固定齒輪安裝到所述框架和所述衝擊塔架中的另一個； 其中，所述旋轉齒輪的旋轉引起所述框架相對於所述衝擊塔架的傾斜運動。
2.根據權利要求I所述的傾斜車輛，還包括電連接到至少一個傳感器的電子控制單元(E⑶)，所述至少一個傳感器適於檢測施加到所述轉向柱的轉矩的方向和大小並且適於將表示施加到所述轉向柱的所述轉矩的方向和大小的相應信號發送到所述電子控制單元，所述電子控制單元操作性地連接到所述致動器； 其中，響應於來自所述至少一個傳感器的信號，所述電子控制單元向所述致動器發送指令信號，以便以與施加到所述轉向柱的所述轉矩的方向和大小相對應的方向和速率向所述框架提供相對於所述衝擊塔架的傾斜轉矩。
3.根據權利要求I所述的傾斜車輛，還包括致動的鎖定裝置以將所述框架固定到所述衝擊塔架、並防止所述框架與所述衝擊塔架之間繞所述框架傾斜軸線的相對運動。
4.根據權利要求I所述的傾斜車輛，其中，所述前輪安裝到具有頂部和下部的軸部，所述頂部以能夠繞轉向軸線旋轉的方式連接到所述下部，使得所述頂部能夠相對於所述下部旋轉，以使所述車輪繞所述轉向軸線轉向。
5.根據權利要求4所述的傾斜車輛，其中，所述軸部的所述下部樞轉地連接到所述下懸架臂，從而限定車輪傾斜軸線。
6.根據權利要求5所述的傾斜車輛，其中，所述軸部的所述下部為T形接頭，所述T形接頭通過沿著所述轉向軸線定向的軸以能夠旋轉的方式連接到所述頂部、並且通過沿著所述車輪傾斜軸線定向的軸樞轉地連接到所述下懸架臂。
7.根據權利要求2所述的傾斜車輛，其中，所述下懸架臂包括彎曲部，以在所述車輪繞車輪傾斜軸線傾斜時在所述車輪與所述下懸架臂之間提供間隙。
8.根據權利要求I所述的傾斜車輛，其中，所述框架適於相對於所述衝擊塔架向右側和向左側傾斜介於0°至50°之間的角度< 。
全文摘要
一種傾斜車輛，該傾斜車輛具有樞轉地連接到衝擊塔架下端部的框架，樞轉連接部限定框架傾斜軸線，其中，框架適於繞框架傾斜軸線相對於衝擊塔架向右側或向左側傾斜。傾斜車輛包括操作性地連接到框架以及連接到衝擊塔架的致動器，所述致動器適於引起框架繞框架傾斜軸線相對於衝擊塔架的傾斜運動。
文檔編號B62K5/00GK102712232SQ200980163291
公開日2012年10月3日 申請日期2009年11月16日 優先權日2009年11月16日
發明者丹尼爾·默西埃 申請人:龐巴迪動力產品公司