侧倾车辆

阅读:532发布:2020-05-11

专利汇可以提供侧倾车辆专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种车辆(1),该车辆具有一车架(2),该车架具有可彼此侧倾的一个前 支架 部(3)和一个后支架部(4)。所述车辆(1)包括三个或更多的 车轮 (7,7’,13),前轮(13)可相对于 转向柱 (18)转动。一个 传感器 (24)确定前轮(13)和转向柱(18)之间的转动 角 度,并且根据这一转动角度而驱动车辆之侧倾装置(9,9’)。根据前支架部(3)所发生的侧倾以及车辆(1)行驶速度,前轮(13)以及侧倾角度将自动地调节,以便车辆(1)在给定的速度下平稳的通过弯道。通过在与前轮(13)柔性连接的转向柱(18)和前轮(13)之间的转动角度的差值控制侧倾,从而使得以一个简单且可靠的方式控制侧倾成为可能。,下面是侧倾车辆专利的具体信息内容。

1.一种车辆(1,50),包括:
至少三个车轮(7,7’,13;53,54,89);
一个车架,该车架包括一个第一支架部(3,51)和一个第二 支架部(4,52),支架部可于彼此围绕一个沿纵向的侧倾轴线倾斜;
至少一个前轮(13,89),该前轮与第一支架部(3,51)相连并且 能够围绕一个基本平行于前轮所在平面的前轮转向轴(15,81)倾 斜;
一个与第一支架部(3,51)转动连接的转向盘(17,72);
侧倾装置(9,9’;55,56),各侧倾装置与第一及第二支架部 (3,51,4,52)相连以便在第一和第二支架部之间产生一个侧倾运 动;和
一个传感器(24;63,73,76,87),该传感器与前轮(13,89)及 各侧倾装置(9,9’;55,56)相连,以便形成一个用于驱动各侧倾装 置(9,9’;55,56)的控制信号
其特征在于:转向盘(17,72)通过转向轴(18,71)连接到第 一支架部,所述转向轴(18,71)能够相对于所述前轮转向轴(15,81) 转动,所述传感器(24;63,73,76,78)确定所述前轮转向轴(15,81) 和所述转向轴(18,71)之间的转动度。
2.如权利要求1所述的车辆(1),其特征在于:所述传感器(24) 包括一个油缸,该油缸的第一端与所述前轮(13)相连,该油缸 的第二端与所述转向轴(18)相连。
3.如权利要求2所述的车辆(1),其特征在于:所述侧倾装 置(9,9’)包括液压缸或气压缸,所述液压或气压缸通过一个(10) 与一个压源(29)相连,所述传感器(24)的油缸驱动所述阀 (10)。
4.如权利要求3所述的车辆(1),其特征在于:所述阀(10) 是一个开/关滑阀
5.如权利要求1所述的车辆(50),其特征在于:所述传感器 包括一个可绕其纵向转动的回转轴(63),所述回转轴通过一个 位于前轮(89)附近的部分(74)与一个相对于所述回转轴(63) 横向放置的第一臂(73)的第一端(93)相连,所述第一臂(73) 的第二端(92)与一个旋转支架(87)可转动地相连,所述旋转 支架(87)与所述转向轴(71)可转动地连接,并且与一个第二 臂(76)的第一端(91)转动连接,所述第二臂(76)的第二端 (90)与所述前轮转向轴(81)转动连接。
6.如权利要求5所述的车辆(50),其特征在于:所述回转轴 (63)从所述第一支架部(51)向所述第二支架部(52)延伸, 所述侧倾装置(55,56)包括液压缸或气压缸,所述液压或气压缸 通过一个阀(62)与一个流体源(67)相连,位于所述第二支架 部(52)附近的所述回转轴(63)的端部通过转动而驱动所述阀 (62)。
7.如权利要求6所述的车辆(50),其特征在于:由所述在 高压力侧与所述阀(62)的供给入口(101)相连的流体(67) 形成的一个闭合管路(130),所述阀(62)通过一个油缸出口(102) 借助一个输出管路(103)与第一侧倾油缸(55)相连,并且通过 一个回位入口(109)借助一个回位管路(108)与所述第二侧倾 油缸(56)相连,而且所述阀(62)通过一个回位出口(110)与 泵的低压侧(68)相连。
8.如权利要求7所述的车辆(50),其特征在于:所述阀(62) 包括一个能够在第一和第二限制位置及一个中心位置间移动的滑 阀,在中心位置,所述供给入口(101)与所述回位出口(110) 相连,所述输出管路(103)与所述阀(62)的第一侧相连,所述 回位管路(108)与和所述阀(62)的第一侧相对的第二侧相连。
9.如权利要求7或8所述的车辆(50),其特征在于:所述输 出管路(103)和所述回位管路(108)包括一个缓冲器(57,58)。
10.如上述任一权利要求所述的车辆(1,50),其特征在于: 所述传感器(24;63,73,76,78)的设计使得所述第一和第二支架间 的侧倾角度(β)与所述前轮(13,89)和所述转向轴(18,71)之 间的角度(α)成比例。
11.如上述任一权利要求所述的车辆(1,50),其特征在于: 一个力部件(16,88)与所述转向轴(18,71)相连,当所述转向 轴(18,71)转动的角度增大时,所述力部件(16,88)在所述转 向轴上生成一个增大的恢复力。
12.如权利要求11所述的车辆(1,50),其特征在于:作为 力部件(16,88),一个扭转部件连接在所述前轮(13,89)和所述 转向盘(17,72)之间和/或所述转向盘(17,72)和所述第一支架 部(3,51)之间。
13.参考权利要求5或6,如权利要求11或12所述的车辆 (1,50),其特征在于:一个扭杆(88)一方面与所述第一支架 部(51)相连,另一方面与所述回转轴(63)相连。
14.如上述任一权利要求所述的车辆(1,50),其特征在于: 所述车辆包括一个速度传感器(27,112),所述传感器根据一个预 定的限制速度而限制所述前轮(13,89)和所述转向盘(17,72)之 间的角位移
15.如权利要求14所述的车辆(1,50),其特征在于:包括 一个与所述前轮(13,89)和所述转向轴(18,71)相连的助力转向 油缸(26,82),在低于限定速度时,所述助力转向油缸(26,82) 通过所述速度传感器(27,112)而开启。
16.如权利要求14或15所述的车辆(1,50),其特征在于: 所述助力转向油缸(26,82)在开启状态时向所述前轮转向轴 (15,81)传递一个所述传感器(24;63,73,76,78)没有记录任何 转动角度的角位移。
17.参考权利要求7,如权利要求14或15所述的车辆(1,50), 其特征在于:所述助力转向油缸(82)被一个将所述动力转向缸 和所述管路(130)相连的阀(85)控制,所述阀(85)具有一个 与所述管路的上游部分相连的供给入口(125)、与所述助力转向 油缸(82)相应侧相连的一个油缸出口(126)和一个回位入口 (127),以及一个与所述管路(130)的下游部相连的回位出口 (128),所述阀(85)包括一个滑阀,该滑阀与所述回转轴(63) 相连,并且可以放置在第一、第二限制位置和一个中心位置之间, 其中在所述中心位置供给入口(125)与所述回位出口(128)相 连。
18.如权利要求17所述的车辆(50),其特征在于:所述油缸 出口(126)与所述滑阀的第一侧相连,所述回位入口(127)与 和所述滑阀的第一侧相对的第二侧相连。
19.如权利要求15、16、17或18所述的车辆(1,50),其特 征在于:所述助力转向油缸(26,82)的助力转向力矩的力作为所 述速度的函数而被控制。
20.如上述任一权利要求所述的车辆(1,50),其特征在于: 所述第一和第二支架部(3,4;51,52)彼此在纵向成直线。
21.如权利要求20所述的车辆(1,50),其特征在于:所述 后支架部(4,52)包括至少两个与所述后支架部(4,52)相连的 后轮(7,7’;53,54)。
22.如上述任一权利要求所述的车辆(50),其特征在于: 所述车辆具有辅助侧倾部件(120,121,122,123),在侧倾作用发 生故障的情况下,所述辅助侧倾部件代替在垂直位置可侧倾的车 架(51)。
23.参考权利要求3、4、6或7,如权利要求20所述的车辆(50), 其特征在于:所述的每个侧倾油缸(55,56)均包括一个活塞杆 (59,60),所述活塞杆的一端是一个侧倾活塞(131,132),并且 与所述侧倾活塞相距一定距离的是一个辅助活塞(120,121),所 述辅助活塞可以独立于所述侧倾活塞(131,132)而移动,在所述 两个活塞(120,121;131,132)之间具有一个内部挡(122,123), 所述挡块可以将在辅助活塞(120,121)和油缸壳体之间的腔与一 个辅助压力源(65)相连,以便在故障的情况下,将所述两个辅 助活塞(120,121)压靠所述挡块(122,123)。

说明书全文

发明涉及的车辆包括:

至少三个车轮

一个车架,该车架包括一个第一支架部和一个第二支架部, 支架部可彼此相对地围绕着一个位于纵向的侧倾轴线倾斜;

至少一个前轮,该前轮与第一支架部相连并且能够围绕着一 个平行于前轮所在平面的前轮转向轴倾斜;

一个与第一支架部转动连接的转向盘;

侧倾装置,各侧倾装置与第一及第二支架部相连,以便在第 一和第二支架部之间产生一个侧倾运动;和

一个传感器,该传感器与前轮及各侧倾装置相连,以便形成 一个用于驱动侧倾装置的控制信号

这种类型的车辆已在本申请人的WO95/34459中披露,这篇文 献描述了一种自平衡的,最好是三轮的车辆,其中由一个液压回 转构成的传感器测量前轮的或力矩。根据传感器的信号,包 括驾驶室和转向盘的前支架部侧倾直至前轮上的力矩基本等于 零。因此,可以产生一种自稳定的侧倾动作,这使得车辆在任何 速度下均可以一种平稳的方式转弯。由于文献WO95/34459中所描 述的窄型车辆在一般的运输中通常不具有足够的横向稳定性和操 纵性,这种类型的侧倾系统增加了稳定性,因此这种类型的窄型 车辆可成为一个全功能的交通工具。文献所述的侧倾系统是全自 动的,因此驾驶员不需任何特殊的技术来控制车辆。已知的系统 提供了一种在所有的驱动状况中可以安全地并且可预示地反应的 车辆。

尽管已知的侧倾车辆是非常有效的,但是确定前轮上的力或 力矩的力传感器相对复杂。此外,已知装置的转向感觉可以进一 步改善。

因此,本发明的目的是提供一种侧倾车辆,该车辆可对侧倾 动作进行简单而可靠的控制,并且驾驶员对转向的感觉是最优的。

为了这一目的,按照本发明车辆的特征在于转向盘通过一个 转向轴与第一支架部相连,其中该转向轴可以绕其轴线相对于前 轮转向轴转动,传感器确定前轮转向轴和该转向轴之间的转动 度。

本发明基于对这样一种侧倾车辆的理解,该车辆可以以两种 完全不同的方式转向:

第一,驾驶员可以直接控制前轮的位置或前轮。驾驶员通过 向前轮传递一个特定的角位移以使车辆具有一个转向半径。

第二,驾驶员可以直接或间接的控制车辆的侧倾位置。在这 种情况中,车速和侧倾位置的组合提供了一特定的转向半径。前 轮处于一个由车速和侧倾位置决定的恰当的位置,其中前轮的位 置不能被用于确定行驶的方向。一辆机动车以这一原理工作。通 过复杂的转向动作,驾驶员不停的调节侧倾位置,从而获得满意 的行驶方向。实际上,需要提供一种容易操作的车辆。在按照本 发明的车辆中,与机动车中所发生的通过手杆间接调整侧倾位置 不同,驾驶员可通过侧倾装置直接调整侧倾位置。按照本发明, 使得驾驶员控制并驱动包括侧倾装置的侧倾系统以调节侧倾位置 的最佳设备是转向盘。按照本发明,转向盘和前轮之间标准的刚 性连接被转向轴可以绕其轴线相对前轮转向轴转动的这样一种连 接所取代。这个包括转动角度传感器的柔性连接提供一车辆所期 望的侧倾位置的信号。车辆的侧倾可随之被起动。与侧倾角度和 行驶速度的组合相对应的前轮的最佳位置可以以驾驶员察觉不到 的方式被自动地采用。

按照本发明的侧倾系统使得传感器可以是一种非常简单的类 型,同时也使得侧倾装置以一种稳定和操作可靠的方式被驱动。

传感器,控制装置以及侧倾装置可以分别使用不同的技术手 段,例如它们可以是机械型,液压型,气压型或电气型。本发明 将提供对大部分为液压型元件的描述。其中,转动角度传感器可 以包括一个缸,缸一端与前轮相连,油缸另一端与转向柱相连。 侧倾装置可以包括一个液压缸或一个气压缸,该液压或气压缸通 过一个阀与压力源相连。角度位置传感器的缸驱动侧倾装置的阀。 这个阀可以是一种简单的开/关滑阀

按照本发明的车辆可以包括一个具有两个车轮的后支架部以 及一个具有一个车轮并且可以相对后支架部侧倾的前支架部。也 可以采用一个具有一个车轮、可侧倾的后部支架和一个具有两个 车轮、不可侧倾的前部支架。最后,也可以采用在本申请人的荷 兰专利申请1005894中所描述的可侧倾的支架结构。

欧洲专利文献EP0592377中披露了一种侧倾车辆,其中前支架 部相对于支撑驱动的后支架部的侧倾可以通过前轮绕着前轮转向 轴相对于车架的角位移来实现,转向盘和前轮之间刚性连接。这 种类型的系统由于侧倾不取决于车速,因此具有不准确的缺点, 因而行驶的稳定性不能保证。

欧洲专利文献EP0020835中披露了一种侧倾车辆,其中侧倾位 置可以通过驱动脚踏板或将转向柱横向于其转动轴线移动而获 得。转向轴又与前轮刚性连接。在这种已知的装置中,侧倾为主 不取决于车速,因此不能得到平稳的行驶。

按照本发明的车辆的操作方式完全不同于从已有技术中知晓 的以及上面所述的操作方式。按照本发明,当车辆驾驶员在平 路面上直线行驶并且想转弯时,驾驶员转动转向盘。由于前轮的 几何特性及回转稳定性,后者将趋于保持直行状态,由驾驶员所 支配的转向轴的转动角度将导致前轮转向轴和该转向轴之间的角 位移α。根据这一角位移α,转动角度传感器形成一个控制信号, 该信号导致侧倾装置被起动以及导致第一支架部的一预定的侧倾 角度β。随着车辆侧倾度的增大,前轮将依据行驶速度轻微地转动 一个角度δ。如果转向盘保持在一个固定的角度,则转向盘的角 位移一部分被转换成侧倾角度,一部分转换成前轮绕前轮转向轴 的转动角度。这一侧倾角度以及前轮的角度自动地提供了适合任 意车速的理想比率。

通过调节车辆侧倾角度β和传感器检测角度α之间的比值,行 驶速度可以受到影响。作为实例,可以提供一个1∶1的配合,其 中转向盘相对于前轮的转动角度X°导致X°的侧倾。

在另外一个实施例中,通过将一个力部件与转向柱相连以获 得转向感觉,当转向柱的角度位置增大时,力部件在转向柱上产 生一个增大的恢复力。随着转向盘进一步的转动而在转向盘上产 生一个力矩,这一力的反馈产生一个转向感觉。当转向盘回位时, 车辆返回垂直位置。由于车辆的侧倾角度是车辆通过弯路时衡量 速度的尺度,并且由于这一侧倾角度与转向轴和前轮转向轴之间 的传感器确定的角度有关,因此这一角度可以作为衡量由驾驶员 施加的恢复力矩的尺度。因此从转弯的程度到转向盘上施加的力 的总量可以得到很好的反馈。至于力部件,作为举例,可以在前 轮转向轴和转向轴之间放置一个扭转弹簧(力作为角度α的函数)。 这个弹簧也可以放置在转向盘和前支架部之间(力作为转向盘转 角的函数)。

在另一个实施例中,车辆包括一个速度传感器,该传感器在 一预定的限定速度限制前轮转向轴和转向轴之间的角位移。在低 速时,当车辆静止或倒车时,使得车辆不发生侧倾是非常重要的。 这可以通过限制转向轴和前轮转向轴之间的角位移而实现。在一 个实施例中,这是通过低速时接通位于前轮和车架之间的助力转 向缸实现的。如果助力转向力矩作为速度的函数来控制,则可实 现由静止和倒车时的“无侧倾助力转向”到正常驱动时的“无助力 转向完全侧倾”的平稳过渡。在过渡过程中的情况是“轻微的助 力转向伴随轻微的侧倾”。

在不需要或不希望助力转向的情况中,可以通过在中心位置 止前轮转向轴和转向轴之间的角位移来阻止车辆低速时的侧 倾。在此讨论的方案中,在侧倾角度β和位于前轮转向轴和转向轴 之间的角位移α之间有一个固定的/液压连接。在这种类型的实施 例中,可以选择阻止侧倾角度的方案,从而使得车辆可靠地保持 在垂直位置,并且前轮转向轴和转向轴之间的角位移被阻止。

参照附图将对按照本发明的一种车轮侧倾式车辆的一个实施 例进行详细的描述,在附图中:

图1是按照本发明的一种车辆在直行驱动状态的透视示意图, 其中转动角度传感器是液压型;

图2是图1所示车辆在侧倾状态的透视图;

图3是图1及图2所示车辆的一个液压管路框图

图4是转动角度传感器由一系列杆构成的车辆的一个透视图;

图5-图7是图4所示车辆在不同侧倾状态的透视图;

图8是图4-图7所示车辆的一个液压管路框图。

图1是一具有一个车架2的车辆1,车架2包括一个前支架部3和 一个后支架部4。前后支架部3、4在一个转动节5处连接,以便它 们能够彼此相对转动。后支架部4包括一个带有两个后轮7、7’的后 轴6。侧倾缸9、9’通过一个活塞杆与前支架部3上的一个连接板11 相连接。缸9、9’的另一端与后支架部4相连。一个由一缸12驱动的 滑阀10与侧倾缸9平行地被连接在后支架部4和前支架部3之间。后 支架部4还支撑驱动装置,诸如一个用于驱动车辆的内燃机或电动 达。为了清楚起见,这一驱动装置在附图中没有示出。

前支架部3支撑前轮13,前轮13通过前叉14和前轮转向轴15可 转动地安装在一个前支承16上。一个转向盘17通过转向轴18和前 支架部3的一个第二支承19相连。通过转向盘17,转向轴18可以不 受前轮13的限制而在第二支承19的支承座中转动。为了在转向盘17 上施加一个随着转向盘17的角位移而增加的回复力,一个诸如扭 转弹簧16’的力施加装置的一端与转向轴18相连,另一端与前支架 部3相连。

横臂20和21各自固定在前轮转向轴15和转向轴18的端部,两 横臂的自由端和转动角度传感器24的相应部分相连,在本实施例 中的转动角度传感器是一个液压缸。在图1中,前轮13和转向盘17 的转动角度由图示的转动角度指示器22和23表示,在此使用指示 器纯粹是为了说明的目的,在按照本发明的车辆的最终设计方案 中将不存在。一个两端分别与横臂20及21相连的助力转向阀25被 调节成与转动角度传感器24平行。

最后,前叉14通过横臂与助力转向油缸26的一端相连,转向 油缸26的另一端与前支架部3相连。

前支架部3同时支承驾驶员的座椅和驾驶室,为了清楚起见, 驾驶员座椅和驾驶室在图中被省略。

后支架部4还包括一个油28,一个蓄压器29以及一个用于储 存液压介质的油箱30。侧倾油缸9、9’以及助力转向油缸26被油泵28 驱动。一个速度传感器27和后桥6相连,以便随着速度的变化而打 开和关闭助力转向油缸26。

按照图1所示的直行状态,转向轴18和前轮转向轴15之间的角 度α是0°,从而转动角度指示器22和23彼此平行。转动角度传感器 24和滑阀10的缸12液压连接在一起。传感器24的动作确保伺服缸12 的运动,从而导致滑阀10移动。因此,滑阀10打开,一压力差在 侧倾油缸9、9’间形成,而且侧倾车架3开始移动。从而滑阀10返回 其中心位置,而且当达到这一位置时,油缸间的压力差消失,侧 倾运动因而停止。转动角度传感器24的每一位置导致缸12以及车 架3处于一个特定的位置。前轮轻微的转动几乎不被驾驶员注意, 而且通过对转向盘的一个很小的修正而不被注意地被调整。

当转向盘17转动直至转动角度指示器22和转动角度指示器23 成一定角度时,前轮13的惯性以及其它的动力特性使得转动角度 指示器22最初保持在直行状态。侧倾油缸9、9’被转动角度传感器24 起动,从而使得前支架部3相对于后支架部4侧倾至一预定的程度。 随着前支架部3侧倾,前轮13将依据车速轻微地转动,直至前轮13 和转向盘17之间如图2所示形成一个角度α。前支架部3和后支架部 4之间的侧倾角度最终达到β°。在图2中,α由图示的转动角度指示 器22和23确定。这样,在车辆以任意速度行驶时,转向盘17的角 位移被部分转换成侧倾角度β,部分转换成前轮转角,两者采用理 想比率。

由转动角度传感器24测定的α值等于转向轴18的转向角减去前 轮转向轴15的角位移。角度α按照β=f(α)的关系控制车辆的侧倾 角度β。侧倾角度β完全由转向盘测量值α确定。可以选择转向盘17 相对于前轮13的移动(转向盘的测量度数α)以及由转向盘测量值 α转换成的侧倾角度β,以便得到最佳行驶状态。作为实例,有可 能选择β=c.α,其中c是常量。

图3概括地示出了按照本发明的车辆1的液压系统。在图3中, 前支架部3和后支架部4由虚线形成的矩形表示。此外,在图3中, 同一附图标记表示与图1及图2相同的部件。从图3中可以看到,油 泵28被车辆1的发动机31驱动。在这种情况中,发动机31可能是电 动马达或者是内燃机。但是,也可能通过一个位于前支架部3上的 分装马达驱动油泵28。

蓄压器29位于油泵28的输出侧。借助于三位四通滑阀10,油 缸9、9’通过其相应的管路32、33与高压力管路34相连,该高压力 管路与蓄压器29或通向油箱30的流管路35相连。滑阀10由缸12 驱动,该油缸通过管路36和37与转动角度传感器24相连。缸24一 方面与前轮转向轴15之横臂20相连,同时缸24的活塞杆与转向轴18 之横臂21相连。缸24的活塞根据转向轴18和前轮转向轴15之间的 相对角位移α的数值而移动。该移动随油缸12的运动而移动。在所 示的直行状态中,角度α的数值是0°,两个侧倾缸9、9’与高压力管 路34相连,从而使得前支架部3是垂直的。在转向盘逆时针转动时 (从驾驶员的位置看),活塞将移动至缸24的左侧。因此,油缸12 中的活塞被推向滑阀10,而且右方的侧倾缸9’与高压力管路34相 连。左方的侧倾缸9和回流管路35相连。阀10以及缸12一方面如同 虚线38所示与后支架部4相连,另一方面如同虚线39所示与前支架 部3相连。因此,当向左侧倾时,缸12远离滑阀10,直至阀10回到 中心位置,因而侧倾缸9、9’的连接在一起的活塞杆的移动停止。

图3同时示出了借助于助力转向油缸26的依赖速度的助力转 向,其中的助力转向油缸26通过三位四通助力转向阀25和一个转 换阀40相连。转换阀40由一个速度传感27驱动,例如以一个齿轮 泵的形式。在所示的情况中,车辆1的速度不足以使得泵27抵抗弹 簧力而移动阀40。在低速时,阀40被转换至阀25的管路41与高压 力管路34相连的位置。管路42一直与回流管路35相连。在转向盘 转动的情况下,阀25的打开意味着油缸26的活塞间将形成压差, 因此前轮13转动。在车速增大的情况下,转换管路43的压力将增 大至足以转换阀40之位置的程度,从而管路41及42均与回流环路35 相连。助力转向可以平稳地断开,这种断开不是通过转换管路41 突然地由高压力变成与回流管路相连实现的,而是通过使得压力 逐渐下降实现的(例如通过一个由速度传感器驱动的压力控制 阀)。通过这种方式,助力转向油缸26是不起作用的。通过在低 速接入助力转向,在转向盘17转动的情况下,前轮13将跟随转向 盘的转动,从而使得角度α实际上保持为0°。这样可以防止车辆侧 倾。角度α一定量的变化,例如±1°是可能的。

尽管在上述的实施例中传感器24是液压型,但是本发明不局 限于这一布置,也可以采用光学的,电的或机械的传感器来驱动 侧倾油缸。原则上可以用任何其它的系统诸如电学系统来代替侧 倾油缸的液压系统。此外,本发明不局限于具有包括一个车轮的 前侧倾部和包括两个车轮的后稳定部的车辆,而是前支架部可以 包括两个车轮,并且不可侧倾,同时后支架部可以侧倾并且包括 一个车轮。在这种情况中,术语“前轮”以及“前轮转向轴”也包 括这些部件如希望可以相对于车辆的行驶方向布置在后部的设 计。因此“前轮”意味着车辆可转向的车轮,“前轮转向轴”意味 着可转向的车轮可以绕之侧倾的轴。此外,可以使用在本申请人 的荷兰专利申请1005849号中所述的四轮车架。

在另一个实施例中,可以通过两个牵引缆索或一个推/拉缆索 替代一个液压转动角度传感器24、管路36、37,以及滑阀10的伺 服缸12,以将转向轴18和前轮转向轴15之间的转动角度α传递至滑 阀。转向轴18和前轮转向轴15之间的角位移也可以通过一个行星 齿轮系统测量,在这种情况中,作为一个实例,中心齿轮与转向 轴18相连,行星齿轮与前轮转向轴15相连,行星齿轮的转动提供 所需的侧倾角度。行星齿轮的转动与侧倾油缸之间的连接可以通 过不同的技术手段得以实现。

在图4所详述的实施例中,前轮89绕前轮转向轴81的转动与转 向盘72绕转向轴71的转动的角度差可以借助一系列杆确定。所述 杆通过一个回转轴63和一个凸台64与滑阀62机械连接。按照图4的 侧倾车辆50包括一个与后支架部52可侧倾地连接的前支架部51。 后支架部52具有两个后轮53和54,并且包括两个侧倾油缸55和56。 侧倾油缸55、56一方面通过其油缸外壳与后支架部52相连,另一 方面通过活塞杆59、60与前支架部51上的连接板61相连。回转轴63 可转动地延伸至后支架部52所在区域,并且在这一后支架部52通 过一个凸台64与滑阀62相连。滑阀62的另一端与后支架部52相连。 此外,后支架部52包括一个未示出的发动机,以及一个备用蓄压 器65、一个蓄压器加载泵66、一个容积传感器66’(未示出)、一 个与容积控制器成一体的油泵67,以及一个用于连续循环系统的 油箱68。油缸55和56具有各自的振动缓冲/节流阀57、58。

在前支架部51的前端,前叉69通过一个传动装置80悬挂起来, 以便它可以绕前轮转向轴81转动。

通过转向轴71,转向盘72可转动地安装在前支承70的顶部。 前支承70的底部包括一个容纳回转轴63的前端74的支承座。通过 旋转支架87,转向轴71与一个枢轴连接在前轮89的横臂77上的水 平臂76相连。旋转支架87通过一个球接头与一个垂直臂73相连, 而该垂直臂通过一个球接头与回转轴63之前端74相连。通过旋转 支架87、水平臂76以及垂直臂73,转向盘绕转向轴71和前轮89绕 前轮转向轴81转动的角度差被转换成回转轴63绕纵向的转动。通 过凸台64,这一转动被传递至驱动侧倾油缸55,56的滑阀62,以 便随着支架87,及杆76、73检测的转动角度的差值来侧倾前支架 部51。

此外,车辆50包括一个助力转向油缸82,该油缸一方面与前 支承70相连,另一方面与一个侧倾板84连接。当助力转向油缸被 驱动时,通过平行于转动角度传感器的水平臂76助力转向臂75, 横臂77从前轮89处移动。助力转向油缸82由助力转向阀85驱动, 该转向阀一方面与前支架部51相连,另一方面与回转轴63相连。 为了清楚起见,在图4中将助力转向阀85和助力转向油缸82之间的 液压管路省略。此外,该车辆还具有一个由车辆的速度传感器驱 动的溢流阀86,以便在低速时,助力转向阀85驱动助力转向油缸 82,在高速时,通过阀85在助力转向油缸间不能形成压力。最后, 该车辆还包括一个扭杆88,该扭杆随侧倾位置在回转轴63上产生 一个力,以确保当车辆的位置变得愈加侧倾时可以在转向盘72上 施加更多的转向力。当转向盘72回位时,扭杆88确保前支架部51 返回直行状态。

图5表示按照图1的处于直行状态的侧倾车辆50。在这一附图 中,垂直臂73、水平臂76以及与转向轴71相连的旋转支架87的位 置可以看的非常清楚,正如图中所清楚地显示的,垂直臂73通过 球接头92和93一方面与旋转支架87相连,另一方面与回转轴63相 连。水平臂76通过一个球接头91与旋转支架87相连,并且通过一 个球接头90与横臂77相连。正如图6所示,当转向盘向左转动时, 或者水平臂76能够向前移动,或者垂直臂73能够向上移动,或者 这两种移动混合发生。由于水平臂76向前移动,前轮将向左转动。 垂直臂73向上的移动使得一转动通过球接头93传递至回转轴63, 从而使得回转轴借助凸台64驱动滑阀62。因此,活塞杆60退回侧 倾油缸56的壳体中,活塞杆59由侧倾油缸55中伸出,从而前支架 部51借助连接板61侧倾至图7所示的位置。回转轴63可以被看作是 滑阀62朝侧倾车辆前方的伸展。由于滑阀62的工作行程很短,回 转轴63也可以被看作后支架部52的伸展。回转轴63相对于前支架 部51的转动角度必然等于前支架部51和后支架部52之间的侧倾角 度β。通过垂直臂73和旋转支架87形成的连接,转向轴71的转动或 者通过横臂76转换成前轮转向轴81的转动,或者通过垂直臂73转 换成回转轴63的转动,或者是这两种转动的组合。前轮89相对前 轮转向轴81的转动与前支架部51的侧倾的组合将通过车辆自身随 着行驶速度及回转半径而调节。

图8表示控制图4-图7所示侧倾车辆50侧倾的液压管路框图。 与图3所示的恒定压力系统不同,图8所示的系统是一个恒定容量 循环系统。油泵67装配一个与之成一体的定容调节器,在高速时, 油泵通过包括滑阀62、溢流阀86以及油箱68的管路130泵出定量的 油,低速时,油泵通过由滑阀62、助力转向阀85以及油箱68形成 的管路泵出定量的油。

油泵67通过一个高压力管路100与滑阀62的供给口101相连。 滑阀62的油缸出口102通过一个缓冲器57和输出管路103与侧倾油 缸55相连。滑阀62的回位入口109通过一个缓冲器58和一条回位管 路108与侧倾油缸56相连。滑阀62的回位出口110通过管路111与溢 流阀86的入口及助力转向阀85的供给口125两者相连。从溢流阀86 和助力转向阀85的回位出口128卸流的管路通过管路113以及容积 传感器66’与位于油泵67低压侧的油箱68相连。

如适合可作为一个油泵设计的速度传感112产生一个传递至溢 流阀86的电控制信号,以便车速高时,该溢流阀换向并且连接管 路111和管路113,因此助力转向阀85间不能形成压力,并且助力 转向不被起动。

滑阀62和侧倾油缸55之间的机械连接,以及活塞59、60与后 支架部之间的机械连接用虚线表示。助力转向油缸82和助力转向 阀85以及前支架部间的机械连接同样也用虚线表示。

如果阀62处于中心位置,则液压流体由供给入口101直接流向 回位入口110。在高车速时,管路111和管路113相连,通过回转轴 63,滑阀62被转向盘72的转动而带动,在转向盘向左转动时(从 驾驶员位置看),侧倾油缸55的输出管路103将与低压管路111相 连,同时侧倾油缸56的回位管路108与高压管路100相连。因此, 活塞杆59由侧倾油缸55的壳体中被推出,同时活塞杆60将退回侧 倾油缸56的壳体中。这样一来,侧倾车辆的前支架部51向左侧倾。

通过回馈管路114和115,输出管道103以及回位管路108与滑 阀62的相应侧相连。因此,一个在与转向力相反的方向起作用并 且与后者耦合的力在阀表面上生成。因而,如果必须产生更多的 压力,作用在滑阀62上的力必须加大。由于恢复力矩以这种方式 作用在回转轴63上,作为驾驶员可以感觉到的量度侧倾加速度的 力传递给人为控制的转向盘72。其结果是可以获得令人满意的转 向感觉。通过提供节流阀57和58,侧倾油缸55和56的动作被抑制, 从而借助于回馈管路114、115,供给出口102和回位入口109的回 馈在回转轴63上生成一个恢复力矩,该恢复力矩作为位于转向盘 旁的驾驶员可以感觉到的侧倾速度的量度。滑阀62可以由一个回 转阀替代,在这种情况中,回馈是通过一个液压马达起作用的。

如果车速降低,溢流阀86通过传感器112移至图8所示位置, 从而在溢流阀86间形成压差。因此增加的油量必须流过助力转向 阀85,如果阀85被驱动,则压力可以在助力转向油缸82中形成。 以与滑阀62相同的方式,助力转向阀85具有一个供给入口125、一 个供给出口126、一个回位入口127、一个回位出口128,以及一个 回馈管路116。根据转向轴71的转动和前轮89围绕前轮转向轴81的 转动之间的角度差值,前支架部51的侧倾通过回转轴63和滑阀62 而被调节,当助力转向油缸82完全起动时,车辆的侧倾将停止。 由于助力转向油缸82被驱动,前轮89围绕前轮转向轴81转动(例 如转动至等于转向轴71的角位移),并且转向输入不会导致回转 轴63的任何转动。因此,车辆在低速时保持直行状态。

阻止车辆在低速时发生侧倾的另一个方案是借助回馈管路116 将助力转向阀85放置在中心位置,以便转向盘的转动不会使得阀 移动,从而所发生的就是在车辆不发生侧倾的情况下,前轮89能 够围绕前轮转向轴81转动。由于助力转向阀85的这一回馈,驾驶 员可以感觉到作用在前轮转向轴81上的一部分力。在图8中,助力 转向阀85有一定程度的回馈,从而车速降低时,通过助力转向阀 85,回转轴63的转动被进一步阻止,而且直立状态的稳定性增加。

如图8所示,除了活塞131、132外,每个油缸55、56还包括一 个辅助活塞120、121,辅助活塞可独立于活塞131、132移动。在 液压系统失效的情况下,例如在油泵67发生故障的情况下,一个 容积传感器66’检测容积的下降,同时辅助活塞120、121通过一个 辅助管路124与备用蓄压器65相连,该蓄压器通过一个泵阀66保持 压力。因此,辅助活塞120、121被推动压迫相应的内部挡122、 123而达到图8所示的位置,从而使得前侧倾支架51处于直立位置。

在液压系统失效时使得车辆处于垂直位置的辅助系统的另一 种选择是布置一个平行于侧倾油缸55、56的弹簧元件,并且使得 侧倾需抵销弹簧力而产生。如果液压侧倾力消失,则弹簧力将使 得车辆达到垂直位置。

对于一个产生如图3所示的恒定压力的液压系统,压力可以通 过一个传感器而测量,在特定的压力下降的的情况下,与图8所示 辅助活塞类型相同的辅助活塞可以被起动。

为了改进转向感觉,前面已经描述了通过回馈管路114、115 反馈滑阀62间的压力,从而导致控制转向的人感觉到转向盘72上 的力,该力是衡量侧倾加速度的尺度。通过节流阀57、58施加一 个传统的阻尼作用,转向盘72上感觉到的力被转换成衡量前支架 部51侧倾速度的尺度。

由于如图4所示的扭杆88的作用,随着车辆侧倾增加,施加在 转向盘72上的力增大,当转向盘72回位时,车辆返回到垂直位置。

为了改善转向感觉,加速或减速传动装置78、80、79可以布 置在转向轴71、前轮转向轴81,以及回转轴63的支承座上。转向 角度、前轮89相对前轮转向轴81的转动,以及侧倾角度之间的联 系可以和臂73、76,以及旋转支架87长度的选择一起被调节。

如果前轮89的悬挂伴随一个大的叉形头角度(侧倾的转向轴81 与垂直方向形成的角度),则其几何特征表明低速时前支架部51 的侧倾角度不是最优的。这种情况可以在前轮相对前轮转向轴81 转动时通过一个力生成元件传递一个相反的转动力矩而消除,力 生成元件可以是一个位于前支架部51和前轮转向轴81之间的拉伸/ 压缩弹簧83。

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