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用于伸出和缩回陆两用车的可缩回的轮组件的高速致动系统、设备以及方法

阅读:329发布:2022-02-19

专利汇可以提供用于伸出和缩回陆两用车的可缩回的轮组件的高速致动系统、设备以及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且参考图3,本 发明 提供了一种用于伸出和缩回 水 陆两用车的可缩回的轮和/或 履带 驱动组件的高速致动系统。所述高速致动系统包括:一个 致动器 ;至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件,其包括至少一个轮和/或履带驱动,所述至少一个轮和/或履带驱动直接地或间接地由一个悬架组件 支撑 并且能够在伸出 位置 和缩回位置之间移动;一个 能量 源,用于向所述致动器提供功率以缩回或伸出所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件;以及一个 控制器 。所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从伸出位置缩回到缩回位置或使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从缩回位置伸出到伸出位置的致动时间小于5秒。本发明还提供了一种包括所述高速致动系统的设备和/或水陆两用车,以及一种高速致动方法。,下面是用于伸出和缩回陆两用车的可缩回的轮组件的高速致动系统、设备以及方法专利的具体信息内容。

1.一种用于伸出和缩回陆两用车的可缩回的轮和/或履带驱动组件的高速致动系统,所述高速致动系统包括:
一个致动器
至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件,包括至少一个轮和/或履带驱动,所述至少一个轮和/或履带驱动直接地或间接地由一个悬架组件支撑并且能够在伸出位置和缩回位置之间移动;
一个能量源,用于向所述致动器提供功率以缩回或伸出所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件;以及
一个控制器,其中:
所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从伸出位置缩回到缩回位置或使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从缩回位置伸出到伸出位置的致动时间小于5秒。
2.根据权利要求1所述的高速致动系统,其中所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从伸出位置缩回到缩回位置或使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从缩回位置伸出到伸出位置的致动时间小于4秒。
3.根据权利要求1或2所述的高速致动系统,其中所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从伸出位置缩回到缩回位置或使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从缩回位置伸出到伸出位置的致动时间小于3秒。
4.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从伸出位置缩回到缩回位置或使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从缩回位置伸出到伸出位置的致动时间小于2秒。
5.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从伸出位置缩回到缩回位置或使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从缩回位置伸出到伸出位置的致动时间小于1秒。
6.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述能量源是电蓄能器
7.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述能量源是电池、电容器和/或交流发电机/发电机。
8.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述致动器是电气致动器。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的高速致动系统,其中所述能量源是液压蓄能器和/或/压缩机
10.根据权利要求1至5中任一项所述的高速致动系统,其中所述致动器是液压致动器。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的高速致动系统,其中所述能量源是气动蓄能器和/或泵/压缩机。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的高速致动系统,其中所述致动器是气动致动器。
13.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述能量源具有主要功率输出模式和次要或升压功率输出模式,与在所述主要功率输出模式下能够使用的功率相比,所述次要或升压功率输出模式使得能够使用的功率量增加。
14.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述能量源是电气的并且具有主要功率输出模式和次要或升压功率输出模式,与在所述主要功率输出模式下能够使用的功率相比,所述次要或升压功率输出模式使得能够使用的功率量增加。
15.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述能量源是电气的并且具有能够在12V下操作的主要功率输出模式和能够在24V下操作的次要或升压功率输出模式,与在所述主要功率输出模式下能够使用的功率相比,所述次要或升压功率输出模式使得能够使用的功率量增加。
16.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述能量源包括两个12V电池,具有通过并联连接所述两个12V电池而能够在12V下操作的主要功率输出模式和通过串联连接所述两个12V电池而能够在24V电压下操作的次要或升压功率输出模式,与在所述主要功率输出模式下能够使用的功率相比,所述次要或升压功率输出模式使得能够使用的功率量增加。
17.根据权利要求16所述的高速致动系统,其中所述控制器控制所述两个12V电池的并联连接或串联连接。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的高速致动系统,其中在所述控制器的作用下所述次要或升压功率输出模式使所述致动器能够使用的功率量增加。
19.根据权利要求16或17所述的高速致动系统,其中所述控制器使用中继器来控制所述两个12V电池的并联连接或串联连接。
20.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述悬架组件包括一个弹簧减震器支柱、一个扭棒和减震器、一个液压气动单元和/或一个气体弹簧或空气弹簧和/或它们的任何混合。
21.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述致动器是电动致动器、液压致动器和/或气动致动器和/或它们的任何混合。
22.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述悬架组件包括一个上控制臂、一个下控制臂和一个悬架立柱。
23.根据权利要求22所述的高速致动系统,其中所述上控制臂和所述下控制臂是叉形杆。
24.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述至少一个轮和/或履带驱动能够绕一个或多个轴线缩回和伸出,其中每个轴线大致上或大体上垂直于所述可缩回的轮或履带驱动组件的轮和/或履带驱动的旋转轴线。
25.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述至少一个轮和/或履带驱动是可转向的。
26.根据权利要求25所述的高速致动系统,其中所述至少一个轮和/或履带驱动的转向在所述可缩回的轮和/或履带驱动组件的伸出位置和缩回位置中保持联接。
27.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述至少一个轮和/或履带驱动是从动的或能够选择性地驱动的。
28.根据权利要求27所述的高速致动系统,其中通过至少一个驱动轴提供对所述至少一个轮和/或履带驱动的驱动。
29.根据权利要求27或28所述的高速致动系统,其中到所述至少一个轮和/或履带驱动的至少一个驱动轴在所述可缩回的轮和/或履带驱动组件的伸出位置和缩回位置中保持联接。
30.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述致动器在所述可缩回的轮和/或履带驱动组件的伸出位置中位于所述下控制臂上方。
31.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述致动器在所述可缩回的轮和/或履带驱动组件的伸出位置和缩回位置中都位于所述下控制臂的舷内。
32.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中至少一个轮和/或履带驱动的旋转轴线在所述可缩回的轮和/或履带驱动组件的缩回位置中被旋转通过至少45度的
33.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中至少一个轮和/或履带驱动的旋转轴线在所述可缩回的轮和/或履带驱动组件的缩回位置中被旋转通过至少60度的角。
34.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中至少一个轮和/或履带驱动的旋转轴线在所述可缩回的轮和/或履带驱动组件的缩回位置中被旋转通过至少70度的角。
35.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中至少一个轮和/或履带驱动的旋转轴线在所述可缩回的轮和/或履带驱动组件的缩回位置中被旋转通过至少80度的角。
36.根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统,其中所述至少一个轮和/或履带驱动的旋转轴线在所述可缩回的轮和/或履带驱动组件的缩回位置中被旋转通过至少90度的角。
37.一种水陆两用车,包括根据前述权利要求中任一项所述的高速致动系统。
38.根据权利要求37所述的水陆两用车,其中所述至少一个轮和/或履带驱动中的一个或多个能够被缩回到船身的最低部分上方以供在水上使用,且所述至少一个轮和/或履带驱动中的所述一个或多个的至少一部分被伸出到船身的最低部分下方以供在陆上使用。
39.根据权利要求37或38所述的水陆两用车,其中所述至少一个轮和/或履带驱动中的一个或多个能够被缩回到吃水线上方以供在水上使用,且所述至少一个轮和/或履带驱动中的所述一个或多个的至少一部分被伸出到船身的最低部分下方以供在陆上使用。
40.根据权利要求37至39中任一项所述的水陆两用车,其中所述至少一个轮和/或履带驱动能够绕一个或多个轴线缩回和伸出,其中每个轴线大致上或大体上平行于所述水陆两用车的纵向轴线。
41.根据权利要求37至40中任一项所述的水陆两用车,其中所述水陆两用车还包括一个原动机和一个水用推进装置,且当在水上模式下操作时,所述水用推进装置能够将所述水陆两用车驱动到如下速度,在该速度下获得了供该水陆两用车滑行的充足的流体动力升力。
42.根据权利要求37至41中任一项所述的水陆两用车,其中当使所述水陆两用车在陆上模式下操作时,所述水陆两用车能够以任何可用的从动轮配置被驱动,所述从动轮配置包括单轮、双轮、三轮、四轮或更多个轮驱动或履带驱动。
43.根据权利要求1至36中任一项所述的高速致动系统在水陆两用车中的用途。
44.一种用于伸出和缩回水陆两用车的可缩回的轮和/或履带驱动组件的高速致动方法,所述高速致动方法包括:
提供一个致动器;
提供至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件,所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件包括至少一个轮和/或履带驱动,所述至少一个轮和/或履带驱动直接地或间接地由一个悬架组件支撑并且能够在伸出位置和缩回位置之间移动;
提供一个能量源,用于向所述致动器提供功率以缩回或伸出所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件;以及
提供一个控制器,其中:
所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从伸出位置缩回到缩回位置或使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从缩回位置伸出到伸出位置的致动时间小于5秒。
45.一种用于伸出和缩回水陆两用车的可缩回的轮和/或履带驱动组件的高速致动方法,所述高速致动方法包括:
提供一个致动器;
提供至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件,所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件包括至少一个轮和/或履带驱动,所述至少一个轮和/或履带驱动直接地或间接地由一个悬架组件支撑并且能够在伸出位置和缩回位置之间移动;
提供一个能量源,用于向所述致动器提供功率以缩回或伸出所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件;以及
提供一个控制器,其中:
所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得用于使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件在伸出位置和缩回位置之间或在缩回位置和伸出位置之间移动的所述致动器能够使用升压的功率。
46.根据权利要求45所述的高速致动系统的方法,其中所述能量源提供主要功率输出模式和次要或升压功率输出模式,与在所述主要功率输出模式下能够使用的功率相比,所述次要或升压功率输出模式使得能够使用的功率量增加。
47.根据权利要求45或46所述的高速致动系统的方法,其中所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得用于使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件在伸出位置和缩回位置之间或在缩回位置和伸出位置之间移动的所述致动器能够使用次要或升压的功率。
48.根据权利要求45至47中任一项所述的高速致动系统,其中所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得用于使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件在伸出位置和缩回位置之间或在缩回位置和伸出位置之间移动的致动器能够使用次要或升压的功率,且其他部件能够使用主要功率。
49.一种用于伸出和缩回水陆两用车的可缩回的轮和/或履带驱动组件的高速致动系统,所述高速致动系统包括:
一个致动器;
至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件,包括至少一个轮和/或履带驱动,所述至少一个轮和/或履带驱动直接地或间接地由一个悬架组件支撑并且能够在伸出位置和缩回位置之间移动;
一个能量源,用于向所述致动器提供功率以缩回或伸出所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件;以及
一个控制器,其中:
所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得用于使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件在伸出位置和缩回位置之间或在缩回位置和伸出位置之间移动的所述致动器能够使用升压的功率。
50.根据权利要求49所述的高速致动系统,其中所述能量源提供主要功率输出模式和次要或升压功率输出模式,与在所述主要功率输出模式下能够使用的功率相比,所述次要或升压功率输出模式使得能够使用的功率量增加。
51.根据权利要求49或50所述的高速致动系统,其中所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得用于使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件在伸出位置和缩回位置之间或在缩回位置和伸出位置之间移动的所述致动器能够使用次要或升压的功率。
52.根据权利要求49至51中任一项所述的高速致动系统,其中所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得用于使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件在伸出位置和缩回位置之间或在缩回位置和伸出位置之间移动的所述致动器能够使用次要或升压的功率,且其他部件能够使用主要功率。
53.一种高速致动系统,大体上如前文参考附图描述的或如附图中示出的。
54.一种水陆两用车,包括大体上如前文参考附图描述的或如附图中示出的高速致动系统。
55.大体上如前文参考附图描述的或如附图中示出的高速致动系统的用途。
56.一种高速致动方法,大体上如前文参考附图描述的或如附图中示出的。

说明书全文

用于伸出和缩回陆两用车的可缩回的轮组件的高速致动系

统、设备以及方法

[0001] 本发明涉及适合于伸出和缩回能够在陆上和水上行驶的水陆两用车的可缩回的轮组件的高速致动系统、设备以及方法。更具体地,所述高速致动系统、设备和方法适合于用在高速水陆两用车中,所述高速水陆两用车能够在陆上(在道路上或越野,以两轮、四轮或其他轮驱动方式)并且能够在水上滑行
[0002] 本发明还涉及包括这样的高速致动系统、设备和方法的水陆两用车,且涉及所述高速致动系统、设备和方法在水陆两用车中的使用。
[0003] 虽然提到的是轮,但是可以使用履带驱动或个体履带驱动(即,替代单个轮)作为轮的替代物或与轮组合。
[0004] 用在水陆两用车中的可缩回的轮组件是本领域已知的,且当使水陆两用车在水上以水上模式操作时,这些可缩回的轮组件被用来提升轮以减少阻。一个或多个轮组件被缩回以实现从陆上模式到水上模式的模式改变,且被伸出以实现从水上模式到陆上模式的模式改变。
[0005] 过去,水陆两用车的设计者们致力于优化陆上性能或水上性能。因此,为了给出令人满意的陆上性能而牺牲水上性能,或为了给出令人满意的水上性能而牺牲陆上性能。相反,本申请人优选地设计具有优化的陆上性能和水上性能的水陆两用车。为此,申请人已经开发了被设计增强此优化的系统、设备和方法,且根据本发明的高速致动系统、设备和方法是此优化的另一个实施例
[0006] 特别地,申请人已经开发了在从陆上模式到水上模式的模式改变或从水上模式到陆上模式的模式改变时轮缩回和轮伸出的速度方面的特定优化。这确保快速且可控地实现在进入水中和从水中出来时的模式改变。提高模式之间的转变速度有助于实现无缝转换,这使水陆两用车的驾驶者或骑乘者可能遇到的环境困难的影响最小化,诸如应对意外的或强大的水流、力影响、水下障碍物,和/或其他水上交通或陆上交通。
[0007] 此外,申请人开发了此特定优化特别是以供在具有可缩回的悬架组件的高速水陆两用车中使用,该可缩回的悬架组件提供改进的悬架(且因此当使水陆两用车在陆上操作时,提供改进的道路操纵性),且已经这样做,采用的方式是通过在水上模式下提供增加的轮缩回,还在陆上模式下改进离地间隙以在供高速水陆两用车在陆上使用的越野能力方面提供更大的灵活性和实用性。对以能够在越野使用时应对最大程度的正常载荷或冲击载荷的方式可靠地缩回和伸出轮组件的需要(特别是在大型水陆两用车和/或重载荷水陆两用车中),在悬架性能、离地间隙、封装、重量分布方面以及在如何实现和影响所得到的动力传输路径和转向方面呈现出明显的问题。
[0008] 本发明提供了一种用于伸出和缩回可缩回的轮组件的高速致动系统、设备和方法,该可缩回的轮组件解决这些相冲突的要求,且在不损害悬架性能、离地间隙、封装、重量分布的情况下这样做,且仍然能够实现动力传输路径和转向功能需求。
[0009] 用于轮缩回和伸出的动力由水陆两用车的车载系统提供,迄今为止,实际中对于如何将其施加于轮缩回和伸出系统存在限制。如果发动机或其他原动机不需要为了缩回或伸出轮而运行,则也可以是有益的。用于轮缩回和伸出的主要能量源是电能,且它被用来为达直接供电,或被用来驱动液压或空气压缩机,该液压泵或空气压缩机进而作用于致动器(电动的、液压的、气动的等)。通常,缩回和伸出的速度受供应电能(或其他能量)的速率限制。气动(空气和/或气体)系统具有的优点是,能量可以以压缩空气和/或气体的形式存储,然后被迅速施加,但需要改进的控制来改善轮缩回和伸出的平滑度,以避免不平稳的运动或不稳定的运动,且施加到轮缩回和伸出移动的动力的速率既受限于到气动压缩机/泵的电功率速率,又受限于电功率到气动功率的转换速率和效率,此转换在较高的压力和流动速率下引入损耗。液压系统提供更平滑和更受控的运动,但是施加到轮缩回和伸出移动的功率的速率仍旧既受限于到液压马达/泵的电功率,又受限于电功率到液压功率的转换速率和效率,此转换在较高的压力和流动速率下引入损耗。理论上,电气系统(使用缩回马达)可以给出存储的(电气的)能量到轮缩回和伸出运动的最好转移,这是因为在此过程中损耗的数目最少,但是实际上,对于车辆的电源电压和最大可允许电流存在限制。
[0010] 本发明通过提供一种改进的车载动力系统(优选地电气的)来解决上述问题,而且这样做时不损害或不阻碍使用本领域中使用的常规12V主要电气系统来为绝大多数机动车辆和动力户外车辆供电。对于水陆两用车中使用的整体车载电气系统,经典的12V系统对于常规部件(诸如发动机管理计算机、风扇、泵、照明设备等)是优选的,这些部件中的大部分需要标称12V电源。然而,对于需要较高电功率的负载,12V电压是一个限制。这是由于功率=电压×电流关系。在热量生成以及其对部件和布线(例如电缆尺寸)的影响方面电流通常是一个限制因素。如果增加电压供应为轮缩回和伸出系统服务,则对于给定的电流限制,递送的功率可以增加。然而,增加整个车辆系统电压是不切实际的,这是由于其依赖于现有的12V零件和布线。本发明在其电气实施方案中提供了一种拆分式电气系统,由此采用电池和切换系统来提供i)经典的12V车辆宽功能,以及ii)用于高速致动以(电气地、气动地或液压地)伸出和缩回水陆两用车的可缩回的轮组件的24V“升压”功能,同时(iii)利用现有的充电装置来补充系统能量储存装置(例如电蓄能器/电池蓄能器、或气动蓄能器、液压蓄能器)。
[0011] 因此,在第一方面,本发明提供了一种用于伸出和缩回水陆两用车的可缩回的轮和/或履带驱动组件的高速致动系统,所述高速致动系统包括:
[0012] 一个致动器;
[0013] 至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件,包括至少一个轮和/或履带驱动,所述至少一个轮和/或履带驱动直接地或间接地由一个悬架组件支撑并且能够在伸出位置和缩回位置之间移动;
[0014] 一个能量源,用于向所述致动器提供功率以缩回或伸出所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件;以及
[0015] 一个控制器,其中:
[0016] 所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从伸出位置缩回到缩回位置或使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从缩回位置伸出到伸出位置的致动时间小于5秒。
[0017] 在又一方面,本发明提供了一种用于伸出和缩回水陆两用车的可缩回的轮和/或履带驱动组件的高速致动系统,所述高速致动系统包括:
[0018] 一个致动器;
[0019] 至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件,包括至少一个轮和/或履带驱动,所述至少一个轮和/或履带驱动直接地或间接地由一个悬架组件支撑并且能够在伸出位置和缩回位置之间移动;
[0020] 一个能量源,用于向所述致动器提供功率以缩回或伸出所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件;以及
[0021] 一个控制器,其中:
[0022] 所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得用于使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件在伸出位置和缩回位置之间或在缩回位置和伸出位置之间移动的所述致动器能够使用升压的功率。
[0023] 在又一方面,本发明提供了一种水陆两用车,其包括如本文阐明的高速致动系统。
[0024] 在又一方面,本发明提供了如本文阐明的高速致动系统的用途。
[0025] 在又一方面,本发明提供了一种用于伸出和缩回水陆两用车的可缩回的轮和/或履带驱动组件的高速致动方法,所述高速致动方法包括:
[0026] 提供一个致动器;
[0027] 提供至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件,所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件包括至少一个轮和/或履带驱动,所述至少一个轮和/或履带驱动直接地或间接地由一个悬架组件支撑并且能够在伸出位置和缩回位置之间移动;
[0028] 提供一个能量源,用于向所述致动器提供功率以缩回或伸出所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件;以及
[0029] 提供一个控制器,其中:
[0030] 所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从伸出位置缩回到缩回位置或使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件从缩回位置伸出到伸出位置的致动时间小于5秒。
[0031] 在又一方面,本发明提供了一种用于伸出和缩回水陆两用车的可缩回的轮和/或履带驱动组件的高速致动方法,所述高速致动方法包括:
[0032] 提供一个致动器;
[0033] 提供至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件,所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件包括至少一个轮和/或履带驱动,所述至少一个轮和/或履带驱动直接地或间接地由一个悬架组件支撑并且能够在伸出位置和缩回位置之间移动;
[0034] 提供一个能量源,用于向所述致动器提供功率以缩回或伸出所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件;以及
[0035] 提供一个控制器,其中:
[0036] 所述控制器在量上控制由所述能量源向所述致动器提供的功率,使得用于使所述至少一个可缩回的轮和/或履带驱动组件在伸出位置和缩回位置之间或在缩回位置和伸出位置之间移动的所述致动器能够使用升压的功率。
[0037] 现在将参考附图仅以实施例的方式描述本发明的优选实施方案,其中:
[0038] 图1是仅通过实施例的方式示出了处于伸出位置且适合于用在本发明中的左舷前可缩回的轮组件的示意性后正视图(为了清楚起见省略了某些部件);
[0039] 图2是处于缩回位置的图1的可缩回的轮组件的示意性后正视图(为了清楚起见省略了某些部件);以及
[0040] 图3是例示了根据本发明的高速致动系统、设备和方法的控制系统的一个优选实施方案的示意图(为了清楚起见省略了某些部件)。
[0041] 首先参考图1和图2,示出了用于用在水陆两用车中的可缩回的轮组件10。可缩回的轮组件10可以用于可转向的轮100,如在图1和图2示出的,或可以用于非可转向的轮(未示出)。此外,可缩回的轮组件10可以用于从动轮或非从动轮,且在附图中在从动(或选择性地可驱动的)轮的背景下示出。水陆两用车(未示出)包括原动机(未示出),用于在需要的情况下提供动力以驱动支撑在每个可缩回的轮组件10上的轮(或履带驱动)中的一个或多个。原动机也可以提供动力以在水上驱动用于推进水陆两用车的水用推进单元。轮100经由轮毂可旋转地连接至悬架立柱20(有时称为轮毂架,或当可转向时,称为转向节)。悬架组件以悬架立柱20、悬架控制臂30、40以及弹簧减振器悬架支柱60的方式提供。悬架支柱60可以采取任何合适的替代形式,例如,诸如液压气动支柱、气体弹簧支柱或空气弹簧支柱。悬架立柱20具有第一上端24和第二下端,该第一上端24经由枢轴P8可枢转地连接至上控制臂40的舷外端,该第二下端在第一上端24远侧并且被设置有用于接收轮的轮毂。在第一上端24和第二下端之间,悬架立柱20经由一个枢轴可枢转地连接至下控制臂30的舷外端。如所示出的,悬架立柱20能够绕上控制臂40和下控制臂30转向(转向节),且此连接以超大球窝接头的方式实现,所述球窝接头充当其之间的枢轴,它们被机械加工成“缩腰”形状,以提供转向和缩回所要求的必需的铰接程度。上控制臂40和下控制臂30可以采取任何合适的形式,且例如可以优选地采取叉形杆(wishbone)臂(分叉的)的形式,其中每个臂的顶点经由相应的枢轴连接至悬架立柱20。分叉的上控制臂40的舷内端可枢转地连接至水陆两用车(未示出),且下控制臂30的舷内端可枢转地连接至水陆两用车(未示出),所述枢轴包括聚酯衬套。上控制臂40比下控制臂30短。下控制臂30和上控制臂40的舷内端的枢轴在水陆两用车上被固定就位,除了绕它们的枢转轴线旋转以外(即,自由地枢转,但不能经历任何大量的平移移动)。提供一个缩回连杆并且该缩回连杆包括顶安装件90、中心安装件92、电动致动器70、缩回臂80、杠杆82以及曲柄(成的)杠杆84,该缩回连杆用来实现可缩回的轮组件10的悬架组件的受控缩回和伸出。电动致动器70的非致动端经由顶安装件90的固定的枢轴FP2可枢转地连接至水陆两用车(未示出),而电动致动器70的致动杆端74经由枢轴P4与曲柄杠杆84和杠杆82的相应的第二端可枢转地连接。固定的枢轴FP2在水陆两用车上被固定就位,除了绕它的枢转轴线旋转以外。杠杆82的第一端经由中心安装件92的固定的枢轴FP1而在水陆两用车上被固定地定位就位,除了绕它的枢转轴线旋转以外,而杠杆82的第二端能够平移且能够绕枢轴P4的枢转轴线旋转。类似地,曲柄杠杆84的第二端能够平移且能够绕枢轴P4的枢转轴线旋转。曲柄杠杆84的第一端经由枢轴P5连接至缩回臂80的下端并且能够平移且能够绕枢轴P5的枢转轴线旋转。缩回臂80的上端经由顶安装件90的固定的枢轴FP2可枢转地连接至水陆两用车(未示出),而缩回臂80的下端经由枢轴P6附加地与弹簧减振器悬架支柱60的上端可枢转地连接。弹簧减震器悬架支柱60包括一个经由枢轴连接至下控制臂30的下端。如果优选的话,上控制臂40和下控制臂30、悬架立柱20以及弹簧减振器悬架支柱60一起形成一个双叉形杆式悬架单元。当然,双叉形杆式悬架单元在仅在道路行驶的车辆中是众所周知的,且提供良好水平的道路保持能力。此布局的骑乘操纵特性是众所周知的,且因此可以根据水陆两用车的具体要求进行适配或调整,以提供舒适的骑乘和/或良好的转弯能力和/或良好的越野能力。
[0042] 缩回连杆布置使得可缩回的轮组件10能够在伸出位置中刚性地支撑悬架组件,以允许悬架组件在水陆两用车在陆上操作时起作用。可缩回的轮组件10的缩回连杆组件还可操作以在使水陆两用车在水上操作时连同轮将悬架组件缩回,使得轮可以优选地缩回至少45度、75度、90度或更大。
[0043] 所有枢轴FP1、FP2、P4、P5、P6、P8、P9(以及未示出的其他枢轴)允许附接的构件相对旋转移动,通常在大体上相同的平面或平行的平面中。此外,枢轴FP1、FP2、P4、P5、P6、P8、P9(以及未示出的其他枢轴)绕各自至少与水陆两用车的纵向轴线大致上或大体上平行的轴线旋转。此布置提供了绕水陆两用车的纵向轴线的轮缩回,且提供了用于前轮的悬架立柱20(转向节)的转向。
[0044] 因此,轮100在附接到轮毂时经由可缩回的轮组件10在多个点(至少包括FP1、FP2)处固定到水陆两用车,所述多个点中的至少一些沿着水陆两用车的纵向轴线相对于另一个间隔开。因此,所得到的轮缩回组件被配置为当在陆上操作时即使在越野条件下也能够承受轮所受到的力。
[0045] 接下来参考图3,示出了例示了根据本发明的高速致动系统、设备和方法的控制系统200的第一优选实施方案的示意图。控制系统200包括两个12V电池,主要12V电池250和次要12V电池260。包括经由交流发电机/发电机270充电的主12V电气系统电路210永久地连接至主要12V电池250。轮缩回和伸出电气动力系统电路220可以与主12V电气系统电路210分离。与主要12V电池250的接地连接形成接地连接。24V“升压”模式连接形成次要12V电池260上的+ve端子。主要12V电池250和次要12V电池260经由电池中继系统280彼此连接。
[0046] 现在将描述控制系统200的操作。在陆上或水上操作时(不需要缩回或伸出的模式改变),电池中继系统280将主要12V电池250和次要12V电池260并联联接。这意味着主要12V电池250和次要12V电池260被同等地连接至主12V电气系统电路210和车辆电源,且将由交流发电机/发电机270恰当地(且均衡地)充电。当经由控制器300要求缩回功能或伸出功能时,电池中继系统280将次要12V电池260与主要12V电池250的并联连接断开,且替代地切换到与主要12V电池250串联连接。因此,主12V电气系统电路210照常仅通过主要12V电池250运行,缩回和伸出系统通过串联的主要12V电池250和次要12V电池260运行,从而实现24V“升压”电源。当在这样的“升压”模式下时,仅次要12V电池260被耗尽,且没有充电。然而,因为这只持续了很短的时间,这未呈现问题。当电池中继系统280重新连接与主要12V电池250串联连接的次要12V电池260并且切换回次要12V电池260与主要12V电池250并联连接时,则次要12V电池260被正常充电。控制系统200具有以简单和有成本效率的布局使用通常可用的部件的附加优点,并在“升压”模式下向缩回和伸出系统递送增加的功率,从而提供显著增加轮缩回和伸出的速度的高速致动系统。轮缩回(从伸出到缩回)的速度或轮伸出(从缩回到伸出)的速度在5秒以下,更优选地在4秒以下,甚至更优选地是2秒或在2秒以下。
[0047] 现在将描述在控制系统200的控制下可缩回的轮组件10的部件的操作。当使水陆两用车在陆上模式下操作时(包括进入水中和从水中出来),轮缩回组件10处于完全伸出位置,如图1中示出的,其中轮100与道路或其他地面表面接触。电动致动器70被延伸并且可以被电气地或机械地定就位或被电气并机械地锁定就位,以使得轮缩回组件10保持就位。安装在轮毂上的轮100受到的载荷以及从安装在轮毂上的轮100转移的载荷经由悬架立柱
20传输,且继续经由枢轴传输通过下控制臂30到弹簧减震器悬架支柱60的下端。弹簧减振器悬架支柱60在其上端处由定位在主要闭锁偏心OCP位置中的枢轴P6约束,从而借助由缩回臂80提供的机械锁定来抵抗轴向移动,该缩回臂80由固定的枢轴FP2和缩回连杆组件的剩余部件(可选地包括电气地锁定的电动致动器70,但是可以采用任何合适形式的锁定(例如机械锁定、机电锁定、销锁定、磁性锁定等))保持在位。电动致动器70的非致动端72借助于其经由枢轴FP2到水陆两用车(未示出)的连接被固定就位(但是可枢转),而电动致动器
70的致动杆端74经由枢轴P4可枢转地连接(且在轴向延伸和缩回方面可以移动)到杠杆82和曲柄杠杆84的次要偏心位置OCS。这样,所有撞击和回弹都被传输到弹簧减震器悬架支柱
60并且由弹簧减震器悬架支柱60减弱。接收的力沿着弹簧减震器悬架支柱60的纵向轴线起作用,弹簧减震器悬架支柱60在其上端处被偏置朝向偏心侧且被偏置到偏心侧上,从而起作用以推动可缩回的轮组件进一步偏心并且不在力图迫使轮缩回组件缩回的方向上。当水陆两用车被驱动时,所述悬架组件以已知的方式起作用。在颠簸行驶中,轮缩回组件10保持锁定就位在偏心条件OCP下,这为双叉形杆式悬架单元提供固定的舷内枢轴点。道路或地面表面中的颠簸将向上推动轮100。上控制臂40和下控制臂30将绕固定的舷内枢轴点向上旋转。上控制臂40比下控制臂30短,以使得轮的向上移动导致轮朝向水陆两用车的舷内侧的小的外倾改变,这有助于路面保持/地面保持。弹簧减震器悬架支柱60在部分的颠簸行驶期间被部分地压缩,并抵制轮的向上移动以保持轮100与道路/地面接触。
[0048] 因此,将领会的是,在颠簸行驶期间,可缩回的轮组件10的可缩回动作被锁定为静止的,且所述悬架组件的功能不受可缩回的轮组件10在水上模式下使轮100缩回的能力的损害或影响。
[0049] 下控制臂30相对于上控制臂40的较长长度,加上悬架立柱20的相对长的长度,提供了可缩回的轮组件在缩回时长的竖向行进,这允许轮缩回到水陆两用车的吃水线以上,即使当采用深V船身和在转弯时。所述水陆两用车能够在水上滑行而不会受到由轮造成的阻力。
[0050] 为了使轮伸出,通过将24V“升压”模式电能供应到电动致动器70、通过电动致动器70的延伸来致动伸出过程。对上文所描述的缩回过程进行基本上逆向的操作,且以如下过程结束:弹簧减震器悬架支柱60的上端绕圆弧被向舷外侧向推动,且经过中心到主要偏心位置OCP(在此位置轮缩回组件被锁定,如上文所描述的)。
[0051] 所述可缩回的轮组件提供相当大的提升能力。因此,在某些情况下(例如,如果水陆两用车被拖上岸或被搁浅),可以使轮伸出以向上提升水陆两用车。由于轮的旋转轴线在部署的最后阶段接近平行于地面,因此在这样的部署中轮胎的擦洗量保持较低。
[0052] 此说明文献(包含所附权利要求摘要和附图)中公开的每个特征可被替换成起到相同、等同或类似目的的替代特征,除非另有明确陈述。因此,除非另有明确陈述,所公开的每个特征仅为一系列通用等同或类似特征的一个实施例。此外,此说明文献(包含所附权利要求、摘要和附图)中所公开的所有特征,和/或方法或过程的所有步骤,可以以任何组合方式来组合,除了这样的特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合以外。因此,虽然上文已经描述了本发明的不同实施方案,但所描述、所例示、和/或在附随权利要求中要求保护的任何一个或多个或全部特征都可以单独地或以多种组合被用在任何实施方案中。这样,任何一个或多个特征可以被移除、被取代和/或被添加至任何所描述、所例示和/或所要求保护的任何特征组合。为了避免产生疑惑,任何实施方案的任何一个或多个特征都可以与来自任何实施方案的任何其他特征组合和/或单独地用在一个不同的实施方案中。
[0053] 虽然已经参考目前认为最切合实际且优选的实施方案描述了本发明,但应理解,本发明不限于所公开的布置,而是意在覆盖随附权利要求的范围内包括的多种改型和等同构造。
[0054] 例如,电动致动器70可以采取任何合适形式的致动器,例如液压的、气动的和/或液压的和/或其任何混合的。因此,可以通过蓄能器实现能量存储和释放,所述蓄能器可以是电蓄能器(例如电池或电容器)或液压蓄能器或气动蓄能器。类似地,弹簧减振器悬架支柱60可以采取任何合适的形式,诸如扭力棒和减振器系统、液压气动单元和/或气体弹簧或空气弹簧和/或其任何混合。虽然通篇将轮描述为陆上推进装置,但是履带驱动或个体履带驱动(即,替代单个轮)可以被用作替代物或与轮组合。
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