CN101557977B - 三轮载具 - Google Patents

Abstract

一种轻量三轮载具，其具有提供清楚视野的座位位置、节能的推进系统，以及可控制的倾斜机构，并且可通过移动体重而增加在倾斜位置的在弯道中的速度增加。可用作设施或是运动载具，并可在站立或是直线驾驶时自动达到中间、水平基本位置。

Description

三轮载具

技术领域

本发明是关于一种三轮载具。 

背景技术

美国专利3,237961号公开了一种三轮载具，其后轮摆臂可以相反方向移动，因此可由驾驶者控制该三轮载具，因为其可通过两控制杆以随把手的旋转动作而移动。然而，此载具是设计用以幼儿使用的三轮载具。假若在高速状态进行转弯，在外轮位置会发生大的力量，这样的力量需要由驾驶者在把手处进行补偿。要让驾驶者可以施加对应的杠杆作用，把手必须要是非常地宽，或是连接到液压转向辅助装置。 

美国专利第4,887,829号公开了一种三轮载具，其后轮结合至可以相反方向移动的后轮摆臂。此三轮载具以单轨载具的方式进入弯道，接着在把手处产生转向脉冲。一摇动组件设置于载具框架，并作为平衡组件，使得后轮摆臂产生反向移动。在与载具框架的关系部分，后轮摆臂可自由移动，而且假若载具没有两个轮子，而只有一个很大的后轮，容易使得负载平均分配在两个后轮之间。因此，驾驶者只能通过如同单轨载具上那样靠向弯道，以抵抗在增加速度时曲度所发生的向心力，一直到达到倾斜极限。如果驾驶者突然靠向急弯，平衡组件由于自由移动的缘故，会立即向弯道的外侧倾斜，因此造成内轮被举起，即便是还没达到倾斜极限。假若一机械止动器限制了平衡组件的作用，也会发生一种类似的不稳定驾驶状态：当外轮减少地面接触时，载具在内轮的推助之下会更加地倾斜。因此本身需要在弯道时增加速度，而其增加是由体重和向心力的合力朝向外轮接触点所造成，但是 这样的技巧必需是如同杂耍一般，因为无法控制后轮摆臂。此外，也不可能通过移动体重进行转向而不产生转向脉冲，因此后轮不会共同转向。 

国际专利号WO2006/008569 A1号叙述一种斜躺的三轮载具，其中载具一开始的中点位置是通过手把或是转向手把，以及加上在转向头位置的辅助扭力弹簧所维持。然而，由于有限的视野以及有限的转向能力，这种载具在一般的道路交通运用方面仅能作部分用途。 

此外，在许多现有技术之中，已知有许多三轮载具的计算机化液压倾斜系统。具有相符合装备的载具可以使得重量与向心力的合力朝向外轮的接触点移动，直到载具以一倾斜位置偏移或是向外倾斜。然而，由于太过复杂，这些系统并不适用于由人力或电动马达所驱动的轻量、便宜载具。 

发明内容

因此，本发明的目的之一是设计一种轻量三轮载具，其具有提供清楚视野的座位位置、节能的推进系统，以及可控制的倾斜机构，并可通过以移动体重而增加在倾斜位置处在弯道中的速度增加。 

本发明可应用于设施或是运动载具，并可在站立或是直线驾驶时自动达到中间、水平的基本位置。依据本发明，下述目的是由权利要求1至4的特征所实现。因此本发明的核心是在驾驶座下的载具框架设置具有刚性驱动组件的转向头。此转向头通过控制组件的装置将载具框架倾斜与后轮摆臂的反向移动结合，用以控制载具倾斜并且将后轮转向。此外，本发明将后轮摆臂的旋转轴设置于控制柱的插座与后轮底座之间，以使载具框架的侧向向下倾斜造成内后轮的向上移动。通过踏脚杆以将后轮摆臂自后轮摆臂的旋转轴延伸超过控制柱的插 座，以承接可协助控制后轮摆臂向上及向下移动的脚踏。在载具框架上，在可转向前轮载体的垂直转向轴之后的区域设置一导轮，此导轮将人力驱动的前轮的链条驱动以相对于行进方向的后退方向重新导引，以使踏板曲柄轴承位于较低位置。 

以下通过具体实施例配合所附的图式详细说明，以更容易理解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。 

附图说明

图1为一侧视图，显示具有人力前轮驱动的三轮载具。 

图2为一上视图，显示三轮载具的后轮摆臂。 

图3为一后视图，显示在倾斜位置的三轮载具。 

图4为一侧视图，显示具有风雨防护的三轮载具。 

图5为一侧视图，显示设置有履带及滑橇的三轮载具。 

图6为一侧视图，显示前轮具有踏板曲柄的幼儿三轮载具。 

图7为一上视图，显示前轮具有踏板曲柄的幼儿三轮载具。 

图8为一侧视图，显示具有全悬架以及电动驱动的三轮载具。 

图9为一侧视图，显示具液压踏板控制的三轮载具。 

图10为一侧视图，显示具液压把手三轮载具。 

图11为一斜角侧视图，显示具有刚性前轮载体的三轮载具。 

图12显示一斜角后视图，显示具有刚性前轮载体的三轮载具。 

图13为一侧视图，显示具完整外壳的三轮载具。 

图14为一侧视图，显示具有刚性踏脚杆的三轮载具。 

图15为一侧视图显示具有包括弹簧的脚踏杆的三轮载具。 

图16为一侧视图，显示具有步进器的助力载具。 

图17为一侧视图，显示具有可作为转向阻尼的钢缆的助力载具。 

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明本发明的实施例。这些实施例是用来阐明本发明的原理，而不应解释为限制本发明的范围。 

在一个实施例中，本发明的三轮载具包含一前轮；在后轮摆臂5a、5b上的可反向移动的两后轮；一驾驶座2，其固定于载具框架1上；以及一操纵杆6。本发明可设计为运动设备，其具有刚性前轮载体4，其为载具框架1的一部分。而如果搭载可转向前轮载体3，例如可设置为前轮叉，本发明也可作为传统的路行载具之用，其中曲线半径以及载具的倾斜程度彼此独立控制。 

本发明的特点在于，载具框架1是以可旋转的方式设置于驾驶座2下方的转向头7上，并且当载具向侧边倾斜时，后轮能够马上改变方向。此外，驱动组件8a、8b设置于转向头7并连接控制柱11a、11b，该控制柱11a、11b连结载具框架1的旋转运动与后轮摆臂5a、5b的反向移动。后轮摆臂5a、5b的旋转轴30设置于控制柱11a、11b的插座28a、28b与后轮底座29a、29b之间。因此，举例来说，当右控制柱11a向下移动时，右后轮将向上移动。 

由于驾驶座2设置于转向头7之上，因此通过驾驶改变驾驶座2的水平位置，并且通过驾驶的体重，将驾驶座2与载具框架1形成一杠杆。只要此杆杆维持在内侧，如图3所示，刚性驱动组件8a、8b将阻止后轮摆臂5a、5b继续反向移动。因此载具在倾斜时将不会被举起，并且轮胎也不会向外倾斜。因此，当载具在弯道的速度增加时，重量与离心力的合成将通过后轮与地面的接触点。由于此倾斜机制具有适时阻止倾斜的设计而使载具框架1与前轮不会向侧边倾斜超过45度，虽然后轮倾斜程度小于前轮，载具将在极限状态(extreme case)下转向。 

载具在弯道中的速度越快，驾驶者将施以更大的气力控制操纵杆6，并且驾驶者的身体将朝向驾驶座2移动更多距离，以迫使载具框架1转向弯道并阻止后轮摆臂5a、5b反向移动。然而，驾驶者最终只要施以相当于载具框架1旁的边车内乘客体重的力。针对无踏板曲柄9的快速电动载具或结合踏板曲柄9与轮毂电动机25的混合功能载具用以增加在弯道时的速度，可通过踏脚杆辅助控制后轮摆臂5a、5b，如图14与图15所示。为此，后轮摆臂5a、5b以踏脚杆33a、33b延伸超过控制柱11a、11b的插座28a、28b，其踏脚杆33a、33b的末端设置脚踏32a、32b。除了通过身体的重量，驾驶者也可以握紧操纵杆6并将踏脚杆33a、33b用力向内侧下方推，让载具框架1维持在所需位置。只要驾驶者维持踏脚杆33a、33b与脚踏32a、32b之间的张立，即使驾驶者的身体并非有效的移动，后轮摆臂5a、5b也无法反向移动。基于不同的驾驶风格，踏脚杆33a、33b可设计为具有双接榫，其中两啮合的齿轮使其运动方向相反，驾驶者便要施以外侧向下的压力。例如在不平的地形上发生震动的负荷可被位于踏脚杆33a、33b上的弹簧34a、34b所吸收。当驾驶通过弯道，能够对脚踏32a、32b施以更大压力时，此装置对驾驶者会离开驾驶座2的运动型载具特别有效用。 

原则上，在踏板10或转向横杆12上的液压减速系统可对后轮摆臂5a、5b施以额外的压力，如图9与图10所示。液压系统并非必备装置，因为具有不同直径的液压缸13足以应付各种状况。电子致动器也可合理地取代液压组件。 

由于本发明利用人力链条驱动，非常适合作为锻炼之用。针对平衡训练，举例来说，止动器50可设置为液压卡钳止动器(hydraulic caliperbrake)，阻挡位于驾驶座2下方的转向头7。在阻挡状态下，载具如同刚性三轮载具。在刚启动的时候，当加速中的载具利用轮胎的回转力平衡稳定时，驾驶者可释放止动器横杆。虽然起始水平位置仍然由回动弹簧18所实现，但在接下来的直线驾驶中，驾驶本发明的体验与传统的两轮载具是相同的。 

在一个实施例中，本发明可仅用于运动用途的载具，其具有刚性前轮载体4，由于转向与倾斜的施力控制，以提供给驾驶者动态的弯道行为，称之为″摇摆″。位于驾驶座2下方的转向头7的转向轴14与路面的夹角介于25度至45度之间为佳。在具有可转向前轮载体3的载具中，其夹角为3度至25度即可，视可达到的最高速度而定，因为曲线半径可通过与载具倾斜程度相独立的可转向前轮载体3进行修正。 

基本上，在慢速得人力链条驱动载具中，后轮的转向是非常重要的，而为了节约成本，必须驱动前轮而非两后轮。为了降低在转向时驱动链条所产生的力矩，需将链条承载转带15自前轮毂16引导至载具框架1上的一点，该点尽量靠近可转向前轮载体3的垂直转向轴17。由于在转向时，链条与轮胎将彼此快速地接触，因此在操作现有的前轮驱动的脚踏车时，转向将颇受限制。然而，本发明的三轮载具通过共同转向的后轮而使得载具得以完成紧贴的回转圈。 

链条驱动的重新引导也是非常重要的。在人力前轮驱动的情况下，因为踏板曲柄的轴承设置高于前轮，通常假设驾驶者以略微斜躺的坐姿接触踏板。为了让驾驶者在本发明的三轮载具以坐姿驾驶，并维持前轮的牵引力，以及在利用前轮止动器让载具止动时维持最小的翻覆可能性，在载具框架1并且在可转向前轮载体3的垂直转向轴17之后的区域中设置一导轮18。通过适当设置的链条张力器31的帮助，链条承载转带15可由前轮毂16向上引导至与可转向前轮载体3的垂直转向轴17平行的车辆框架1，再自此处向下引导至踏板曲柄9的链轮。踏板曲柄9的链轮位于低处并且位于可达到最大功效的位置，在转向时无须过多的施力便可再次归位。 

假设载具自动位于初始水平的位置，回动弹簧18a、18b设置于驾驶座2下方的转向头7与后轮摆臂5a、5b之间。回动弹簧18a、18b对后轮摆臂5a、5b施以相同的压力，并迫使后轮摆臂5a、5b位于平衡位置。整合在转向头7内的扭转弹簧或扭转杆也能达到相同功效。 

对于可反向移动的后轮摆臂5a、5b的弹簧机制，可以利用中央支柱19实现。为此，转向头7也以可移动的方式设置于旋转接头20上，该旋转接头20设置在横切于载具的行进方向上，并且与中央支柱19连接，举例来说，旋转接头20可配置一张力弹簧。 

由于本发明具有简单的倾斜操控机制，因此本发明也可设置于幼儿专用载具上，如图6与图7所示。同样地，举例来说，也可应用在由轮毂电动机25驱动并设置风雨防护组件21的城市载具，如图4所示，以及由硬顶26和侧向滑动门27所包覆的载具上，如图13所示。以上所述的载具还能在驾驶座后方或前方额外地设置一座位。 

如果将本发明的轮胎更换为雪地履带22或滑橇23，则可用于冬季运动中，如图5所示。 

此外，将本发明应用在作为运动用途的助力载具上也是可行的，其中乘客握紧设置在驾驶座2上的横杆37，并利用步进器驱动后轮，如图16所示。在此情况下，设置回动弹簧38a、38b的脚踏板35a、35b以可移动的方式设置在每一后轮摆臂5a、5b的内侧或外侧，其中乘客的脚左右交互地向推动脚踏板35a、35b施力，这样，一螺旋状链轮36a、36b，其设置自转机制并凸出于两后轮其中之一轮的轮毂，通过链条起重器31a、31b旋绕一导轮39a、39b。回动弹簧38a、38b将单个的脚踏板35a、35b拉进初始位置时，螺旋状链轮36a、36b也同样回到初始位置。如此，当驾驶者利用踏板曲柄9驱动前轮时，乘客可利用步进 器驱动后轮。 

原则上，倾斜接榫(inclinationjoint)也可用在前方，如图17所示，其中钢缆40可作为转向阻尼(steering damper)。 

以上所述的实施例仅仅是为了说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，而不能以此限定本发明的专利范围，即，凡是根据本发明所公开的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的保护范围内。 

Claims (9)

1.一种三轮载具，包含：一载具框架(1)、一驾驶座(2)及可以反向移动的二后轮摆臂(5a，5b)，其特征在于：

二该后轮摆臂(5a，5b)间具有一旋转轴(30)，该旋转轴设置在二控制柱(11a，11b)的插座(28a，28b)与后轮底座(29a，29b)间；

一具有二刚性驱动组件(8a，8b)之转向头(7)设置于该驾驶座(2)下方，二该刚性驱动组件(8a，8b)分别连接二控制柱(11a，11b)，该二控制柱(11a、11b)连结该载具框架(1)的旋转运动与该二后轮摆臂(5a、5b)的反向移动；以及

该载具框架(1)以可旋转方式连接于该驾驶座(2)下方的该转向头(7)上，该驾驶座(2)固定于该载具框架(1)，且该驾驶座(2)设置于该转向头(7)之上，其中当该三轮载具转弯向侧边倾斜时，通过驾驶的体重改变该驾驶座(2)的水平位置，使该二后轮能够马上改变方向。

2.如权利要求1所述的三轮载具，更包含二踏脚杆(33a，33b)，其中该二踏脚杆自该二后轮摆臂延伸超过该二控制柱(11a，11b)的插座(28a，28b)，并在末端设置脚踏(32a，32b)以协助控制后轮摆臂(5a，5b)向上及向下移动。

3.如权利要求1所述的三轮载具，更包含具有回动弹簧(38a，38b)的脚踏板(35a，35b)以可移动的方式设置于后轮摆臂(5a，5b)上，该二脚踏板系藉由链条起重器(31a，31b)，经二导轮(39a，39b)连接设置于后轮轮毂的螺旋状链轮(36a，36b)，该二回动弹簧(38a，38b)将该脚踏板以及螺旋状链轮(36a，36b)拉动至初始位置。

4.如权利要求1所述的三轮载具，更包含二回动弹簧(18a，18b)设置于驾驶座(2)下的转向头(7)与该二后轮摆臂(5a，5b)之间，该二回动弹簧藉由迫使该二后轮摆臂(5a，5b)达到平衡的中间位置，以稳定该三轮载具的水平位置。

5.如权利要求1所述的三轮载具，更包含一中央支柱(19)结合于驾驶座(2)下的该转向头(7)及该载具框架(1)之间。

6.如权利要求1所述的三轮载具，更包含一液压缸(13)设置于驾驶座(2)下的该转向头(7)及该二后轮摆臂(5a，5b)之间，藉以对该二后轮摆臂(5a，5b)的反向移动进行额外控制。

7.如权利要求1所述的三轮载具，更包含一止动器(50)设置于驾驶座下的该转向头-(7)上，用以阻挡该转向头旋转动作。

8.如权利要求1所述的三轮载具，其特征在于：接收孔系设置于该二后轮摆臂(5a，5b)及一前轮载体上，一雪地履带(22)或一滑橇(23)安装于该接收孔。

9.如权利要求1所述的三轮载具，更包含一风雨防护组件(21)设置于该载具框架(1)上。

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