CN102712232A - 具有倾斜前轮和用于该倾斜前轮的悬架的倾斜车辆 - Google Patents

Abstract

一种倾斜车辆，该倾斜车辆具有枢转地连接到冲击塔架下端部的框架，枢转连接部限定框架倾斜轴线，其中，框架适于绕框架倾斜轴线相对于冲击塔架向右侧或向左侧倾斜。倾斜车辆包括操作性地连接到框架以及连接到冲击塔架的致动器，所述致动器适于引起框架绕框架倾斜轴线相对于冲击塔架的倾斜运动。

Description

具有倾斜前轮和用于该倾斜前轮的悬架的倾斜车辆

相关申请的交叉引用

在美国，本国际专利申请为于2006年07月06日提交的美国专利申请11/429,000的后续申请，并且美国专利申请11/429,000要求享有于2005年7月6日提交的美国临时专利申请No.60/696,532的优先权，上述两篇专利申请的内容通过参引结合至本文中。

技术领域

本发明总体上涉及一种前悬架组件，特别地，涉及一种用于适于倾斜过弯车辆的前悬架组件。

背景技术

具有一个以上的前轮或后轮的倾斜车辆需要这样的框架，该框架枢转地连接到两轮悬架组件以允许车辆倾斜。一种这样的车辆在美国专利No.6,328,125（Van Den Brink等人）中公开，该专利描述了具有枢转地连接到两轮后悬架组件的框架的三轮车辆，并且以这样的方式构造传动系：框架和前轮可以倾斜过弯，而两个后轮保持基本上竖直。

除了在倾斜车辆转弯时使框架倾斜过弯之外，倾斜车辆的两个前轮或两个后轮也可以沿与框架相同的方向倾斜以反映出摩托车的一般行为。为了允许两个前轮或两个后轮向一侧或另一侧倾斜，悬架组件必须以这样的方式连接到车轮：悬架部件并不与倾斜车轮相干涉。美国专利No.6,328,125中公开的车辆的改进——其中两个后轮可以倾斜过弯——同样由授予Van Den Brink等人的美国专利No.6,863,288中公开。

美国专利申请No.2005/0167174A1（图3）公开了一种用于配备有一对独立的前直立悬架的倾斜车辆的相对较复杂的前悬架以及转向系统，所述一对独立的前直立悬架安装到适于在通过一段曲线时将前轮与框架一起倾斜的“铰接的四边形结构”上。公开的悬架适于在车辆像摩托车一样倾斜过弯时同时地保持前轮平行于彼此并平行于框架的同时，允许前轮独立地向上和向下移动。该悬架系统是笨重的和复杂的，并且该悬架系统为彼此相对较近的两个前轮而特定地设计的。这种类型的悬架将难以在车轮相距较远的大型车辆中使用。

另一种众所周知的类型的倾斜车辆中使用的在前轮倾斜过弯的前悬架组件是双A形臂型前悬架。双A形臂型悬架适于通过其分别连接到车轮的上、下部的基本上平行的上、下A形臂而将车辆框架的倾斜运动传递到车轮。例如当车辆倾斜成向右的弯角时，右上A形臂推动右轮的上部而右下A形臂拉动右轮的下部，从而使右轮向弯角倾斜。同时，左上A形臂拉动左轮的上部而左下A形臂推动左轮的下部，从而同样地使左轮向右侧弯角倾斜。一种这样的车辆为在1997法兰克福汽车展（德国）上首次推出的梅赛德斯（Mercedes）F300 Life Jet，但从未投入生产。这种类型的具有适当的倾斜连接部的前悬架允许车轮和框架倾斜，但车轮能够倾斜的角度并且因此车辆框架能够倾斜的角度是有限的。此外，左侧和右侧弹簧以及减震组件直接地被牵涉到车辆的倾斜中，使得当车辆倾斜时悬架变得效率较低。而且，多个A形臂的移位意味着车辆的前部必须保持基本上没有其它部件以避免干涉。

因而，存在对于这样一种倾斜车辆的需要，该倾斜车辆具有两轮前悬架组件，该两轮前悬架组件允许将车轮倾斜到比现有技术中的倾斜车辆更大的角度，并且当车辆倾斜过弯时两轮前悬架组件仍然是高效的。

发明内容

在一个方面中，本发明提供了一种倾斜车辆，该倾斜车辆具有：具有前部、后部、下部和上部的框架；以及由框架支撑的发动机。冲击塔架具有上端部和下端部。冲击塔架的下端部通过枢转连接部而枢转地连接到框架，所述枢转连接部限定框架倾斜轴线，框架能够绕框架倾斜轴线相对于冲击塔架向右侧和向左侧倾斜。左前轮和右前轮分别通过左前悬架组件和右前悬架组件连接到框架的前部。转向组件具有由框架支撑的能够旋转的转向柱并且操作性地连接到左前轮和右前轮。后悬架连接到框架的后部。至少一个后轮连接到后悬架。车轮中的至少一个操作性地连接到发动机。制动系统操作性地连接到至少一个车轮。每个前悬架组件均包括下悬架臂，下悬架臂在第一端部处枢转地连接到框架并且在第二端部处枢转地连接到车轮。减震器具有连接到冲击塔架的上端部的上端部以及连接到下悬架臂和另一悬架臂中的至少一个的下端部。致动器安装到框架和冲击塔架之一。致动器包括与固定齿轮接合的旋转齿轮。固定齿轮安装到框架和冲击塔架中的另一个。旋转齿轮的旋转引起框架相对于冲击塔架的倾斜运动。

在另外的方面中，电子控制单元（ECU）电连接到至少一个传感器，该传感器适于检测施加到转向柱的转矩的方向和大小，并且适于将表示施加到转向柱的转矩的方向和大小的相应信号发送到ECU。ECU操作性地连接到所述致动器。响应于来自所述至少一个传感器的信号，ECU向致动器发送指令信号，以在与施加到所述转向柱的所述转矩的方向相对应的方向上以及以与施加到所述转向柱的所述转矩的大小相对应的速度相对于所述冲击塔架向所述框架提供倾斜转矩。

在另一方面中，车辆具有致动的锁定装置以将框架固定到冲击塔架并防止框架与冲击塔架之间绕框架倾斜轴线的相对运动。

在另外的方面中，前轮安装到具有顶部和下部的轴部。顶部以能够绕转向轴线旋转的方式连接到下部，使得顶部能够相对于下部旋转以使车轮绕转向轴线转向。

在另一方面中，轴部的下部枢转地连接到下悬架臂，从而限定车轮倾斜轴线。

在另外的方面中，轴部的下部为T形接头，T形接头通过沿着转向轴线定向的轴以能够旋转的方式连接到顶部、并且通过沿着车轮倾斜轴线定向的轴枢转地连接到下悬架臂。

在另一方面中，下悬架臂包括弯曲部，以在车轮绕车轮倾斜轴线倾斜时提供车轮与下悬架臂之间的间隙。

在另外的方面中，框架适于相对于冲击塔架向右侧和向左侧倾斜介于0°至50°之间的角度

对本申请而言，例如前、后、后部、左、右、上、下、向上、向下、上方和下方之类的用于定位车辆上的元件的用语为通过坐在车辆上的在面向前的驾驶位置中的车辆驾驶员通常所理解的。对本申请而言，术语“冲击塔架”是指用于减震器组件的支撑结构。

本发明的各实施方式具有上述方面中的至少一个，但不必具有所有的方面。

本发明的各实施方式的另外的和/或替代性目的、特征、方面和优势将从下面的描述、附图和所附权利要求中变得显而易见。

附图说明

为更好地理解本发明以及本发明的其它目标和另外的特征，可以参照结合附图而使用的下面的描述，在附图中：

图1为包括根据本发明的第一实施方式的前悬架的三轮倾斜车辆的右前视立体图；

图2为图1的三轮倾斜车辆的前悬架的右侧的正视图，其中包括车辆框架的一部分，为了清楚起见，已经将作为前悬架的右侧的镜像的前悬架的左侧移除；

图3为图2中示出的前悬架和框架的俯视图；

图4为图2和图3中示出的前悬架和框架的右视立体图；

图5为图2至图4中示出的前悬架和框架的右后视立体图；

图6为图2至图5中示出的前悬架和框架的左前视立体图；

图7为图2至图6中示出的处于向右的倾斜位置中的前悬架和框架的正视图；

图8为图2至图6中示出的前悬架和框架的左后视立体图；

图9为用于图1的三轮倾斜车辆的车辆倾斜系统的液压回路和电子电路的实施方式的方框图；

图10为根据本发明的第二实施方式的三轮倾斜车辆的前悬架和框架的左后视立体图；

图11为用于图10的三轮倾斜车辆的倾斜系统的内部零件的左后视立体图；

图12为用于图10的三轮倾斜车辆的电路和电子电路的实施方式的方框图；

图13为图1的三轮倾斜车辆的前悬架和框架的正视图，其中为了清楚起见，已经将一部分移除；以及

图14为图13中示出的倾斜到一侧的前悬架和框架的正视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一实施方式的三轮倾斜车辆10。三轮车辆10的特定的美学设计细节对本发明并不关键，而图1仅示出一种可能的构型。当被驾驶车辆的驾驶员观察时，三轮倾斜车辆10具有左侧LS、右侧RS、前部F、和后部R。车辆10包括支撑和容纳发动机28的框架58，发动机28可以是任意类型的动力源，例如内燃发动机或电动机。跨式座椅16安装在框架58上并且优选地具有驾驶员座椅部和设置在驾驶员座椅部后面的乘员座椅部18。倾斜车辆10的特征为具有两个前轮12——一个在纵向轴线146的左侧而一个在纵向轴线146的右侧——以及单个居中后轮14。居中后轮14由附接到框架58的后部的后悬架系统15而悬置，并且通过任意适合的动力传动机构，例如变速箱或耦接到环形带、链条、或驱动轴组件的无极变速器，而操作性地连接到发动机28。转向机构，例如座椅16前面的手柄杆20通过转向柱22连接到前轮12以使车辆10转向。左悬架组件24和右悬架组件26将前轮12附接到车辆10，以允许车轮12绕基本竖直的转向/中心销轴线50的转动以及车轮12绕车轮倾斜轴线52的倾斜。

脚蹬30（仅示出右侧）从车辆10凸出，使得驾驶员可以在驾驶的同时将他/她的脚搁置到脚蹬30上。制动踏板32位于右侧脚蹬30的前面以应用前制动器34和后制动器（未示出）。倾斜车辆10还包括多个用于在使用期间保护车辆部件不受风雨影响并提供车辆的空气动力学效率和美观性的整流罩35、36、38和40。挡风板优选地置于手柄杆20的前面以保护驾驶员不受迎面的风力的影响。左侧和右侧乘员手柄44附接到乘员座椅部18的每一侧。通过管道48而与发动机28流体连通的消声器46附接到车辆10的后部R。可以使用任何适合的已知的总管与消声器的组合。

如本文在下面描述的，在操作中，左侧悬架组件24和右侧悬架组件26连接到三轮倾斜车辆10的框架58，以允许框架58并因此允许驾驶员和单个居中后轮14非常像在摩托车中一样向右侧或左侧倾斜。此外，前轮12以这样的方式连接到左侧悬架组件24和右侧悬架组件26：使得当框架倾斜过弯时前轮12也倾斜，由此通过三轮车辆复制摩托车的动作和驾驶方式。

将参照图2-8详细描述前悬架组件26。由于左侧前悬架组件24为右侧前悬架组件26的镜像，因此仅参照右侧前悬架组件26。

参照图2，前悬架组件26包括下悬架臂54，下悬架臂54在第一端部56处枢转地附接到支架57而限定第一枢转点60，支架57刚性地附接到框架58的下部。下悬架臂54还在第二端部64处枢转地附接到轴部82的下部78，从而限定第二枢转点66以及车轮倾斜轴线52。轴部82由转向节81和T形接头78构成。T形接头78包括轴（未示出），该轴插入到转向节81中并且与转向/中心销轴线50对准使得转向节81可以相对于T形接头78旋转，以使车轮绕转向/中心销轴线50转向。轮毂84用于将前轮12附接到前悬架组件26，使得前轮12绕旋转轴线142旋转。转向节81还包括转向臂86（图3）和倾斜臂88。倾斜杆90将转向节81的倾斜臂88连接到框架58。转向杆130将转向节81的转向臂86连接到转向机构126（图4和图5）。

参照图3，下悬架臂54包括前部68和后部70以形成“Y”形或“V”形。下悬架臂54在前部位置72和后部位置74处附接到框架58，前部位置72和后部位置74一起限定下悬架臂54的枢转轴线76。枢转轴线76经过枢转点60。下悬架臂54还包括在图2中最佳地看到的位于第一端部56与第二端部64之间的弯曲部144。如在图7中最佳地看到的，当车辆10向右倾斜时，向上弯曲部144允许车轮12与悬架臂54之间的间隙。应当理解，向上弯曲部144位于包括枢转轴线76和车轮倾斜轴线52的平面的上方。

参照图4，框架58包括下部构件59、直立构件55、和上部构件51。下部构件59在后部向上弯曲以与上部构件51连接。直立构件55将上部构件51的前部接合到下部构件59的前部以形成刚性框架58。支架57和53分别在前部位置72处和后部位置74处连接到下部构件59，下悬架臂54的前部68和后部70连接到支架57和53。转向柱22的上部端部150穿过框架58的上部构件51中的孔口152并由安装到上部构件51的轴承153支承。转向柱22的下部端部124由安装到框架58的直立构件55的支架125支撑。转向柱22连接到转向联动装置126，转向联动装置126又连接到转向杆130的近端端部128。转向杆130的远端端部132连接到轴部82的转向臂86。优选地，转向杆130的近端端部128和远端端部132通过球窝接头134连接到转向联动装置126和转向臂86。

图4示出由T形接头78以及轴部82的倾斜臂88与倾斜杆90的附接点限定的转向/中心销轴线50，车轮12可以绕转向/中心销轴线50转动以使车辆10转向。图4还示出由T形接头78与下悬架臂54的端部64的连接限定的车轮倾斜轴线52，车轮12可以绕车轮倾斜轴线52朝框架58或远离框架58而倾斜。

现在参照图5，图5为右侧悬架组件26的后视立体图，倾斜杆90的第一端部92连接到转向节81的倾斜臂88，并且倾斜杆90的第二端部94连接到框架58的直立构件55。因此，框架58的直立构件55直接地连接到转向节81的倾斜臂88，以在框架58倾斜时通过倾斜杆90而推动或拉动轴部82以便绕车轮倾斜轴线52枢转。因此当框架58倾斜到一侧或另一侧时车轮12倾斜。优选地，球窝接头用于将倾斜杆90连接到倾斜臂88和框架58，使得当推动或拉动轴部82时倾斜杆90可以仅承受拉力和压力。倾斜杆90提供刚性链接以保持车轮外倾。

参照图2、图5和图6，冲击塔架96在下端部98处枢转地附接到框架58以绕框架倾斜轴线100枢转。因此框架58和冲击塔架96可以相对于彼此绕倾斜轴线100枢转。冲击塔架96的上端部102包括具有左侧106和右侧108的支架104。致动器112的上端部110在枢转点113处附接到支架104的右侧108，而致动器112的下端部118在枢转点120处（图5）连接到框架58的下部构件59。减震器组件116的上端部114在枢转点115处附接到支架104的右侧108的末端，而减震器组件116的下端部122在枢转点123处附接到下悬架臂54。尽管未示出，但第二减震器和第二致动器在冲击塔架96的左侧连接到冲击塔架96和框架58，相对于框架倾斜轴线100对称。

优选地，致动器112为液压致动器，但本领域技术人员应当认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，也可以使用电气致动器或机械致动器。

再次参照图4，以虚线示出的制动盘138被固定以与轮毂84一起旋转。制动钳140被固定以与轴部82保持静止。当所述钳140对制动盘138施加制动力以减小轮毂84以及车轮12的旋转速度时，轴部82承受沿箭头T的方向的转矩（用于车辆的向前行进方向）。由于轴线50、52的方向并由于T形接头78不能够沿转矩T的方向相对于下悬架臂54旋转，因此所有的转矩T都将传递到下悬架臂54。如上所述，倾斜杆90的球窝接头连接部不抵抗制动期间产生的任何转矩，因此所有的转矩必须通过下悬架臂54来抵抗。

如果与设计成像下悬架臂54一样承受制动力的常规双A形臂悬架的上A型臂相比较，使所有的制动力都经过下悬架臂54允许倾斜杆90具有小的直径并且占据非常小的纵向空间。这为车轮留下足够的空间以向内倾斜而并不接触其它部件，特别是在同时地使车轮转向通过大的转向角度时是这样。这种设计还允许用于将减震器116容易地安装到冲击塔架96的必要的空间。

现有技术中的设计具有两个A形臂，一个位于另一个的上方，由于扭转力在上A形臂与下A形臂之间分布因而允许臂较小。但是这种构型限制了车轮的倾斜的角度。本发明的单个下悬架臂54比通常的双A形臂系统体积更大，但允许倾斜杆90为较小的单个杆，从而节省空间并允许车轮比双A形臂系统更加倾斜。

本发明构造允许用于使所有的前悬架部件铰接、倾斜、偏斜和转动而不相互干涉的足够的空间。如图4所示，减震器116位于基本上垂直于框架倾斜轴线100的基本上竖直的平面141中。框架58的直立构件55位于基本上平行于减震器116所处于的平面141的基本上竖直的平面139中。倾斜杆90和转向杆130也处于基本上竖直的平面135、137中，平面135、137也基本上平行于减震器116和框架58的直立构件55所处于的平面141和139。

应当理解，在框架58向左或向右倾斜的同时，车轮12同样向左或右倾斜并且还能够同时地转动。框架58和车轮12的倾斜朝下悬架臂54的方向降低转向杆130和倾斜杆90。在整个倾斜过程将部件保持在其相应的基本上竖直的平面中保证了每个部件之间没有干涉。尽管在使车轮12绕轴线52倾斜时同时使车轮12绕轴线50转动将引起转向杆130和倾斜杆90的一些纵向运动，但部件之间的纵向距离与保持在基本上竖直的平面中的部件相结合保证了部件之间没有干涉。

参照图7，在操作中，驾驶员转动手柄杆20并且沿箭头A的方向向右侧或向左侧倾斜框架58，以按照与驱动两轮摩托车类似的方式使车辆转向。在近端端部94处连接到框架58的直立构件55的倾斜杆90对轴部82的倾斜臂88施加力。这个力引起轴部82在T形接头78处绕车轮倾斜轴线52枢转，使得车轮12沿与框架58相同的方向被迫倾斜。也通过转向联动装置126（图4和图5）连接到框架58的直立构件55的转向杆130保持基本上平行于倾斜杆90，使得在车辆10倾斜的同时没有不需要的转向发生。在优选实施方式中，当框架58向右或向左倾斜时，车轮12保持平行于框架58（相对于地面向右或向左倾斜），但是不应当对本发明的范围进行这样的限制。在优选实施方式中，车轮倾斜轴线52平行于框架倾斜轴线100。

尽管图7没有示出车轮12以及其轮胎，但当车轮12向右倾斜时，下悬架臂54的弯曲部144允许车轮12与悬架臂54之间的间隙。明显地，当车辆10向左倾斜时，对于左悬架臂而言也是一样。

如在图7中可以看到的，当车辆10正倾斜过弯时，在框架58绕倾斜轴线100枢转的同时冲击塔架96保持直立，使得前悬架的减震器组件116并不像在现有技术中具有倾斜车轮的倾斜车辆一样直接地牵涉到框架58的倾斜运动中。减震器组件116的操作独立于框架58的倾斜运动。尽管倾斜过弯并且同时在不平整的地形上行进，但在框架58倾斜的同时车轮12与减震器组件116之间的运动比保持基本不变以提供不变的车轮阻尼。运动比为车轮12的竖直运动与减震器116的行程之间的比率。本领域技术人员应当认识到，不希望由于框架58的倾斜而引起运动比的实质性变化。如在图7中可以看到的，当框架58倾斜时，减震组件116的顶部枢转点115与框架倾斜轴线100保持不变距离d1。但是，减震器116的底部枢转点123（位于下悬架臂54上）跟随由框架58向右倾斜时下悬架臂的第一枢转点60绕框架倾斜轴线100的旋转移位引起的下悬架臂54向下的和向内的较小移位。当框架58倾斜时，距离d3限定枢转点60绕倾斜轴线100的旋转移位的半径。通过将d3保持在一定范围内，运动比的变化是很小的。优选地，d3小于框架58的横向宽度W。应当理解，通过减小距离d3，运动比受框架58的倾斜的影响变得较小。通过使下悬架臂轴线76（枢转点60）与框架倾斜轴线100同轴，可以获得完全不变的运动比。在示出的实施方式中，下悬架臂轴线76（枢转点60）沿横向方向位于致动器112的枢转点120与框架倾斜轴线100之间。

倾斜车辆10具有两种运行模式。在第一独立模式中没有来自致动器112的致动或任何动作，而在第二辅助模式中致动器112对框架58施加力以绕框架倾斜轴线100枢转。

在部分辅助模式中，连接到冲击塔架96的上端部102并在枢转点120处（图5）连接到框架58的下部构件59的致动器112抑制并阻碍框架58的倾斜运动，以提供平顺的转变并提供框架58与冲击塔架96之间的极限倾斜角度或最大倾斜角度，从而防止车辆10过度倾斜和损坏悬架部件。在优选实施方式中，最大倾斜角度

为50°。

在辅助模式中，致动器112对框架58施加力以绕框架倾斜轴线100枢转。在优选实施方式中，致动器112为连接到电子控制单元（ECU）77（图4）的液压、电气或机械致动器，电子控制单元（ECU）77从一个或多个检测由驾驶员施加到转向柱22的转矩的方向和大小的传感器接收输入。如图7所示，在辅助模式中，当驾驶员开始右转的转弯操作时，右侧致动器112推出，即延长其行程，使得致动器112的下端部的枢转点120远离致动器112的上端部的枢转点113以产生绕倾斜轴线100力矩B来辅助框架58沿箭头A的方向倾斜。力矩B通过致动器112在距倾斜轴线100一定距离d的枢转点120处施加的力产生。框架58的直立构件55又如上所述地推动倾斜杆90以倾斜车轮12。同时地，左侧致动器（未示出）拉动或缩短其行程以产生绕框架倾斜轴线100的相同的力矩B，并且框架58的直立构件55拉动左侧倾斜杆以基本上平行于右轮12地向右侧倾斜左轮12。

参照图8，连接到转向柱22的下端部124并连接到转向杆130的转向联动状置126以部分拆分的方式图示以示出细节。转向联动装置126包括转向臂轴150，转向臂轴150固定到转向柱22的下端部124并且基本上垂直于转向柱22延伸，使得当转向柱22旋转时，转向臂轴150沿着由转向柱22的轴线Y限定的圆形路径从左向右或从右向左横向地移动。L形转向连杆152通过轴承（未示出）以能够旋转的方式安装到转向臂轴150，使得转向连杆152能够绕转向臂轴150旋转。转向杆130连接到连接器160的下部，连接器160自身螺栓连接到L形转向连杆152的第一腿部154，如由虚线J和K所示。L形转向连杆152的第二腿部156连接到转矩感应连杆158的第一端部157，而转矩感应连杆158的第二端部159连接到冲击塔架96的下端部98。转矩感应连杆158包括附接于其上并电连接到ECU77的线性应变感应元件163，使得转矩感应连杆158的伸长和压缩变形将产生成比例的电信号，该电信号将发送给ECU77。在操作中，当向右转动手柄杆20时，转向柱22顺时针旋转，使转向臂轴150横向地向左移动。转向臂轴150的移位传递到L形转向连杆152，L形转向连杆152通过转矩感应连杆158而被防止绕转向臂轴150旋转。第一腿部154通过连接器160拉动转向杆130，以向右转动右侧轴部82（以及车轮12）。通过L形转向连杆152的第一腿部154施加到转向杆130上的拉力产生与转向臂轴150和连接器160的连接点162之间的距离成比例的绕转向臂轴150的转矩，该转矩通过L形转向连杆152传递到转矩感应连杆158。该转矩于连接点164处在转矩感应连杆158上产生压力，压力通过线性应变感应元件163的变形而测量。线性应变感应元件163向ECU77发送电信号，电信号与测量的变形成比例，测量的变形自身与施加到手柄杆上的力成比例。作为响应，ECU77向致动器112（图2和图7）发送指令信号以向右倾斜框架58。指令信号的强度与线性应变感应元件163的变形成比例，并由此确定致动器112应当多快（的速度）伸长以倾斜框架58。此外，转向柱22与冲击塔架96之间的相对运动通过转矩感应连杆158的轻微变形而测量。但是，由于转向柱22通过L形转向连杆152而与转矩感应连杆158分离，因此没有力传递到转向柱22。因此，冲击塔架96与转向柱22之间的相对运动彼此独立。

在优选实施方式中，速度传感器149（图9）电连接到ECU77并向ECU77提供表示车辆的速度的电信号。ECU77使车辆的速度与从传感器163接收的信号相互关联，以在给定速度下以正确的角度倾斜框架58。

一旦通过致动器112启动倾斜，框架58开始倾斜并且车轮12开始倾斜。在相应于给定弯角所需要的倾斜角度的特定倾斜角度下，作用到转向臂连杆152上并由此作用到转矩感应连杆150和转向杆130上的力将处于平衡状态。一旦达到平衡状态，则线性应变感应元件163将不再测量任何变形，并且致动器将接收信号以停止伸长或缩回，并且框架58和车轮12将保持在其倾斜位置，直到更多转矩沿相同或相反方向施加到转向柱为止。例如当驾驶员离开右侧拐角时，他对转向柱22施加逆时针转矩，转向柱22在转矩感应连杆158上施加拉力，该拉力被线性应变感应元件163测量，线性应变感应元件163将信号发送到ECU77以通过向致动器发送信号来调整车辆10，从而沿相反方向倾斜框架58，直到重新达到平衡状态为止。

在辅助模式中，线性应变感应元件163感应转矩感应连杆158的小的变形，并将表示施加到转向柱22的转矩的方向和大小的电信号发送到ECU77，ECU77又致动左侧和右侧致动器112，并由此引起框架58向正确的一侧以正确的速度倾斜。辅助倾斜系统配备有包括液压回路的液压致动器112，液压回路包括液压泵和一系列的比例阀以将液体压力引导到致动器112。

应当理解，图8中示出的转向联动装置126和转矩感应连杆158仅仅是许多可能的实施方式中的一个可能的实施方式。在不脱离本发明的范围的情况下，线性应变感应元件163可以由适于测量施加到转向柱22的力矩的能够将该信息传递到ECU的各种其它传感器替代。例如，转矩传感器可以直接地安装到转向柱22。

图9为示出用于根据本发明的第一实施方式的辅助倾斜系统的液压回路和电子电路方框图。传感器163测量施加到转向柱22的转矩，向ECU77发送表示转矩的大小和方向的信号。ECU77还接收来自速度传感器149的信号。响应于来自传感器163的信号，ECU77向四通阀129发送与从传感器163接收的信号成比例并且与速度传感器149的信号相互关联的信号，该信号指导由液压泵P产生的液体压力以伸长或缩回液压致动器112R和112L。ECU77还优选地接收来自倾斜角度传感器147的表示冲击塔架96与框架58之间的相对角度的信号，以记录框架58相对于冲击塔架96的角度。

图10示出根据本发明的第二实施方式的辅助倾斜系统。变速箱180固定地安装到框架58的下部构件59。参照图10和图11，变速箱180包括电动机182，电动机182具有与齿轮184接合的旋转齿轮，齿轮184固定到冲击塔架96的底部98并且与倾斜轴线100同轴。当电动机182被致动时，电动机182绕固定齿轮184旋转并且迫使变速箱180和框架58绕倾斜轴线100旋转。车辆10根据电动机182的旋转的方向向一侧或另一侧倾斜。ECU192电连接到变速箱180的电动机182并且控制电动机182的旋转速度和旋转方向。

可以预期到，可以将电动机182安装到冲击塔架96上并且将固定齿轮184安装到框架58上使得当电动机182被致动时，电动机182使固定齿轮184旋转并迫使框架58绕倾斜轴线100枢转。

转矩传感器190定位在转向柱22上并且电连接到ECU192。由驾驶员施加到转向柱22的转矩将通过转矩传感器190产生发送到ECU192的成比例的电信号。可以使用许多类型的转矩传感器。一个示例为磁性传感器，磁性传感器测量转向柱22的上部与下部之间的偏移，并产生表示施加到转向柱22的转矩的大小和方向的电压。ECU192接收来自转矩传感器190的电信号并将相应的电信号发送到变速箱180的电动机182，以使框架58以与由驾驶员施加到转向柱22的转矩相对应的给定方向和特定速度绕倾斜轴线100枢转。

变速箱180还包括齿轮轴186，齿轮轴186具有与固定齿轮184接合的第一齿轮185以及与行星齿轮单元188接合的第二齿轮187。转向臂189连接到行星齿轮单元188的行星架。转向臂189连接到转向轴191而转向杆191自身连接到转向杆130。转向柱22的端部194包括用作行星齿轮单元188的太阳齿轮的齿轮。因此，齿轮轴186将冲击塔架96连接到行星齿轮单元188和转向杆130。

当转向柱22顺时针转动时，施加到转向柱22上的转矩由转矩传感器190获取，转矩传感器190向ECU192发送信号，ECU192又致动电动机182以使框架向右枢转。行星齿轮单元188的行星架同样顺时针旋转，因而转向臂189顺时针旋转，使转向轴191和转向杆130向左移动从而向右转动车轮12。同时地，齿轮轴186被迫绕固定齿轮184顺时针旋转，引起行星齿轮单元186的环形齿轮逆时针旋转，从而减少转向轴191和转向杆130向左的运动并产生转向不足的梯度。来自转向柱22的端部194和来自齿轮轴186的输入的转向臂的净方向将通过齿轮传动比确定，但净方向将保持右向转动的顺时针方向。

第二电动机196通过安装到转向柱22上的固定齿轮198连接到转向柱22并且电连接到ECU192。电动机196用于在由驾驶员转动转向柱22产生的转矩的相反方向上在转向柱22中产生转矩，以产生反转向作用。为倾斜框架，需要反转向以启动倾斜。此外，一旦车轮12开始倾斜，则车轮上的陀螺效应趋向于增强车轮12的转动，这是应当受控制以避免不适当的过度转向。电动机196帮助驾驶员将车辆10保持在所需要的角度，而不必通过他或她自己的力量来应对陀螺效应。

图12为示出根据本发明的第二实施方式的辅助倾斜系统的电路和电子电路的方框图。传感器190测量施加于转向柱22的转矩，向ECU192发送表示转矩的大小和方向的信号。ECU192还接收来自速度传感器149的信号。响应于来自传感器190的信号，ECU192将与从速度传感器149接收的信号有相互关系的成比例的信号发送给电源模块220，电源模块220向电动机182输送相应于从传感器190接收的信号的大小和方向的电流，从而引起框架58以一种方式或另一种方式倾斜。电动机182包括位置编码器182E，位置编码器182E向ECU192传递表示冲击塔架96与框架58之间的相对角度的信号。当启动框架58的倾斜运动时，ECU192还向电动机196发送信号以产生上面描述的反转向作用。

在特定实施方式中，当车辆速度传感器149发送低于表示最小车辆速度的阈值的信号时，ECU不向致动器发送指令信号并且转向柱22可以独立于框架58相对于冲击塔架96的倾斜而转动车轮12。

参照图13和图14，倾斜车辆10优选地配备有锁定机构200以将框架58固定到冲击塔架96并防止框架58与冲击塔架96之间绕框架倾斜轴线100的相对运动。锁定机构200可以用于停放车辆或用于低速驾驶。锁定机构200包括机械的或电的致动器201，致动器201安装到支架210上而支架210自身固定到框架58的直立构件55。锁定销202从致动器201的下部突出并适于根据指令移入和移出致动器201。通过将支架104的前部移除而示出冲击塔架96的上端部102。如可以看到的，具有凹口205的凹口板204固定到冲击塔架96的上端部102。如图13所示，在锁定位置中，锁定销202与凹口205接合以将框架58和冲击塔架96锁定。

致动器201保持接合到凹口205的锁定销202，直到电气地或机械地接收到指令而拉动锁定销202脱离与凹口205的接合并且将框架58从冲击塔架96释放。如图14所示，一旦将锁定销202拉出，则框架58可以如由箭头A所描述的相对于冲击塔架96向右或向左倾斜。凹口板204优选地由塑料材料制成以使锁定销202能够沿着凹口板204的表面容易地滑动。

在优选实施方式中，致动器201是电气的并且电连接到ECU77或192。ECU77或192监视例如车辆速度、框架58的倾斜速度和倾斜角度的一系列参数，使得当车辆速度低于最小阈值速度时，ECU可以向致动器201发送信号以将框架58锁定到冲击塔架96，从而提供安全的低速驾驶操作。ECU也可以在特定的情形下例如当框架58的倾斜速度较高时防止锁定销202接合凹口205以避免破坏锁定销202。也可以对ECU编程使得只要车辆10停止即将框架58锁定到冲击塔架96，由此避免了使用者必须通过他的腿使车辆10保持直立。

尽管仅示出仅对应于一个锁定位置的一个锁定凹口205，但凹口板204可以包括对应于多于一个的锁定位置的一系列的锁定凹口，多于一个的锁定位置可用于适于在倾斜表面上停放车辆10，使得框架58可以锁定在竖直位置中而并不垂直于地面。如之前所提到的，只要车辆10即将停止即可以将框架58锁定。如果在车辆10停车的道路中存在隆起物，则可以使用适合的锁定凹口从而将框架58锁定在竖直位置。

虽然已经结合当前被认为是最实用的和最优选的实施方式描述了本发明，但应当理解本发明并不局限于公开的实施方式和元件，而是相反地，用于覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改、特征的结合、等同布置、以及等同元件。此外，在附图中出现的各种部件的特征的外形尺寸并非用于进行限制，并且附图中的部件的尺寸可以不同于在此在附图中描绘的尺寸。因而，如果对本发明的修改和变型落入所附权利要求以及其等同方案的范围内，则本发明趋于覆盖这些修改和变型。

Claims (8)

1.一种倾斜车辆，包括：

框架，所述框架具有前部、后部、下部和上部；

发动机，所述发动机由所述框架支撑；

冲击塔架，所述冲击塔架具有上端部和下端部，所述冲击塔架的所述下端部通过枢转连接部而枢转地连接到所述框架，所述枢转连接部限定框架倾斜轴线，所述框架能够绕所述框架倾斜轴线相对于所述冲击塔架向右侧和向左侧倾斜；

左前轮和右前轮，所述左前轮和右前轮分别通过左前悬架组件和右前悬架组件连接到所述框架的所述前部；

转向组件，所述转向组件具有由所述框架支撑的能够旋转的转向柱并且操作性地连接到所述左前轮和所述右前轮；

后悬架，所述后悬架连接到所述框架的所述后部；

至少一个后轮，所述至少一个后轮连接到所述后悬架，所述车轮中的至少一个操作性地连接到所述发动机；

制动系统，所述制动系统操作性地连接到至少一个车轮；

每个前悬架组件均包括下悬架臂，所述下悬架臂在第一端部处枢转地连接到所述框架并且在第二端部处枢转地连接到所述车轮；

减震器，所述减震器具有与所述冲击塔架的所述上端部相连接的上端部以及与所述下悬架臂和另外的悬架臂中的至少一个相连接的下端部；以及

致动器，所述致动器安装到所述框架和所述冲击塔架中的一个，所述致动器包括与固定齿轮接合的旋转齿轮，所述固定齿轮安装到所述框架和所述冲击塔架中的另一个；

其中，所述旋转齿轮的旋转引起所述框架相对于所述冲击塔架的倾斜运动。

2.根据权利要求1所述的倾斜车辆，还包括电连接到至少一个传感器的电子控制单元（ECU），所述至少一个传感器适于检测施加到所述转向柱的转矩的方向和大小并且适于将表示施加到所述转向柱的所述转矩的方向和大小的相应信号发送到所述电子控制单元，所述电子控制单元操作性地连接到所述致动器；

其中，响应于来自所述至少一个传感器的信号，所述电子控制单元向所述致动器发送指令信号，以便以与施加到所述转向柱的所述转矩的方向和大小相对应的方向和速率向所述框架提供相对于所述冲击塔架的倾斜转矩。

3.根据权利要求1所述的倾斜车辆，还包括致动的锁定装置以将所述框架固定到所述冲击塔架、并防止所述框架与所述冲击塔架之间绕所述框架倾斜轴线的相对运动。

4.根据权利要求1所述的倾斜车辆，其中，所述前轮安装到具有顶部和下部的轴部，所述顶部以能够绕转向轴线旋转的方式连接到所述下部，使得所述顶部能够相对于所述下部旋转，以使所述车轮绕所述转向轴线转向。

5.根据权利要求4所述的倾斜车辆，其中，所述轴部的所述下部枢转地连接到所述下悬架臂，从而限定车轮倾斜轴线。

6.根据权利要求5所述的倾斜车辆，其中，所述轴部的所述下部为T形接头，所述T形接头通过沿着所述转向轴线定向的轴以能够旋转的方式连接到所述顶部、并且通过沿着所述车轮倾斜轴线定向的轴枢转地连接到所述下悬架臂。

7.根据权利要求2所述的倾斜车辆，其中，所述下悬架臂包括弯曲部，以在所述车轮绕车轮倾斜轴线倾斜时在所述车轮与所述下悬架臂之间提供间隙。

8.根据权利要求1所述的倾斜车辆，其中，所述框架适于相对于所述冲击塔架向右侧和向左侧倾斜介于0°至50°之间的角度

Images