CN103129614A - 用于三轮车辆的转向系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆，其包括框架、第一和第二车轮（其绕第一水平轴线可选择地可旋转）、第三车轮和转向系统。转向系统可操作地将第三车轮连接至框架，以使第三车轮绕第二水平轴线可选择地可旋转。转向系统被配置为可选择地相对于框架让车轮转弯并让车轮侧向运动，从而增加转弯时的稳定性。

Description

用于三轮车辆的转向系统

技术领域

本发明涉及一种用于三轮车辆的转向系统。

背景技术

大多数客车包括四个接地轮，即两个后轮和两个前轮。然而，一些车辆的配置仅包括三个接地轮。在一种三轮车辆的配置（被称为“三角”配置）中，车辆有两个后轮和一个单独的前轮。在另一种三轮车辆的配置（被称为“蝌蚪”配置），车辆有两个前轮和一个单独的后轮。

发明内容

一种包含框架、车轮和转向系统的车辆。转向系统将车轮可操作地连接至框架，并被配置为相对于框架可选择地让车轮转弯和让车轮侧向移位。因此，在车辆转弯的过程中，车轮相对于重心侧向运动，从而提高了车辆稳定性。

从下文中对实现本发明的最佳模式的有附图的详细描述可知，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势是很明显的。

附图说明

图1为三轮车辆的示意性透视图，所述三轮车辆具有由转向系统所控制的车轮。

图2为图1中的三轮车辆的示意性俯视图，其中转向系统处于第一配置，车轮处于第一位置；

图3为图1中的三轮车辆的示意性俯视图，其中转向系统处于第一配置，车轮处于第二位置；

图4对是图1-3中的车轮的示意性显示，其处在相对于车辆重心的第一和第二位置；

图5是图1中的三轮车辆的示意性俯视图，其中转向系统处于第二配置，车轮处于第一位置；

图6是图1中的三轮车辆的示意性俯视图，其中转向系统处于第二配置，车轮处于第三位置；和

图7是用于图1中的车辆的可替换的转向系统的示意性透视图。

具体实施方式

参考图1和2，三轮车辆10包含车辆框架14。框架14示意性地表示在图中。在一个实施例中，框架14可以与车身（未示出）为一整体。在另一实施例中，框架14可以是独立的单元，车身附在框架上。车辆10也包含两个接地轮18、22，所述接地轮相对于框架14可旋转地安装，以绕共同的水平轴线26旋转。车辆10包括另一接地轮30，该接地轮与其他车轮18、22纵向分隔开。车轮30通过悬架（suspension）和转向系统34相对于框架14安装。在所描述的实施例中，车辆10不包括除车轮18、22、30以外的其他接地轮。

系统34包括第一构件38，其在所描述的实施例中为C型。第一构件38将车轮30支撑在轮轴42上，从而车轮30可选择地绕大致水平的轴线（图2中用46表示）旋转。第二构件50经由球型接头54与第一构件38可枢转地连接。第三构件58经由另一个球型接头62与第一构件38可枢转地连接。

第二构件50操作地连接至第四构件66，该第四构件在所描述的实施例中为支架。更具体来说，第二构件50经由枢转销70操作地连接至第四构件66，从而第二构件50可选择地可相对于第四构件66绕水平轴线枢转。第三构件58操作地连接至第五构件74，其在所描述的实施例中为支架。更具体来说，第三构件58经由枢转销78操作地连接至第五构件74，从而第三构件58可选择地相对于第五构件74绕水平轴线枢转。

第一支撑组件（strut assembly）82操作地将第二构件50的一端连接至第四构件66。更具体来说，第一支撑组件82的一端可旋转地与第二构件50连接，第一支撑组件82的另一端可旋转地与第四构件66连接。第一支撑组件82包括减震器86和弹簧90。类似地，第二支撑组件94操作地将第三构件58的一端连接至第五构件74。更具体来说，第二支撑组件94的一端可旋转地与第三构件58连接，第二支撑组件94的另一端可旋转地与第五构件74连接。第二支撑组件94包括减震器98和弹簧102。

车轮30因而操作地连接至第一和第二支撑组件82、94，以将路面不平导致的车轮30的垂直运动传送至第一和第二支撑组件82、94。更具体来说，车轮30的垂直运动经由第一构件38被传送至第二构件50；第二构件50绕枢转销70枢转，且将运动传送至减震器86和弹簧90。类似地，车轮30的垂直运动经由第一构件38被传送至第三构件58；第三构件58绕枢转销78枢转，且将运动传送至减震器98和弹簧102。

第四和第五构件66、74经由支撑构件106、110相对于框架14可动地安装。更具体来说，支撑构件106、110被连接至框架14；第四构件66可枢转地连接至支撑构件106，第五构件74可枢转地连接至支撑构件110。因此，第四和第五构件66、74相对于支撑构件106、110和框架14可选择地枢转。机械联动件（linkage）114可操作地使第四和五构件66、74与转向装置（steering gear）118相互连接。转向装置118操作地连接至方向盘（未示出）或其他用户可操作的输入设备，以控制系统34。转向装置118的运动导致第四和五构件66、74并相应地导致第二和三构件50、58相对于支撑构件106、110和框架14绕竖直的轴线枢转。

第一、二、三、四和五构件38、50、58、66、74共同协作，限定了机构（即四杆联动件120），所述机构导致车轮30相对于框架14侧向（横向）运动，并导致车轮30响应于来自转向装置118的输入而转弯（toe）。如这里所使用的，转弯是指车轮30绕垂直轴线的旋转以使车辆10能够转向。四杆联动件120被配置为接收输入运动，并将输入运动转换为包括车轮30的转弯和车轮30的侧向移位的输出运动。

更具体来说，图1和2中，车轮30显示为处于相对于框架14的第一位置。在第一位置，车轮30在车辆的横向维度（沿着纵向中心线）的中心处，车轮30的转向角为0度。在图3中，车轮30显示为处于第二位置，在该位置车轮已经绕垂直轴线旋转了约22度并且已经侧向运动。

参考图3，其中相同的附图标记代表图1和2中的相同部件，转向装置118的运动导致第四和五构件66、74并相应地导致第二和三构件50、58相对于支撑组件106、110和框架14枢转。当第二和第三构件50、58枢转时，它们使第一构件38和车轮30相对于框架14侧向地移动。同时，第二和第三构件50、58导致第一构件38和车轮30旋转或转弯。因此，四杆联动件120从转向装置118接收输入的力和运动，并将输入的力和运动转换为输出的力和运动，所述输出的力和运动使车轮30侧向移动并使车轮30转弯。

参考图4，用30示出处于其第一位置的车轮30。线122使车轮18与前轮30相互连接。车辆10承受侧向负荷（例如转弯）的稳定性是车辆10的重心130的高度126除以从重心130到线122（其使车轮18、30相互连接）的距离134所得的商的函数。当车轮30处于第二位置（如虚线138所示），使车轮相互连接的线被移动至如142所示的位置。从重心130至142处的线的距离如146所示。距离146大于距离134，因而在转向过程中侧向移动车轮至其第二位置与仅在第一位置让车轮转弯相比提高了车辆的稳定性。

再次参考图1-3，系统34被配置为使得车轮30的侧向运动量与车轮30的转弯或转动量有关系。也就是说，转向系统34被配置为使得车轮30的转弯量是车轮30的侧向运动量的函数。系统34被配置为使得车轮的侧向移位与转弯的关系是可选择地变化的。

在所描述的实施例中，四杆联动件120可被选择性地重新配置，从而输出运动中的转弯和侧向移位的相对量是可选择性地变化的。更具体来说，四杆联动件120的构件可选择性地运动，以改变四杆联动件120的动态响应，从而提供了车轮30的侧向移位和转弯之间的可变的关系。当四杆连接到120处在其第一配置时（如图2和3所示），车轮的侧向移位和转弯的特征在于第一种关系，从而车轮400毫米的侧向移位导致22度的转弯。

支撑构件106、110相对于框架14安装，从而它们可选择地绕垂直的轴枢转。联动件150可操作地将支撑构件106、110连接至促动器154，该促动器154可操作为可选择地使支撑构件106、110旋转或枢转。支撑构件106、110相对于第四和第五构件66、74安装，因此，当支撑构件106、110枢转时，第四和第五构件66、74也运动，这又导致第二和第三构件50、58绕枢转销62和78旋转，从而改变了四杆联动件120的几何构造，并改变了系统34的输出运动。

参考图5，其中相同的附图标记代表图1-4中的相同部件，四杆联动件120显示为处于第二配置中，在该配置下促动器154已经导致第四和第五构件66、74向内并朝向对方移动，从而使第二和第三构件50、58几乎彼此平行，而当四杆地连接120处于第一配置时，第二和第三构件50、58之间的距离随着与车轮30的接近程度而减小。在第二配置中，输出运动中的转弯和侧向移位的相对量与在第一配置下的转弯和侧向移位的相对量不同。

更具体来说，当四杆联动件120处于第二配置时，四杆联动件120通过将车轮30移动至第三位置（如图6所示）的方式对转向装置118的输入运动做出响应。参考图6，当车轮30位于第三位置时，车轮30的特征在于侧向移位量（400毫米）与车轮30位于第二位置（如图3所示）时相同。然而，车轮30仅转弯了1.5度。因此，当四杆联动件120处于第二配置时，任意给定的侧向移位量对应的转弯量均小于四杆联动件120处于第一配置时的量。因此，促动器154被配置为可选择地重新配置四杆机构120，以使输出运动中转弯和侧向移位的相对量是可选择地改变的。

四杆联动件120的第一配置特别地适用于低车速，从而可实现小的转向半径。第二配置特别地适用于更高速度。如图2所示，车辆10包括控制器158，该控制器可操作地连接至促动器154，并被配置为可选择地导致促动器154通过让支撑构件106、110运动来重新配置四杆机构120。传感器162被配置为测量车辆10的速度，并可操作地连接至控制器158，以便将测得的车辆10的速度传送至控制器158。控制器158被配置为使得促动器154基于车辆速度重新配置四杆机构120。随着车辆10加速，控制器起作用，使第二、第三构件50、58更加平行，以相对于侧向移位量减小转弯量。

再次参考图1，在所描述的实施例中，系统34包括第六构件166和第七构件170。第六构件166经由球型接头174可枢转地连接至第一构件38。第七构件170经由球型接头（未示出）可枢转地连接至第一构件38。第六构件166也可枢转地连接至第四构件66；因此，第六构件166的运动与第二构件50的运动大体上相同。第七构件170也可枢转地连接至第五构件74；因此，第七构件170的运动与第三构件58的运动大体上相同。

参考图7，示意性地显示了可用于图1的车辆10的可替换的悬架和转向系统200。系统200包括构件204，该构件可旋转地支撑车轮30。第一连杆208可枢转地连接至构件204，从而第一连杆208的向前/向后运动导致构件204绕垂直轴线旋转，这又使得车轮30转弯。系统200包括第一促动器212，该第一促动器可操作地连接至连杆208，以引起连杆208的向前/向后运动，并从而使得车轮30转弯。

支撑结构214可操作地将构件204连接至框架218。第二促动器22经由支撑结构可操作地连接至车轮30。促动器被配置为通过引起支撑结构214的旋转来让车轮30侧向运动。因此，系统200被配置为使得车轮30的转弯和侧向移位可通过各自的促动器212、222独立地控制。支撑组件226可操作地使支撑结构214与框架218相互连接，并被配置为用于缓冲车轮30的垂直运动。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种车辆，其包括：

框架；

车轮；和

转向系统，其将车轮可操作地连接至框架，并被配置为可选择地相对于框架让车轮转弯和侧向移位。

2.如权利要求1所述的车辆，其中转向系统包括一机构，该机构被配置为接收输入运动，并将输入运动转换为输出运动，所述输出运动包括车轮的转弯和车轮的侧向移位。

3.如权利要求2所述的车辆，其中所述机构可被选择地重新配置，从而输出运动中转弯和侧向移位的相对量可选择地改变。

4.如权利要求3所述的车辆，其中所述机构为具有可变几何构造的联动件。

5.如权利要求4所述的车辆，其联动件包括第一构件、第二构件、第三构件、第四构件和第五构件；

其中车轮可操作地连接至第一构件，从而车轮相对于第一构件绕水平轴线可选择地旋转；

其中第二构件与第一构件和第四构件可操作地连接并相对于第一构件和第四构件可选择地枢转；

其中第三构件与第一构件和第五构件可操作地连接并相对于第一构件和第五构件可选择地枢转；

其中第四和第五构件相对于第一构件可选择地运动，以改变第二和第三构件之间形成的角度。

6.如权利要求3所述的车辆，进一步包括促动器，其被配置为可选择地重新配置所述机构，从而输出运动中的转弯和侧向移位的相对量可选择地改变；

控制器，其可操作地连接至促动器，并被配置为可选择地使得促动器重新配置所述机构；和

传感器，其被配置为测量车辆的速度，并可操作地连接至控制器，以将测量得到的车辆速度传达至控制器；

其中控制器被配置为促使促动器基于车辆速度重新配置所述机构。

7.如权利要求6所述的车辆，其中控制器被配置为引起所述机构的重新配置，从而随着车辆速度的提高转弯量相对于侧向移位量减小。

8.如权利要求1所述的车辆，进一步包括第一促动器，其可操作地连接至车轮，并被配置为可选择地让车轮转弯；和

第二促动器，其可操作地连接至车轮，并被配置为可选择地让车轮侧向运动。

9.一种车辆，其包括：

框架；

第一和第二车轮，它们可选择地绕第一水平轴线旋转；

第三车轮；和

转向系统，其将第三车轮可操作地连接至框架，从而第三车轮绕第二水平轴线可选择地旋转；

其中，转向系统被配置为可选择地相对于框架让第三车轮转弯，并让第三车轮侧向移位。

10.如权利要求9所述的车辆，其转向系统包括一机构，其被配置为接收输入运动，并将输入运动转换为输出运动，所述输出运动包括让第三车轮转弯和让第三车轮侧向移位。

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