CN104029729A - 可横向倾斜的多轮辙车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可横向倾斜的多轮辙车辆，其具有至少三个车轮车身、具有两个车轮的至少一个车轮对，所述两个车轮分配给公用轴并且在各种情况下通过用气动或液压流体操作的汽缸单元支承在车身上。汽缸单元在各种情况下具有串联连接的、具有不同内径的两个汽缸，其中在各种情况下一个活塞可轴向移动地引导，一个汽缸单元的两个汽缸以流体导通的方式在各种情况下以端侧连接至另一个汽缸单元的相应的汽缸，并且其可以使流体在各种情况下通过活塞从一个汽缸单元的具有较小内径的汽缸转移至另一个汽缸单元的具有较大内径的汽缸，并从一个汽缸单元的具有较大内径的汽缸转移至另一个汽缸单元的具有较小内径的汽缸，反之亦然。

Description

可横向倾斜的多轮辙车辆

技术领域

本发明涉及可横向倾斜的多轮辙车辆，尤其是机动车辆。

背景技术

近年来，由于城市中运行的车辆的多样性及相关问题例如交通拥堵或环境污染，对车辆的创新设计的兴趣逐渐增长。为了使例如通过多个车辆共享行车道或停车位来解决停车问题或改善交通流量成为可能，这种类型的车辆将会很小特别是很窄。这种类型的车辆的尺寸通常设计为运输一至两个人。因此这仍然能够保证个人的移动性。而且，所述的小尺寸和低重量的车辆使得降低发动机的输出功率和车辆导致的排放物而无任何驾驶性能的损失成为可能。近年来做了许多尝试来开发多轮辙的、可横向倾斜的车辆，当在弯道驾驶时，这些车辆的整个车辆或它的一部分类似于自行车的方式朝向弯道的内侧倾斜，结果是重力和离心力的合力实质上沿着车身的垂线延伸。因此，车辆的朝向弯道外侧的横向倾斜甚至在可横向倾斜的车辆的轮辙宽度比传统的多轮辙车辆的轮辙宽度相对窄的情况下被阻止。

实践中已经公开了不同类型的具有三个或四个车轮的可横向倾斜的车辆。例如，在一些三轮车辆中仅仅车身和中心车轮可以倾斜，而具有两个安装在公用轴上的偏心轮的一对车轮不可以倾斜。然而，优选的解决方案通常是所有的车轮可以和车身一起倾斜，这是因为这种解决方案相对于车辆的宽度来说需要较少的安装空间以及因此车辆的总体设计很窄。

可横向倾斜的车辆的一个重要的方面是自发直立性。通常车辆的质心在车身横向倾斜过程中下降。然而，这就意味着可横向倾斜的多轮辙车辆的车身将不会再次自动直立自身。实现横向倾斜的车身的自动直立的简单的可能性是在横向倾斜过程中在倾斜角增加时提高车辆的质心。另外，该解决方案提供了甚至车辆在停止时车辆自动呈现稳定的直立位置这样一个重要的优势，因为车辆的质心在所述位置位于最低。

例如，文献DE4035128A1公开了一种具有三或四个车轮的可横向倾斜的多轮辙车辆。倾斜位置由弯道外侧延展程度很大的车轮以及弯道内侧压缩的车轮获得。例如，轮轴的车轮之间的平衡装置在液压或气动压力容器或汽缸，如车辆两侧彼此相对设置的弹簧元件之间提供了平衡管线。

此外，文献US5040812公开了一种至少具有三个车轮的可横向倾斜的多轮辙车辆，在横向倾斜过程中当倾斜角增加时通过皮带传动提高该车辆的车身。

进一步地，文献DE19838328C1已经公开了一种具有三个或四个车轮的多轮辙可横向倾斜的车辆，在该车辆中车辆的前车轮对具有独立的带有双叉臂的车轮悬挂系统。在各种情况下由下叉臂支承的支柱和压杆共同形成了在铰接于车身的旋转杆上通过以下方式用作曲柄连杆的刚性三角形：在车身和车轮的倾斜位置中在车轮对附近提高车身。

发明内容

针对以上背景技术，本发明的目的在于提供至少一种替代现有技术的技术，通过该技术可以实现多轮辙可横向倾斜的车辆尤其是机动车辆在横向倾斜后自动自发直立。而且，该技术方案应具备紧凑的总体设计，目的是保证尽可能小的需要的安装空间以便实现窄的车辆。

本发明的目的通过以下技术方案来实现。

本发明提供了一种可横向倾斜的多轮辙车辆，其具有至少三个车轮2、车身5、具有两个车轮2的至少一个车轮对3，所述两个车轮2分配给公用轴并且在各种情况下通过用气动或液压流体操作的汽缸单元6支承在车身5上。汽缸单元6在各种情况下具有串联连接的、具有不同内径的两个汽缸7、8，其中在各种情况下一个活塞9、10可轴向移动地引导，一个汽缸单元6的两个汽缸7、8以流体导通的方式在各种情况下以端侧连接至另一个汽缸单元6的相应的汽缸7、8，并且其可以使流体在各种情况下通过活塞9、10从一个汽缸单元6的具有较小内径的汽缸7转移至另一个汽缸单元6的具有较大内径的汽缸8，并从一个汽缸单元6的具有较大内径的汽缸8转移至另一个汽缸单元6的具有较小内径的汽缸7，反之亦然。

进一步地，具有较大内径的汽缸8的活塞10具有可以打开和关闭的连通开口11，并且通过所述连通开口11，流体可以在同一汽缸单元6的汽缸7、8之间进行交换。

进一步地，连通开口11可以通过具有较小内径的汽缸7的活塞9被关闭。

进一步地，具有较大内径的汽缸8的活塞10连接至在具有较小内径的汽缸7中引导的套管状的活塞杆13，具有较小内径的汽缸7的活塞9在套管状的活塞杆13中可移动地引导。

进一步地，汽缸单元6构成车轮控制部，车轮对3的车轮2通过所述车轮控制部在各种情况下悬挂在车身5上。

进一步地，车轮对3的每个车轮2都以基于振动的弹性和阻尼的方式安装在各自的汽缸单元6上。

进一步地，在各种情况下两个车轮对3具有两个车轮2，一个车轮对3形成车辆的可操纵的前轮，另一个车轮对3形成车辆的后轮。

应当指出的是，在以下说明书中分别说明的特征可以以任何所需要的技术上有意义的方式彼此结合，并进一步公开了本发明的实施例。说明书尤其结合附图进一步描绘和说明本发明。

根据本发明的可横向倾斜的多轮辙车辆，尤其是机动车辆，具有至少三个车轮、车身例如车架以及至少一个具有两个分配至公用轴的车轮的车轮对。车轮在各种情况下通过用气动或液压流体操作的汽缸单元支承在车身上。在本发明的上下文中，汽缸单元包含至少一个汽缸，其中活塞可轴向移动地引导。而且，活塞总体上连接至活塞杆。

根据本发明的汽缸单元在各种情况下具有串联连接的、具有不同内径的两个汽缸，其中在各种情况下一个活塞可轴向移动地引导。车轮对的一个汽缸单元的两个汽缸以流体导通的方式在各种情况下以端侧连接至同一车轮对的另一汽缸单元相应的汽缸。因此，同一车轮对的两个汽缸单元的具有较小内径的两个汽缸以流体导通的方式以它们的轴向末端彼此连接，并且两个汽缸单元的具有较大内径的两个汽缸同样以流体导通的方式以它们的轴向末端彼此连接。因此，同一车轮对的两个汽缸单元形成闭合、气动或液压的回路，其中所含有的流体，例如空气或液压油，可以通过在各自的汽缸中引导的活塞来在同一车轮对的两个汽缸单元之间转移。

特别地，流体因此可以通过活塞在各种情况下从一个汽缸单元的具有较小内径的汽缸（在此处的下文中也称为小汽缸）转移至另一个汽缸单元的具有较大内径的汽缸（在此处的下文中也称为大汽缸），并从一个汽缸单元的具有较大内径的汽缸转移至另一个汽缸单元的具有较小内径的汽缸，反之亦然。这引起一种情况，例如，当流体从一个汽缸单元的具有较小内径的汽缸转移至另一个汽缸单元的具有较大内径的汽缸时，在具有较小内径的汽缸中引导的活塞比在具有较大内径的汽缸中引导的活塞覆盖更大的轴向位移行程，这是由于内径的差异造成的。因此，在根据本发明的车辆中，一般同一车轮对的两个车轮通过以流体导通的方式彼此连接的汽缸单元彼此耦接。这在车身横向倾斜过程中被如下使用。

在弯道行驶时，例如，根据本发明的车辆中的车身和车轮都朝向弯道内侧倾斜。弯道内侧的车轮压缩，而弯道外侧的车轮延展。在弯道外侧车轮延展的过程中，将车轮支承在车身上的汽缸单元变长。例如，这通过弯道外侧的汽缸单元的活塞杆在汽缸外面延展来实现，其中该活塞杆连接至具有较小内径的汽缸的活塞。根据本发明，活塞的该位移运动将流体从弯道外侧汽缸单元的具有较小内径的汽缸运送至弯道内侧汽缸单元的具有较大内径的汽缸，其中弯道内侧汽缸单元缩短的量小于弯道外侧汽缸单元变长的量，这是由于不同的内径造成的。这导致了车身横向朝向弯道内侧倾斜，连同这个，根据本发明的车辆的质心提高了，因而车身自动自发直立为直立的、中间位置成为可能，这是因为车辆的质心在直立的、中间位置具有最低的位置。

与背景技术部分开头所提及的用于在车身横向倾斜的过程中提高车身的杠杆机构相比，根据本发明的以流体导通的方式彼此连接的两个汽缸单元有利地需要实质上较小的安装空间。根据本发明的解决方案，因此可以以特别紧凑的方式来实现可横向倾斜的多轮辙车辆的自动自发直立。

根据本发明的一个有利的改进，具有较大内径的汽缸的活塞具有可以打开和关闭的连通开口，并且流体可以经过所述连通开口在同一汽缸单元的汽缸之间进行交换。

对于特别简单的构造来说，根据本发明的另一有利的改进，提出连通开口可以通过具有较小内径的汽缸的活塞（在此处的下文中也称为小活塞）来关闭。因此，一旦小活塞接触大活塞，小活塞在大汽缸的活塞（在此处的下文中也称为大活塞）的方向上的位移运动就自动引起连通开口的关闭。

为了实现大汽缸中的大活塞的可靠的轴向引导以及汽缸单元的紧凑构造，根据本发明的另一有利的改进，提出具有较大内径的汽缸的活塞连接至在具有较小内径的汽缸中引导的套管状的活塞杆，具有较小内径的汽缸的活塞在套管状的活塞杆中可移动地引导。

根据本发明的另一有利改进的紧凑构造的车轮悬挂系统，提出汽缸单元构成了车轮控制部，通过所述车轮控制部，车轮对的车轮不仅仅支承在车身上，而还同样在各种情况下悬挂在车身上。为车轮特别提供的车轮控制部，例如纵向连杆则可以省去。

不言而喻，车轮对的车轮还可以通过专用车轮控制部——例如纵向连杆或叉臂——悬挂在车身上。在该情况下，汽缸单元可以支承车轮控制部，并因此可以支承相对于车身可旋转地安装在车轮控制部上的车轮。

因此，本发明可以特别有利地不仅用于非转向车轮，例如后轴上的车轮，还用于前轴的转向车轮。

此外，为了可以提供根据本发明的车辆的满意的驾驶舒适性，根据本发明的另一有利的改进，车轮对的每个车轮都以基于振动的弹性和阻尼的方式安装在各自的汽缸单元上。特别地，每个车轮的振动，例如归咎于路面粗糙的振动因此在车轮自身上被直接吸收，并且其实质上不传递，至少不以无阻尼的方式传递至汽缸单元，并且因此传递至车身或同一车轮对的另一车轮。

根据本发明的另一有利的改进，多轮辙可横向倾斜的车辆具有两个车轮对的特征，所述两个车轮对在各种情况下具有上述方式的两个车轮。车辆的第一车轮对形成可操纵的前轮，第二车轮对形成车辆的后轮。

附图说明

本发明的进一步的特征和优势由以下对本发明的示例性实施例的描述来说明，这不应当理解为限制，在以下的文本中参照附图以图表的方式将会对本发明做出更加详细的说明，其中：

图1显示了根据本发明的多轮辙可横向倾斜的车辆的示例性实施例的俯视图、侧视图和后视图；并且

图2显示了图1中所示的车辆的两个后视图。

附图标记：

1 可横向倾斜的多轮辙车辆

2 车轮

3 车轮对

4 车辆乘员

5 车身

6 汽缸单元

7 具有小内径的汽缸（小汽缸）

8 具有大内径的汽缸（大汽缸）

9 7中的活塞（小活塞）

10 8中的活塞（大活塞）

11 连通开口

12 9的活塞杆

13 10的活塞杆

14 质心

A 横向倾斜过程中2向下运动的量

B 横向倾斜过程中2向上运动的量

C 横向倾斜过程中14提高的量

在不同的附图中，相同的部分始终使用相同的附图标记，以便所述部分通常仅仅描述一次。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的多轮辙可横向倾斜的车辆1，尤其是机动车辆的示例性实施例的上部示出的俯视图、左下方示出的侧视图和右下方示出的后视图。车辆1总共有四个车轮2，在各种情况下分配给公用轴的两个车轮2形成了车轮对3。从图1中可以看出，车辆1具有前车轮对3，其中的车轮2是可操纵的，以在各自相对的方向施加锁定的两个车轮2表示，以及后面的非可操纵的车轮对3。图1中所示的车辆1设计为运输一个至两个人4或乘员，从图1可以看出，两个车辆乘员4在车辆1中一个坐在另一个的身后。有利地，图1中显示的车辆1具有用于保护乘员4的封闭的车身5，例如，应对外部天气的影响，并且与敞开的车身5相比还为乘员4提供了改善的安全性。

从图1的后视图可以看出，在车辆1横向倾斜的过程中车身5和车轮2都倾斜。横向倾斜的车辆1在后视图中用虚线表示。

例如，可以单独通过电动机或内燃机或通过电动机和内燃机的结合（混合驱动）对车辆1进行驱动。

图2从左至右显示了图1中所示的车辆1的第一后视图和第二后视图。第一后视图显示了从后面观察的位于非倾斜的直立的位置的车辆1。第二后视图显示了车辆1位于图中的横向向右倾斜的位置。图2中的所有视图显示了图1中所示的车辆1的后车轮对3的车轮2。

从图2的后视图可以得知，车轮对3的车轮2在各种情况下通过用气动或液压流体操作的汽缸单元6支承在车身5上。此外，可以看到，汽缸单元6在各种情况下具有串联连接、具有不同内径的两个汽缸7和8。特别地，在图2中所示的车辆1的示例性实施例中，汽缸7（这里也称为小汽缸）的内径比汽缸8（这里也称为大汽缸）的内径小。活塞9（小活塞）或10（大活塞）可轴向移动地在每个汽缸7、8中引导。此外，从图2中可以看到，分配给车轮对3的每个车轮2的汽缸单元6以流体导通的方式彼此连接。特别地，一个（例如，左边的）汽缸单元6的两个汽缸7和8以流体导通的方式在各种情况下以端侧，也就是说，在它们各自的轴向末端，连接至另一个（例如，右边的）汽缸单元6的相应的汽缸7和8。因此，如图2中所示，左边和右边的汽缸单元6的小汽缸7以流体导通的方式彼此连接，左边和右边的汽缸单元6的大汽缸8也一样。因此，两个汽缸单元6形成了含有流体的闭合回路。

活塞9和10以这种方式设立和布置：在各种情况下，流体——例如液压油或空气——可以将它们从一个汽缸单元6的小汽缸7转移至另一个汽缸单元6的大汽缸8，并且同样从一个汽缸单元6的大汽缸8转移至另一个汽缸单元6的小汽缸7，这将在下文做出更加详细的说明。这同等应用在所有传递方向上，也就是说，从一个汽缸单元6，例如左边的汽缸单元6到另一个汽缸单元6，例如右边的汽缸单元6，反之亦然。为了使其能够将流体从一个汽缸单元6的汽缸7或8传递至另一个汽缸单元6的另一个汽缸8或7，大活塞10具有连通开口11，其在图2所示的示例性实施例中可以打开和关闭。在图2所示的车辆1的示例性实施例中，一旦小活塞9与大活塞10接触，所述连通开口11就可以通过小活塞9被关闭。因此，只要小活塞9不邻接大活塞10，并且因此连通开口11打开，流体就可以从小汽缸7连续流至同一汽缸单元6的大汽缸8，而无大活塞10的轴向位移，反之亦然。在小活塞9关闭大活塞10的连通开口11之前，流体从小汽缸7到同一汽缸单元6的大汽缸8的转移不可能仅仅通过大活塞10和小活塞9的共同轴向位移来实现，这可以在图2的第二后视图中右边的汽缸单元6的情况中看到。

而且，从图2可以得知，小活塞9连接至活塞杆12，而大活塞10连接至套管状的活塞杆13。活塞杆13在小汽缸7中引导，而小汽缸7的小活塞9在套管状的活塞杆13中可移动地引导。

从图2左边的第一后视图可以看到，在所示的车辆1的示例性实施例中的车身5的直立的中间位置，小活塞9邻接大活塞10，并且前者关闭后者的连通开口11。

从图2的第二后视图可以得知，车身5和车轮对3的车轮2向右倾斜，并且车辆1例如在右转弯道行驶。这里，弯道外侧车轮2远离车身5向下移动。上述弯道外侧、左边的汽缸单元6与弯道内侧、右边的汽缸单元6的耦接引起同一车轮对3的弯道内侧车轮2在与弯道外侧车轮2相对的方向上朝向车身5向上移动。这是因为，如从图2的第二后视图中可以看到，连接至活塞杆12的弯道外侧、左边的汽缸单元6的小活塞9向下移动，并将包含在弯道外侧汽缸单元6的小汽缸7中的流体运送至弯道内侧、右边的汽缸单元6中。由于弯道内侧汽缸单元6的小活塞9关闭大活塞10的连通开口11，所以来自弯道外侧汽缸单元6的小汽缸7的流体流入弯道内侧汽缸单元6的大汽缸8中。这里，弯道内侧汽缸单元6的活塞9和10都在大汽缸8的方向上轴向地移动。为了使流体可以从弯道内侧汽缸单元6的小汽缸7流入大汽缸8，在大活塞10的套管状的活塞杆13中提供了相应的连通开口（图2中未示出）。此外，由于连通开口11关闭，所以流体通过弯道内侧汽缸单元6的活塞9和10的轴向位移从弯道内侧汽缸单元6的大汽缸8首先运送至弯道外侧汽缸单元6的大汽缸8中，并且最后经过大活塞10的打开的连通开口11进入弯道外侧汽缸单元6的小汽缸7中，因此，弯道外侧汽缸单元6的小活塞9转而在小汽缸7的轴向末端的方向上移动，并且弯道外侧车轮2相应地进一步远离车身5移动。

由于在各种情况下具有不同内径的两个汽缸7和8的汽缸单元6的特殊配置，弯道内侧车轮2向上移动的量A小于弯道外侧车轮2向下移动的量B。这导致了车身5朝向弯道的内侧横向倾斜，连同这个，图2中所示的车辆1的质心14提高了量C，如图2的两个后视图中水平穿过质心14的两条点划线所示。在车辆1横向倾斜过程中，质心14的提高使得车身5自动自发直立为直立的、中间位置成为可能，这是因为车辆1的质心14在所述位置处于最低的位置。

为了使阻塞状态不会出现在通过两个汽缸单元6的流体导通连接形成的闭合回路中，活塞杆12的直径需要选为近似值，也就是说，不考虑存在的壁厚度，根据以下公式选定：

$\frac{{\mathrm{ds}}^2}{{\mathrm{dk}}^2}=\frac{{\mathrm{dk}}^2}{{\mathrm{Dk}}^2}$

其中ds=活塞杆12的直径，

dk=小活塞9的直径，并且

Dk=大活塞10的直径。

上述的根据本发明的可横向倾斜的多轮辙车辆，尤其是机动车辆并不限制为这里所公开的实施例，而是还包括具有相同效果的其它实施例。因此，例如，诸如补偿容器、储存容器、泵、阀门等的其他元件也可以连接至通过两个汽缸单元6的流体导通连接形成的回路。

Claims (7)

1.一种可横向倾斜的多轮辙车辆，其具有至少三个车轮（2）、车身（5）、具有两个车轮（2）的至少一个车轮对（3），所述两个车轮（2）分配给公用轴并且在各种情况下通过用气动或液压流体操作的汽缸单元（6）支承在车身（5）上，

其特征在于，

汽缸单元（6）在各种情况下具有串联连接的、具有不同内径的两个汽缸（7、8），其中在各种情况下一个活塞（9、10）可轴向移动地引导，一个汽缸单元（6）的两个汽缸（7、8）以流体导通的方式在各种情况下以端侧连接至另一个汽缸单元（6）的相应的汽缸（7、8），并且其可以使流体在各种情况下通过活塞（9、10）从一个汽缸单元（6）的具有较小内径的汽缸（7）转移至另一个汽缸单元（6）的具有较大内径的汽缸（8），并从一个汽缸单元（6）的具有较大内径的汽缸（8）转移至另一个汽缸单元（6）的具有较小内径的汽缸（7），反之亦然。

2.根据权利要求1所述的车辆，

其特征在于，

具有较大内径的汽缸（8）的活塞（10）具有可以打开和关闭的连通开口（11），并且通过所述连通开口（11），流体可以在同一汽缸单元（6）的汽缸（7、8）之间进行交换。

3.根据权利要求2所述的车辆，

其特征在于，

连通开口（11）可以通过具有较小内径的汽缸（7）的活塞（9）被关闭。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆，

其特征在于，

具有较大内径的汽缸（8）的活塞（10）连接至在具有较小内径的汽缸（7）中引导的套管状的活塞杆（13），具有较小内径的汽缸（7）的活塞（9）在套管状的活塞杆（13）中可移动地引导。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆，

其特征在于，

汽缸单元（6）构成车轮控制部，车轮对（3）的车轮（2）通过所述车轮控制部在各种情况下悬挂在车身（5）上。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆，

其特征在于，

车轮对（3）的每个车轮（2）都以基于振动的弹性和阻尼的方式安装在各自的汽缸单元（6）上。

7.根据前述任权利要求中的任一项所述的车辆，

其特征在于，

在各种情况下两个车轮对（3）具有两个车轮（2），一个车轮对（3）形成车辆的可操纵的前轮，另一个车轮对（3）形成车辆的后轮。