CN104175829A - 可倾斜车架智能支撑系统及实施方法 - Google Patents

Abstract

可倾斜车架智能支撑系统适用于小型三轮车，四轮车。采用平行四边形变形拉伸后对应边平行的原理，结合多功能竖直平衡轴和减震系统形成的稳定三角关系，和车架形成即可以锁定又可以分离的独特结构，在竖直锁解锁状态下，车体可以在左右一定角度范围内自由倾斜。此发明包含智能电子检测机构，当车速达到预设值时竖直锁会自动解锁，多功能竖直平衡轴和竖直锁分离，车辆进入自由驾驶状态，此时驾驶者可根据路况左右倾斜车体，当车速低于最低预设值时竖直锁会自动上锁，车体第一次进入直立状态时竖直锁会自动锁住多功能竖直平衡轴使车辆进入稳定状态。此设计有效克服了车辆在转弯时由于惯性产生的离心力，大幅提高车辆安全系数和驾驶乐趣。

Description

可倾斜车架智能支撑系统及实施方法

技术领域

可倾斜车架智能支撑系统及实施方法是涉及一种小型车辆在行驶过程中车身可左右倾斜的悬挂与车身的支撑技术。

背景技术

在现实生活中不管驾驶什么样的车辆，在转弯过程中驾驶人员会本能的将身体向转弯方向倾斜，以达到最好的平衡，众所周知平衡的本质就是使作用于物体的所有合外力矩等于零，使作用于物体上的重力以外的力的合力通过物体的重心，如两轮摩托车在转弯过程中用向内侧倾斜的方式来克服惯性产生的离心力。

车辆在转弯过程中克服惯性产生的离心力是目前车架设计中的难题，公知的小型车架设计由底盘，车辆独立悬挂，差速器，车轮，刹车系统构成，这样的车架在行驶过程中不能左右倾斜调整车辆重心，转弯过程中需要将车速降到安全值再通过弯道，如果没有及时减速极易造成翻车事故，相对于汽车，三轮车和小型车车体较窄，车体越窄离心力造成的翻车率越高，这给三轮车和小型车驾驶者带来了极大地安全隐患，同时降低了此类车辆的驾驶乐趣，也给此类车辆的普及带来一定的市场障碍，目前的小型车辆还是采用传统的车架和悬挂一体的固化设计，这种车架和悬挂相互一体化设计不具备调整车辆重心的功能，不能有效克服车辆转弯所产生的离心力，存在极大地安全隐患，所以在交通工具轻量化的趋势下，一款可以调整重心的车架支撑系统对提高小型车的安全系数尤为重要。

发明内容

本发明提供一种适用于正三轮车、倒三轮车、小型窄体四轮车的可倾斜悬挂智能支撑系统，它可自动判断车速，根据车速预设值确定车辆支撑状态，当车速低于预设值时车身被锁定在支撑架上，当车速高于预设值时支撑系统自动解锁，车身可以根据路况左右倾斜，使车辆更平稳通过弯道。有效克服车辆转弯时产生的离心力，满足小型车辆在不同路况下形成的车身倾斜需求，提高车辆安全系数的同时增加了驾驶乐趣。

本发明提供一种可倾斜的悬挂支撑方法。

本发明同时提供一种高效实用、具有角度约束功能的可加装动力源的多功能竖直平衡轴。

技术方案

一种可倾斜车架智能支撑系统，利用平行四边形可侧倾的原理，再结合三角形具有稳定性的特点，实现了车架侧倾的功能，它包括车架（图8）、竖直锁（11）、安装在车架前端的可倾斜车架支撑系统（图9）、用于控制竖直锁（11）的控制器（13）和速度感应器（16），前端的可倾斜车架支撑系统（图9）提供稳定的支撑力，这种支撑力来源于布置在多功能竖直平衡轴（4）两边的减震（10）（19）系统，竖直锁（11）和前端的可倾斜车架支撑系统（图9）之间形成一种离合关系，竖直锁（11）和可倾斜车架支撑系统（图9）分离时，车身不受减震系统制约，可以在角度约束环（6）约定范围内自由倾斜，竖直锁（11）和可倾斜车架支撑系统（图9）结合时，车身受减震系统制约，不能倾斜车身。在使用中，当车辆启动时，双侧倾智能车架首先启动速度感应器（16），速度感应器（16）对车速做实时监测，将速度信号传输给控制器（13），控制器（13）对车速做出判断，当车速达到预设值时控制器（13）会启动电动缸（28），电动缸（28）随即将竖直锁锁键（12）向上拉起，使竖直锁锁键（12）和定位滑片（14）上的锁键卡槽（24）分离，车身进入自由驾驶状态，由于支撑车体的减震（10）（19）分别布置在下摇臂上，所以车身可在位于多功能竖直平衡轴（4）上的角度约束环（6）中左右自由摆动。当车速低于预设值时，控制器（13）会启动电动缸（28），电动缸（28）的推杆恢复原位，竖直锁锁键（12）进入锁定状态，当定位滑片（14）上的锁键卡槽（24）第一次经过竖直锁锁键时（12），布置在竖直锁锁键（12）上的复位弹簧会将竖直锁锁键（12）送入锁键卡槽（24），完成车身锁定工作，从而完成一个工作循环。在特殊情况下，驾驶人员可以在竖直锁（11）电控部分停止工作时手动控制竖直锁锁键（12）的工作状态。可倾斜车架智能支撑系统搭载有车辆安全行驶预警系统，当车辆在行驶过程中控制器（13）电路出现故障、或电动缸（28）出现故障而导致竖直锁锁键（12）不能正常开启，控制器（13）会及时发出一种预警提示音，提示驾驶人员及时通过手动链接拉线管（31）一端的控制手柄开启竖直锁（11），为支撑系统解锁，使车辆进入自由驾驶状态。

所述安装在车架前端的可倾斜车架智能支撑系统（图9）由左上摇臂（17）、左下摇臂（20）、右上摇臂（8）、右下摇臂（5）、减震（10）（19）、悬挂（7）（18）、车轮（9）、竖直锁（11）组成，竖直锁（11）固定在车架前端的安装台（2）上，竖直锁（11）的竖直锁锁键（12）前视中轴线和车架前视中轴线重叠，竖直锁锁键（12）处于车架前视中轴线上，多功能竖直平衡轴（4）上的锁键卡槽（24）和竖直锁锁键（12）相互咬合，左上摇臂（17）、右上摇臂（8）通过枢转轴连接在车架前端的摇臂上安装位上（1），左下摇臂（20）、右下摇臂（5）的内侧连接套管通过枢转轴连接在车架前端的摇臂下安装位（3）上，多功能竖直平衡轴固定套管（21）通过枢转轴固定在车架前端摇臂安装位（3）上，并使车架前端摇臂上安装位（1）的上方横梁穿过角度约束环（6），悬挂和摇臂通过枢转轴连接成一个平行四边形，悬挂位于四边形的两边，车轮固定在悬挂上，将减震（19）的一端和多功能竖直平衡轴（4）相连，另一端和左下摇臂（20）相连，使减震（19）和多功能竖直平衡轴（4）及左下摇臂（20）形成一个稳定的三角关系，减震（19）和减震（10）互为镜像左右对称，具有稳定的支撑力，横向支撑力的大小取决于减震（10）（19）在角度上施加的推力，多功能竖直平衡轴（4）上方的锁键卡槽（24）和竖直锁锁键（12）互相咬合。竖直锁（11）可将多功能竖直平衡轴（4）锁定在车架前视中轴线上，当锁定时，前端的可倾斜智能支撑系统和车架互为一体，车架不能左右倾斜，当竖直锁（11）解锁时，可倾斜车架支撑系统对车身失去约束，车身可以在角度约束环（6）约束范围内左右倾斜。

所述多功能竖直平衡轴（4）是固定在车架前端摇臂下安装位（3）上、其顶端高于悬挂和摇臂形成的平行四边形结构，在多功能竖直平衡轴（4）下端设有多功能竖直平衡轴固定套管（21），中间部分设有角度约束环（6），角度约束环（6）的大小可根据车体倾斜角度设计，角度约束环（6）的左右两侧内壁和前上轴（15）之间形成了一个遮挡关系，而前上轴（15）是固定在车架上的，所以当前上轴（15）接触到角度约束环（6）任何一侧内壁时车身将不再向接触方向继续倾斜，以免过度压弯造成事故。多功能竖直平衡轴（4）的上端设有锁键卡槽（24），当竖直锁锁键（12）进入锁键卡槽（24）时，车身被锁定，此时不能左右倾斜，当竖直锁锁键（12）脱离出锁键卡槽（24）时车身解锁，此时车身可在角度约束环（6）约束的范围内左右倾斜。多功能竖直平衡轴（4）上设有四个减震安装位，随着车身倾斜角度的增加，上摇臂和减震（10）（19）及角度约束环（6）之间会相互干扰，当车身的倾斜角度达到一定值的时候，处于多功能竖直平衡轴（4）上方的减震安装孔（23）（25）就不再适合加装减震，对于倾斜角度要求过大的车辆，需要将减震安装在多功能竖直平衡轴（4）下方的减震安装孔（22）（26）上，减震安装孔（22）（26）位置低于角度约束环（6），在多功能竖直平衡轴（4）上设有差速器动力输出孔位（27），在此安装位上可加装动力输出装置，动力输出装置不局限于燃油动力和电动动力。

附图说明

图1是可倾斜车架智能支撑系统装配正视图，图2是可倾斜车架智能支撑系统工作原理图，图3是图1中竖直锁分解图，图4是图1中竖直锁装配图，图5是图1中竖直锁后视图，图6是图9中多功能竖直平衡轴正视图，图7是图9中多功能竖直平衡轴透视图，图8是车架透视图，图9是可倾斜车架智能支撑系统装配图，图10是可倾斜车架智能支撑系统应用装配图。

图中各代号的含义是：1、摇臂上安装位 ；2、竖直锁安装台；3、摇臂下安装位；4、多功能竖直平衡轴；5、右下摇臂；6、角度约束环；7、右悬挂；8、右上摇臂；9、车轮；10、减震；11、竖直锁；12、竖直锁锁键；13、控制器；14、定位滑片；15、前上轴；16、速度感应器；17、左上摇臂；18、左悬挂；19、减震；20、左下摇臂；21、多功能竖直平衡轴固定套管；22、减震安装孔；23、减震安装孔；24、锁键卡槽；25、减震安装孔；26、减震安装孔；27、差速器动力输出孔位；28、电动缸；29、竖直锁锁键安装槽；30、电动缸链接拉线管；31、手动链接拉线管。

具体实施方式

 图10图示了双侧倾智能车架的总装配示意，图中竖直锁（11）固定在车架的竖直锁安装台（2）上，竖直锁(11)的竖直锁锁键(12)前视中轴线和车架前视中轴线重叠，确保竖直锁锁键(12)处于车架前视中间位置，同时保证多功能平衡轴(4)上的锁键卡槽(24)可以和竖直锁锁键(12)咬合。多功能竖直平衡轴（4）通过下端的多功能竖直平衡轴固定套管（21）固定在车架前端摇臂下安装位上（3），在安装多功能竖直平衡轴（4）时应先将车架前端摇臂上安装位(1)上的横梁穿过位于多功能竖直平衡轴（4）上的角度约束环（6），左下摇臂（20），右下摇臂（5）通过枢转轴连接在车架前端下摇臂安装位（3）上。在本发明中，连接多功能竖直平衡轴固定套管（21）、左下摇臂（20）、右下摇臂（5）的枢转轴轴心在同一个轴心线上。右上摇臂（8）、左上摇臂（17）通过前上轴（15）连接在车架前端摇臂上安装位（1）上，右悬挂（7）通过枢转轴连接在右上摇臂（8）、右下摇臂（5）的外侧一端，车轮（9）固定在悬挂上，左悬挂（18）通过枢转轴被连接在左上摇臂（17）、左下摇臂（20）的外侧一端，车轮固定在悬挂上。减震（10）的一端固定在右下摇臂（5）上、另一端穿过右上摇臂（8）固定在位于多功能竖直平衡轴（4）一侧的减震安装孔（23）上，减震（19）的一端固定在左下摇臂（20）上，另一端穿过左上摇臂（17）固定在位于多功能竖直平衡轴（4）另一侧的减震安装孔（25）上，此时在车架的前端由左下摇臂（20）、右下摇臂（5）、多功能竖直平衡轴（4）及分布在多功能竖直平衡轴两边的减震（10）（19）之间形成一个稳定的三角结构，这种结构为车身提供稳定的支撑力，这种支撑力来源于布置在多功能竖直平衡轴（4）两边的减震（10）（19）系统，竖直锁（11）和可倾斜车架智能支撑系统（图9）之间形成一种离合关系，竖直锁（11）和可倾斜车架智能支撑系统（图9）分离时，车身不受减震系统制约，可以在角度约束环（6）约定范围内自由倾斜，竖直锁（11）和可倾斜车架智能支撑系统（图9）结合时，车身受减震系统制约，不能倾斜车身。在使用中，当车辆启动时，可倾斜车架智能支撑系统首先启动速度感应器（16），速度感应器（16）对车速做实时监测，将速度信号传输给控制器（13），控制器（13）对车速做出判断，当车速达到预设值时控制器（13）会启动电动缸（28），电动缸（28）通过电动缸链接拉线管（30）将竖直锁锁键（12）向上拉起，使竖直锁锁键（12）和定位滑片（14）上的锁键卡槽（24）分离，车身进入自由驾驶状态，由于支撑车体的减震（10）（19）分别布置在下摇臂上，所以车身可在位于多功能竖直平衡轴（4）上的角度约束环（6）中左右自由摆动。当车速低于预设值时，控制器（13）会启动电动缸（28），电动缸（28）的推杆恢复原位，竖直锁锁键（12）进入锁定状态，当定位滑片（14）上的锁键卡槽（24）第一次经过竖直锁锁键时（12），布置在竖直锁锁键（12）上的复位弹簧会将竖直锁锁键（12）送入锁键卡槽（24），完成车身锁定工作，从而完成一个工作循环。

图4图示了竖直锁（11）工作原理图，图中竖直锁锁键（12）上布置有复位弹簧，将带有复位弹簧的竖直锁锁键（12）置于竖直锁锁键安装槽（29）内，电动缸链接拉线管（30）中的柔性拉线一端固定在竖直锁锁键（12）的上端，电动缸链接拉线管（30）中的柔性拉线另一端和电动缸（28）推杆相连接，电动缸（28）的控制线和控制器（13）相连接，速度感应器（16）的数据线和控制器（13）相连接，此时完成了竖直锁（11）的装配，此发明中竖直锁（11）上设有一个手动链接拉线管（31），通过手动链接拉线管（31）中的柔性连接线、驾驶人员可以在竖直锁（11）电控部分停止工作时手动控制竖直锁锁键（12）的工作状态。

Claims (3)

1.一种可倾斜车架智能支撑系统，利用平行四边形可侧倾的原理，再结合三角形具有稳定性的特点，实现了车架侧倾的功能，它包括车架（图8）、竖直锁（11）、安装在车架前端的可倾斜车架支撑系统（图9）、用于控制竖直锁（11）的控制器（13）和速度感应器（16），前端的可倾斜车架支撑系统（图9）提供稳定的支撑力，这种支撑力来源于布置在多功能竖直平衡轴（4）两边的减震（10）（19）系统，竖直锁（11）和前端的可倾斜车架支撑系统（图9）之间形成一种离合关系，竖直锁（11）和可倾斜车架支撑系统（图9）分离时，车身不受减震系统制约，可以在角度约束环（6）约定范围内自由倾斜，竖直锁（11）和可倾斜车架支撑系统（图9）结合时，车身受减震系统制约，不能倾斜车身，在使用中，当车辆启动时，双侧倾智能车架首先启动速度感应器（16），速度感应器（16）对车速做实时监测，将速度信号传输给控制器（13），控制器（13）对车速做出判断，当车速达到预设值时控制器（13）会启动电动缸（28），电动缸（28）随即将竖直锁锁键（12）向上拉起，使竖直锁锁键（12）和定位滑片（14）上的锁键卡槽（24）分离，车身进入自由驾驶状态，由于支撑车体的减震（10）（19）分别布置在下摇臂上，所以车身可在位于多功能竖直平衡轴（4）上的角度约束环（6）中左右自由摆动，当车速低于预设值时，控制器（13）会启动电动缸（28），电动缸（28）的推杆恢复原位，竖直锁锁键（12）进入锁定状态，当定位滑片（14）上的锁键卡槽（24）第一次经过竖直锁锁键时（12），布置在竖直锁锁键（12）上的复位弹簧会将竖直锁锁键（12）送入锁键卡槽（24），完成车身锁定工作，从而完成一个工作循环，在特殊情况下，驾驶人员可以在竖直锁（11）电控部分停止工作时手动控制竖直锁锁键（12）的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种车架支撑方法，采用竖直平衡轴上加设角度约束环的方式固定减震支撑系统，使减震支撑系统和车体之间形成一种可离合的双向固定方式，这种支撑方式至少具备左上摇臂（17）、左下摇臂（20）、右上摇臂（8）、右下摇臂（5）、减震（10）（19）、悬挂（7）（18）、车轮（9）、竖直锁（11）；竖直锁（11）固定在车架前端的安装台（2）上，竖直锁（11）的竖直锁锁键（12）前视中轴线和车架前视中轴线重叠，竖直锁锁键（12）处于车架前视中轴线上，多功能竖直平衡轴（4）上的锁键卡槽（24）和竖直锁锁键（12）相互咬合，左上摇臂（17）、右上摇臂（8）通过枢转轴连接在车架前端的摇臂上安装位上（1），左下摇臂（20）、右下摇臂（5）的内侧连接套管通过枢转轴连接在车架前端的摇臂下安装位（3）上，多功能竖直平衡轴固定套管（21）通过枢转轴固定在车架前端摇臂安装位（3）上，并使车架前端摇臂上安装位（1）的上方横梁穿过角度约束环（6），悬挂和摇臂通过枢转轴连接成一个平行四边形，悬挂位于四边形的两边，车轮固定在悬挂上，将减震（19）的一端和多功能竖直平衡轴（4）相连，另一端和前左下摇臂（20）相连，使减震（19）和多功能竖直平衡轴（4）及前左下摇臂（20）形成一个稳定的三角关系，减震（19）和减震（10）互为镜像左右对称，具有稳定的支撑力，横向支撑力的大小取决于减震（10）（19）在角度上施加的推力，多功能竖直平衡轴（4）上方的锁键卡槽（24）和竖直锁锁键（12）互相咬合，竖直锁（11）可将多功能竖直平衡轴（4）锁定在车架前视中轴线上，当锁定时，前端的可倾斜智能支撑系统和车架互为一体，车架不能左右倾斜，当竖直锁（11）解锁时，可倾斜车架支撑系统对车身失去约束，车身可以在角度约束环（6）约束范围内左右倾斜。

3.根据权利要求1所述的多功能竖直平衡轴（4），多功能竖直平衡轴（4）固定在车架前端摇臂下安装位（3）上、其顶端高于悬挂和摇臂形成的平行四边形，在多功能竖直平衡轴（4）下端设有多功能竖直平衡轴固定套管（21），中间部分设有角度约束环（6），角度约束环（6）的大小可根据车体倾斜角度设计，多功能竖直平衡轴（4）的上端设有锁键卡槽（24），多功能竖直平衡轴（4）上设有四个减震安装位，随着车身倾斜角度的增加，上摇臂和减震（10）（19）及角度约束环（6）之间会相互干扰，当车身的倾斜角度达到一定值的时候，处于多功能竖直平衡轴（4）上方的减震安装孔（23）（25）就不再适合加装减震，对于倾斜角度要求过大的车辆，需要将减震安装在多功能竖直平衡轴（4）下方的减震安装孔（22）（26）上，减震安装孔（22）（26）位置低于角度约束环（6），在多功能竖直平衡轴（4）上设有差速器动力输出孔位（27），在此安装位上可加装动力输出装置，动力输出装置不局限于燃油动力和电动动力。