CN106029406A - 具有改进的挂接件的可挂接的机动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机动车辆:包括‑第一轮架(34),车轮的转动轴(35)无任何自由度地固定至该第一轮架,并且第一轮架能够在远位置和近位置之间移动;‑扭力杆(18),其包括机械地连接至第一轮架的第一附接点(56);挂接杆(60),其与底盘联结并在自由端包括挂接件(12),所述扭力杆(18)包括第二附接点(62),该第二附接点机械连接至所述挂接杆,以使所述挂接杆随着第一轮架朝其近位置移动而朝其高位置移动,并且使所述挂接杆随着第一轮架朝其远位置移动而向低位置移动。
Description
本发明涉及具有改进的挂接件的可挂接的机动车辆。
可挂接的机动车辆是已知的。这些可挂接的机动车辆包括能够与位于另一车辆上的相应挂接件协作的挂接件,以能够使这些车辆彼此和替代地使它们彼此分离。一般而言,该挂接件联结到车辆底盘。如此,例如当车辆的悬架被下压时该挂接件相对于地面的高度能够变化。因此两辆车辆能够具有其布置在不同的高度处的挂接件,这使得使用挂接件将这些车辆彼此复杂化。
从现有技术也已知以下文献:FR875768A,EP0799730和US2302246A。
因此存在对具有挂接件的可挂接的机动车辆的需要,所述挂接件的使用被简化以将该车辆附接至另一车辆。
本发明因此涉及能够在平面道路上行驶并符合权利要求1的机动车辆。
由于第一轮架连接至扭力杆,因此当该轮架在其远位置和近位置之间移动时,扭力杆绕横轴转动移动。由于挂接杆也连接至扭力杆,因此其随着该杆移动,绕横轴转动运动。挂接件由此伴随轮架的移动以及因此伴随车辆相对于地面的移动。该移动允许限制挂接件相对于地面的高度变化。
本发明的实施例可以具有权利要求2到8的一个或更多个特征。
这些实施例具有以下另外的特征:
-第三附接点允许考虑两个轮架而非仅一个的移动;
-将轮系的防翻滚杆(barre anti-roulis)用作扭力杆简化了车辆的实现。
通过阅读仅以非限制性示例给出的以下描述并参考附图将会更好地理解本发明,在这些附图中:
-图1是可挂接的机动车辆的示意图;
-图2是图1的机动车辆的轮系的透视示意图;
-图3A和图3B是图2的轮系的侧视示意图,其轮架分别在远位置和近位置中。
-图4是能够代替图2的轮系的轮系的侧视示意图;
-图5是图2的轮系的另一个实施例的透视示意图。
在这些附图中,使用相同的附图标记表示相同的元件。
在本说明书的剩余部分,不详细描述本领域技术人员公知的特征和功能。
图1表示可挂接的机动车辆2,其配备有允许驱动车辆2的驱动轮转动的马达(未示出)。例如,除以下描述的挂接件的改进,车辆2与在于2013年3月8日提交的专利申请FR1352128中描述的铰接的机动车辆中的一辆相同。另外,此后,仅详细描述对挂接件的改进。至于车辆2的额外细节,可以参考前述的专利申请FR1352128。
此处,车辆2包括:
-底盘4,其上可转动地固定有多个轮,所述多个轮能够允许车辆2在由车辆2的马达使其运动时在道路10上行进移动;
-前挂接件11和后挂接件12;
-扭力杆18(图2);
此处,车辆2沿纵向平面P延伸,垂直于车辆2的行进平面并且当车辆沿直线行进时平行于车辆2的行进方向。行进平面被限定为被道路10和车辆2的车轮之间的接触点穿过的平面。此处,道路10是平的并且水平的。平面P因此是竖直的并垂直于道路10。在该示例中,底盘4包括相对于彼此铰接的前和后两个部分。当车辆的前部分和后部分彼此对齐时平面P被更特别地限定。
挂接件11和12每个都能够与布置在另一车辆上的相应挂接件协作以将车辆2附接到该另一车辆或与该另一车辆分离。
此处,车辆2的车轮被分在车辆的前轮系20和后轮系22。此处这些轮系20和22相似并且每个都包括两个车轮。为了简单起见,后文中仅详细描述轮系22。根据轮系22的描述,本领域技术人员将知道利用无论该轮系20的悬架如何压缩都允许将挂接件11保持在相对于道路10的恒定高度处的机构来构建轮系20。轮系20还能够包括在前述申请FR1352128中描述的转向装置。
图2更详细地示出了轮系22。该轮系包括:
-以无任何自由度方式固定至底盘4的轴承14、16;
-杆18;
-挂接件12;
-车辆2的两个车轮30和32;
-两个轮架34和36;和
-悬架38和40。
在该示例中,轮系22的构件相对于平面P对称。因此,后文将仅详细描述位于轮架34的相同侧上的元件。
车轮30的转动轴以无任何自由度的方式固定在轮架34上,所述转动轴穿过该轮架几何中心。
在本说明书中,元件的几何中心是该元件的所有点的质心,这些点的每个被分配相同的重力系数。元件的点是那些属于其外壳的点。
被固定在轮架34和36上的车轮转动轴分别具有附图标记35和37。此处,轴35和37相互平行并垂直于平面P延伸。车轮30固定至轮架34以能够绕轴35转动移动。
悬架38机械连接至一方面底盘4,并且另一方面至轮架34。
悬架38将轮架34机械连接至底盘4,使得车辆2的重量的一部分压在车轮30上。悬架38允许轮架34沿至少一个自由度相对于底盘4的可逆移动。由此,轮架34关于底盘4能够在以下位置之间移动:
-远位置,和
-近位置,在该位置中,转动轴35(以及因此的轮架36的中心)比在远位置中更接近底盘4。
在该示例中,轮架34能够沿基本竖直的方向移动。更确切地,轮架34的几何中心在该移动中沿基本竖直的轨迹。此处,借助于在悬架38中包含的减震器(未在图中示出)确保了轮架34的移动的可逆性。更具体地,是减震器的弹性部件(与其阻尼部件相反)允许了可逆移动。
悬架38例如是McPherson类型的。为了简化图2,未详细示出悬架38而仅以虚线的形式表示。
杆18能够绕横轴X转动地安装在轴承14和16的内部。此处,轴X垂直于平面P并平行于车轮30和32的轴35和37。此处,该杆18具有直线形状并沿轴X延伸。
杆18通过相应的机械连接件机械地且无任何自由度地连接至轮架34和36。因此,轮架在其近位置和远位置之间的移动驱动杆18绕轴X转动。
为此目的,轮架34的机械连接件包括杠杆50。杠杆50将轮架34在杆18的附接点56处连接至扭力杆18。此处,点56包括在杠杆50与杆18之间的、为零自由度连接的嵌入式连接件。此处,杠杆50是刚性的并且具有直线形状。杠杆50在平面P内的正投影的最大长度被标记为Dl。在平面P中,在点56在该平面P中的正投影和轮架34的几何中心在该平面P中的正投影之间测量该长度Dl。长度Dl例如大于5cm或10cm并且小于2m或1m或50cm.
悬架38、杠杆50和附接点56各自的、相对于平面P的对称元件在图2中分别具有附图标记40、52和58。
点56远离平面P。例如,点56位于杆18的一端。
例如,当轮架34在其远位置和近位置之间移动时,点56绕轴X转动移动,这驱动杆18与轮架34的移动成比例地转动或扭转。
挂接件12通过刚性挂接杆60机械连接至杆18。杆60的刚性例如使得其能够在没有不可逆变形的情况下承受横向施加的大于100N或1000N的力。由于杆60绕轴X的移动,挂接件12能够以可逆的方式在以下位置之间移动:
-低位置,和
-高位置,在该位置中,挂接件12相对于底盘4比在低位置中更高。
此处,高位置和低位置相对于底盘被定义。例如,对于这些低位置和高位置,挂接件相对于底盘的高度参照与底盘4联结并且平行于行进平面的同一平面被限定。此处,该平面平行于道路10。沿垂直于该平面的方向在该平面和挂接件12的几何中心之间测量该高度。
杆60以无任何自由度的方式在位于平面P中的附接点62处通过其端部中的一个直接锚固至杆18。杆60的另一端以无任何自由度的方式固定至挂接件12。此处,杆60具有管状形状并在平面P中纵向延伸。挂接件12通过零自由度地嵌入与杆60连接。
因此,当点62绕轴X转动移动时,杆60和挂接件12也绕轴X转动移动。更具体地,挂接件12:
-随着点62向上转动而朝向其高位置移动,和
-随着点62向下转动而朝向其低位置移动。
杆60的最大长度被标记为Da。在平面P内,在点62在该平面P中的正投影与挂接件12的几何中心在该平面P中的正投影之间测量该长度。长度Da以10%的容差或以5%的容差或优选地以小于2%的容差等于长度Dl。长度Da例如大于5cm或10cm并且小于2m或1m或50cm。
杆60在平面P上的正投影和杠杆50在平面P上的正投影之间的角度被标记为α。当轮架34、36和杆60移动并产生杆18的扭转运动时,该角度α可能变化。在杆18不扭转时,角度α为例如-45°到+45°,优选地为-20°到+20°。另外,此处,角度α被选择使得杠杆50的正投影和杆60的正投影两者都在包括轴X的竖直平面的同侧上对称。更确切地,在轮系22的情况下,这些正投影位于该竖直表面的后方。此处,后方是相对于车辆2向前行进的方向来限定的。在轮系20的情况下,这些投影位于在相应竖直平面的前方。
此处,点62被布置在杆18上的位置处,在该位置,杆18的位于该点62和点56之间的部分的角刚度以10%的容差或者以5%的容差等于杆18的位于该点62和点58之间的部分的角刚度。此处,杆18在其整个长度上每单位长度具有恒定的角刚度。点62因此等距地布置在点56和58之间。杆18的角刚度例如为100到1000N.m.deg-1或者200到800N.m.deg-1。例如,该角刚度等于400N.m.deg-1。
此处,杆18是轮系22的防翻滚杆。例如,杆18和杠杆50与52形成一体成形的并具有“U”形形状的单块材料。此处,杠杆50和52形成“U”的侧臂。例如,杆18和杠杆50、52由金属材料制成。由此,杆18限制在车辆移动通过转弯处时可能会有的翻滚。
现在将借助于图3A和3B更详细地描述轮架34和挂接件12的移动。
当轮架34、36在远位置(图3A)时,挂接件12在相对于底盘的低位置中。该配置对应于例如车辆2相对于道路10的标称高度。挂接件12位于距道路10的高度h处。此处,沿竖直方向在道路10的上表面与挂接件12的几何中心之间测量高度h。高度h例如大于或等于10cm或20cm或30cm或50cm并小于或等于1.8m或1.5m或1m。
例如在车辆2的使用过程中,轮架34、36两者朝它们的近位置(图3B)移动。这能够由车辆2的车载显著载荷引起。车辆2、并且更确切的底盘4因此接近道路10。由于车辆2的车轮保持与道路接触,车轮通过朝底盘4重新升起而相对于底盘4移动。轮架34和36因此同时向它们的近位置移动。通过向它们的近位置移动,轮架34和36驱动点56和58绕轴X转动并因此在此驱动杆18绕轴X转动。点56和58的转动具有与轮架34和36的移位成比例的幅值。点56和58的转动继而驱动点62绕轴X转动并因此驱动挂接件12朝向其相对于底盘的高位置。
在近位置中,轮架34和36比在远位置中距底盘4更近。至于挂接件12,其在高位置。因此,挂接件相对于底盘4的高度比在其低位置时更大。特别由于Dl和Da的值的选择,挂接件12相对于底盘4的位置变化允许补偿底盘4向道路10移近的事实。因此,在高位置中,挂接件12相对于地面的高度h'以20%的容差或以10%的容差或以5%的容差等于高度h。此处高度h'以与高度h同样的方式被定义。
因此,无论轮架34、36的位置如何,挂接件12的高度基本恒定。因此,与挂接杆直接固定在底盘4上的情况相比,更容易通过挂接件12将车辆2附接至另一车辆。实际上,挂接件12的高度保持基本恒定。如果高度以20%的容差或以10%的容差或以5%的容差等于参照值,那么称所述高度是基本恒定的。
轮系22的该配置还允许促进通过各自的挂接件11、12附接在一起的两个车辆之间的载荷转移和姿势平衡。例如,车辆2通过挂接件12附接至结构上与其相同的另一机动车辆的前方挂接件11。然而,该另一车辆比车辆2承载更重的载荷。在这种情况下,与车辆2相比,该另一车辆相对于道路10下沉更多。在挂接这两个车辆之前,该另一车辆的前轮的轮架处于其近位置,而车辆2的前轮的轮架处于其远位置。在挂接这两个车辆后,由于车辆2的轮系22的配置和该另一车辆的前轮系的配置,机械转矩转动地绕轴X由相应的杆60施加至这些轮系的各自的转矩杆18上。这导致被施加在这些车辆的各自底盘上的反作用力,其平衡它们相对于彼此的高度。
此处,两个车辆之间的载荷和姿势平衡由于彼此挂接的挂接件11、12的下列事实而恶化:
-挂接件的每个以无任何俯仰(en tangage)转动自由度的方式连接至它们各自的挂接杆,和
-挂接件在它们之间以无任何俯仰转动自由度的方式彼此连接。
在车辆2的移动期间,所述车辆能够例如由于行驶的道路10的变形而经历翻滚运动。轮架34和36因此能够相对于彼此不同地移动。例如,当车辆2驶过隆起物时,轮架34向其近位置移动而轮架36却没有。为了简单起见,认为底盘4不经历姿势的变化并且点58保持不动。那么杆18经历扭转运动。从而在点56和58之间的平衡移位的情况下,点62被驱动绕轴X向上转动。在该示例中,由于相对于点56和58选择点62的位置,点62以等于点56和58的转动幅值的平均值的幅值绕轴X转动。此处,点58保持静止,该幅值等于点56的转动幅值的一半。
图4示出了能够代替轮系22的轮系80。除了杆60被长度不同于杆60的杆82所取代外,该轮系80与轮系22相同。该杆82具有长度D'a,该长度D'a为长度Dl的乘法数值因子F倍。例如,F大于1.2或1.5或2。此处,长度D'a以与长度Da相同的方式定义。轮系80因此包括用于将杆82绕轴X转动的幅值限制为1/F的减速齿轮84。因此,这将挂接件12保持在基本恒定的高度,即便长度D'a与Dl不同也是如此。减速齿轮84的作用在于在响应于杆50绕轴X的转动运动而将绕轴X的转动运动传递至杆82的同时,以该运动的幅值被减小到1/F。减速齿轮84例如被布置在杆50与杆18之间的连接件上。减速齿轮84因此被配置为当轮架34在其近位置和远位置之间移动时点56的角位移被减小到1/F。更确切地说,减速齿轮84被配置使得满足以下关系:
β=γ*D'a/Dl
其中,
-β为当轮架34在近位置和远位置之间移动时,杠杆50在平面P中的正投影的角位移的绝对值;
-γ为当轮架34在近位置和远位置之间移动时,杆82在平面P中的正投影的角位移的绝对值。
例如,减速齿轮84包括转动地啮合并能够在相同方向上绕相同的转动轴转动的三个齿轮。所述齿轮中的一个与杠杆50以无任何自由度的方式联结。这些齿轮中的另一个与杆18以无任何自由度的方式联结。
作为变型,如图5所示,杆18并不是与杠杆50、52一体成形。例如,这些杠杆50、52是单独的部件。附接点56和58包括例如用于将杠杆50和52机械连接至杆18的弹性体材料90、92。这允许抑制机械震动。该弹性体材料例如为以“衬套(silentbloc)”(英文为“bushing”)名字已知的那些。
大量其他的实施例是可行的。
车辆2可以是不同的。例如,车辆2可以不是铰接的并且不包括为此目的能够相对于彼此的偏航转动的前部分和后部分。车辆2能够具有不同数量的车轮。这些车轮能够不同地分布在轮系中。可以有多于两个的轮系。
车辆2可以仅具有挂接件11和12中的一个或另一个。
车辆2可以没有马达或者用于由位于该车辆上的驾驶员控制该车辆的装置。例如,车辆2是拖车。
挂接件12可以不同地连接至杆60。例如,它不嵌入杆60并且相对于该杆60可以具有自由度。
如果车辆由于其挂接件而不具有俯仰转动自由度,则附接至彼此的车辆之间的荷载和姿势平衡的影响加剧。为此目的,例如当其彼此挂接时,这些附接车辆各自的挂接件12不具有任何俯仰转动自由度。如果挂接件12能相对于杆60或者相对于附接的车辆的一个或另一个沿平行于轴X的转动轴枢轴转动的话,那么就称其具有俯仰转动自由度。
可以省略轴承14和16的一个或另一个。
杆18可以以不同方式实现。特别地,杆18不一定在其整个长度上是直线的。杆18能够例如具有曲轴的形状,并且为此目的能够在其长度上包括一个或更多个“U形”弯折。杆18也可以仅在轴承14和16处是直线的并沿轴X对齐。
作为变型,杆18不一定是防翻滚杆。这特别是当悬架38、40包括被称为起防翻滚补偿作用的主动悬架系统时的情况。因此,相应地选择杆18的角刚度。
杆18的角刚度可以是不同的。例如,杆18是这样的以使得:
-当另一杆52所连接到的点58绕轴X被转动地固定时,每个杠杆50允许其机械连接到的轮架34的至多1cm或者2cm或者5cm的竖直移动、即在垂直于道路的方向上的移动;
-杆18具有超过10kN.m.deg-1或15kN.m.deg-1或20kN.m.deg-1的角刚度。
在本说明书中,关于杆18所使用的术语“杆”表示扭力杆。本领域技术人员知道,虽然杆尽可能是刚性的,但是如果施加足够高的转矩,其可能扭转变形。
杆18能够相对于轮系22的车轮不同地定位。例如,与车轮30、32相比,轮系22的杆18被定位在车辆2的更靠后的位置。杆60从而沿与臂50、52相反的方向延伸。更确切地,杆18位于轴35、37和车辆2的后端之间。换言之,杆60在平面P上的正投影相对于包括轴X的竖直平面位于与杠杆50、52在该同一平面P上的正投影所处的侧相反的侧上。在该配置中,轮系22还包括传输装置,使得在杆60和杠杆50、52开始运动时在同一竖直移动方向上移动。元件的竖直移动例如被定义为该元件在竖直平面上的正投影的移动。
实际上,如果杆60向车辆2后方延伸而杠杆50、52在相反方向、朝车辆2前方延伸,那么在杆18转动时这产生相反的竖直移动方向。在这种情况下,当轮架34、36移向底盘时,挂接件12会远离底盘移动并将移向道路10。该挂接件12因此相对于道路10不再保持在基本恒定的高度。为了避免该情况,传输装置被布置:
-在杆18和每个杠杆50、52之间的连接中,或
-杆18和60之间的连接中。
该传输装置包括例如两个相互啮合的齿轮,其能够沿相反的转动方向绕彼此平行转动轴转动。例如,齿轮中的一个以无任何自由度的方式与杆18联结,而另一个以无任何自由度的方式与杆60联结。因此,轮架34、36从其远位置向其近位置的移动驱动挂接件12从其低位置向其高位置并且不在相反的方向上的移动。
由于杆18到底盘和/或到杠杆50、52的连接中的间隙,杆18能够具有相对于轴X的轻微的不对准。例如,杆18相对于轴X具有小于20°或10°或5°,并且优选地小于3°或1°的间隙。
轮系20和22可以不同。特别地,轮系20和22可以包括不同几何尺寸的悬架。轮系20还可以包括用于使该轮系20的车轮转弯的转向系统。
悬架38和40可以不同。例如,悬架系统能够通过三角杆、通过轴或甚至伸缩型的悬架。悬架的减震器还能够例如通过臂、三角杆或者摇杆有区别地直接地或者间接地连接至轮架。
杆50、52不一定是刚性杆并且可以包括伸缩式减震器。
杆60可以是不同的。长度可以为所述长度的1/乘积因子F'。在这种情况下,减速齿轮84被具有因子F'的倍增器取代以便将杠杆50的行程增大到乘积因子F'倍,使得在角β上的条件得以满足并且因此使得保持挂接件12的高度。
减速齿轮84可以不同地布置。例如,其被布置在杆60与杆18之间的连接上。
Claims (8)
1.一种能够在平坦的道路(10)上行驶的机动车辆(2),包括:
-在平行于所述道路的平面中延伸的底盘(4),
-第一轮架(34),车轮的转动轴(35)以无任何自由度的方式固定在所述第一轮架上,该轴穿过所述第一轮架的中心,
-第一悬架(38),其将所述第一轮架机械连接至所述底盘,使得所述车辆的重量的一部分压在由该第一轮架承载的车轮(30)上,该悬架允许所述第一轮架(34)在远位置和近位置之间的可逆移动,在所述近位置中,所述第一轮架的中心比在其远位置中更接近所述底盘,
-轴承(14,16),其以无任何自由度的方式固定在所述底盘(4)上,
-杆(18),其安装为绕所述轴承(14,16)内部的横轴(X)转动,该杆包括第一附接点(56),所述第一附接点机械连接至所述第一轮架,使得所述第一轮架驱动该第一附接点绕所述横轴(X)以与所述第一轮架在其近位置和远位置之间的移动的幅值成比例的方式转动,
-挂接杆(60),其联结至所述底盘,在自由端包括挂接件(12),所述挂接件能够与另一车辆上的相应挂接件协作以将车辆连接在一起或使车辆彼此分离,该挂接杆能够通过绕所述横轴向上转动而相对于所述底盘以可逆方式从低位置向高位置移动,
其特征在于,所述杆(18)包括第二附接点(62),所述第二附接点机械连接至所述挂接杆,使得随着所述第一轮架向其近位置移动,所述挂接杆向其高位置移动,并且使得随着所述第一轮架向其远位置移动,所述挂接杆向其低位置移动。
2.如权利要求1所述的车辆,其中所述杆(18)是扭力杆。
3.如权利要求2所述的车辆,其中:
-所述车辆包括第二轮架(36),车轮的转动轴(37)以无任何自由度的方式固定在所述第二轮架上,该轴穿过所述第二轮架的中心,
-所述车辆包括第二悬架(40),其将所述第二轮架机械连接至所述底盘,使得所述车辆的重量的一部分压在由该第二轮架承载的轮(32)上,该第二悬架允许所述第二轮架在远位置和近位置之间的可逆移动,在所述近位置中,所述第二轮架的中心比在其远位置中更接近所述底盘,
-所述扭力杆(18)包括第三附接点(58),所述第三附接点机械连接至所述第二轮架,使得所述第二轮架驱动该第三附接点绕所述横轴以与所述第二轮架在其近位置和远位置之间的移动的幅值成比例的方式转动,所述第二附接点位于所述第一附接点和所述第三附接点之间的位置处,该位置使得所述扭力杆(18)的包含在所述第一附接点和所述第二附接点之间的部分的角刚度以正负20%的容差等于所述扭力杆的包含在所述第二附接点和所述第三附接点之间的部分的角刚度。
4.如权利要求2或3所述的车辆,其中所述轮架中的每个的转动轴(35、37)与所述横轴(X)之间的最短距离以正负10%的容差等于所述挂接件的几何中心与该横轴之间的最短距离。
5.如权利要求3和4中任一项所述的车辆,其中,
-所述车辆包括:
·将所述第一附接点机械地连接至所述第一轮架的第一机械连接件(50);
·将所述第二附接点机械地连接至所述第二轮架的第二机械连接件(52);
当另一机械连接件(52)所连接到的附接点(58)被固定不能绕所述横轴转动时,每个机械连接件(50)允许其所机械连接到的轮架至多1cm的竖直行程、即在垂直于所述道路的方向上的行程;
-所述扭力杆(18)具有超过10kN.m.deg-1的角刚度。
6.如权利要求5所述的车辆,其中所述扭力杆(18)与第一机械连接件(50)和第二机械连接件(52)形成单块材料。
7.如前述权利要求中任一项所述的车辆,其中所述挂接杆(60)的与所述自由端相反的端部直接机械连接至所述第二附接点(62)。
8.如前述权利要求中任一项所述的车辆,其中,所述挂接件(12)以无任何俯仰转动自由度的方式机械连接至所述挂接杆(60)并能够以无任何俯仰转动自由度的方式挂接至另一车辆的挂接件。
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