CN108945223A - 倾斜车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种倾斜车辆，所述倾斜车辆具有车架、发动机、围绕车架倾斜轴枢接于所述车架的避震塔、由左及右前悬架总成连接到所述避震塔的左及右前地面啮合构件、转向总成、后悬架总成和至少一个后部地面啮合构件。各所述左及右前悬架总成包括下悬架臂，所述下悬架臂包括围绕转轴枢接于所述避震塔下端的第一端和围绕倾斜轴枢接于它的对应的前部地面啮合部件的第二端，和减震器，所述减震器具有连接到所述避震塔上端的上端和连接到所述下悬架臂的下端。所述车架围绕所述车架倾斜轴相对于所述转轴可旋转。

Description

倾斜车辆
本申请是2014年6月16日提交的申请号为201480037726.0，发明创造名称为“倾斜车辆”的中国发明专利申请的分案申请。
交叉参考
本申请要求申请号为61/835,062，申请日为2013年6月14日的美国临时专利和申请号为61/884,442，申请日为2013年9月30日的美国临时专利的优先权，此处整体引入二者用于参考。
技术领域
本发明涉及倾斜车辆。
背景技术
具有一个以上前轮或后轮的倾斜车辆需要枢接于两轮悬架总成的车架，以允许车辆倾斜。公布号为WO 2011/059456 Al(简称'456公布)，公布日为2011年5月19日的PCT申请公开了一种这样的车辆。'456公布的车辆具有两个前轮和单独的后轮。
图1和2示出了'456公布所述类型车辆的车架200、避震塔(shock tower)202和右前悬架总成204。该车辆的左前悬架总成是右前悬架总成204的镜像，因此，这里不再详述。
如图1所示，车架200围绕车架倾斜轴206枢接于避震塔202。右前悬架总成204具有下部悬架臂208、倾斜杆210和减震器212。下部悬架臂208的一端围绕转轴214枢接于车架200，另一端围绕倾斜轴217枢接于主销216。主销216上设有可旋转的转向节219。转向节219支撑其上的右前轮。左前悬架总成的下部悬架臂的内端类似地围绕转轴218连接到车架200。如图1所示，当车架200在垂直位置时，转轴214、218被分别设于车架倾斜轴206的右边和左边，并在垂直方向高于车架倾斜轴206。倾斜杆210一端枢接于车架200，另一端枢接于主销216。减震器212下端连接到下部悬架臂208，上端连接到避震塔202。
当车辆转向时，车架200以及车轮向该转向的内侧倾斜。如图2所示，应当理解，当右转向时，车架200围绕车架倾斜轴206向右旋转，由于主销216围绕倾斜轴217的旋转，车轮也向右旋转。
关于这类车辆的其他细节和其倾斜方式可在'456公布中找到。
当转向时，车架200和其他车辆部件需要足够倾斜，以便轮胎与地面之间的侧向力足以防止车辆倒伏。
通过比较图1-图2A可见，由于下部悬架臂208与车架200的连接方式，当车架200倾斜时，转轴214、218从它们在车架200位于垂直位置时占据的位置移动。转轴214、218的位移也引起了车架倾斜轴206的位移，因此，导致重心(CG)沿着轨迹1(图2A)移动，该轨迹1类似弧形，而非如轨迹2(图2A)的恒定半径的圆弧。
图2A示出了转向期间两种不同的重心轨迹和轮胎压力中心(CP)的位移,或者三轮车辆在地面情况的等同物。轨迹1表示具有图1和2所示的悬架的车辆的重心和相应的压力中心CP1的移动，轨迹2表示具有两个在一条直线上的车轮的摩托车的重心和相应的压力中心CP2的移动。
如图2所示，当车架200向右倾斜时，在车架200位于垂直位置时(由图2中由倾斜轴206的轴206'示出)，车架倾斜轴206和其他倾斜部件从它们所占据的位置向上并向右位移，类似于图2a中的轨迹1所示的。如图2A所示，具有图1的悬挂几何尺寸的车辆重心横向移动，因此减少了有效倾斜角(关于垂直方向在重心和压力中心之间通过的线之间的角度)。如图2A所示，有效倾斜角A小于有效倾斜角B。所产生的横向g力(g-forces)是压力中心和车辆重心之间的水平距离和垂直距离之比。因此，轨迹1产生的g力小于轨迹2产生的g力，即使两个车辆的车架相对于垂直方向均等地倾斜。由此，对于图1的几何尺寸的车辆和轮子在一条直线上的车辆，两者以相同的行进特征行进穿过相同的轨迹，具有图1的几何尺寸(轨迹1)的车辆会相对于垂直方向进一步倾斜。
因此，需要一种倾斜车辆，所述车辆至少具有三个车轮，其要求较小的倾斜以产生所需要的横向g力。
此外，在一定条件下，可能希望防止倾斜车辆的车架倾斜。这样的条件的例子包括在所述车辆泊车或低速运转时的情况。
因此，需要一种能防止车架倾斜的倾斜车辆。
在不倾斜的车辆中，减震器连接到车架。非悬挂质量(unsprung mass)(即，车轮、制动器和其他通过悬架系统连接到车架的部件)比悬挂质量(sprung mass)(即，车架和其他由悬架系统支撑的部件)小得多。因此，例如，当车辆遇到颠簸时，悬挂质量大到足以使减震器压缩。
然而，对于'456公布中所公开类型的倾斜车辆，如上所述，减震器连接到避震塔。应当理解，避震塔的质量远小于上述非倾斜车辆(除了倾斜方面以外，所有方面相同)的悬挂质量，因此，该系统相对于避震塔的旋转具有极低的阻尼特性。当车轮经过大的颠簸或凹陷时(即，高幅度移动)，减震器本质上与它们在减震器连接到车架的非倾斜车辆中一样起作用。然而，当车轮经过小的颠簸或凹陷时(即，低幅度移动/更高的频率)，可能产生一些问题。由车轮的这种低幅度移动产生的力可能太小而使轮胎不能吸收，且不能克服减震器的刚度(即，减震器不被压缩)。避震塔的质量也可能太小而不能耐受通过减震器传递的力。因此，避震塔、两个减震器、悬架臂和车轮本质上好像它们是单一的刚性部件一样起作用。例如，当左轮经过小的颠簸时，力从左轮传递到左减震器，然后达到避震塔，由于左减震器未压缩，力接着从避震塔传递到右减震器而到达右轮。由于右减震器也未压缩，所以右轮的轮胎压缩，接着弹回，从而将力通过避震塔传回左减震器和左轮，此过程被重复。力的波动最终可导致车辆上下振动，当车辆正转向时，由于该振动可导致轮胎顷刻之间与地面接触不良，并被推向该转向的外侧，所以，其有时被称为“轮跃”(wheel hop)。应当理解，“轮跃”是不希望发生的。
因此，需要一种倾斜车辆，其中的减震器连接到避震塔，所述避震塔用于解决“轮跃”现象。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有技术的至少一些缺陷。
根据本发明的一方面，提供一种倾斜车辆，所述倾斜车辆具有车架，所述车架具有前部和后部；避震塔，所述避震塔具有上端和下端，所述避震塔的下端围绕车架倾斜轴枢接于所述车架，所述车架围绕所述车架倾斜轴可相对于所述避震塔旋转到右侧和左侧；分别通过左前悬架总成和右前悬架总成连接到所述避震塔的左前地面啮合部件和右前地面啮合部件；转向总成，所述转向总成具有可旋转的转向柱，所述转向柱由所述车架支撑，并可操作地连接到所述左前地面啮合部件和所述右前地面啮合部件；连接到所述车架后部的后悬架总成；和至少一个连接到所述后悬架总成的后部地面啮合部件。发动机可操作地连接到至少一个所述地面啮合部件。所述左前悬架总成包括左下悬架臂，所述左下悬架臂具有第一端和第二端，所述第一端围绕左转轴枢接于所述避震塔的下端，所述第二端围绕左倾斜轴枢接于所述左前地面啮合部件；和左减震器，所述左减震器具有连接到所述避震塔上端的上端和连接到所述左下悬架臂的下端。所述右前悬架总成包括右下悬架臂，所述右下悬架臂具有第一端和第二端，所述第一端围绕右转轴枢接于所述避震塔的下端，所述第二端围绕右倾斜轴枢接于所述右前地面啮合部件；和右减震器，所述右减震器具有连接到所述避震塔上端的上端和连接到所述右下悬架臂的下端。所述车架围绕所述车架倾斜轴相对于所述左和右转轴可旋转。
在本发明的一些实施例中，所述左前地面啮合部件是左前轮，所述右前地面啮合部件是右前轮，至少一个所述后部地面啮合部件是至少一个后轮。
在本发明的一些实施例中，所述至少一个后轮是单一的后轮。
在本发明的一些实施例中，所述左转轴是左下转轴，所述左倾斜轴是左下倾斜轴，所述右转轴是右下转轴，所述右倾斜轴是右下倾斜轴。所述左前悬架总成还包括左上悬架臂，所述左上悬架臂具有第一端和第二端，所述第一端围绕左上转轴枢接于所述车架，所述第二端围绕左上倾斜轴枢接于所述左前地面啮合部件。所述右前悬架总成还包括右上悬架臂，所述右上悬架臂具有第一端和第二端，所述第一端围绕右上转轴枢接于所述车架，所述第二端围绕右上倾斜轴枢接于所述右前地面啮合部件。所述左上和右上转轴围绕所述车架倾斜轴随所述车架可旋转。
在本发明的一些实施例中，锁选择性地防止所述车架与所述避震塔之间围绕所述车架倾斜轴的相对运动。
在本发明的一些实施例中，所述左转轴设于所述车架倾斜轴的左边，所述右转轴设于所述车架倾斜轴的右边。
在本发明的一些实施例中，所述左和右转轴被设置成比所述车架倾斜轴更靠近所述避震塔上端。
在本发明的一些实施例中，所述左下悬架臂的第一端和所述右下悬架臂的第一端均通过销枢接于所述避震塔。至少一个轴衬设于各销和其对应的下部悬架臂的第一端之间。
在本发明的一些实施例中，所述左和右转轴彼此平行。
在本发明的一些实施例中，所述左和右转轴均与所述车架倾斜轴平行。
在本发明的一些实施例中，不管所述车架相对于所述避震塔的位置如何，经过所述左和右转轴的线保持水平。
在本发明的一些实施例中，所述后轮的旋转轴限定第一平面。所述第一平面平行于第二平面，当所述车架位于垂直位置时，所述第二平面包括所述左和右转轴。当所述车架相对于所述避震塔转到右侧和左侧之一时，所述第一平面与所述第二平面相交。
在本发明的一些实施例中，当所述车架相对于所述避震塔转到右侧和左侧之一时，包括所述车架倾斜轴并经过所述转向柱中心的第一平面，相对于包括所述左和右转轴的第二平面呈锐角设置。
根据本发明的另一方面，提供一种倾斜车辆，所述倾斜车辆具有车架，所述车架具有前部和后部；避震塔，所述避震塔具有上端和下端，所述避震塔的下端围绕车架倾斜轴枢接于所述车架，所述车架围绕所述车架倾斜轴可相对于所述避震塔旋转到右侧和左侧；分别通过左前悬架总成和右前悬架总成连接到所述避震塔和所述车架至少之一的左前地面啮合部件和右前地面啮合部件；转向总成，所述转向总成具有可旋转的转向柱，所述转向柱由所述车架支撑，并可操作地连接到所述左前地面啮合部件和所述右前地面啮合部件；连接到所述车架后部的后悬架总成；和至少一个连接到所述后悬架总成的后部地面啮合部件。发动机可操作连接到至少一个所述地面啮合部件；和锁，所述锁在锁定位置和解锁位置之间可移动。在所述锁定位置，所述锁阻止围绕所述车架倾斜轴在所述车架和所述避震塔之间相对运动。在所述解锁位置，所述锁允许围绕所述车架倾斜轴在所述车架和所述避震塔之间相对运动。所述锁包括偏心机构。在所述车架和所述锁之间连接有致动器，所述致动器用于使所述锁能够在所述锁定位置和所述解锁位置之间移动。
在本发明的一些实施例中，所述避震塔具有锁定啮合面，所述锁具有避震塔啮合面。在所述锁定位置，所述避震塔啮合面与所述锁定啮合面接触。在所述解锁位置，所述避震塔啮合面与所述锁定啮合面隔开。
在本发明的一些实施例中，所述锁定啮合面的面朝下，所述避震塔啮合面的面朝上。在所述锁定位置的所述避震塔啮合面在垂直方向上高于在所述解锁位置的所述避震塔啮合面。
在本发明的一些实施例中，所述锁定啮合面和所述避震塔啮合面为曲面。
在本发明的一些实施例中，所述锁定啮合面的曲率中心是所述车架倾斜轴。
在本发明的一些实施例中，所述锁定啮合面具有多个齿，所述避震塔啮合面具有至少一个齿。在所述锁定位置，所述避震塔啮合面的至少一个齿与所述锁定啮合面多个齿中的至少一部分啮合。
在本发明的一些实施例中，所述偏心(overcenter)机构具有围绕第一轴枢接于所述车架的第一节、围绕第二轴枢接于所述第一节的第二节和围绕第三轴枢接于所述第二节并围绕第四轴枢接于所述车架的第三节。在所述锁定位置，所述第二轴设于经过所述第一和第三轴的线的第一侧。在所述解锁位置，所述第二轴设于所述线的相对于所述第一侧的第二侧。
在本发明的一些实施例中，所述第一、第二、第三和第四轴横向延伸。在所述锁定位置，所述第二轴设于所述线的前方。在所述解锁位置，所述第二轴设于所述线的后方。
在本发明的一些实施例中，所述致动器枢接于所述第一和第二节其中之一。
在本发明的一些实施例中，所述致动器枢接于所述第一节。
在本发明的一些实施例中，所述偏心机构还包括连接于所述第一和第二节其中之一的弹簧。在所述锁定位置，所述弹簧被压缩并使所述锁偏向所述锁定位置。在所述解锁位置，所述弹簧被压缩并使所述锁偏向所述解锁位置。
在本发明的一些实施例中，所述弹簧连接到所述第一节。
在本发明的一些实施例中，所述致动器枢接于所述弹簧所连接的所述第一和第二节其中之一。
在本发明的一些实施例中，所述致动器枢接于所述第一节，且所述弹簧连接于所述第一节。
在本发明的一些实施例中，所述致动器包括电机。
在本发明的一些实施例中，所述左前地面啮合部件是左前轮，所述右前地面啮合部件是右前轮，至少一个所述后部地面啮合部件是至少一个后轮。
在本发明的一些实施例中，所述至少一个后轮是单一的后轮。
根据本发明的另一方面，提供一种倾斜车辆，所述倾斜车辆具有车架，所述车架具有前部和后部；避震塔，所述避震塔具有上端和下端，所述避震塔的下端围绕车架倾斜轴枢接于所述车架，围绕所述车架倾斜轴，所述车架可相对于所述避震塔旋转到右侧和左侧；分别通过左前悬架总成和右前悬架总成连接到所述避震塔和所述车架至少之一的左前地面啮合部件和右前地面啮合部件；由所述左前悬架总成悬挂于所述避震塔和所述车架至少其中之一的所述车辆的所述左前悬架总成的一部分、所述左前地面啮合部件和其他部件具有第一非悬挂质量，由所述右前悬架总成悬挂于所述避震塔和所述车架至少其中之一的所述车辆的所述右前悬架总成的一部分、所述右前地面啮合部件和其他部件具有第二非悬挂质量，所述避震塔的转动惯量至少为所述第一和第二非悬挂质量的复合转动惯量的25％；转向总成，所述转向总成具有可旋转的转向柱，所述转向柱由所述车架支撑，并可操作地连接到所述左前地面啮合部件和所述右前地面啮合部件；连接到所述车架后部的后悬架总成；至少一个连接到所述后悬架总成的后部地面啮合部件；和可操作连接到至少一个所述地面啮合部件的发动机。
在本发明的一些实施例中，所述左前地面啮合部件是左前轮，所述右前地面啮合部件是右前轮，所述至少一个后部地面啮合部件是至少一个后轮。
在本发明的一些实施例中，所述至少一个后轮是单一的后轮。
在本发明的一些实施例中，所述避震塔的重心在垂直方向上位于所述避震塔的顶部与一点之间，所述点位于所述避震塔的顶部与所述车架倾斜轴之间的中间。
在本发明的一些实施例中，所述左前悬架总成包括左下悬架臂，所述左下悬架臂具有第一端和第二端，所述第一端围绕左转轴枢接于所述车架和所述避震塔的下端其中之一，所述第二端围绕左倾斜轴枢接于所述左前地面啮合部件；和左减震器，所述左减震器具有围绕左上减震器轴枢接于所述避震塔上端的上端和围绕左下减震器轴枢接于所述左下悬架臂的下端。所述右前悬架总成包括右下悬架臂，所述右下悬架臂具有第一端和第二端，所述第一端围绕右转轴枢接于所述车架和所述避震塔的下端其中之一，所述第二端围绕右倾斜轴枢接于所述右前地面啮合部件；和右减震器，所述右减震器具有围绕右上减震器轴枢接于所述避震塔上端的上端和围绕右下减震器轴枢接于所述右下悬架臂的下端。所述避震塔的重心位于所述避震塔的顶部与一平面之间，所述平面包括所述左上和右上减震器轴。
在本发明的一些实施例中，第一线平行于所述车架倾斜轴，并包括所述避震塔重心，所述第一线经过第二线与第三线的交叉点。所述第二线经过所述左上减震器轴和所述左下减震器轴。所述第三线经过所述右上减震器轴和所述右下减震器轴。所述第二线和所述第三线共面。
在本发明的一些实施例中，所述避震塔的重心位于所述车架倾斜轴上方一定距离。所述距离相当于至少为前轮轮距的四分之一。
根据本发明的另一方面，提供一种倾斜车辆，所述倾斜车辆具有车架，所述车架具有前部和后部；避震塔，所述避震塔具有上端和下端，所述避震塔的下端围绕车架倾斜轴枢接于所述车架，围绕所述车架倾斜轴，所述车架可相对于所述避震塔旋转到右侧和左侧；所述避震塔的重心在垂直方向上位于所述避震塔的顶部与一点之间，所述点位于所述避震塔的顶部与所述车架倾斜轴之间，所述点与所述车架倾斜轴之间的距离至少为轮距的四分之一；分别通过左前悬架总成和右前悬架总成连接到所述避震塔和所述车架至少之一的左前地面啮合部件和右前地面啮合部件；转向总成，所述转向总成具有可旋转的转向柱，所述转向柱由所述车架支撑，并可操作地连接到所述左前地面啮合部件和所述右前地面啮合部件；连接到所述车架后部的后悬架总成；至少一个连接到所述后悬架总成的后部地面啮合部件；和可操作连接到至少一个所述地面啮合部件的发动机。
在本发明的一些实施例中，所述左前地面啮合部件是左前轮，所述右前地面啮合部件是右前轮，至少一个所述后部地面啮合部件是至少一个后轮。
在本发明的一些实施例中，所述至少一个后轮是单一的后轮。
在本发明的一些实施例中，所述左前悬架总成包括左下悬架臂，所述左下悬架臂具有第一端和第二端，所述第一端围绕左转轴枢接于所述车架和所述避震塔的下端其中之一，所述第二端围绕左倾斜轴枢接于所述左前地面啮合部件；和左减震器，所述左减震器具有围绕左上减震器轴枢接于所述避震塔上端的上端和围绕左下减震器轴枢接于所述左下悬架臂的下端。所述右前悬架总成包括右下悬架臂，所述右下悬架臂具有第一端和第二端，所述第一端围绕右转轴枢接于所述车架和所述避震塔的下端其中之一，所述第二端围绕右倾斜轴枢接于所述右前地面啮合部件；和右减震器，所述右减震器具有围绕右上减震器轴枢接于所述避震塔上端的上端和围绕右下减震器轴枢接于所述右下悬架臂的下端。所述避震塔的重心位于所述避震塔的顶部与一平面之间，所述平面包括所述左上和右上减震器轴。
在本发明的一些实施例中，第一线平行于所述车架倾斜轴，并包括所述避震塔的重心。所述第一线经过第二线与第三线的交叉点。所述第二线经过所述左上减震器轴和所述左下减震器轴。所述第三线经过所述右上减震器轴和所述右下减震器轴。所述第二线和所述第三线共面。
对于本申请，有关空间方位的术语，如，向下、向后、向前、前、后、左，右、上面和下面，与它们由坐在车辆中正常驾驶位置的车辆驾驶员通常理解的一样。
本发明车辆的各实施例具有上述目的和/或方面其中至少之一，但不必具有它们中的全部。应当理解，本发明的已经为了试图实现上述目的的车辆可能不符合该目的和/或可能满足其他此处未详述的目的。
本发明车辆的实施例的其他的和/或替代目的、特征、方面和优势通过下面的说明、附图和所附的权利要求将显而易见。
附图说明
为更好地理解本发明和它的其他方面及进一步的特征，参考以下结合附图的描述，其中：
图1是现有倾斜车辆的右前悬架总成、避震塔和车架一部分的正视图，车架在垂直位置；
图2是图1中的右前悬架总成、避震塔和车架一部分的正视图，车架转向右侧；
图2A是示出类型的车辆右转向期间重心的轨迹示意图；
图3是三轮倾斜车前部和左侧的透视图；
图4是图3中车辆的前悬架总成、前轮、避震塔、转向总成和车架一部分的正视图；
图5是沿图4中线5-5的图4中部件的剖视图；
图6是沿图4中线6-6的图4中部件的剖视图；
图7是移除前轮的图4中部件的正视图；
图8是前悬架总成受压的图4中部件的正视图；
图9是移除左前轮的图4中部件的前部和左侧的透视图；
图10是移除左前轮的图4中部件的左视图；
图11是车架向左倾斜的图4中部件的正视图；
图12是车架向左倾斜的前悬架总成受压的图4中部件的正视图；
图13是移除前轮并在非锁定位置显示锁的图4中部件后部和左侧的特写、透视图；
图14是移除前轮并在非锁定位置显示锁的图4中部件的特写、左视图；
图15是移除前轮并在锁定位置显示锁的图4中部件后部和左侧的特写、透视图；
图16是移除前轮并在锁定位置显示锁的图4中部件的特写、左视图。
图17是避震塔的另一个实施例的正视图。
具体实施方式
在此对三轮倾斜车辆10进行说明。可以构想三轮倾斜车辆10可用在具有除车轮以外的地面啮合部件的车辆上的各方面，例如，雪地摩托。在雪地摩托上，地面啮合部件为两块滑雪板和一个驱动轨。也可以构想三轮倾斜车辆10可用在具有三个以上地面啮合部件的车辆上的方面，例如，四轮倾斜车辆。
如图3所示，车辆10包括支撑发动机14的车架12。在本实施例中，发动机14为四冲程内燃机。可以构想发动机14可为任意类型的动力源，如，电机或两冲程内燃机。跨座式座椅16安装在车架14上。座椅16具有驾驶员座椅部18和设于驾驶员座椅部18后面的乘客座椅部20。倾斜车辆10具有设于纵向轴24其中一侧的右前轮22及左前轮22，和单一的后中心轮26。各车轮22、26上具有轮胎。后轮26围绕转轴27旋转。后轮26由连接到车架12后部的后悬架总成28悬挂。后轮26由传动带总成可操作地连接到发动机14。转向总成包括手把30和设于座椅16前部的转向柱32。转向柱22连接到前轮22来使车辆10转向，如后面更详细的描述。左和右前悬架总成34、36将前轮22连接到车辆10，如后面更详细的描述。悬架总成34、36允许车轮22围绕转向轴38转向，并允许车轮22围绕下部车轮倾斜轴40(见图7)倾斜。脚踏42(仅示出右侧脚踏42)在座椅16下方从车架12伸出，以便驾驶时驾驶员可在其上歇脚。倾斜车辆10包括多副整流罩44，其有助于保护车辆部件在使用期间免受风雨侵蚀，并提高车辆10的空气动力学效率和美观度。
如图4所示，避震塔50枢接于车架12的前部，以允许车架12围绕车架倾斜轴52转动。左和右前悬架总成34和36连接到避震塔50和车架12，以允许车架12和单一的后中心轮26在转向中向右侧或左侧倾斜，车辆10驾驶时很像摩托车。此外，前轮22连接到左和右前悬架总成34和36，这样，当车架12向拐角内倾斜时，前轮22也倾斜。
如图5所示，车架12具有前罩板54。前突片56从前罩板54的前部延伸，车架构件58从前罩板54向前突片56的后部延伸。避震塔50的下端在前突片56和车架构件58之间被接收。避震塔50、前突片56和车架构件58具有与车架倾斜轴52同轴的孔(未标出)。在避震塔50下端的前部和后部形成的凹坑接收两个轴承60。套筒62在两个轴承60之间延伸。套筒64从前面的轴承60延伸，并通过前突片56中的孔的一部分。套筒66从后面的轴承60延伸到车架构件58。垫圈68设于前突片56的前部与通过前突片56的孔对齐。螺栓70插入并穿过垫圈68、套筒62、64、66和车架构件58。环绕螺栓70的末端设有垫圈72，螺栓70向车架构件58的后部延伸。螺母74固定于向车架构件58的后部延伸的螺栓70的末端。结果，避震塔50围绕车架倾斜轴52枢接于车架12，虽然它承受车辆10前部的所有悬挂质量，但产生很小的防止倾斜运动的摩擦，以保持自然的自由倾斜感。可以构想避震塔50能以不同于上述方式枢接于车架12。
参考图4和6-13，将详细描述左前悬架总成34。右前悬架总成36是左前悬架总成34的镜像，因此下面不再详述。右前悬架总成36中对应于左前悬架总成34中那些的部件已在图中用同样的标号标出。
左前悬架总成34包括左下悬架臂76、左上悬架臂78和左减震器80。左下悬架臂76的右端围绕左下转轴82枢接于避震塔50的下端，如下面将要详述的。当车架12在垂直位置时，左下转轴82设于垂直方向上高于并到达车架倾斜轴52的左侧。左下悬架臂76的左端围绕左下倾斜轴40枢接于主销组件84的下端，如下面将要详述的。如图13所最佳显示的，左下悬架臂76的右端在车架构件58的孔86中被接收，并围绕左上转轴88(图7和14)由球节90枢接于车架构件58。左下悬架臂76的左端围绕左上倾斜轴92由球节93枢接于主销组件84的上端。左减震器80的下端围绕左下减震器轴94枢接于左下悬架臂76。左下减震器轴94横向设于左下转轴82和左下倾斜轴40之间。左减震器80的上端围绕左上减震器轴96枢接于避震塔50的上端。左上减震器轴96设于车架倾斜轴52的左侧。
如图6所示，左下悬架臂76的右端在由避震塔50的下端所限定的前腿和后腿98、100之间被接收。销102被插入并通过由前及后腿98、100和左下悬架臂76的右端所限定的孔(未标出)。这些孔和销102均与左下转轴82同轴。前和后轴衬104、106设于销102和左下悬架臂76之间，以允许左下悬架臂76围绕左下转轴82转动。销102的前端延伸，并焊接到突片108。突片108由偏离左下转轴82的螺纹紧固件固定于避震塔50的腿98的前部。可以构想左下悬架臂76能以不同于上述一种方式枢接于避震塔50。
主销组件84包括转向节112(图9)和主销114(图13)。主销114为倒T形。如图13所示，主销114下部具有水平延伸轴116和从轴116向上和向后延伸的轴118。转向节112围绕主销114的轴118设置，以便转向节112能围绕轴118旋转，使车轮22转向。因此，轴118限定转向轴38。轴116在由左下悬架臂76的左端所限定的前和后臂120、122(图13)之间被接收。紧固件124围绕下倾斜轴40将轴116枢接地固定于臂120、122。在上悬架臂78右端的球节93枢接于轴118的上端。
现在转到图7、9、10和13，将描述转向总成、转向总成与左前轮22的连接、左前轮22与左主销组件84的连接和左前轮22的制动系统。转向总成与右前轮22的连接、右前轮22与右主销组件84的连接和右前轮22的制动系统是车辆10左侧上对应部件的镜像，因此，这里不详细描述。前轮22的车辆10的各侧上的对应部件、前部制动系统和转向总成已在图中用相同的标号标记。
可旋转的轮毂126连接到左转向节112的左侧。左前轮22用螺栓固定于轮毂126，以便前轮12围绕转轴128(图10)旋转。制动盘130(仅在右侧显示)安装在轮毂126上。制动钳132(图9中仅在右侧显示)连接到转向节112的前部，并设于制动盘130一部分的上方，以制动前轮22。
如图13所示，转向柱32的下端被接收进并枢接于车架构件58。转向臂134连接到转向柱32的下端，并从转向柱32的下端向后延伸。左转向杆136的右端通过球节138连接到转向臂134。左转向杆136的左端通过球节140连接到左转向节112的后部。通过转动转向柱32，左转向杆136被推或拉，这样使转向节112围绕主销114的轴118转动，使左前轮22围绕转向轴38转向。
为了在转弯的方向操纵车辆10，并使车架12倾斜，车辆10的驾驶员必须反向操控。为了反向操控，驾驶员在手把30和转向柱32上与转向相反的方向施加扭矩(即，转向力)，这样对车架施加反向扭矩(或反转矩)，其导致车架12以及车轮22、26在转弯的方向倾斜，从而使车辆转向。车辆10左转向的反向操控将参考图11更详细地描述。虽然图11中仅示出了车架12的罩板54、前突片56和车架构件58，但应当理解，车架12的其他部件斜靠于这些部件，且转向柱12斜靠于车架12。因此，图中转向柱32的位置可用作车架12的位置的指示器。为了左转，驾驶员对手把30和转向柱32施加扭矩，似乎要将前轮向右转动。结果，车架12、后轮26、转向柱32和其他连接到车架12的部件围绕车架倾斜轴52相对于避震塔50向左转动，同时避震塔50保持垂直。当车轮22接收施加到手把30的扭矩时，它们开始在与施加的扭矩相反的方向上倾斜。根据具体情况，它们的倾斜推或拉悬架臂76和78，使车架倾斜。当车轮22向左转动时(即，根据图11顺时针)，左上悬架臂78将车架12向左拉，右上悬架臂78将车架12向左推，左下悬架臂76将车架12向右推，右上悬架臂76将车架12向右拉。结果，车架12向左倾斜(即，根据图11顺时针)，车辆10转向左。如图11所示，当车辆10倾斜进入拐角时，避震塔50保持垂直，同时车架12围绕车架倾斜轴52转动。因此，左和右前悬架总成34、36不参与车架12的倾斜运动。通过将具有垂直位置的车架12的图4与具有斜向左的车架12的图11比较可见，左和右前悬架总成34、36的操作与车架12的倾斜运动无关。通过比较图4和图11也可见，当车架12围绕车架倾斜轴52转动时，左和右转轴82相对于车架倾斜轴52的位置不改变。无论车架12相对于避震塔50的位置如何，经过左和右转轴82的线141(图11)保持水平。结果，所有其他情况都一样，对相同的转弯半径，以相同的速度进行，为了平衡离心力，车辆10的车架12围绕车架倾斜轴52枢转的程度不必如同具有枢接于车架的下悬架臂的车辆中的车架(例如，如'456公布中的)必须枢转的程度。
通过比较图4和图8，及图11和图12，也可见，不管车架12是垂直的(图4和图8)还是倾斜的(图11和图12)，当减震器80被压缩时，左和右转轴82相对于车架倾斜轴52的位置也不改变。当减震器80扩张时也是如此。如图11所示，当车架12相对于避震塔50被转到右侧和左侧其中之一时，由后轮26的转轴27限定的平行于当车架12在垂直位置时包含转轴82的平面(对应于图11中的线141)的平面(对应于图11中的线27)与线141对应的平面相交。类似地，如图11所示，当车架12相对于避震塔50被转到右侧和左侧其中之一时，包括车架倾斜轴52并经过转向柱32中心的平面143相对于包括左和右转轴82的平面(对应于线141)，呈锐角设置。
为减少轮跃，避震塔50具有盖子142，其固定于避震塔50的剩余部分以便被设于避震塔50的顶部。如图4所示，盖子142的质量被选定为使得避震塔50的重心144位于一个位置，在该位置，平行于车架倾斜轴52的线(在图4中，该线对应于重心144)经过线146和线148的交叉点，其中线146经过左上减震器轴96和左下减震器轴94，线148经过右上减震器轴96和右下减震器轴94。线146和148设于同一平面内(即，在本例中，由包含图4的页面限定的平面)。也可以构想盖子142的质量可被替代选择，以便避震塔50的重心144被设于一个位置，该位置位于避震塔50的顶部和一点之间，该点位于车架倾斜轴52与避震塔50的顶部之间的中间。也可以构想盖子142的质量可被替代选择，以便避震塔50的重心144位于车架倾斜轴5上方一定距离，该距离至少为前轮轮距W(图4)的四分之一。当前轮22和车架12垂直时，如图4所示，前轮轮距是横向测量的前轮22的轮胎与地面的中心接触点之间的距离。
盖子142的附加质量及因而产生的避震塔50的重心位置确保避震塔50围绕车架倾斜轴52的转动惯量足够高，以至少部分地抵抗由前轮22的高幅度和低幅度/高频率两种运动所产生的力。在前轮22的低幅度/高频率运动的情况下，避震塔50围绕车架倾斜轴52的转动惯量足够高，以使前轮22的轮胎吸收由前轮22的运动所产生的力，和/或由这些力克服减震器80的硬度。因此，这些力通过避震塔50在两个前悬架总成34、36之间振荡程度小于它们在例如类似于'456公布中描述的车辆中的振荡程度。在这些力通过避震塔50在两个前悬架总成34、36之间振荡的情况下，在这些力的各振荡周期，避震塔50的更高的转动惯量导致部分力被前轮22的轮胎和/或减震器80吸收，因此相比于类似'456公布中的车辆，减小了轮跃影响。在一个实施例中，避震塔50的转动惯量至少为与左和右前悬架总成34、36有关的非悬挂质量的复合转动惯量的25％。与左前悬架总成34有关的非悬挂质量是车辆10的由左减震器80悬挂在避震塔50上的前部和左侧上的所有部件的组合质量。这些部件包括，但不限于，左下悬架臂76、左上悬架臂78、左转向杆136、左主销组件84、左轮毂126、左制动盘130、左制动钳132和左前轮22。与右前悬架总成34有关的非悬挂质量是车辆10的由减震器80悬挂在避震塔50上的前部和右侧上的所有部件的组合质量。这些部件包括，但不限于，右下悬架臂76、右上悬架臂78、右转向杆136、右主销组件84、右轮毂126、右制动盘130、右制动钳132和右前轮22。
可以构想盖子142可整体成型或永久连接到避震塔50的剩余部分。然而，提供一种固定于避震塔50剩余部分的分离盖142有助于避震塔50的转动惯量的转向，以获得期望的轮跃减少量。提供一种固定于避震塔50剩余部分的分离盖142也有助于避震塔50的转动惯量的调节，形成非悬挂质量一部分的一个或多个部件应当由具有不同质量的部件替换，或减震器80和前轮22的轮胎应当由具有不同吸震特性的减震器和轮胎替换。可以构想获得避震塔50的特定转动惯量的方式也可用在其他倾斜车辆，如，用在具有避震塔的倾斜车辆中，其中如'456公布中的下悬架臂连接到车架以取代如本申请中的连接到避震塔50。
图17示出了避震塔50'，是避震塔50的替代实施例。在避震塔50'中，取代通过附加盖子142来增加避震塔50'的转动惯量，如上述避震塔50中的，通过增加与车架倾斜轴52横向隔开的重物154来增加避震塔50'的转动惯量。避震塔50'具有两个从中心构件158横向向外延伸的臂156。各臂156具有两个突片160。重物154环绕臂156插入两个突片160之间。重物154的质量和相对重物154被设置的车架倾斜轴52的距离是选定的，以便避震塔50'的转动惯量至少为与左和右前悬架总成34、36有关的非悬挂质量的复合转动惯量的25％。此外，可以构想避震塔50'可能被另外设置盖子142。
现在转到图10和13-16，将说明用以选择性地防止车架12和避震塔50之间的相对移动的锁162和车辆10的致动器164。虽然描述了关于上述车辆10的锁162和致动器164，但可以构想锁162和致动器164也可用在其他倾斜车辆中，如具有避震塔和连接到车架的下悬架臂的倾斜车辆，例如，类似于'456公布中描述的车辆。
锁162能够在图13及14中示出的解锁位置和图15及16中示出的锁定位置之间移动。当锁162在解锁位置时，车架12可围绕车架倾斜轴52相对于避震塔50倾斜，如上所述。当锁162在解锁位置时，反向操控车辆10，如上所述。当锁162在锁定位置时，锁162与避震塔162啮合，如后面描述的，并防止车架12围绕车架倾斜轴52相对于避震塔50倾斜。当锁162在锁定位置时，在转弯方向，以类似于没有可倾斜的车架的车辆进行转向的方式(如四轮全地形车)，通过转动手把30从而转动前轮22，来操控车辆10。
致动器164连接在车架12和锁162之间，以在锁162的锁定和解锁位置之间移动锁162。致动器164由车辆的驾驶员通过输入装置(未示出)启动，如位于手把30上或附近的按钮或开关。可以构想在车架12和避震塔50之间提供车架位置传感器。当车架12以锁162不能与避震塔50啮合的角度倾斜时(例如，见图11)，由于这将防止车架12回复到垂直位置(即，锁162将碰到避震塔50侧)，所以该传感器可被用以防止致动器164将锁162移动到锁定位置。车辆驾驶员应当启动输入装置，以表明锁162的锁定位置是预期的，传感器将防止致动器164将锁162移动到锁定位置，直至车架12在或接近垂直位置，以便锁162能与避震塔50啮合。也可以构想致动器164可连接到能自动控制锁162的控制单元，以在锁162的基于车辆10的一个或多个工作条件的锁定和解锁位置之间移动锁162。例如，当车辆10泊车或低速运转时，控制单元可控制致动器164将锁162移动到锁定位置，当车辆10以中高速运转时，控制致动器164将锁162移动到解锁位置。
致动器164安装在转向柱32前部的两块板166(图10)之间。在板166的任一侧由紧固件168连接在车架构件58的顶部。在本实施例中，致动器164包括连接到齿条和齿轮组件的电机，以形成直线式致动器。可以构想可使用其他类型的致动器，如电磁阀、液压或气动活塞或旋转式致动器。
锁162包括偏心(overcenter)机构，偏心机构由L形节(link)170、一对节172、齿节174和弹簧182形成。虽然它们未被标记，但节170、172、174彼此连接，并通过由轴衬包围的螺母和螺栓连接到车架构件58,该轴衬允许节170、172、174相对于彼此及车架构件58旋转。L形节170围绕横向延伸的轴176枢接于车架构件58。L形构件170腿的末端由联板(linkage)178枢接于致动器164的末端。L形节170的上部设于两个节172的下端之间，并围绕横向延伸的轴180枢接于节172的下端。弹簧182在点186连接到与致动器164连接的固定构件184和L形节170的上端之间。轴180设于轴176和点186之间。节172的上端设于齿节174前部的任一侧上，并围绕横向延伸的轴188枢接于齿节174前部。齿节174后端绕横向延伸的轴190枢接于板166。可以构想，取代连接到齿节174，致动器164和弹簧182可连接到节172之一或两者。也可以构想，致动器164可连接到节170和节172其中之一，弹簧182可连接到节170和节172其中之另一个。
齿节174，正如其名称所示，具有许多齿192。齿192由齿节174的面向上的上部曲面限定。由于齿节174与避震塔50啮合的上部曲面将车架12相对于避震塔50锁定，如下面更详细描述的，所以该面被称为避震塔啮合面。在本实施例中，避震塔啮合面限定四个齿192，但可以构想，它可限定多于或少于四个齿192。
避震塔50的盖子142具有面向下的限定许多齿196的曲齿面194。当锁162在锁定位置时，由于该面与锁162的避震塔啮合面啮合，所以被称为锁定啮合面。在本实施例中，面194的曲率中心相当于车架倾斜轴52。如后面将要描述的，在解锁位置，避震塔50的锁定啮合面和锁162的避震塔啮合面彼此隔开。当锁162移动到它的锁定位置时，齿节174向上移动，以便锁162的齿192与避震塔50的部分齿196啮合，结果，避震塔50的锁定啮合面和锁162的避震塔啮合面彼此接触。可以构想，齿192和196可由销和相应的孔代替。也可以构想，可省略齿192和196，以便通过避震塔50的锁定啮合面和锁162的避震塔啮合面之间的摩擦力实现车架12与避震塔50的锁定。为提高这种实施例中的摩擦力，可以构想，避震塔50的锁定啮合面和锁162的避震塔啮合面可为研磨的或塑胶的表面。
现在说明锁162的操作。如图14所示，当锁162位于解锁位置时，节170和172被定位，以便轴180设于经过轴176和188的线198的后面。同样，当锁162位于解锁位置时，节174的顶面与避震塔50的面194隔开。同样，当锁162位于解锁位置时，弹簧182在点186处从节170上向下按，从而使锁162向解锁位置偏移。通过用弹簧182将锁162偏移向解锁位置，不需对致动器164施加力，以将锁162保持在解锁位置。
为将锁162从解锁位置(图13和14)移动到锁定位置(图15和16)，启动致动器164，通过节170上的联板178来拉动。参考图14和16示出的方向(即，从车辆10的左侧看到的)，这使节170围绕轴176逆时针旋转，节172围绕轴188顺时针旋转，节174围绕轴190顺时针旋转，直至节170的前部与车架构件58的上端接触。
如图16所示，当锁162位于锁定位置时，节170和172被定位，以便轴180设于线198的前面。同样，通过比较图14中的节174的位置和图16中的节174的位置可见，节174的前部已向上移动。结果，当锁162位于锁定位置时，节174的顶面与避震塔50的面194接触，节174的齿192与避震塔50的齿196啮合，从而防止车架12围绕车架倾斜轴52相对于避震塔50转动。同样，当锁162位于锁定位置时，弹簧182在点186于节170上向前按，从而使锁162向锁定位置偏移。通过用弹簧182将锁162偏移向锁定位置，不需对致动器164施加力，以将锁162保持在锁定位置。由于节170的进一步逆时针旋转将使节174开始围绕轴190逆时针旋转，这将使节174的前部从面194移开，从而将齿192从齿196脱开，所以车架构件58用作阻挡装置，以限制节170从解锁位置到锁定位置的逆时针旋转。
为将锁162从锁定位置移动到解锁位置，启动致动器164，通过节170上的联板178来推动。结果，节170、172和174在与上述相反的方向旋转，以将锁162从解锁位置移动到锁定位置，直至它们到达图13和14中示出的位置。这使节170围绕轴176逆时针旋转，节172围绕轴188顺时针旋转，节174围绕轴190顺时针旋转，直至节170的前部与车架构件58的上端接触。
对本领域的技术人员来说，本车辆的上述实施例的修改和改进是显而易见的。前面的描述是示例性的，而非限制性的。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求的范围限定。

Claims (12)

1.一种倾斜车辆，包括：
车架，其具有前部和后部；
避震塔，其具有上端和下端，所述避震塔的下端围绕车架倾斜轴枢接于所述车架，所述车架围绕所述车架倾斜轴相对于所述避震塔能枢转到右侧和左侧；
左前地面啮合部件和右前地面啮合部件，其分别通过左前悬架总成和右前悬架总成连接到所述避震塔和所述车架中至少之一；
由所述左前悬架总成悬挂于所述避震塔和所述车架至少其中之一的所述左前悬架总成的各部分、所述左前地面啮合部件和所述车辆的其他部件构成第一非悬挂质量，
由所述右前悬架总成悬挂于所述避震塔和所述车架至少其中之一的所述右前悬架总成的各部分、所述右前地面啮合部件和所述车辆的其他部件构成第二非悬挂质量，
所述避震塔的转动惯量至少为所述第一非悬挂质量和所述第二非悬挂质量的复合转动惯量的25％；
转向总成，其具有可旋转的转向柱，所述转向柱由所述车架支撑，并可操作地连接到所述左前地面啮合部件和所述右前地面啮合部件；
后悬架总成，其连接到所述车架后部；
至少一个后部地面啮合部件，其连接到所述后悬架总成；和
发动机，其可操作地连接到至少一个所述地面啮合部件。
2.根据权利要求1所述的倾斜车辆，其中，所述左前地面啮合部件是左前轮，所述右前地面啮合部件是右前轮，至少一个所述后部地面啮合部件是至少一个后轮。
3.根据权利要求2所述的倾斜车辆，其中，所述至少一个后轮是单一的后轮。
4.根据权利要求1所述的倾斜车辆，其中，所述避震塔的重心在垂直方向上位于所述避震塔的顶部与一点之间，所述点位于所述避震塔的顶部与所述车架倾斜轴之间的中间。
5.根据权利要求4所述的倾斜车辆，其中，所述左前悬架总成包括：
左下悬架臂，其具有第一端和第二端，所述第一端围绕左转轴枢接于所述车架和所述避震塔的下端其中之一，所述第二端围绕左倾斜轴枢接于所述左前地面啮合部件；和
左减震器，其具有围绕左上减震器轴枢接于所述避震塔上端的上端和围绕左下减震器轴枢接于所述左下悬架臂的下端；
其中，所述右前悬架总成包括：
右下悬架臂，其具有第一端和第二端，所述第一端围绕右转轴枢接于所述车架和所述避震塔的下端其中之一，所述第二端围绕右倾斜轴枢接于所述右前地面啮合部件；和
右减震器，其具有围绕右上减震器轴枢接于所述避震塔上端的上端和围绕右下减震器轴枢接于所述右下悬架臂的下端；和
所述避震塔的重心位于所述避震塔的顶部与一平面之间，所述平面包括所述左上减震器轴和所述右上减震器轴。
6.根据权利要求5所述的倾斜车辆，其中，第一线平行于所述车架倾斜轴，并包括所述避震塔重心，所述第一线经过第二线与第三线的交叉点；
其中，所述第二线经过所述左上减震器轴和所述左下减震器轴；
其中，所述第三线经过所述右上减震器轴和所述右下减震器轴；
其中，所述第二线和所述第三线共面。
7.根据权利要求1所述的倾斜车辆，其中，所述避震塔的重心位于所述车架倾斜轴上方一定距离，所述距离相当于至少为前轮轮距的四分之一。
8.一种倾斜车辆，包括：
车架，其具有前部和后部；
避震塔，其具有上端和下端，所述避震塔的下端围绕车架倾斜轴枢接于所述车架，所述车架围绕所述车架倾斜轴相对于所述避震塔能旋转到右侧和左侧；所述避震塔的重心在垂直方向上位于所述避震塔的顶部与一点之间，所述点位于所述避震塔的顶部与所述车架倾斜轴之间，所述点与所述车架倾斜轴之间的距离至少为轮距的四分之一；
左前地面啮合部件和右前地面啮合部件，其分别通过左前悬架总成和右前悬架总成连接到所述避震塔和所述车架至少之一；
转向总成，其具有可旋转的转向柱，所述转向柱由所述车架支撑，并可操作地连接到所述左前地面啮合部件和所述右前地面啮合部件；
后悬架总成，其连接到所述车架后部；
至少一个后部地面啮合部件，其连接到所述后悬架总成；和
发动机，其可操作地连接到至少一个所述地面啮合部件。
9.根据权利要求8所述的倾斜车辆，其中，所述左前地面啮合部件是左前轮，所述右前地面啮合部件是右前轮，至少一个所述后部地面啮合部件是至少一个后轮。
10.根据权利要求9所述的倾斜车辆，其中，所述至少一个后轮是单一的后轮。
11.根据权利要求8所述的倾斜车辆，其中，所述左前悬架总成包括：
左下悬架臂，其具有第一端和第二端，所述第一端围绕左转轴枢接于所述车架和所述避震塔的下端其中之一，所述第二端围绕左倾斜轴枢接于所述左前地面啮合部件；和
左减震器，其具有围绕左上减震器轴枢接于所述避震塔上端的上端和围绕左下减震器轴枢接于所述左下悬架臂的下端；
其中，所述右前悬架总成包括：
右下悬架臂，其具有第一端和第二端，所述第一端围绕右转轴枢接于所述车架和所述避震塔的下端其中之一，所述第二端围绕右倾斜轴枢接于所述右前地面啮合部件；和
右减震器，其具有围绕右上减震器轴枢接于所述避震塔上端的上端和围绕右下减震器轴枢接于所述右下悬架臂的下端；和
其中，所述避震塔的重心位于所述避震塔的顶部与一平面之间，所述平面包括所述左上减震器轴和所述右上减震器轴。
12.根据权利要求11所述的倾斜车辆，其中，第一线平行于所述车架倾斜轴，并包括所述避震塔重心，所述第一线经过第二线与第三线的交叉点；
其中，所述第二线经过所述左上减震器轴和所述左下减震器轴；
其中，所述第三线经过所述右上减震器轴和所述右下减震器轴；和
其中，所述第二线和所述第三线共面。
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