CN110520348A - 具有两个前转向轮和改进的转向机构的机动车辆 - Google Patents

Abstract

机动车辆(4)，包括：‑至少一个后轮(8)、至少两个前转向轮(12、16)和车把(20)，‑前轮(12、16)能够根据侧向转向角(a1、a2)围绕相应的侧向转向轴线(L1、L2)旋转，车把(20)能够根据中心转向角(β)而围绕限定中心转向轴线(C)的柱(32)旋转，‑前转向轮(12、16)通过传动装置(36)运动地连接到车把(20)，传动装置包括转向杆(40)，转向杆在侧向铰链(52、56)处枢接到两个侧向转向支撑件(44、48)，每个侧向转向支撑件运动地连接到对应的前轮(12、16)。有利地，传动装置(36)包括至少第一连接杆(60)，其围绕中心转向轴线(C)可旋转地将转向杆(40)的中心线(M‑M)与转向柱(32)连接。第一连接杆(60)通过第一枢转铰链(64)围绕枢转轴线(B‑B)铰接，该枢转轴线与车把一体地旋转，位于垂直于中心转向轴线(C)平面上且不与中心转向轴线(C)相交。传动装置(36)包括在第一连接杆(60)和转向杆(40)之间沿着铰接方向(T‑T)的相对旋转‑平移装置(68)，以允许转向杆(40)和第一枢转铰链(64)之间的旋转和相互平移。

Description

具有两个前转向轮和改进的转向机构的机动车辆

技术领域

本发明涉及一种具有两个前转向轮的机动车辆，其包括改进的转向机构。

背景技术

已知机动车辆具有两个前转向轮以及滚动或倾斜轮，该滚动或倾斜轮在前底盘上具有滚动运动，该前底盘通常为铰接四边形，其允许在弯道上倾斜，同时保持前转向轮在地面上的牢固支撑。

倾斜和转向运动的组合使得转向机构相当复杂。实际上，在车轮和车架的所有摇动和滚动条件中，都必须确保前轮的正确转向。这就强加了转向接头的结构，该转向接头确保构成运动机构的各种杆的所有可能的旋转，以允许在所有驱动条件中正确转向。

因此，产生了部件的长链和相对公差，这带来了转向运动的风险，特别是在组合的滚动和摇动条件中。

车轮的滑动意味着车轮的转向与预期不同：例如，在存在土墩的情况中，其可向外打开，从而在车把上也产生力和角度的反作用。

发明内容

因此，感到需要提供一种用于具有两个前转向轮的机动车辆的改进的转向机构，其同时确保随时间的驾驶精度和可靠性。

这种需求通过根据权利要求1所述的机动车辆来满足。

附图说明

本发明的其他特征和相关优点将从以下对其优选的非限制性实施方式的描述中更清楚地显现，其中：

-图1示出了根据本发明的一个实施方式的机动车辆的立体图；

-图2示出了图1的放大细节II；

-图3示出了从不同角度看的图1的机动车辆的立体图；

-图4示出了图3中的放大细节IV；

-图5示出了根据本发明的机动车辆的前车架的前立体图；

-图6示出了图5中的前车架，其中省略了车轮以允许观察一些内部部件；

-图7示出了根据本发明的机动车辆的前车架的立体图，其中没有车轮；

-图8示出了图7中的前车架的沿着中心线平面的剖视图；

-图9示出了从图7中的箭头IX的一侧看的图7中的前车架的侧视图；

-图10示出了从图7中的箭头X的一侧看的图7中的前车架的后视图；

-图11示出了根据本发明的另一实施方式的机动车辆的前车架的立体图；

-图12示出了图11中的机动车辆的前车架的视图，其中增加了车轮；

-图13示出了从图12中的箭头XIII的一侧看的图12中的机动车辆的前车架的侧视图；

-图14示出了从图11中的箭头XIV的一侧看的图11中的机动车辆的前车架的侧视图；

-图15示出了沿着图14中的截面XV-XV的图14中的前车架的剖视图。

以下描述的实施方式中相同的元件或元件的部分用相同的参考数字表示。

具体实施方式

参考以上附图，参考数字4总体上表示根据本发明的机动车辆的总体视图。

机动车辆4包括至少一个后轮8和至少两个运动地联接到车把20的前转向轮12、16。

机动车辆4包括车架24和后轴28，车架24支撑包括前转向轮12、16的前底盘26，后轴28包括支撑后轮8的后摆臂(未示出)。

后摆臂和车架24都可具有任何形状、尺寸，并且可以例如是格栅类型、盒状类型、压铸类型等。

车架24可以是一体件或多件；通常，与后摆臂30接合的车架24的部分支撑驾驶员和/或乘客座椅。后摆臂30可相对于至少一个铰链销铰接到机动车辆4的车架24的所述部分。应注意，摆臂和车架24之间的连接可以是直接的，通过直接铰接，或者其也可通过插入曲柄机构和/或中间车架来实现。

关于前车架26，前转向轮12、16可根据侧向转向角α1、α2围绕相应的侧向转向轴线L1和L2旋转。

车把20进而可根据中心转向角β而围绕中心转向轴线C旋转。

前转向轮12、16通过传动装置36运动地连接到车把20，传动装置36实现由侧向转向角α1、α2和中心转向角β之间的比例限定的传动比T。

有利地，传动装置36包括运动地连接到车把20的转向杆40，其直接联接前转向轮12、16。

根据一个实施方式，传动装置36包括两个侧向转向支撑件44、48，每个侧向转向支撑件运动地连接到对应的前轮12、16，其中，转向杆40在相应的侧向铰链52、56处枢接到所述侧向转向支撑件44、48。

侧向转向支撑件44、48包括限定所述侧向转向轴线L1、L2的铰链。

有利地，传动装置36包括至少一个第一连接杆60，该第一连接杆围绕中心转向轴线C可旋转地将转向杆40的中心线M与转向柱32连接。

第一连接杆60通过第一枢转铰链64围绕枢转轴线B-B铰接，枢转轴线B-B与车把20一体地旋转，位于垂直于中心转向轴线C的平面上。

换句话说，第一枢转铰链64不具有固定位置，而是与转向柱32一起围绕中心转向轴线C以中心转向角β旋转。

根据一个实施方式，第一枢转铰链64成形为限定枢转轴线B-B，该枢转轴线B-B位于垂直于中心转向轴线C的平面上，由节距间隔开而不与中心转向轴线C相交。

根据另一可能的实施方式，第一枢转铰链64成形为限定枢转轴线B-B，该枢转轴线B-B位于垂直于中心转向轴线C的平面上，并且与中心转向轴线C相交。

传动装置36包括在第一连接杆60和转向杆40之间沿着铰接方向T-T的相对旋转-平移装置68，以允许转向杆40和第一枢转铰链64之间的旋转和相互平移。

例如，旋转-平移装置68包括具有圆柱形端部74的圆柱形铰链72，该圆柱形端部74与第一连接杆60成一体，并且根据旋转-平移耦接而被插入到根据所述铰接方向T-T倾斜的对应形状的圆柱形腔体76中。

例如，所述圆柱形腔体76在铰接到转向杆40的衬套78内形成。

根据一个实施方式，圆柱形铰链72设置有轴承80，该轴承80适于促进圆柱形端部74和圆柱形腔体76之间的旋转-平移。

例如，这种轴承80可包括低摩擦系数的辊子和/或轴瓦。

特别地，圆柱形铰链72必须允许在转向杆40和第一连接杆60之间平行于铰接方向T-T的平移和围绕相同铰接方向T-T的旋转。这种具有两个自由度的运动连接通过圆柱形端部74和圆柱形腔体76之间的耦接而获得；圆柱形几何形状实际上允许部件之间的相对旋转，而滑动允许部件之间的相对平移。相对滑动和平移的量取决于车轮的转向、滚动和摇动构造。

衬套78沿着与转向杆40垂直的中心铰链轴线X-X被铰接在转向杆40的中心线M处。

中心转向轴线X-X平行于由将转向杆40连接到侧向转向支撑件44、48的侧向旋转铰链84限定的侧向铰链轴线Y-Y、Y-Y。

优选地，旋转-平移装置(68)成形为使得铰接方向T-T与中心铰链轴线X-X限定15度和90度之间的铰接角88。包括该范围的端值。

根据一个实施方式，所述铰接角在15度和35度之间。

优选地，所述铰接角88等于25度。

特别地，这些角度值确保了将例如在圆柱形端部74和圆柱形腔体76之间的旋转-平移装置68的相对平移被严格限制到几毫米的级别：这样，如果与已知的解决方案相比，磨损是非常有限的。

将衬套78插入到形成于转向杆40的中心线M处的分叉92内，以与转向杆本身交叉。

根据另一实施方式，旋转-平移装置68包括第二连接杆96，该第二连接杆96具有第一端98和第二端104，第一端98通过平行于第一枢转铰链64的第二枢转铰链100而铰接到第一连接杆60，第二端104铰接到衬套78，衬套78进而铰接到转向杆40。

根据一个实施方式，前转向轮12、16和车把20之间的传动比T可随着车把20的中心转向角β的变化而变化。

根据一个实施方式，对于零中心转向角β，所述传动比T在车把20的中心位置附近最大，并且随着车把20的旋转相对于所述中心位置增加而减小。

根据一个可能的实施方式，所述传动比T基本上是单一的，对应于大于40度的中心转向角β。

根据一个实施方式，侧向转向支撑件44、48限定彼此相等的侧向转向臂108、110，其中，转向杆40被成形为使得截取的中心转向臂112的长度小于侧向转向臂108、110的长度。

侧向转向臂108、110是每个侧向转向轴线L1、L2和对应的侧向铰链52、56之间的距离，而中心转向臂112是旋转-平移装置68和中心转向轴线C之间的距离，这些距离是在垂直于中心转向轴线的投影平面上测量。

优选地，在具有直前转向轮12、16的构造中，侧向转向臂108、110大于中心转向臂112。

这允许实现这样的条件，即，对于零中心转向角β，传动比T在车把20的中心位置附近最大，并且随着车把20的旋转相对于所述中心位置增加而减小。

如上所述，机动车辆4是倾斜的，并且在前底盘26上包括铰接四边形结构，该结构包括一对顶部和底部横梁117、118，这对顶部和底部横梁在端部通过立柱119、120借助于侧向滚动铰链122连接，该侧向滚动铰链122限定彼此平行的侧向滚动轴线Y-Y。

顶部和底部横梁117、118进而在中心线处通过中心滚动铰链124铰接到车架24，该中心滚动铰链124限定彼此平行的中心滚动轴线W-W。

优选地，侧向滚动轴线Y-Y和中心滚动轴线W-W彼此平行。

如可从说明书中理解的，本发明允许克服现有技术的缺点。

特别地，本发明允许获得具有随时间持续的驾驶精度和可靠性的转向运动。

事实上，由于所述的构造，一方面可能以精确的方式驱动车辆，另一方面，避免了较大的滑动，特别是参考旋转-平移装置。

这限制了转向机构的磨损。

此外，本发明允许避免或在任何情况中限制球形铰接的使用，并使得转向对部件的实际几何形状不太敏感。

此外，本发明允许限制车轮滑动，即，由转向施加的理论转向和各个车轮的实际转向之间的偏差。

此外，本发明允许在悬架的转向、滚动和压缩运动之间以及因此在车轮的转向、滚动和压缩运动之间具有最大的解耦。

为此，转向杆是一体式的，并且从靠近转向轮的横向端部悬挂。其相对于车辆的竖直中心线平面的运动可通过使用第一连接杆和第二连接杆来实现，或者通过使用第一连接杆和旋转-平移装置来实现，例如具有滑动元件的圆柱形铰链。

换句话说，在第一种情况中，使用具有2个可变角度的固定长度的2段(连接杆)(一个在转向柱上的连接处，另一个包括在这些段本身之间)，在第二种情况中，仅使用一个可变长度的段(即，具有圆柱形端部的滑动)，其通过可变角度耦接到转向柱。

如所看到的，还可能利用运动机构改变转向比，该运动机构使得转向比更接近单位(并且因此如果在零附近是软的，则使转向比变硬，或者利用直轮，反之亦然)。

特别地，这在向下转向的情况中是重要的，以避免在U形转弯期间使车把旋转过多，而这在人机工程学上是不利的，并且对车辆涂层/整流装置施加约束。

在操作上，已经发现驾驶员在具有向下转向的机动车辆的感觉灵活性方面经历了明显的改进，这在车轮的旋转角度相等的情况下减少了车把上的作用力。

因此，本发明还允许自动地且有效地改变车把的转向比，而不需要实施昂贵和复杂的机构。

这也防止了机动车的前车架的重量下降。

可变向下转向还可使车把变轻接近于零，从而随着转向角增加而趋向于使转向比接近单位。

这样，接近于零，即，在车轮基本上是直的情况下，获得转向轮的减轻，这使得驾驶更舒适，而不需要在车把上施加过多的力。

此外，当车把的角度相对于中心位置明显增加时，转向比的变化将向下转向几乎减小到正比，以避免车把和车辆的底盘和/或车壳的部件之间的干涉。

换句话说，实现了可变的转向比，这允许在舒适性方面具有向下转向的优点，避免了其尺寸方面的缺点。

而且，随着转向角的增加，由于向下转向自动减小，所以转向角也变硬。这样，当最需要转向灵敏度和刚度时，即当处理弯道时，转向灵敏度和刚度增加。

根据本发明的机动车辆确保了舒适性和驾驶精度，而不增加转向装置的成本、重量和总体尺寸。

本领域技术人员可对上述装置进行若干改变和调节，以满足特定的和偶然的需要，所有这些需要都落入在以下权利要求书中限定的保护范围内。

Claims (19)

1.机动车辆(4)，包括：

-至少一个后轮(8)、至少两个前转向轮(12、16)和车把(20)，

-所述前轮(12、16)能够根据侧向转向角(α1、α2)围绕相应的侧向转向轴线(L1、L2)旋转，所述车把(20)能够根据中心转向角(β)围绕限定中心转向轴线(C)的柱(32)旋转，

-所述前转向轮(12、16)通过传动装置(36)运动地连接到所述车把(20)，所述传动装置包括转向杆(40)，所述转向杆在侧向铰链(52、56)处枢接到两个侧向转向支撑件(44、48)，每个侧向转向支撑件运动地连接到对应的前轮(12、16)，

其特征在于

-所述传动装置(36)还包括：

-第一枢转铰链(64)，该第一枢转铰链与所述柱(32)相关联，以及

-第二枢转铰链(78)，该第二枢转铰链垂直于所述第一枢转铰链(64)且与所述至少一个转向杆(40)相关联，

-以及圆柱形铰链(72)，该圆柱形铰链插入在所述第一枢转铰链(64)和所述第二枢转铰链(78)之间，

-其中，所述传动装置(36)允许所述至少一个转向杆(40)和所述第一铰链(64)之间的旋转和相互平移。

2.根据权利要求1所述的机动车辆(4)，其中，其至少设置有第一连接杆(60)，该第一连接杆围绕所述中心转向轴线(C)可旋转地将所述转向杆(40)的中心线(M-M)与所述转向柱(32)连接，

-所述第一连接杆(60)通过所述第一枢转铰链(64)围绕枢转轴线(B-B)铰接，所述枢转轴线与所述车把一体地旋转，位于垂直于所述中心转向轴线(C)的平面上。

3.根据权利要求2所述的机动车辆(4)，其中，所述圆柱形铰链(72)具有圆柱形端部(74)，该圆柱形端部与所述第一连接杆(60)成一体，并且根据旋转-平移耦接而被插入到根据所述铰接方向(T-T)倾斜的对应形状的圆柱形腔体(76)中，所述圆柱形腔体在铰接到所述转向杆(40)的衬套(78)内形成。

4.根据权利要求3所述的机动车辆(4)，其中，所述圆柱形铰链(72)设有轴承(80)，这些轴承适于促进所述圆柱形端部(74)和所述圆柱形腔体(76)之间的旋转-平移。

5.根据权利要求3或4所述的机动车辆(4)，其中，所述衬套(78)沿着垂直于所述转向杆(40)的中心铰链轴线(X-X)而被铰接在所述转向杆(40)的中心线(M-M)处。

6.根据权利要求5所述的机动车辆(4)，其中，所述中心转向轴线(X-X)平行于由将所述转向杆(40)连接到所述侧向转向支撑件(44、48)的侧向旋转铰链(84)所限定的侧向铰链轴线(Y-Y、Y-Y)。

7.根据权利要求5或6所述的机动车辆(4)，其中，所述旋转-平移装置(68)成形为使得所述铰接方向(T-T)与所述中心铰链轴线(X-X)形成15度与90度之间的铰接角(88)。

8.根据权利要求7所述的机动车辆(4)，其中，所述铰接角(88)在15度与35度之间。

9.根据权利要求7或8所述的机动车辆(4)，其中，所述铰接角(88)等于25度。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的机动车辆(4)，其中，所述衬套(78)被插入到在所述转向杆(40)的中心线(M-M)处形成的分叉(92)内，以与所述转向杆(40)交叉。

11.根据前述权利要求中任一项所述的机动车辆(4)，其中，所述第一枢转铰链(64)成形为限定这样的枢转轴线(B-B)：该枢转轴线位于垂直于所述中心转向轴线(C)的平面上，由节距间隔开而不与所述中心转向轴线(C)相交。

12.根据权利要求3至10中任一项所述的机动车辆(4)，其中，所述第一枢转铰链(64)成形为限定这样的枢转轴线(B-B)：该枢转轴线位于垂直于所述中心转向轴线(C)的平面上，并且与所述中心转向轴线(C)相交。

13.根据前述权利要求中任一项所述的机动车辆(4)，其中，所述旋转-平移装置(68)包括第二连接杆(96)，该第二连接杆具有第一端(98)和第二端(104)，所述第一端通过平行于所述第一枢转铰链(64)的第二枢转铰链(100)而被铰接到所述第一连接杆(60)，所述第二端被铰接到衬套(78)，该衬套进而铰接到所述转向杆(40)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的机动车辆(4)，其中，所述侧向转向支撑件(44、48)限定彼此相等的侧向转向臂(108，110)，其中，所述转向杆(40)被成形为使得截取的中心转向臂(112)的长度小于所述侧向转向臂(108，110)的长度，将所述侧向转向臂(108，110)定义为每个侧向转向轴线(L1、L2)和对应的侧向铰链(52、56)之间的距离，将所述中心转向臂(112)定义为所述旋转-平移装置(68)和所述中心转向轴线(C)之间的距离。

15.根据权利要求14所述的机动车辆(4)，其中，所述侧向转向臂(108，110)在所述前转向轮(12、16)处于直的构造时大于所述中心转向臂(112)。

16.根据权利要求14或15所述的机动车辆(4)，其中，中心运动机构(62)被成形为当所述中心转向角(β)变化时改变所述中心转向臂(112)的长度。

17.根据前述权利要求中任一项所述的机动车辆(4)，其中，所述机动车辆(4)在前底盘(26)上包括铰接四边形结构，所述铰接四边形结构包括一对顶部和底部横梁(117、118)，这对顶部和底部横梁在端部处通过立柱(119、120)借助于侧向滚动铰链(122)而进行连接，所述侧向滚动铰链限定彼此平行的侧向滚动轴线(Y-Y)。

18.根据权利要求17所述的机动车辆(4)，其中，所述顶部和底部横梁(117，118)进而在中心线处通过中心滚动铰链(124)而被铰接到车架(24)，所述中心滚动铰链限定彼此平行的中心滚动轴线(W-W)。

19.根据权利要求18所述的机动车辆(4)，其中，所述侧向滚动轴线(Y-Y)和所述中心滚动轴线(W-W)彼此平行。