CN111098961A - 一种双摇杆防侧倾车辆转向系统及其转向方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双摇杆防侧倾车辆转向系统及其转向方法，该车辆转向系统将三轮车两个后轮通过横拉杆连接，横拉杆与车身之间通过两根摇杆连接，将摇杆与车身、横拉杆之间铰接，解决了普通三轮车驾驶员在过弯时克服离心力的那种不舒适感，以及传统正三轮车不能高速过弯的问题。在进一步的实施例中，转向盘设置成半圆形，能够在钢绳被拉动时，使得滑轮与摇杆之间的钢绳长度呈线性变化，不至于突然变化过大导致车辆突然失控。将钢绳设置成两次交叉布置是为了顺滑的改变摇杆和车身的倾斜，并减小驾驶员操控所需的力矩。同时在车身固定两个滑轮可以将钢绳的摩擦力减小，更减小驾驶员操作所需要的力。

Description

一种双摇杆防侧倾车辆转向系统及其转向方法

技术领域

本发明涉及车辆转向系统领域，具体涉及一种双摇杆防侧倾车辆转向系统及其转向方法。

背景技术

随着生活质量的提高，人们的代步工具基本以汽车为主，但是由于城市中运行的车辆的相关问题例如交通拥堵或环境污染，对车辆的创新设计需求逐渐增长。为了尽可能解决停车位不足的问题或改善交通流量问题，需要车辆设计成很小或者很窄的类型。这种类型的车辆只能运输一到两人，但是仍然能够保证人们日常的出行活动和代步需求。本发明提出的正三轮车凭借自身的体积小，车身窄能够改善交通流量和停车位问题，而且本发明提出的正三轮车使用电机驱动，有效解决环境污染问题。

目前存在的单前轮、双后轮的正三轮车由前叉，前轮，车架，后车轴和后轮组成，这种结构的三轮车在高速行驶时稳定性明显下降，在转向时产生的离心力很容易使车身发生倾斜甚至侧翻，即使没有侧翻，在高速转弯时驾驶员需要克服自身的离心力，离心力使得驾驶员的驾驶舒适感大打折扣。

目前已有的可侧倾的正三轮车后轮轴铰连接过多，导致后轮轴强度过低、可靠性不高；此外钢绳与摇杆之间非呈线性变化，导致操控时顿挫感较强、所需的操控力矩也较高。

发明内容

发明目的：提供一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，将三轮车两个后轮通过横拉杆连接，横拉杆与车身之间通过两根摇杆连接，将摇杆与车身、横拉杆之间铰接，将转向盘设计为半圆形，从摇杆到转向盘将钢绳至少交叉两次，从而解决了现有技术存在的上述问题。进一步目的是提供一种基于上述转向系统的转向方法。

技术方案：一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，包括基础组件、转向组件、以及传动组件三部分。

其中，基础组件，包括车身，以及与所述车身连接的车轮；

转向组件，包括设置在所述车身上的双摇杆机构，以及与所述双摇杆机构联动的转向盘；

传动组件，包括安装在所述车身上、且与所述车轮传动连接的传动装置。

在进一步的实施例中，所述双摇杆机构包括一根横拉杆和两根摇杆；所述摇杆的一端与所述车身铰接，另一端与所述横拉杆铰接。

在进一步的实施例中，所述车轮中的前轮与所述车身转动连接，与车身相对位置固定不变；两个后轮通过所述摇杆与车身相连，与地面相对位置固定不变；所述前轮相对所述后轮可沿预定角度左右偏转。

在进一步的实施例中，所述车身、摇杆、横拉杆构成梯形，当车身正向时，该梯形为等腰梯形。在转弯时，两边的摇杆都会向同一边倾斜，只是向车身中心线一边转动的摇杆顶端所在的高度会比原来低，远离车身中心线一边转动的摇杆顶端所在的高度会比原来高，由于本身两根摇杆长度是相同的，这就势必会让车身向反方向倾斜。

在进一步的实施例中，所述传动装置包括驱动电机、链轮、链条、以及控制器，所述驱动电机固定在车身上，所述链轮与前轮同轴安装；所述驱动电机和控制器固定在车身外面，采用风冷系统给电机和控制器降温。

在进一步的实施例中，所述双摇杆机构中的横拉杆作为机架，两端分别套有羊角，所述羊角内套有摇杆接头，所述羊角和摇杆接头通过滚动轴承和调整垫片实现铰接；所述车身背面固定有至少两个靠背支架，所述靠背支架与所述摇杆接头铰接，所述靠背支架和摇杆接头设有滚珠轴承和调整垫片，螺栓穿透所述摇杆接头、滚珠轴承、靠背支架与螺母连接，拧紧螺母，从而形成铰接。

在进一步的实施例中，所述羊角内端连接横拉杆，外端打孔，与后轮轴过渡配合；所述后轮轴两端带有螺纹，内端与所述羊角也用螺母连接，外端与螺母连接后轴向固定车轮；所述后轮轴与所述羊角中间夹有一层刹车架，通过后轮轴的轴径和螺栓进行轴向固定，所述刹车架上设有用于卡住所述羊角的卡槽，使得刹车架不能做以后轮轴为圆心的圆周运动，从而固定住刹车架；所述刹车架上装有刹车，每个后轮各有一个刹车，刹车的操作装置装在驾驶员的操纵杆上，令车辆具备两套独立刹车的条件。

在进一步的实施例中，所述转向盘转动连接在所述车身的下部，所述转向盘为半圆形，所述转向盘上缠绕有钢绳，所述车身上设有滑轮，所述钢绳穿过所述滑轮并与所述摇杆连接，从摇杆到转向盘，所述钢绳至少交叉两次。将转向盘设计为半圆形就能让钢绳被拉动时，滑轮与摇杆之间的钢绳长度呈线性变化，不至于突然变化过大导致车辆突然失控，将钢绳设置成两次交叉布置是为了顺滑的改变摇杆和车身的倾斜。同时在车身固定两个滑轮可以将钢绳的摩擦力减小，减小驾驶员操作所需要的力。

一种双摇杆防侧倾车辆转向系统的转向方法，包括以下步骤：

步骤1、驾驶员躺在车身里，双手操控操纵杆，操纵杆带动车身下方的转向盘，转向盘上的缠绕的钢绳穿过与所述车身固定的滑轮与所述摇杆连接。

步骤2、驾驶员通过左右转动操纵杆，使得一侧的钢绳张紧，另一侧的钢绳放松，张紧的一根钢绳由于所述滑轮与所述转向盘之间的长度变长，使得所述滑轮与所述摇杆之间的钢绳变短，所述车身固定的滑轮会有靠近摇杆的趋势，因此车身发生倾斜；双摇杆倾斜转向结构在三轮车平衡时是等腰梯形的结构，所以在转弯时，两边的摇杆都会向同一边倾斜，只是向车身中心线一边转动的摇杆顶端所在的高度会比原来低，远离车身中心线一边转动的摇杆顶端所在的高度会比原来高，由于本身两根摇杆长度是相同的，这就势必会让车身向反方向倾斜。

步骤3、刹车的操作机构安置在驾驶员的操作杆上，所述刹车的另一端的卡钳固定在所述刹车架上，刹车架与羊角卡住，防止其圆周运动，后轮轴轴径和螺母将其进行轴向固定，防止所述刹车卡钳做轴向运动。两个后轮上都各自有一套卡钳，这就满足车辆需要两套互为独立的刹车装置这个基本的要求。

有益效果：本发明涉及一种双摇杆防侧倾车辆转向系统及其转向方法，该车辆转向系统将三轮车两个后轮通过横拉杆连接，横拉杆与车身之间通过两根摇杆连接，将摇杆与车身、横拉杆之间铰接，解决了普通三轮车驾驶员在过弯时克服离心力的那种不舒适感，以及传统正三轮车不能高速过弯的问题。在进一步的实施例中，转向盘设置成半圆形，能够在钢绳被拉动时，使得滑轮与摇杆之间的钢绳长度呈线性变化，不至于突然变化过大导致车辆突然失控。将钢绳设置成两次交叉布置是为了顺滑的改变摇杆和车身的倾斜，并减小驾驶员操控所需的力矩。同时在车身固定两个滑轮可以将钢绳的摩擦力减小，更减小驾驶员操作所需要的力。

附图说明

图1是本发明中双摇杆机构的整体结构图。

图2是本发明中的整体立体图。

图3是本发明中后轮的结构示意图。

图4是本发明中双连杆倾斜转向示意图。

图5是本发明驾驶员操纵系统连接图。

图6是本发明中车身受力后的有限元分析图。

图中各附图标记为：车身1、摇杆2、羊角3、前轮支架4、前轮5、横拉杆6、后轮7、固定靠背支架8、摇杆接头9、转向盘10、滑轮11、钢绳12、刹车架13、刹车盘14、后轮轴15。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

申请人认为，目前已有的可侧倾的正三轮车后轮轴铰连接过多，导致后轮轴强度过低、可靠性不高；此外钢绳与摇杆之间非呈线性变化，导致操控时顿挫感较强、所需的操控力矩也较高。

为此，本发明通过设计一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，将三轮车两个后轮通过横拉杆连接，横拉杆与车身之间通过两根摇杆连接，将摇杆与车身、横拉杆之间铰接，将转向盘设计为半圆形，从摇杆到转向盘将钢绳至少交叉两次，解决了普通三轮车驾驶员在过弯时克服离心力的那种不舒适感，以及传统正三轮车不能高速过弯的问题。将钢绳设置成两次交叉布置是为了顺滑的改变摇杆和车身的倾斜，并减小驾驶员操控所需的力矩。同时在车身固定两个滑轮可以将钢绳的摩擦力减小，更减小驾驶员操作所需要的力。

下面结合附图对该发明做出具体说明：

如图1、图2、图3所示：车身1背部固定靠背支架8，通过螺栓螺母、调整垫片、滚珠轴承形成的转动副将所述靠背支架和摇杆接头9组装在一起，所述摇杆接头9和摇杆2通过过盈配合连接在一起，并且在间隙内加注3M的AB胶防止所述摇杆接头9和所述摇杆2脱落，静置24小时，等AB胶完全干后才能投入到正常的使用中。摇杆2另一端的摇杆接头9与羊角3通通上述相同的铰连接配合，所述两个羊角3之间通过一根横拉杆6通过过盈配合连接，为防止脱落，间隙内也有3M的AB胶粘合连接。羊角3外侧面打有一个圆孔，用于通过后轮轴15，后轮轴15上连有后轮7、刹车盘14、刹车架13。

前轮5与前轮轴被固定在前轮支架4上，所述前轮支架4与车身1底壳用螺栓连接固定，即车身1和前轮5不能相对左右摆动，通过车身1的左右摆动会带动前轮5的左右摆动，使得车辆能够像摩托车一样倾斜过弯，而不依靠传统改变前轮5的运动方向进行转弯。

如图2、图5，驾驶员可以躺在车身1里，双手操控操纵杆，操纵杆带动车身1下方的转向盘10，转向盘10上的缠绕的钢绳12穿过与所述车身1固定的滑轮11与所述摇杆2连接，驾驶员通过左右转动操纵杆，使得一侧的钢绳12张紧，另一侧的钢绳12放松，张紧的一根钢绳12由于所述滑轮11与所述转向盘10之间的长度变长，势必会令所述滑轮11与所述摇杆2之间的钢绳12变短，所述车身1固定的滑轮11会有靠近摇杆2的趋势，因此，车身1就会发生倾斜。

如图4，双摇杆2倾斜转向结构在三轮车平衡时是等腰梯形的结构，所以在转弯时，两边的摇杆2都会向同一边倾斜，只是向车身1中心线一边转动的摇杆2顶端所在的高度会比原来低，远离车身1中心线一边转动的摇杆2顶端所在的高度会比原来高，由于本身两根摇杆2长度是相同的，这就势必会让车身1向反方向倾斜。

刹车的操作机构安置在驾驶员的操作杆上，所述刹车的另一端的卡钳固定在所述刹车架13上，刹车架13与羊角3卡住，防止其圆周运动，后轮轴15轴径和螺母将其进行轴向固定，防止所述刹车卡钳做轴向运动。两个后轮7上都各自有一套卡钳，这就满足车辆需要两套互为独立的刹车装置这个基本的要求。

转向盘10设置成半圆形，就能让钢绳12被拉动时，滑轮11与摇杆2之间的钢绳12长度呈线性变化，不至于突然变化过大导致车辆突然失控，将钢绳12设置成两次交叉布置是为了顺滑的改变摇杆2和车身1的倾斜，如果将转向盘10上的钢绳12直接与摇杆2相连，拉动摇杆2所需要的力矩将会远远超过交叉两次设置的力矩，这就不利于驾驶员的操作；同时在车身1固定两个滑轮11可以将钢绳12的摩擦力减小，更减小驾驶员操作所需要的力。

驾驶员由于完全躺在车身1里的缘故，高速过弯时，随着车身1的倾斜自身也会发生倾斜，此时驾驶员自身的重力的部分分力就会克服过弯时的离心力，大幅度提升了驾驶员高速转弯的驾驶舒适性，减弱了高速过弯驾驶员受到的离心感。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1.一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，其特征是包括：

基础组件，包括车身，以及与所述车身连接的车轮；

转向组件，包括设置在所述车身上的双摇杆机构，以及与所述双摇杆机构联动的转向盘；

传动组件，包括安装在所述车身上、且与所述车轮传动连接的传动装置。

2.根据权利要求1所述的一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，其特征在于：所述双摇杆机构包括一根横拉杆和两根摇杆；所述摇杆的一端与所述车身铰接，另一端与所述横拉杆铰接。

3.根据权利要求1所述的一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，其特征在于：所述车轮中的前轮与所述车身转动连接，与车身相对位置固定不变；两个后轮通过所述摇杆与车身相连，与地面相对位置固定不变；所述前轮相对所述后轮可沿预定角度左右偏转。

4.根据权利要求2所述的一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，其特征在于：所述车身、摇杆、横拉杆构成梯形，当车身正向时，该梯形为等腰梯形。

5.根据权利要求1所述的一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，其特征在于：所述传动装置包括驱动电机、链轮、链条、以及控制器，所述驱动电机固定在车身上，所述链轮与前轮同轴安装；所述驱动电机和控制器固定在车身外面，采用风冷系统给电机和控制器降温。

6.根据权利要求1所述的一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，其特征在于：所述双摇杆机构中的横拉杆作为机架，两端分别套有羊角，所述羊角内套有摇杆接头，所述羊角和摇杆接头通过滚动轴承和调整垫片实现铰接；所述车身背面固定有至少两个靠背支架，所述靠背支架与所述摇杆接头铰接，所述靠背支架和摇杆接头设有滚珠轴承和调整垫片，螺栓穿透所述摇杆接头、滚珠轴承、靠背支架与螺母连接，拧紧螺母，从而形成铰接。

7.根据权利要求6所述的一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，其特征在于：所述羊角内端连接横拉杆，外端打孔，与后轮轴过渡配合；所述后轮轴两端带有螺纹，内端与所述羊角也用螺母连接，外端与螺母连接后轴向固定车轮；所述后轮轴与所述羊角中间夹有一层刹车架，通过后轮轴的轴径和螺栓进行轴向固定，所述刹车架上设有用于卡住所述羊角的卡槽；所述刹车架上装有刹车，每个后轮各有一个刹车。

8.根据权利要求1所述的一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，其特征在于：所述转向盘转动连接在所述车身的下部，所述转向盘为半圆形，所述转向盘上缠绕有钢绳，所述车身上设有滑轮，所述钢绳穿过所述滑轮并与所述摇杆连接。

9.根据权利要求8所述的一种双摇杆防侧倾车辆转向系统，其特征在于：从所述摇杆到所述转向盘，所述钢绳至少交叉两次。

10.一种双摇杆防侧倾车辆转向系统的转向方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、驾驶员躺在车身里，双手操控操纵杆，操纵杆带动车身下方的转向盘，转向盘上的缠绕的钢绳穿过与所述车身固定的滑轮与所述摇杆连接；

步骤2、驾驶员通过左右转动操纵杆，使得一侧的钢绳张紧，另一侧的钢绳放松，张紧的一根钢绳由于所述滑轮与所述转向盘之间的长度变长，使得所述滑轮与所述摇杆之间的钢绳变短，所述车身固定的滑轮会有靠近摇杆的趋势，因此车身发生倾斜；

步骤3、刹车的操作机构安置在驾驶员的操作杆上，所述刹车的另一端的卡钳固定在所述刹车架上，刹车架与羊角卡住，防止其圆周运动，后轮轴轴径和螺母将其进行轴向固定，防止所述刹车卡钳做轴向运动。

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