CN112896401B - 一种摩托车转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摩托车转向系统，包括车头立管和转向立柱，转向立柱能够转动地套设在车头立管的内腔中，转向立柱上设置有第一齿轮，还包括，可变阻尼机构，可变阻尼机构的阻尼可调，且其阻尼输出端设置有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮相互啮合；控制模块，控制模块控制可变阻尼机构的阻尼随着车速的增加逐渐增大。由于控制模块控制可变阻尼机构的阻尼随着车速的增加而逐渐增大，因此摩托车在低速转向时需要克服的阻尼较小，而在高速转向时需要克服的阻尼较大，跟随车速进行适应性变化的阻尼使得摩托车的转向系统在低速和高速状态下均具有合适的阻尼，并因此为摩托车带来了低速转向灵活，高速操控稳定的优点。

Description

一种摩托车转向系统
技术领域
本发明涉及摩托车研发技术领域，特别涉及一种摩托车转向系统。
背景技术
转向系统的阻尼是摩托车操控性的一个重要的参数，它会影响摩托车低速的操控轻快感以及高速的直行稳定性。低速状态，为了获得较好操控的灵活性，希望有较小的阻尼；高速状态，为了获得较好的操控稳定性，希望有较大的阻尼。
目前摩托车的转向阻尼主要是通过调节转向轴承的预紧力(实际通过调节预紧扭矩来实现的)，给定一个基本能兼顾高低速状态阻尼的中间值。
随着摩托车排量的增加，摩托车的最高车速也逐渐提高，由最初100km/h提高到了现在的200km/h。这导致了高低速状态最佳阻尼的差值越来越大，很难用一个中间值来兼顾高低速状态。
因此，开发一种能够在高低速差异较大的状态下仍能提供合适阻尼的摩托车转向系统成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种摩托车转向系统，以便能够使摩托车的转向系统在低速和高速状态下均具有合适的阻尼。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种摩托车转向系统，包括车头立管和转向立柱，所述转向立柱能够转动地套设在所述车头立管的内腔中；
所述转向立柱上还设置有第一齿轮，摩托车转向系统还包括：
可变阻尼机构，所述可变阻尼机构的阻尼可调，且其阻尼输出端设置有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮相互啮合；
控制模块，所述控制模块控制所述可变阻尼机构的阻尼随着车速的增加逐渐增大。
优选地，还包括安装腔，所述安装腔与所述车头立管固定连接，且所述安装腔与所述车头立管的内腔相通，所述可变阻尼机构设置于所述安装腔内。
优选地，所述可变阻尼机构包括：
柱状流体腔，其内部具有阻尼流体；
转轴，其轴线与所述柱状流体腔的轴线重合，所述转轴的两端分别与所述柱状流体腔的上下两个端面转动配合，且所述转轴的至少一端穿出所述柱状流体腔并形成所述阻尼输出端；
至少两个固定阀片，任意相邻的两个所述固定阀片与所述柱状流体腔之间形成一个封闭的工作腔；
驱动机构，所述驱动机构的移动端与其中一个所述工作腔相对应；
活动阀板，所述活动阀板安装于所述移动端上，在跟随所述移动端移动的过程中，所述活动阀板将所述工作腔分为两个子腔体，并能够改变两个所述子腔体之间的流体通道的大小。
优选地，所述转轴的上端穿出所述柱状流体腔并形成所述阻尼输出端，所述转轴的下端位于所述柱状流体腔内。
优选地，所述活动阀板设置有螺纹套，所述驱动机构包括电机以及螺杆，所述螺杆安装于所述电机的输出轴上并与所述螺纹套配合，以驱动所述活动阀板沿所述柱状流体腔的径向移动。
优选的，所述活动阀板由所述柱状流体的上端面或下端面穿入所述柱状流体腔内，且所述活动阀板设置有螺纹套，所述驱动机构包括电机以及螺杆，所述螺杆安装于所述电机的输出轴上并与所述螺纹套配合，以驱动所述活动阀板沿所述柱状流体腔的轴向移动。
优选的，所述驱动机构为气缸或电磁阀。
优选的，所述阻尼流体为硅油。
优选的，所述阻尼流体为空气。
优选的，所述可变阻尼机构包括：
流体腔，其内部填充有磁流变液；
转轴，其一端穿入所述流体腔内形成腔内端，另一端位于所述流体腔外形成所述阻尼输出端；
阻尼盘，固定连接于所述腔内端；
电磁铁，设置于所述流体腔内，且所述电磁铁与电流大小可变的供电电路相连。
本发明所公开的摩托车转向系统中，转向立柱可转动设置在车头立管内，并且转向立柱在驱动前轮转向的过程中带动第一齿轮转动；可变阻尼机构的阻尼可调且其阻尼输出端设置有第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮相互啮合，在转向立柱转动的过程中，需要克服可变阻尼机构的阻尼输出端的阻尼；控制模块控制可变阻尼机构的阻尼随着车速的增加而逐渐增大。
由于控制模块控制可变阻尼机构的阻尼随着车速的增加而逐渐增大，因此摩托车在低速转向时需要克服的阻尼较小，而在高速转向时需要克服的阻尼较大，跟随车速进行适应性变化的阻尼使得摩托车的转向系统在低速和高速状态下均具有合适的阻尼，并因此为摩托车带来了低速转向灵活，高速操控稳定的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中所公开的摩托车转向系统的纵向剖视示意图；
图2为本发明实施例中所公开的摩托车转向系统的横截面示意图；
图3为本发明实施例中所公开的控制模块的控制示意图；
图4为本发明实施例中所公开的另外一种转向可变阻尼结构的纵剖面示意图。
其中，11为车头立管，12为转向立柱，13为转向上轴承，14为转向下轴承，2为可变阻尼机构，201为第一齿轮，202为第二齿轮，203为柱状流体腔，204为转轴，205为固定阀片，206为驱动机构，2061为电机，2062为螺杆，207为活动阀板，208为腔体上轴承，209为腔体下轴承，210为密封圈，211为第一子腔体，212为第二子腔体，213为阻尼盘，214为电磁铁。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种摩托车转向系统，以便能够使摩托车的转向系统在低速和高速状态下均具有合适的阻尼。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中所公开的摩托车转向系统，包括车头立管11、转向立柱12、可变阻尼机构2以及控制模块(图1中未示出)，转向立管11具有中空的内腔，转向立柱12能够转动地套设在车头立管11的内腔中，并且转向立柱12上固定设置有第一齿轮201，可变阻尼机构2的阻尼可调，并且可变阻尼机构2的阻尼输出端设置有第二齿轮202，第二齿轮202与第一齿轮201相互啮合，控制模块控制可变阻尼机构2的阻尼随着车速的增加逐渐增大。
需要进行说明的是，第一齿轮201除了固定设置在转向立柱12上，也可以采用包括花键、平键或者螺纹连接等在内的装配连接方式。
更为具体的，转向立柱12通过转向上轴承13和转向下轴承14可转动设置在车头立管11的内腔中，如图1中所示，实际上，转向立柱12的底端与摩托车的前轮相连，顶端与摩托车的车把相连，上述实施例中所公开的方案中，转向立柱12在驱动前轮转向的过程中将带动第一齿轮201转动，而由于第二齿轮202与第一齿轮201相互啮合，因而转向立柱12需要克服可变阻尼机构2的阻尼后才能够转动，控制模块控制可变阻尼机构2的阻尼随着车速的增加而逐渐增大，因此摩托车在低速转向时需要克服的阻尼较小，而在高速转向时需要克服的阻尼较大，跟随车速进行适应性变化的阻尼使得摩托车的转向系统在低速和高速状态下均具有合适的阻尼，并因此为摩托车带来了低速转向灵活，高速操控稳定的优点。
如图3中所示，通常情况下，摩托车的车速可通过车速传感器实时测得，在获得摩托车的实际车速后，控制模块将可变阻尼机构2的阻尼值调整至于实际车速对应的阻尼值，在摩托车出厂时，需要对控制模块进行配置和调教，例如可以在控制模块中存储速度与阻尼值之间的对应表，在获取到实际车速后，控制模块可通过查表的方式直接得出可变阻尼机构2所应当具有的阻尼值，进而对可变阻尼机构进行相应调整；也可以在控制模块中预置有以车速为变量的阻尼计算函数，在获取到实际车速后，控制模块即可通过阻尼计算函数计算出相应的阻尼值，进而对可变阻尼机构2进行相应调整。尤其需要说明的是，可变阻尼机构的阻尼随车速增加的梯度可以根据实际需要进行适应性设定。
如图1中所示，在一种实施例中，摩托车转向系统还包括一安装腔，该安装腔与车头立管11固定连接，同时安装腔与车头立管11的内腔连通，可变阻尼机构2设置在安装腔内。本实施例中设置安装腔的作用在于为可变阻尼机构2提供安装空间；当然，若第一齿轮201设置在车头立管11的外部，则可变阻尼机构2也可直接设置在车头立管11的外部，无需专门设置安装腔。
请结合图1、图2和图3进行理解，在本实施例中，可变阻尼机构具体包括柱状流体腔203、转轴204、固定阀片205、驱动机构206以及活动阀板207，其中，柱状流体腔203的内部具有提供阻尼力的流体，转轴204的轴线与柱状流体腔203的轴线重合，转轴204的上端与柱状流体腔203的上端面通过腔体上轴承208转动配合，下端与柱状流体腔203的下端面通过腔体下轴承209转动配合，并且转轴204的上端和下端至少有一端穿出柱状流体腔203后形成上述阻尼输出端，图1所公开的技术方案中，转轴204的上端穿出柱状流体腔203并形成上述阻尼输出端，转轴204下端位于柱状流体腔203内；
固定阀片205至少具有两个，每一个固定阀片205的高度均与柱状流体腔203的高度相等，并且固定阀片205的一个侧边与转轴204固定连接，另一个侧边沿柱状流体腔203的径向延伸，结合图2可以看出，任意相邻的两个固定阀片205与柱状流体腔203之间均形成一个封闭的工作腔，驱动机构206可设置在安装腔内，驱动机构206的移动端与其中一个工作腔对应设置；活动阀板207安装在移动端上，并且在跟随移动端移动的过程中，活动阀板207将与活动端对应的工作腔分为两个子腔体，如图2中的第一子腔体211和第二子腔体212，在移动端的带动下，活动阀板207通过前后移动还能够改变两个子腔体之间的流体通道的大小。
本领域技术人员能够理解的是，在阻尼流体确定的情况下，两个子腔体之间的流体通道越大，则活动阀板207转动时阻尼流体在两个子腔体之间流动的速度越快，转轴204所遇到的阻力也就越小，意即可变阻尼机构所输出的阻尼越小；相反，两个子腔体之间的流体通道越小，则活动阀板207转动时阻尼流体在两个子腔体之间流动的速度越慢，转轴所遇到的阻力也就越大，意即可变阻尼机构所输出的阻尼越大。
驱动装置的活动端带动活动阀板207沿柱状流体腔203的径向或轴向移动均可改变两个子腔体之间的流体通道的大小，在本实施例中，活动阀板207上设置有螺纹套，驱动机构包括电机2061以及螺杆2062，螺杆2062安装于电机2061的输出轴上并与螺纹套配合，以驱动活动阀板207沿柱状流体腔203的径向移动，当然，为了保证活动阀板207能够沿直线运动，柱状流体腔203与螺纹套上还应当设置有限制螺纹套跟随螺杆2062转动的限位结构，例如滑动凸起和凹槽的配合。
当然，驱动机构206也可以设置在安装腔之外，但其移动端应当伸入到安装腔内并与活动阀板207连接。除此之外，本领域技术人员还可对上述实施例中的驱动机构2进行适应性改变，以通过螺杆2062与螺纹套的配合来驱动活动阀板207沿柱状流体腔203的轴向移动。
除了采用电机2061与螺杆2062组合作为驱动机构之外，本领域技术人员还可以将气缸或者电磁阀作为上述驱动机构；柱状流体腔203内的阻尼流体可以为液态流体也可以为气态流体，例如硅油就是一种可以用作阻尼流体的液态流体，而空气就是一种可以用作阻尼流体的气态流体。
如图4中所示，除此之外，本发明实施例中还公开了另外一种可变阻尼机构，该可变阻尼机构包括流体腔、转轴204、阻尼盘213以及电磁铁214，流体腔可以为柱状流体腔203，也可以为其他形状的流体腔，只要能够满足阻尼盘213的转动即可，流体腔内填充有磁流变液，转轴204的一端穿入流体腔内形成腔内端，另一端位于流体腔外形成阻尼输出端，阻尼盘固定连接在腔内端上，电磁铁214设置在流体腔内，并且电磁铁214与电流大小能够变化的供电电路相连，控制模块通过控制供电电路中电流的大小实现对磁流变液的流动性的改变，使得在高车速状态下时磁流变液的流动性降低，粘稠度变大，进而增大可变阻尼机构2的阻尼；在低车速状态时磁流变液的流动性提高，粘稠度降低，进而降低可变阻尼机构2的阻尼。
在车辆出厂时，控制模块内可以预制有车速与电流大小的对应表，控制模块通过查表的方式得出供电电路的电流值；也可是控制模块内预制有以车速为变量来计算电流大小的函数，通过函数计算的方式来计算得到供电电路的电流值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种摩托车转向系统，包括车头立管(11)和转向立柱(12)，所述转向立柱(12)能够转动地套设在所述车头立管(11)的内腔中；
其特征在于，所述转向立柱(12)上还设置有第一齿轮(201)，摩托车转向系统还包括：
可变阻尼机构(2)，所述可变阻尼机构(2)的阻尼可调，且其阻尼输出端设置有第二齿轮(202)，所述第二齿轮(202)与所述第一齿轮(201)相互啮合，所述可变阻尼机构(2)包括：流体腔(203)、转轴(204)、驱动机构(206)、活动阀板(207)以及至少两个固定阀片(205)，所述流体腔(203)的内部具有阻尼流体；所述转轴(204)的与所述流体腔(203)转动配合；任意相邻的两个所述固定阀片(205)与所述流体腔(203)之间形成一个封闭的工作腔；所述活动阀板能随所述驱动机构移动，并能被带动与所述转轴(204)接触；
控制模块，所述控制模块控制所述可变阻尼机构(2)的阻尼随着车速的增加逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的摩托车转向系统，其特征在于，还包括安装腔，所述安装腔与所述车头立管(11)固定连接，且所述安装腔与所述车头立管(11)的内腔相通，所述可变阻尼机构(2)设置于所述安装腔内。
3.根据权利要求1所述的摩托车转向系统，其特征在于，所述流体腔(203)为柱状流体腔(203)；所述转轴(204)的轴线与所述柱状流体腔(203)的轴线重合，所述转轴(204)的两端分别与所述柱状流体腔(203)的上下两个端面转动配合，且所述转轴(204)的至少一端穿出所述柱状流体腔(203)并形成所述阻尼输出端；所述驱动机构(206)的移动端与其中一个所述工作腔相对应；所述活动阀板(207)安装于所述移动端上，在跟随所述移动端移动的过程中，所述活动阀板(207)将所述工作腔分为两个子腔体，并能够改变两个所述子腔体之间的流体通道的大小。
4.根据权利要求3所述的摩托车转向系统，其特征在于，所述转轴(204)的上端穿出所述柱状流体腔(203)并形成所述阻尼输出端，所述转轴(204)的下端位于所述柱状流体腔(203)内。
5.根据权利要求3所述的摩托车转向系统，其特征在于，所述活动阀板(207)设置有螺纹套，所述驱动机构包括电机(2061)以及螺杆(2062)，所述螺杆(2062)安装于所述电机(2061)的输出轴上并与所述螺纹套配合，以驱动所述活动阀板(207)沿所述柱状流体腔(203)的径向移动。
6.根据权利要求3所述的摩托车转向系统，其特征在于，所述活动阀板(207)设置有螺纹套，所述驱动机构(206)包括电机(2061)以及螺杆(2062)，所述螺杆(2062)安装于所述电机(2061)的输出轴上并与所述螺纹套配合，以驱动所述活动阀板(207)沿所述柱状流体腔(203)的轴向移动。
7.根据权利要求3所述的摩托车转向系统，其特征在于，所述驱动机构(206)为气缸或电磁阀。
8.根据权利要求3所述的摩托车转向系统，其特征在于，所述阻尼流体为硅油。
9.根据权利要求3所述的摩托车转向系统，其特征在于，所述阻尼流体为空气。
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