CN114761314A - 包括齿轮马达的倾斜式车辆锁定系统 - Google Patents

包括齿轮马达的倾斜式车辆锁定系统 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于车辆的锁定系统，该锁定系统包括锁定装置和齿轮马达(112)，该齿轮马达可操作地连接到锁定装置并配置为使锁定装置采取稳定锁定状态和释放状态。齿轮马达(112)包括具有输入轴(201)的驱动马达(200)、耦接到所述输入轴(201)的第一部分(203)的第一传动轮(202)和耦接到所述输入轴(201)的第二部分(205)的第二传动轮(204)。

Description

包括齿轮马达的倾斜式车辆锁定系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的锁定系统，该锁定系统包括可操作地连接到锁定装置的齿轮马达(gear motor)，并且涉及一种包括所述锁定系统的车辆。
背景技术
参考(例如但不限于)摩托车领域，“混合动力”车辆是已知的，在操控方面，这些“混合动力”车辆结合了摩托车的特征和四轮式车辆的稳定性。例如，这种车辆由三轮式车辆代表，这些三轮式车辆设置有两个前转向轮和一个具有固定轴线的后轮。有利地，上述类型的三轮式车辆可以像摩托车一样被驱动(使驾驶员倾斜)，同时提供四轮式车辆的通常稳定性。例如，在同一申请人的欧洲专利EP1484239B1中描述了这种类型的一种车辆。在这样的车辆中，提供了两个独立的悬架(两个前轮各一个)，悬架配备有同样独立的减震器、以及基于铰接式四边形运动机构(articulated quadrilateral kinematic mechanism)的前转向系统。铰接式四边形运动机构允许前轮在车辆的转向和/或“倾斜”操作期间保持基本上与地面邻近。由于这种类型车辆的结构特殊性，在某些行驶条件下(例如，在非常低速的情况下，或在静止(standstill)和停止期间)，车辆可能会因铰接式四边形机构引起的滚动运动而翻倒。
为了克服上述缺点，在这种类型的车辆中设置防滚动锁定系统(anti-rolllocking system)是已知的，该防滚动锁定系统确保了车辆在所有车辆行驶条件下以及在车辆停止或处于静止时的稳定性。在同一申请人的欧洲专利EP1561612B1中描述了防滚动锁定系统的实施例。该专利中描述的防滚动锁定系统具体包括：止动元件，该止动元件特别是制动盘的一部分，该止动元件在铰接式四边形机构的滚动运动中与铰接式四边形机构的元件成一体。此外，防滚动锁定系统包括锁定元件、特别是制动钳(brake caliper)，该锁定元件或制动钳用于锁定止动元件的位置，从而防止铰接式四边形机构结构的滚动运动。防滚动锁定系统还包括驻车组件，该驻车组件可操作地连接到锁定元件，用于控制锁定元件本身。具体地，驻车组件可操作地连接到制动钳，以使制动钳采取稳定锁定状态和释放状态，在该稳定锁定状态下，该制动钳锁定止动元件、从而锁定铰接式四边形机构，在该释放状态下，该制动钳释放止动元件以允许铰接式四边形机构的滚动运动。驻车组件典型地包括齿轮马达，该齿轮马达设置有耦接到具有螺旋齿的轮的蜗杆(endless screw)。上述锁定系统的一个缺点与以下事实有关：该锁定系统需要使用昂贵的部件以确保锁定系统的正确操作，即确保锁定装置的锁定状态和释放状态的稳定性，同时使锁定系统的整体尺寸保持最小化。事实上，为了制造具有较小的整体尺寸的锁定系统，并且同时确保具有螺旋齿的轮的齿与蜗杆之间的这样的高摩擦系数以确保齿轮马达在制动钳的释放状态和释放状态下的运动的不可逆性，通常使用由特殊材料制成的、昂贵的具有螺旋齿的齿轮，例如由胶木化织物(bakelized fabric)制成的齿轮。
本发明的目的是至少部分地克服上面参照现有技术的锁定系统描述的缺点，现有技术的这些锁定系统包括可操作地连接到锁定装置的齿轮马达。
特别地，本发明的目的是提供一种用于车辆的锁定系统，该锁定系统包括可操作地连接到锁定装置的齿轮马达，该锁定系统比上面参考现有技术描述的锁定系统更便宜并且同时允许减小锁定系统的整体尺寸。
这些目的通过如权利要求1中总体限定的用于车辆的锁定系统来实现。前述锁定系统的优选和有利实施方式将在所附从属权利要求中进行限定。
本发明还涉及如权利要求10所述的车辆。
本发明还涉及如权利要求11所述的用于车辆的驻车制动器。
参考以下段落中简要描述的附图，通过以非限制性实施例的方式给出的本发明的特定实施方式的以下详细描述将更好地理解本发明。
附图说明
图1示出了设置有根据本描述的锁定系统的、没有整流罩(fairing)的三轮式车辆的正视图；
图2示出了图1中的车辆的立体图，其中除了移除整流罩外，车辆的其他部分已被移除；
图3示出了图1中的锁定系统的齿轮马达的第一实施方式的示意性侧视图；
图4示出了图3中的齿轮马达的示意性正视图；
图5示出了图1中的锁定系统的齿轮马达的第二实施方式的示意性侧视图；
图6示出了图5中的齿轮马达的示意性正视图。
具体实施方式
相似或类似的元件在附图中由相同的附图标记来表示。
在附图的图1至图2中示出了车辆的第一实施方式，该车辆总体上由附图标记10来表示。根据一实施方式，车辆10是三轮滚动式车辆10。特别地，以本身已知的方式提供了车辆10，该车辆具有两个前转向轮11、12和一个具有固定轴线(未显示)的后轮。根据一实施方式，车辆10包括转向握把150，该转向握把可操作地连接到前转向轮11、12。车辆10在图1和图2中示出，没有整流罩。特别地，车辆在图2中示出为移除了不同的部件，例如但不限于，具有固定轴线的后轮。
根据一实施方式，两个前轮11、12均设置有独立的前悬架13、14，每个前悬架进而设置有独立的减震器15、16。术语“悬架”被理解为是指适于将车辆的簧载质量(sprungmass)连接到车辆的非簧载质量的机构。根据一实施方式，车辆10包括转向机构，该转向机构包括铰接式四边形运动机构20。根据一实施方式，机构20包括两个彼此相对的刚性水平横梁21、22，这些刚性水平横梁优选地在其中心线处铰链至车辆10的框架。特别地，刚性水平横梁21、22包括上水平横梁21和下水平横梁22。此外，机构20包括两个彼此相对的竖直立柱23、24，优选为两个套管23、24，这些竖直立柱侧向地铰链到水平横梁21、22，且更优选地铰接到横梁21、22的相对端。根据一实施方式，竖直立柱23、24可旋转地连接到独立的前悬架13、14，以便允许轮11、12相对于车辆框架旋转。
再次参考图1至图2，车辆10包括锁定系统100。根据一实施方式，锁定系统100是防滚动锁定系统100，该防滚动锁定系统被配置为防止车辆10翻转，例如，当车辆10以低于预定速度行驶时或当车辆10处于静止或已经停止时可能发生翻转情况。根据一实施方式，锁定系统100包括锁定装置111和齿轮马达112，该锁定装置和齿轮马达例如通过鲍登线缆(Bowden cable)彼此连接。优选地，锁定装置111包括制动钳111，该制动钳优选地固定到车辆10的框架。齿轮马达112可操作地连接至锁定装置111，并且配置为使锁定装置111采取稳定锁定状态和释放状态。根据一实施方式，锁定系统100包括止动元件110，该止动元件优选地包括制动盘部分110，例如对应于制动盘的“第四”的部分110。止动元件110在铰接式四边形机构的滚动运动中与铰接式四边形机构20的元件成一体。特别地，止动元件110优选地固定到上水平横梁21。锁定装置111被配置为相对于车辆10的框架锁定止动元件110的位置。因此，锁定装置111防止机构20的运动，从而防止车辆10的滚动。换言之，根据优选的实施方式，制动钳111由齿轮马达112打开和闭合。特别地，当制动钳111闭合时(处于稳定锁定状态)，该制动钳锁定止动元件110，从而锁定车辆10的滚动运动。相反地，当制动钳打开时(处于释放状态)，制动钳111释放止动元件110，从而允许车辆10的滚动运动。
作为上面描述的具有两个前转向轮的滚动式车辆的架构的替代方案，所述车辆可以替代地包括：具有双铰接式四边形机构的前端，如从文件WO2014009637A1中更好地已知的那样；或者止动元件和锁定元件的不同布置，如文件EP3397547A1或EP2899107A1中更好地描述的那样，上述专利申请的全文被并入本说明书中。
现在参考图3至图4，示意性地描绘了齿轮马达112的第一实施方式。具体地，齿轮马达112包括具有输入轴201的驱动马达200，优选地是电动马达200。此外，齿轮马达112包括第一传动轮202和第二传动轮204。第一轮202耦接到输入轴201的第一部分203。第二轮204耦接到输入轴201的第二部分205。根据一实施方式，输入轴的第一部分203和第二部分205沿输入轴的轴线X1对齐并彼此间隔开。应当注意的是，相对于在使用单个传动轮时，提供耦接到输入轴的一对传动轮允许增加这些传动轮与输入轴之间的摩擦。有利地，这确保了齿轮马达112运动的不可逆性，即锁定系统100的锁定装置111的锁定状态的稳定性。出于安全原因，所述稳定性对于摩托车及其骑手来说是必要的，以当车辆在滚动锁被激活的情况下处于静止时防止车辆与在该车辆上的骑手一起翻倒、或仅对于车辆而言在车辆驻车时防止车辆翻倒。这种技术解决方案还允许采用更便宜的材料(例如，塑料)来获得传动轮，以及使用具有小尺寸的传动轮来减小系统的整体尺寸。有利地，由于增加了一对传动轮与输入轴之间的摩擦，因此与采用单个传动轮的情况相比，还可以制造具有更小直径的输入轴。
再次参考图3至图4，根据一实施方式，第一传动轮202和第二传动轮204布置在输入轴201的相反两侧上。特别地，轮202、204被布置成平衡输入轴201上的推力，从而允许输入轴201的弯曲应力更小。
根据一实施方式，输入轴201的第一部分203和第二部分205分别包括第一蜗杆部分203和第二蜗杆部分205。此外，第一传动轮202和第二传动轮204都包括螺旋齿。根据替代实施方式，传动轮202、204可以是摩擦轮，而不是具有螺旋齿的齿轮。在这种情况下，第一蜗杆部分203和第二蜗杆部分205没有设置在输入轴201上。
如图3中所示，根据一实施方式，第一蜗杆部分203的螺旋和第二蜗杆部分205的螺旋具有相反的螺纹方向。特别地，根据一实施方式，第一蜗杆部分203具有右螺纹，而第二蜗杆部分205具有左螺纹。
根据一实施方式，第一蜗杆部分203和第二蜗杆部分205的螺旋的倾斜角小于3°，并且具有螺旋齿的第一齿轮202和第二齿轮204的模数(即，原始直径与每个轮202、204的齿数的比)小于或等于0.75。方便地，这样的特征确保了当锁定装置111采取锁定状态时，齿轮马达112的运动的不可逆性。
根据一实施方式，齿轮马达112包括输出轴209，该输出轴横向于、优选正交于输入轴201布置。根据一实施方式，齿轮马达112包括介于齿轮马达112的输入轴201与输出轴209之间的齿轮系(gear train)250。齿轮系250包括第一传动轮202和第二传动轮204。根据一实施方式，齿轮系250包括第三传动轮206和第四传动轮207，第三传动轮和第四传动轮分别与第一传动轮202和第二传动轮204旋转地成一体。此外，根据一实施方式，齿轮系250包括第五传动轮208，第三传动轮206和第四传动轮207耦接到第五传动轮208，以便将运动传递到第五轮208。第五传动轮208优选地与输出轴209旋转地成一体。根据一实施方式，第三传动轮206、第四传动轮207和第五传动轮208是具有直齿的齿轮。根据一实施方式，所述第三轮206和第四轮207具有相等的直径、并且都具有比第五轮208的直径小的直径、以用于降低输出轴209的转速。优选地，所述第三轮206和第四轮207的直径小于第一轮201和第二轮202的直径，以进一步降低输出轴209的转速。
参考图3，可以注意到当输入轴201在由箭头R1来表示的方向上旋转时，第一轮202和第二轮204在由箭头R2和R3分别来表示的相反方向上旋转。
根据一实施方式，致动器(未显示，其本身为已知的)允许待控制的锁定装置111安装在输出轴209上。例如，这样的致动器可以包括安装在输出轴209上的支承件，在该支承件上可以缠绕和解开适用于控制锁定装置111的控制线缆，优选金属线缆。替代地，上述致动器可以包括：适于致动可操作地连接到锁定装置111的液压回路的泵的杆件(level)、或者适于致动锁定装置111的电控制装置的杆件。
现在参考图5至图6，示意性地示出了齿轮马达112的第二实施方式。根据这样的第二实施方式的齿轮马达总体上由附图标记112a来表示。对于齿轮马达112的上述描述通常可以尽可能兼容地应用于齿轮马达112a。因此，为了描述的简洁性，将不详细描述齿轮马达112a的结构。具体地，图5至图6中的齿轮马达112a与图3至图4中示出的齿轮马达112的主要区别在于：第一传动轮202和第二传动轮204布置在输入轴201的相同侧上。此外，根据一实施方式，齿轮马达112a的输入轴201包括第二蜗杆部分205a，该第二蜗杆部分的螺旋具有的螺纹方向与轴201的第一蜗杆部分203螺旋的螺纹的螺纹方向一致。需要说明的是，将第一传动轮202和第二传动轮204设置在输入轴201的相同侧上，这有利地允许简化输入轴201结构。因此，实际上，可以在输入轴201上设置单螺纹，该单螺纹的螺旋仅具有一个螺纹方向，并且传动轮202、204都可以耦接到该输入轴。根据一实施方式，为了减小输入轴201的弯曲应力，比对元件(未示出)可以设置在输入轴201的、相对于第一传动轮202和第二传动轮204布置的一侧的相反侧上。
参考图5，可以注意到当输入轴201在由箭头F1表示的方向上旋转时，第一轮202和第二轮204在由箭头F2和F3分别表示的相同方向上旋转。第三传动轮206和第四传动轮207代替第五轮208在由箭头F4表示的方向上旋转，即在与第一轮202和第二轮204的旋转方向相反的方向上旋转。
因此，基于上述说明，参照现有技术可以了解上述类型的车辆的锁定系统是如何实现上述目的的。
然而，应当注意的是，本说明书的教导不限于用于滚动式车辆(该滚动式车辆具有三个轮，所述轮设置有包括铰接式四边形运动机构的前转向系统)的防滚动锁定系统，相反这些教导可以应用于其他类型的系统。例如，没有任何限制地，根据本说明书的教导，对本领域技术人员显而易见的是，还提供了一种用于车辆的驻车制动器，该驻车制动器包括根据本说明书的锁定系统。
在不损害本发明的原理的情况下，实施方式和结构细节可以关于通过非限制性实施例的方式公开的上述描述进行广泛的变化，而不脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (11)

1.一种用于滚动式车辆(10)的防滚动锁定系统(100)，所述滚动式车辆具有三个轮，所述轮设置有前转向系统，所述前转向系统包括铰接式四边形运动机构(20)，所述锁定系统包括：
锁定装置(111)；
齿轮马达(112)，所述齿轮马达可操作地连接到所述锁定装置(111)并且配置为使所述锁定装置(111)采取稳定锁定状态和释放状态；
其中，所述齿轮马达(112)包括：
驱动马达(200)，所述驱动马达具有输入轴(201)；
第一传动轮(202)，所述第一传动轮耦接到所述输入轴(201)的第一部分(203)；
第二传动轮(204)，所述第二传动轮耦接到所述输入轴(201)的第二部分(205)。
2.根据权利要求1所述的锁定系统(100)，其中，所述第一和第二传动轮(202，204)布置在所述输入轴(201)的相反两侧上。
3.根据权利要求1所述的锁定系统(100)，其中，所述第一和第二传动轮(202，204)与所述输入轴(201)布置在相同侧上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的锁定系统(100)，其中，所述输入轴(201)的所述第一部分(203)和所述第二部分(205)分别包括第一蜗杆部分(203)和第二蜗杆部分(205)，并且其中，所述第一和第二传动轮(202，204)都包括螺旋齿。
5.根据权利要求4所述的锁定系统(100)，当权利要求4从属于权利要求2时，其中，所述第一蜗杆部分(203)的螺旋和所述第二蜗杆部分(205)的螺旋具有相反的螺纹方向。
6.根据权利要求4所述的锁定系统(100)，当权利要求4从属于权利要求3时，其中，所述第一蜗杆部分(203)的螺旋和所述第二蜗杆部分(205a)的螺旋具有一致的螺纹方向。
7.根据权利要求4所述的锁定系统(100)，其中，所述第一和第二蜗杆部分(203，205)的螺旋的倾斜角小于3°，并且其中，具有螺旋齿的所述第一和第二齿轮(202，204)的模数小于或等于0.75。
8.根据前述权利要求中任一项所述的锁定系统(100)，其中，所述齿轮马达包括输出轴(209)，所述输出轴被布置成横向于、优选地正交于所述输入轴(201)。
9.根据权利要求8所述的锁定系统(100)，其中，所述第一轮(202)与第三轮(206)旋转地成一体，所述第二轮(204)与第四轮(207)旋转地成一体，所述第四轮具有等于所述第三轮(206)的直径，并且其中，所述输出轴(209)与第五轮(208)旋转地成一体，所述第五轮比所述第三和第四轮(206，207)具有更大的直径；所述第三、第四和第五轮(206，207，208)可操作地彼此耦接以将运动从所述输入轴(201)传递到所述输出轴(209)。
10.一种车辆(10)，所述车辆包括根据前述权利要求中任一项所述的锁定系统(100)。
11.一种用于车辆的驻车制动器，所述驻车制动器包括根据权利要求1至9中任一项所述的锁定系统(100)。
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