CN1305419A - 轻型运输车辆 - Google Patents

Abstract

一种三轮轻型运输车辆,它包括一个人力液压驱动装置,一个主框架和一个辅助框架;安装在上述主框架上的两个后轮(6、7)与悬挂装置(14)部件和一个前轮(8)与悬挂装置部件;安装在前轮(8)和悬挂装置部件上,并且安装在主框架上,用以控制前轮和悬挂装置部件的转向装置(9),其中,上述液压驱动装置包括用于产生高压油的泵装置(34),以及至少一台能驱动至少一个轮子部件的液压驱动马达(6a、7a)。

Description

轻型运输车辆

发明领域

本发明涉及用液压驱动的、具有可倾斜悬挂装置的三轮车。

发明背景

三轮车在本技术领域内是公知的。美国专利4,313,517中公开了这种车辆的一个例子。在该专利中，公开了一种电动的三轮车，其中，电动机驱动后轮部件。为了克服车辆因三个轮子而产生的不稳定性，在布局上设置了沉重的电池，以便降低车辆的重心。动力的传递由电池组和后轮电动机的组合来完成。这种车辆的制动系统把两种制动系统，即机械制动系统和电磁制动系统结合在一起。电磁制动是由一个锁定电动机、以使车辆减速的短路系统来完成的。此外，可以把踏板与至少一个轮子连接，以便为车辆提供动力。最后，该发明还特意装备了装在现有车架上能够拆卸的轻型顶篷，以便为乘坐者遮挡风雨。

这种车辆有几个缺点。在布局上使用沉重的电池来克服因为三个轮子而引起的稳定性差的问题会影响整车的性能。此外，电池必须定期充电，既费时又不方便。还有，无论是由人力踏板装置所产生的动力，还是是机械制动或电磁致动时所消耗的能量，都不能储存起来以后再使用。最后，缺乏完善的悬挂系统降低了乘坐者的舒适感和车辆高速转弯时的操纵性能。

液压驱动的车辆在本技术领域中也是公知的。例如，在美国专利5,423,560中公开了一种带有手动致动泵的液压驱动自行车。在前轮和后轮的轮毂上都设置了叶片式液压马达，而在普通自行车设置曲轴的部位，设置了泵部件。当向安装在泵的输入轴上的踏板部件施加压力时，就能向前运动。踏板上的压力传递给泵，迫使液体通过自行车的管子做的车架。上述车架就用作将液体输送到液压马达的分配管网。这种装置有几个缺陷。所有自行车本身都是不稳定的，它的稳定有赖于骑行者保证自行车在行进时处于垂直状态的能力。自行车是没有悬挂装置的，对于在崎岖的道路上的骑行者来说它很不舒服。最后，它没有储存骑行者所产生的能量，或者回收制动时的能量的手段。

链传动的自行车，无论是人力驱动的还是发动机驱动的，也都是公知的，而且在前轮胎和后轮胎上已经使用了先进的，做成整体的悬挂系统。但是，由于自行车在转弯时必然要倾斜，所以对三轮车辆而言，所使用的悬挂系统的用处不大。此外，虽然风挡能在某种程度上为骑行者挡一点风雨，但归根结底骑行者还是处在露天中。

在美国专利3,966,365中公开了一种按尺寸比例的液压驱动车辆，它包括用于车辆，例如轿车的液压驱动传动装置和制动系统。有压力的液压油由一台可变排量的液压泵供应，这台泵则由内燃机驱动。在前轮和后轮上都连接着固定排量的液压机构。操作者操纵流量控制机构，以使马达或泵等各种机械工作。在动力传递的方式中，从可变排量泵排出的高压油流向轮子的马达，推动车辆前进。流量调节器决定了流体的流速，从而也确定了车辆的加速度。制动作用是由在轮子的马达中产生反向压力来实现的，使其起泵的作用，从而使车辆减速。

这种装置也有若干缺点。这种车辆作为一个整体很笨重，而且，由于把液压装置和内燃机的部件组合在一起，车辆显得大而且不方便。此外，致动系统也是不能再生的，所以用于制动的能量也不能储存和回收。由可变排量泵供应的过剩的能量也不能储存。最后，用一台内燃机驱动泵，增加了额外的重量，而且对环境不利。

发明概述

本发明的目的是提供一种具有可倾斜的悬挂装置的高效的三轮轻型运输车辆，以寻求解决现有技术中存在的问题。

本发明试图提供一种三轮车，它的动力装置是一种人力液压推进系统，这种系统与前轮和后轮的悬挂装置组合成一体，其中，上述后悬挂装置既能让车辆在转弯时倾斜，也能在崎岖的地形上使车辆保持基本上垂直。

在本发明的一个优选实施例中，这种三轮车上设有可拆卸的防风雨屏障。

在本发明的范围较宽的第一实施例中，提供了一种轻型液压驱动车辆，它包括：

一个车架；

安装在上述车架上的一个前悬挂装置和两个后悬挂装置，用以缓冲因车辆行驶而发生的振动；

安装在上述悬挂装置上的至少两个后轮部件和一个前轮部件；

固定在车架上的用于推进车辆的驱动装置；

制动装置；以及

既装在前悬挂装置和前轮部件上又装在车架上的、用于使前轮转向的转向装置；

其中，上述驱动装置由下列各种部件组合而成：

用于产生压力油的泵装置；

与上述泵装置液压连接的、用于储存未加压的油的储油罐；

至少一台用于驱动至少一个轮子部件的液压驱动马达；

一台蓄能器，它用于储存压力油形式的能量，压力油是由泵装置作用在储油罐中的油而产生的；

与上述储油罐、蓄能器、泵装置和马达液压连接的压力换能装置，用于防止在蓄能器的储蓄能量和放出能量的过程中损失大量的能量；

用于在蓄能器与至少一个轮子部件之间调节压力油的流量的控制装置；以及

与上述马达做成一体的离合器装置，

并且，其中，上述后悬挂装置包括能向内倾斜的悬挂装置。

优选地，上述液压驱动马达是叶片式马达。

优选地，上述三轮车还包括一个防风雨的外壳，它以可拆装的方式安装在上述车架上。

优选地，上述可倾斜的后悬挂装置包括：

介于上述第一牵引臂与上述框架之间的第一液压气动支柱装置，它有一个用一块柔性的隔膜与带有活塞装置的油缸分隔开来的气室；包括在上述活塞装置中的第一阀装置，它在结构和布置上用于限制油从活塞的一侧向另一侧的流动；以及介于上述第一后悬挂装置与上述框架之间的、用于开关上述第一阀装置的控制装置；

介于上述第二牵引臂与上述框架之间的第二液压气动支柱装置，它有一个用一块柔性的隔膜与带有活塞装置的油缸分隔开来的气室；包括在上述活塞装置中的第二阀装置，它在结构和布置上用于限制油从活塞的一侧向另一侧的流动；以及介于上述第一后悬挂装置与上述框架之间，用于开关上述第二阀装置的控制装置；

把第一和第二液压气动支柱装置的气室连接在一起的平衡管；

通过第一和第二空气连接件连接在上述平衡管上的储气罐；

在上述第一连接件中的单向阀，其结构和布置使空气只能流出上述储气罐；以及

在上述第二连接件中的流量控制阀，其结构和布置能使空气以选定的速率流入或流出上述储气罐。

这种车辆的优点很多。由于避免了使用笨重的推进装置，车辆可以非常的轻。整体的车轮悬挂装置，使得骑行者在转弯时能够倾斜，而在表面不平的路面上这种三轮车基本上保持垂直，所以提高了骑行的舒适性。此外，可拆卸的防风雨外壳保证了骑行者能在各种不同的气候条件下使用这种车辆。

上述可再生的制动系统保证了消耗在制动中的能量至少在车辆开动时能部分回收使用。使用人力来驱动泵简化了结构，并取消了对辅助动力源的需要，而在正常情况下这是必须添置的。最后，推进系统储存能量的能力把操作者从必须连续驱动泵的劳作中解放了出来，而且还能让所能提供的驱动能量大大超出操作者能够提供的能量。

附图简要说明

下面参照附图详细描述本发明的优选实施例。附图中：

图1和2是顶视图和侧视图；

图3、4、5和6表示车辆的三种后悬挂系统；

图7是动力传递和可再生的制动系统的示意图；

图8是轮子马达的横断面图；

图9是图8中所示的轮子马达的转子的横断面图；

图10、11和12是用于控制液压液体流量的滑阀的横断面图；

图13和15是可变排量的脚踏踏板活塞泵的横断面图；

图14是图13的局部详图；

图16是与图13和15中的可变排量的脚踏踏板活塞泵做成一体的带槽臂的侧视图；

图17和18是轮子马达离合器的视图；

图19～26表示可替换的后悬挂系统；

图27表示一种牵引臂安装结构的细节；

图28、29和30表示一种优选的液压气动后悬挂装置。

为清楚起见，附图中省略了三轮车支架的后部；支架上所需要的支承构件的结构与正常使用的自行车结构相同。优选实施例详述

请参阅图1和2，图中表示了这种车辆的液压驱动部分的主要部件。车架2具有主框架和辅助框架。主框架支承车辆的乘坐者和所有其他的机械构件和悬挂构件。上述辅助框架支承较轻的车辆构件，以及安装在该辅助框架上能够拆卸的防风雨外壳4。

后轮部件6、7和前轮部件8形成了一个三角形的车辆底座。后轮部件6、7包括了推进装置的马达。前轮部件8安装在悬臂的前叉13上，可以拆卸。前叉13与转向机构9连接，这种转向机构由转向立柱12、联杆10和把手11组成。转向机构9通过转向立柱12安装在车架2上，能够旋转。图中所示的后悬挂装置14连接在后轮部件6、7以及车架2上。操作者18使用脚踏踏板16来驱动可变排量泵。上述液压驱动装置将在以后详细描述。

图3、4、5和6表示可倾斜的悬挂装置。在这些悬挂装置中，使用了与悬挂构件组合在一起的平衡装置，以消除沿车架的纵轴线施加的转动扭矩，特别是在高速转弯时。上述悬挂装置的结构是这样的，即，当后轮部件6、7中的一个相对于车架2的轴线向上移动时，另一个后轮部件也能够移动。这有两个后果。当转弯时，它能让三轮车倾斜，如图3中的角度α所示。当越过不平的路面时，它能让三轮车保持基本上垂直，如图3中以点划线表示的路面A所示。这两种情况也可以组合起来，从而使操作者能够更好地控制这种三轮车。

在图3的结构中，横梁20在其中心点21处安装在用点划线表示的车架2上。从横梁20的两端基本上垂直向下延伸的是将弹簧和减振器组合在一起的支柱22、23。支柱22、23的底端与牵引臂19连接。各牵引臂的前端用枢轴连接在车架上，而其后端则装有后轮部件6、7。横梁20与牵引臂19一致的运动保证了对这种三轮车的控制，提高了车辆的稳定性和可倾斜性。

图4和5表示上述液压车辆后悬挂装置的另一个实施例。在这种前横梁装置中，一根水平位置的横梁15用枢轴在17这一点上与车架2连接。一对支柱22、23基本上沿着水平方向从横梁15向后延伸，并用枢轴安装在装着后轮部件6、7的L形牵引臂25、26上。L形牵引臂25、26的肘部在27、28处用枢轴连接在车架2上(图4中只表示了点28)。这种装置的工作方式与图3中的相同，并且还有在车辆中占据的空间小的优点。它还将悬挂的荷载直接传递给三轮车的主车架2。图6表示图3中的系统的变型。该系统是垂直布置的，也可以如图5所示的那样使用水平布置的。在这种系统中，支柱22、23用刚性构件22A、23A来代替。采用了单独一根支柱24来提供弹性，这根支柱安装在横梁上的枢轴点21与它安装在车架上的点21A之间。

图7表示与液压系统有关的示意布置图。一台与储油罐30组合在一起的、人力驱动的活塞泵34提供压力油。这台人力驱动的泵既可以是固定排量的，也可以是变排量的，并且既可以采用脚踏踏板操作，也可以采用标准的踏板一曲轴机构操作。当选择可变排量时，操作者能借助于改变排量来改变操作踏板的效果，并同时改变泵的转速。因为蓄能器32(将在以后描述)容积在充油和排油过程中的变化量可达到4公升，所以需要低压储油罐30。上述储油罐30是一种用于储存低压油的普通的罐。在一个优选实施例中，储油罐30的大小大约是4公升，它有一个气室，一块隔膜和一个油室，其中的隔膜随着罐内储油的体积膨胀或收缩。设计这种结构的目的是把空气和灰尘排除在系统之外，还可以用它作为压力平衡器，这样，由于液压系统的抽吸或者环境大气条件的变化而造成的油面高度的变化，就不会在移动的密封件两侧形成显著的压力差，如在泵34中所形成的那种压力差。

泵34与压力调节器42连接，而后者又与蓄能器32连接。压力调节器最重要的作用是防止在蓄能器32的充油和排油过程中过大的能量损失。压力调节器42是一种紧凑的单独的附属器件，它有两个腔室，能让任何压力和流量的油供入或排出蓄能器32。其作用是保持高的转换效率。蓄能器32以储存压力油的方式储存能量。与储油罐相似，其内部结构包括一个气室，一块隔膜和一个油室。泵34把油排入上述轮子马达6A、7A中的一个或两个马达中，或者输送到蓄能器32中，使内部隔膜膨胀，并压缩容纳在气室中的空气，在气室与油室之间形成压力差。当后轮的液压马达106、107需要压力油时，上述高压空气便通过液压变换器42将油排出蓄能器32，流入轮子马达控制阀内。通过操纵控制阀29、31、33、37和39，就能够控制液压流体流向该系统的各部件中的流量。例如，如果驾驶员希望停止液体流向蓄能器，于是所有的液体就都流向后轮马达6A、7A，而控制阀37将被关闭。当系统中的压力过高时，图7中用实线表示的泄压阀便使油返回储油罐30。在这个系统中，各种阀的控制很方便地结合在两个手把36、38(见图1和2)上，在这个两个手把上还有整体的制动杆。在一个优选实施例中，手把38控制向前的加速，锁定中心和再生制动装置；而手把36则控制踏板泵的排量。上述固定排量的轮子马达有一个双向离合器(将在下面描述)，可用于使衔铁与轮轴脱开，从而车辆的摩擦损耗最小。当手把38放在再生制动位置时，泵34的运转能在车辆停止的时候用于向蓄能器供油。把手把38转动到向前加速的位置，蓄能器32便与轮子马达6A、7A连接，使车辆向前行进。当泵34长期运转时，将根据需要连续地向蓄能器和轮子马达供应液压油。

制动动作可通过主要制动装置和辅助制动装置来完成。主要制动装置是一种再生制动装置，而辅助制动装置是普通的机械制动装置，例如，由安装在手把36、38上的手制动杠杆驱动的内胀式制动鼓。再生制动装置在减速阶段将马达106、107作为泵使用。借助于对阀的调整，即，使得马达6A、7A把压力油泵入液压系统中，马达的转动受到连续的阻力，从而使车辆减慢速度，直到停止。马达泵出来的油供入蓄能器32中，所以运动着的车辆的动能就转换成以压力油的形式储存起来的能量。与再生制动相适应所要求的液体的流动，是利用阀29、31、33使轮子马达6A、7A的进口与出口掉换过来而达到的。因而油就向着压力调节器42的方向流动。根据操作者18转动手把38的转动量的多少，就能控制在轮子马达上施加多大的压力。

图8表示用于马达6A、7A的一种优选轮子马达的结构。主轴53最好用不锈钢制造，以保证油的密封件54不会因轴的锈蚀而损坏。离合器组件(clutch pack)44能脱开马达，使其接近于无摩擦损耗。钢制的定子(cam ring)45里面装着转子49，而转子又装在扭力管48上。这样的结构能使转子49完全不受轴53在转弯时引起的力的影响。轴53可在滚珠轴承46和滚柱轴承50上自由转动。轮子的螺钉孔52可便于后轮的连接和拆卸(图中未表示)。这种单独的螺钉结构也用于把前轮固定在装在悬臂13上的轴上。这种单独的螺钉结构也可以用其他固定前轮和后轮部件的公知装置来代替。完整的马达还包括在其间固定着钢制定子45的端板55、56。端板55、56通常是铝制的，以便减轻重量。

图9是设置在钢制定子45内部的轮子马达的转子49的详图。转子49通过冠状花键(crowned spline)58连接在扭力管48上，而扭力管又架在通过端板55和56的孔内。而且，由于有足够的空隙，从而避免了与主轴53的接触。转子49上有许多凹槽57，压力平衡双叶片60装在这些凹槽中。在钢制定子45上有半径固定的区段，所以叶片凹槽由于摩擦所造成的损失被叶片两侧有压力差的区域中半径固定的区段所消除了。

图10表示图7中的阀30A的工作过程。图11是图7中阀37的示意图。请参阅图7，由图可见，图中所示的轮子马达有出入口206和207，这两个口与阀30A的出入口206A和207A连通。如图所示，上述阀还有出入口29、31、33和35，以及一个通向储油罐30的连接件。图中的阀处于静止位置或马达位置。当阀从静止位置移动到非静止位置时，它就将马达的口206A从与口31连通改变为与口29连通，并将马达口207A与口33隔断。马达口207A仍能通过一个单向阀与口35连通。类似于图11中的阀37，图中的阀处于打开位置，而不是静止位置，并使滑阀移动到静止位置，把踏板泵的口PUMP与动力电路隔断。

在图10和图11中，R表示与储油罐30连通的排油口。

图12详细表示了在图7中标号为39的控制阀。这个控制阀是一个液压控制动作阀，它有三个作用：第一，它防止蓄能器的泄漏；第二，它防止车辆的意外反向运转；第三，它防止轮子马达处于自由轮模式时轮子马达意外的超速。阀39具有与蓄能器连通的口A，和与轮子马达及踏板泵的通路连通的口B。活塞79由头部80和杆部88组成，它容纳在壳体82内，能够滑动。在头部80的底面上装有O形圈84，当控制阀处于关闭位置(图示位置)时，用于阻止液体流动。弹簧86绕在杆部88上。工作时，这个阀有下列四种可能的情况：

1．车辆停止，蓄能器充油而且制动信号有效。

此时，没有先导操作，阀39保持关闭。

2．车辆处于停止或行驶状态，蓄能器充油。

一组导阀(图中未表示)利用蓄能器32中比口B处更高的压力，使阀39迅速打开(即，头部80滑到壳体82内)。这个动作在操作者发出向前加速的信号时发生。

3．车辆滑行，有些蓄能器充油，操作者发出再生制动的信号。

没有导阀的信号。但，在口B压力增大迫使阀39打开。一旦打开时，阀就保持打开状态，除非发出关闭的信号，并且只有在A和B处的压力至少超过储油罐30的压力600psi时。

4．系统排放。

弹簧86将阀39打开，使车辆准备好通过口A踩踏板，或者通过口B进行再生制动。

图13表示单缸可变排量脚踏踏板活塞泵的侧断面图，此时操作者18正要推动车辆前进，并向蓄能器32充油。驱动弧形板91用枢轴连接在车架2的点90处。爪92正对着驱动弧形板91。爪92相对于驱动弧形板91的运动，受到与驱动弧形板91和爪92的底面做成一体的、协同工作的互锁齿的限制(见图14)。连杆93在爪92与活塞96之间延伸，并分别由销子94和99连接。活塞96在油缸98内，在油缸的底部装有弹簧97。当驱动弧形板91绕着点90转动时，它便驱动连杆93向前运动，而连杆又驱动活塞96向油缸98内部运动，并压缩弹簧97。活塞96由于弹簧97的伸展而回到它图中所示的静止位置。活塞96的循环运动使得油流过油缸98。油借助于自身驱动的单向阀进入和离开油缸98。驱动弧形板91和爪92在销子94处具有相同的曲率中心。

绕着销子102转动的带槽的臂100和101(见图15和16)用于使爪92保持在规定的位置，并限制活塞96的行程。带槽臂100、101保证活塞处于静止位置时在驱动弧形板91与爪92的互锁齿之间有一个小的间隙(见图14)。如果操作者18要想改变泵34的排量，就要把爪92移动到驱动弧形板91上不同的位置上。带槽臂100、101的运动，也就是爪92的运动，可以用一根延伸到手把36上的控制机构的钢丝绳来完成。

销子94可以用一个在液压机构中更加常用的球窝接头来代替。活塞96的行程可以用油缸98端部的活塞挡块来限制。上述可变排量脚踏踏板活塞泵也可以用标准的踏板部件和一台固定排量泵来代替，或者用一台双缸可变排量脚踏踏板活塞泵来代替。后者需要把每一块踏板都连接在单独一块脚踏踏板上，这块脚踏踏板与装在这两个油缸中的一个油缸里的活塞协同工作。这样就必须使用诸如链条或联杆之类连接脚踏踏板的机构，以保证踏板的运动相同和相对。

下面，参照图17和18说明图8中的双向离合器44的工作过程。为了简洁明了地说明双向离合器的工作过程，图17中所示的是展开成直线的结构，而不是圆形的结构。一个带槽的辊子103占据了座圈105中凹坑104的一大部分。窄缝107中的弹簧106将辊子103推向凹坑104的中央底部。这个作用使得保持器108移动到图18所示的位置。棘爪109通过一个键槽110安装在保持器108上，并由弹簧(图中未表示)将其在该键槽中向箭头17A的方向推动。在“负”方向上，当座圈112沿着箭头17B的方向移动时，棘爪109被弹簧推动，进入座圈112的凹坑111内。在再生制动的过程中，在另一个凹坑104中还有另一个棘爪(图中未表示)，这个棘爪朝向箭头17B的方向。还设置了用人工抬高棘爪的装置，所以，如果不需要便可以禁止再生制动的功能。在有负载时不可抬高再生制动棘爪，但短时间的马达方向脉冲能使它松开。如果座圈112向箭头17B的方向运动，棘爪109将啮合在凹坑111中，使保持器108向同一个方向运动。棘爪109的窄缝弹簧有足够的力量一下就能克服所有的辊子弹簧106。这个作用还使辊子103向箭头17B的方向运动，并将其推入凹坑111和104。保持器108中的滚针槽能让辊子作这样的运动。辊子103在与凹坑111和104啮合的同时传递载荷。棘爪槽110和弹簧(图中未表示)能防止棘爪109传递过大的载荷。同样，当反向棘爪下降时，离合器将向相反的方向啮合。如在座圈112中设置第二弹簧槽，就可以取消辊子103中的凹槽。

这种离合器有几个优点。第一，辊子103有很大的承载能力。这一点与轻型的啮合棘爪相结合，意味着离合器可以很小，而且摩擦损耗也很小。第二，这种离合器是用几个简单的零件构成的。第三，由于三轮车轮子的转速较慢，这种尺寸小的离合器能用作再生制动的啮合而不会损坏离合器。

车架零件、主框架和辅助框架等可以很方便地用焊接的低碳钢、镀铬的管子、银铜焊接的轻型管子、以及加强的塑料纤维等制作。在优选实施例中，主框架是一种呈三角形的管子结构，具有最大的刚度和最轻的重量。

优选的液压流体是动力转向或自动传动流，当然，也可以使用其他合适的油。

前悬挂系统可采用普通的结构，其中把减振器做在悬臂13的里面，成为一个整体。或者，也可以采用标准的自行车前叉，可以带有弹性的悬挂装置，也可以不带。

图19～26示出各种可供选择的后悬挂系统。

图19和20表示一种以钢丝绳为基础的后悬挂系统。两根曲柄牵引臂191、192用钢丝绳190连接在一起，这根钢丝绳绕过绳轮193、194，而绳轮则由钢丝绳支架195支承。钢丝绳支架195支承在三轮车支架上，能靠在组合起来的弹簧和减振器支柱196上移动。两个轮子垂直方向的净移动由支柱196控制，而两个轮子相对的移动的能力则由绕着绳轮193、194运动的钢丝绳190提供。

图21、22和23表示一组与以上的附图相似的悬挂装置，其中采用了以液压为基础的装置，并能提供同样的功能。这种装置能使用气动部件、液压气动部件、或液压部件，既有弹性的功能也有倾斜的功能。

图21和22与图3和4相似。在后视图21中，图3中的支柱和横梁用两根气动的或者液压气动的支柱210、211来代替，这两根支柱用管子213连接在一起。虽然空气能自由地流过管子213，但该系统中整个空气压力是由调节装置214控制的。在侧视图22中是对图4中的装置经过类似的改装，它使用两根气动的或者液压气动的支柱210(图中只表示了一根)，用一根管子213联系在一起；空气压力由调节器214控制。在上述两种结构中，每一个轮子都能对意外的情况作出反应并且两个轮子都能借助于在两个装置之间输送空气向相反的方向运动，以便让三轮车在转弯时倾斜。上述调节装置控制该装置的有效弹性系数。

图21中的装置还可以改进，不用液压气动支柱，而采用双作用液压缸来代替支柱210和211。使用双作用缸，可以把两个腔室连接在一起，上方的腔室用管子213连接，下方的腔室用虚线表示的管子221连接。管子221上还有一个同样的储油罐224，而且在这两根管子213、221上还设有截流阀223、224、225和226。上述调节器214也可以用一个由空气对油加压的装置来代替。这个系统的作用如下。

缸210、211的上端和空气加压的储油罐一起完成悬挂功能；上述有效弹性系数决定于储油罐中的空气压力。缸210、211的下端通过让油在两个缸之间的管子221中流动来完成上述倾斜功能。储油罐222对这种流动没有作用，因为它是不加压的。四个截流阀223、224、225和226控制油在两个缸之间的流动。当三轮车在正常状态下行驶时，这些阀是打开的。当这些阀关闭时，没有油流入或流出这两个缸210、211，上述悬挂装置被锁定，不能运动。这一点有几个用处。它能使三轮车在低速下更加机动。它有利于三轮车在停止时保持垂直状态。它还起反盗窃装置的作用，因为这些阀能很方便地用一把钥匙来控制，从而能让骑行者锁住悬挂装置，使后轮不垂直。于是这辆三轮车就只能原地转圈。

图23中所示的装置与图21和22都有关系。采用了一根如图4所示的简单的牵引臂233，它固定在一个装有枢轴装置235的框架上。在牵引臂233与上述框架之间安装了一个旋转多叶片气动装置236，用以控制该轮子部件的运动。另一根牵引臂也以同样的方式安装。和以上一样，这两个旋转装置用管子233连接，而空气压力则用调节器234控制。

图24和25表示另一种机械装置，其中使用了一种差速齿轮装置。两根牵引臂243、244各自安装在轴250、251上，这两根轴则装在框架(图中未表示)的适当的防振垫上。这两根轴分别与上述差速器中的一个齿轮连接，而这两个齿轮则用一对装在十字轴(spider)上的齿轮啮合。上述十字轴安装在齿轮箱252上。齿轮箱252的运动由至少一根支柱253来控制，最好是由安装在框架的安装点上的两根支柱253、254来控制。如图25所示，支柱253布置成朝后，而支柱254布置成朝前。如有必要，两根支柱都可以朝前，从而能节约一些空间。在路面不平的情况下无论一个轮子还是两个轮子运动，都会使托架对着支柱转动。当车辆因转弯而倾斜时，轴251、252互相产生相对的转动，从而提供所要求的倾斜功能。

图26示意地表示一种较简单的与图3有关的不安装弹簧的装置。一根支杆261固定在框架260的后部，该支杆上装有一个支承件262，在支承件的一端有一个枢轴263。一根平衡梁264安装在枢轴263上。因此，梁264能绕着枢轴263转动一段有限的弧线。在梁264的两端用枢轴安装了一对联杆21A、22A，联杆的上端安装在梁264上，而其下端安装在两根牵引臂19上。这两根牵引臂由横杆267上的枢轴265、266承载，而横杆267则刚性地固定在框架260的后端。两根牵引臂19各自都能在垂直方向转动一段有限的弧线。由于这个系统中没有任何弹性装置，所以两根牵引臂19不能一起向同一个方向运动。如图中的一对箭头X、Y所示，如果有一条臂向上运动，那么另一条臂就必须向下运动，从而就能让三轮车在转弯时倾斜，并且能越过不平的地面。因此，把转动的梁264与悬挂系统做成一个整体，从而能消除由于在车辆遇到不平的地面或者当车辆急转弯时因受力增大而加在框架上的转矩。

在以上的说明中，各牵引臂通过安装装置连接在框架上，该安装装置是分离开来的，其间隔大致与后轮所要求的轨迹的间隔相当。对于单人三轮车来说，这个间隔一般在45～50mm，所以这种三轮车所占据的空间要比普通的自行车还小得多。这样的优点是，牵引臂基本上是直的，而且在悬挂装置运动时不会受到很大的扭转应力。此外，如果像附图所示的那样使用横梁，它的长度也很合理。如有需要，如图27所示意地表示的，上述安装枢轴271、272的位置可以一起靠近框架283的后端。并且可以采用曲柄牵引臂284、285，以获得所要求的轨迹。

图28表示一种优选的液压气动悬挂系统，它可以用于以上描述过的几种悬挂系统。所使用的阀门装置的细节示于图29和30。

各个液压气动装置的一端290安装在一条牵引臂上，其另一端291则安装在三轮车的车架上。在两端都使用了标号290表示的普通橡胶衬垫托架。缸292中装有与管子294连接的活塞293。在活塞293与缸292的内表面之间还设有适当的密封件(图中未表示)。缸的上端用柔性的隔膜295密封，该隔膜的一端固定在缸的端部292A处，其另一端固定在支承板296上。第二柔性隔膜297的一端也固定在缸的292A处，其另一端298则固定在外壳299上。这两块隔膜都是所谓“摇摆保护套(rolling sock)”类型的。在缸的端部292A上还设有装在管子294上的轴承300，其中还装了一个适当的密封件(图中未表示)。由此可见，当两个端部290、291互相作相对运动时，活塞293便在油缸内滑动，而管子294又在轴承300内滑动。在空间301、302、303和304中都有油，而在空间305中则装有空气。

活塞293上至少有两个孔306、307，这两个孔与管子294内部的空间304连通。在管子294和活塞293的内部有一个阀308，这个阀将在下面描述。阀308由能旋转的控制杆309操作，杆309穿过油密封件310。控制杆309在支柱的端部290、291作相对运动时是不动的，因为它的下端固定在活塞293内的阀308上。含空气的空间305用管子311与在三轮车另一侧的支柱(图中未表示)连通。通过管子311，空气能自由地在这两个连在一起的空气空间之间流动。一个储气罐312用两根连通管313、314与管子311连通。管子313上有一个控制阀315，而管子314上有一个单向阀316，这个阀的作用是只让空气流出储气罐312。

图29中所示的阀308处于关闭位置。

活塞293上有孔306和307，还有朝向内部的销子580。

管子294不与阀体400连接。阀体400装在活塞293里面，能够旋转。阀体400是一根两端敞开的管子。阀体400内装有一对辊子510，至少一个上部孔520，至少一个下部孔530，一对弹簧540，以及一对挡块550。还有，在阀体400的内表面上有两对凸脊560。各辊子510卡在一对凸脊560中间。各上部孔520都与相应的下部孔530连通。对于每一对凸脊560，都有一条凸脊与弹簧540相邻，而另一条凸脊则与一个挡块550相邻，并且在一对凸脊560的中间有一个辊子510。上部孔520在下部孔530上方。孔520、530在挡块550与弹簧540之间。在阀体400的外部有一条窄缝570。在活塞293内表面上的销子580卡在这条窄缝570中。窄缝570的长度只能够允许阀体400在其中转动一定距离。

控制杆309通过敞开端进入活塞293内，并通过活塞相应的开口端进入下部的管子294内。控制杆309的端部有一对棘爪600。每一个棘爪600与一个辊子510接触。每一个棘爪600的形状都做成与一个挡块550啮合。控制杆309能在阀体400内部自由转动。

下面，说明阀308的工作过程。阀308有两个位置：锁定位置和非锁定位置。在非锁定位置，上部的一对连接孔520与活塞293上的孔306对准，而下部的一对连接孔530则与活塞293上的孔307对准。在非锁定位置，油能通过孔520和530，并通过孔306和307自由地从空间301流向空间302。在锁定位置，上部孔520没有与活塞293上的孔306对准，而下部孔530也没有与活塞293上的孔307对准。这就有效地阻止了油从空间301流向空间302。

上述锁定功能是由转动阀体400来完成的。为了说明这种锁定功能，以下的说明将只考虑了阀体400的一侧。必须理解，阀体400的另一侧能以同样的方式完成这种功能。当阀处于非锁定位置时，弹簧540伸长，推动辊子510压在靠近挡块550的凸脊560上。此时，控制杆309底部的棘爪600与挡块550啮合。为锁定这个机构，控制杆309带着阀体400一起向顺时针方向转动，直到销子580碰到窄缝570的端部。这样，连接孔520、530与孔306、307之间就不对准了。接着转动杆309，由于棘爪600的形状，将使辊子510被挤在阀体400的内壁上，并且将使阀体400变形并向外扩张。阀体400的外表面与活塞293的内表面之间的摩擦防止了阀体400继续转动，同时棘爪600锁定了这个阀机构。

为了松开阀308，要将控制杆309向反时针方转动。这时，辊子510便离开弹簧540。在此过程中，弹簧540就像被压缩一样。当辊子510与另一条凸脊560接触时，棘爪600则与挡块550接触。此时，阀体400不再变形，并且不再被锁定。控制杆309进一步转动将使阀体400也转动。但，这种转动并不是不受控制的，因为当销子580到达窄缝570的端部时，将阻止它继续转动。当销子580在非锁定位置下到达窄缝570的端部时，连接孔520、530与孔306、307就对准了。使得油能在空间301与302之间自由流动。

这种悬挂系统能以两种独立的方式起作用：非锁定的方式和锁定的方式。

在非锁定工作过程中，在活塞293里的阀308是打开的，而且活塞293能自由运动。油能在空间301与302之间自由流动，并且空间304中任何容积的变化都可以通过小孔317来调节。如果一根支柱由于路面不平等原因而向上运动，或者如果三轮车倾斜了，则空气便通过连接件311流动，从而保持支柱和空气室312中的气压恒定。阀315和316还起减振器的作用。当储气罐312中的压力高于管子311中的压力时，阀316便打开，压力便相等了。当管子311中的压力高于储气罐中的压力时，空气便通过阀315流出，直到压力再次相等。调节阀315就能控制空气的流动，从而控制平衡压力的速度。

在锁定的工作过程中，阀308是关闭的。这样就密封了空间301和302，并防止油在空间301、302和304之间流动。当锁定时，牵引臂不能运动，并且丧失了对不平的路面和倾斜作出反应的能力。

必须指出，空气室312以及相关的连接管313、314以及阀315和316都可以省略，而不会影响车辆对于倾斜和不平的路面作出反应的能力。但是，省略这些子系统将取消它减震的功能。

在这种装置中，油只是作为一种润滑剂和使它具有锁定功能。空气室既起弹性和减振的作用，也能对不平的路面和倾斜作出反应。

在以上的说明书中，所描述的实施例是一种牵引臂系统。可以有很多理由认为这是最佳的结构。它能使用许多普通自行车的零件，轻便而且紧凑，能可靠地用于确定两个后轮的位置，并且能够承受三轮车行驶时加在它上面的载荷。但是，应该理解，也可以使用其他的具有或没有弹性功能的悬挂装置，例如滑动支柱(sliding pillar)装置。对牵引臂本身也可以改进，例如，可以做成与自行车前叉相似的成对的臂，以及做成A型牵引框架。

本发明的后悬挂装置除了能使骑行更加舒适之外，由于它在高速转弯时能够倾斜，并且在越过不平的地面时基本上处于垂直位置，所以也能提高三轮车的行驶性能。

Claims (13)

1．一种轻型液压驱动车辆，它包括：

车架；

连接在上述车架上的一个前悬挂装置和两个后悬挂装置，用以缓冲因车辆行驶而发生的振动；

连接在上述悬挂装置上的至少两个后轮部件和一个前轮部件；

固定在车架上的用于推进车辆的驱动装置；

制动装置；以及

既连接在前悬挂装置和前轮部件上又连接在车架上的、用于使前轮转向的转向装置；

其特征在于，上述驱动装置由下列各种部件组合而成：

用于产生压力油的泵装置；

与上述泵装置液压连接的、用于储存未加压的油的储油罐；

至少一台用于驱动至少一个轮子部件的液压驱动马达；

蓄能器，它用于储存压力油形式的能量，压力油是由泵装置作用在储油罐中的油而产生的；

与上述储油罐、蓄能器、泵装置和马达液压连接的压力换能装置，用于防止在蓄能器的储蓄能量和放出能量的过程中损失大量的能量；

用于在蓄能器与至少一个轮子部件之间调节压力油的流量的控制装置；以及

与上述马达做成一体的离合器装置，

并且，其中，上述后悬挂装置包括能向内倾斜的悬挂装置。

2．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述液压驱动马达是一种叶片马达。

3．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述车架包括一个主框架和一个辅助框架。

4．如权利要求3所述的液压驱动车辆，其特征在于，它还包括一个可拆卸地安装在上述辅助框架上的防风雨的外壳。

5．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述离合器装置具有一个双向轮子马达离合器，该离合器有第一和第二位置，其中，在上述第一位置上时，马达与轮子部件脱开，而在第二位置上时，马达与轮子部件连接。

6．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述泵装置是从下列各种泵中选择的：人力固定排量脚踏踏板活塞泵，人力固定排量踏板和曲柄活塞泵，人力可变排量脚踏踏板活塞泵，人力叶片和齿轮泵，太阳能泵，内燃机动力泵，电池动力泵，以及燃料电池动力泵。

7．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述转向装置包括刚性地固定在一根转向柱上的手把杆，该转向柱与一根悬臂轴可转动地联结，该悬臂轴容纳上述前轮部件。

8．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述制动装置包括一个主制动系统和一个辅助制动系统，主制动系统包括一个再生制动系统，再生制动系统具有与驱动装置成为一体的阀装置，其中，当上述阀装置调整到能让液体从马达流入上述蓄能器内时，此马达作为泵使用，把车辆所产生的动能输送到蓄能器内，并且，制动的程度可以由阀装置调节施加在马达上的压力来控制；而辅助制动系统包括安装在后轮或前轮部件上的制动鼓，制动盘或卡钳。

9．如权利要求7所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述制动装置包括一个主制动系统和一个辅助制动系统，主制动系统包括一个再生制动系统，再生制动系统具有与驱动装置成为一体的阀装置，其中，当上述阀装置调整到能让液体从马达流入上述蓄能器内时，此马达作为泵使用，把车辆所产生的动能输送到蓄能器内，并且，制动的程度可以由阀装置调节施加在马达上的压力来控制；而辅助制动系统包括安装在后轮或前轮部件上的制动鼓，制动盘或卡钳，并且由安装在上述手把杆上的手刹杆来致动。

10．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述主框架和辅助框架是用下列各种材料制成的：焊接的低碳钢、镀铬的管子、银铜焊接的轻型管子或加强的塑料纤维。

11．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述能倾斜的悬挂装置包括：横梁，横梁的中央用枢轴连接在上述框架上；一对带有第一和第二端部的支柱；以及具有第一和第二端部的两根牵引臂，其中，上述支柱的第一端部用枢轴连接在上述横梁的相对端，而第二端部则垂直地安装在上述牵引臂上，而且，该牵引臂的第一端部用枢轴安装在上述框架上，而其第二端部则可拆卸地安装在后轮部件上。

12．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述能倾斜的悬挂装置包括：前横梁系统，该前横梁系统包括：一根呈水平位置的横梁，该横梁的中心用枢轴连接在上述框架上；一对带有第一和第二端部的支柱；一对带有第一和第二端部的L形牵引臂，其中，上述支柱的第一端部固定在上述横梁的相对端，而上述L形牵引臂的第一端部用枢轴连接在上述减振器的第二端部上，牵引臂的第二端部可拆卸地安装在后轮部件上，并且，上述L形牵引臂的肘部用枢轴连接在上述框架上。

13．如权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，上述能倾斜的后悬挂控制装置包括：

介于上述第一牵引臂与上述框架之间的第一液压气动支柱装置，它有一个用一块柔性的隔膜与带有活塞装置的油缸分隔开来的气室；包括在上述活塞装置中的第一阀装置，它在结构和布置上用于限制油从活塞的一侧向另一侧的流动；以及介于上述第一后悬挂装置与上述框架之间的、用于开关上述第一阀装置的控制装置；

介于上述第二牵引臂与上述框架之间的第二液压气动支柱装置，它有一个用一块柔性的隔膜与带有活塞装置的油缸分隔开来的气室；包括在上述活塞装置中的第二阀装置，它在结构和布置上用于限制油从活塞的一侧向另一侧的流动；以及介于上述第一后悬挂装置与上述框架之间的、用于开关上述第二阀装置的控制装置；

把第一和第二液压气动支柱装置的气室连接在一起的平衡管；

通过第一和第二空气连接件连接在上述平衡管上的储气罐；

在上述第一连接件中的单向阀，其结构和布置使空气只能流出上述储气罐；以及

在上述第二连接件中的流量控制阀，其结构和布置能使空气以选定的速率流入或流出上述储气罐。

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