CN1982105A - 轮式车辆的悬架倾斜模块和配备悬架倾斜模块的轮式车辆 - Google Patents

Abstract

一种倾斜悬架系统提供在有两轮共轴布置的车辆上，所述模块包括适于牢固地安装到车辆底盘以和整个车辆一同倾斜的刚性框架。刚性框架的倾斜是由于当运行致动装置而产生反向扭矩的结果，该致动装置牢固地固定到刚性框架，且所述倾斜装置可枢轴地连接到减震器(18)。倾斜模块还包括通常连接到刚性框架的悬臂，且所述悬臂支撑、配合支撑垂臂，因此所述两轮可以倾斜并转向。此外，电动机可以容纳于车轮轮毂内，因此能实现适用于混合动力车辆或电动车辆的驱动、转向和倾斜模块。

Description

轮式车辆的悬架倾斜模块和配备悬架倾斜模块的轮式车辆

技术领域

本发明涉及汽车应用领域，尤其地，本发明涉及轮式车辆的悬架倾斜模块和配备此悬架倾斜模块的轮式车辆。更具体地，本发明涉及能使车辆共轴布置的至少两轮和能使所述两轮与整个车体一起倾斜的悬架倾斜模块。更具体地，本发明涉及能使所述两轮转向并且倾斜的悬架倾斜模块。而且，本发明涉及驱动电动机容纳于共轴布置的两轮的轮毂处，用以实现主动控制同轴车轮的扭矩的悬架倾斜模块，例如，增加一车轮扭矩，减少另一车轮扭矩。

背景技术

在过去的几年中，由于车辆数量和与交通阻塞及污染有关的问题的增长，对具有创新构造的车辆的兴趣与日俱增。这类车辆通常重量和尺寸较小以最小化停车问题和减小由于转动阻力和气动阻力的损耗。特别地，这些车辆的尺寸通常设计为用于一或两人，因此允许个人灵活性；此外，这些车辆的较小尺寸和重量使得发动机动力和相应的排放降低而无需降低性能。

特别地，在过去的几年里，汽车制造商都在致力开发所谓的倾斜车辆，就是车辆的全部或部分在拐弯时向内倾斜，使得重力与离心力的合成的方向保持沿着车辆的车身轴线垂直。这样，即使倾斜式车辆相对于传统的车辆车辙窄，但仍可以避免翻车。

过去提出过几种具有三个或更多个轮子的倾斜式车辆。在一些三轮车辆中，仅仅车身和中心轮倾斜而有双轮的轴不倾斜。相反，在其它情形中，所有车轮与车身一起倾斜的方案更受青睐，因为这种方案可以提高车辆的动态性能。

然而，尽管倾斜式车辆提供了所有优点，对这些车辆的进一步开发暴露了一些还要解决和/或克服的问题。例如，发现驱动轮，即施加了牵引作用的轮子很难获得良好的倾斜性能；事实上，公知的倾斜方案中驱动轮达到的倾斜角度是相当有限的(在35°范围)，而倾斜角度只在45°范围内很少能克服翻车问题。基于这个原因，到目前为止，所提出的倾斜方案主要用于三轮，其中机械传动连接到中心轮(如摩托车的情况)，而其它两轮倾斜但不施加驱动作用。为克服这一限制，提出了在车框上安装能相对车身转动的差速齿轮；这样在即使车身大角度倾斜时，也能帮助未对准的球形接头到达可接受的限制。然而，其构造非常复杂而且可能受低效率和低可靠性、高振动水平和大重量的影响。

影响公知倾斜方案的另一个问题涉及的事实是，当这些方案应用在转向轮时不能令人满意；特别地，在公知方案中，转向角或倾斜角很有限，还没有好的公知方案能使在转向和倾斜功能方面都有良好的表现。特别地，这是由于用于车悬架的标准的球形接头类型在大倾斜角时无法使用。事实上，车上使用的球形接头被设计为能绕转向轴自由转动，但其倾斜角被限制在小于40°。然而，这样的倾斜角并不适于当转角要求达到100°时的大倾斜悬架系统。

因此，由于以上所述问题和缺陷，本发明的一个目的是提供悬架倾斜模块使能克服影响现有技术的倾斜方案的缺点。而且，本发明的一个目的是提供用于车轮的悬架倾斜模块，其适于实施在驱动轮，即施加了驱动和/或牵引作用的轮子上，而还允许大倾斜角，特别地，车辆每侧倾斜角大于45°。本发明的进一步目的是提供用于车轮的悬架倾斜模块使能实施于转向轮，即施加了驱动和/倾斜作用的轮子，而还允许较大的转向和倾斜角。本发明的另一个目的是提供能降低复杂程度、尺寸及重量的悬架倾斜模块。本发明的进一步目的是提供悬架倾斜模块，其不但适于实施在三轮车辆上，而是至少两轮共轴布置的任何种类的车辆。本发明的进一步目的是提供悬架倾斜模块使驱动装置能安装于轮毂内，以实现全轮驱动构造。本发明的进一步目的是提供悬架倾斜模块，其中施加驱动和牵引作用的驱动装置可以安装于每个倾斜轮上以控制每个驱动装置产生的扭矩，从而获得在各轮上的改进的牵引控制。

发明内容

最终，根据本发明，上述发明目的通过提供一种悬架倾斜模块，其适于支撑两轮，以使所述悬架系统倾斜而使所述两轮也倾斜而获得。此外，根据本发明，上述发明目的通过提供一种悬架倾斜模块，其包括创新的适于支撑车辆的两轮的转向臂或垂臂，并适于能使所述两轮既转向又倾斜。

特别地，根据本发明，提供了如权利要求1所述的悬架倾斜模块，也就是用于轮式车辆的悬架倾斜模块，该轮式车辆包括至少有两轮共轴布置，其中所述模块包括适于支撑所述至少两轮以使所述至少两轮倾斜的悬架系统，其中所述模块进一步包括配备了连接到所述悬架的倾斜装置的致动装置，因此所述致动装置的运转使所述悬架系统与所述至少两轮一起倾斜。根据本发明，还提供了一种如权利要求2所述的悬架倾斜模块，也就是其中所述致动装置包括牢固地固定到所述倾斜装置的可旋转轴的悬架倾斜模块。仍然根据本发明，提供了一种如权利要求6所述的悬架倾斜模块，也就是一种悬架倾斜模块，其包括适于牢固地固定到所述车辆底盘的刚性框架，其中所述刚性框架牢固地固定到所述致动装置并枢轴连接到所述悬架系统的悬臂，因此所述致动装置的运转使所述刚性框架与所述至少两轮一起倾斜。

根据本发明，还提供了一种如权利要求8所述的悬架倾斜模块，也就是一种悬架倾斜模块，其包括适于支撑第一轮子的第一转向臂或垂臂，和适于支撑第二轮子的第二垂臂，所述第一和第二垂臂可使相应的转向轴上的所述第一和第二轮子的转向基本垂直并适于分别与所述第一和第二轮子一起倾斜。

仍然根据本发明，提供了一种如权利要求15所述的悬架倾斜模块，也就是一种悬架倾斜模块，其中所述致动装置包括至少一个电动机。

还提供了一种如权利要求17所述的驱动倾斜悬架系统，也就是一种用于车轮的驱动倾斜悬架系统，其包括至少共轴布置的两个轮子，并包括根据本发明的悬架倾斜模块。

还提供了一种如权利要求18所述的驱动倾斜悬架系统，也就是一种用于车轮的驱动倾斜悬架系统，其包括机械连接于所述至少两个轮子之一的至少两个电动机。

进一步提供了一种如权利要求22所述的驱动倾斜悬架系统，也就是一种驱动倾斜悬架系统，其中所述电动机容纳于所述轮子的轮毂内。

进一步提供了一种如权利要求31所述的轮式车辆，也就是一种配备了根据本发明的驱动倾斜悬架系统的轮式车辆。

本发明的进一步实施例和/或具体细节在从属权利要求中定义。

附图说明

接下来，结合本发明的附图和/或优选实施例，将给出说明；然而，必须注意的是，本发明并不限于所公开的实施例，而是所公开的实施例只是涉及本发明的特殊例子，本发明的范围由所附的权利要求确定。特别地，在附图中：

图1涉及根据本发明的悬架倾斜模块和倾斜驱动悬架系统的第一实施例的分解示意图；

图2涉及图1所示的本发明的实施例的前视图；

图2b涉及图1所示的本发明的实施例的后视图；

图3涉及适于根据本发明的模块和系统实施的两个方案的分解图；

图4a涉及当根据本发明的倾斜模块和系统倾斜预定角度时的示意图。

图4b涉及表示当轮子之一穿过颠簸路面时，根据本发明的倾斜模块和系统的运转的示意图。

图5涉及实施于根据本发明的倾斜模块和系统的垂臂的示意图。

图5a和5b涉及分别沿着图1所示的A-A和B-B面剖开的横截面视图。

图6涉及适于根据本发明的倾斜模块和系统实施的进一步的转向方案的俯视图。

图7涉及根据本发明的倾斜模块和系统的进一步实施例的分解示意图。

图8涉及根据本发明的倾斜模块和系统的进一步实施例的的俯视示意图。

图9涉及驱动装置可以实施于根据本发明的驱动倾斜模块系统的方式的示意图。

图10涉及配备了容纳于轮毂中的驱动装置的根据本发明的倾斜系统的示意图。

图11涉及配备了容纳于轮毂中的驱动装置的根据本发明的倾斜模块和系统的进一步可能的电气布置图的示意图。

具体实施方式

本发明将参照以下详细描述的实施例和附图进行说明，应该理解的是以下详细描述的实施例和附图不是意图限制本发明于所公开的特别说明的实施例，而是所说明的实施例仅仅示例了本发明的各个方面，本发明的范围由所附的权利要求确定。

从以上给出的公开很明显的，本发明被认为当应用于汽车领域特别有利；特别地，当应用于包括至少两个驱动和转向轮子的轮式车辆，本发明被认为特别地有利。因此，下面将给出例子，其中根据本发明的倾斜模块和系统的相应的实施例将结合转向和驱动轮子进行描述。然而，必须注意的是，本发明并不限于用于转向和驱动轮子的倾斜模块和系统的特殊例子，而是可以被用于任何共轴布置的两个车轮需要倾斜的情况。因此，从以下公开很明显的是本发明也可以用于例如驱动轮和/或转向轮不倾斜的汽车应用。

以下，参考图1、2a和2b，将说明根据本发明的倾斜模块和系统的第一个实施例(用附图标号1标识)。

从图1、2a和2b很明显的，其中所示的倾斜模块和系统包括由刚性框架17和四根悬架“Y”字形臂10、11、12和13限定的悬架结构或系统。特别地，所述悬架结构包括由前“Y” 字形部分12a和后“Y”字形部分12b组成的第一上“Y”字形臂12(特别见图2b)。以同样方式，悬架结构包括由前“Y” 字形部分13a和后“Y”字形13b组成的第一下臂13。相似地，悬架结构包括由前“Y”字形部分10a和后“Y”字形10b组成的第二上“Y”字形臂10。此外，悬架结构包括由前“Y”字形部分11a和后“Y”字形部分11b组成的第二下“Y”字形臂11。第一上臂12和第一下臂13的前“Y”字形部分12a和13a通过枢轴连接件17d和17b各自枢轴地连接到刚性框架17。以同样方式，第二上臂10和第二下臂11的后“Y”字形部分10a和11a通过枢轴连接件17c和17a各自枢轴地连接到刚性框架17。刚性框架17牢固地支撑着致动装置，该致动装置包括两个电动机16和适于被所述两个电动机通过传送带15a运转的减速齿轮15。而且，减速齿轮包括牢固地固定了倾斜曲柄14的可转动杆15b；从以下公开可以更明显地看出，转动可转动杆15b致使倾斜曲柄倾斜。第一上“Y”字形臂12和第二上“Y”字形臂10的后“Y”字形部分12b和10b枢轴地连接到可转动杆15b。悬架进一步结构包括第一垂臂9适于旋转地支撑第一轮子2，并且第二垂臂8适于旋转地支撑第二轮子3。第一垂臂9由第一上臂12和第一下臂13支撑。特别地，第一垂臂9通过枢轴连接件9a和9b分别枢轴地连接到第一上臂12和下臂13。以同样方式，第二垂臂8由第二上臂10和第二下臂11支撑。特别地，第二垂臂8通过枢轴连接件8a和8b分别枢轴地连接到第二上臂10和第二下臂11。从以下公开更明显的，枢轴连接件9a、9b、8a和8b使两轮2和3都能转向和倾斜。两电动机4和5分别地容纳于轮3和轮2的轮毂内。而且，在图1中，标号6标识轮子3的刹车盘。即使图中没有示出，但相应的刹车盘提供于轮子2中。悬架结构包括两个减震器18，其枢轴地连接到倾斜致动器或曲柄14和上”Y“字形臂10和12。特别地，第一减震器18通过枢轴连接件14a枢轴地连接到致动曲柄14，和通过枢轴连接件18b连接到第二上臂10。以同样方式，第二减震器18通过枢轴连接件14b枢轴地连接到枢轴致动器或曲柄14，和通过另外的枢轴连接件18a连接到第一上臂12。如图2a和2b所示实施例(特别见图1和图2b)，两减震器18分别地连接到后“Y”字形部分10b和12b。特别地，这是由于在本实施例中，枢转曲柄14提供于齿轮箱15的后端部。然而，也可以完全地将两个减震器18分别地连接到前“Y”字形部分12a和10a，例如通过在齿轮箱15的前端部提供枢转曲柄。最后，在图2a和2b中，标号20标识了实施了图示中的倾斜模块和系统的车辆将行驶的假想的道路或地面。

在继续说明倾斜执行于图1、2a和2b所示的倾斜模块和系统情况下的方式之前，将在以下参照图3对有关悬架结构的“Y“字形臂可以安置的方式的可选方案进行说明。特别地，图3中，那些参考图1、2a和2b已经描述过的部件使用相同的附图标号标识，并且由于已经清楚的原因，一些图1、2a和2b中的部件在图3中省略。图3所示方案的最重要方面涉及以下事实，第一上臂12的前“Y”字形部分12a和10a和第二上臂10(图3未示出)枢轴连接于齿轮箱15的可转动杆15b的同一轴上。图3示出的方案能进一步降低悬架结构的复杂性和尺寸，然而，后“Y”字形部分12b和10b的相对布置及枢转曲柄14和减震器18的相对布置不能改变，其中减震器18，如上所述，通过枢轴连接件14a和14b枢轴地连接到所述枢转曲柄14。

以下，参照图4a，将给出图1、2a和2b中的倾斜模块和系统的倾斜运转状态说明；再次，在图4a中，那些参考以前的图已经描述过的部件使用相同的附图标号标识。

一旦实施了图4a示出的倾斜模块和系统的车辆需要倾斜(例如，当车辆转弯时)，电流提供给电动机16；因此，两台电动机16开始运转，致使齿轮箱15也通过传送带15a运转。这意味着旋转脉冲提供给了可转动杆15b。假定所述旋转脉冲是用于在图4a示出的x方向旋转可转动轴15b，相应的倾斜脉冲传递给倾斜曲柄14以使其如图4a所示向左倾斜。因此，相应的位移脉冲通过减震器18传递给悬架结构。然而，由于悬架结构施加的阻力，倾斜致动器或曲柄14既不向左倾斜，悬架结构也不向同一方向移动。然而，悬架结构施加的阻力致使反向扭矩产生，所述反向扭矩作用于齿轮箱15的外壳，致使所述齿轮箱15向与x方向相反的方向转动，即图4a示出的y方向。由于齿轮箱15牢固地固定在刚性框架17上，另外此刚性框架在原来加于可转动轴15b和倾斜曲柄14的旋转脉冲的作用下旋转了角度α。如上所述，支撑臂10，11，12和13或者通过枢轴连接件17a、17b、17c和17d枢轴地连接到刚性框架17或者可转动杆15b(见图2b)。此外，垂臂9和8通过另外的枢轴连接件9a、9b和8a、8b分别枢轴地连接到悬臂12、13和10、11。最后，减震器18通过相应的枢轴连接件18b和18a枢轴地连接到悬臂8和12。因此，刚性框架17绕可转动杆15b转动了角度α致使整个悬架结构连同轮子3和2在图4a中向左倾斜，其在图4a中也倾斜同样的角度α。显然，如上所述的相同的设计也同样适用于旋转脉冲与加在可转动杆15b和倾斜曲柄14的x方向相反方向的情况；在此情况下，悬架结构将向相应的反方向倾斜，即，图4a的右边。

因此，以上的结果是，根据本发明的倾斜模块和系统是一种主动的倾斜模块和系统，即一种模块和系统，其通过可以包括一个或更多电动机，并最终与通过传送带连接到所述电动机的齿轮箱组成的倾斜装置的作用获得倾斜功能。可选地，不同的致动装置也可使用，例如液压致动装置等。同样地，相当的传动装置也可以代替传送带15a。

此外，应该理解的是，图4a示出的转动刚性框架17角度α致使整辆车倾斜了相同的角度α，这是由于刚性框架17牢固地固定到车底盘或车体上；因此，重力和离心力的合成被保持在沿车身轴线垂直方向，因此能避免或最小化翻车的危险，即使与传统车辆比较，车辆现在行驶路线的弯度更大。

出于采用倾斜功能的目的，实施了根据本发明的倾斜模块和/或系统的车辆可以配备适于修正有关车辆动态运行的资料、以使致动装置运转的感测装置(图4a所示的系统情况下的电动机16和齿轮箱15)以作为资料收集的功能。特别地，感测装置可以是适于收集有关横向加速度和/或车辆受力资料的种类。因此，一旦车辆接近弯道或转弯并且驾驶员采取动作，因而发生的作用于车辆上的横向加速度可以检测和测量，并且相应的信号可以送至适于使致动装置运转的中央单元，由此致使车辆倾斜以补偿车辆上作用的横向加速度。特别地，这一方案能用于补偿任何横向加速度，即除转弯以外情况下产生的横向加速度。例如在气流情况下，作用于车辆的横向加速度也可以检测到，并且车辆可以向气流相反方向倾斜，还有车辆行驶在直路上的情况。

当两轮2和3之一通过颠簸路面时，根据本发明的倾斜模块和/或系统运行如图4b所示，其中示出的相同特征使用相同的附图标号标识。

特别地，在如图4b例子中，假定轮子2翻越路20表面r的隆起20a；在此例中，如图4b所示，倾斜模块和/或系统不工作，这是由于轮子2被迫的垂直移动通过减震器18消减。特别地，这是由于连接到倾斜曲柄14的齿轮箱15的不可逆性，该倾斜曲柄14通过枢轴连接件14b和18a连接到减震器18(如图2b)。因此，由于作用于悬架结构的扰动的结果，曲柄14不倾斜，只有轮子2如图4b所示抬起。从而，刚性框架不转动，并且车身不倾斜。

如上所述，悬架倾斜模块和/或系统必须能在倾斜和转弯时有较大的转动角。接下来，参照图5、5a和5b，将说明采用根据本发明的倾斜模块和/或系统并使在倾斜和转弯时有较大的转动角的方案的例子。照常的，在图5、5a和5b中，参照前图已经在上面描述的特征用相同的附图标号标识。

在图5、5a和5b中，示出了根据本发明的倾斜模块的两个垂臂之一，即适于可转动支撑轮子3的垂臂8(图2a中左轮)；然而，必须理解，上述的同样的设计也用于适于可旋转地支撑轮子2的垂臂9(图2a中右轮)。因此，省略垂臂9的说明。从图5、5a和5b明显的，垂臂8包括上叉和下叉，每一个都各自被两个轴承装置8ac、8ad和8bc、8bd限定，上轴承装置8ac和8ad适于旋转地容纳并限定可旋转轴8ab，铰链轴能使转轴8ab旋转。同样方式，下轴承装置8bc和8bd滚动支撑下可旋转轴8bb。因此，很明显，通过上部和下部两可旋转轴8ab和8bb分别绕着8ac，8ad和8bc，8bd旋转，可以使悬臂10和11与垂臂8之间有较大倾斜角。特别地，此方面可以参照图4a所示的悬臂10和11相对于悬臂8的相对布置。此外，上部可旋转轴8ab包括形状为旋转地容纳球形接头的球形部分8af的凹陷部分8ae。而且，突出部分8ag从球形部分8af中伸出。因此，突出部分8ag使球形接头和垂臂8连接到上悬臂10。同样地，下部可旋转轴8ab包括适于旋转地容纳球形部分8bf的凹陷部分8be，突出部分8bg从该球形部分8bf中伸出，以使垂臂8连接到下悬臂11。如上所述，球形部分8af和8bf分别转动地容纳于凹陷部分8ae和8be内部。因此，这就使垂臂8在图5中两箭头标识的方向，即在基本垂直的转动轴上转动，因此，转向时可以有转动。最后，可旋转轴8ab提供有适于与转向杆(图5、5a和5b未显示)相连的末端部分8ah。在悬架模块和/或系统倾斜期间，两球形接头可以有较小的转动，例如在垂臂8没有完全垂直时出现的较小转动。在转向期间而且可旋转轴8ab和8bb可以有较小的转动时，球形接头使转动引入。

在以上参照图5、5a和5b描述的方案中，转向轴被两个球形接头限定于垂臂8。然而，当需要获得高性能，例如好的驾驶感觉和稳定性时，转向轴的位置成为重要的设计特征。事实上，任何限制转向轴允许的位置的因素可能严重影响车辆的性能。因此，仍然根据本实施例，提出了有关用于悬架结构的垂臂的进一步的方案。此进一步的方案将在以下参照图6进行说明，其中，参照前图已经在上面描述的相同特征用相同的附图标号标识。再次，以下将要给出有关一个垂臂的描述，特别是适于转动地支撑轮子3(见图2a中左轮)的垂臂8，必须理解，以下说明的相同的设计也应用于第二垂臂，即转动地支撑轮子2(见图2a中右轮)的垂臂9。从图6很明显的，上“Y”字形臂的“Y”字形部分10a和10b彼此不相连，但都连接到旋转地容纳于轴承装置8ac和8ad的可旋转轴8ab，此“Y”字形部分10a和10b的相对布置能解决有关轴承的轴的有效位置问题。特别地，以这种方式，产生了穿过虚拟点G的虚拟转向轴(与图6的平面垂直)。以上参照图5、5a和5b所述的方案更复杂，这是由于悬架“Y”字形臂不能实现为单独的组件，而是在可旋转轴8ab上需要两个定位点以连接“Y”字形部分10b，10a。这些定位点可以球形连接以使在倾斜时做较小转动和移动。然而，如图6所示的方案可以用在所有转向轴需要放置在部分轮毂内的情形，这在如图5、5a和5b所示的方案中是不允许的。

接下来，将参照图7说明减震器可以安置于根据本发明的倾斜模块和/或系统中的方式的第一可选方案，其中参照前图已经描述的相同的特征用相同的附图标号标识。从图7所示的方案很明显的，两个减震器布置于刚性框架17上面，两个减震器通过相应的致动臂30，31枢轴地连接到的在相对的各自一侧的悬架系统。此外，两减震器被两个适于倾斜的相应的倾斜曲柄带动，该倾斜是通过相应级别(图7中没有示出)由致动装置(仍然布置在刚性框架17内)传输的机械输入而导致。这意味着在倾斜期间，一个减震器沿着第一预设方向移动，而第二个减震器沿着与第一预设方向相反的第二预设方向移动。特别地，两减震器的移动方向平行于两轮2和3的共同轴。因此，作为两减震器反向移动的结果，两臂30和31施加作用于悬架结构，因此刚性框架17沿着整个悬架结构、车轮和车辆以预定角度倾斜。图7所示方案比以上参照图1、2a和2b说明的更复杂，但可能更适用于悬架模块和/或系统的空气动力性能需要改进的那些方案；事实上，这种方案能在车上安装减震器，此方案的缺点是由于增加了倾斜曲柄和传动杆的数量，从而增加了复杂性。

接下来，将参照图8和8a说明减震器和致动装置可以相对地定位和布置在根据本发明的倾斜模块和/或系统中的方式，其中，照常，参照前图已经描述的相同特征和/或组成部件用相同的附图标号标识。

图8、8a所示的方案与图2、2a和2b所示的方案的主要区别涉及的事实是，在图8、8a的方案中，致动装置(特别地如齿轮箱15)被安置在可以使齿轮箱15的可转动杆15b处于与路面垂直的平面内，即相对图8的垂直平面。两个减震器18通过牢固地固定到可转动轴15b的第一L形臂4a而连接到齿轮箱15。这意味着一旦可转动杆15b转动时，L形臂4a也转动以推动一个减震器18向第一方向和拉动另一个减震器18向与所述第一方向基本相反的方向运动。两减震器通过另外的L形臂和传动臂进一步连接到悬架结构。特别地，图8中的左减震器18通过L形臂41和传动臂43连接到悬架结构；此外，L形臂41通常通过枢轴连接件46a和连接臂45锚定在刚性框架17上。同样地，图8中的右减震器18通过第二L形臂42和第二传动臂44连接到悬架结构；此外，L形臂42通过枢轴连接件46b和锚臂46枢轴地锚定在刚性框架17上。在图8中，不管轮子2和3和悬架系统都没有倾斜的事实，左减震器18及左L形臂41和传动臂43与右减震器18及右L形臂42和右传动臂44不是对称布置。然而，必须理解的是，左右减震器、相应的L形臂和传动臂非对称地布置只在倾斜时出现。因此图8的目的仅是阐明在如前所述的正常条件下，如行驶在笔直的无倾斜的路面上，组成部件对称布置时的移动和/或转动。在正常条件下，在右面布置的减震器和L形臂如图8a所示。从图8中可以清楚地看出，可转动轴在X方向上的转动致使左减震器18沿着Y方向被推动或移动，同时右减震器18在Y’方向上被拉动。因此，左L形臂14也在X方向转动，同时右L形臂42在反方向X’转动。而且，也在此例子中，由于刚性框架牢固地固定到车辆的底盘上，因此车辆以相同角度倾斜，因此使重力和离心力的合成保持在垂直于车辆轴线的方向，因此可以避免翻车。

如上所述，根据本发明的倾斜模块和/或系统设计为使电动机能容纳于车轮轮毂内。如图1、2a和2b所示的将电动机安置于车轮轮毂内能实现倾斜驱动模块，其适于使用在或者与主发动机结合或者甚至附加于主发动机，以实现任意车桥。特别地，可以有包括纯电气构造的几个正向系(forward train)结构，其中电能存储在如电池等适当的系统中。可选地，刹车结构能被实现，其中主要能量源为能串联或并联到电动机的内部发动机。此外，适当的的能量存储能满足电动机的峰值要求。采用根据本发明的倾斜模块，其在共轴布置的两轮上配备了两个电动机，并且第二轴(三轮情况下为单轮轴，汽车时为两轮轴)与内燃机连接，这使三轮或四轮车辆转化为很简单的并联/串连类型混合的混合动力车辆。此构造提供的优点涉及的事实是，它能操作几种不同模式，即并联混合模式和串连混合模式。在并联模式中，电动机和内燃机总是同时用于驱动。在此例子中，电动机能够用于再生制动。而且，连接到内燃机的发电机能用于给电池充电，或可选地，电动机可以用于这个目的，或可选地，相应轴的恒定再生制动用于当内燃机正在驱动其它轴。这意味着内燃机产生的一定量的电能通过道路和轮子被传输到电动机，并且，最后到电池。在串联混合模式中，内燃机产生机械能，其由发电机转化为电能。随着轮子的传动脱离，此能量全部传输到电池。根据更进一步的操作模式(零排放车辆)，内燃机关闭，电动机由存储在电池里的能量驱动。电池存储的能量相对较少，通常足够用于车辆在市中心短距离的行驶。然而，在所有情况下，可以利用再生制动的优点。在山地卡车上，带电动机的昂贵的制动允许电池充电而无需在制动上消耗能量。最后，从车辆稳定性方面出发，在每个轮子引入电动机使能独立控制每个轮子的扭矩，结果能获得电子差动功能，提高了性能和安全性。

接下来，参照图9，将说明适于实施在根据本发明的倾斜模块的传动系的可能的电气布置的第一个实例。在图9中，倾斜模块的两轮由附图标号2和3标识，同时容纳于轮毂中的电动机由附图标号4和5标识。相反，必须理解的是图9所示的电气布置是适于实施于上述任何倾斜模块。

在图9的布置中，存储在存储装置101中的电能可以通过电连接器(electrical connection)101b、电力电子单元(power electronic unit)107和终端电连接器107a供给电动机4。同样，电能可以通过电线101a、电力电子单元106和终端电连接器106a从存储装置101供给电动机5。这一设置使两轮2和3能相互分开地和独立地被驱动；例如，两轮2和3之一的轮子3，其可以由提供电能到相应的电动机4而被驱动，而不提供电能到电动机5，因而轮子2没有被驱动。相反情况，即电能提供给电动机5而不提供给电动机4，结果轮子2被驱动而轮子3不被驱动。此外，也可以向电动机4和5同时提供不同强度的电能，因此致使不同的机械扭矩施加在轮子3和2上。向电动机4和5的一个或两个的供电是由控制单元108分别在电力电子单元107和106的配合下进行控制的。最后，感测装置(图9中未显示)也可以使用，所述感测装置适于收集有关车辆驾驶条件和/或运行的资料，尤其是两个轮子2和3的资料。收集的资料提供给控制单元108，其作为行使收集的资料的功能控制电力电子单元107和106的功能，因此控制电能从存储装置101分别供给电动机4和5。也可以使用两电动机4和5作为发电装置为存储装置101充电；例如，当制动轮子2和3中一个或两个，产生的能量可以从电动机4和5中一个或两个通过电力电子单元107和106供给存储装置101。因此，存储装置可以被充电和存储可能用于驱动两电动机用途的能量和/或电能。因此，图9所示的布置，是能使电能从两个电动机4和5之一向所述两个电动机的另外一个供电的机电模块，因此，使机械扭矩从两轮2和3之一向所述两轮的另一轮传递。尤其在图9所示的布置情况下，由两电动机产生的电能首先存储于存储装置101中，其中所述电能被保存用于驱动所述两电动机的目的。一旦出现需要，电能便供给电动机4和5中一个或两个。因此，很明显，两电动机4和5可以被独立和分别地驱动，因此使相应的不同机械扭矩供给两轮2和3。假定图9的布置和/或机电模块实施于由例如作用于后轮的内燃机的主发动机驱动的车辆，图9所示模块可以用于操作前轮，由此使用了轮子的驱动、倾斜和转向三个功能；然而，也可能有的情况，其中主发动机驱动前轮，而图9的模块用于操作后轮。此外，也可以用图9的模块辅助致动(即，通过电动机4和5)由主发动机驱动的轮子，即前轮或后轮。轮子由主发动机和图9的模块独立操作的所述模块的电操作总结如下。在正常驱动条件下，两电动机4和5可以或者保持不运转或者甚至用于驱动车辆的目的。当驱动条件改变时，例如为躲避障碍物而急转弯，或由于雪、冰、雨或其它的滑动情况，电动机4和5中的一个或两个需要特殊操作，例如作为感测装置收集并提供给控制单元108的有关行驶条件的资料的功能，两个相应的信号由控制单元108提供给电力电子单元107和106中的一个或两个。因此，或者两个电动机4和5中只有一个被提供电能或者两个电动机4和5中一个被提供额外电能，致使两轮2和3之一被提供额外机械扭矩。然而，同样的电子扭矩可以被输送到两个电动机4和5上，使得两轮2和3被以同样方式驱动，或者可选地，甚至可以操作两电动机使对一轮制动而同时牵引另一轮，致使轮子之一与另一个在不同方向上被驱动。

以上参照图9公开的实施例，电能可以在两电动机之间传输，因此致使相应的机械扭矩可以从一个电动机传递到另一个。特别地，经以上图9实施例的验证，这可以通过预防性地存储由所述两电动机之一产生的电能于存储装置中并随后提供所存储的电能给所述两电动机之一而获得。然而，也可能出现需要直接从一个电动机输送电能到另一个，即无需预防性地在存储装置中存储电能的情况。以下参照图10，将公开允许直接在两个电动机之间传输电能和/或机电能，因此可以在相应的两个轮子中传输机械扭矩的电气布置的例子，其中参照图9已经公开的组成部件用相同的附图标号标识。

图10所示的电气布置与上面参照图9公开的相似，与其不同之处在于，在图10的布置中，两电力电子单元直接通过一根或多根绕开(bypass)连线106c连接。实质上适于使电能或能量直接在所述两电力电子单元107和106间传输。两电力电子单元107和106仍然通过电连接器108b和108a连接到控制单元108，该控制单元108适于控制两电力电子单元107和106的功能，即在所述两电力电子单元107和106之间传输能量。因此，与图9的布置相似的，电能或能量可以在两电动机4和5之间传输，致使机械扭矩可以在两轮子2和3间传输。同样，感测装置(图10中未示出)可以提供用于收集有关车辆行驶条件和/或动态行为的资料并提供给控制单元108，相应的信号从该控制单元108提供给两电力电子单元107和106，用以控制两电动机之间的电能传输，作为所述感测装置收集的资料的功能。相比于图9，由图10的模块提供的主要优点涉及的事实是，用于主动差动功能，即用于运行两电动机4和5以驱动相应的两轮2和3的能量通过控制单元108而无需其它机电模块和/或如存储装置或电池组101的车辆的部件的参与就可以容易地管理。这特别提高了模块中能量交换的效率。因此，所述存储装置101的作用可以限于通过图10未示出的电连接器向控制单元108提供电能。因此，电能从两电动机之一处收集(电动机4或5之一)并且所述电能直接传输给另一电动机而无需存储。因此，传输的电能实质上相应于由电动机产生的电能，所述电能是在例如两轮之一刹车时从该电动机收集的。也可以在两个可逆的电力电子单元107和106之间提供消耗装置(图10未示出)，用于被动地消耗电动机4和5产生的电能；事实上，可能出现运行一个电动机需要的电能比其它电动机产生的电能少的情况。因此，必须部分消耗至少部分的从所述电动机产生并收集的电能；如上所述，这可以通过提供于电力电子单元107和106之间的消耗装置获得。例如，所述消耗装置可以包括电阻或类似物。

在以上根据本发明说明的所有例子中，容纳于轮子2和3的轮毂内的电动机4和5描述为电动机直接作用于两车轮轴上。然而，取决于情况，也可以有其它方案。图11所示为可选方案，其包括电动机4，该电动机4与齿轮箱15配合，并与所述齿轮箱一同容纳于轮毂3中。此外，图11中附图标号6标识轮子的刹车盘。根据图11所示的方案，齿轮箱15的使用降低了电动机4所需扭矩和增加了最大速度。在本例中，电动机4具有的半径尺寸小于前图中的直接驱动方案的电动机尺寸。

因此，以上根据本发明的倾斜模块和/或系统所公开的结果，能克服现有技术的倾斜系统的缺点。特别地，根据本发明的倾斜模块能获得很大的倾斜和转向角。此外，在两倾斜轮中提供的电动机能实现电动机不负面影响倾斜角度的驱动机电倾斜模块和/或系统。因此，获得较高的传输效率，此外，根据本发明的模块能实现混合动力倾斜车辆，和实现在每个倾斜车轮上独立控制扭矩的车辆的动态控制。

当然，应该理解，可以对上述实施例进行广泛范围的改动和修改而不背离本发明的范围。因此，必须理解，本发明的范围并不限于以上描述的实施例，而是由所附的权利要求确定。

Claims (35)

1.一种用于轮式车辆的悬架倾斜模块(1)，该轮式车辆包括至少两个共轴设置的轮子(2，3)，所述模块包括适于支撑所述至少两个轮子以使所述至少两个轮子倾斜的悬架系统，

其特征在于，

所述模块进一步包括配备有枢轴地连接到所述悬架系统的倾斜装置(14)的致动装置，从而所述致动装置的运行使所述悬架系统与所述至少两轮一同倾斜。

2.如权利要求1所述的模块，

其特征在于，

所述致动装置包括牢固地固定到所述倾斜装置(14)的可转动轴(15b)。

3.如权利要求2所述的模块，

其特征在于，所述可转动轴位于基本水平的平面内。

4.如权利要求2所述的模块，

其特征在于，所述可转动轴位于基本垂直的平面内。

5.如权利要求1至4之一所述的模块，

其特征在于，所述倾斜装置(14)通过减震器(18)枢轴地连接到所述悬架系统。

6.如权利要求1至5之一所述的模块，

其特征在于，所述悬架系统包括适于牢固地固定到所述车辆底盘的刚性框架(17)，所述刚性框架牢固地固定到所述致动装置并且枢轴地连接到所述悬架系统的悬臂(10，11，12，13)，从而所述致动装置的运行致使所述刚性框架与所述至少两轮一同倾斜。

7.如权利要求6所述的模块，

其特征在于，

所述悬臂包括：第一上臂(12)和第一下臂(13)，适于相配合枢轴地支撑所述至少两轮中的第一轮(2)；以及第二上臂(10)和第二下臂(11)，适于相配合枢轴地支撑所述至少两轮中的第二轮(3)，以使所述第一和第二轮子(2，3)倾斜。

8.如权利要求1至7之一所述的模块，

其特征在于，所述悬架系统包括适于支撑所述至少两个轮子中的第一轮子(2)的第一垂臂(9)，和适于支撑所述至少两轮子中的第二轮子(3)的第二垂臂(8)，所述第一和第二垂臂(9，8)使所述第一和第二轮子在基本垂直的相应的转向轴上转向，并且适于分别与所述第一和第二轮子一同倾斜。

9.如权利要求8所述的模块，

其特征在于，所述第一垂臂(9)枢轴地连接到第一上臂和下臂(12，13)，并且所述第二垂臂枢轴地连接到第二上臂和下臂(10，11)。

10.如权利要求9所述的模块，

其特征在于，所述第一垂臂(9)包括枢轴地连接所述第一垂臂(9)到所述第一上臂(12)的第一上枢轴连接件(9a)，和枢轴地连接所述第一垂臂(9)到所述第一下臂(13)的第一下枢轴连接件(9b)，并且所述第二垂臂(8)包括枢轴地连接所述第二垂臂(8)到所述第二上臂(10)的第二上枢轴连接件(8a)，和枢轴地连接所述第二垂臂(8)到所述第二下臂(11)的第二下枢轴连接件(8b)，所述第一上和下枢轴连接件(9a，9b)能使所述第一垂臂(9)倾斜和转向，所述第二上和下枢轴连接件(8a，8b)能使所述第二垂臂(8)倾斜和转向。

11.如权利要求10所述的模块，

其特征在于，所述第一上枢轴连接件(9a)包括由相应的轴承装置(9ac，9ad)枢轴地支撑的第一上倾斜轴(9ab)，所述第一下枢轴连接件(9b)包括由相应的轴承装置(9bc，9bd)枢轴地支撑的第一下倾斜轴(9bb)，所述第二上枢轴连接件(8a)包括由相应的轴承装置(8ac，8ad)枢轴地支撑的第二上倾斜轴(8ab)，并且第二下枢轴连接件(8b)包括由相应的轴承装置(8bc，8bd)枢轴地支撑的第二下倾斜轴(8bb)，所述第一上和下倾斜轴(9ab，9bb)能使所述第一垂臂(9)倾斜，第二上和下倾斜轴(8ab，8bb)能使所述第二垂臂(8)倾斜。

12.如权利要求11所述的模块，

其特征在于，所述第一上和下倾斜轴(9ab，9bb)通过相应的第一上和下可枢轴转向连接件(9ae，9be)分别枢轴地连接到所述第一上和下臂(12，13)，并且所述第二上和下倾斜轴(8ab，8bb)通过相应的第二上和下可枢轴转向连接件(8ae，8be)分别枢轴地连接到所述第二上和下臂(10，11)，所述第一上和下可枢轴转向连接件(9ae，9be)能使所述第一垂臂(9)转向，所述第二上和下可枢轴转向连接件(8ae，8be)能使所述第二垂臂转向。

13.如权利要求12所述的模块，

其特征在于，

所述第一上和下可枢轴转向连接件(9ae，9be)和所述第二上和下可枢轴转向连接件(8ae，8be)包括转向球形接头。

14.如权利要求13所述的模块，

其特征在于，

每个所述球形接头包括枢轴地容纳于所述倾斜轴(9ab，9bb，8ab，8bb)的相应的凹陷部分(9ae，9be，8ae，8be)内的基本为球形的部分(9af，9bf，8af，8bf)，和分别容纳于所述臂(12，13，10，11)的相应的凹陷部分(12c，13c，10c，11c)内的突出部分(9ag，9bg，8ag，8bg)。

15.如权利要求1至14之一所述的模块，

其特征在于，

所述致动装置包括至少一个电动机(16)。

16.如权利要求1至15之一所述的模块，

其特征在于，

所述致动装置包括减速齿轮(15)。

17.用于轮式车辆的驱动倾斜悬架系统，该轮式车辆包括至少共轴布置的两轮，

其特征在于，

所述系统包括如权利要求1至16之一所述的悬架倾斜模块，以及可转动地连接到所述模块的两个轮子(2，3)。

18.如权利要求17所述的系统，

其特征在于，

所述系统包括至少两个电动机(4，5)，每个电动机机械地连接到所述至少两个轮子(2，3)之一，以驱动所述的一个轮子。

19.如权利要求18所述的系统，

其特征在于，

所述系统包括用于择一地从所述两个电动机中的一个收集电能和用于至少部分地向所述两个电动机的另一个提供所收集的电能，以择一地驱动所述两个电动机的装置。

20.如权利要求19所述的系统，

其特征在于，

从所述两个电动机中之一选择的并供给所述两个电动机的另一个的电能，实质上对应于由所述电动机产生的电能。

21.如权利要求19和20之一所述的系统，

其特征在于，

进一步提供了消耗装置，用于至少部分地消耗从所述两个电动机之一择一收集的电能，从而传输给所述两个电动机的另一个的电能少于收集的电能。

22.如权利要求19至21之一所述的系统，

其特征在于，

所述电动机容纳于所述轮子的轮毂内。

23.如权利要求22所述的系统，

其特征在于，

所述电动机通过相应的传动装置(50)机械地连接到所述车轮，该传动装置(50)适于作用在机械地连接到所述轮子的相应的驱动轴上。

24.如权利要求23所述的系统，

其特征在于，

所述传动装置包括传送带。

25.如权利要求23所述的系统，

其特征在于，

所述传动装置包括传动齿轮箱。

26.如权利要求19至25之一所述的系统，

其特征在于，

用于从所述两个电动机之一择一地收集电能和用于将收集的电能供给所述两个电动机的另一个的所述装置包括：至少两个电力电子单元(106，107)，所述至少两个电力电子单元的每一个电性地连接到所述两个电动机之一。

27.如权利要求26所述的系统，

其特征在于，

所述至少两个电力电子单元相互地连接到适于使电能在所述两个电力电子单元之间传输的电连接器(108a，108b)。

28.如权利要求26至27之一所述的系统，

其特征在于，

其进一步包括控制单元(108)，其电性地连接到所述电力电子单元(106，107)中的每一个，并适于控制所述电力电子单元的功能。

29.如权利要求26至28之一所述的系统，

其特征在于，

其进一步包括适于收集有关采用所述系统的车辆的行驶特征的资料并提供所述资料给所述控制单元的感测装置。

30.如权利要求29所述的电子模块，

其特征在于，

所述资料包括有关车轮的运行的资料。

31.一种轮式车辆，包括至少两个车轮(2，3)，

其特征在于，

所述车辆配备了如权利要求17至30之一所述的驱动倾斜悬架系统。

32.如权利要求31所述的车辆，

其特征在于，

所述车辆为四轮车辆，其包括两个前轮和两个后轮，并且所述车辆包括如权利要求17至30之一所述的前部和后部系统，所述后轮可转动地连接到所述后部系统的所述模块，并且前轮可转动地连接到所述前部系统的悬架模块。

33.如权利要求31所述的车辆，

其特征在于，

所述车辆为四轮车辆，包括两个前轮和两个后轮，前轮或后轮由主发动机驱动，并且没有被所述主发动机驱动的两个轮子可转动地连接到所述系统的所述模块。

34.如权利要求31所述的车辆，

其特征在于，

所述车辆为三轮车辆。

35.如权利要求31所述的车辆，当从属于权利要求18至30时，

其特征在于，

所述系统的所述至少两个电动机还提供用于驱动所述两个轮子的牵引扭矩。

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