DE102006022134A1

DE102006022134A1 - Selbstzentrierender Rückführmechanismus

Info

Publication number: DE102006022134A1
Application number: DE102006022134A
Authority: DE
Inventors: Timothy A. Enon Haerr; Michael C. South Charleston Pfeil; Gary C. Spring Valley Fulks; Scott J. Dousman Saiki; Andrew H. West Bend Roth
Original assignee: Delphi Technologies Inc; Harley Davidson Motor Co Inc; Harley Davidson Motor Co Group LLC
Current assignee: Delphi Technologies Inc; Harley Davidson Motor Co Inc; Harley Davidson Motor Co Group LLC
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2006-11-30
Also published as: US7568541B2; JP2006315674A; JP4845585B2; US20060255550A1

Abstract

Es wird ein sekundäres Neigungssteuersystem zum Steuern eines Neigungswinkels von wenigstens einem Teil eines Fahrzeugs angegeben. Das sekundäre Neigungssteuersystem umfasst eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern von Energie für eine Betätigung des Neigungssteuersystems, einen Stabilisierungsmechanismus, der mit der Energiespeichereinrichtung und dem wenigstens einen Teil des Fahrzeugs verbunden ist, um die aus der Energiespeichereinrichtung empfangene Energie auf den wenigstens einen Teil des Fahrzeugs anzuwenden und dadurch den Neigungswinkel des wenigstens einen Teils eines Fahrzeugs anzupassen, und eine Verbindung, die mit der Energiespeichereinrichtung und dem Stabilisierungsmechanismus verbunden ist, um Energie aus der Energiespeichereinrichtung zu dem Stabilisierungsmechanismus zu übertragen. Das sekundäre Neigungssteuersystem steuert den Neigungswinkel des Teils des Fahrzeugs, wenn keine Steuerung des Neigungswinkels durch das primäre Neigungssteuersystem vorliegt. Gemäß einem anderen Aspekt gibt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer Fahrzeug-Aufhängungsvorrichtung und einem Fahrzeug-Neigungssteuersystem an, das mit der Fahrzeug-Aufhängungsvorrichtung verbunden ist, um die Neigung von wenigstens einem Teil des Fahrzeugs zu steuern, wobei die Aufhängungsvorrichtung unabhängig von dem Fahrzeug-Neigungssteuersystem betrieben werden kann.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen Anmeldungen mit den Seriennummern 60/680,588 vom 13. Mai 2005 sowie 60/722,686 und 60/722,821 vom 30. September 2005.
Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeuge mit Neigungssteuersystemen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Fahrzeuge mit primären und sekundären Neigungssteuersystemen, die mit einem Fahrzeugneigungs-Aufhängungssystem verbunden sind, um die Fahrzeugstabilität zu erhöhen.

Bestimmte Typen von Fahrzeugen sind in bestimmten Betriebsmodi instabil (neigen verstärkt zu einem seitlichen Kippen). Zum Beispiel kann ein dreirädriges Fahrzeug, das eine Rollachsenartikulation gestattet, instabil werden, wenn der Schwerpunkt des Fahrzeugs über der Rollachse liegt. Bei einem normalen Betrieb werden viele derartige Instabilitäten durch die Verwendung eines Regelungssystems (zum Beispiel eines elektrohydraulischen oder elektromechanischen Systems) kompensiert, das Elemente der Fahrzeugsysteme umfasst oder mit denselben verbunden ist (zum Beispiel mit Elementen des Fahrzeug-Aufhängungssystems), die in Reaktion auf ein Signal von einer Steuereinheit betätigt werden können. Auf der Basis einer Rückmeldung von den Elementen und Sensoren des Fahrzeugssystems zu der Steuereinheit betätigen Signale aus der Steuereinheit die entsprechenden Elemente des Fahrzeugsystems, um die Haltung des Fahrzeugs zu stabilisieren. Zum Beispiel können Fahrzeugneigungs-Steuersysteme verursachen, dass sich der Körper des Fahrzeugs in einer Kurve neigt, um die Stabilität des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt zu erhöhen.

In hydraulisch aktivierten Neigungssteuersystemen kann unter Umständen keine korrekte Funktion gewährleistet werden, wenn die hydraulische Steuerung (aufgrund eines normalen Herunterfahrens des Systems, eines Energieversorgungsverlusts des Fahrzeugs oder hydraulischen Systems, eines Leckens des Hydraulikflüssigkeit usw.) ausfällt. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Fahrzeug zu einer aufrechten Haltung (ohne Neigung) zurückgeführt wird, bis die hydraulische Steuerung wieder hergestellt werden kann. Es ist weiterhin wünschenswert, dass die Haltung des Fahrzeugs während des Ausfalls der hydraulischen Steuerung möglichst stabil ist.

Zusammenfassung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein sekundäres Neigungssteuersystem zum Steuern eines Neigungswinkels von wenigstens einem Teil eines Fahrzeugs angegeben. Das Neigungssteuersystem umfasst eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern von Energie für das Betreiben des Neigungssteuersystems, einen Stabilisierungsmechanismus, der mit der Energiespeichereinrichtung und dem Teil des Fahrzeugs verbunden ist, um die aus der Energiespeichereinrichtung erhaltene Energie auf den Teil des Fahrzeugs anzuwenden und dadurch den Neigungswinkel des Teils des Fahrzeugs anzupassen, und eine Verbindung, die mit der Energiespeichereinrichtung und dem Stabilisierungsmechanismus verbunden ist, um Energie aus der Energiespeichereinrichtung zu dem Stabilisierungsmechanismus zu übertragen. Das sekundäre Neigungssteuersystem steuert den Neigungswinkel des Teils des Fahrzeugs, wenn keine Steuerung des Neigungswinkels durch das primäre Neigungssteuersystem vorliegt.

Gemäß einem anderen Aspekt gibt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer Fahrzeug-Aufhängungsvorrichtung und einer Fahrzeug-Neigungsteuersystem an, das mit der Fahrzeug-Aufhängungsvorrichtung verbunden ist, um die Neigung wenigstens eines Teils des Fahrzeugs zu steuern, wobei die Aufhängungsvorrichtung unabhängig von dem Fahrzeug-Neigungssteuersystem betrieben werden kann.

Andere Aspekte der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines dreirädrigen Motorrads mit einer neigungsfähigen vorderen Aufhängung, die mit einem sekundären Neigungssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
2 ist eine Seitenansicht des dreirädrigen Motorrads von 1.
3 ist eine Vorderansicht des dreirädrigen Motorrads von 1 und zeigt das dreirädrige Motorrad in einer aufrechten Position.
4 ist eine Vorderansicht des dreirädrigen Motorrads von 1 und zeigt das dreirädrige Motorrad in einer geneigten Position.
5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der vorderen Aufhängung des dreirädrigen Motorrads von 1.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht der vorderen Aufhängung des dreirädrigen Motorrads von 5.
7 ist eine grafische Wiedergabe einer potentiellen Energiefunktion, die den Fahrzeugzustand während des Betriebs eines primären Neigungssteuersystems des Fahrzeugs zeigt.
8 ist eine grafische Wiedergabe einer potentiellen Energiefunktion eines sekundären Neigungssteuersystems, das bei einer Deaktivierung oder Fehlfunktion des primären Neigungssteuersystems betrieben werden kann.
9 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Ausführungsform des sekundären Neigungssteuersystems für das dreirädrige Motorrad von 1.
10 ist eine Teilquerschnittansicht des sekundären Neigungssteuersystems von 9, wobei sich das dreirädrige Motorrad in einer geneigten Position befindet.
11 ist eine 10 ähnliche Ansicht, wobei sich das dreirädrige Motorrad in einer aufrechten Position befindet.
12 zeigt eine resultierende potentielle Energiefunktion, die durch das Anwenden der in dem sekundären Neigungssteuersystem von 9 gespeicherten Energie auf das Fahrzeugsystem erhalten wird, wobei die potentielle Energiefunktion von 8 effektiv mit der potentiellen Energiefunktion von 7 kombiniert wird.
13 ist eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems zum Betätigen der primären und sekundären Neigungssteuersysteme des dreirädrigen Motorrads von 1.
Ausführliche Beschreibung
Bevor Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, soll darauf hingewiesen werden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktions- und Anordnungsdetails der Komponenten in der folgenden Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen beschränkt ist. Die Erfindung kann durch andere Ausführungsformen realisiert bzw. ausgeführt werden. Weiterhin ist zu beachten, dass die hier verwendete Terminologie beschreibend und nicht einschränkend aufzufassen ist. Wenn von „enthalten", „umfassen" oder „aufweisen" gesprochen wird, ist darunter zu verstehen, dass die danach genannten Einheiten oder andere äquivalente und zusätzliche Einheiten vorgesehen sein können. Soweit nicht anders spezifiziert, sind unter „montierten", „verbundenen" und „gehaltenen" Beziehungen direkte und indirekte Montagen, Verbindungen und Halterungen zu verstehen. Weiterhin ist die Bezeichnung „verbunden" nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen beschränkt. Unter einem „Neigungswinkel" des Fahrzeugs ist hier der Winkel zu verstehen, mit dem sich ein neigungsfähiger Teil des Fahrzeugs in Bezug auf eine Straße oder andere Fläche neigt, auf der das Fahrzeug fährt.
1 und 2 zeigen ein dreirädriges Motorrad 10 mit einem Motor 12, einem Lenker 14, einen Rahmen 16, einem einzelnen Hinterrad 20, einem ersten und einem zweiten Vorderrad 22, 24 und einem sekundären Neigungssteuersystem 26. Das Hinterrad 20 ist drehbar an einem hinteren Teil des Rahmens 16 montiert, und die Vorderräder 22, 24 sind über ein Neigungsaufhängungssystem 18 mit dem Rahmen 16 verbunden. Der Rahmen 16 umfasst einen vorderen Balken 40 und einen Hauptbalken 42, die den vorderen Teil des Rahmens 16 definieren. Der vordere Balken 40 ist mit dem Hauptbaken 42 verbunden, um das gesamte Aufhängungssystem 18 zu versteifen und zu stärken. Der Motor 12 ist mit dem Hinterrad 20 über eine Antriebsanordnung (nicht gezeigt) zum Antreiben des dreirädrigen Motorrads 10 verbunden. Der Lenker 14 ist schwenkbar mit dem vorderen Teil des Rahmens 16 und mit den Vorderrädern 22, 24 über ein Lenksystem zum steuerbaren Drehen der Vorderräder 22, 24 verbunden.
Die gezeigte Ausführungsform ist für ein dreirädriges Motorrad 10 mit zwei lenkbaren Vorderrädern 22, 24 und einem einzelnen angetriebenen Hinterrad 20 vorgesehen. Es ist jedoch zu beachten, dass das Aufhängungssystem und die Neigungssteuersysteme der vorliegenden Erfindung auch in einem Fahrzeug mit zwei Hinterrädern und einem einzelnen Vorderrad verwendet werden können. Außerdem können in anderen Ausführungsformen das Aufhängungssystem und die Neigungssteuersysteme auch für die Vorderräder, die Hinterräder oder sowohl die Vorder- als auch die Hinterräder in einem Fahrzeug mit vier Rädern wie etwa einem ATV-Fahrzeug verwendet werden.
3 ist eine Vorderansicht des dreirädrigen Motorrads 10 von 1 und zeigt das neigungsfähige Aufhängungssystem 18 in einer aufrechten Position. Diese Position entspricht der Ausrichtung des Aufhängungssystems 18, wenn das dreirädrige Motorrad 10 geradlinig auf einem flachen Untergrund fährt. 4 ist eine Vorderansicht des dreirädrigen Motorrads 10 in einer geneigten Haltung. Diese Ansicht zeigt, wie das Aufhängungssystem 18 ausgerichtet ist, wenn das dreirädrige Motorrad 10 eine Kurve fährt. Es ist zu beachten, dass zur Hervorhebung der unterschiedlichen Positionen des Aufhängungssystems 18 in 3 und 4 die Positionen des Lenkers 14 und der Räder 22, 24 jeweils in der gleichen zentrierten Position gezeigt sind. Während die Positionen des Lenkers 14 und der Räder 22, 24 in 3 korrekt wiedergegeben sind, sollten sie in 4 jeweils zu oder in der Kurvendrichtung geschwenkt und gedreht sein.
Unter einem „neigungsfähigen Aufhängungssystem" ist hier ein Aufhängungssystem zu verstehen, das eine Neigung eines Teils des Fahrzeugs gestattet, wobei die Neigung in Reaktion auf Kräfte, die während einer Kurvenfahrt auf das Fahrzeug wirken, durch ein aktives oder passives Neigungssteuersystem im Fahrzeug vorgesehen wird.
5 und 6 sind jeweils eine perspektivische Ansicht und eine perspektivische Explosionsansicht des Neigungsaufhängungssystems 18. Das Neigungsaufhängungssystem 18 umfasst einen Querbalken 30, obere Steuerarme 32, untere Steuerarme 34, Federdämpfer 36 und Spindeln 44. Die Spindeln 44 umfassen jeweils obere und untere Stifte 102, 100 sowie eine Einrichtung zum drehenden Verbinden eines der Vorderräder 22, 24 wie etwa ein Loch 101 zum Aufnehmen einer Radachse 103. Der Aufbau der Spindel 44 ist dem Fachmann wohlbekannt.
Der Querbalken 30 ist starr und bleibt während des Betriebs des dreirädrigen Motorrads 10 im wesentlichen horizontal. Der Querbalken 30 weist einen zentralen Schwenkpunkt 60, Endschwenkpunkte 62 und dazwischen liegende Schwenkpunkte 64 auf. In der Ausführungsform von 5 und 6 ist der Querbalken 30 unter Verwendung einer Keilwelle 61 (9) schwenkbar mit einem Teil des Hauptbalkens 42 an dem zentralen Schwenkpunkt 60 verbunden. Es können jedoch auch andere Verfahren zum Verbinden des Querbalkens 30 mit dem Hauptbalken 42 verwendet werden. Der zentrale Schwenkpunkt 60 ist derart positioniert, dass er einer Längsmittellinie des dreirädrigen Motorrads 10 entspricht, und definiert eine Schwenkachse, die parallel zu der Fahrzeugmittellinie ausgerichtet ist. Die Endschwenkpunkte 62 sind schwenkbar mit den oberen Schwenkpunkten 70 auf den Federdämpfern 36 verbunden.
Die unteren Steuerarme 34 sind an einem Ende mit Zapfen 80 verbunden und sind ausgebildet, um den unteren Stift 100 an den Spindeln 44 aufzunehmen. Diese Zapfen 80 erlauben, dass die Aufhängung unabhängig vom Lenken der Räder betrieben werden, indem sich die Spindeln unabhängig von der Position der unteren Steuerarme 34 schwenken und drehen können. Die zwei verbleibenden Enden der unteren Steuerarme 34 umfassen vordere und hintere Schwenkpunkte 82, 84, die schwenkbar mit dem Hauptbalken 42 verbunden sind. Der zentrale Schwenkpunkt 86 ist zentral auf den unteren Steuerarmen 34 angeordnet und ist ausgebildet, um die unteren Schwenkpunkte 72 schwenkbar auf den Federdämpfern 36 zu verbinden.
Die obere Steuerarme 32 weisen ebenfalls Zapfen 80 auf, die drehbar mit einem Ende verbunden sind und ausgebildet sind, um den oberen Stift 102 auf den Spindeln 44 aufzunehmen. Diese Zapfen 80 gestatten, dass die Aufhängung unabhängig von dem Lenken der Räder betrieben wird. Die zwei verbliebenen Enden der oberen Steuerarme 32 umfassen vordere und hintere Schwenkpunkte 90, 92, die schwenkbar mit dem Hauptbalken 42 verbunden sind.
In der gezeigten Ausführungsform ist der Querbalken 30 zwischen den vorderen und hinteren Schwenkpunkten 90, 92 auf den oberen Steuerarmen 32 positioniert. In anderen Ausführungsformen kann der Querbalken 30 vor den vorderen Schwenkpunkten 90, hinter den hinteren Schwenkpunkten 92 oder mit einer anderen Position als den oberen Steuerarmen 32 (d.h. mit einem anderen Balken) verbunden sein.
Wie oben genannt, umfassen die Federdämpfer 36 obere und untere Schwenkpunkte 70, 72, die den Querbalken 30 mit den unteren Steuerarmen 34 verbinden. Die Federdämpfer 36 umfassen ein Stoßdämpfungsglied, das durch eine Vorspannungsglied umgeben ist. Dieser Typ von Federdämpfer 36 ist dem Fachmann wohlbekannt, sodass er hier nicht näher erläutert wird. Alternative Ausführungsformen können ein anderes Verfahren für das Vorspannen und Stoßdämpfen wie etwa Blattfedern, Spiralfedern oder Luftfedern verwenden.
Ein erstes bzw. primäres Fahrzeug-Neigungssteuersystem bestimmt die Haltung oder Ausrichtung der Fahrzeugbalken 40 und 42 in Bezug auf die Fläche, auf der das Fahrzeug ruht. Wie in 6 gezeigt, umfasst das primäre Neigungssteuersystem hydraulische Stellglieder 38, 39 mit oberen und unteren Schwenkpunkten 110, 112. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die oberen Schwenkpunkte 110 der hydraulischen Stellglieder 38, 39 schwenkbar mit den Zwischenschwenkpunkten 64 auf dem Querbalken 30 an einer Position zwischen dem zentralen Schwenkpunkt 60 und einem der Endschwenkpunkte 62 verbunden. In anderen Ausführungsformen können die hydraulischen Stellglieder 38, 39 schwenkbar mit den Endschwenkpunkten 62 verbunden sein und die Blattdämpfer 36 schwenkbar mit dem Querbalken 30 an einer Position zwischen dem zentralen Schwenkpunkt 60 und einem der Endschwenkpunkte 62 verbunden sein. Die hydraulischen Stellglieder 38, 39 und die Federdämpfer können auch schwenkbar mit anderen Punkten entlang des Querbalkens 30 verbunden sein.
Die hydraulischen Stellglieder 38 der gezeigten Ausführungsform umfassen einen Zylinder mit oberen und unteren Fluidöffnungen 114, 116. Ein Kolben (nicht in 6 gezeigt) ist am Ende einer Welle 118 in jedem Zylinder vorgesehen. Wenn ein Hydraulikfluid durch eine Hydraulikpumpe (nicht gezeigt) in die obere Fluidöffnung 114 drückt, wird der innere Kolben nach unten gedrückt und zieht sich die Welle 118 zurück. Während dies geschieht, wird Hydraulikfluid aus der unteren Fluidöffnung 116 nach außen in ein Reservoir (nicht in 6 gezeigt) gedrückt. Wenn das Hydraulikfluid in die untere Fluidöffnung 116 gedrückt wird, wird der interne Kolben nach oben gedrückt und fährt die Welle 118 aus. Während dies geschieht, wird Hydraulikfluid aus der oberen Fluidöffnung 114 nach außen in das Reservoir gedrückt.
Das Lenksystem umfasst Spindeln 44, Zugstangen 46 und einen Lenkkasten 48. Der Lenker 14 ist mit dem Lenkkasten 48 derart verbunden, dass wenn ein Bediener den Lenker 14 dreht, sich eine Ausgangswelle (nicht gezeigt) an dem Lenkkasten 48 dreht. Die Ausgangswelle ist schwenkbar mit einem ersten Ende jeder Zugstange 46 verbunden. Das zweite Ende jeder Zugstange 46 ist schwenkbar mit einer der Spindeln 44 verbunden. Wenn sich die Ausgangswelle an dem Lenkkasten 48 dreht, folgen die Zugstangen 46, ziehen eine Spindel 44 und drücken die andere. Die Spindeln 44 sind drehbar mit den oberen und unteren Steuerarmen 32, 34 durch obere und untere Stifte 102, 100 verbunden. Durch die von den Zugstangen 46 eingeleitete Drück- oder Zugaktion werden die Spindeln 44 und damit die vorderen Räder 22, 24 um die oberen und unteren Stifte 102, 100 gedreht.
Die hydraulischen Stellglieder 38, 39 steuern die Ausrichtung des dreirädrigen Motorrads 10 während des normalen Betriebs. Wenn eine Kurve gefahren wird, verlängert sich eines der hydraulischen Stellglieder 38, 39, während sich das andere verkürzt, sodass das dreirädrige Motorrad 10 zu der geneigten Position von 4 versetzt wird. Wenn das dreirädrige Motorrad 10 die Kurvenfahrt beendet, bringen die hydraulischen Stellglieder 38, 39 das dreirädrige Motorrad 10 zu der vertikalen Ausrichtung von 3 zurück.
Die hydraulischen Stellglieder werden durch ein elektronisches Steuersystem bzw. eine elektronische Steuereinheit (ECU) gesteuert (in 13 gezeigt). Die Konfiguration der elektronischen Steuereinheit ist aus dem Stand der Technik bekannt. In einer Ausführungsform umfasst die elektronische Steuereinheit eine programmierbare digitale Computervorrichtung mit einem Prozessor, einem ROM, einen RAM und einer Ein-/Ausgabevorrichtung, die mit Sensorelementen (nicht gezeigt) und betätigbaren Elementen des Fahrzeugs verbunden ist, um Eingangssignale zu empfangen und Ausgangssignale auszugeben. Die elektronische Steuereinheit steuert und führt ein Steuerprogramm aus, während das Fahrzeug in Verwendung ist. Die Sensorelemente stellen Steuerdaten für die ECU bereit. Die ECU empfängt Eingangssignale von den Fahrzeugsensoren (zum Beispiel Signale zu der Fahrzeug-Straßengeschwindigkeit, dem Lenkwinkel des Motorradlenkers usw.) und gibt Ausgangssteuersignale zu den betätigbaren Elementen des Fahrzeugs in Reaktion auf die Eingangssignale aus. Beispiele für die ECU-Ausgaben sind ein Strom für die Energieversorgung eines Solenoids, das zum Betätigen von einem oder mehreren Ventilen PCV1-PCV4 verwendet wird, oder ein Steuersignal, das die Zufuhr von gewünschten Strömen zu den Solenoiden zur Folge hat. Eine typische Steuereinheit ist in dem US-Patent Nr. 6564219 beschrieben, das hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Die im wesentlichen horizontale Ausrichtung des Querbalkens 30 wird durch den Einfluss der Federdämpfer 36 aufrechterhalten. Die unteren Steuerarme 34 sind mit den Vorderrädern 22, 24 über die Spindeln 44 und über die Federdämpfer 36 mit dem Querbalken 30 verbunden. Die vorderen Räder 22, 24 und damit die unteren Steuerarme 34 bleiben während des normalen Betriebs im wesentlichen parallel zu der Straße. Die Straße ist allgemein im wesentlichen über die Breite des dreirädrigen Motorrads 10 eben, sodass wenn die beiden Vorderräder 22, 24 bei einer Kurvenfahrt oder einer geradlinigen Fahrt in Kontakt mit der Straße sind, die Federdämpfer 36 den Querbalken 30 zu einer Ausrichtung vorspannen, die im wesentlichen parallel zu der Straße ist. Die hydraulischen Stellglieder 38, 39 verbinden den Rahmen 16 mit dem Querbalken 30 und steuern die Neigung des dreirädrigen Motorrads 10. Wenn die hydraulischen Stellglieder 38, 39 ausfahren, drücken sie den Rahmen 16 von dem Querbalken 30 weg, um eine Neigung einzuleiten. Die auf den Querbalken wirkende Vorspannungskraft aus den Federdämpfern 36 erzeugt ein größeres Moment um den zentralen Schwenkpunkt 86 als die hydraulischen Stellglieder 38, 39, sodass ein Ausfahren der hydraulischen Stellglieder 38, 39 den Rahmen 16 in Bezug auf den Balken 30 bewegt.
Die oben beschrieene Verwendung von hydraulischen Stellgliedern 38, 39 bietet mehrere Vorteile für dreirädrige Motorräder. Weil erstens die Neigung des dreirädrigen Motorrads 10 durch die hydraulischen Stellglieder 38, 39 gesteuert wird, können die oberen und unteren Steuerarme 32, 34, die Federdämpfer 36 und die Lenkkomponenten normal und unabhängig von der Neigung des dreirädrigen Motorrads funktionieren. Auf diese Weise kann das dreirädrige Motorrad 10 Unebenheiten bei einer Kurvenfahrt so kompensieren, als ob es geradlinig fahren würde, sodass auch bei einer Kurvenfahrt eine konsistente Aufhängungsaktion vorgesehen wird.
Wie zuvor genannt, sollte bei einem Ausfall, einer Deaktivierung oder einer Fehlfunktion des primären Neigungssteuersystems das Fahrzeug zu einer aufrechten Haltung (ohne Neigung) zurückgeführt werden und diese aufrechterhalten werden, bis die hydraulische Steuerung wieder aufgenommen werden kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn diese aufrechte Haltung des Fahrzeugs bei Abwesenheit der hydraulischen Steuerung möglichst stabil ist.
Eine Instabilität in der Haltung des Fahrzeugs kann als eine relativ größere Menge der in der Haltung des Fahrzeugsystems gespeicherten potentiellen Energie aufgefasst werden. 7 ist eine grafische Wiedergabe einer potentiellen Energiefunktion, die den Fahrzeugzustand während des Betriebs des primären Neigungssteuersystems beschreibt. In 7 wird die Stabilität als eine potentielle Energiefunktion des Fahrzeugsystems in einem statischen Fall (d.h. wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich null ist) beschrieben, wobei eine niedrigere potentielle Energie des Systems eine stabilere Ausrichtung des Fahrzeugs bedeutet. In 7 ist die potentielle Energie des Fahrzeugsystems als eine Funktion des durch das Fahrzeug-Neigungssteuersystem vorgesehenen Neigungswinkels des Fahrzeugs gezeigt. Wie in 7 gezeigt, ist die potentielle Energie des Fahrzeugsystems bei größeren Neigungswinkeln relativ niedriger, weil der Schwerpunkt des Fahrzeugs zu einer niedrigeren Position verschoben ist. Im Gegensatz ist eine relativ weniger stabile Fahrzeughaltung in 7 durch eine relativ maximale potentielle Energie des Systems wiedergegeben, die auftritt, wenn sich das Fahrzeug in der aufrechten und zentrierten Position befindet. Bei einem Neigungswinkel von null Grad (d.h. wenn sich das Fahrzeug in einer aufrechten Position befindet), ist der Schwerpunkt des Fahrzeugs am höchsten Punkt und ist die potentielle Energie des Fahrzeugsystems relativ hoch.
Es ist also bei einem Ausfall, einer Fehlfunktion oder einer Deaktivierung des primären Neigungssteuersystems vorteilhaft, einen vorbestimmten Neigungswinkel des Fahrzeugs zu erreichen, der einer aufrechten Position des Fahrzeugs nahe ist und bei dem das Fahrzeugsystem eine relativ geringe potentielle Energie aufweist. In der vorliegenden Erfindung wird dies bewerkstelligt, indem ein sekundäres Neigungssteuersystem verwendet wird, das den Fahrzeugkörper nach einem Ausfall, einer Fehlfunktion oder einer Deaktivierung des primären Neigungsteuersystems zu einem gewünschten vorbestimmten Neigungswinkel bringt. Allgemein hängt die durch das sekundäre Neigungssteuersystem zum Anpassen des Neigungswinkels zu einem vorbestimmten Wert für eine maximale Stabilität angewendete Energie von der Differenz zwischen dem aktuellen Neigungswinkel des Fahrzeugs und dem gewünschten vorbestimmten Neigungswinkel des Fahrzeugs ab. Das sekundäre Neigungssteuersystem speichert eine Energiemenge, die ausreicht, um einen Teil des Fahrzeugs zu dem gewünschten vorbestimmten Neigungswinkel für die Stabilität zurückzuführen.
In einer besonderen Ausführungsform zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass das Fahrzeugsystem eine relativ geringe potentielle Energie aufweist, wenn sich das Fahrzeug in einer aufrechten Position befindet (d.h. wenn das Fahrzeug einen Neigungswinkel von ungefähr null aufweist) und auf einer im wesentlichen flachen Fläche ruht. 8 ist eine grafische Wiedergabe einer potentiellen Energiefunktion eines sekundären Neigungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung. 8 zeigt die Energie, die das sekundäre Neigungssteuersystem in das Fahrzeugsystem eingibt, um den Neigungswinkel eines Teils des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel des Teils des Fahrzeugs bei einem Ausfall des primären Neigungssteuersystems auf ungefähr null anzupassen. Wie in 8 gezeigt, ist die durch das sekundäre Neigungssteuersystem eingegebene potentielle Energie am größten Fahrzeug-Neigungswinkel am größten, denn je größer die Differenz zwischen dem tatsächlichen Fahrzeug-Neigungswinkel und dem gewünschten vorbestimmten Neigungswinkel für die Fahrzeugstabilität (in diesem Fall null Grad) ist, desto größer muss die durch das sekundäre System zum Zurückführen des Fahrzeugs zu dem gewünschten vorbestimmten Neigungswinkel aufgewendete Energie sein.
Die zum Anpassen des Fahrzeug-Neigungswinkels (oder anderen Fahrzeug-Ausrichtungsparameters) erforderliche Kraft kann über eine aus einer Vielzahl von bekannten Einrichtungen auf das Aufhängungssystem übertragen werden (zum Beispiel über einen Kurbelmechanismus). Der tatsächlich verwendete Aufbau hängt von den Besonderheiten der Anwendung und der Hydraulik-Schnittstelle des Artikulationssystems ab.
9 ist eine Explosionsansicht einer Ausführungsform eines sekundären Neigungssteuersystems 26 gemäß der vorliegenden Erfindung, das mit einem Querbalken 30 verbunden ist. Das sekundäre Neigungssteuersystem 26 umfasst allgemein eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern von Energie für das Betätigen des Neigungssteuersystems, einen mit der Energiespeichereinrichtung und dem neigungsfähigen Teil des Fahrzeugs verbundenen Stabilisierungsmechanismus, der eine von der Energiespeichereinrichtung empfangene Energie auf den neigungsfähigen Teil des Fahrzeugs anwendet, und eine mit der Energiespeichereinrichtung und dem Stabilisierungsmechanismus verbundene Verbindung, die Energie aus der Energiespeichereinrichtung zu dem Stabilisierungsmechanismus überträgt.
In der Ausführungsform von 9 umfasst die Energiespeichereinrichtung einen Leistungszylinder 132, der mit einem Teil des Hauptbalkens 42 unterhalb des Rahmens 130 verbunden ist, wobei die Verbindung eine Welle 134 umfasst und der Stabilisierungsmechanismus eine Rollenanordnung 136 und einen Nocken 138 umfasst. Wie in 9 gezeigt, ist ein Rahmen 130 mit einem Teil des Hauptbalkens 42 in Nachbarschaft zu dem Querbalken 30 verbunden und umfasst zwei parallele Platten 140, die sich vertikal von einer Basis 142 erstrecken. Die Platten 140 sind im wesentlichen identisch, wobei jedoch eine der Platten eine Aussparung 148 umfasst, um eine volle Drehung des Winkelsensors 150 zu gestatten, der mit dem Nocken 138 verbunden ist. Die beiden Platten 140 definieren eine zentrale Öffnung 144, die mit dem zentralen Schwenkpunkt 60 des Querbalkens 30 und einem Führungsschlitz 146 für die Rollenanordnung 136 ausgerichtet ist. Die durch jede Platte 140 definierte zentrale Öffnung 144 ist ausgebildet, um die Keilwelle 61 unter Verwendung einer Hülse 152 drehend zu halten. Der Führungsschlitz 146 erstreckt sich vertikal unterhalb der zentralen Öffnung 144 und sieht einen Begrenzungspfad für die Rollenanordnung 136 vor.
Der Leistungszylinder 132 ist mit einem Teil des Hauptbalkens 42 unterhalb des Rahmens 130 verbunden und ist weiterhin mit der Basis 142 des Rahmens 130 verbunden. Der Leistungszylinder 132 umfasst ein Gehäuse 154, erste und zweite Zylinder 156, 158, einen Kolben 160, der innerhalb des ersten Zylinders 156 bewegt werden kann, und eine Kappe 162, die den zweiten Zylinder 158 dichtet. Die Zylinder 156, 158 sind in einer Fluidkommunikation über eine Öffnung (nicht gezeigt) am Boden der Zylinder 156, 158. Der Umfang des Kolbens 160 bildet eine Dichtung mit der Innenwand des ersten Zylinders 156. Das Volumen des ersten Zylinders 156 über den Kolben ist in einer Fluidkommunikation mit einem Hydrauliksystem 200 des dreirädrigen Motorrads 10, und der zweite Zylinder 158 (und damit das Volumen des ersten Zylinders 156 unterhalb des Kolbens 160) ist mit einem verdichtungsfähigen Fluid wie etwa einem unter Druck stehenden Gas gefüllt. Die Energiequelle der hier beschriebenen Ausführungsform des sekundären Neigungssteuersystems umfasst ein verdichtungsfähiges Fluid, wobei jedoch auch andere alternative Energiequellen wie zum Beispiel ein hydraulisches Subsystem oder ein Federsystems verwendet werden könnten.
Die Welle 134 ist an einem ersten Ende mit dem Kolben 160 verbunden und ist an einem zweiten Ende mit der Rollenanordnung 136 verbunden, sodass die lineare Bewegung des Kolbens 160 entlang einer durch den ersten Zylinder 156 definierten Achse eine entsprechende Bewegung der Rollenanordnung 136 veranlasst.
Der Leistungszylinder 132 umfasst eine Hydrauliköffnung 164, einen Drucksensor 166 und einen Gasanschluss 168. Die Hydrauliköffnung 164 gestattet, dass der erste Zylinder 156 in eine Fluidkommunikation mit dem Hydrauliksystem 200 des dreirädrigen Motorrads 10 gebracht wird. Der Drucksensor 166 gestattet, dass der Druck in dem ersten Zylinder 156 durch das elektronische Steuersystem überwacht wird. Der Gasanschluss 168 gestattet, dass der zweite Zylinder 158 mit dem unter Druck stehenden Gas gefüllt wird.
Die Rollenanordnung 136 umfasst drei einzelne Rollen 174, 176, die durch eine Rollenwelle 170 miteinander verbunden sind. Ein Rollenkörper 172 ist mit dem zweiten Ende der Welle 134 verbunden und ausgebildet, um die Rollenwelle 170 drehend zu halten. Die Rollen 174 an den Enden der Rollenwelle 170 bewegen sich innerhalb der Führungsschlitze 146 in dem Rahmen 130. Die zentrale Rolle 176 ist ausgebildet, um sich zu dem Nocken 138 zu bewegen, wenn sich der Kolben 160 in dem ersten Zylinder 156 nach oben bewegt, und sich von dem Nocken 138 zu entfernen, wenn sich der Kolben 160 in dem ersten Zylinder 156 nach unten bewegt.
Der Nocken 138 umfasst eine zentrale Öffnung 178, eine Rollenvertiefung 180 und zwei vorstehende Laschen 182. Die Keilwelle 61 erstreckt sich durch die Öffnung 178, um den Nocken 138 zwischen den zwei parallelen Platten 140 des Rahmens 130 zu halten. Die Rollenvertiefung 180 ist zwischen den vorstehenden Nockenlaschen 182 positioniert und weist ein Profil auf, das der zentralen Rolle 176 entspricht. Die Laschen 182 sind winkelig zueinander versetzt und umfassen im wesentlichen identische Innenprofile, die für eine Verbindung mit der zentralen Rolle 176 ausgebildet sind.
10 und 11 sind Schnittansichten des sekundären Neigungssteuersystems 26 und zeigen das dreirädrige Motorrad 10 jeweils in einer geneigten Position und in einer aufrechten Position. Weil der Querbalken 30 und der Nocken 138 beide durch die Keilwelle 61 gehalten werden, drehen sie sich nicht in Bezug aufeinander. Wenn sich das dreirädrige Motorrad 10 neigt, bleiben der Querbalken 30 und der Nocken 138 im wesentlichen horizontal. Aus der Perspektive des Nockens 138 scheint sich der Rest des dreirädrigen Motorrads 10 um die Keilwelle 61 zu drehen. Dies ist am besten in 10 zu sehen, wobei sich das sekundäre Neigungssteuersystem 26 um die Keilwelle 61 zu drehen scheint, wenn sich das dreirädrige Motorrad 10 neigt.
Wenn das primäre Neigungssteuersystem korrekt funktioniert, ist der Druck aus dem Hydraulikfluid in dem ersten Zylinder 156 größer als der Druck des verdichteten Gases in dem zweiten Zylinder 158. Dadurch wird der Kolben 160 nach unten gedrückt und die Rollenanordnung 136 von dem Nocken 138 gelöst, um das sekundäre Neigungsteuersystem 26 in die gelöste Position zu versetzen (10). Wenn einer der oben genannten Ausfälle des Hydrauliksystems auftritt, geht auch der Druck zu dem ersten Zylinder 156 verloren. Deshalb kann sich das verdichtete Gas in dem zweiten Zylinder 158 erweitern und den Kolben 160 nach oben drücken, wodurch das sekundäre Neigungssteuersystem 26 in die verbundene Position versetzt wird, in der die Rollenanordnung 136 in Kontakt mit dem Nocken 138 ist (11). Der Druck aus dem verdichteten Gas ist ausreichend groß, sodass die zentrale Rolle 176 mit einer ausreichenden Kraft gegen das innere Profil einer der Nockenlaschen 182 drückt, um die zentrale Rolle 176 in die Nockenvertiefung 180 zu drücken, wodurch das dreirädrige Motorrad 10 in einer aufrechte Position gebracht wird. Solange das Hydrauliksystem nicht unter Druck gesetzt wird, ist der Druck in dem zweiten Zylinder 158 größer als der Druck in dem ersten Zylinder 156. Dadurch wird die zentrale Rolle 176 mit der Nockenrollenvertiefung 180 verbunden gehalten und wird eine Neigung des dreirädrigen Motorrads 10 verhindert.
Falls ein anderer Ausfall als ein Druckverlust des Hydrauliksystems auftritt, kann die elektronische Steuereinheit zum Steuern des Hydrauliksystems 200 das Pumpen des Hydraulikfluids aussetzen, sodass kein Hydraulikdruck vorgesehen wird. Dadurch wird auch der Druck in dem ersten Zylinder 156 entspannt, sodass das sekundäre Neigungssteuersystem 26 funktionieren kann. Wenn das Hydrauliksystem dann wieder unter Druck gesetzt wird, ist der Druck in dem ersten Zylinder 156 wieder größer als der Druck in dem zweiten Zylinder 158. Dadurch wird der Kolben 160 nach unten gedrückt und wird die Rollenanordnung 136 von dem Nocken 138 gelöst, sodass das dreirädrige Motorrad 10 normal betrieben werden kann.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ist ausgebildet, um einen Teil des dreirädrigen Motorrads zu einem Neigungswinkel von ungefähr null Grad (einer aufrechten Position) zu bringen, wenn das dreirädrige Motorrad auf einer im wesentlichen ebenen Straßenfläche ruht. In diesem Fall drückt der Kolben 160 die Rollenanordnung 136, sodass diese rollend mit der konturierten Fläche des Nockens 138 verbunden wird, bis die Rollenanordnung entlang der konturierten Fläche des Nockens zentriert ist. Die Rollen werden in der Vertiefung in der Nockenfläche aufgenommen, wenn ein Neigungswinkel von ungefähr null Grad erreicht wird. Der durch den Kolben 160 ausgeübte Druck hält die Rollen in Position, wodurch das sekundäre Neigungssteuersystem in der Haltung mit dem Neigungswinkel von null Grad gehalten wird und verhindert wi4d, dass sich das Fahrzeug aus dieser Haltung neigt, um eine aufrechte Fahrzeugkonfiguration mit einer relativ geringen potentiellen Energie vorzusehen.
12 zeigt eine resultierende potentielle Energiefunktion, die erhalten wird, wenn die in dem sekundären Neigungssteuersystem gespeicherte Energie angewendet wird, um den Fahrzeugkörper zu einer aufrechten Haltung zu bringen, in welcher der Neigungswinkel ungefähr gleich null ist (auf einer im wesentlichen ebenen Straßenfläche), wobei die potentielle Energiefunktion von 7 effektiv mit der potentiellen Energiefunktion von 8 kombiniert wird. Wenn außerdem der Fahrzeugkörper zu einer aufrechten Position gebracht wird, wird der Fahrzeugkörper durch das sekundäre Neigungssteuersystem in der aufrechten Position gesperrt, um zu verhindern, dass sich der Fahrzeugkörper in einer lateralen Richtung neigt, während das erste Neigungssteuersystem nicht funktioniert und das sekundäre Neigungssteuersystem verbunden ist. Aus 3 wird deutlich, dass die aufrechte Haltung des Fahrzeugs mit einem Neigungswinkel von null oder beinahe null eine relativ stabile Haltung des Fahrzeugs ist, weil ein Neigungswinkel des Fahrzeugs gleich null nur durch das Kippen des gesamten Fahrzeugs erreicht werden kann, sodass eine Haltung des Fahrzeugs mit einer relativ höheren potentiellen Energie ermöglicht wird, die durch die aufrechte Haltung mit einem Neigungswinkel von null vorgesehen wird.
Die in 8 gezeigte Form der potentiellen Funktion des sekundären Systems kann durch eine Kombination aus einem Akkumulatordruck und den Systemmechaniken (Nockenabmessungen usw.) gesteuert werden. Die optimale Form der Funktion wird durch Faktoren wie etwa die Haltung des Fahrzeugs nach einer Deaktivierung oder Fehlfunktion des primären Neigungssteuersystems und die gewünschte Endhaltung des Fahrzeugs bestimmt. Eine potentielle Funktion für die Endfahrzeughaltung (durch eine Kombination der potentiellen Funktionen von 7 und 8) ist in 12 gezeigt. Die Form der kombinierten Funktion in einer bestimmten Anwendung wird durch die gewünschte Endhaltung des Fahrzeugs bestimmt.
13 ist eine schematische Wiedergabe des Hydrauliksystems 200 des dreirädrigen Motorrads. Das Hydrauliksystem 200 umfasst eine Pumpe 201, ein Filter 202, vier Proportionalsteuerventile PCVl-PCV4, ein Zentrierungsventil 204, ein Zentrierungsaktivierungsventil 206, einen Drucksensor 208, einen Temperatursensor 250 und ein Reservoir 220. 10 zeigt auch, dass die hydraulischen Stellglieder 38, 39 obere Fluidkammern 210, 211 und untere Fluidkammern 212, 213 umfassen. Diese Fluidkammern werden durch einen beweglichen Kolben 214 definiert, der starr mit einer Welle 216 verbunden ist.
Das durch die Pumpe 201 zu dem System 200 zugeführte unter Druck stehende Hydraulikfluid geht zuerst durch das Filter 202, um Verunreinigungen zu entfernen. Nach dem Durchgang durch das Filter 202 wird das Hydraulikfluid zu den Ventilen PCV1, PCV2 und dem Zentrierungsventil 204 geführt. Jedes der Ventile PCV1-PCV4 erhält Befehle zum Öffnen oder Schließen von der elektronischen Steuereinheit 217. Jedes der Ventile kann einzeln zu einem bestimmten Grad geschlossen oder geöffnet werden, wobei die Ventile PCV1-PCV4 zur Vereinfachung der Erläuterungen jedoch als entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen bezeichnet werden.
Um zu veranlassen, dass sich das dreirädrige Motorrad 10 nach rechts neigt, werden die Ventile PCV1 und PCV4 vollständig geschlossen, während die Ventile PCV2 und PCV3 vollständig geöffnet werden. In dieser Stellung kann das Fluid durch PCV2 und in die hydraulischen Stellgliedkammern 211 und 212 gepumpt werden. Dadurch wird veranlasst, dass sich das linke Stellglied 38 verlängert, während sich das rechte Stellglied 39 verkürzt. Gleichzeitig wird das Fluid aus den hydraulischen Stellgliedkammern 210 und 213 durch die Kolben 214 aus den hydraulischen Stellgliedern 38, 39 gedrückt. Das aus Kammern 210, 213 austretende Fluid wird durch das offene Ventil PCF3 zu dem Reservoir 220 gedrückt. Um dagegen zu veranlassen, dass sich das dreirädrige Motorrad 10 nach links neigt, werden die Ventile PCV2 und PCV3 vollständig geschlossen, während die Ventile PCV1 und PCV4 vollständig geöffnet werden. In dieser Stellung kann das Fluid durch PCV1 und in die hydraulischen Stellgliedkammern 210 und 213 gepumpt werden. Dadurch wird veranlasst, dass sich das rechte Stellglied 39 verlängert, während sich das linke Stellglied 38 verkürzt. Gleichzeitig wird das Fluid aus den hydraulischen Stellgliedkammern 211 und 212 aus den hydraulischen Stellgliedern 38, 39 durch die Kolben 214 herausgedrückt. Das aus den Kammern 211, 212 austretende Fluid wird durch das offene Ventil PCV4 und in das Reservoir 220 gedrückt.
Das sekundäre Neigungssteuersystem 26 wird mechanisch gesteuert und kann nur dann betrieben werden, wenn das dreirädrige Motorrad 10 eine Unterstützung zur Beibehaltung der aufrechten Position erfordert (d.h. wenn das Hydrauliksystem 200 keinen ausreichenden Druck mehr zuführen kann, um die hydraulischen Stellglieder 38, 39 entsprechend einzusetzen). Ein Druckverlust des Hydrauliksystems kann aus verschiedenen Gründen auftreten. Wenn das dreirädrige Motorrad 10 geparkt und ausgeschaltet ist, führt die Hydraulikpumpe 201 keinen Druck mehr zu dem Hydrauliksystem 200 zu, sodass die hydraulischen Stellglieder 38, 39 das dreirädrige Motorrad 10 nicht länger halten können. Wenn das Hydrauliksystem 200 ausfällt (d.h. die Pumpe ausfällt, ein Schlauch platzt, das hydraulische Stellglied leckt, usw.), geht der Druck verloren, obwohl der Motor 12 weiter läuft und das dreirädrige Motorrad 10 weiter betrieben werden kann. Ein Ausfall kann aber auch auftreten, wenn das elektronische Steuersystem für die hydraulischen Stellglieder 38, 39 eine Fehlfunktion aufweist. Es ist zu beachten, dass auch andere Ursachen für Ausfälle möglich sind, die unter Umständen nichts mit dem Hydrauliksystem zu tun haben. Unabhängig davon, warum der Hydraulikdruck verloren geht, führt das sekundäre Neigungssteuersystem 26 das dreirädrige Motorrad 10 zu einer aufrechten und sicheren Position.
Wie weiter oben erläutert, wird das Hydraulikfluid zu dem Zentrierungsventil 204 geführt. Wenn das Hydrauliksystem 200 korrekt funktioniert, ist das Zentrierungsventil 204 geöffnet und gestattet das Pumpen von Fluid in den ersten Zylinder 156 des sekundären Neigungssteuersystems 26. Der Druck des Hydraulikfluids in dem ersten Zylinder 156 ist größer als der Druck des komprimierten Gases in dem zweiten Zylinder 158. Dadurch wird der Kolben 160 nach unten gedrückt und löst die Rollenanordnung 136 von dem Nocken 138, um das sekundäre Neigungssteuersystem 26 in eine gelöste Position zu versetzen. Wenn der Druck in dem ersten Zylinder 156 einen durch den Drucksensor 166 gemessenen vorbestimmten Pegel erreicht, weist die ECU 217 ein Schließen des Zentrierungsventils 204 an. Während das Zentrierungsventil 204 geschlossen ist, wird der Druck in dem ersten Zylinder 146 aufrechterhalten. Dadurch wird sichergestellt, dass das sekundäre Neigungssteuersystem 26 auch dann in der gelösten Position bleibt, wenn der Druck des Hydrauliksystems schwankt. Wenn der Druck des Hydrauliksystems jedoch unter einen vorbestimmten Pegel fällt, weist die ECU 217 ein Öffnen des Zentrierungsventils 204 an. Dadurch wird der erste Zylinder 156 zu einer Fluidkommunikation mit dem Hydrauliksystem 200 zurückgeführt, sodass das in dem ersten Zylinder 156 enthaltene Fluid aufgrund des Drucks aus dem verdichteten Gas in dem zweiten Zylinder zurück in das entspannte Hydrauliksystem 200 gedrückt wird. Gleichzeitig bewegt sich das sekundäre Neigungssteuersystem 26 zu einer verbundenen Position, in der die Rollenanordnung 136 mit dem Nocken verbunden ist. Der Druck aus dem verdichteten Gas ist ausreichend groß, sodass die zentrale Rolle 176 mit einem ausreichenden Druck gegen das innere Profil einer der Nockenlaschen 182 drückt, um die zentrale Rolle 176 in die Nockenvertiefung 180 zu drücken und dadurch das dreirädrige Rad 10 zu einer aufrechten Position zu bringen. Solange das Hydrauliksystem 20 nicht erneut unter Druck gesetzt wird, ist der Druck in dem zweiten Zylinder 158 größer als der Druck in dem ersten Zylinder 156. Dadurch wird die Rollenanordnung 136 mit der Rollenvertiefung 180 verbunden gehalten und wird eine Neigung des dreirädrigen Motorrads 10 verhindert.
Wenn ein anderer Ausfall als ein Druckverlust des Hydrauliksystems auftritt, kann die ECU 217 das Pumpen des Hydraulikfluids aussetzen, sodass kein Hydraulikdruck vorgesehen wird. Dadurch wird auch der Druck in dem ersten Zylinder 156 entspannt, sodass das sekundäre Neigungssteuersystem 26 funktionieren kann. Wenn das Hydrauliksystem 200 wieder unter Druck gesetzt wird, ist der Druck in dem ersten Zylinder 156 wieder größer als der Druck in dem zweiten Zylinder 158. Dadurch wird der Kolben 160 nach unten gedrückt und wird die Rollenanordnung 136 des Nockens 138 gelöst, sodass das dreirädrige Motorrad 10 normal betrieben werden kann.
Wie in 13 gezeigt, kann ein Ausfall des Hydrauliksystems auftreten, bei dem Hydraulikfluid zwischen entweder den hydraulischen Stellgliedkammern 210 und 213 oder zwischen den Kammern 211 und 212 gefangen wird. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn die ECU 217 eine Fehlfunktion aufweist und kein Öffnen der Ventile PCV3 oder PCV4 gestattet. Wenn dies der Fall ist, können die hydraulischen Stellglieder 38, 39 in dem aktuellen Zustand gesperrt werden, sodass das dreirädrige Motorrad unter Umständen in einer geneigten Position gesperrt wird. Dadurch wird ein Betrieb des sekundären Neigungssteuersystems verhindert, weil das sekundäre Neigungssteuersystem keine ausreichende Kraft ausüben kann, um die durch das gefangene Hydraulikfluid auf den Querbalken wirkende Kraft zu überwinden. Um dieser Situation abzuhelfen, wird das Zentrierungsaktivierungsventil 206 geöffnet, während das Zentrierungsventil 204 geöffnet ist. Auf diese Weise kann das Hydraulikfluid zwischen einer der hydraulischen Stellgliedkammern 210–213 strömen, wobei verhindert wird, dass das Hydraulikfluid zwischen den hydraulischen Stellgliedern 38, 39 gefangen wird.
Soweit nicht anders angemerkt, können die Elemente der hier beschriebenen Fahrzeug-Neigungssteuersysteme unter Verwendung von aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt und verbunden werden. Es ist weiterhin zu beachten, dass die vorstehenden Beschreibungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft sind. Der Fachmann kann zahlreiche Modifikationen an den verschiedenen hier angegebenen Merkmalen des Aufbaus und des Betriebs vornehmen, ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Neigungssteuersystem zum Steuern eines Neigungswinkels von wenigstens einem Teil eines Fahrzeugs, wobei das Neigungssteuersystem umfasst: eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern von Energie für das Betätigen des Neigungssteuersystems, einen Stabilisierungsmechanismus, der mit der Energiespeichereinrichtung und mit wenigstens einem Teil des Fahrzeugs verbunden ist, um die aus der Energiespeichereinrichtung erhaltene Energie auf den wenigstens einen Teil des Fahrzeugs anzuwenden und dadurch den Neigungswinkel des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs anzupassen, und eine Verbindung, die mit der Energiespeichereinrichtung und dem Stabilisierungsmechanismus verbunden ist, um Energie von der Energiespeichereinrichtung zu dem Stabilisierungsmechanismus zu übertragen.
Neigungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Verbindung eine Welle umfasst, die verschiebbar mit dem wenigstens einen Teil des Fahrzeugs verbunden ist, um eine Drehung der Welle in Entsprechung zu einer Drehung des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs vorzusehen, wobei die Welle einen mit der Energiespeichereinrichtung verbundenen ersten Teil und einen mit dem Stabilisierungsmechanismus verbundenen zweiten Teil umfasst, wobei der Stabilisierungsmechanismus einen Nocken, der an dem Fahrzeug befestigt ist, um eine Drehung des Nockens in Bezug auf das Fahrzeug zu verhindern, und eine Rolle umfasst, die drehbar mit dem zweiten Teil der Welle verbunden ist, um während des Verschiebens der Welle rollend mit einer Fläche des Nockens verbunden zu werden, wobei die rollende Verbindung zwischen der Rolle und der Fläche des Nockens eine Drehung der Welle veranlasst, um eine entsprechende Drehung des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs vorzusehen.
Neigungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung umfasst: ein Gehäuse: einen hohlen Zylinder, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, einen Kolben, der gleitbar in dem Zylinder positioniert ist und ausgebildet ist, um eine im wesentlichen fluiddichte Dichtung zwischen einem ersten Teil des Zylinders in Nachbarschaft zu einem ersten Ende des Kolbens und einem zweiten Teil des Zylinders in Nachbarschaft zu einem zweiten Ende des Kolbens zu bilden, und ein komprimierbares Fluid, das in dem ersten Teil des Zylinders zwischen dem ersten Ende des Kolbens und einem ersten Ende des Zylinders positioniert ist.
Neigungssteuersystem nach Anspruch 3, wobei die Verbindung derart mit dem Kolben verbunden ist, dass eine Gleitbewegung des Kolbens entlang des Zylinders eine entsprechende Bewegung der Verbindung vorsieht, um Energie zu dem Stabilisierungsmechanismus zu übertragen, wodurch der Stabilisierungsmechanismus aktiviert wird, um den Neigungswinkel des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs anzupassen.
Neigungssteuersystem nach Anspruch 4 in Kombination mit einem anderen Fahrzeug-Neigungssteuersystem, wobei das andere Fahrzeug-Neigungssteuersystem ein primäres Neigungssteuersystem ist, das den Neigungswinkel des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs steuert, und wobei das Neigungssteuersystem ein sekundäres Neigungssteuersystem ist, das mit dem wenigstens einen Teil des Fahrzeugs verbunden ist, um einen Neigungswinkel des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs zu steuern, wenn der Betrieb des primären Neigungssteuersystems unterbrochen ist.
Kombination nach Anspruch 5, wobei das primäre Neigungssteuersystem mit dem Zylinder verbunden ist, um eine Fluidkommunikation mit dem zweiten Teil des Zylinders zwischen dem zweiten Ende des Kolbens und einem zweiten Ende der Welle zu ermöglichen, wobei wenn das primäre Neigungssteuersystem aktiv ist, ein Fluiddruck durch das primäre Neigungssteuersystem auf das zweite Ende des Kolbens ausgeübt wird, um das verdichtbare Fluid in dem ersten Teil des Zylinders zu verdichten, und wenn der Betrieb des primären Neigungssteuersystems unterbrochen ist, der Fluiddruck auf das zweite Ende des Kolbens reduziert ist, sodass sich das verdichtbare Fluid in dem ersten Teil des Kolbens erweitern kann, um den Kolben entlang des Zylinders zu bewegen und den Stabilisierungsmechanismus zu aktivieren.
Kombination nach Anspruch 5, wobei das sekundäre Neigungssteuersystem nach einer Deaktivierung oder Fehlfunktion des primären Neigungssteuersystems automatisch verbunden wird.
Neigungssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Neigungssteuersystem den Neigungswinkel des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs von einem ersten Neigungswinkel zu einem zweiten Neigungswinkel anpasst, wobei das Neigungssteuersystem eine weitere Anpassung des Neigungswinkels verhindert, wenn der wenigstens eine Teil des Fahrzeugs mit den zweiten Neigungswinkel ausgerichtet ist.
Fahrzeug, das umfasst: ein primäres Neigungssteuersystem zum Steuern des Neigungswinkels von wenigstens einem Teil des Fahrzeugs, und ein sekundäres Neigungssteuersystem zum Steuern des Neigungswinkels des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs, wenn keine Steuerung des Neigungswinkels durch das primäre Neigungssteuersystem vorliegt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei das sekundäre Neigungssteuersystem umfasst: eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern der Energie für eine Betätigung des Neigungssteuersystems, einen Stabilisierungsmechanismus, der mit der Energiespeichereinrichtung und mit dem wenigstens einen Teil des Fahrzeugs verbunden ist, um die von der Energiespeichereinrichtung erhaltene Energie auf den wenigstens einen Teil des Fahrzeugs anzuwenden und dadurch den Neigungswinkel des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs anzupassen, und eine Verbindung, die mit der Energiespeichereinrichtung und mit dem Stabilisierungsmechanismus verbunden ist, um Energie von der Energiespeichereinrichtung zum dem Stabilisierungsmechanismus zu übertragen.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei das sekundäre Neigungssteuersystem ausgebildet ist, um den wenigstens einen Teil des Fahrzeugs in einem vorbestimmten Neigungswinkel zu halten, wenn keine Steuerung des Neigungswinkels durch das primäre Neigungssteuersystem vorliegt.
Fahrzeug, das umfasst: eine Fahrzeug-Aufhängungsvorrichtung, und ein Fahrzeug-Neigungssteuersystem, das mit der Fahrzeug-Aufhängungsvorrichtung verbunden ist, um einen Neigungswinkel von wenigstens einem Teil des Fahrzeugs zu steuern, wobei die Aufhängungsvorrichtung unabhängig von dem Fahrzeug-Neigungssteuersystem betrieben werden kann.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei das Fahrzeug-Neigungssteuersystem umfasst: eine elektronische Steuereinheit, und wenigstens ein hydraulisches Stellglied, das mit der elektronischen Steuereinheit und dem wenigstens einen Teil des Fahrzeugs verbunden ist, um die Neigung des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs in Reaktion auf ein Signal von der Steuereinheit anzupassen.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei die Aufhängungsvorrichtung einen Querbalken umfasst, der schwenkbar mit dem wenigstens einen Teil des Fahrzeugs verbunden ist, wobei das wenigstens eine hydraulische Stellglied mit dem wenigstens einen Teil des Fahrzeugs und dem Querbalken verbunden ist, und wobei eine Betätigung des wenigstens einen hydraulischen Stellglieds ein Schwenken des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs in Bezug auf den Querbalken in Reaktion auf das Signal aus der Steuereinheit veranlasst, um die Neigung des wenigstens einen Teils des Fahrzeugs anzupassen.