PL205331B1 - Pojazd przechylny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pojazd przechylny.

Z międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr WO 95/34459, znany jest pojazd przechylny, którego przednia część ramy podczas jazdy na zakręcie jest przechylana względem tylnej części ramy za pomocą dwóch siłowników tłokowych. Przednia część ramy ma jedno koło, natomiast tylna część ramy jest zaopatrzona w dwa koła. Za pomocą czujnika siły mierzony jest moment siły przedniego koła wokół osi kierowania przednich kół. Ten moment wytwarza sygnał sterujący, który powoduje napędzanie siłowników przechylających, w wyniku czego otrzymuje się możliwość przechylania, przy zachowaniu naturalnej stabilności przechylania. Ruch siłowników przechylających ustaje w chwili, kiedy siła lub moment na kole przednim wynosi zero, co zachodzi w chwili kiedy, zależnie od promienia zakrętu, prędkości pojazdu i jego ciężaru włącznie z kierowcą osiąga się właściwy stopień przechylenia podczas jazdy na zakręcie. Kiedy na przednim kole siła lub moment wokół osi kierujące przednich kół wynosi zero, utrzymywane jest stałe położenie przechylenia przedniej części ramy.

Możliwe jest również zastosowanie czujnika jako wskaźnika położenia, jak to opisano w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym nr WO 99/14099. Za pomocą tej konstrukcji kierowca może aktywować siłowniki przechylające przez obrót elementu kierującego względem przednich kół kierowanych, przy czym przednie koło jest kierowane automatycznie pod właściwym kątem, i w funkcji prędkości przez mechanizm przechylający opisany w tym patencie.

Jednakże stwierdzono, że przy wysokich prędkościach, to znaczy powyżej około 60 km na godzinę, występuje niestabilne zygzakowanie całego pojazdu, znanego ze stanu techniki, zarówno przy jeździe na wprost, jak i przy jeździe na zakręcie. W wyniku tego w przechylonej kabinie występują niepożądane oscylacje, rezultatem których jest pogorszenie warunków operowania pojazdem przechylnym.

Pojazd przechylny, według wynalazku, mający ramę z częścią przednią mającą oś wzdłużną, i częścią tylną maj ą c ą oś pochylenia, przy czym do części przedniej ramy zamocowane jest siedzenie kierowcy i co najmniej jedno koło przednie, ruchome obrotowo wokół osi sterowania kół przednich usytuowanej poprzecznie względem osi wzdłużnej części przedniej ramy, natomiast do części tylnej ramy zamocowane są dwa koła tylne, a część tylna ramy jest połączona z częścią przednią ramy tak, że jest ruchoma wokół osi pochylania równoległej do kierunku osi wzdłużnej części przedniej ramy, charakteryzuje się tym, że koła tylne części tylnej ramy są ruchome obrotowo wokół ich osi kierujących kół tylnych, poprzecznych do osi wzdłużnej i koła tylne pochylają się wokół osi pochylania kół tylnych, równoległej do kierunku osi wzdłużnej.

Każde z kół tylnych części tylnej ramy jest połączone z częścią tylną ramy za pośrednictwem odpowiedniej, ustawionej pionowo, osi kierującej kół tylnych.

Każde z kół tylnych części tylnej ramy ma ramię sterujące, które jest ustawione poprzecznie względem osi kierującej kół tylnych i jest połączone swobodnym końcem, poprzez odpowiedni drążek kierowniczy, z ramieniem korbowym, które jest połączone, obrotowo wokół osi wzdłużnej, z częścią przednią ramy, i ustawione poprzecznie względem osi wzdłużnej oraz jest obracane wokół osi wzdłużnej przez część przednią ramy przy pochylaniu części przedniej ramy wokół osi pochylania.

Drugi koniec ramienia sterującego jest zamocowany, za pośrednictwem pierwszego przegubu, do ramienia poprzecznego, które jest równoległe do odpowiedniego drążka kierowniczego i połączone poprzez drugi przegub z częścią tylną ramy.

Każde z ramion poprzecznych kół tylnych jest połączone poprzez złącze obrotowe z prowadnicą wzdłużną, która jest równoległa do osi wzdłużnej.

Prowadnice wzdłużne, każdego z równoległych ramion poprzecznych, są wzajemnie połączone drążkiem skrętnym umieszczonym poprzecznie do kierunku wzdłużnego.

Osie kierujące kół tylnych są nachylone względem osi wzdłużnej, a każda z nich jest zawieszona niezależnie na części tylnej ramy, i każda ma amortyzator.

Pojazd zawiera uruchamiane od zewnątrz urządzenie przechylające połączone, z jednej strony, z częścią przednią ramy, a z drugiej strony, z częścią tylną ramy, dla względnego pochylania części ramy wokół osi pochylania, przy czym z urządzeniem przechylającym jest połączony czujnik sterowania, który jest czujnikiem sterowania urządzenia przechylającego w funkcji względnego pochylenia części przedniej i tylnej.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że uzyskuje się pojazd przechylny zapewniający uniknięcie oscylacji, nawet przy stosunkowo dużych prędkościach.

PL 205 331 B1

Zaletą wynalazku jest to, że przy sterowaniu w funkcji przechylenia, według niniejszego wynalazku, również kół tylnych, każdego wokół skierowanej w zasadzie pionowo osi sterowania tego koła tylnego lub przez przechylanie kół tylnych, każdego wokół skierowanej w zasadzie w kierunku wzdłużnym osi przechylania tego koła tylnego, koła tylne są w stanie wytworzyć dostatecznie dużą siłę poprzeczną dostatecznie szybko, i następuje pełna eliminacja stosunkowo dużej niestabilności prowadzenia przy dużych wartościach prędkości, zarówno podczas jazdy na zakrętach, jak i przy jeździe na wprost, przy jednoczesnym zachowaniu korzystnych parametrów kierowania i czucia kierownicy przez osobę kierującą.

W przypadku gdy pojazd przechylny nie jest zaopatrzony w środki aktywnego przechylania, pochylanie części przedniej ramy może być sterowane przez samoczynne balansowanie ze strony osoby kierującej przez ukierunkowywanie koła przedniego i przenoszenie ciężaru.

Przy przechylaniu przedniej części ramy wokół jej osi wzdłużnej, ramię korbowe obracane jest tak, że przemieszczane są ramiona sterujące kół tylnych, i osiąga się kierowanie kół tylnych uzależnione od długości ramienia korbowego. Stopień kierowania można regulować dokładnie przez zmianę układu geometrycznego ramienia korbowego i ramienia sterującego.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w uproszczonym widoku perspektywicznym ramę pojazdu przechylnego według niniejszego wynalazku, a fig. 2 i 3 przedstawiają korzystny przykład wykonania konstrukcji kierowniczej dla tylnych kół pojazdu przechylnego według niniejszego wynalazku.

Fig. 1 przedstawia, w uproszczeniu, podwozie pojazdu przechylnego 1 według niniejszego wynalazku, zawierające część przednią 2 ramy i część tylną 3 ramy, połączoną z częścią przednią 2 ramy tak, że ta może się przechylać. Część przednia 2 ramy ma koło przednie 4, które może być obracane wokół przedniej osi sterowania 5, przedstawionej w uproszczeniu, za pomocą koła kierowniczego 6. Część przednia 2 ramy zawiera siedzenie 7 dla osoby kierującej, zaznaczone schematycznie na tej figurze. Część przednia 2 ramy może być pochylana wokół osi pochylania 8', która na fig. 1 pokrywa się z osią wzdłużną 8. Pochylanie części przedniej 2 ramy odbywa się pod działaniem napędu z urządzenia przechylającego 9, zawierającego dwa tłokowe siłowniki hydrauliczne 10, 11, z których każdy jest jednym końcem połączony z częścią tylną 3 ramy, a drugim końcem z częścią przednią 2 ramy. Siłowniki hydrauliczne 10, 11 są połączone z jednostką sterującą, niepokazaną szczegółowo na rysunku.

Przy obracaniu przez osobę kierującą koła kierowniczego 6, za pomocą czujnika mierzona jest siła kierująca lub moment kierujący na kole przednim 4. Za pośrednictwem przewodu 13, który zaznaczono w uproszczeniu, przez czujnik 12 zostaje uaktywnione urządzenie przechylające 9, powodując pochylanie części przedniej 2 ramy względem części tylnej 3 ramy. Pochylanie trwa dopóki siła lub moment wykrywany przez czujnik 12 nie jest równy zeru. Kiedy zarejestrowana przez czujnik 2 siła lub moment wynosi zero, część przednia 2 ramy jest utrzymywana w osiągniętym położeniu pochylenia, i w tym położeniu są unieruchomione tłokowe siłowniki hydrauliczne 10, 11. Zamiast czujnika 12 siły lub momentu możliwe jest również zastosowanie czujnika kąta, znanego ze stanu techniki.

Możliwe jest również sterowanie pochylaniem za pomocą komputera, na podstawie przyspieszenia lub położenia kątowego przedniej części ramy, bądź prędkości i/lub położenia kątowego koła przedniego 4, wykrywanych przez czujniki. Wynalazek ma również zastosowanie do pojazdu przechylnego bez urządzenia przechylającego 9.

Położenie kół tylnych 14, 15 jest regulowane w celu zapobieżenia oscylacjom przy stosunkowo dużej prędkości, zarówno podczas jazdy po prostej, jaki i na zakręcie. Każde z kół tylnych 14, 15 może być kierowane wokół osi kierującej 19, 20 tego tylnego koła, która jest w zasadzie prostopadła do osi wzdłużnej 8. Koła tylne 14, 15 mogą być również połączone z tylną osią 16 tak, że mają możliwość pochylania się, czyli inaczej mówiąc, płaszczyzna każdego z kół tylnych może być pochylana wokół osi pochylania 17, 18 koła tylnego, która skierowana jest w zasadzie w kierunku osi wzdłużnej 8, przy czym możliwe jest wykorzystanie właściwości kierujących pochylonych kół tylnych 14, 15. Napęd do pochylania wokół osi pochylania 17, 18 lub obrót wokół osi kierującej 19, 20 tylnego koła może zależeć od dużej liczby sygnałów pomiarowych, jak na przykład kąta przechylenia części przedniej 2 ramy, prędkości pochylania lub przyspieszenia pochylania części przedniej 2 ramy, kąta toczenia, prędkości toczenia lub przyspieszenia toczenia nieprzechylanej części tylnej 3 ramy, sił działających na opony kół tylnych, lub ich połączenia. Stwierdzono, że niepożądanym oscylacjom przy prowadzeniu pojazdu można przeciwdziałać przez poprawne kierowania kół tylnych 14, 15.

PL 205 331 B1

Fig. 2 przedstawia korzystny przykład wykonania wynalazku z niezależnym zawieszeniem kół tylnych 14, 15, z których każde jest zawieszone tak, że może obracać się wokół swojej własnej osi kierującej tylnego koła 14, 15. Każde z kół tylnych 14, 15 jest zawieszone za pośrednictwem oddzielnego amortyzatora 22, 23 na elemencie wsporczym 40 części tylnej 3 ramy. Każde z kół tylnych jest zaopatrzone w ramię sterujące 24, przy czym to ramię sterujące 24 jest połączone za pośrednictwem drążka kierowniczego 25, 26 z końcem ramienia korbowego 27. Drążki kierownicze 25, 26 są połączone za pośrednictwem odpowiednich przegubów kulowych 28 z odpowiednim ramieniem sterującym 24. Ramię korbowe 27 jest połączone sztywno z częścią przednią 2 ramy i jest obracane wokół osi wzdłużnej 8 przy pochylaniu części przedniej 2 ramy. W wyniku tego, końce ramion sterujących 24 są przemieszczane i następuje obrót kół tylnych 14, 15 wokół osi kierujących 19, 20 kół tylnych, przy czym osie kierujące kół tylnych przechodzą przez górny punkt zamocowana amortyzatorów 22, 23 i przegub kulowy 28.

Drugi koniec 28' każdego z ramion sterujących 24 jest połączony z częścią tylną 3 ramy za pośrednictwem dźwigni poprzecznych 29, 30 i przegubów kulowych 31, 32 na końcach dźwigni poprzecznych 29, 30. Każda z dźwigni poprzecznych 29, 30 jest połączona za pośrednictwem wieszaka gumowego zawieszenia 33' z prowadnicą wzdłużną 33, przy czym te prowadnice wzdłużne są połączone ze sobą nawzajem drążkiem skrętnym 36, który służy również jako stabilizator toczenia dla części tylnej 3 ramy.

Jak to pokazano na fig. 3, przy przechylaniu części przedniej 2 ramy w prawo (patrząc od strony osoby kierującej) ramię korbowe 27 będzie się obracało w lewo, w wyniku czego koła tylne 14, 15 obracają się w prawo wokół osi kierujących 19, 20 kół tylnych. W wyniku tego, koła tylne 14, 15 mogą wytwarzać siłę poprzeczną dostatecznie szybko, z osiągnięciem korzystnego prowadzenia na zakrętach, co jest ważne głównie przy prędkości powyżej 60 km na godzinę. Regulacja stopnia kierowania kół tylnych 14, 15 może się odbywać przez zmianę długości ramienia korbowego 27, długości ramienia sterującego 24 lub położenia punktu 35 zamocowania drążków kierowniczych 25, 26 na ramieniu korbowym 27.

Jakkolwiek wynalazek opisano w odniesieniu do pochylania pojazdu z jednym kołem przednim 4, to jest również możliwe stosowanie niniejszego wynalazku w pojeździe przechylnym zaopatrzonym w dwa koła przednie.

Claims (8)

Zastrzeżenia patentowe

1. Pojazd przechylny mający ramę z częścią przednią mającą oś wzdłużną, i częścią tylną mającą oś pochylenia, przy czym do części przedniej ramy zamocowane jest siedzenie kierowcy i co najmniej jedno koło przednie, ruchome obrotowo wokół osi sterowania kół przednich usytuowanej poprzecznie względem osi wzdłużnej części przedniej ramy, natomiast do części tylnej ramy zamocowane są dwa koła tylne, a część tylna ramy jest połączona z częścią przednią ramy tak, że jest ruchoma wokół osi pochylania równoległej do kierunku osi wzdłużnej części przedniej ramy, znamienny tym, że koła tylne (14, 15) części tylnej (3) ramy są ruchome obrotowo wokół ich osi kierujących (19, 20) kół tylnych, poprzecznych do osi wzdłużnej (8) i koła tylne (14, 15) pochylają się wokół osi pochylania (17,18) kół tylnych, równoległej do kierunku osi wzdłużnej (8).

2. Pojazd według zastrz. 1, znamienny tym, że każde z kół tylnych (14, 15) części tylnej (3) ramy jest połączone z częścią tylną (3) ramy za pośrednictwem odpowiedniej, ustawionej pionowo, osi kierującej (19, 20) kół tylnych.

3. Pojazd według zastrz. 2, znamienny tym, że każde z kół tylnych (14, 15) części tylnej (3) ramy ma ramię sterujące (24), które jest ustawione poprzecznie względem osi kierującej (19, 20) kół tylnych i jest połączone swobodnym końcem, poprzez odpowiedni drążek kierowniczy (25, 26), z ramieniem korbowym (27), które jest połączone, obrotowo wokół osi wzdłużnej (8), z częścią przednią (2) ramy, i ustawione poprzecznie względem osi wzdłużnej (8) oraz jest obracane wokół osi wzdłużnej (8) przez część przednią (2) ramy przy pochylaniu części przedniej (2) ramy wokół osi (8') pochylania.

4. Pojazd według zastrz. 3, znamienny tym, że drugi koniec ramienia sterującego (24) jest zamocowany, za pośrednictwem pierwszego przegubu (28'), do ramienia poprzecznego (29, 30), które jest równoległe do odpowiedniego drążka kierowniczego (25, 26) i połączone poprzez drugi przegub (31,32) z częścią tylną (3) ramy.

PL 205 331 B1

5. Pojazd według zastrz. 4, znamienny tym, że każde z ramion poprzecznych (29, 30) kół tylnych (14, 15) jest połączone poprzez złącze obrotowe (33') z prowadnicą wzdłużną (33), która jest równoległa do osi wzdłużnej (8).

6. Pojazd według zastrz. 5, znamienny tym, że prowadnice wzdłużne (33), każdego z równoległych ramion poprzecznych (29, 30), są wzajemnie połączone drążkiem skrętnym (36) umieszczonym poprzecznie do kierunku wzdłużnego (8).

7. Pojazd według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że osie kierujące (19, 20) kół tylnych są nachylone względem osi wzdłużnej (8), a każda z nich jest zawieszona niezależnie na części tylnej (3) ramy, i każda ma amortyzator (22, 23).

8. Pojazd według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera uruchamiane od zewnątrz urządzenie przechylające (9) połączone, z jednej strony, z częścią przednią (2) ramy, a z drugiej strony, z częścią tylną (3) ramy, dla względnego pochylania części ramy wokół osi pochylania (8'), przy czym z urządzeniem przechylającym (9) jest połączony czujnik (12) sterowania, który jest czujnikiem sterowania urządzenia przechylającego (9) w funkcji względnego pochylenia części przedniej i tylnej.