TWI822775B - 交通工具之改良式傾斜懸吊 - Google Patents

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維瑟 雅利山德 樸落 喬罕納斯 德
佩爾 雅里森
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荷蘭商優希私人有限公司
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Abstract

本發明描述一種可傾斜交通工具(100)，其包括一交通工具框架(102、108)、一個前輪(124)、兩個後輪(112A、112B)及兩個擺臂。該等擺臂之一第一端可樞轉地耦合至該交通工具框架上之一樞轉點(121)且其等之一對置端耦合至該等後輪之一者。一搖臂(41)可圍繞位於該交通工具框架(102、108)之一對稱面中之一旋轉軸線(42)旋轉。兩個連桿(63、64)之各者之一第一端在該樞轉點處耦合至該等擺臂之一者。該交通工具包括配置於該等連桿(63、64)與該搖臂(41)之一外端之間的兩個連接臂(53、56)。該等連接臂包括彈性部件(61、62)，其等包括配置成至少兩個環群組以產生一非線性彈簧特性之數個貝氏(Belleville)彈簧。

Description

交通工具之改良式傾斜懸吊
本發明係關於一種諸如三輪電動機車之可傾斜交通工具。
專利申請案WO2015121289(A1)描述一種三輪交通工具，其歸因於存在將後輪耦合至交通工具框架之兩個擺臂而可傾斜。該交通工具包括用於使駕駛員感到舒適之一懸吊。未提及關於該懸吊之具體細節。
本發明之一目的係提供一種具有一改良式懸吊之可傾斜交通工具。
本發明提供一種可傾斜交通工具，其包括一交通工具框架、一個前輪及兩個後輪。該交通工具亦包括兩個擺臂，該等擺臂之各者之一第一端可樞轉地耦合至該交通工具框架上之一樞轉點且其等之一對置端耦合至該等後輪之一者。一搖臂圍繞位於該交通工具框架之一對稱面中之一旋轉軸線可旋轉地配置。該交通工具進一步包括：兩個連桿，該等連桿之各者之一第一端在該樞轉點處耦合至該等擺臂之一者；及兩個連接臂，其等各配置於該等連桿之一者之一第二端與該搖臂之一外端之間。該等連接臂之各者包括一彈性部件，該彈性部件包括配置成至少兩個環群組以產生一非線性彈簧特性之數個貝式(Belleville)彈簧。
此配置允許非傾斜但懸吊相關之行進與該等後輪上之力及一受限空間中之該等連桿之行進之間的一高比率，同時該彈性元件之重量可最小。
應注意，因為該交通工具之該懸吊部分配置於一受限空間中(例如緊挨該交通工具之一電池組)，所以可有利地使用少有偏轉(施加力會因其而損耗)之懸吊構件。藉由利用貝氏彈簧來最佳促進此事實，該等貝氏彈簧能夠在短位移內吸收大量力。
該等彈性部件視情況經配置以在增加該等彈性部件時壓縮該等貝氏彈簧。
貝氏彈簧之各群組視情況包括以下構形之至少一者：- 兩個串聯彈簧；- 兩個串聯彈簧及並聯配置於該兩個串聯彈簧之兩側處之一個額外彈簧；- 兩個串聯彈簧及並聯配置於該兩個串聯彈簧之兩側處之兩個額外彈簧；- 兩個串聯彈簧及並聯配置於該兩個串聯彈簧之兩側處之三個額外彈簧；由該等貝氏彈簧之此定向及堆疊變動提供之非線性彈簧特性可用於提供一舒適懸吊，同時提供最硬彈簧特性之具有最高量之並聯彈簧之配置防止在過大力施加於該等後輪或擺臂上時損壞整個懸吊鏈。
該非線性彈簧特性可隨著彈簧行程增加而依可變速率不斷增強。
40:副框架
41:搖臂
42:轉轉軸線
44:虛擬管
45:軸
46:軸
51:旋轉軸線
52:旋轉軸線
53:第一連接臂
54:樞轉點
55:樞轉點
56:第二連接臂
57:樞轉點
58:樞轉點
60:彈簧/懸吊環
60A:貝氏(Belleville)彈簧
60B:貝氏彈簧
61:彈性部件
62:彈性部件
63:第一連桿
64:第二連桿
71:第一連桿
72:第二連桿
74:外殼
75:末端止擋件
76:群組
77:群組
78:群組
81:線
100:可傾斜交通工具
102:後框架桿/交通工具框架
104:地面
105:對稱面
106:鉸鏈連接件/鉸鏈
107:電池
108:前框架元件/交通工具框架
109:集電弓
111:鉸鏈
112:後輪
112A:第一後輪
112B:第二後輪
113:搭橋
114:支撐桿/擺臂
114A:擺臂
114B:擺臂
115:板條
116:桿
120:鉸鏈接頭/鉸鏈
121:旋轉點/旋轉軸線/樞轉點
124:前輪
140:車座
142:手把架
148:手把
150:燈模組
Di:內徑
De:外徑
自下文將描述之實施例明白且將參考下文將描述之實施例來闡明本發明之此等及其他態樣。在圖式中，圖1示意性展示根據一實施例之一可傾斜交通工具之一透視圖；圖2示意性展示圖1之交通工具之一側視圖；圖3示意性展示一傾斜位置中之交通工具之一後視圖；圖4示意性展示圖1之交通工具之部分之一仰視圖；圖5A示意性展示一後輪及其懸吊配置之一側視圖；圖5B展示根據一實施例之非傾斜位置中之懸吊配置之部分之一側視圖；圖6示意性展示根據一實施例之一貝氏彈簧之一俯視圖及一側視圖；圖7示意性展示根據一實施例之圖5A之連接臂之一橫截面；圖8展示根據一實施例之彈簧力與彈簧行程之一曲線圖；及圖9展示依據S_tot而變化之值d(F_tot)/dS之一曲線圖。
應注意，不同圖中具有相同元件符號之項目具有相同結構特徵及相同功能或為相同信號。若已解釋此一項目之功能及/或結構，則無需在[實施方式]中重複其解釋。
圖1示意性展示根據一實施例之一可傾斜交通工具100之一透視圖。在此實例中，交通工具100包括一個前輪124及兩個後輪112，圖1中僅可看見一個後輪。交通工具100可由可配置於前輪124之一輪轂中之一電動馬達馬達驅動。交通工具100進一步包括一車座140、一手把架142及手把148。一燈模組150配置至手把架142上。交通工具100亦包括配置於車座140與手把架之間的一前框架元件108。一主後框架桿102、一集電 弓109及一電池107位於車座140下方。燈模組150及馬達可由電池供電。
交通工具100包括一耦合框架，其由兩個桿116、兩個彎曲板條115及配置於一鉸鏈接頭120處之一搭橋113形成，亦參閱圖2(其展示交通工具100之一側視圖)。彎曲板條115在一鉸鏈連接件106處可旋轉地配置至前框架元件108上。後輪112經由支撐桿114來附接至後框架且在一旋轉點121處可旋轉地連接至後框架。支撐桿114亦指稱擺臂114。依此方式，各後輪112能夠相對於後框架(即，主後框架桿102)平移。應注意，鉸鏈接頭120處之搭橋113係選用的且可省去，但搭橋113提高耦合框架之強度。
如自圖2可見，若交通工具處於未折疊狀態中，則桿116之部分由集電弓109圍封。歸因於存在鉸鏈111、110、120及106，將在一使用者坐於車座140上之後迫使兩個鉸鏈110及106進一步分開。此意謂使耦合框架展開且迫使鉸鏈接頭120向上。應注意，板條可由一撓性材料製成，但替代地，板條可較硬。其可由木材、塑膠或金屬或任何其他適合材料製成。
圖3示意性展示一傾斜位置中之交通工具100之一後視圖。虛線105指示交通工具100之框架之一對稱面。當交通工具100傾斜時，此對稱面105(亦指稱主面)與地面104成一角度。交通工具100可由於一使用者(圖中未展示)在右轉時向右傾斜而傾斜，參閱圖3之實例。歸因於擺臂114之旋轉及擺臂114之間的一特定耦合機構，兩個後輪112保持與地面接觸。
圖4示意性展示交通工具之部分之一仰視圖。圖4展示固定至交通工具之框架(圖中未展示)之一副框架40。一搖臂41可旋轉地耦合至 副框架40且可圍繞一旋轉軸線42旋轉。旋轉軸線42位於對稱面105中。一虛擬管44固定至副框架40且沿垂直於交通工具框架之對稱面105之一方向延伸。在虛擬管44內，兩個軸45、46圍繞一旋轉軸線121可旋轉地配置。此等軸45、46之各者分別固定至擺臂114A、114B之一者。擺臂114A、114B連接至車輪112A、112B。第一後輪112A圍繞一旋轉軸線51可旋轉地配置，且第二後輪112B圍繞一旋轉軸線52可旋轉地配置。應注意，在交通工具100之完全直立位置中，旋轉軸線51及52對準。
圖4進一步展示一第一連接臂53配置於搖臂41上之一樞轉點54與一樞轉點55之間。類似地，一第二連接臂56配置於搖臂41上之一樞轉點57與一樞轉點58之間。一第一連桿63配置於樞轉點55與軸45之間。類似地，一第二連桿64配置於樞轉點58與軸46之間。連桿63、64之各者之一第一端處在樞轉點121處耦合至一擺臂。連接桿63、64之一第二端耦合至搖臂41之一外端。
為使駕駛員在駕駛期間感到舒適，懸吊後輪112。由包括於連接臂53、56之各者中之彈性部件61、62實現懸吊。因為在連接臂53、56中配置一彈性部件61、62，所以連接臂之長度將在施加一力時改變。
圖5A展示一後輪112A及其懸吊配置之一側視圖。當在駕駛期間後輪112A遇到一路面高突時，迫使後輪突然向上，如由一箭頭Fup所指示。歸因於擺臂114A耦合至連桿63(兩者可圍繞軸線121旋轉)之事實，用力拉連接臂53，如由圖5A中之一箭頭Fpull所指示。應注意，儘管搖臂41可旋轉，但其不會在一突然力施加於兩個車輪112上時旋轉。搖臂41僅在交通工具之傾斜角改變時旋轉。此意謂：在圖5A中，在不改變傾斜 角之情況下，搖臂41之一外端處之樞轉點54應被視為一固定點。因此，當用力拉連接臂53時，彈性部件61將延伸。在向上力Fup結束之後，拉力消失且彈性部件61將縮短且恢復至其未負載狀態。
應注意，在此實施例中，擺臂114A本身不具彈性。上文所描述之後輪之懸吊係由於以下事實：擺臂114A經配置以圍繞旋轉點121旋轉且其固定至包括彈性部件61之連接臂53。
圖5B展示根據一實施例之非傾斜位置中之懸吊機構之部分之一側視圖。兩次展示擺臂114A，即，一次處於一未負載情境中(參閱114A(1))，且一次處於一負載情境中(參閱114A(2))。歸因於負載之旋轉軸線51之垂直位移指稱△swing，而歸因於負載之樞轉點55沿彈性部件61之延伸方向之位移指稱△res。△res之值與彈性部件61之延伸直接相關。在一特定實施例中，擺臂114A之長度(界定為樞轉點121與旋轉軸線51之間的距離)係330mm，且連桿63之長度(界定為樞轉點55與樞轉點121之間的距離)係40mm。在該情況中，界定為△swing/△res之懸吊比等於330/40=8.25。在一較佳實施例中，此懸吊比位於8至14之間的一範圍內。
下表1展示針對不同負載之擺臂114A之樞轉角(Sw.A.Rot)及所謂之桿延伸(Rod_EXT)(其等於彈性部件61之壓縮)之一實例。表1中展示桿長(L_rod)及桿延伸之值(以mm為單位)。
表1
Figure 108115813-A0305-02-0010-1
彈性部件61、62之各者包括數個環(所謂之錐形盤簧，亦稱為貝氏彈簧墊圈或貝氏彈簧)。彈簧配置成具有不同堆疊及/或定向構形之至少兩個群組以產生一非線性彈簧特性。
圖6示意性展示根據一實施例之一貝氏彈簧之一俯視圖及一側視圖。彈簧60具有一內徑Di及一外徑De。如自圖6之下部分可見，懸吊環60並非完全平坦；內圓周位於平行於環之外圓周之平面之一平面中，但不位於環之外圓周之平面中。當將一足夠力施加於懸吊環60時，其被壓進且環將完全或在一定程度上平坦化，其取決於所施加之力及懸吊環60之強度。
圖7示意性展示根據一實施例之圖5A之連接臂53之一橫截面。連接臂53包括一第一連桿71及一第二連桿72。第一連桿71經由一減震器來彈性地耦合至第二連桿72，該減震器體現為圖4中所展示之彈性部件61。減震器包括一外殼74，其可為(但不限於)一圓柱形外殼。外殼74之一側固定至連桿72。外殼74之一對置側包括使另一連桿(其係連桿71)移入及移出之一開口。一末端止擋件75配置於外殼74中，末端止擋件75固定於連桿71之一外端處。在此特定實例中，10個貝氏彈簧60A配置於外殼74內。彈簧60A圍繞連桿71配置。連桿71之橫截面小於彈簧60A之內徑Di。連桿71較佳具有一圓形橫截面，使得彈簧60A可便於圍繞連桿71配置。然 而，應注意，連桿之橫截面可具有不同形狀，諸如矩形或三角形或星形等等。在此實施例中，彈性部件61經配置以在當一力施加至連接臂53時，壓縮貝氏彈簧60A之至少一些。
彈簧60配置成一特定配置。在此實例中，六個彈簧並聯配置(參閱群組76)，且另外四個彈簧串並聯配置(參閱群組77)。群組76及77之各者將具有一線性彈簧率特性，但當被組合時，總彈簧特性將含有具有不同梯度之兩個斜率以導致一非線性彈簧率特性。
自零力開始，彈簧特性將由最弱群組(即，群組77)判定。在力達到一特定值之後，彈簧特性由較硬群組(即，群組76)判定。在此實例中，另一群組78包括兩個貝氏彈簧60B，其等不圍繞連桿71配置且不增加總彈簧特性。群組78之功能係抑制末端止擋件75、連桿71及周圍組件在後輪112之返回或向下行程期間移動。應注意，因為彈簧60B不圍繞連桿71配置，所以連桿71及末端止擋件75之向外行程較佳小於彈簧60B之直徑之35%以防止其等旋轉至其等無法在返回行程期間返回至其等初始位置之一程度。群組78可包括(但不限於)貝氏彈簧。可使用其他類型之彈性元件來實現相同於此實例中由彈簧60B提供之功能的功能。
圖8展示根據一實施例之彈簧力與彈簧行程之一曲線圖。在此實施例中，彈性部件61包括四個貝氏彈簧群組。在圖8之曲線圖中，值F_tot表示彈性部件上之總力，而S_tot表示彈性部件61之總彈簧行程。如自圖8可見，線81展示其中曲線之梯度突然改變之三個轉變。可藉由展示依據S_tot而變化之值d(F_tot)/dS之一曲線圖來最佳表示此等改變，亦參閱圖9。在此特定實例中，d(F_tot)/dS之值展示四個階段。第二階段低於第一階段。在第二階段之後，函數展示兩個更高階段，其等之各者高於前一階段。換言之，非線性彈簧特性之一導數包含一階梯函數。階梯函數具有四個階段。除一第一階段與一第二階段之間的一轉變之外，階梯函數包含一遞增階梯函數。
可藉由並聯配置數個貝氏彈簧來實現圖9中之最高階段，如圖7中所展示(參閱群組76)。此一並聯彈簧配置將導致特性之末端處之一非常硬懸吊。圖8之此最後非常陡部分將避免在力過大時損壞周圍組件。為仍使駕駛者感到足夠舒適，彈性部件61至少亦包括另一環群組，參閱圖7中之群組77。歸因於此群組，彈簧率特性將亦具有一較不陡部分。
應注意，上文中使用術語「桿」及「管」兩者。應注意，「管」被視為一中空桿，而上文所提及之「桿」未必為中空。在一些實施例中，上文所提及之桿可為均質(非中空)或至少部分均質。
應注意，上述實施例繪示而非限制本發明，且熟習技術者將能夠設計諸多替代實施例。例如，可傾斜交通工具可包括兩個前輪而非僅一個。
在申請專利範圍中，放置於括號之間的任何元件符號不應被解釋為限制申請專利範圍。所使用之動詞「包括」及其詞形變化不排除存在除一請求項中所述之元件或步驟之外之元件或步驟。一元件之前的冠詞「一」不排除存在複數個此等元件。在互不相同附屬請求項中敘述某些措施之純事實不指示不能有利使用此等措施之一組合。
40‧‧‧副框架
41‧‧‧搖臂
42‧‧‧旋轉軸線
44‧‧‧虛擬管
45‧‧‧軸
46‧‧‧軸
51‧‧‧旋轉軸線
52‧‧‧旋轉軸線
53‧‧‧第一連接臂
54‧‧‧樞轉點
55‧‧‧樞轉點
56‧‧‧第二連接臂
57‧‧‧樞轉點
58‧‧‧樞轉點
61‧‧‧彈性部件
62‧‧‧彈性部件
63‧‧‧第一連桿
64‧‧‧第二連桿
105‧‧‧對稱面
112A‧‧‧第一後輪
112B‧‧‧第二後輪
114A‧‧‧擺臂
114B‧‧‧擺臂
121‧‧‧旋轉軸線

Claims (8)

  1. 一種可傾斜交通工具(100)，其包括：一交通工具框架(102、108)；一個前輪(124)；兩個後輪(112A、112B)；兩個擺臂(114A、114B)，該等擺臂之各者之一第一端可樞轉地耦合至該交通工具框架上之一樞轉點(121)且其之一對置端耦合至該等後輪之一者；一搖臂(41)，其圍繞位於該交通工具框架(102、108)之一對稱面中之一旋轉軸線(42)可旋轉地配置；兩個連桿(63、64)，該等連桿之各者之一第一端在該樞轉點(121)處耦合至該等擺臂之一者；兩個連接臂(53、56)，其等各配置於該等連桿(63、64)之一者之一第二端與該搖臂(41)之一外端之間；其中該等連接臂之各者包括一彈性部件(61、62)，該彈性部件包括配置成至少兩個環群組以產生一非線性彈簧特性之數個貝氏(Belleville)彈簧。
  2. 如請求項1之交通工具，其中該等彈性部件經配置以在當一力施加至該等連接臂時，壓縮該等貝氏彈簧之至少一些。
  3. 如請求項1或2之交通工具，其中貝氏彈簧之各群組包括以下構形之 至少一者：兩個串聯彈簧；兩個串聯彈簧及並聯配置於該兩個串聯彈簧之兩側處之一個額外彈簧；兩個串聯彈簧及並聯配置於該兩個串聯彈簧之兩側處之兩個額外彈簧；兩個串聯彈簧及並聯配置於該兩個串聯彈簧之兩側處之三個額外彈簧。
  4. 如請求項1或2之交通工具，其中該非線性彈簧特性隨著彈簧行程增加而不斷增強。
  5. 如請求項4之交通工具，其中該非線性彈簧特性之一導數包含一階梯函數。
  6. 如請求項5之交通工具，其中除一第一階段與一第二階段之間的一轉變之外，該階梯函數包含一遞增階梯函數。
  7. 如請求項5之交通工具，其中該階梯函數具有四個階段。
  8. 如請求項1或2之交通工具，其中該交通工具包括一電動馬達及用於給該電動馬達供電之一電池。
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