TWI830843B

TWI830843B - 機車前懸吊系統及包括其之機車

Info

Publication number: TWI830843B
Application number: TW108147556A
Authority: TW
Inventors: 安德烈拉法利
Original assignee: 義大利商比雅久股份有限公司
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2024-02-01
Also published as: WO2020136510A1; EP3902739A1; CN113226907A; JP2022515485A; EP3902739B1; CN113226907B; IT201800021073A1; TW202028050A; EP3902739C0; JP7422771B2

Abstract

一種機車前懸吊系統(10)，包括：一轉向臂(11)，機械性連接或適於機械性連接一機車(1)的一轉向車把(7)；一搖擺臂(12)，包含一第一連接部(13)與一第二連接部(14)，第一連接部可旋轉地連接搖擺臂(12)至轉向臂(11)，第二連接部適於連接搖擺臂(12)至相關的前輪(2)；一避震器組(20)，包含可旋轉地連結至搖擺臂(12)的一附接腳(22)；其中，第一連接部(13)可旋轉地連接搖擺臂(12)至轉向臂(11)，使搖擺臂(12)可相對於轉向臂(11)繞著一支點(15)旋轉，上述支點可相對於轉向臂(11)移動。

Description

機車前懸吊系統及包括其之機車

本發明涉及用於運輸車輛的懸吊系統的技術領域，特別有關一種機車前搖擺臂懸吊系統。

在機車領域中，已知在機車的前導輪架(forecarriage)中使用了搖擺臂懸吊系統(swing arm suspension)。搖擺臂懸吊系統可為單側叉或雙側叉的結構，通常包括一剛性臂，也稱為轉向臂，鉸接在轉向臂上的搖擺臂終止於前輪的銷件上。例如，在歐洲專利EP2996929B1中描述了單側搖擺臂懸吊系統。

在先前技術的機車搖擺臂懸吊系統中，轉向臂機械性連接到機車的轉向車把。此外，通常包含彈簧和阻尼器的避震器組係附接至搖擺臂。

上面描述的先前技術的機車前搖擺臂懸吊系統具有幾個缺點。

第一個缺點是在制動(braking)期間可能的過度下沉(sinking)。實際上，在制動期間，在車輛前方由於減速度導致的負載轉移的效果，避震器組趨於壓縮且因此「下沉」，此下沉程度高於在包含駕駛員和其他懸吊質量(例如乘客，行李等)之車輛的靜態重量的情況中之下沉。

前導輪架的下沉可能與到達壓縮行程(stroke)尾端有關，此下沉直接導致了車輛姿態的顯著改變。

實際上，例如兩輪機車在避震器組的壓縮階段的現象，也同樣適用於具有更多車輪的各類型車輛。在避震器組的壓縮階段中，特別地減少了車輛的前伸距(trail)。前伸距的變化改變了駕駛員感知到的車把的響應度及靈敏度。此外，隨著控制不佳及/或過度的下沉，通常會產生後懸吊系統的延伸，此延伸因為隨之減輕的後軸變得不好控制，直到達到後輪離開地面的極限狀況為止。後輪離開地面可能會導致駕駛員失去對行駛軌跡的控制。

應該注意的是，在下沉階段期間的姿態變化不一定具有先前所述的負面影響。換句話說，一方面，過度下沉肯定是負面作用的，因為它涉及到動態姿態的改變，這可能會使車輛和駕駛員陷入危機；另一方面，受控的前懸吊系統的下沉也可以促進和改善駕駛性能(drivability)和駕駛感覺。

實際上，由於前懸吊系統的下沉的程度，駕駛員能夠感知車輛的動態行為，並且提前注意到已達到輪胎的抓地力極限。另外，前軸的受控下沉允許更好地下降到彎道以轉彎，這既因為它有利於降低前軸，又因為減少前伸距而提高響應度(responsiveness)，且因此提高了駕駛員的靈敏度。

可以從上述內容推論得出，根據前懸吊系統的下沉(稱為「俯衝(dive)」)的大小，決定了車輛動態姿態的實質改變。受控類型的下沉不僅無害，而且改善了車輛的駕駛性能和操縱性能。在這方面，應該注意的是，由於制動力對懸吊系統之剛度的干擾，在上述先前技術的搖擺臂前懸吊系統(Swing arm front suspension)中具有受控的懸吊系統之下沉是不容易的。

先前技術的搖擺臂前懸吊系統的第二個缺點是靠近輪轂的元件間的配置不是很接近。這種寬鬆的設計導致制動盤的冷卻效率降低和外觀整潔性的缺乏。

先前技術的搖擺臂前懸吊系統的第三個缺點，是它們不能為懸吊系統或至少懸吊系統中的某些元件提供足夠的保護，以防污物入侵。

本說明書的大體目的是提供一種能夠完全或部分地解決上述缺點的機車搖擺臂前懸吊系統。

此目的藉由總體上在請求項1中定義的機車前懸吊系統得以實現。並在所附請求項中定義了上述機車懸吊系統的較佳和有益的實施例。

藉由參考以下段落中簡要描述的附圖，以及對特定實施例的詳細描述，將更好地理解本發明。其中所述實施例為範例，而非用於限制本發明。

1:機車

2:前輪

3:後輪

4:驅動馬達

5:支撐架

6:鞍座

7:轉向車把

8:轉向管

10:機車前懸吊系統

11:轉向臂

12:搖擺臂

13:第一連接部

14:第二連接部

15:支點

15':軸

16:旋轉銷

18:鉸鏈銷

19:減震器

20:避震器組

21:附接頭

22:附接腳

23:彈簧

24:桿件(阻尼器)

25:護套(阻尼器)

28:卡鉗(制動裝置)

29:盤(制動裝置)

30:殼體

31:腔室

32:貫穿開口

33:彈性變形蓋

34:鉸鏈(鉸接點)

113:可旋轉臂

115:滑塊

121,122:分臂

123:橋接部

124:可旋轉耦接塊

125:支撐托架

128:開槽孔

133:波紋管蓋

d,d':距離

X-X:旋轉軸

Z-Z:轉向軸

第1圖繪示機車的側視平面圖，包括機車搖擺臂前懸吊系統之示例性且非限制性的第一實施例，其中上述懸吊系統的一些零件係以剖面呈現。

第2圖繪示第1圖的機車前懸吊系統的側視圖。

第3圖繪示局部放大側視圖，且第1圖之懸吊系統的一些零件係以剖面呈現。

第4圖繪示第1圖的懸吊系統的剖面圖。

第5圖繪示第1圖的前懸吊系統的立體圖。

第6圖繪示機車前搖擺臂懸吊系統的示例性且非限制性的第二實施例的側視圖。

第7圖繪示第6圖的機車前懸吊系統的上視圖。

第8圖繪示第6圖的機車前懸吊系統的剖面圖。

第9圖繪示局部放大側視示意圖，且第6圖之懸吊系統的一些零件係以剖面呈現。

第10圖繪示機車搖擺臂前懸吊系統的示例性而非限制性的第三實施例的側視示意圖。

第11圖繪示機車搖擺臂前懸吊系統的示例性而非限制性的第四實施例的側視示意圖。

第12A圖和第12B圖繪示根據本發明的機車前懸吊系統的分別兩個操作狀態的示意圖。

在附圖中，相同的元件符號係指示相同或相似的元件。

附圖繪示運輸車輛，特別是機車1的實施例。在圖式所示的特定實施例中，機車1係被設想為一種助動車(moped)，且圖式並非作為任何限制。機車1包含前輪2、後輪3、驅動馬達4、支撐架5、鞍座6、旋轉地固定在支撐架5上且可繞轉向軸Z-Z旋轉的轉向車把7。

為了本說明書的目的，術語“機車”應被廣義地理解，包括具有至少兩個車輪(即前輪2和後輪3)的任何機車。因此，這樣的定義還包括具有三個車輪的機車，例如：包含前軸上的兩個成對的轉向輪和後軸上的一個驅動輪、或包括前軸上的單個轉向輪和後軸上的兩個驅動輪的機車。最後，機車的定義中也可包含所謂的四輪車，其前軸上有兩個車輪，後軸上有兩個車輪。

眾所周知，機車1更包括轉向管8，此轉向管8固定至轉向車把7，使轉向管8可與轉向車把7一起繞轉向軸Z-Z旋轉。

機車1更包括機車前懸吊系統10，適於配置以固定前輪2至轉向管8，使得機車前懸吊系統10為可操作地插入在轉向管8和前輪2之間。

驅動馬達4可直接或間接操作地連接至機車1的驅動輪，在此範例中係連接至後輪3。根據可能的一實施例，驅動馬達4是內燃引擎。根據一替代實施例，驅動馬達4是電動或油電混合馬達。

儘管在呈現且描述的特定範例中，機車前懸吊系統10是單臂前懸吊系統，懸臂支撐在前輪2的一側。應該注意的是，本專利申請的教示也可應用於雙臂懸吊系統，即叉式(fork)懸吊系統。

機車前懸吊系統10包括轉向臂11，機械性連接或適於機械性連接到機車1的轉向車把7。在圖式中所示的特定非限制性實施例中，轉向臂11的上端的一部分連接至轉向管8，從而可與轉向管8一起繞轉向軸Z-Z旋轉。應該注意的是，轉向臂11和轉向管8可以是兩個分開的機械耦接的元件，但是也可形成單一元件。

機車前懸吊系統10更包括一搖擺臂12，搖擺臂12具有第一連接部13與第二連接部14。第一連接部13可旋轉地連接搖擺臂12至轉向臂11，第二連接部14適於連接搖擺臂12至相關的前輪2。

機車前懸吊系統10更包括避震器組20，避震器組20具有附接腳22，附接腳22可旋轉地連結至搖擺臂12。搖擺臂12的第一連接部13可旋轉地連接搖擺臂12至轉向臂11，使得搖擺臂12可相對於轉向臂11繞著支點15旋轉，支點15可相對於轉向臂11移動。較佳地，第一連接部13為搖擺臂12的第一端部，可旋轉地連結到轉向臂11，以繞可動的支點15旋轉，且第二連接部14承載上述相關的前輪2的旋轉銷16。

根據一個特別有益的實施例，機車前懸吊系統10包括固定至搖擺臂12的盤式制動卡鉗28。例如，盤式制動卡鉗28是機車1的制動裝置28、29的一部分，除卡鉗28之外，還包括用於盤式制動器的盤29固定在前輪2上，使得盤29可與前輪2一起旋轉。卡鉗28附接到搖擺臂12的優點在於，可以減少制動期間機車前懸吊系統10的下沉，且在前輪2的輪轂附近使機車前懸吊系統10特別地整潔(tidy)及緊密排列(compact)。例如，通過支撐托架125將卡鉗固定至搖擺臂12。較佳地，在第一連接部13與卡鉗28的支撐托架125之間安置有搖擺臂12的第二連接部14。例如，支撐托架125是板狀的托架。

較佳地，第二連接部14承載相關的前輪2的旋轉銷16。此旋轉銷 16為前輪2定義旋轉軸X-X。較佳地，前輪2的旋轉銷16具有一端部接合且藉由干涉緊固在限定在搖擺臂12內部的鎖定座中，且旋轉銷16具有另一部分突出於所述鎖定座的外部，從而可旋轉地支撐前輪2。更較佳地，旋轉銷16的上述端部被緊固在上述鎖定座之中，以防止旋轉銷16和搖擺臂12之間的相對旋轉。

根據有益的實施例，搖擺臂12包括一第三連接部，此第三連接部插入於第一連接部13和第二連接部14之間。因為第三連接部，搖擺臂12可旋轉地連接避震器組20的附接腳22。例如，機車前懸吊系統10包括鉸鏈銷18，此鉸鏈銷18穿過或接合在搖擺臂12的第三連接部中，以將避震器組20的附接腳22可旋轉地連結至搖擺臂12。

根據一個特別有益的實施例，附接腳22為可旋轉地連結到搖擺臂12，使得搖擺臂12可相對於附接腳22繞一旋轉軸旋轉，此旋轉軸只能沿著與轉向臂11相關的行進軸移動。由於支點15相對於轉向臂11為可移動的，使得上述方法可能實現。

根據有益的一實施例，轉向臂11是中空的，例如為管狀，並且容置避震器組20的至少一部分於其中。此便利的設計具有減少避震器組20在灰塵和天氣中暴露的優點。

較佳地，避震器組20包括固定至轉向臂11的附接頭21，例如：也安置在轉向臂11內。上述附接頭21可較佳地藉由鉸鏈34鉸接到轉向臂11。

根據較佳實施例，在機車前懸吊系統10中，避震器組20包括一彈簧23和一阻尼器24、25。彈簧23完全容置在轉向臂11中。彈簧23可例如為插入在附接頭21和避震器組20的附接腳之間的一螺旋彈簧，以施加趨於將附接頭21和附接腳22移動分開的彈性推力。彈簧23較佳地包圍阻尼器24。

較佳地，阻尼器包含桿件24和護套25，並且桿件24適於配置在護套25內滑動並容置在轉向臂11中。此外，此便利的設計還具有減少避震器組20，尤其是桿件24在灰塵和天氣中暴露的優點。較佳地，避震器組20的附接腳22安置在護套25的底部。

第1圖至第5圖描述了根據本發明的機車前懸吊系統10的第一實施例。

除了所描述的一般特徵之外，在第一實施例中，可動的支點15是降伏(yielding)支點。例如，藉由彈性地固定在轉向臂11與第一連接部13之間的圓筒形鉸鏈，搖擺臂12的第一連接部13可旋轉地鉸接到搖擺臂12。如第3圖和第4圖所示，旋轉支點15具有鉸鏈銷，此鉸鏈銷穿過在第一連接部13中的孔且通過彈性支撐設計19固定在轉向臂11上。這些彈性支撐設計包括至少一個減震器(Silent block)19，在範例中，一對減震器19安置在搖擺臂12的相對兩側，並分別安置在轉向臂11中的兩個殼體中。因此，第1圖至第5圖所示的機車前懸吊系統10的實施例的大致原理，是藉由支點15的彈性支撐設計19操作地插入在搖擺臂12的第一連接部13與轉向臂11之間，來確保支點15的自由度(mobility)，這就是為什麼支點15可以被定義為降伏支點的原因。根據特別有益的實施例，上述彈性支撐設計具有方向選擇性的彈性，即，彈性變形相較於在至少一不同方向(例如，平行轉向軸的方向)，在一限定的方向(例如，相對於旋轉銷16的徑向)上更大。

在替代解決方案中，支點15可以是可滑動的支點，並且此特性可藉由例如：在搖擺臂12的第一連接部13提供一開槽孔來獲得，此開槽孔即沿一延伸方向延伸，定義旋轉支點的鉸鏈銷係接合在此開槽孔內。這樣，可以將上述鉸鏈銷以固定的方式固定在轉向臂11上。開槽孔可以是一貫穿開槽孔或一盲開槽孔。前述延伸方向較佳地平行於地面。此替代實施例的大致原理是提供允許支點15平移的線性引導件。提供一種組合解決方案是明顯可能的，此解決方案同時提供支點15的彈性支撐設計19且支點15具有沿著線性引導件滑動的可能性。

根據有益的實施例，與第1圖至第5圖的範例一致，轉向臂11包括一殼體30，此殼體30具有一腔室31，第一連接部13安置在此腔室31中。殼體30具有貫穿開口32，此貫穿開口32被搖擺臂12穿過，使第二連接部14安置在殼體30的外部。有利地，機車前懸吊系統更包括固定在所述殼體30上的彈性變形蓋33，以封閉貫穿開口32。這顯著地降低避震器組20和搖擺臂12的部分暴露於灰塵。根據特別有益的實施例，彈性變形蓋33具有被搖擺臂12穿透的貫穿孔。在第1圖至第5圖所示的特定範例中，有兩個彈性支撐件用於可動的支點15，特別是兩個減震器，它們被容置在位於殼體30的兩個相對壁中的兩個座位。

第6圖至第9圖顯示了一個與上述實施例非常相似的替代實施例，其不同之處在於，搖擺臂12包括第一分臂121和第二分臂122彼此平行地安置，以及連接所述分臂121、122的橋接部123。兩個分臂121、122被配置成並且安置成使得避震器組20的附接腳22被置於它們之間。換句話說，在此替代實施例中，搖擺臂12是叉臂(fork arm)。此實施例中與第1圖至第5圖的實施例相反，沒有提供殼體30。

在第6圖至第9圖的實施例中，支點15是可移動的，因為類似於在第1圖至第5圖的實施例中已經描述的那樣，機車前懸吊系統10包括支點15的彈性支撐設計19。在此範例中，前述設計包括兩個減震器19，每個減震器19各自固定至搖擺臂12的分臂121、122，特別是插入各自的殼體座中。

機車前懸吊系統10較佳地包括一可旋轉耦接塊124，繞支點15旋轉並且可操作地插入在分臂121、122和轉向臂11之間。可旋轉耦接塊124較佳地為T形。

根據有益的實施例，第6圖至第9圖的機車前懸吊系統包括一波紋管蓋133，此波紋管蓋133較佳地是彈性的，此波紋管蓋133固定至轉向臂11的下端的一部分。

並且，在此實施例中，避震器組20的附接腳22可旋轉地鉸接到搖擺臂12的第三連接部，例如藉由鉸鏈銷18。較佳地，此鉸鏈銷18穿過在轉向臂11中限定的兩個開槽孔128，因此，使得鉸鏈銷18與附接腳可以相對於轉向臂11沿著滑動軸行進。

第10圖示意性地繪示另一實施例，其中，可動的支點15可相對於轉向臂11滑動。特別地，機車前懸吊系統10包括可旋轉地鉸接在支點15上的滑塊115，以連接到搖擺臂12的第一連接部13。轉向臂11包括一線性引導件，此線性引導件可滑動地支撐滑塊115，從而使滑塊115可沿著引導軸移動。較佳地，同樣在此實施例中，搖擺臂12的第二連接部14承載前輪2的旋轉銷16，且避震器組20的附接腳22可旋轉地鉸接到插入在第一連接部13和第二連接部14之間的搖擺臂12的第三連接部上。

第11圖示意性地繪示另一實施例，其中可動的支點15相對於轉向臂11為可旋轉的。特別地，機車前懸吊系統10包括一附加可旋轉臂113，可旋轉臂113可旋轉地鉸接到搖擺臂12，從而搖擺臂12相對於附加的可旋轉臂113繞可動的支點15旋轉，且可旋轉臂113可旋轉地鉸接到轉向臂11，使得可旋轉臂113可相對於轉向臂11以及相對於較佳地固定的附加支點15旋轉。較佳地，同樣在此實施例中，搖擺臂12的第二連接部14承載前輪2的旋轉銷16，且避震器組20的附接腳22被可旋轉地鉸接在搖擺臂12的第三連接部上，此搖擺臂12插入在第一連接部13和第二連接部14之間。

為了闡明可動的支點15的運動，第12A圖和第12B圖繪示本發明的懸吊系統的兩種操作狀態。在第12B圖中，前輪2向上移動(以減小的尺寸顯示)，例如，由於路面的顛簸(bump)，且旋轉銷16也隨之向上移動。此運動導致搖擺臂12旋轉，因此導致避震器組20被壓縮。由於避震器組20被配置以在轉向臂11的中空部分中進行軸向滑動，並且不繞其鉸接點34旋轉，因此避震器組20的搖擺臂12被配置為繞避震器組20的附接腳22的鉸鏈銷18旋轉。此鉸鏈銷18根據前輪 2的運動而沿避震器組20的縱軸上下滑動。因此，如第12A圖和第12B圖所示，支點15向前和向後運動，例如在形成第一連接部13的一部分的開槽孔內運動。如果支點15不能移動或降伏，則機車前懸吊系統10將被卡住並且其操作可能是不完整或非有效的。仍然參考第12A圖和第12B圖，應當注意，支點15定義一分別的軸15'。隨著懸吊系統的下沉，軸15'相對於轉向臂11可以移動。換句話說，軸15'可改變對於轉向臂11的相對距離。又換句話說，以直線軸Z-Z(即轉向軸)做為基準，隨著懸吊系統的下沉，距離d改變，此距離d定義為穿過軸15'的垂線與軸Z-Z間的截距。例如，支點15的軸15'向後移動以增加相對距離d'。

基於上述內容，因此可以理解上述類型的機車搖擺臂前懸吊系統如何實現上述參考先前技術的目的。

實際上，上述搖擺臂機車前懸吊系統具有更好的對載荷的最佳反應能力，從而減少或消除先前技術中前搖擺臂懸吊系統的車頭俯衝(Pro-dive)或反俯衝作用(Anti-dive effect)。

在不改變本發明的原理的情況下，實施例和實施細節相對於純粹通過非限制性範例描述和繪示的實施例和實施細節可以廣泛地變化，而不因此脫離如所附申請專利範圍所限定的本發明的範疇。