TWI836580B - 用於向雙輪轉向機構提供轉向扭矩的裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種用於向雙輪轉向機構提供轉向轉矩、尤其是重定轉矩的裝置，所述裝置具有：用於將所述裝置支承在雙輪框架上的支承裝置；用於將所述裝置與所述雙輪轉向機構連接的連接裝置；以及用於引起能夠通過所述連接裝置傳遞到雙輪轉向機構上的轉向力、尤其是復位力的致動器裝置，其中，所述致動器裝置具有用於通過轉向控制裝置操控所述致動器裝置的控制介面。
Description
本發明涉及一種用於向雙輪轉向機構提供轉向扭矩的裝置。本發明還涉及一種雙輪框架、一種兩輪轉向裝置以及一種雙輪。
雙輪的運行特性在低行駛速度時可能不穩定。在運行穩定性小的情況下，雙輪的前輪會傾向於側向翻轉。翻轉的前輪和由此側向偏轉的車把可能導致危險的行駛狀況。
即使在雙輪的前輪抬起時，前輪也可以向側面翻轉並且車把可以側向地偏移。例如雙輪的停放或抬起或雙輪的運輸可能因此受到影響或導致在雙輪的周圍環境中的損壞。
本發明在一個方面中涉及一種用於向雙輪轉向機構提供轉向扭矩的裝置。所述轉向扭矩可以是復位扭矩。所述裝置可以設計用於根據轉向角提供轉向扭矩。所述轉向扭矩可以是可變的轉向扭矩。所述雙輪轉向機構例如可以是自行車轉向機構或摩托車轉向機構。
雙輪轉向機構可以具有叉形柱頭。所述復位扭矩可以是用於使叉形柱頭或佈置在所述叉形柱頭上的雙輪車把復位的復位扭矩，所述雙輪車把可以是自行車車把或摩托車車把。因此，所述復位扭矩可以實現叉形柱頭復位扭矩或車把復位扭矩或所述叉形柱頭復位扭矩或所述車把復位扭矩。轉向角可以基於雙輪轉向機構的雙輪車把的轉彎角度。
所述裝置可以是雙輪部件，這些雙輪部件可以補充裝備在雙輪上或者說補充裝備在雙輪框架上和/或雙輪轉向機構上。所述裝置為此可以支承在雙輪框架上並且可以與雙輪轉向機構連接。所述雙輪部件可以是自行車部件或摩托車部件。
所述復位扭矩可以使雙輪轉向機構重定到所述裝置的中立位置中。所述中立位置可以是所述裝置的如下狀態，所述狀態可以導致雙輪直行。所述中立位置可以是所述裝置的如下狀態，在所述狀態下所述裝置可以在沒有外部轉向力作用的情況下處於扭矩平衡或力平衡。
所述裝置可以具有用於將所述裝置支承在雙輪框架上的支承裝置。所述支承裝置可以安裝在雙輪框架上。所述支承裝置可以設計用於將所述裝置固定支承在雙輪框架上。
所述裝置可以具有用於將所述裝置與雙輪轉向機構連接的連接裝置。這種連接可以是抗扭轉的連接。所述連接裝置可以設計用於將所述裝置與叉形柱頭抗扭轉地連接。所述連接裝置可以設計用於將所述裝置與叉形柱頭力鎖合地和/或形鎖合地連接。轉向角因此可以對應於叉形柱頭的旋轉角。雙輪車把可以經由車把杆與叉形柱頭抗扭轉地連接。轉向角因此可以對應於雙輪車把的轉彎角度。
所述裝置可以具有用於引起能夠通過連接裝置傳遞到雙輪轉向機構上的轉向力的致動器裝置。所述可傳遞的轉向力可以是可傳遞的附加轉向力，所述附加轉向力可以疊加已經在轉向機構中提供的轉向力。所述已經提供的轉向力可以由雙輪駕駛員手動提供的並且引入到轉向機構中的轉向力。如果所述可傳遞的轉向力是復位力，則其可以抵消已經提供的轉向力或者部分地補償所述轉向力。
轉向力可以被傳遞到叉形柱頭上。轉向力可以是復位力。復位力可以是用於使叉形柱頭或佈置在所述叉形柱頭上的雙輪車把復位的復位力。因此，復位力可以實現叉形柱頭復位力或車把復位力或所述叉形柱頭復位力或所述車把復位力。所述致動器裝置可以具有用於通過轉向控制裝置操控致動器裝置的控制介面。所述裝置可以是所述轉向控制裝置。
致動器裝置可以適用於產生機械運動或者說引起轉向力的力的致動器。所述致動器可以具有相應的驅動裝置。所述致動器可以原則上是用於產生機械運動或力的任意致動器。根據所述裝置的一個實施方式，所述致動器可以是機械致動器、例如機電致動器。根據一個實施方式，所述致動器可以是機電致動器。根據另一個實施方式，所述致動器可以是液壓致動器。所述致動器可以具有相應的驅動元件，所述驅動元件將轉向控制裝置的控制信號轉換成所述機械運動或所述力。所述驅動元件可以是機械驅動元件、例如機電驅動元件、機電驅動元件和/或液壓驅動元件。因此，致動器裝置或者說致動器可以主動地接合到雙輪轉向機構中，用於引起轉向力和/或提供轉向扭矩。致動器裝置或者說致動器可以間接地或直接地接合到雙輪轉向機構中，用於引起轉向力和/或提供轉向扭矩。
致動器可以具有用於將所產生的運動傳遞到連接裝置上的傳遞元件。所述傳遞元件可以具有用於傳遞由致動器產生的力的力傳遞元件，其中，所述力傳遞元件可以傳遞用於引起轉向力的所產生的力。
利用根據本發明的裝置，可以有利地改善對用於雙輪轉向機構的轉向扭矩的調節。利用本發明可以作為有利的效果實現雙輪的改善的行駛特性。尤其是，根據本發明的雙輪的運行特性可以更穩定。此外，利用本發明也可以實現自行車的改進的操作。尤其是可以避免被抬起的前輪發生偏移。本發明的另一個特別有利的效果在於，通過根據本發明的裝置，在設計雙輪的轉向幾何參數時，通過雙輪的改善的行駛特性和提高的運行穩定性實現了增大的間隙範圍。因此，雙輪的轉向幾何參數可以通過本發明在較大的參數範圍內改變，而不會因此危及雙輪的運行穩定性。例如，通過本發明因此在調整或改變前輪轉向時的控制頭角度、前輪直徑、叉形彎曲或主銷後傾角時具有更大的間隙範圍。
根據所述裝置的另一個實施方式，所述致動器裝置可以設計用於在所述裝置的中立位置中將能量傳遞到連接裝置上，利用所述連接裝置可以在所述中立位置中引起用於穩定雙輪轉向機構的穩定力。可傳遞到連接裝置上的能量可以通過致動器傳遞到連接裝置上。所述穩定力可以是在裝置中作用的力，例如牽引力或壓力，其中，傳遞元件在中立位置中可以承受牽引力或壓力。穩定力可以反作用於轉向機構的偏轉。因此，所述裝置已經在中立位置可以提高雙輪的運行穩定性和可操縱性。
根據所述裝置的另一個實施方式，所述致動器裝置可以設計用於通過從所述裝置的中立位置調節的轉向角變化過程將能量傳遞到連接裝置上，利用所述連接裝置通過所調節的轉向角變化過程可產生可變的轉向力。可通過轉向角變化過程連續地引起可變的轉向力。所述致動器裝置可以設計用於通過由所述裝置的中立位置調節的轉向角變化過程連續地將能量傳遞到連接裝置上。因此，所述裝置在調節轉向角時可以可靠地提高雙輪的運行穩定性和可操作性。
根據所述裝置的另一個實施方式，所述轉向控制裝置可以具有用於讀入關於轉向變數的傳感檢測資訊的感測器介面，其中，轉向控制裝置可以設計用於這樣操控致動器裝置，使得根據讀入的資訊引起轉向力。所述資訊可以利用轉向感測器來檢測。所述資訊也可以基於轉向感測器的測量資料。關於轉向變數的資訊可以具有轉向角、轉向角範圍、轉向角變化過程、轉向速度或者轉向方向。因此，轉向力可以根據轉向機構中當前存在的轉向角來引起。
根據所述裝置的另一個實施方式，所述轉向控制裝置可以具有用於讀入關於雙輪行駛動力變數的行駛動力介面，其中，轉向控制裝置可以設計用於這樣操控致動器裝置，使得根據讀入的資訊引起轉向力。所述資訊可以利用行駛動力感測器來檢測。所述資訊也可以基於行駛動力感測器的測量資料。關於雙輪行駛動力變數的資訊可以具有縱向動態資訊，例如行駛速度或雙輪縱向傾斜度，或者具有橫向動態資訊，例如雙輪橫向傾斜度。因此，轉向力可以根據實際的行駛動力而引起。
根據所述裝置的另一個實施方式，所述轉向控制裝置可以設計用於這樣操控致動器裝置，使得產生可通過連接裝置傳遞到雙輪轉向機構上的轉向力變化過程，所述轉向力變化過程在預先確定的轉向角範圍內調節的轉向角變化過程中提供可變的轉向扭矩、尤其是可變的復位扭矩。轉向控制裝置可以設計用於這樣操控致動器，使得通過致動器的機械運動引起轉向力變化過程。轉向控制裝置可以基於所調節的轉向角來操控致動器裝置。轉向角可以通過由雙輪駕駛員提供的轉向力來實現。
根據所述裝置的另一個實施方式，所述轉向控制裝置可以設計用於這樣操控致動器裝置，使得引起能夠通過連接裝置傳遞到雙輪轉向機構上的轉向力變化過程，所述轉向力變化過程在從所述裝置的中立位置在預先確定的轉向角範圍內調節的轉向角變化過程中提供轉向扭矩的漸進構造。轉向扭矩的漸進構造可以轉化為轉向扭矩在鄰接預先確定的轉向角範圍的另一個轉向角範圍中的成比例或遞減構造。漸進構造可以改善在從中立位置開始在預先確定的轉向角範圍內增加轉向扭矩時所述裝置的直接的回應特性。
根據所述裝置的另一個實施方式，所述轉向控制裝置可以設計用於這樣操控致動器裝置，使得引起能夠通過連接裝置傳遞到雙輪轉向機構上的轉向力變化過程，所述轉向力變化過程在預先確定的轉向角範圍內調節的轉向角變化過程中提供轉向扭矩的遞減構造。根據所述裝置的另一個實施方式，在所述重定扭矩的漸進構造的轉向角變化過程中從中立位置在預先給定的轉向角範圍內調節的轉向角可以小於在重定扭矩的遞減結構的轉向角變化過程中的在預先給定的轉向角範圍中調節的轉向角。
根據所述裝置的另一個實施方式，所述致動器裝置可以具有用於引起轉向力的兩個致動器元件，其中，所述兩個致動器元件中的一個構造用於在向右轉向時引起轉向力，並且所述兩個致動器元件中的另一個構造用於在向左轉向時引起轉向力。所述致動器元件中的至少一個可以如所描述的致動器那樣構造。
根據所述裝置的另一個實施方式，可以啟動和去啟動致動器裝置。所述致動器裝置可以由雙輪駕駛員手動地通過啟動元件來啟動和去啟動。替代地或附加地，轉向控制裝置可以通過控制介面被啟動和去啟動。所述致動器裝置可以基於所讀入的關於轉向變數的資訊和/或所讀入的關於雙輪行駛動力變數的資訊被啟動和去啟動。
根據所述裝置的另一個實施方式，可以調節致動器裝置。致動器裝置可以基於行駛特性是自調節的。替代地或附加地，轉向控制裝置可以通過控制介面被調節。所述致動器裝置可以基於所讀入的關於轉向變數的資訊和/或所讀入的關於雙輪行駛動力變數的資訊被調節。根據所述裝置的另一個實施方式，在轉向控制裝置中可以存儲有基於轉向角的轉向力特性曲線。轉向力特性曲線可以是雙輪特有的和/或雙輪駕駛員特有的轉向力特性曲線。轉向控制裝置可以設計用於這樣操控致動器裝置，使得基於所存儲的轉向力特性曲線引起轉向力。
根據所述裝置的另一個實施方式，所述致動器裝置可以包括用於存儲能量以引起轉向力的能量存儲裝置。所述能量存儲裝置可以設計用於操縱致動器，其中，能量存儲裝置可以為致動器提供能量以引起轉向力並且為此可以與所述致動器在能量方面作用連接。根據所述裝置的另一個實施方式，所述能量存儲裝置可以與再生的雙輪系統在能量方面作用連接，用以將能量饋入到能量存儲裝置中。替代地或附加地，所述能量存儲裝置可以與能量記憶體、例如蓄電池在能量方面作用連接。
本發明在另一方面中涉及一種雙輪框架，根據相應的上述方面的裝置支承在所述雙輪框架上。所述雙輪框架例如可以是自行車框架或摩托車框架。所述裝置可以支承在雙輪框架的至少一個框架管上，例如支承在雙輪框架的框架上管和/或框架下管上。根據雙輪框架的一個實施方式，所述裝置可以集成地佈置在雙輪框架的至少一個框架部件中。
本發明在另一方面中涉及一種雙輪轉向機構，根據相應的上述方面的裝置與所述雙輪轉向機構連接。所述雙輪轉向機構可以是自行車轉向機構或摩托車轉向機構。
本發明在另一個方面中涉及一種雙輪，所述雙輪具有根據相應的上述方面的雙輪框架或根據相應的上述方面的雙輪轉向機構。所述雙輪可以是自行車或摩托車。
在本發明中，所述方面中一個方面的實施方式和特徵可以構成所述方面中另一個方面的對應的實施方式和特徵。
圖1示出裝置100，所述裝置100設計用於向雙輪轉向機構70提供轉向扭矩。裝置100經由雙輪轉向機構70的叉形柱頭4與雙輪轉向機構70這樣作用連接，使得裝置100將所提供的轉向轉矩傳遞到雙輪轉向機構70上。根據一個實施方式，雙輪轉向機構70包括裝置100。裝置100通過支承裝置10支承在圖2中示出的雙輪200的雙輪框架2上。根據相應的實施方式，雙輪框架2和雙輪200可以具有裝置100。
裝置100具有連接裝置60，具有雙輪轉向機構70的裝置100與所述連接裝置60連接。裝置100這樣連接，使得由裝置100產生的轉向力可以被傳遞到雙輪轉向機構70的叉形柱頭4上，以提供轉向轉矩。
此外，裝置100具有致動器裝置80，利用所述致動器裝置80可以引起轉向力。致動器裝置80具有控制介面82，經由所述控制介面82可以通過轉向控制裝置90來操控致動器裝置80。致動器裝置80經由力傳遞元件40與連接裝置60連接，以便將由至少一個致動器元件80’產生的力傳遞到連接裝置60上以引起轉向力。
轉向控制裝置90具有感測器介面92，通過所述感測器介面92可以將轉向感測器93的測量資料讀入到轉向控制裝置90中。轉向控制裝置90設計用於基於所讀入的測量資料來操控致動器裝置80。根據一個實施方式，所述測量資料包括關於雙輪轉向機構70的當前轉向角的資訊，其中，轉向感測器93檢測雙輪轉向機構70處的轉向角。
轉向控制裝置90可以具有行駛動力介面94，通過所述行駛動力介面94可以將行駛動力感測器95的測量資料讀入到轉向控制裝置90中。轉向控制裝置90設計用於基於所讀入的測量資料來操控致動器裝置80。根據一個實施方式，所述測量資料具有關於雙輪200的當前行駛速度的資訊，其中，行駛動力感測器95檢測在雙輪200的未示出的驅動和/或從動部件上的速度。
10:支承裝置
100:裝置
2:雙輪框架
200:雙輪
4:叉形柱頭
40:力傳遞元件
60:連接裝置
70:雙輪轉向機構
80:致動器裝置
80’:致動器元件
82:控制介面
90:轉向控制裝置
92:感測器介面
93:轉向感測器
94:行駛動力介面
95:行駛動力感測器
[圖1]示意性地示出根據本發明的相應實施方式的用於提供轉向扭矩的裝置、雙輪框架和雙輪轉向機構。
[圖2]示意性地示出根據本發明的一個實施方式的具有圖1中的裝置的雙輪。
10:支承裝置
100:裝置
2:雙輪框架
4:叉形柱頭
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Claims (21)
- 一種用於向雙輪轉向機構提供轉向轉矩、尤其是重定轉矩的裝置，包括：-用於將所述裝置支承在雙輪框架上的支承裝置；-用於將所述裝置與所述雙輪轉向機構連接的連接裝置；一轉向控制裝置；以及-用於產生轉向力、尤其是復位力的致動器裝置，所述轉向力能夠通過所述連接裝置傳遞到雙輪轉向機構上，其中，所述致動器裝置具有用於通過所述轉向控制裝置操控所述致動器裝置的控制介面，所述轉向控制裝置設置為用於這樣操控所述致動器裝置，使得產生能夠通過所述連接裝置傳遞到所述雙輪轉向機構上的轉向力變化過程，所述轉向力變化過程在預先確定的轉向角範圍內調節的轉向角變化過程中提供轉向扭矩的遞減構造。
- 如請求項1所述的裝置，其中，所述致動器裝置設置為用於在所述裝置的中立位置中將能量傳遞到所述連接裝置上，利用所述連接裝置可以在所述中立位置中引起用於穩定所述雙輪轉向機構的穩定力。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述致動器裝置設置為用於通過從所述裝置的中立位置調節的轉向角變化過程將能量傳遞到所述連接裝置上，利用所述連接裝置通過所調節的轉向角變化過程可產生可變的轉向力。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述轉向控制裝置具有用於讀入關於轉向變數的傳感檢測資訊的感測器介面，其中，所述轉向控制裝置設置為用於這樣操控所述致動器裝置，使得根據讀入的資訊產生轉向力。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述轉向控制裝置具有用於讀入關於雙輪行駛動力值的行駛動力介面，其中，所述轉向控制裝置設計用於 這樣操控所述致動器裝置，使得根據讀入的資訊引起轉向力。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述轉向控制裝置具有用於讀入關於轉向變數的傳感檢測資訊的感測器介面，其中，所述轉向控制裝置設置為用於這樣操控所述致動器裝置，使得根據讀入的資訊產生轉向力；以及所述轉向控制裝置具有用於讀入關於雙輪行駛動力值的行駛動力介面，其中，所述轉向控制裝置設計用於這樣操控所述致動器裝置，使得根據讀入的資訊引起轉向力。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述轉向控制裝置設置為用於這樣操控所述致動器裝置，使得產生可通過所述連接裝置傳遞到所述雙輪轉向機構上的轉向力變化過程，所述轉向力變化過程在預先確定的轉向角範圍內調節的轉向角變化過程中提供可變的轉向扭矩、尤其是可變的復位扭矩。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述轉向控制裝置設置為用於這樣操控所述致動器裝置，使得引起能夠通過所述連接裝置傳遞到所述雙輪轉向機構上的轉向力變化過程，所述轉向力變化過程在從所述裝置的中立位置在預先確定的轉向角範圍內調節的轉向角變化過程中提供轉向扭矩的漸進構造。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述轉向控制裝置設置為用於這樣操控所述致動器裝置，使得產生可通過所述連接裝置傳遞到所述雙輪轉向機構上的轉向力變化過程，所述轉向力變化過程在預先確定的轉向角範圍內調節的轉向角變化過程中提供可變的轉向扭矩、尤其是可變的復位扭矩；以及所述轉向控制裝置設置為用於這樣操控所述致動器裝置，使得引起能夠通過所述連接裝置傳遞到所述雙輪轉向機構上的轉向力變化過程，所述轉向力變化過程在從所述裝置的中立位置在預先確定的轉向角範圍內調節的轉向角變化過程中提供轉向扭矩的漸進構造。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述轉向控制裝置設置為用於這樣操控所述致動器裝置，使得引起能夠通過所述連接裝置傳遞到所述雙輪轉向機構上的轉向力變化過程，所述轉向力變化過程在從所述裝置的中立位置在預先確定的轉向角範圍內調節的轉向角變化過程中提供轉向扭矩的漸進構造、尤其是復位扭矩；其中，在所述復位扭矩的漸進構造的轉向角變化過程中在預先給定的轉向角範圍內從中立位置調節的轉向角小於在預先給定的轉向角範圍中在復位扭矩的遞減構造的轉向角變化過程中所調節的轉向角。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述致動器裝置具有用於引起轉向力的兩個致動器元件，其中，所述兩個致動器元件中的一個設置為用於在向右轉向時引起轉向力，並且所述兩個致動器元件中的另一個設置為用於在向左轉向時引起轉向力。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述致動器裝置能夠尤其是通過所述轉向控制裝置經由所述控制介面被啟動和去啟動。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述致動器裝置能夠尤其是通過所述轉向控制裝置經由所述控制介面被調節。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，在所述轉向控制裝置中存儲有基於轉向角的轉向力特性曲線，並且其中，所述轉向控制裝置設置為用於這樣操控所述致動器裝置，使得基於所存儲的轉向力特性曲線引起轉向力。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述致動器裝置具有用於存儲能量以引起轉向力的能量存儲裝置。
- 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述致動器裝置具有用於存儲能量以引起轉向力的能量存儲裝置，所述能量存儲裝置與再生的雙輪系統在能量方面作用連接，用以將能量饋入到能量存儲裝置中。
- 一種雙輪框架，其支承如請求項1所述的裝置。
- 如請求項17所述的雙輪框架，其中，所述裝置整體地佈置在所述雙輪框架的框架部件中的至少一個中。
- 一種雙輪轉向機構，其連接如請求項1或2所述的裝置。
- 一種雙輪，其具有如請求項1所述的雙輪框架。
- 一種雙輪，其具有如請求項19所述的雙輪轉向機構。
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