专利名称：承载式车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过陀螺机制控制车身姿态的承载式车辆，尤其涉及这样一种承载式车辆其能以承载式方式运行、同时仅通过控制驾驶者的方向把操作来控制车身，尤其是在左转弯或右转弯时。
背景技术：
自行车或者两轮车辆的驾驶者除了对方向把进行操作之外，还被迫由他或她自己将他或她的重量转移来保持运行状态。尤其是在拐弯处以高速驾驶比自行车重的两轮车辆时，驾驶者需要快速且精确地操作方向把并转移他自身的重量。
当驾驶者在十字路口或类似地方停下车辆以等待红绿灯时，或者当运行速度减小并且仅通过操作方向把或转移重量不能维持当前运行状态时，驾驶者被迫将他或她的脚放置在地上以支撑车身，以便防止车身倒下或者翻到。
发明内容
本发明将要解决的问题然而，要求所有的驾驶者、尤其是在拐弯处以高速驾驶两轮车辆的驾驶者在快速和精确操作方向把并且转移重量的同时驾驶车辆的这种要求是非常苛刻的，因为这需要经验，而且这种驾驶具有危险。
迫使驾驶者将她或他的脚放置在地上以支撑车身、从而防止车身倒下，这对于驾驶者来说也非常困难，尤其在车辆是两轮重型车辆的情况下，或者在驾驶者是上年纪的人或女性的情况下。
本发明的目的是提供一种承载式车辆，其能以承载式方式运行，同时根据相对于车身保持静止的驾驶者的需要来控制车身的姿态。
解决问题的方式为了实现以上目的，根据本发明的权利要求1，提供一种承载式车辆，其包括车身姿态控制单元，其具有被转子轴可转动地支撑的转子、用于支撑转子轴的内平衡架、以及用于支撑内平衡架以便内平衡架能围绕垂直于转子轴的轴线转动的外平衡架；转向方向检测传感器，用于检测左转弯或右转弯时方向把转向方向；车身倾斜量检测传感器，用于检测车身的倾斜量；第一支撑件，用于可转动地支撑车身上的外平衡架的外平衡架轴的一端；第二支撑件，用于可转动地支撑车身上的外平衡架的外平衡架轴的另一端；致动器，用于向外平衡架轴施加与转向方向检测传感器和车身倾斜量检测传感器的检测信号相对应的转矩；以及驱动部分，用于向转子提供旋转驱动力，所述驱动部分包括动力源，诸如内燃机或燃料电池。
本发明的权利要求2涉及一种结构更具体的用于这种承载式车辆的车身姿态控制单元，所述车身姿态控制单元包括被转子轴可转动地支撑的转子，所述转子轴平行于车身的重心方向；内平衡架，所述内平衡架围绕转子并且支撑转子轴的相对端，所述内平衡架设有一对垂直于转子轴的内平衡架轴；以及外平衡架，所述外平衡架围绕内平衡架并且通过内平衡架轴可转动地支撑内平衡架，外平衡架的轴线垂直于转子轴和内平衡架轴并且平行于车身的前进方向。
在该承载式车辆中，当以特定速度左转弯时，如果驾驶者缓和地或者快速地转动方向把，那么转向方向检测传感器检测方向把转向方向和转向角度，并且致动器通过检测信号将从车身的后面看在右旋转方向上的扭矩施加在外平衡架轴上。然后，通过该扭矩在车身姿态控制单元中产生进动，并且在该轴上产生在左旋转方向上的扭矩，即陀螺力矩。这样，车身姿态控制单元保持水平状态，这种水平状态是驾驶者转动方向把之前的状态。另一方面，这种力矩通过第一支撑件和第二支撑件将在左旋转方向上的力矩提供给车身，并且车身倾斜向左边。当车身倾斜时，试图进一步使车身倾斜向左边的力矩以及试图阻止这种进一步倾斜的来自车身姿态控制单元6的陀螺机制施加在车身上，同时，基于离心加速度(在垂直于车身的前进方向上的加速度)在离心力作用下，试图使车身倾斜向右边的力矩也施加在车身上。
车身倾斜量检测传感器总是检测与加速度对应的车身倾斜量。致动器将旋转方向和大小与检测信号对应的扭矩施加在车身姿态控制单元上。在车身姿态控制单元中产生的陀螺力矩使车身倾斜至与加速度对应的车身倾斜量，以便车身的倾斜角总是与施加在车身重心上的合力(重力和离心力之和)的方向一致。
即，承载式车辆能在车身的倾斜方向总是与施加在车身的重心上的合力方向一致的状态下左转弯，同时保持基于当前离心力的力矩、基于重力的力矩、以及基于致动器的旋转而产生在车身姿态控制单元中的陀螺机制之间的平衡。
这样，操作方向把的驾驶者仅通过相对于车身保持静止、而不用转移他或她的重量，就可以左转弯。
采用与左转弯时相同的方式，驾驶者仅通过相对于车身保持静止就可右转弯。
当直线运行期间由于某些原因使得车身试图倾斜向左或者右时，如果在左旋转方向上或右旋转方向上的扭矩通过第一支撑件和第二支撑件施加在车身姿态控制单元上时，则车身姿态控制单元产生平衡该扭矩的在右旋转方向或左旋转方向上的陀螺机制，即试图使车身倾斜向左或右的扭矩。这样，当车身姿态控制单元产生陀螺机制时，车身的倾斜被防止，并且车身能沿直线运行，同时保持平衡。
当车身的姿态将被控制时，如果围绕转子轴的转子惯性力力矩被定义为J，并且角速度被定义为ω，那么在车身姿态控制单元中产生的进动的角速度Ω等于T/Jω(T是从外部施加的力矩)。当惯性力力矩J较大，并且角速度ω也较大时，角速度非常小。这样，相对于从外部施加在车身姿态控制单元上的扭矩，只有小的进动产生在车身姿态控制单元中。另一方面，平衡扭矩T(＝J*Δω/Δt)的陀螺机制是JωΩ。这样，如果惯性力力矩J和角速度ω增加，那么陀螺机制也增加，从而能容易地控制车身的姿态。
根据依据本发明权利要求3的承载式车辆，当由于产生在车身中的偏离载荷和/或由于产生在车身姿态控制单元中的机械损失、而保持车身倾斜的状态时，为了消除车身的这种倾斜状态，设置在车身的质心线上的配重移至车身的适当位置。通过这样，能够解决虽然车辆沿直线运行、但车身保持倾斜的问题，以及在车身倾斜状态下右转和左转时产生速度差或回转半径差的问题。
根据依据本发明权利要求4的承载式车辆，当承载式车辆是两轮车辆时，所述车辆还包括转数检测传感器，用来检测转子的转数；比较/判断装置，用于使转数检测传感器检测到的转数同预定的转数进行比较和判断；以及辅助车轮推进/缩回单元，用于根据比较/判断装置的判断结果、使设置在车身中的辅助车轮缩入车身中以及将辅助车轮推出车身。
因此，当转数检测传感器检测转子的转数，并且比较/判断装置将检测到的转数同预定的转数进行比较、且判断出检测到的转数小于预定转数时，辅助车轮推进/缩回单元允许辅助车轮从车身中推出，以防止车身倒下。
在考虑惯性力力矩和车身重量的大小的同时，确定作为判断参考的预定转数，但是在实际情况中，必须在考虑安全性和可靠性的同时利用实际车辆重复的试验，从而确定预定转数。
在正常运行状态下，辅助车轮缩入车身中，但即使在车辆停止时，如果转子的转数等于或大于预定的转数，即使出于某些原因使车身试图倾斜向左或右，在直线运行状态时防止该倾斜的陀螺机制也会产生在车身姿态控制单元中。因此，即使辅助车轮保持缩入车身中，车身也不会倒下。这样，驾驶者能够相对于车身保持静止。
本发明的效果根据本发明的承载式车辆，车辆能以承载式方式运行，同时根据相对于车身保持静止的驾驶者的需要控制车身的姿态。因此，驾驶车辆变得容易。
根据本发明的承载式车辆，能够解决由于车身中产生的偏离载荷、和/或由于产生在车身姿态控制单元中的机械损失，而使车身的倾斜状态保持的问题。甚至还能解决在直线运行期间车身的倾斜状态保持的问题。
根据本发明的承载式车辆，当承载式车辆是两轮车辆时，车辆能根据相对于车身保持静止的驾驶者的需要以承载式方式运行，并且驾驶者不会被迫支撑车身以防止车身倒下。因此，在驾驶期间对于驾驶者的负担减小。
附图简述
图1是根据实施例的承载式两轮车辆的示意性透视图；图2是控制如图1所示车身姿态的车辆的一部分的局部剖视正视图；图3是图2的局部剖视侧视图；图4示出了用来比较和判断车辆转子的转数的承载式两轮车辆的结构；图5是承载式两轮车辆的车身倾斜传感器的剖视图；图6是用于解释承载式两轮车辆的直线运行状态和停止状态的简图；图7是用于解释承载式两轮车辆的左转弯或右转弯的简图；以及图8是用于解释实施例的另一个承载式两轮车辆的动作的简图。
附图标号的描述1，40 承载式两轮车辆2 车身5 驱动部分6 车身姿态控制单元10转向角度传感器(转向方向检测传感器)11车身倾斜传感器(车身倾斜量检测传感器)14辅助车轮推进/缩回单元15转子15a 转子轴16内平衡架16a，16b 内平衡架轴17外平衡架17a (外平衡架轴的)一端17b (外平衡架轴的)另一端18磁铁传感器(转数检测传感器)20比较器(比较/判断装置)21第一支撑件22致动器
23第二支撑件41配重具体实施方式
以下将参考附图解释根据本发明实施例的承载式车辆的一个例子。
将基于承载式两轮车辆解释本发明。如图1所示，承载式两轮车辆1的车身2被前轮3和后轮4支撑。设置在车身2中的是驱动部分5，所述驱动部分5具有动力源，诸如内燃机或燃料电池等；车身姿态控制传感器6，其设置在车身2的中心处并且连接至驱动部分5的前部；驾驶者7的座位8，其设置在车身2的中心处，并且紧接在车身姿态控制传感器6的上方；方向把9，其设置在驾驶者座位8的前面，并且被驾驶者7使用用来实施左转弯或右转弯；转向角度传感器(转向方向检测传感器)10，用来检测方向把9的转向方向；以及车身倾斜传感器(车身倾斜量检测传感器)11，用来检测车身2的倾斜量。
驱动部分5设有驱动轴13，该驱动轴13通过链条12将驱动部分5的力传递至后轮4。驱动部分5还设有辅助车轮推进/缩回单元14，用来把一对辅助车轮14a缩入车身2中以及从车身2中推出车轮14a。
如图2和3所示，车身姿态控制单元6包括转子15。所述转子15被转子轴15a可转动地支撑。转子轴15a平行于车身2的重心方向。车身姿态控制单元6还包括围绕转子15的内平衡架16，所述内平衡架16支撑转子轴15a的相对端，并且设有一对垂直于转子轴15a设置的一对内平衡架轴16a和16b。车身姿态控制单元6还包括外平衡架17，所述外平衡架17围绕内平衡架16，并且通过内平衡架轴16a和16b可转动地支撑内平衡架16。外平衡架17的轴线垂直于转子轴15a以及内平衡架轴16a和16b，并且平行于车身2的前进方向。
车身姿态控制单元6被称为具有所谓2个自由度的垂直陀螺仪。转子轴15a被调整为在车身2不倾斜，即车身2垂直于路面的状态下，转子轴15a平行于车身2的质心轴线方向，即调整为转子轴15a垂直于路面。
转子15被转子轴15a可旋转地支撑。转子15被作为驱动源的驱动部分5的电池(未示出)驱动旋转。用作定子的转子轴15a和用作转子的、形成在转子轴15a外部的转子15构成所谓的外转子型电动机。
用于旋转转子15的方法不局限于上述电气方法，可以是使用带或者链条的机械方法。
如图4所示，包括线圈或磁阻元件的磁铁传感器(转数检测传感器)18设置在转子15附近。磁介质19以相等的间距设置在转子15的外围周围。磁铁传感器18连接至比较器(比较/判断单元)20。这样，如果磁铁传感器18检测转子15旋转时所引起的磁通量变化，那么转子15的转数被检测，并且比较器20能够把被检测到的转数与预定的转数进行比较和判断。基于判断的结果，辅助车轮推进/缩回单元14能允许辅助车轮14a缩入车身2中或者从车身2中推出。
用于检测转子15转数的传感器不局限于磁性编码器，该传感器显然可以是光学编码器、旋转电位计、转数表传感器或类似装置。
如图2和3所示，在车身姿态控制单元6中，外平衡架轴的一端17被第一支撑件21相对于车身2可转动地支撑。在该实施例中，外平衡架轴的另一端17b连接至驱动部分5的致动器22的转子，并且致动器22的定子被第二支撑件23支撑。这样，外平衡架轴的另一端17b被第二支撑件23相对于车身2可转动地支撑。第一支撑件21和第二支撑件23固定至车身2。
致动器22基于从转向角度传感器10或者稍后描述的车身倾斜传感器11来的控制信号将转矩供至外平衡架轴。如果致动器22能够将转矩供至外平衡架轴，则致动器22显然可以是电致动器、液压致动器和空气压力致动器中的任何一个。
虽然在该实施例中车身姿态控制单元6设置为紧接于驱动部分5的前面，然而车身姿态控制单元6的位置不局限于此，单元6可设置在任何位置，只要操作舒适、能够确保车辆的安全性以及以高速旋转的转子15的驾驶者7的安全性即可。可以串联设置多个车身姿态控制单元6。
如图5所示，车身倾斜传感器11包括摆锤25，其连接至壳体24，以便摆锤25能够摆动；线圈26，其固定至摆锤25的下部；固定至壳体24侧表面的磁轭27；以及磁铁28，其设置在磁轭27上，以便磁铁28磁性地与线圈26接合。车身倾斜传感器11还包括具有磁性元件的位移检测器29，所述磁性元件与摆锤25的最下端相对；具有伺服放大器30，其具有连接至位移检测器29的输入侧和连接至线圈26的输出侧；以及指示电阻31，用来取出流经线圈26的电流作为输出电压。
在车身倾斜传感器11中，当左转弯或右转弯时，如果沿方向A或B的加速度施加到车身2上，则在惯性力的作用下摆锤25试图沿相反的方向移动。该移动被位移检测器29检测，检测信号允许电流流经线圈26、以使摆锤25返回至它的原始位置，从而使这种移动与加速度力之间取得平衡，并且那时电流通过指示电阻31被取出作为输出电压。该被取出的电压与加速度的大小成正比，并且摆锤25的倾斜量(＝车身2的倾斜量)也与加速度成正比。因此，通过该输出电压，能够检测与用于倾斜车身2的加速度相对应的车身倾斜量。
虽然在该实施例中摆动式加速度传感器被用作车身倾斜传感器11，然而传感器11显然可以是使用硅半导体的应变计。
转向角度传感器10可以是电磁或光电传感器、或者是使用霍尔元件的半导体传感器，只要传感器能检测在驾驶者7左转弯或右转弯时被操作的方向把9的转向方向和转向角度即可。
辅助车轮推进/缩回的单元14的机构尤其不被限定，只要单元14能够将成对辅助车轮14a缩入车身2以及将车轮推出车身2即可。在该实施例中，如图1所示，具有辅助车轮14a的脚轮14c连接至从驱动部分5延伸的臂14b，并且通过旋转臂14b，辅助车轮14a缩入车身2中或者从车身2中被推出。
接着，将参考图6和7解释具有上述结构的承载式两轮车辆的操作。承载式两轮车辆1的功能和性能与传统两轮车辆的功能和性能相同，并且能以相同的方式运行。这里，只解释车辆1的直线运行和左转弯或右转弯。
首先，解释两轮车辆1从启动经过直线运行至停止的操作或动作。
当车辆停止时，如图6(A)所示，辅助车轮14a从车身2伸出，并且与路面接触，以防止车身2倒下。
然后，驾驶者7坐在驾驶者座位8上并且抓持方向把9，并且通过起动装置或者类似装置启动驱动部分5，转子15开始旋转。磁铁传感器18检测转子15的转数。比较器20把该转数同预定的转数相比较，并且如果比较器20判断检测到的转数大于预定的转数，则辅助车轮推进/缩回单元14使辅助车轮14a缩入车身2中，并且两轮车辆1被带入图6(B)所示的状态中，同时保持所谓的怠速状态。
即使在这种怠速状态下，如果转子15的转数大于预定的转数，则车身2试图向左或向右倾斜，并且在左旋转方向或在右旋转方向上的扭矩(外力)通过第一支撑件21和第二支撑件22施加到车身姿态控制单元6上。如果该扭矩被施加，则平衡该扭矩的在右旋转方向上或左旋转方向上的陀螺力矩，即，使车身2向左或右倾斜的扭矩被产生。因此，可以防止车身2倾斜，即使辅助车轮14a保持缩入在车身2中，车身2也不会倒下。驾驶者7必须做的仅仅是坐在驾驶者座位8上并抓住方向把9。
车身倾斜传感器11一直检测车身倾斜量。如果基于外力的力矩与来自车身姿态控制单元6的陀螺力矩(还包括基于施加在车身2上的重力的力矩)之间的平衡失去了，那么车身倾斜传感器11向致动器22提供沿预定方向的旋转指令，增加或减少在车身姿态控制单元6中产生的陀螺力矩，以便车身2不向左或向右倾斜，并且车身2相对于路面的正交或垂直状态被保持。
从这种状态，驾驶者7以与传统两轮车辆相同的方式操作离合器或类似部件，从而能沿直线地驾驶车辆。
即使在直线运行期间车身2倾斜向左或向右，由于防止车身2倾斜向左或向右的陀螺力矩以与上述相同的方式产生在车身姿态控制单元6中，驾驶者7不需要转移他或她的重量，并且可以相对车身2保持静止。在这种情况下，车身倾斜传感器11一直检测车身倾斜量，并且如果力矩之间的平衡失去了，则车身倾斜传感器11增加或减少陀螺力矩，以相对于路面使车身2保持在垂直状态。
接着，将参考图7解释两轮车辆1的左转弯和右转弯操作。
图7(A)示出从后面看时左转弯时的车身，图7(B)示出从后面看时右转弯时的车身。
当两轮车辆1左转弯时，如果驾驶者7温和地或者突然地将方向把9转向左，则转向角度传感器10检测方向把9的转向方向和转向角度，致动器22通过检测信号将从车身2后面看在右旋转方向上的扭矩施加到外平衡架轴的一端17a和另一端17b。然后，通过该扭矩在车身姿态控制单元6中产生进动，在左旋转方向上的扭矩，即陀螺力矩产生在轴中。因此，车身姿态控制单元6保持水平状态，该状态为转动方向把9之前的状态。另一方面，通过该力矩，在左旋转方向上的力矩通过第一支撑件21和第二支撑件23被施加到车身2上，并且车身2向左倾斜。当车身2以这种方式倾斜时，在重力作用下试图使车身2进一步向左倾斜的力矩，以及来自车身姿态控制单元6的、试图防止进一步倾斜的陀螺力矩被供至车身2，并且基于离心加速度在离心力作用下试图使车身向右倾斜的力矩，即，试图防止车身2倾斜的力矩施加到车身2。
车身倾斜传感器11总是检测与加速度对应的车生倾斜量，并且致动器22产生旋转方向和大小与检测信号相对应的力矩。当例如与当前加速度相对应的车身倾斜量不够时，如果车身倾斜传感器11向致动器22提供预定的旋转指令，则基于在车身姿态控制单元6中产生的陀螺力矩将在左旋转方向上的力矩施加到车身2上，并且车身2倾斜过与该加速度相对应的车身倾斜量。两轮车辆1左转弯，同时保持基于那时的离心力的力矩、基于重力的力矩、以及来自车身姿态控制单元6的陀螺力矩之间的平衡，(图7(A))。
如果驾驶者7进一步向左转动方向把9，则转向角度传感器10检测该操作，与来自致动器22的被增加扭矩相对应的陀螺力矩产生在车身姿态控制单元6中，并且车身2基于该力矩进一步相左倾斜。如果与那时的加速度对应的车身倾斜量过大，则与来自致动器22的被减小扭矩相对应的陀螺力矩被产生，并且车身2转向右，以便基于该力矩与当前的加速度对应，从而校正车身的倾斜量。
在两轮车辆1中，车身倾斜传感器1一直检测与当前加速度相对应的车身倾斜量，并且与检测结果相对应的转矩由致动器22产生，在产生于车身姿态控制单元6中的陀螺力矩的作用下车身2倾斜过预定的量，车身2的倾斜方向与施加到车身重心上的合力的方向一致，车辆能左转弯，同时保持基于那时的离心力的力矩、基于重力的力矩以及来自车身姿态控制单元6的陀螺力矩之间的平衡。这样，驾驶者7可以只是在车身2中保持静止，而不需要转移她或他的重量。
当车辆右转弯时，以与左转弯时所需的相同方式控制车身姿态。这样，从后看车身2向右倾斜(图7(B))，驾驶者7可以只是在车身2中保持静止，而不需要转移他或她的重量。
这里，施加在车身重心上的合力是离心加速度所产生的离心力和施加到车身重心上的重力的合力。
当例如车身2沿直线运行时，即使车身2向左或向右倾斜，车身姿态控制单元6也产生防止倾斜的陀螺力矩。这样，车身2可以沿直线运行，同时保持相对于路面的垂直状态，如上所述。然而，当偏离载荷W保持施加在车身2上时，如图8(A)所示，产生这样的问题即使车辆沿直线运行，车辆仍保持倾斜。这样，就需要解决所述问题。参考图8(A)至(C)，使用具有配重41的承载式两轮车辆40，解释这个问题的解决方法的一个例子。图8示出了从后面看的车身。
当车身2沿直线运行时，如果偏离载荷W施加在车身2的左端，并且车身2向左倾斜时，平衡该力矩的在右旋转方向上的陀螺力矩，即试图使车身2向右倾斜的扭矩被产生，基于偏离载荷W的力矩(还包括基于施加到车身2上的重力的力矩)所产生的不平衡被消除。那时，由于不平衡被消除，因此车身2向右倾斜，如图8(B)所示。然而，以这种向右倾斜的方式沿直线是异常的。这样，当倾斜量保持在车身2上时，即在该实施例中当车身2保持向右倾斜时，为了使车身2垂直于路面，设在车身2的质心线上的配重41例如通过滚珠丝杠机构42移至车身2的右端，如图8(C)所示，试图使车身2向左倾斜的扭矩产生在车身控制单元6中，从而允许车身2保持相对于路面的垂直状态。通过这样，能够解决虽然车辆沿直线运行、但车身2保持倾斜的问题。用于移动配重41的机构不限于该实施例中的滚珠丝杠机构42，配重41可以象摆锤一样移动。
在配重41移动之前，在车身2垂直于路面的状态下，如图8(A)和(B)所示，所述配重41位于车身2的质心线上。
当车身2沿直线运行时，即使车身2向左或者向右倾斜，车身姿态控制单元6也产生防止倾斜的陀螺力矩。这样，车身2可以沿直线运行，同时保持相对于路面的垂直状态，但是由于产生在车身姿态控制单元6中的机械损失，会产生这样的问题倾斜量保持在车身2上，或者倾斜量逐渐增大。因此，这种问题必须被解决。作为解决所述问题的一种方法，配重41可以被滚珠丝杠机构42移动。
即，如果车身2试图向左或向右倾斜，并且在左旋转方向或右旋转方向上的扭矩(外力)施加到车身姿态控制单元6上，那么平衡该扭矩的在右旋转方向上或左旋转方向上的陀螺力矩，即，用于使车身2向右或者左倾斜的扭矩产生在车身姿态控制单元6中。车身倾斜传感器11一直检测车身倾斜量，并且当这些扭矩之间的平衡失去时，由于产生在车身姿态控制单元6中的陀螺力矩被增加或者减少，因此车身2保持相对于路面的垂直状态。然而，当车身的倾斜不被校正，并且由于车身姿态控制单元6的机械损失而保持倾斜量，或者倾斜量在一个方向上逐渐增加时，车身2倾斜，如图8(B)所示。以这种状态沿直线运行对于车辆来说是异常的。因此，为了使车身2垂直于路面，设置在车身2的质心线上的配重41通过滚珠丝杠机构42被移到车身2的适当位置处，从而将车身2保持在相对于路面的垂直状态下。通过这样，能够解决虽然车辆沿直线运行、但车身2仍保持倾斜的问题。
如上所述，如果转矩T通过致动器22施加到车身姿态控制单元6上，则车身姿态控制单元6产生平衡该转矩T的陀螺力矩。在这种情况下，在车身姿态控制单元6中产生的进动的角速度Ω能够通过等式Ω＝T/Jω来得到(其中J是围绕转子轴15a的转子15的惯性力力矩，ω是角速度)，如果惯性力J较大，并且角速度ω较大时，角速度Ω极小。在这种情况下，车身姿态控制单元6几乎根本不倾斜，并且车身能保持相对于路面的垂直状态。由于陀螺力矩能通过JωΩ来获得，因此陀螺力矩极大，并且能容易地控制车身2的姿态。
传统两轮车辆的车身不设有用于保护驾驶者不受风雨的车顶侧面部件。如果两轮车辆1设有如图1所示的侧面部件2a和车顶2b，则驾驶者7的可居住性增加。两个人可以骑在象传统两轮车辆一样的两轮车辆1上。
虽然在该实施例中已经基于承载式两轮车辆解释了所述承载式车辆，然而车辆可以是具有两个后轮的三轮车。
工业适用性承载式车辆能够以承载式方式运行，同时根据相对于车身保持静止的驾驶者的需要控制车身的姿态。因此，任何人能驾驶车辆，而不用依赖驾驶者的驾驶技术。当承载式车辆是具有两个轮子的两轮车辆时，车辆能以承载式方式运行，并且此外，驾驶者不会被迫支撑车身以防止车身倒下。这样，在驾驶车辆时驾驶者的负担被减小，并且尤其在驾驶者是上年纪的人、女人或者残疾人时优选该车辆。
权利要求
1.一种承载式车辆，其包括车身姿态控制单元，其具有被转子轴可转动地支撑的转子、用于支撑转子轴的内平衡架、以及用于支撑内平衡架以便内平衡架能围绕垂直于转子轴的轴线转动的外平衡架；转向方向检测传感器，用于检测左转弯或右转弯时方向把转向方向；车身倾斜量检测传感器，用于检测车身的倾斜量；第一支撑件，用于可转动地支撑车身上的外平衡架的外平衡架轴的一端；第二支撑件，用于可转动地支撑车身上的外平衡架的外平衡架轴的另一端；致动器，用于向外平衡架轴施加与转向方向检测传感器和车身倾斜量检测传感器的检测信号相对应的转矩；以及驱动部分，用于向转子提供旋转驱动力。
2.根据权利要求1所述的承载式车辆，其中所述车身姿态控制单元包括被转子轴可转动地支撑的转子，所述转子轴平行于车身的重心方向；内平衡架，所述内平衡架围绕转子并且支撑转子轴的相对端，所述内平衡架设有一对垂直于转子轴的内平衡架轴；以及外平衡架，所述外平衡架围绕内平衡架并且通过内平衡架轴可转动地支撑内平衡架，外平衡架的轴线垂直于转子轴和内平衡架轴并且平行于车身的前进方向。
3.根据权利要求1或2所述的承载式车辆，其中当由于产生在车身中的偏离载荷和/或由于产生在车身姿态控制单元中的机械损失、而保持车身倾斜状态时，为了消除车身的这种倾斜状态，设置在车身的质心线上的配重移至车身的适当位置处。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的承载式车辆，所述车辆还包括转数检测传感器，用来检测转子的转数；比较/判断装置，用于使转数检测传感器检测到的转数同预定的转数彼此进行比较和判断；以及辅助车轮推进/缩回单元，用于根据比较/判断装置的判断结果、使设置在车身中的辅助车轮缩入车身中以及将辅助车轮推出车身。
全文摘要
本发明提供一种能以承载式方式运行、同时根据相对于车身保持静止的驾驶者的需要来控制车身姿态的承载式车辆。当如图7所示两轮车辆(1)左转弯或右转弯时，车身倾斜传感器一直检测与那时的加速度相对应的车身倾斜量，致动器产生与该检测结果相对应的转矩，利用在车身姿态控制单元(6)中产生的陀螺力矩使车身(2)倾斜过预定的量，车身(2)的倾斜方向总是与施加在车身重心上的合力的方向一致，并且车辆能够左转弯，同时保持基于当前离心力的力矩、基于重力的力矩、以及来自车身姿态控制单元(6)的陀螺力矩之间的平衡。车辆驾驶者应该做的只是在车身(2)中保持静止，而不用转移她或他的重量。
文档编号B62K11/00GK1610626SQ0380182
公开日2005年4月27日 申请日期2003年8月18日 优先权日2002年8月28日
发明者铃木秀夫 申请人:古木忍