机动车辆前悬架的制作方法

本发明涉及一种倾斜式机动车辆和其机动车辆前托架。

背景技术：

众所周知，三轮机动车辆存在于现有技术中，具有后驱动车轮和两个转向和倾斜的车轮，即在前面滚动和倾斜。

因此，后车轮旨在提供扭矩并因此允许牵引力，同时成对的前车轮旨在提供车辆的方向性。

使用两个前车轮而不是两个后车轮避免了使用差速器来传递扭矩。这样，后车轴处成本和重量的减少可以实现。

除了转向之外，前托架处成对的车轮可以倾斜和滚动：这样，与后车轴处具有两个车轮的三轮车辆相比，在前托架处具有两个车轮的车辆相当于真实的摩托车，因为就像摩托车一样，车辆在转弯时能够倾斜。

然而，与仅有两个车轮的机动车辆相比，在前托架上具有两个成对车轮的这种车辆具有类似于由汽车提供、通过搁置在前车轮的地面上的双重确保的更大的稳定性。

前车轮通过运动机构在运动学上彼此连接，该运动机构使得它们能够(例如)通过铰接四边形件的插入同步地并且以镜面的方式滚动和/或转向。

关于前车轮的转向角度，在前车轮之间提供不同的转向角度也是可能的，例如，如果你采取汽车式转向，其中在转弯时外轮保持得更开放。

因此，倾斜式三轮机动车辆设计来向使用者提供两轮摩托车的操作性(handling)，同时提供四轮车辆的稳定性和安全性。

事实上，两个预定义的目标是对立的，因为与不可避免地使车辆的结构减重的两轮机动车辆(诸如第三车轮和及其相对的运动机构)相比，更大的稳定性需要附加元件的存在。

此外，“仅”三个车轮的存在不能保证四轮车辆的稳定性和行驶安全性。

因此，形成可以调解这些对立目标、同时确保稳定性和操作性以及可靠性和低成本的三轮车辆是必要的。

为了实现这样的目的，必须形成框架的前部或前托架的特定几何形状，负责在其转向和滚动或倾斜运动中支撑前车轮。

技术实现要素：

为了解决上述问题，迄今为止，在三轮车辆的技术中已经采用了许多解决方案，其中一个方案是在前托架上安装两个车轮。

现有技术的这种解决方案不能优化对上述稳定性和操作性的需要。

因此，需要解决参照现有技术所提到的缺点和限制。

这种需求由根据权利要求1所述的机动车辆前托架和根据权利要求26所述的机动车辆来满足。

附图说明

从下面对本发明优选和非限制性实施方式的描述，本发明的其它特征和优点将更清楚地理解，附图中：

图1是包括根据本发明的前托架的机动车辆的局部立体图；

图2从图1中的箭头II的侧面示出了图1中的机动车辆的侧视图；

图3从图1中的箭头III的侧面示出了图1中的机动车辆的前视图；

图4从图1中的箭头IV的侧面示出了图1中的机动车辆的平面图；

图5至图6示出了根据本发明的机动车辆前托架的局部立体图；

图7a至图7b分别示出了应用于根据本发明的机动车辆的悬架的立体图和截面图；

图8示出了根据本发明的机动车辆的车轮的局部立体图；

图9至图10示出了根据本发明的机动车辆前托架部件的局部侧视图；

下面描述的实施方式中共有的元件或元件的部分将使用相同的参照数字来表示。

具体实施方式

参照上述附图，参考数字4总体上表示根据本发明的机动车辆的示意性整体视图。

为了本发明的目的，应该指出的是，术语机动车辆应当被广义地考虑，包括具有至少三个车轮(即正如下面更好地描述的两个对准的车轮和至少一个后车轮)的任何机动自行车(cycle)。因此，这样的定义也包括在前托架上具有两个车轮和在后车轴上具有两个车轮的所谓的四轮自行车。

机动车辆4包括框架6，该框架从支撑至少两个前车轮10的前托架8延伸到支撑一个或多个后车轮14的后车轴12。区分左前车轮10’和右前车轮10”是可能的，其中左10’和右10”的定义是纯粹形式上的，并且意味着与车辆的驾驶员有关。与驱动它的驾驶员的观察的点相比，所述车轮布置在机动车辆的中心线平面M-M的左侧和右侧。

在下面的描述中，并且也在附图中，与驱动它的驾驶员的观察的点相比，参照将相对于所述中心线平面M-M的前托架的对称元件或镜像元件，使用引号’和”来分别指示前托架的左侧和右侧的部件。

为了本发明的目的，机动车辆的框架6可以是任何形状、尺寸，并且可以是(例如)格子形式、箱子形式、摇篮、单个或双个等等。

机动车辆的框架6可以是一件式或多个部件；例如，机动车辆的框架6与后车轴框架13互连，该后车轴框架可以包括支撑一个或多个后驱动车轮14的摆动后叉(未示出)。

所述后摆动叉可以通过直接铰接或通过杆机构和/或中间框架的插入而连接到框架6。

机动车辆前托架8包括前托架框架16和一对前车轮10，该前车轮通过铰接四边形件20在运动学上连接到前托架框架16。

铰接四边形件20包括一对横向构件24，该横向构件在相应的中间铰接件28处铰接到前托架框架16。

中间铰接件28确定了彼此平行的中间铰接轴线W-W。

例如，所述中间铰接件安装在前横梁32上，所述前横梁定位成跨越穿过纵向方向X-X或机动车辆的行驶方向的中心线平面M-M。

例如，连接到机动车辆4的车把(未示出)的转向机构36在转向柱35上枢转，该转向柱插入以便在机动车辆4的框架6的转向管34中旋转。

横向构件24在相对的横向端部40、44之间的主横向方向Y-Y上延伸。

具体地，所述横向构件24通过立柱48在对应于所述相对的横向端部40、44的位置处连接在一起，该立柱在相应的侧向铰接件52处枢接到所述横向端部40、44。

在一个实施方式中，横向构件24、24’、24”相对于前横梁32悬臂地安装。

横向构件24和立柱48限定了所述铰接四边形件20。具体地，该四边形件包括两个横向构件24，即顶部横向构件24’和底部横向构件24”，其中，顶部横向构件面向可关联的车把的侧面以及底部横向构件24”面朝向支撑机动车辆的地面。

横向构件在形状、材料和尺寸方面不一定彼此相同；每个横向构件24可以(例如)通过焊接、螺栓、铆钉以及类似的方式制成一件或制成两个或更多个机械附接的部件。

存在两个立柱48，具体的是左立柱48’和右立柱48”。

左立柱和右立柱48’，48”的定义是纯粹形式上的，并且意味着与车辆的驾驶员有关。与驱动它的驾驶员的观察的点相比，所述左立柱和右立柱48’，48”布置在机动车辆的中心线平面M-M的左侧和右侧。

侧向铰接件52彼此平行并且限定各自的侧向铰接轴线Z-Z。

优选地，所述中间铰接件28和侧向铰接件52基于彼此平行的中间铰接轴线W-W和侧向铰接轴线Z-Z而定向。

左立柱48’和右立柱48”分别围绕各自的转向轴线S’-S’、S”-S”可旋转地支撑左前车轮10’和右前车轮10”。所述转向轴线S’-S’、S”-S”彼此平行。

根据可能的实施方式，铰接件28和52彼此平行并且垂直于所述转向轴线S’-S’、S”-S”。换句话说，根据一个实施方式，相对于穿过所述中间铰接件28的投影平面P，转向轴线S’-S’、S”-S”与中间铰接轴线W-W和侧向铰接轴线确定了90度的角α。

根据可能的实施方式，所述角α在80度至120度之间，并且优选地，所述角α在90度至110度之间；甚至更优选地，所述角度值α等于100度。

相对于所述投影平面P，转向轴线S’-S’、S”-S”可以相对于与地面垂直的竖直方向N-N倾斜5度至20度之间的转向角β，以及优选地倾斜8度至16度之间的转向角β。

根据另外的实施方式，还可能提供的是，铰接件28和52基于平行于地面的中间铰接轴线W-W和侧向铰接轴线Z-Z倾斜，即相对于所述投影平面P，垂直于所述竖直方向N-N：在这种构造中，所述角β等于0度。

此外，如图所示，还可能提供的是，铰接件28和52不垂直于转向轴线S’-S’，S”-S”：事实上，如上所述，相对于穿过所述中间铰接件28的投影平面P，限定在转向轴线S’-S’、S”-S”与中间铰接件W-W和侧向铰接件Z-Z之间的所述角α可以包括在80度至120度之间，并且优选地，所述角α包括在90度至110度之间；甚至更优选地，所述角α值等于100度。

平行于中间铰接轴线W-W和侧向铰接轴线Z-Z的地面意味着，在滚动运动中，相对于曲线的内车轮几乎垂直地向上上升，具有将车轮的滚动运动与水平制动力(从地面传输)解耦以及朝机动车辆的底部占用较少空间的双重优点。

应该注意的是，通过相对于转向轴线S’-S’、S”-S”倾斜的中间铰接轴线W-W和侧向铰接轴线Z-Z，使得在静止状态下，所述中间铰接轴线W-W和侧向铰接轴线Z-Z在制动状态下平行于地面，并因此压缩前车轮10’、10”的悬架，所述中间铰接轴线W-W和侧向铰接轴线Z-Z倾斜地移动到与地面基本平行的状态。例如，参见图10，如果在静止状态下，中间铰接轴线W-W和侧向铰接轴线Z-Z在制动和最大压缩的条件下确定了与水平方向不同的角β(其与垂直于水平方向的竖直方向形成的角度一致)，这个角度趋于零。

在制动期间，当中间铰接轴线W-W和侧向铰接轴线Z-Z基本上平行于地面布置时，因为制动力是水平的，并因此平行于地面，不会产生沿着实际上垂直于地面(即垂直的)的车轮的偏移运动的部件，所以车轮的跳动避免了。

每个立柱48引导并支撑前车轮10的短轴56；每个立柱48从上端部60延伸到下端部64。顶端60面朝向上部横向构件24’，并且下端部64面向底部横向构件24”。

根据一个实施方式，每个短轴56机械地连接到前车轮10的旋转销68，以便围绕相关的旋转轴线R-R可旋转地支撑前车轮10。

有利地，前车轮10的每个旋转销68包括在铰接四边形件20的对应的立柱48的上端部60与下端部64之间。

优选地，每个前车轮10的每个旋转销68包括在铰接四边形件20的横向构件24的相邻的侧向铰接件52之间。

每个车轮10的短轴56由所述铰接四边形件20的单个对应的立柱48支撑和引导。

根据一个实施方式，每个短轴56安装在对应的立柱48上，以便相对于对应的立柱48具有至少一个自由度，所述至少一个自由度包括短轴56相对于其平行于立柱48的主要(prevalent)延伸部的轴线T-T的立柱48的平移运动和/或短轴56围绕立柱48的主要延伸部的所述轴线T-T的旋转运动。

根据可能的实施方式，每个短轴56和立柱48之间的耦接是棱柱(prismatic)形式的，以便允许短轴56相对于立柱48仅有一个自由度，即，短轴56相对于其平行于立柱48的主延伸轴线T-T的立柱48的平移。所述平移运动还被称为短轴56的摆动运动和与其连接的相对的前车轮10的摆动运动，因此其沿着基本笔直的轨迹运动。

由于每个短轴56和对应的立柱48之间的棱柱式耦接，在短轴56与相应的引导件之间引入另外的元件是必需的，以便能够转向车轮。以这种方式，存在一种可能：每个前车轮10的转向轴线S-S从每个立柱48的主要延伸部的对称轴线或轴线T-T偏移；此外，利用这种构造，存在一种可能：在转向轴线S-S与每个立柱48的主要延伸部的相对轴线T-T之间具有不同的倾斜度。因此，优化转向轴线S-S的倾斜度以改善车轮的轨迹是可能的；此外，优化立柱的主要延伸部的轴线T-T的倾斜度以用于车轮的碰撞轨迹和相对于车辆的整体尺寸是可能的。此外，短轴56不具有容纳每个立柱的引导件的功能，并且它可以优化来在其滚动期间支撑车轮。例如，优化短轴56内部的滚动轴承的尺寸和/或定位是可能的。

根据另外的实施方式，每个短轴56与立柱48之间的耦接是圆柱(cylindrical)形式的，以便允许短轴56相对于立柱48的主要延伸部的轴线T-T的平移和旋转。

优选地，每个前车轮10具有与主要延伸部的轴线T-T一致并且与圆柱形式的立柱48的对称轴线一致的转向轴线S-S。

此外，应该注意的是，限定了相应的中间轴线W-W和侧向轴线Z-Z的中间铰接件28和侧向铰接件52放置在相应的前车轮10’、10”的旋转销68的上方和下方，而不是完全覆盖它，正如在现有技术的解决方案中发生的那样。换句话说，相对于每个立柱48的主延伸轴线T-T，前车轮10’、10”的每个旋转销68包括在铰接四边形件的上部横向构件24’和下部横向构件24”的相应的中间铰接件28和侧向铰接件52之间。

这意味着包括悬架在内的每个车轮10’、10”和铰接四边形件之间的连接的刚度比现有技术的上述解决方案中所发生的刚性数量级更大，这有助于使前车轮10’，10”的交替共振可能超过制动力或非对称冲击的可能性更加遥远。因此，本发明总体上有助于提供一种重量轻而且安全、精确，并且在前托架处向驾驶员传达安全感的车辆，因为车辆不会将车把上的振动或摇摆传递给使用者。

此外，铰接四边形件的上部横向构件和下部横向构件24’、24”在车轮的垂直尺寸中的定位使得向下移动前托架的重心成为可能，并因此使得向下移动车辆的重心成为可能，从而改善车辆的动力学行为。

关于前车轮10的转向，根据一个实施方式，前托架8包括至少一个支架72，该支架连接到前车轮10的短轴56和前托架8的转向杆76，以便控制短轴56围绕每个前车轮10的相应的转向轴线S-S的旋转。

优选地，支架72与每个前车轮10的短轴56整体地形成一体。

根据一个实施方式，所述支架72支撑用于车轮10的制动机构80。

例如，所述制动机构80包括用于盘式制动器的卡钳，该卡钳布置为横跨与车轮10一体旋转的制动盘84。

优选地，支架72从立柱48的下端部64的侧面横跨过立柱48延伸。

由于这种结构，整个悬架相对于相对的立柱而居中，并且避免横向弯曲力矩是可能的。

优选地，短轴56包括与立柱48同轴放置的套筒88。

根据一个实施方式，在短轴56与立柱48之间布置车轮10的悬架机构92。

例如，悬架机构92包括弹簧94和/或阻尼器96。

根据一个实施方式，立柱48是中空的，以便至少部分地在内部容纳悬架机构。

悬架机构在立柱内部的定位意味着一些优点：例如立柱保护悬架机构，并且它以纯粹的压缩状态工作，避免了弯矩。

优选地，悬架机构92与相应的立柱48同轴地布置。

每个车轮10包括轮圈100，该轮圈支撑轮胎102并且由相关的短轴56可旋转地支撑，其中，短轴56至少部分地容纳在由所述轮圈100限定的体积中。

优选地，短轴56和立柱48整体地容纳在由轮圈100限定的所述体积中。

在优选的实施方式中，车轮的每个中心线平面R’-R’、R”-R”穿过每个前车轮10’、10”的转向轴线S’-S’、S”-S”。

在另外的实施方式中，在每个转向轴线S’-S’、S”-S”与车轮R’-R’、R”-R”的相对中心线平面之间设置有偏移量或横向悬垂部分。这种横向悬垂部分在0cm至2cm之间，更优选在0cm至1cm之间，甚至更优选地，所述横向悬垂部分等于0.7cm。

优选地，由轮圈100界定的所述体积面向相对于穿过所述中间铰接件28的前托架的中心线平面M-M。换句话说，短轴56向内面向机动车辆的中心线平面M-M，以及与短轴56相关联的相关部件不能直接被外部观察者看到。

如上所述，根据本发明的车辆4包括至少一个后驱动轮驱动器14；根据可能的实施方式，车辆在后车轴12处具有两个后驱动轮14。

例如，在该实施方式中，其中机动车辆是四轮车，后车轴12处的后驱动车轮14彼此连接并且通过如上所述的与前车轮10有关的铰接四边形件20连接到后车轴框架13。

正如从描述中可以理解的是，本发明使得克服现有技术提到的缺点成为可能。

具体地，前托架具有受限的尺寸和重量。

具体地，考虑到前托架的所有主要元件封闭在铰接四边形件的轨迹(footprint)内，因此尺寸特别地减小。

此外，前托架部件至少部分地包含在由每个轮圈限定的体积中。

因此，该解决方案证明特别紧凑。

进一步地，由于该解决方案仅由车轮和其相对的短轴构成，所以该解决方案呈现出特别包含的非悬挂物体。

因为前车轮上的负载的平衡通过成对的前车轮上的相等的负载建立，所以所描述的解决方案属于互连悬架的情况；负载转移通过四边形件发生，并且因此通过其也涉及整个车辆的惯性发生，并因此呈现出与所述惯性相关的实体的延迟。

实际上，插入成对的车轮之间的惯性起作用，以便将具有互连的车轮的解决方案朝向具有独立车轮的解决方案移动，从而有利于舒适并且抵消可能在车轮上触发的任何共振现象，否则该振动现象不会被衰减。

因此，根据本发明的机动车辆不仅能够保证高稳定性，优于具有两个车轮的机动车辆，这归功于两个成对的前车轮的存在，而且还具有显著的操作性并易于倾斜，优于仅具有两个车轮的典型机动车辆。

此外，如上所述，限定了相应的中间轴线和侧向轴线的中间铰接件和侧向铰接件设置在相应的前车轮的旋转销的上方和下方，而不是完全覆盖在其上方，正如在现有技术的解决方案中发生的。这样，相对于每个立柱的主延伸轴线，前车轮的每个旋转销包括在铰接四边形件的上部横向构件和下部横向构件的相应的中间铰接件与侧向铰接件之间。这意味着包括悬架在内的每个车轮与铰接四边形件之间的连接刚度比现有技术的上述解决方案中所发生的刚性数量级更大，这有助于使前车轮的交替共振可能超过制动力或非对称冲击的可能性更加遥远。因此，本发明总体上有助于提供一种重量轻而且安全、精确，并且在前托架处向驾驶员传达安全感的车辆，因为车辆不会将车把上的振动或摇摆传递给使用者。

本领域的技术人员可以对上述解决方案进行多种修改和变型，以便满足可能的和特定的需求，同时保持在由以下权利要求所限定的本发明的保护范围内。