CN110139796B - 两个前转向轮和转向车把具有可变转向比的摩托车 - Google Patents

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Abstract

摩托车(4)包括至少一个后轮(8)、至少两个前转向轮(12、16)、车把(20)，前轮(12、16)可根据侧向转向角围绕相应的侧向转向轴线(L1、L2)旋转；车把(20)可根据中央转向角围绕中央转向轴线(C)旋转，前轮(12、16)通过传动装置(36)运动学地连接到转向车把(20)，该传动装置实现由侧向转向角与中央转向角之间的比率限定的传动比，其特征在于，传动装置(36)包括运动学地连接到车把(20)的转向杆(40)，该转向杆将前轮(12、16)直接联接在一起，其中前轮(12、16)与转向车把(20)之间的传动比可随着车把(20)的中央转向角变化而变化。

Description

两个前转向轮和转向车把具有可变转向比的摩托车
技术领域
本发明涉及一种两个前转向轮和转向车把具有可变转向比的摩托车。
背景技术
众所周知，转向比是摩托车车把旋转和前转向轮旋转的比率。
在单一转向比的情况下，车把和车轮之间存在直接联接，车轮总是以与车把相同的角度相互联合地旋转。
如果一方面单一转向比保证直接和即时的转向，并因此保证摩托车对驾驶员的操纵的相当快的响应性，则另一方面它经常导致需要旋转又硬又重的车把，尤其是在低行驶速度下的操纵。
同样事实上，虽然向下转向比、即使得车轮的转向角明显小于车把的旋转角，极大地减小了使用者在车把上花费的力气，但是另一方面，它需要相同车把的相当大的旋转以实现减小的车轮转向。
这导致车把的响应性差，而且在操作车把时也导致一些不适，以及需要预测车辆的整流罩的变化，以防止车把在实现转向行程终点时干扰整流罩本身。
因此，出现了怎样在车把上花费力气的问题，其随着施加给车把本身的旋转或转向角的范围而变化。
例如，可以迫使车把向上转向到大约零(即，大约直轮和车把的位置)，然后更难操作但能够使车辆具有更快的响应性，或者相反地，向下转向到大约零以强调驾驶的轻便性。
在具有两个前转向轮的摩托车的情况下，车把的操作硬度的问题更加突出：显然，在这种类型的车辆中，前轴比具有单个前转向轮的摩托车负载更大。此外，具有两个转向轮的前轴还使轮胎与地面之间交换的摩擦力加倍，这促使车把***，尤其是当车辆静止或处于低速时。
发明内容
为了解决上述问题，迄今为止在本领域中已采用了一些解决方案。
例如，向下转向是众所周知的并且在汽车中使用(转向轮转动大约3整圈以使车轮进行45°转向)。为了实现此向下转向，车把的旋转角必须大于车轮的转向角，以便减小驾驶员的手臂所需的力气。根据所采用的转向传动***，可以在运动传动链的任意点处改变此比率。显然，在机动车辆的情况下，解决该技术问题的可能性要大得多，因为现在广泛使用电动和/或液压的伺服机构来解决驾驶员对转向轮的过大操作力的问题；此外，在机动车辆中，更容易解决转向轮的整体尺寸和干涉的问题，具有更多的可用空间。
在摩托车的情况下，不使用伺服机构，因为它们会过度增加车辆的重量和成本，并且还必须使转向装置的尺寸最小化。
实际上，例如，旨在减少转向力气的相当大的向下转向所导致的车把的过度旋转涉及车把的部件与摩托车的底盘和/或整流罩的部件之间的干涉的风险。
因此，在汽车领域中使用的此现有技术解决方案隐含了上述缺点。
因此，感到需要解决参考现有技术提到的缺点和限制。
根据本申请的摩托车满足了此需求。
附图说明
从以下对本发明优选的非限制性实施例的描述中，本发明的进一步特征和优点将变得更加明显，其中：
图1a示出根据本发明的一实施例的摩托车的透视图；
图1b示出图1a中的摩托车的透视图，其中为了更好地观察摩托车的一些部件已省略了车把和前轮；
图2示出图1a中的摩托车从图1a中的箭头II侧观察的正视图；
图3示出根据本发明的一实施例的摩托车的前轴的各种透视图和侧视图；
图4示出图3中的细节IV的放大透视图；
图5示出根据本发明的另一实施例的摩托车的前轴的各种透视图和侧视图；
图6示出根据本发明的另一实施例的摩托车的前轴的各种透视图和侧视图；
图7示出根据本发明的摩托车的前轴转向的操作运动学的示意性平面图；
图8示出随着通过车把施加的转向角而变的侧转向角与中央转向角之间的传动比T的模式图。
下面描述的实施例所共有的元件或元件的部分用相同的附图标记表示。
具体实施方式
参考以上附图，附图标记4总体上表示根据本发明的摩托车的整体视图。
摩托车4包括至少一个后轮和与车把20运动学地联接的至少两个前转向轮12、16。
摩托车包括底盘24，该底盘支撑包括前转向轮12、16的前轴26和包括支撑后轮8的后摆臂30的后轴28。
后摆臂30和底盘24都可以具有任何形状、尺寸，并且可以例如是栅格式、盒状式、压铸式等。
底盘24可以是一件式或具有多个部件；通常，底盘24的与摆臂30接合的部分支撑驾驶员和/或乘客座椅。摆臂30可以相对于至少一个铰链销铰接到摩托车4的底盘24的所述部分。应注意，摆臂30与底盘24之间的连接可以是直接的，通过直接铰接，或者也可以通过***曲柄机构和/或中间框架。
关于前轴26，前转向轮12、16可根据侧向转向角α1、α2围绕相应的侧向转向轴线L1和L2旋转；车把20又可根据中央转向角β围绕中央转向轴线C旋转。
前转向轮12、16通过传动装置36运动学地连接到车把20，该传动装置实现由侧向转向角α1、α2与中央转向角β之间的比率限定的传动比T。
有利地，传动装置36包括转向杆40，该转向杆运动学地连接到车把20，该车把直接联接前转向轮12、16。
有利地，前转向轮12、16与车把20之间的传动比T可随着车把20的中央转向角β变化而变化。
根据一实施例，对于零中央转向角β，所述传动比T在车把20的中央位置附近最大，并且随着车把20的旋转相对于所述中央位置增加而减小。
根据一可能的实施例，对应于大于40度的中央转向角β，所述传动比T基本上是单一的。
根据一实施例，传动装置36包括两个侧向转向支撑件44、48，每个侧向转向支撑件运动学地连接到对应的前轮12、16，其中转向杆40对应于相应的侧向铰链52、56枢转到所述侧向转向支撑件44、48，其中对应于中央线M，转向杆40包括中央铰链60，通过该中央铰链，该转向杆借助于中央运动学机构62枢转到可旋转地连接到车把20的转向管64。
侧向转向支撑件44、48限定彼此相等的侧向转向臂68、70，其中转向杆40成形为阻拦相对于侧向转向臂68、70具有较小长度的中央转向臂72。
侧向转向臂68、70是每个侧向转向轴线L1、L2与对应的侧向铰链52、56之间的距离，而中央转向臂72是中央铰链60与中央转向轴线C之间的距离。
优选地，在具有直前转向轮12、16的配置中，侧向转向臂68、70大于中央转向臂72。
这允许实现该条件，从而对于零中央转向角β，传动比T在车把20的中央位置附近最大，并且随着车把20的旋转相对于所述中央位置增加而减小。
优选地，中央运动学机构62成形为随着中央转向角β变化而改变中央转向臂72的长度。
根据一实施例，中央运动学机构62包括改变中央转向臂72的长度76的装置，以便使中央转向臂72的长度适应实际和偶然的中央转向角β。
例如，改变中央转向臂72的长度76的装置可以包括纵向衬套80，该纵向衬套可沿平行于所述中央转向臂72的纵向方向F在杆84上滑动(图4)。
根据另一可能的实施例(图5)，改变中央转向臂72的长度76的装置包括弹性装置88，该弹性装置可沿平行于所述中央转向臂72的纵向方向F弹性地变形，以便允许中央转向臂72的长度随着车把20的旋转而延长和/或缩短。
根据另一可能的实施例，改变中央转向臂72的长度76的装置包括活动装置(未示出)，该活动装置具有液压、机械和/或电致动，以随着中央转向臂72的旋转沿平行于所述中央转向臂72的纵向方向F选择性地改变中央转向臂72的长度。
根据一可能的实施例，改变中央转向臂72的长度76的装置包括锁定装置(未示出)，该锁定装置适于将中央臂72的长度选择性地固定在任何期望的值。以这种方式，可以在车把20的任何位置或旋转中实现转向锁定的功能。
根据一实施例，侧向转向轴线L1、L2彼此平行但相对于中央转向轴线C具有不同的倾度；在此配置中，中央运动学机构62可以包括浮动装置96，该浮动装置适于允许中央转向臂72根据与中央转向臂72本身正交的竖直方向平移。例如，此平移可以通过在转向杆40与相应的中央铰链60之间提供竖直间隙G来获得。
根据一可能的实施例(图5)，其中侧向转向轴线L1、L2彼此平行但相对于中央转向轴线C具有不同的倾度，转向杆40例如可以在其与所述侧向转向支撑件44、48的连接端附近设置有旋转接头98；例如，所述旋转接头98包括滚珠轴承99。
根据一实施例，中央运动学机构62包括纵向铰链100，该纵向铰链限定平行于中央转向臂72的纵向旋转轴线R，以便允许转向杆40围绕所述纵向旋转轴线R旋转。该实施例允许转向杆40跟随倾斜前轴的滚动运动。
具体而言，所述前转向轮12、16由支撑托架104支撑，该支撑托架运动学地连接到支撑车把20的横向四边形结构106，四边形结构106根据滚动方向S-S限定彼此平行的滚动铰链108。
优选地，转向杆40通过平行于所述滚动方向S-S的侧向滚动铰链108枢转到所述支撑托架104。
优选地，纵向旋转轴线R平行于所述滚动方向S-S。
现在将描述根据本发明的摩托车的前轴的具体操作。
具体而言，图7示意性地示出根据本发明的摩托车的前轴的运动学机构的操作。
使用者作用在车把20上以使转向杆40且特别是中央转向臂72旋转。让我们假设从具有直轮的车把的状态开始。中央转向臂72的长度小于侧向转向臂68、70的长度。由于存在改变中央转向臂72的长度76的装置，该运动学机构不是超静定的但其能够允许转向；因此，随着车把20的转向角增加，中央转向臂72延伸。同样地，侧向转向角α1、α2与中央转向角β之间的传动比T变化。具体而言，此传动比T逐渐减小：以这种方式，车把在开始时非常“轻”，因为它是向下转向的，然后随着转向角的增加而变得更硬。
关于由车把20的旋转所导致的旋转或旋转平移的所有元件，转向状态在图7中由下标“’”示出。
在图8中，横坐标示出车把20上的转向角红色(因此是中央转向角β)，而纵坐标示出前轮12、16之间的平均转向角之间的比率(即，车把20的侧向转向角α1、α2与中央转向角β之间的平均值：在缺少向下转向和运动学转向的情况下，车轮都将以与车把20相同的角度转向，并且该比率将始终是单一的。
曲线B示出具有固定的向下转向比的情况，而曲线A示出根据本发明的具有可变向下转向的解决方案的模式。不同的趋势是显而易见的：随着车把20处的中央转向角β增加，在固定的转向轮的情况下(曲线B)，比率偏离1，而在可变传动比T的情况下(曲线A)，比率接近单一值。这两种行为之间的这种差异随着中央转向角β增加而增加。
从描述中可以理解，本发明允许克服现有技术的缺点。
具体而言，在所有改变转向比的方式中，本发明提出运动学机构，该运动学机构使其更靠近该单元(并且因此如果在大约零***或对于直轮则***，反之亦然)。
具体而言，这在向下转向的情况下是重要的，以避免在U形转弯期间过多地旋转把手，这可能在人体工程学上是不利的并且对车辆涂层/整流罩施加限制。
在操作上，已发现，在向下转向的情况下，在摩托车的感知灵活性方面，驾驶员经历了显著改善，这减少了在车轮的旋转角度相等的情况下在车把上花费的力气。
因此，本发明允许自动且有效地改变车把的转向比，而无需实施昂贵且复杂的机构。
这也防止使摩托车的前轴负重。
可变向下转向也可以使车把变轻到接近于零，然后随着转向角增加而趋向于接近该单元的转向比。
以这种方式接近于零，也就是说，车轮基本上是直的，获得转向轮的减轻，这使得驾驶更加舒适，而无需在车把上花费过大的力气。
此外，当车把的角度相对于中央位置显著增加时，转向比的变化减少向下转向，几乎达到正比，以便避免车辆的车把与底盘和/或外壳的部件之间的干涉。
换言之，利用本发明，实现了可变转向比，这允许在舒适性方面具有向下转向的优点，避免了其在尺寸方面的缺点。
而且，随着转向角增加，同样地加强，因为向下转向会自动降低。以这种方式，当最需要转向灵敏度和刚度时，即在处理弯道时，转向灵敏度和刚度会增加。
根据本发明的摩托车确保舒适性和驾驶精度，而不增加转向装置的成本、重量和整体尺寸。
本领域的技术人员可以对上述装置进行若干改变和调整，以满足特定和附带的需求，所有这些都落入所附权利要求限定的保护范围内。

Claims (16)

1.摩托车(4)，包括：
-至少一个后轮(8)；
-至少两个转向前轮(12、16)；以及
-车把(20)，
-所述前轮(12、16)能根据侧向转向角(α1、α2)围绕相应的侧向转向轴线(L1、L2)旋转，所述车把(20)能根据中央转向角(β)围绕中央转向轴线(C)旋转，
-所述前轮(12、16)通过传动装置(36)运动学地连接到所述车把(20)，所述传动装置实现由所述侧向转向角(α1、α2)与所述中央转向角(β)之间的比率限定的传动比(T)，
其中
-所述传动装置(36)包括转向杆(40)，所述转向杆通过中央运动学机构(62)运动学地连接到所述车把(20)，所述转向杆(40)将所述前轮(12、16)直接联接在一起，
-其中所述前轮(12、16)与所述车把(20)之间的所述传动比(T)能随着所述车把(20)的所述中央转向角(β)变化而变化，
其中所述中央运动学机构(62)成形为随着所述中央转向角(β)变化而改变中央转向臂(72)的长度，并且其中所述中央运动学机构(62)包括纵向铰链(100)，所述纵向铰链限定与所述中央转向臂(72)平行的纵向旋转轴线(R)，以便允许所述转向杆(40)围绕所述纵向旋转轴线(R)旋转。
2.根据权利要求1所述的摩托车(4)，其中对于零中央转向角(β)，所述传动比(T)在所述车把(20)的中央位置附近最大，并且所述传动比随着所述车把(20)的旋转相对于所述中央位置增加而减小。
3.根据权利要求1或2所述的摩托车(4)，其中对应于大于40度的中央转向角(β)，所述传动比(T)基本上是单一的。
4.根据权利要求1或2所述的摩托车(4)，其中所述传动装置(36)包括两个侧向转向支撑件(44、48)，每个侧向转向支撑件运动学地连接到对应的前轮(12、16)，其中所述转向杆(40)对应于侧向铰链(52、56)枢转到所述侧向转向支撑件(44、48)，其中对应于中央线(M)，所述转向杆(40)包括中央铰链(60)，通过所述中央铰链，所述转向杆借助于中央运动学机构(62)枢转到可旋转地连接到所述车把(20)的转向管(64)。
5.根据权利要求4所述的摩托车(4)，其中所述侧向转向支撑件(44、48)限定彼此相等的侧向转向臂(68、70)，其中所述转向杆(40)成形为阻拦相对于所述侧向转向臂(68、70)具有较小长度的所述中央转向臂(72)，所述侧向转向臂(68、70)是每个侧向转向轴线(L1、L2)与对应的侧向铰链(52、56)之间的距离，所述中央转向臂(72)是所述中央铰链(60)与所述中央转向轴线(C)之间的距离，其中在具有直转向前轮(12、16)的配置中，所述侧向转向臂(68、70)大于所述中央转向臂(72)。
6.根据权利要求1或2所述的摩托车(4)，其中所述中央运动学机构(62)包括适于改变所述中央转向臂(72)的长度(76)的装置，以使所述中央转向臂(72)的所述长度适应实际和偶然的中央转向角(β)。
7.根据权利要求6所述的摩托车(4)，其中改变所述中央转向臂(72)的所述长度(76)的所述装置包括纵向衬套(80)，所述纵向衬套能沿平行于所述中央转向臂(72)的纵向方向(F)在杆(84)上滑动。
8.根据权利要求6所述的摩托车(4)，其中改变所述中央转向臂(72)的所述长度(76)的所述装置包括弹性装置(88)，所述弹性装置能沿平行于所述中央转向臂(72)的纵向方向(F)弹性地变形，以便允许所述中央转向臂(72)的所述长度随着所述车把(20)的旋转而延长和/或缩短。
9.根据权利要求6所述的摩托车(4)，其中改变所述中央转向臂(72)的所述长度(76)的所述装置包括活动装置，所述活动装置具有机械和/或电致动，以随着所述中央转向臂(72)的旋转沿平行于所述中央转向臂(72)的纵向方向(F)选择性地改变所述中央转向臂(72)的所述长度。
10.根据权利要求6所述的摩托车(4)，其中改变所述中央转向臂(72)的所述长度(76)的所述装置包括锁定装置，所述锁定装置适于将所述中央转向臂(72)的所述长度选择性地固定在任何期望的值。
11.根据权利要求1或2所述的摩托车(4)，其中所述侧向转向轴线(L1、L2)彼此平行但相对于所述中央转向轴线(C)具有不同的倾度，其中所述中央运动学机构(62)包括浮动装置(96)，所述浮动装置适于允许所述中央转向臂(72)根据与所述中央转向臂(72)本身正交的竖直方向平移。
12.根据权利要求1或2所述的摩托车(4)，其中所述侧向转向轴线(L1、L2)彼此平行但相对于所述中央转向轴线(C)具有不同的倾度，其中所述转向杆(40)在它与侧向转向支撑件(44、48)的连接端附近设置有旋转接头(98)，其中所述旋转接头(98)包括滚珠轴承(99)。
13.根据权利要求1或2所述的摩托车(4)，其中所述中央运动学机构(62)包括纵向铰链(100)，所述纵向铰链限定平行于所述中央转向臂(72)的纵向旋转轴线(R-R)，以便允许所述转向杆(40)围绕所述纵向旋转轴线(R-R)旋转。
14.根据权利要求13所述的摩托车(4)，其中所述前轮(12、16)由支撑托架(104)支撑，并且其中所述支撑托架(104)运动学地连接到支撑所述车把的横向四边形结构(106)，所述四边形结构(106)根据滚动方向(S-S)限定彼此平行的滚动铰链，其中所述转向杆(40)通过平行于所述滚动方向(S-S)的侧向铰链(52、56)枢转到所述支撑托架(104)。
15.根据权利要求14所述的摩托车(4)，其中所述纵向旋转轴线(R-R)平行于所述滚动方向(S-S)。
16.根据权利要求9所述的摩托车(4)，其中所述机械致动为液压致动。
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