专利名称：多轮辙弯道倾斜车辆以及用于使车辆倾斜的方法
技术领域：
本发明涉及一种弯道倾斜(kurvenneigbares)车辆，该弯道倾斜车辆具有用于使车辆的至少一部分绕倾斜轴线(该倾斜轴线基本平行于车辆纵向轴线延伸)横向倾斜，以便当例如在弯道或者在斜面或不平坦地面上行驶时实现该倾斜，车辆的重心能够沿与运行方向垂直的方向移动。该车辆包括至少一个车辆座位，该车辆座位布置在车辆的可倾斜部分上，并将用于驾驶车辆的驾驶员。车辆通常可以为任意多轮辙(Mehrspurige)摩托车或体力车，例如具有车轮的公路车辆、具有转轮的雪上汽车、或者具有翼的水运工具，它们有至少三点支承在由例如道路、雪、冰或水形成的面上。本发明还涉及用于使这种车辆倾斜的方法。
背景技术：
由现有技术己知多轮辙弯道倾斜车辆的不同变型，这些多轮辙弯道倾斜车辆由于它们底盘的几何形状而具有类似于单轨道车辆的驱动特性。其中，已经在FR 2,550,507、FR 2,616,405、DE 01,063,473、DE02,707,562、DE 03,546,073、DE 195,13,649和WO 97/27,071中介绍的这种车辆例如装配有两个车轮，这两个车轮对称于车辆纵向轴线地并排而且有一定相互距离地布置在重心两侧，且这种车辆沿纵向轴线在中心轨道中还具有第三轮，该第三轮在两个车轮之间，并沿运行方向或逆着运行方向相对于这些车轮偏移，而且这两个侧部车轮或中心车轮可进行转向。
两个侧部车轮的车轮悬架相互连接，并安装成能够基本沿车辆的垂直轴线方向运动，这样，一个车轮悬架沿一个方向(比如说，向上)的运动将导致另一车轮悬架沿另一方向(比如说，向下)进行相反运动。这样，车辆能够实现绕基本平行于车辆纵向轴线延伸的倾斜轴线的自由倾斜。例如可通过转向平行四边形机构、平衡悬架或缆线机械地、或通过相互液压连接的两个液压缸液压地、或者通过电马达电动地实现反向运动连接(Gegenlufige Kopplung)。也可选择，可以用另外两个侧部车轮代替中心车轮，这两个侧部车轮可运动，并沿车辆垂直轴线反向连接，这也使得车辆可自由倾斜。以平行四边形形式安装的侧部车轮起到虚拟的单个中心车轮的作用。在所述类型中，能够在大致没有任何阻力的情况下实现摆动运动和倾斜，且使车轮以平行四边形形式相对于地面倾斜将有助于通过陀螺进动而以类似于摩托车或自行车的方式来使得车辆稳定，因此，驾驶员将有与公知的摩托车感觉大致相同的路感。车辆可自由倾斜的状态将在下文中以“两轮模式”加以介绍。为了防止车辆在低速下或在静止时发生不希望的倾斜和翻倒，由现有技术已知的部分弯道倾斜车辆具有在低速下限制或阻止侧部车轮悬架自由运动的装置，且在适用的情况下可使车辆主动校正或倾斜。因而，可以通过阻止侧部车轮悬架的自由运动来保证车辆在静止时的稳定性，而不需要驾驶员的腿来参与。这对静止时只有通过更大的力来保持稳定的较重车辆的情况特别有利。在下文中，车辆不能通过反操纵(Gegenlenken)或通过驾驶员的重量移动而自由倾斜的该稳定状态将称为“三轮模式”，而不管该车辆是否为具有三个或更多车轮或者其它支承元件的倾斜车辆。在该纯“三轮模式”中，汽车只能通过倾斜装置主动倾斜，而不能通过驾驶员的重量移动或通过直接作用在可倾斜部分的离心力(如例如通过由两轮车辆已知的反操纵)而主动倾斜。
还由现有技术已知，有利的是形成纯两轮模式和纯三轮模式之间的过渡区。在该中间区，可自由倾斜性受到产生的倾斜力的部分作用的影响，更特别是受到与倾斜相对的力的影响。这样，当由于驾驶员移动他的重量或进行转向而引起过大倾斜时，例如可以通过主动产生与倾斜相反的力来防止车辆翻倒。
不过实际上，正是在两轮模式(也就是，两个侧部车轮悬架可自由运动的状态)至三轮模式(也就是，通过阻止侧部车轮悬架的自由运动来防止自由横向倾斜的状态)的该过渡区中产生相关问题。因为对汽车的自由倾斜性进行自动有效干涉将使驾驶员感觉不合意和不习惯，并将引起驾驶员的震惊反应，有时可能引起危险。尽管车辆在较高速度时具有摩托车的典型特性，但是在低速或静止时，它的性能就象多轮辙车辆，根本不能通过驾驶员、或仅通过驾驶员的特意但不符合人机工程原理的动作而倾斜。
在WO95/34459中介绍了一种自稳定三轮车辆，该三轮车辆有助力倾斜元件，用于使一个车辆部分绕车辆的纵向轴线倾斜。车辆是自平衡的，并包括传感器，该传感器与可转向车轮连接，并获得为了在运动过程中产生和/或保持该车轮的方向变化而必须施加在可转向车轮上的负载的大小和方向。因此，传感器与倾斜元件连接，以便根据传感器采集的数据来产生倾斜。因此，车辆的倾斜基本取决于转向力和角度。
在美国专利No.4,368,796中介绍了一种用于控制车辆倾斜的装置。倾斜的变化通过摆来实现，该摆与车辆的倾斜变化机构操作连接。在认为优选的实施例中，车辆座位的椅垫可枢转，并与下面的叉配合，该叉能够有一定游隙，以便影响摆的偏移。因此，即使车辆没有离心力或横向倾斜，也能够通过驾驶员在驾驶员座位上有力地横向移动其身体重心而使摆偏转。该系统的一个重要缺点是倾斜检测系统和车辆座位之间与速度无关地存在耦合，这可能导致危险情况，特别是在不希望对车辆的倾斜进行过多主动干涉的高速时尤其如此。它不能向驾驶员提供典型的二轮车辆驾驶性能，因为当驾驶员总是中心平衡地坐在车辆上时，车辆的倾斜通过摆而以主动方式实现，且只有在判断汽车的倾斜角度不够大时，驾驶员才可以通过移动他的重心来影响车辆的倾斜性能。因为两轮车辆的倾斜性能特别是一方面受到车轮的陀螺力(该陀螺力随着车辆速度的增加而增加)的影响，另一方面受到驾驶员的重心移动的影响，从而两轮车辆的稳定性随着车辆速度的增加而增加。考虑到必须提供的叉的游隙，因此根本不能通过重量移动来进行车辆倾斜的灵敏控制。
由WO 97/27,071已知一种车辆，该车辆有两个臂，这两个臂并排布置，并将车辆支承在地面上。臂能够通过干涉元件而连接，从而可以固定成特定的相对位置，且在特定实施例中，它们可相对彼此地主动调节，从而改变车辆的倾斜。在称为两轮模式的正常运行中，所述车辆能够几乎无任何阻力地进行摆动，且处在倾斜位置，车辆就象在虚拟中心后车轮上驾驶一样。在该运行模式中，倾斜基本通过驾驶员的重量移动来实现。两个臂在车辆框架上枢转。在它们的远端，这些臂分别设有一个车轮。在臂的枢转轴的对着车辆中心的端部处设有干涉元件，所述干涉元件固定安装在臂的枢轴上，并在摆动过程中沿相反方向扭转。在车辆框架的前端，前车轮叉与前车轮和车把连接。在一个实施例中，两个臂与平衡装置连接，该平衡装置可绕其支点在车辆框架上枢转，使所述臂反向运动。臂可以通过弹簧阻尼的支柱相互连接。在另一实施例中，臂的反向运动通过环形缆线来产生。此外，在WO 97/27,071所述的实施例中，反向运动可以通过锥齿轮或通过液压补偿装置来实现。液压补偿装置与臂连接，该臂可通过液压缸来调节，这样，它们将沿相反方向运动，两个液压缸通过连接管道而连通，该连接管道可以包括用于车辆悬架的增压气体储罐和用于阻止臂的单向阀。此外，还示出了用于阻挡或影响摆动的各种装置。用于影响摆动的所述其它装置使得车辆能够通过钳子状装置而在道路上垂直校正，该钳子状装置通过Bowden索缆而收缩，从而使定位在两个干涉元件上的两个支柱达到类似的轴向位置。
文献WO 97/27,071还介绍了一种三轮车辆，其中，影响摆动的干涉元件是通过两个系杆而与中央驱动单元的杠杆连接的杠杆。在一个所述实施例中，车辆包括用于获取速度的装置、倾斜或平衡传感器、以及向左和向右的附加控制按钮，所述附加控制按钮对于由驾驶员进行的人工倾斜变化具有比例效应。这些控制按钮例如可以布置在车把上，或者在驾驶员的膝盖范围内。所有指令和响应信号在电或电子控制单元中进行处理，并从这里发送至例如电驱动单元。通过该特定设计，臂能够随意或通过自动遥控而到达特定位置，特别是在达到大约4km/h的速度范围时更是如此。在这些低速度中，车辆的自稳定(更具体地，通过车轮的陀螺作用而实现的稳定)仍然不足以使车辆平稳地直前运动。因此，在所述车辆中，在预定最小速度(例如4km/h)时将阻止臂的反向运动，且车辆从可能并不合适的倾斜位置校正至垂直位置。该功能使得驾驶员不需要将他的脚置于地上，因为车辆在其正常位置通过侧部车轮防止翻倒。根据WO 97/27,071，通过多盘离合器而进一步改进了驾驶特性，该多盘离合器用作在起到干涉作用的臂的轴的两端之间进行干涉的装置。当盘形离合器啮合时，将阻止臂的反向运动。当处于正常位置的车辆没有达到某一最小速度时将产生该阻止作用。在该车辆的另一改进中，摆形的附加倾斜传感器测量道路的可能横向倾斜或离心力，这样，车辆在低速时总是处于竖直位置或适于弯道速度的位置。通过多盘离合器、机械负载力矩抑制装置(Lastmomentsperre)以及具有传动机构的电马达来转换中央驱动单元的指令。当速度下降至低于4km/h的最小值时，将从臂的自由运动(也就是“两轮模式”)状态自动转变成利用平衡传感器的自动平衡控制，这样，即使在侧向倾斜的道路上，车辆也将保持垂直。在该模式中，因为离合器啮合，臂不能相对彼此地自由运动，从而车辆不能通过驾驶员重量的移动而倾斜。如果在该自动平衡控制模式中进入弯道，车辆将响应于倾斜传感器中的摆由离心力引起的偏转，根据速度和弯道半径而自动倾斜。为了在该模式中开始弯道或快速规避机动，驾驶员可以通过起动车把或膝盖处的左手或右手控制按钮(更具体地是按其趋势而不是强迫地)影响车辆的倾斜。所产生的影响与施加在特定控制按钮上的压力成比例，但是通过倾斜传感器的信号限制上限，以防止翻倒。
在上述弯道倾斜车辆中，基本上整个车辆都可倾斜，而由现有技术(特别是由WO 98/24,681或DE 3,226,361 A)可知这样的弯道倾斜车辆，它有扭合的两部分设计，具有可倾斜的前部部分以及后部部分，该前部部分具有中心布置的可转向前车轮，还有车辆座位，而该后部部分具有两个不能倾斜的车轮。因为该车辆并不整个地倾斜，因此在倾斜过程中并不是所有车轮都处于倾斜位置，因此陀螺进动力作用于不同平面，且几何形状也相当不同，驾驶员将只在一定程度上体验摩托车的驾驶性能。
在文献DE 195,01,087 A1中公开了一种具有驾驶员座位的可转向轻型车辆，该驾驶员座位能够横向倾斜，其中，当驾驶通过弯道时，驾驶员能够沿弯道中心方向移动他的身体，同时靠在座位中，或者驾驶员座位沿弯道中心方向主动倾斜。驾驶员座位和车辆的其它部分操作连接，这样，驾驶员座位的主动或被动倾斜可以增加驾驶的舒适性，其中，驾驶员自身可以通过自己用力而斜入弯道中，或者驾驶员座位至少部分地斜入弯道中。在后一种情况下，通过传感器而获得产生座位重新调整的驾驶状态。
上述现有技术的多轮辙弯道倾斜车辆有共同的问题，特别是在低速时，只能在一定程度上实现车辆的平衡或按驾驶员需要而倾斜，或者驾驶员觉得不合意或不习惯。实际上，发现一些已知方法在更高速度时(这时车辆处于两轮模式，且车辆能够自由倾斜)能令人满意，从而使驾驶员基本有骑两轮车辆的感觉。不过当在低速下驾驶或停止时，已知的多轮辙弯道倾斜车辆就有问题。使用脚来平衡车辆有时很不可靠，因为一些车辆的质量太大，以至于不能安全地进行稳定，或者它们的封闭驾驶室将使得不能使用脚。翻倒可能会给腿、臂、特别是头部带来严重的损伤。实际上，翻倒的危险通过阻止自由倾斜、也就是通过转换成根据速度产生的三轮模式而减小，特别地可自动进行这一操作，但是在该模式下，车辆的倾斜只能通过操作驱动元件来实现，或者通过倾斜传感器在低速下在倾斜或弯曲的道路上激发主动倾斜来实现。驾驶员将感觉车辆的主动倾斜不自然和不合意，这是因为通常倾斜传感器只有在已经获得倾斜位置或离心力之后才可能激发主动倾斜。通过倾斜传感器的倾斜控制确实有问题，主要是在低速下在不平坦的道路上驾驶时车辆不能自由倾斜，这时，车轮的稳定陀螺力太小，车辆必须在三轮模式下驾驶。在车辆突然倾斜时(例如当只有一个侧部车轮撞上较大坑洼时)，车辆将首先剧烈地横向倾斜。只有在这时，倾斜传感器才能获得该倾斜位置，因此，在随后步骤中，车辆主动往回倾斜成垂直位置。在经过该坑洼之后，处于倾斜状态的车辆将再次处于倾斜位置，因此必须再次通过倾斜传感器来主动调节倾斜。驾驶员应例如在倾斜驾驶之前意识到该情况，从而通过自身来人工预调节倾斜，但是发现这种可能性是不符合人机工程原理的，将几乎不可能实现。即使在两轮模式和三轮模式之间的过渡区(其中仅仅影响倾斜趋势)也只能在一定程度上解决该问题。当在低速下进入弯道时将产生其它问题。在两轮车辆中，即使在方向变化之前，驾驶员将习惯性地使他的重心向侧部移动，或者暂时转向至相反方向，这样，甚至在方向真正变化之前，车辆就斜入要进入的弯道中。该弯道实际上在车辆倾斜时进入，因此，离心力将阻止车辆横向倾入弯道。不过，已知的多轮辙弯道倾斜车辆在低速下不能模拟摩托车的这种熟悉的驾驶特性多轮辙。因为一些车辆的重量大于摩托车，因此他们只有在高速时能通过随着人的平衡感在车辆上移动驾驶员重量而稳定或控制倾斜，因此，只能在更高速度下感受驾驶摩托车的感觉。
当驾驶员处于偏心位置时(在该位置，根本不能通过重心移动来自由倾斜)，只能够进行主动倾斜。在现有技术中，只有通过由驾驶员主动操作驱动单元或者作为离心力或转向运动的反应，才能确实开始倾斜，因此不能象骑摩托车一样通过重心移动来驾驶车辆。
已知的多轮辙弯道倾斜车辆具有驾驶员是否接受的很多问题，这是因为在高速下在两轮模式中它们的倾斜特性与在低速下在三轮模式中完全不同，因此驾驶员只能在高速下(而不能在低速下)通过移动身体重量来触发倾斜。
对于现有技术的多轮辙弯曲倾斜车辆，能够以在人机工程学上可接受的方式(既不通过驾驶员的人工干涉，也不通过自动干涉)来提供预期驾驶模式，以便即使在进入弯道或倾斜道路之前也能灵敏调节车辆的横向倾斜。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种多轮辙弯道倾斜车辆，该车辆的显著特点在于横向倾斜性，该横向倾斜性在高速下和低速下都能由驾驶员的直觉影响，并与他的预期匹配，同时在所有驾驶条件下都提供良好的稳定性。本发明的另一目的是对由现有技术已知的普通多轮辙弯道倾斜车辆、特别是由WO 97/27,071已知的三轮车辆的横向倾斜性能进行改进。
该目的通过独立权利要求的特征部分特征来实现。构成本发明的另一可选或有利改进的特征将在从属权利要求中提出。
本发明基于认识到即使最轻微的平衡变化也能够由高度灵敏的人体平衡感来获得，并引起无意识的补偿运动，且在方向变化、车辆横向倾斜变化或者甚至只是例如恰好在进入弯道之前驾驶员意图改变车辆的方向或倾斜度时，由于作用在驾驶车辆的驾驶员的人体上的横向加速度而引起的离心力将使得人体进行无意识地主动运动，通过该运动，驾驶员将使他自身的身体重心朝着他判断车辆将倾斜的一侧移动。该效果例如当驾驶传统多轮辙客车时可以看到。即使在进入弯道和转向之前，驾驶员通过使他的躯干从竖直位置转向稍微倾斜的位置而无意识地沿弯道方向移动他的身体重心。这样，躯干的上部沿弯道方向施加力，躯干的底部逆着弯道方向施加力。在车辆的横向倾斜过程中(驾驶员希望抵消该横向倾斜)驾驶员将再次试图使他的身体重心朝着假定车辆将倾斜的方向而横向移动。
根据本发明，获得由可横向倾斜的多轮辙车辆的驾驶员身体沿与运行方向垂直的横向方向施加在布置于车辆的可倾斜部分上的车辆座位的至少一车座部分上的侧向力。该横向就坐力是驾驶员身体重心由于躯干的稍微倾斜而无意识地主动移动的结果。因此，根据获得点，该横向就坐力在躯干区域中沿希望倾斜的方向而横向作用，而在骨盆和座垫区域中沿相反的横向方向作用。该横向就坐力通过检测装置获得，该检测装置与用于使车辆横向倾斜的装置操作连接，这样，横向倾斜将根据获得的横向就坐力而产生，且倾斜的速度至少是横向就坐力和车辆速度的函数，倾斜速度以随车辆速度增加而减小的系数而随着横向就坐力的增加而增加。因此，在高速时，横向就坐力将使得用于使车辆主动横向倾斜的装置产生更小响应，或者根本不响应，而在低速时，在检测装置和用于横向倾斜的装置之间的操作连接更敏感。这样就模拟了二轮车辆的典型驾驶性能，在高速时，由于车轮的陀螺力而具有更高的稳定性，因此对于驾驶员重量移动的响应比低速时慢得多。用于横向倾斜的装置可以由现有技术已知的促动器构成，特别是由液压、电驱动或气动促动器构成。倾斜角度可以受到这些促动器的影响，可以按其趋势，例如通过施加反向力矩，同时在没有横向就坐力时，车辆能够基本自由地倾斜，而不受促动器的影响，或者为强行的，这时车辆不能自由倾斜，且横向倾斜变化只是横向就坐力和可以获得的其它变量(例如车辆速度、转向角度、倾斜度或者离心力)的函数。当然，这两种模式之间的中间区也是可能的，其中，促动器的影响特别取决于速度，且随着速度增加而减小。
在一个可能的实施例中，用于横向倾斜和操作连接的装置设计成这样，即在没有横向就坐力时，车辆能够基本自由地倾斜，且不受促动器的影响，且只在有横向就坐力起作用时倾斜才受到促动器的干涉。在该特定实施例中，本发明使得沿促动器进行主动倾斜的方向，车辆的自由倾斜性保持为仍然可以进行附加倾斜的程度，但是沿与该主动倾斜相反的方向，促动器将阻碍自由倾斜。该功能对安全性而言很重要，因为在由横向就坐力激发的沿特定方向进行主动倾斜的过程中，当沿相同方向出现附加外部倾斜力时(例如在驾驶经过在弯道内侧的路缘石时)，车辆可以朝着该侧自由倾斜得更远，但是不会朝着弯道外侧翻倒。
沿与运行方向垂直的方向作用的横向就坐力应理解为也包括在座位处测量的、绕基本平行于车辆纵向轴线延伸的轴线的力矩。例如，可能不会直接测定横向就坐力，而是例如获得作用于座垫上的压力、或检测座垫绕基本平行于车辆纵向轴线延伸的轴线进行的倾斜。这也被本发明覆盖。
本发明大体上涉及一种多轮辙弯道倾斜车辆，该车辆有至少三个支承元件，这些支承元件特别是由车轮、转轮或翼构成，以便至少在车辆和地面之间传递横向引导力，所述至少三个支承元件中的至少两个横向布置在车辆纵向轴线的相对侧，且所述至少三个支承元件中的至少一个可转向，以便控制车辆的方向。车辆还包括用于使得车辆的至少一部分绕基本平行于车辆纵向轴线的倾斜轴线而横向倾斜的装置，这样，特别是当在弯道中或者在斜面或不平坦的地面上驾驶时，车辆的重心可以沿与运行方向垂直的方向移动。优选是，本发明包括三轮车辆，其中，支承元件是车轮，该车辆具有有可弯道倾斜的车辆框架，三个车轮中的两个基本对称于车辆纵向轴线地并排布置，且第三车轮布置在偏移中心处。在一个实施例中，车辆这样设计，而且用于横向倾斜的装置以使得车轮采取与倾斜相对应的倾斜位置的方式来进行横向倾斜，且并排布置的两个车轮认为是虚拟中心车轮，这样，车辆可以具有与单轨道两轮车辆类似的驾驶性能。用于驾驶车辆的驾驶员的车辆座位布置在车辆的可倾斜部分上。
另外，本发明包括一种用于使多轮辙弯道倾斜车辆倾斜的方法，其中，在一个步骤中，由驾驶员的身体沿与运行方向垂直的方向施加在车辆座位的至少一车座部分上的横向就坐力由检测装置来获得，在另一步骤中，获得车辆速度，这些步骤可以自由地以任意顺序进行，且在另一步骤中，至少车辆的可倾斜部分朝着一侧倾斜，该侧由横向就坐力的方向来确定，且倾斜的速度至少是获得的横向就坐力的大小和获得的速度的函数，并且倾斜速度以随车辆速度的增加而减小的系数随着横向就坐力的增加而升高。
本发明还包括其中只有一部分可倾斜的倾斜车辆。本发明还包括一种驾驶员座位偏心布置的车辆。这时，根据本发明也可以模拟与纯平衡控制单轨道车辆相对应的车辆驾驶性能。
下面将借助于在附图中仅以示例方式示意性表示的具体实施例来更详细地介绍根据本发明的方法和装置，同时也考虑了本发明的其它优点。具体地图1表示了本发明的多轮辙弯道倾斜车辆的实施例的侧视图；图2表示了本发明的多轮辙弯道倾斜车辆的实施例的后视图；图3表示了在球窝接头中枢转的车辆座位的详细视图，其中具有检测装置；图4表示了具有柔性横向凸出部分的车辆座位的详细视图，其中具有检测装置；以及图5表示了具有汽车座垫的车辆座位的详细视图，其中具有检测装置。
具体实施例方式
图1和2分别示意性表示了根据本发明的多轮辙弯道倾斜车辆的一个可能实施例的侧视图和后视图。所示的三轮车辆30包括三个支承元件1a、1b、1c，这三个支承元件置于地面2上，并形成为前车轮1c、右后车轮1b和左后车轮1a。前车轮1c可转向，并中心地布置在车辆的纵向轴线3上，而两个侧部车轮1a和1b安装成相对于车辆的纵向轴线3基本对称。三轮车辆30具有用于使车辆框架5绕倾斜轴线6横向倾斜的装置4，该倾斜轴线6基本平行于车辆的纵向轴线3延伸，因此，当特别是在弯道上或者在斜面或不平坦地面上运行时，车辆的重心能够沿与运行方向7垂直的方向移动。横向倾斜通过用于横向倾斜的装置4而产生，且三轮车辆30设计为这样，即车轮1a、1b、1c采取与该倾斜相对应的倾斜位置，如图2所示。因此，两个侧部车轮1a、1b起到了在车辆纵向轴线3中的虚拟中心车轮的作用，这样，三轮车辆30基本具有单轨道两轮车辆的驾驶性能。车辆座位8a布置在车辆框架5上，在图3中更详细地示意性表示该车辆座位，且该车辆座位通过球窝接头12而绕车辆座位的旋转轴线13可枢转地安装，该旋转轴线13基本平行于车辆纵向轴线3延伸，并定位在相对于车辆座位的中央。因此，可以使车辆座位8a绕车辆座位的旋转轴线13沿与运行方向7垂直的横向方向10a在车辆座位的运动范围11a内枢转。在图3中，通过使车辆座位的垂直轴线20处在它的两个极限位置20’和20″(这两个极限位置在车辆座位的运动范围11a的边界处)来表示车辆座位的运动范围11a。因为实际上应使运动范围非常小以致于驾驶员不能注意到车辆座位8a的枢转，从而为了更清楚，在图2和3中夸大了该运动范围11a。以虚线8a’表示处于车辆座位运动范围11a的一个极限位置处的车辆座位8a(以实线表示其中心位置)。还提供了形成为定心弹簧17的弹性定心装置，以便能够通过回复力而将车辆座位8a弹性定心在车辆座位的垂直轴线20的中心起始位置。从而可通过车辆座位8a在车辆座位的运动范围11a中从其初始位置的偏移，来确定驾驶员的身体沿垂直于运行方向7的横向方向10a至少作用在车辆座位8a上的横向就坐力。为此，将设计为位置检测器9a的检测装置安装在车辆座位8a的下面，以便检测车辆座位8a在车辆座位运动范围11a内的位置。位置检测器9a与用于横向倾斜的装置4操作连接，这样，将根据检测的横向就坐力而朝着与横向就坐力的方向相对应的一侧进行横向倾斜。图2表示了倾斜过程。驾驶员通过使它的躯干倾斜而沿与运行方向7垂直的横向方向10a来向所示实例的右侧施加横向就坐力，以便根据直觉向右移动它的身体重心，目的是使车辆朝着右手侧倾斜。该过程例如在右转弯之前或中间进行，或者在向左降低的斜面上驾驶时进行。作为对身体重心移动的反应，车辆座位8a向右倾斜，同时受到定心弹簧17的反作用力。这由位置检测器9a获得，并通过机械连接件而向用于横向倾斜的装置4发送信号，这样，车辆框架5将以取决于横向就坐力的速度朝着与横向就坐力的方向相对应的一侧10a倾斜，且车辆位于垂直方向19和车辆垂直轴线18之间的倾斜位置21。为了使车辆再往回倾斜，驾驶员将使他的重心向左移动，这样，三轮车辆30将重新获得垂直位置。驾驶员通过主动使他的躯干横向倾斜(同时他可以靠住搁脚板或车把)而将横向就坐力施加在车辆座位8a上，以便通过使他的躯干横向倾斜而开始移动他的身体重心。在可能的实施例中，定心弹簧17具有随着车辆速度增加而增大的可变起始弹簧偏压，这样，返回力将随着速度增加而减小，因此，通过增大的返回力而产生的操作连接的灵敏性也将减小。这样，在位置检测器9a和用于横向倾斜的装置4之间的操作连接件可以开发成这样，即倾斜速度至少是横向就坐力和车辆速度的函数，倾斜速度以随车辆速度增加而较小的系数而随着横向就坐力的增大而增加。当然，相同情况也可以例如通过电子控制来实现。
在所示实施例中，用于横向倾斜的装置4是液压控制的。在位置检测器9a和用于横向倾斜的装置4之间的操作连接件(未示出)包括液压连接件。这里，位置检测器9a可以由液压单元形成，特别是由液压阀形成，例如通过液压连接件来控制用于横向倾斜的装置4的4/3方向控制阀。在这种情况下，当车辆座位8a处于其中心位置时，用于横向倾斜的装置4的液压缸为液压连接，这样，车辆能够自由倾斜(两轮模式)，而当座位由于横向就坐力而倾斜时，通过移动4/3方向控制阀，液压流体在液压泵(未示出)的作用下从一个缸主动泵送至另一缸，从而使车辆倾斜。通过单向阀(未示出)能实现可以继续沿主动倾斜方向进行附加的自由倾斜，而阻止沿与主动倾斜的方向相反的方向进行自由倾斜。
在可选形式中，用于横向倾斜的装置4可以是电控制的，而在检测装置9a和用于横向倾斜的装置4之间的操作连接件形成为电信号链路(未示出)。这时，位置检测器9a例如将包括压电传感器，通过该压电传感器，可利用电信号链路来控制用于横向倾斜的装置4。
图4表示了车辆座位8b的可选实施例，该车辆座位8b具有柔性横向凸出部分15，该柔性横向凸出部分15具有包括位置检测器的检测装置9b。安装在可倾斜车辆框架5上的车辆座位8b包括靠背14，两个横向凸出部分15精心布置在该靠背14的两侧，用于向驾驶员躯干提供横向支承。在与运行方向7垂直的横向方向10b中，横向凸出部分15可在运动范围11b内运动或具有柔性。特别是，该运动可以通过用于横向座位凸出部分15的弹性支承件或通过弹性垫来实现。横向座位凸出部分15能够沿它们的宽度方向进行调节，以适应驾驶员的不同身体大小。当驾驶员试图通过横向扭转他的躯干而无意识地使他的身体重心沿预定倾斜方向横向移动，以便使三轮车辆30倾斜时，压力施加在特定横向凸出部分15上。对应于横向就坐力的该压力使得两个横向座位凸出部分15中的至少一个变形或运动，这在图4中由横向座位凸出部分15’的虚线表示，横向座位凸出部分15的该变形或运动由已经布置好的位置检测器9b来获得，因此将如上所述沿特定横向座位凸出部分15向外推动的方向发生横向倾斜。因此，在位置检测器9b和用于横向倾斜的装置4之间的操作连接件设计成使得三轮车辆将朝着与横向就坐力的方向相对应的一侧倾斜。位置检测器9b例如可以包括已知的压力开关或者具有集成的压力传感器的两个衬垫。在特定实施例中，在所述两个横向凸出部分15中的每一个中都存在流体垫，这两个流体垫流体连通。压力差检测器或流量传感器检测在两个横向凸出部分15之间的、任何可能的压力差，并因此检测由驾驶员施加在车辆座位上的横向就坐力。在本发明的另一特定实施例中(未示出)，检测装置(例如为两个流体垫的形式)位于车辆座位的座垫的左半部分和右半部分中。
图5表示了具有检测装置9c的车辆座位8c的另一可选实施例。车辆座位8c包括座垫16，该座垫16可在运动范围11c内沿与运行方向7垂直的横向方向10c运动。运动范围11c在图5中以座垫的垂直轴线22和它的两个极限位置22’和22″来表示。该运动例如通过线性滚子轴承来实现。当驾驶员试图通过使他的躯干沿朝着车辆将倾斜的方向倾斜而无意识地移动他的身体重心时，横向就坐力沿与所希望的倾斜方向相反的方向施加在车辆座位8c的座垫16上。通过定心弹簧(未示出)而弹性定心的座垫16的向外移动(由图5中的座垫16’的虚线表示)将由检测装置(该检测装置由位置检测器9c构成)获得，并通过在位置检测器9c和用于横向倾斜的装置4之间的操作连接件而引起朝着与横向就坐力的方向相反的一侧进行横向倾斜。与图3和4中所示的实施例相反，该倾斜沿与横向就坐力相反的方向产生。在另一实施例中，完全省略了车辆座位8c的靠背，因此具有座垫16的鞍座构成整个车辆座位8c。
当然，也可以例如在座垫或在靠背中实现用于检测横向就坐力或身体重心移动的其它实施例。本发明并不局限于示意性并仅以示例方式示出的实施例，该实施例纯粹为示例形式，且本发明并不特别局限于具有单个前车轮和两个独立后车轮的三轮车辆，而是通常包括任何构造形式的弯道倾斜车辆。
权利要求
1.一种多轮辙弯道倾斜车辆，其具有至少三个支承元件(1a、1b、1c)，特别是车轮或转轮，至少用于在车辆和地面(2)之间传递横向引导力，其中所述至少三个支承元件中的至少两个(1a、1b)横向布置在车辆纵向轴线(3)的相对侧，以及所述至少三个支承元件中的至少一个(1c)能够转向，用于车辆的方向控制；并具有用于使车辆的至少一部分(5)绕基本平行于车辆纵向轴线(3)延伸的倾斜轴线(6)而横向倾斜的装置(4)，这样，特别是当在弯道中或者在斜面或不平坦的地面上驾驶时，车辆的重心能够沿与运行方向(7)垂直的方向移动，以及至少一个车辆座位(8a、8b、8c)，该车辆座位布置在车辆的可倾斜部分(5)上，用于驾驶车辆的驾驶员，其特征在于检测装置(9a、9b、9c)设置成用于获得由驾驶员身体沿与运行方向(7)垂直的横向方向(10a、10b、10c)施加在车辆座位(8a、8b、8c)的至少一车座部分上的横向就坐力，所述检测装置(9a、9b、9c)与用于横向倾斜的装置(4)操作连接，这样，根据检测的横向就坐力来产生横向倾斜，以及倾斜速度至少为横向就坐力和车辆速度的函数，倾斜速度以随车辆速度增加而减小的系数随着横向就坐力的增加而增大。
2.根据权利要求1所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于支承元件形成为车轮(1a、1b、1c)，车辆形成为具有可弯道倾斜车辆框架(5)的三轮车辆(30)，其中，所述三个车轮中的两个(1a、1b)基本对称于车辆纵向轴线(3)地并排布置，且第三车轮(1c)基本沿车辆纵向轴线(3)但中心偏移地布置，以及横向倾斜通过所述用于横向倾斜的装置(4)来产生，且车辆设计成这样，即车轮(1a、1b、1c)采取与倾斜相对应的倾斜位置，而且并排布置的所述两个车轮(1a、1b)的作用就象基本在车辆纵向轴线(3)上的单个虚拟中心车轮。
3.根据权利要求1或2所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于至少车辆座位(8a、8b、8c)的车座部分可在车辆座位的运动范围(11a、11b、11c)内沿与运行方向(7)垂直的横向方向(10a、10b、10c)运动，以及所述检测装置(9a、9b、9c)设计成使它们通过直接或间接地测量至少在车辆座位(8a、8b、8c)的车座部分处的力或距离而定量或定性地获得横向就坐力。
4.根据权利要求3所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于所述车辆座位(8a)或车辆座位部分通过具有与车辆纵向轴线(3)基本平行延伸的车辆座位旋转轴线(13)的球窝接头而安装，并相对于车辆座位定心，使得车辆座位(8a)可绕车辆座位的旋转轴线(13)在车辆座位的运动范围(11a)内沿与运行方向(7)垂直的横向方向(10a)枢转。
5.根据权利要求3所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于所述车辆座位(8b)有靠背(14)，该靠背(14)有横向凸出部分(15)，用于横向支承驾驶员的躯干，并且该横向凸出部分(15)形成可在车辆座位的运动范围(11b)内沿与运行方向(7)垂直的横向方向(10b)运动的车辆座位部分。
6.根据权利要求3所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于所述车辆座位(8c)包括座垫(16)或者设计为座垫(16)；以及所述座垫(16)形成可在车辆座位的运动范围(11c)内沿与运行方向(7)垂直的横向方向(10c)运动的车辆座位部分。
7.根据权利要求4或5所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于在所述检测装置(9a、9b)和所述用于横向倾斜的装置(4)之间的操作连接件形成为使得朝着与横向就坐力方向相对应的一侧产生横向倾斜。
8.根据权利要求6所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于在所述检测装置(9c)和所述用于横向倾斜的装置(4)之间的操作连接件形成为使得朝着与横向就坐力方向相反的一侧产生横向倾斜。
9.根据权利要求3至8中一项所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于提供弹性定心装置(17)，其通过朝着中心初始位置的返回力而至少使得可在车辆座位部分的运动范围(11a、11b、11c)内沿与运行方向(7)垂直的横向方向(10a、10b、10c)运动的车辆座位部分进行定心，这样，能够通过所述车辆座位(8a、8b、8c)的至少车座部分在车辆座位运动范围(11a、11b、11c)中的位置来确定横向就坐力；以及所述检测装置形成为至少一个位置检测器(9a、9b、9c)，该位置检测器获得车辆座位的至少车座部分在车辆座位的运动范围内的位置，从而能够获得横向就坐力。
10.根据权利要求9所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于所述弹性定心装置形成为定心弹簧(17)，该定心弹簧具有随着车辆速度增加而增大的可变初始弹簧偏压，并因此具有增大的返回力。
11.根据权利要求1至10中一项所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于所述用于横向倾斜的装置(4)能够被液压控制，并且在所述检测装置(9a、9b、9c)和所述用于横向倾斜的装置(4)之间的操作连接件形成为液压连接件，以及所述检测装置(9a、9b、9c)形成为液压检测装置，更特别地是形成为液压阀，例如4/3方向控制阀，通过该液压阀，用于横向倾斜的装置(4)能够通过液压连接件来控制。
12.根据权利要求1至10中一项所述的多轮辙弯道倾斜车辆，其特征在于所述用于横向倾斜的装置(4)能够被电控制所述，并且在所述检测装置(9a、9b、9c)和所述用于横向倾斜的装置(4)之间的操作连接件形成为电信号连接连接，以及所述检测装置(9a、9b、9c)形成为电检测装置，更特别地是形成为压电传感器，通过该压电传感器，用于横向倾斜的装置(4)能够通过所述电信号连接来控制。
13.一种用于使多轮辙弯道倾斜车辆倾斜的方法，该多轮辙弯道倾斜车辆具有用于横向倾斜的装置(4)，该装置用于使得车辆的至少一部分(5)绕基本平行于车辆纵向轴线(3)延伸的倾斜轴线(6)而横向倾斜，这样，特别是当在弯道中或者在斜面或不平坦的地面上驾驶时，车辆的重心能够沿与运行方向(7)垂直的方向移动，至少一个车辆座位(8a、8b、8c)，该车辆座位布置在车辆的可倾斜部分(5)上，用于驾驶车辆的驾驶员，以及检测装置(9a、9b、9c)，用于获得由驾驶员身体沿与运行方向(7)垂直的横向方向(10a、10b、10c)施加在车辆座位(8a、8b、8c)的至少一车座部分上的横向就坐力；该方法包括以下重复步骤通过所述检测装置(9a、9b、9c)获得横向就坐力，获得车辆速度，以及使得车辆的至少一部分(5)朝着一侧倾斜，其中所述侧由横向就坐力的方向确定，并且倾斜速度至少为获得的横向就坐力大小和获得的速度的函数，倾斜速度以随车辆速度的增加而减小的系数随着横向就坐力的增加而增大。
14.根据权利要求13所述的方法，其中朝着与横向就坐力方向相对应的一侧产生倾斜。
15.根据权利要求13所述的方法，其中朝着与横向就坐力方向相反的一侧产生倾斜。
全文摘要
本发明涉及一种弯道倾斜车辆，例如三轮车辆(30)，它包括用于使得车辆的至少一部分(5)绕基本平行于车辆纵向轴线(3)延伸的倾斜轴线(6)而横向倾斜的装置(4)，这样，特别是当在弯道中或者在斜面或不平坦的地面上驾驶时，车辆的重心可以沿与运行方向垂直的方向移动。本发明的车辆包括至少一个车辆座位(8a)，该车辆座位布置在车辆的可倾斜部分(5)上，用于驾驶车辆的驾驶员。该车辆还包括检测装置(9a)，用于检测由驾驶员身体沿与运行方向垂直延伸的横向方向(10a)施加在车辆座位(8a)的至少一个区域上的座位横向力。在一个实施例中，座位的横向力利用可枢转的弹簧定心车辆座位(8a)来检测。检测装置(9a)与横向倾斜装置(4)有效连接，这样，根据检测的座位横向力来进行横向倾斜，而倾斜速度至少为座位的横向力和车辆速度的函数，倾斜速度以随车辆速度增加而减小的系数随着座位横向力的增加而增大。本发明还涉及用于使该车辆倾斜的方法。
文档编号B62K5/027GK1918013SQ200580004783
公开日2007年2月21日 申请日期2005年2月10日 优先权日2004年2月13日
发明者弗里德里克·盖泽 申请人:弗里德里克·盖泽