轮式车辆的制作方法

专利名称：轮式车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮式车辆。本发明特别适用于但不限于机动代步车(例如， 供老年人、残疾人或体弱者使用的机动代步车)。
背景技术：
传统机动代步车(mobility scooter),如通常由老年人、残疾人或体弱 者使用的机动代步车，制造为两种形式三轮式和四轮式。
如图la和lb所示，已知的三轮代步车IO在车辆后部具有两个轮12、 13,并在前部具有一个轮14。后轮12、 13通常作为从动轮，不过某些更小 型的型号由前轮14提供驱动。车辆的操控由可操控的前轮14提供。
三轮代步车具有一些有利之处和一些不利之处。有利的是，在其前部仅 具有一个轮，使得使用者18将其足部放在轮14任一侧的底板上，因此给出 理想的就座位置(见图la)。三轮结构还使得当用于有限区域中时具有最大 的可操控性。
然而，三轮代步车具有的不利之处为，如果车辆碰撞到障碍物，例如， 路边，坑洞或急转弯(角oc)，则后轮可能会升高，使车辆倾翻。这种情况 在同时制动和转向时也可能会发生。简而言之，三轮代步车本身并不稳定。 为了补偿这种不稳定性，小脚轮16、 17可安装在底板任一侧。这种小脚轮 具有的问题在于，其可能减小地面余空，并且，在某些情况下，由于前轮 14升高离地而立刻导致失控。小脚轮16、 17的正常安装位置在前轮14的 后面大约150mm处。这不是理想的位置，而是折衷，并在许多情况下不会 阻止车辆倾翻。
如图2a和2b所示，已知的四轮代步车20在后部具有两个轮22,并在
前部具有两个可操控轮24、 25。通常，两个后轮被驱动。两个可操控前轮 24、 25通过操控机构连接，使得其操控一致。
四轮代步车也具有一些有利之处和一些不利之处。主要有利之处在于， 由于在车辆的每个拐角具有一个轮，因而本身非常稳定。
然而，不利的是，由于前轮24、 25在转弯时均必须转向，因此，底板 区域受限制(见图2a)。为了使操控前轮所需的底板区域最小化，将操控锁 从三轮代步车的操控锁减小，因此，四轮代步车的可操控性受限制。
另外的问题在于，在四轮代步车上的使用者26的膝部位置和膝部角度 (见图2a)。由于四轮代步车的底板区域受限制，因此，使用者的膝部关节 使得下腿处于大致竖直位置，这将压力施加于髋关节(如图2a中由实线26 所示)。这样还具有下述效果，即，使用者将其自身定位为"端坐并将腿部 置于身前"的位置，这被视为不良姿势，特别是对具有关节炎的病人。为了 补偿就座位置具有的这个问题， 一些四轮代步车的制造商鼓励使用者将他们 的足部放在前轮上方的盖上(如图2a中由虚线28所示)，从而提高膝关节 角度，但是，这被发现加重髋关节角度并向使用者的背部施加压力。
进一步的问题在于，四轮代步车不具有使操控自居中的"零区"。对于 汽车，如果操控轮在拐弯过程中放松，则操控轮会自居中。然而，四轮代步 车不具有这种特征，因此，操控非常灵活并可能导致前轮的"急促运动 (grabbing)"，使得前轮的操控角以不受控方式变化。如果乘客具有较低 的上体力量，这可能会使身心疲惫，并且在极端情况下可能出现危险。
因此，根据以上论述，应理解的是，机动车辆应理想地具有以下特征
1、 紧密转向圓(传统上由三轮代步车提供，但不由四轮代步车提供)
2、 稳定性(传统上由四轮代步车提供，但不由三轮代步车提供)
3、 使用者的良好就座姿势(传统上由三轮代步车提供，但不由四轮 代步车提供)
4、 灵活(自居中)操控
5、 紧凑尺寸

发明内容
根据本发明的第一方面，提供的车辆包括由使用者操作的操控装置； 一个或多个可接地后轮；第一可接地前轮，其位于所述车辆的前部的大致中 心，并且能够响应于所述操控装置的操作进行操控；第二和第三可接地前轮， 其位于所述第一可接地前轮的任一侧；和调节装置，用于根据所述第一可接 地前轮的操控角调节所述第二和第三可接地前轮的操控角和高度，所述调节 装置被配置为使得当所述第一可接地前轮具有直线向前操控角时，所述第 二和第三可接地前轮的操控角也为直线向前，并且，所有三个可接地前轮均 接触地面；并且当所述第一可接地前轮的操控角转向而使得所述车辆的运动 可描述为曲线时，在所述曲线外侧的可接地前轮的操控角转向而至少部分地 朝向所述第一可接地前轮的操控角，在所述曲线内侧的可接地前轮的操控角 基本上不转向朝向所述第一可接地前轮的操控角，并且，在所述曲线内侧的 可接地前轮的高度相对于在所述曲线外侧的可接地前轮的高度升高，所述第 一可接地前轮和在所述曲线外侧的可接地前轮保持接触地面。
由于在所述曲线外侧的可接地前轮的操控角至少部分地朝向所述第一 可接地前轮的操控角转向，这在转向过程中提供了良好的车辆稳定性，这是 由于两个可接地前4仑保持接触地面。
而且，由于在所述曲线内侧的可接地前轮的操控角基本上不朝所述第一 可接地前轮的操控角转向，这提供的有利之处在于，在所述曲线内侧的轮不 侵入所述车辆的底板区域。在所述曲线内侧的可接地前轮的高度升高，有利 地防止该轮在所述车辆的转向过程中对地面刮擦。由于这些特征，所述底板 区域可具有更宽敞的结构，这是由于不需要预防下述情况，即，当所述第二 或第三可接地前轮中的一个或另一个在所述曲线内侧时，所述第二或第三可 接地前轮侵入所述底板区域。由于不需要预防这种侵入，因而没有必要减小 所述车辆的操控锁，因此，所述车辆可具有高程度的可操控性，并具有紧密 转向圓，还具有紧凑的总体设计。
根据本发明的机动代步车的实例，与传统的四轮代步车相比，这增加了 使用者可放置其足部的底板区域，允许使用者将其足部放在所述第一可接地 前轮的任一侧。使用者因此可按照舒适的姿势就座，类似与使用三轮代步车 可获得的姿势。由于在转向过程中有两个可接地前轮接触地面，因此，这样 提供的稳定性至少与四轮代步车相同。进一步的有利之处在于，代步车具有 高程度的可操控性，具有比传统三轮代步车更紧密的转向圓，并具有紧凑的 总体设计。
优选地，所述调节装置包括枢转安装的子组件，所述第二和第三可接地 前轮安装在所述子组件上。这种枢转安装的子组件有利地提供了一种装置， 其用于当所述第二或第三可接地前轮在转向过程中位于所述曲线内侧时使 其升离地面。
优选地，所述车辆进一步包括结构元件，该结构元件通过所述操控装置 的操作可移动，并设置为作用于所述子组件且导致所述子组件由于所述操控 装置的操作而枢转。这有利地提供了可靠的机械机构，该机械机构由于所述 操控装置的操作而使所述子組件枢转，而不需要导致枢转的能源。
优选地，所述结构元件的第一端被设置为可动地接触所述子组件，使得 所述结构元件的第一端由于所述操控装置的操控而在所述子组件上的运动， 导致所述子组件枢转。
优选地，所述子组件围绕枢轴安装，所述枢轴相对于由所述可接地轮的 最低位置所限定的构想水平面而在水平方向以上倾斜一定角度。以这种方式 倾斜所述子组件，有利地在所述结构元件第一端与所述子组件之间产生凸轮 作用，导致所述子组件随着所述结构元件移动而枢转。特别优选地，所述枢 轴在水平方向以上的角度大约为5。。
特别优选地，所述子组件包括成形区域。所述成形区域也有利地在所述 结构元件的第一端与所述子组件之间产生凸轮作用，导致所述子组件枢转。
优选地，所述成形区域基本上为凹形，U形或V形。这种外形有利地 使所述子组件能够根据所述结构元件作用于所述成形区域的一侧或另一侧
而以 一 种方式或另 一 方式倾斜。
优选地，所述结构元件的第一端设置为当所述操控装置配置为直线向前 行进时位于所述成形区域内。这非常有利地提供了操控的自居中机制，使得， 如果使用者失去对所述操控装置的控制，则操控将自动居中在直线向前位置 (或"零"位置)。
优选地，所述结构元件的第一端设置有滚动装置。所述滚动装置可以是， 例如， 一个或多个轮，或可替代地，可以是一个或多个滚轮，或一个或多个 轴承。可替代地，所述结构元件的第一端可设置具有滑动装置，用于在所述
子组件上滑动；或齿装置，用于在所述子组件上接合(例如以齿条-小齿轮
组件的方式)。
优选地，所述第一可接地前轮设置为具有操控轴，所述结构元件的第二 端连接至所述操控轴。这提供的有利之处在于，由于所述操控轴的旋转，在 所述操控轴与所述子组件之间产生直接机械作用。
优选地，所述结构元件从所述操控轴延伸至所述子组件，并基本平行于 所述第一可接地前轮的周界。这提供了用于在所述操控轴与所述子组件之间 的机械作用的紧凑结构。
优选地，所述子组件包括弯曲区域，所述弯曲区域的形状在所述第一可 接地前轮的操控角的变化过程中与由所述结构元件的第二端所限定的轨迹
(locus)对应，所述结构元件的第二端作用于所述子组件的所述弯曲区域。
通过这种方式提供弯曲区域的有利之处在于，使得用于所述子组件中的材料 的量和重量可最小化。
优选地，所述调节装置进一步包括第一和第二连接杆，所示第一和第二 连接杆均包括第一端和第二端，每一个连接杆的第一端设置为响应所述操控 装置的操作而移动，所述第一连接杆的第二端连接至所述第二可接地前轮的 穀或操控臂，所述第二连接杆的第二端连接至所述第三可接地前轮的毂或操 控臂，并且，所述第一和第二连接杆均可响应所述操控装置的操作而操作以 推压但并基本上不拉伸其相应的毂或操控臂。
第一和第二连接杆的这种结构有利地提供一种装置，使得，当所述第一 可接地前轮的操控角转向而使所述车辆的运动可描述为曲线时，在所述曲线 外侧的可接地前轮的操控角至少部分地朝向所述第 一 可接地前轮的操控角 转向，在所述曲线内侧的可接地前轮的操控角基本上不朝向所述第一可接地 前轮的操控角转向。
特别优选地，所述第一和第二连接杆均包括伸缩轴，并且，每个伸缩轴 被设置为伸长，从而基本上不拉伸其相应的毂或操控臂。
优选地，所述车辆进一步包括偏置装置，所述偏置装置作用于所述第二 和第三可接地前轮中的每一个的毂或操控臂上，所述偏置装置设置为将所述 第二和第三可接地前轮的操控角偏置到直线向前位置。这种偏置装置有利地 用于，如果第二和第三可接地前轮并未通过对应的第 一或第二连接杆而向外 转向，则保持所述第二和第三可接地前轮直线向前对准。在所述车辆的反向 运动中，这种偏置装置还有利地减轻所述第二和第三可接地前轮的操控角的 不希望产生的变化。作为实例，所述偏置装置可包括弹簧，或气杆。
优选地，所述第二和第三可接地前轮设置有止动装置，所述止动装置被 设置为使得，当所述第一可接地前轮的操控角转向而使车辆的运动可描述为 曲线时，在所述曲线内侧的可接地前轮的操控角被防止朝向所述第 一可接地 前轮的操控角转向超过直线向前操控角。这种止动装置有利地防止所述第二 和第三可接地前轮任何侵入所述车辆的底板区域中的可能性，并且，还限制 所述偏置装置能够移动所述第二和第三可接地前轮的程度。
在可替代实施例中，所述调节装置可包括一个或多个致动器。所述一个 或多个致动器可包括一个或多个下述致动器电致动器，电磁致动器，气动 致动器，液压致动器，伺服气动致动器，伺服液压致动器。其他形式的致动 器对本领域中的技术人员为已知，并且，本公开内容意在适用于所有合适的
现有形式的致动器，以及那些尚未被发明或开发的致动器。
所述一个或多个致动器可由例如微处理器的处理装置控制。
优选地，所述第一可接地前轮具有的直径大于所述第二和第三可接地前
轮的直径。所述第一可接地前轮由于较大而有利地使车辆能够越过不平坦的 地形，路石，等等。所述第二和第三可接地前轮由于较小而在车辆的前部中 不会占有不必要的空间，并有助于车辆的总体紧凑性。
优选地，所述第二和第三可接地前轮被安装为使其可响应不平坦地形而 竖直移动。
根据本发明的第二方面，提供一种车辆，包括一个或多个可接地后轮和 三个可接地前轮，其中，所有三个可接地前轮在车辆的直线向前运动过程中 4妄触地面。
优选地，所述车辆进一步包括在车辆的转向过程中使所述可接地前轮 之一升离地面的装置。
根据本发明的第一和第二方面，优选地，所述车辆为机动代步车。
根据本发明的第三方面，提供一种用于车辆的操控组件，所述操控组件 包括由使用者操作的操控装置；第一可接地轮，其可响应于所述操控装置 的操作而操控；第二和第三可接地轮，其位于所述第一可接地轮的任一侧； 和调节装置，用于根据所述第一可接地轮的操控角调节所述第二和第三可接 地轮的操控角和高度，所述调节装置被配置为使得当所述第一可接地轮具 有直线向前操控角时，所述第二和第三可接地轮的操控角也为直线向前的， 并且，三个可接地轮均接触地面；并且当所述第一可接地轮的操控角转向而 使得所述车辆的运动可描述为曲线时，在所述曲线外侧的可接地轮的操控角 转向而至少部分地朝向所述第 一可接地轮的操控角，在所述曲线内侧的可接 地轮的操控角基本上不转向朝向所述第一可接地轮的操控角，并且，在所述 曲线内侧的可接地轮上的高度相对于在所述曲线外侧的可接地轮的高度而 升高，所述第一可接地轮和在所述曲线外侧的可接地轮保持接触地面。
根据本发明的第四方面，提供一种操控机构，用于具有可操控可接地轮 的车辆，并包括用于将所述可操控可接地轮的操控角偏置到直线向前取向的 装置。
优选地，所述操控机构包括具有成形区域的第一元件，和第二元件，
所述第二元件被设置为响应所述可操控轮的操控而沿所述第一元件的成形
区域接触移动；所述成形区域基本上为凹形，U形或V形；所述第二元件被 设置为当所述可操控轮的操控角在直线向前取向时位于所述成形区域内。
根据本发明的第五方面，提供一种用于车辆的操控机构，所述操控机构 包括具有第一端和第二端的连接杆，所述连接杆的第一端被设置为响应所述 操控装置的操作而移动，并且，所述连接杆的第二端连接至可接地轮的毂或 操控臂，其中，所述连接杆可响应所述操控装置的操作而操作以推压但基本 上不拉伸毂或操控臂。
优选地，所述连接杆包括伸缩轴，并且所述伸缩轴被设置为伸长，从而 基本上不拉伸所述毂或操控臂。
应理解的是，关于本发明的第一方面的上述优选的或可选的特征同样可 适用作为关于本发明的第二、第三、第四或第五方面的优选的或可选的特征。 进一步地，本领域技术人员应理解的是，在此描述的各特征可通过任何组合 使用。


本发明的实施例现在将仅通过实例并参照附图进行说明，在附图中 图la和lb例示了分别从侧方和正方所示的传统三轮机动代步车； 图2a和2b例示了分别从侧方和正方所示的传统四轮机动代步车； 图3a和3b例示了分别从侧方和正方所示的根据本发明的实施例的五轮 机动代步车；
图4a， 4b和4c例示了分别在传统三轮机动代步车、传统四轮机动代步 车和根据本发明实施例的五轮机动代步车上的典型身体姿势；
图5例示了根据本发明的实施例的中心前轮的侧视图，其从车辆的其余 部分移除；
图6例示了图5中的中心前轮，其部分地连接至车辆；
图7例示了根据本发明的实施例的以直线向前操控角排列的前面三个
轮以及枢转安装的子组件的后视图8例示了包括在机动代步车中的以直线向前操控角排列的前面三个 轮以及枢转安装的子组件的上方俯视图9例示了包括在机动代步车中的以直线向前操控角排列的前面三个 轮以及枢转安装的子组件的前视图10例示了包括在机动代步车中的在操控过程中前面三个轮以及枢转 安装的子组件的上方俯视图11例示了包括在机动代步车中的在操控过程中前面三个轮以及枢转 安装的子组件的可替代的上方俯视图；和
图12例示了在操控过程中前面三个轮的前视图，显示了枢接至一侧的 子组件并因此使一个轮(保持直线向前操控角)升离地面。
在附图中，相同的元件自始至终由相同的附图标记指示。
具体实施例方式
现有各实施例表现了申请人所知的实际应用本发明的最好方式。然而， 它们并不是能够实现本发明的仅有方式。
当前实施例描述了机动代步车(例如，供老年人、残疾人或体弱者使用)。 然而，在此描述的原理可易于适用于需要高机动性和稳定性的其他轮式车辆 中，例如，轮椅，越野车(off-road buggy),采矿车辆，施工车辆，农用车 辆，拖拉机和小型游戏车辆。
图3a和3b例示了根据本发明的机动代步车30的现有的优选实施例。 代步车30包括五个可接地轮(g画nd-engagingwheel) 32, 33, 34, 36, 37。 两个后轮32, 33被驱动，例如，通过位于代步车座位下方的电池供电马达 驱动。在代步车30的前部是中心可操控轮34，中心可操控轮34通过操作 操控手柄31 (或被设置为接收使用者输入的其他操控机构，例如，操纵杆， 或一个或多个杆，按钮或桨控制器，等)进行操控。
在代步车前部的中心轮34的任一侧设置所称的"支(outrigger)"轮
36、 37。中心前轮34与两后轮32、 33的直径基本上相同。两支轮36、 37 的直径小于中心前轮34的直径。在车辆直线向前运动过程中，所有五个轮 32、 33、 34、 36和37均接触地面，这提供了极好的稳定运动，即使当经过 不平坦地形或路石(kerb)等时亦是如此。
如图12所示，支轮36、 37配置为使得，当中心前轮34的操控角转向 而使车辆30沿弯曲路径移动时(在图12的实例中，车辆转向其右方)，在 弯曲路径外侧的支轮37的操控角至少部分地朝中心前轮34的操控角转向。 这在转向过程中提供了车辆30的良好的稳定性。不过，在弯曲路径内侧的 支轮36并未朝中心前轮34的操控角转向。这提供的有利之处在于，在弯曲 路径内侧的支轮36并不侵入车辆的底板区域，因此，不减少使用者足部的 可用区域。相反地，支轮36保持直线向前操控角，并升离地面，使得轮36 在车辆的转向过程中不会在地面上刮擦。
相反地，如果中心前轮34的操控角使得车辆转向其左方，则支轮36在 曲线外侧，因此，支轮36的操控角至少部分地朝中心前轮34的操控角转向。 在路石内侧的支轮37保持直线向前操控角并升离地面。
因此，中心前轮34和两个支轮36、 37之一在拐弯过程中保持接触地面， 因此为车辆和使用者提供了稳定性。
操控组件被配置为根据中心前轮34的操控角改变支轮36、 37的操控角 和高度。在一个实施例中，支轮36、 37的操控角和高度可通过一个或多个 致动器调节，所述致动器设置为升高支轮36、 37或使其操控角转向。这些 致动器可由微处理器控制，并可直接响应于中心前轮34的操控角，或响应 于手柄31的操控角，或响应于由使用者通过合适的操控方式所提供的任意 其他输入。本领域技术人员应理解的是，致动器可以是电的、电磁的、气动 的、液压的、伺服气动的、伺服液压的或任意其他适当形式的致动器。
然而，在当前的优选实施例中，致动器不用于改变支轮36、 37的操控 角和高度。相反地，提供如图5至12所示的完全机械调节机构，用于根据 中心前轮34的操控角改变支轮36， 37的操控角和高度。这在目前是优选的，因为其是完全机械式的，非常可靠，不易受到电故障或其他电源问题的影响， 并且不需要能源进行操作。
首先参见图5至8,所用的机械调节装置在两个主要部件周围构造，即， 枢转安装的子组件70、 70a、 70b和轴50。两个支轮36, 37安装在子组件的 任一侧(either side)上，并且，支轮36通过轴80连接至子框架区域70a, 支轮37通过轴81连接至子框架区域70b。
如图8所示，子组件的中心部分形成为半圓形或U形框架70。框架70 通过枢轴90连接至车辆的主底盘(例如，连接至横越元件96,而横越元件 96被纵向元件98、 99支撑)。枢轴90定向为在水平线以上大约5度的角。 子组件框架70可围绕枢轴90枢转向左或向右，从而使支轮36， 37中的一 个或另一个能够升离地面。
子组件框架70在竖直面中的接合(articulation)受限于止动元件94、 95,所述止动元件可邻接横越元件96的下侧以限制竖直运动。在使用中，
中心前轮34位于子组件框架70的半圓形状内。
首先参见图5，中心前轮34通过轴60安装在叉部54中。叉部54连接 至操控轴(或操控柱)56，操控轴56连接至车辆的手柄31或通过某些其他 装置旋转(例如，通过操纵杆控制器下的马达)，从而改变中心前轮34的 操控角。轴50 (可以是管状轴)弯曲，从而使其基本上平行于中心前轮34 的外周界延伸。轴50的一端固定连接至操控轴56,使得轴50对应于中心 前轮34的操控角而转向一侧或另一侧。
滚轮52安装在轴50远离操控轴56的一端。滚轮52的旋转轴线垂直于 中心前轮34的旋转轴线。座位滚轮52的替代方案，轴50的端部可提供有 某些其他滚动装置；或用于在子组件上滑动的滑动装置；或用于接合子组件 的齿装置(例如，以齿条-小齿轮组件的方式)。
参见图6,中心前轮34通过固定的支撑元件58连接至车辆底盘。优选 地，支撑元件58的连接位置与子组件70的枢轴90—致，不过这不重要。
中心前轮34、支撑元件58、轴50和滚轮52配置为使得滚轮52接触子组件 框架70的顶表面。当中心前轮34的操控角转向时，滚轮52沿子组件70的 半圓/U形框架向左或向右。
参见图7和8以及随后的附图，轴50和滚轮52对子组件70的半圆形 框架的作用导致，当中心前轮34的操控角转向时子组件围绕枢轴90枢转。 另外，由于半圓形框架的平面相对于水平方向倾斜5°，并且由于滚轮52沿 水平面移动，因此，子组件70对滚轮52的反作用导致其在释放时操控返回 中立(直线向前)位置。这给出"零，，位置，从而使操控稳定，并消除了与 传统四轮代步车相关的急促运动。
子组件框架70可视为凸轮，而滚轮52可视为凸轮从动件。滚轮52与 子组件框架70之间的相互作用有效形成凸轮作用，从而使子组件枢转。
浅凹部71可提供在子组件框架70的中心区域中。凹部71可基本上为 凹型、U形或V型。在中心前轮34指向直线向前操控角时，滚轮52位于子 组件框架70上的凹部71中。这有助于提供"零"位置，从而使操控稳定， 并消除了与传统四轮代步车相关的急促运动。
凹部71可单独用于提供凸轮作用以枢转子组件70，并使操控偏置朝向 直线向前位置，而不需要子组件70和枢轴90相对于车辆底盘倾斜。
相反地，用于枢转子组件70的凸轮作用，和自居中操控，可以通过子 组件70和枢轴90相对于车辆底盘的角度而单独提供，而不需要凹部71。 同时已经发现，倾斜的子组件70和凹部71可给予枢转子组件70和自居中 操控以良好性能。
如图7和8所示，支轮36、 37安装在U形子框架70的任一侧，处于 区域70a和70b中。每一支轮36、 37通过相应的轴80、 81连接至相应的毂 79、 89。每一敎79、 89在相应的U形夹结构77、 87内围绕相应的竖直柱 78、 88可竖直移动。支轮36、 37的操控角可分别围绕中心销92、 93转动。
通过竖直柱78、 88和U形夹77、 87,支轮36、 37设置有大约25 - 30mm 的另外的独立竖直运动。这使得三个前轮34、 36、 37在车辆沿直线行进时
均接触地面。这连同子组件70的枢转运动，对于不平坦地面进行补偿，并
使得中心前轮34保持接触地面。在直线中，这提供了极为稳定的行进，并
使车辆能够通过路石和其他不规则地形。
支轮36， 37在侧平面中的运动受到限制，使得每个支轮的最前部分仅 能够向内枢转朝向车辆前部的中心，如图10和11中通过轮37所示。可以 可选地提供止动部118和119 (显示在图8和11中)，其靠紧子框架区域 70a和70b以緩冲支轮向内的转向。通过如图10所示的止动部114、 116, 支轮的操控角防止以相反方式转向(也就是说，每个支轮的最后面的部分被 防止朝车辆的背部中心转向)。这是为了防止支轮进入足部区域(使用者的 足部110、 112在图10中显示)，从而与传统四轮代步车相比提供了更大的， 无障碍的底板区域。
为了使支轮36， 37的操控角转向，支组件通过可扩展的伸缩系杆72、 74和82、 84连接至中心前轮组件。第 一伸缩系杆72、 74连接在支轮36的 操控臂上的枢轴76与中心前4仑34的叉部一侧上的元件61上的枢轴63之间。 第二伸缩系杆82、 84连接在支轮37的操控臂上的枢轴86与中心前轮34的 叉部另 一侧上的元件61上的4区轴62之间。
在每个伸缩系杆中， 一部分(例如74)的直径小于另一部分(例如72) 的直径，其中所述另一部分为管状，使得部分74可进入部分72内。这使得 系杆72、 74能够作为整体伸长或缩短，从而使系杆72、 74随操控机构转向 而改变长度。对本领域技术人员显而易见的是，为了伸长或缩短作为整体的 系杆，可使用的其他可延伸机械结构来替代这种伸缩系杆，例如，使用其中 具有杆部分沿另 一部分滑动的结构。
当压缩至最短长度时，系杆可推压与其相连的支轮的操控臂。如图10 和11所示，例如，压缩后的系杆82、 84可推压支轮37的操控臂，从而使 支轮37至少部分地沿用中心前轮34的操控角。
不过，如图lO和ll中的系杆72、 74所示，由于系杆的可自由扩展性， 系杆不能拉伸与其相连的支轮的操控臂。此外，如先前所述，止动部114、
116防止支轮转向进入车辆的底板区域中。
当中心前轮34的操控角转向时，如图10和11所示，滚轮52沿着枢转 安装的子组件70的U形框架运行。由于U形框架70被安装为相对于水平 方向成5度，因而其作用在于，轴50下压在子组件70的一侧上，这将导致 一个支轮(即，图IO和11中的轮37)被下压，而另一个支轮(即，轮36) 被升离地面。在此实例中，升高的轮36为运动受限的轮，并且此轮不能朝 中心前轮34的操控角转向。通过这种方式使轮36升离地面，这样，消除了 当车辆以弯曲路径行进时轮胎对地面的刮擦。
如果以另一种方式表述，则升高的轮36由于止动部114的存在而不能 沿与中心前轮34相同的方向转向，因此，可伸长的系杆72、 74伸长以进行补偿。
应理解的是，当中心前轮34沿另一方向操控时，升高一个支轮(例如 36)并使另一支轮(例如37)转向的动作是相反的。
尽管系杆72、 74和82、 84可伸长，但其仍分别通过保持弹簧100、 102 而保持一定程度的压缩。保持弹簧100、 102在每个支轮36、 37的操控臂与 子组件70的U形框架之间起作用。因此，在图10和11中，通过系杆82、 84转向的支轮37通过保持弹簧102被限制在此转向位置。保持弹簧100、 102的安装位置使得在车辆反向时防止支轮36、 37进入完全锁定状态。
在可替代实施例中，保持弹簧100、 102可被替代为其他的弹性装置， 例^口气斥干(gas strut)。
参见图3a,可为使用者的足部提供单独的歇脚板41。每个歇脚板41的 角度可调节，例如，向下(至位置40)或向上(至位置42)。也可沿车辆 向后或向前调节单独歇脚板。
当前的机动代步车允许使用者的足部放置在所希望的位置，同时在转向 时使支轮36， 37保持稳定性。操控系统允许三轮车辆的可操作性和转向圆 (turning circle),同时保持四轮车辆的稳定性。
在此所述的当前的机动代步车与传统代步车相比，允许乘客坐得更低，
低大约50mm，从而有助于稳定性。当前的代步车还可比传统代步车短大约 100mm,从而有助于可操控性，并且当代步车在汽车或其他车辆的货箱(或 "行李箱")中运输时有助于贮存。
姿势考虑
机动车辆制造商花费大量经费研究使用者的理想就座位置和姿势。 一般 推荐的姿势结构为，臂稍微弯曲，背部倾斜而与髋关节及膝关节成尽可能小
的角度。图4a、 4b和4c分别例示了在传统三轮机动代步车、传统四轮机动
角度是近似的，仅显示出在就座时的关节位置。
乘坐高度很重要，这是因为，使用者的重心(图la、 2a和3a中由"BCG" 所示)越低，则使用者的稳定性越大。车辆的重心(图la、2a和3a中由"VCG" 所示)也应该尽可能低，以使稳定性最大化。为了进一步改善使用者和车辆 的稳定性，两个重心(即，"BCG"和"VCG")应在同一竖直线上；两个 重心分开得越远，则使用者和车辆的稳定性越差。
足部的位置也很重要，这是由于足部的放置可影响使用者在对不同的力 (例如，上坡或下坡、转向，等等)进行反应时的稳定性。足部应总是处于 向前的位置，这是因为，足部和腿部的重量在行进上坡时有助于稳定车辆的 前端(重心前移)，并有助于防止倾翻。
当行进下坡时作用相同。由于足部在向前的位置，因而试图将乘客向前 拉的力沿腿部分散至髋部。这使得应力离开使用者的腿部和肩部肌肉。如果 就座位置是使用传统四轮代步车所采用的"端坐并将腿部置于身前"的姿势 (例如，如图2a中代步车20上的使用者26所示)，则力以90度角传递， 从而在膝部和肩部肌肉上施加额外的应力。考虑到机动代步车的可能的乘客 不能行走，则这将是不利的并可能导致人员以及车辆的不稳定性。
传统的三轮代步车(图la中的10)显示了使用者18的良好就座位置。 这种就座位置也例示在图4a中。足部的位置可变化，并可放置在底板上的
任何地方，这影响身体和车辆的稳定性。
传统的四轮代步车(图2a中的20)显示了使用者26的不良就座位置。 所述就位位置也例示在图4b中。膝关节B太严重，足部角度C也是如此。 这向整个身体施加应力，尤其是背部。重心移动至车辆后部，从而影响稳定 性。虛线28显示放在代步车的前轮上方的顶盖上的足部。这减轻了关节B 上的应力，但在背部和关节A上载荷上升。
根据本发明优选实施例的五轮代步车，如图3a和3b所示，显示了使用 者38的良好就座位置。所述就座位置也例示在图4C中。使用者的身体重量 沿车辆分布。这使得身体呈线形姿势，从而使由车辆的动态运动所产生的力 能够被吸收而在使用者的背部或肌肉系统上没有过度应力。如上所述，当前 的歇脚板41可向上和向下调节一定角度(40- 42)，并向后和向前移动， 从而允许使用者的足部角度在两个平面中调节。这是重要的，因为使用者的 足部承担由车辆的运动所产生的初始力。歇脚板41使得用户对于将足部放 在正确区域中很直观。这保持了人员和车辆的稳定性。
权利要求
1、一种车辆，包括由使用者操作的操控装置；一个或多个可接地后轮；第一可接地前轮，其位于所述车辆的前部的大致中心，并且能够响应于所述操控装置的操作进行操控；第二和第三可接地前轮，其位于所述第一可接地前轮的任一侧；和调节装置，用于根据所述第一可接地前轮的操控角调节所述第二和第三可接地前轮的操控角和高度，所述调节装置被配置为使得当所述第一可接地前轮具有直线向前操控角时，所述第二和第三可接地前轮的操控角也为直线向前的，并且，所有三个可接地前轮均接触地面；并且当所述第一可接地前轮的操控角转向而使得所述车辆的运动可描述为曲线时，在所述曲线外侧的可接地前轮的操控角转向而至少部分地朝向所述第一可接地前轮的操控角，在所述曲线内侧的可接地前轮的操控角基本上不转向朝向所述第一可接地前轮的操控角，并且，在所述曲线内侧的可接地前轮的高度相对于在所述曲线外侧的可接地前轮的高度升高，所述第一可接地前轮和在所述曲线外侧的可接地前轮保持接触地面。
2、 如权利要求l的车辆，其中，所述调节装置包括枢转安装的子组件， 所述第二和第三可接地前轮安装在所述子组件上。
3、 如权利要求2的车辆，进一步包括结构元件，所述结构元件通过所 述操控装置的操作可移动，并设置为作用于所述子组件上而导致所述子组件 由于所述操控装置的操作而枢转。
4、 如权利要求3的车辆，其中，所述结构元件的第一端设置为可动地 接触抵靠所述子组件，使得由于所述操控装置的操作所致的所述结构元件的 第一端在所述子组件上的运动导致所述子组件枢转。
5、 如权利要求4的车辆，其中，所述子组件围绕枢轴安装，所述枢轴相对于由所述可接地轮的最低位置限定的假想水平面在水平方向以上倾斜 一角度。
6、 如权利要求5的车辆，其中，所述枢轴在水平方向以上的角度大约 为5。。
7、 如权利要求4、 5或6的车辆，其中，所述子组件包括成形区域。
8、 如权利要求7的车辆，其中，所述成形区域基本上为凹形、U形或 V形。
9、 如权利要求7或8的车辆，其中，所述结构元件的第一端设置为当 所述操控装置配置为直线向前行进时位于所述成形区域内。
10、 如权利要求4至9中任一权利要求的车辆，其中，所述结构元件的 第一端设置有滚动装置。
11、 如权利要求4至10中任一权利要求的车辆，其中，所述第一可接 地前轮设置有操控轴，所述结构元件的第二端连接至所述操控轴。
12、 如权利要求11的车辆，其中，所述结构元件从所述操控轴延伸至 所述子组件，并基本上平行于所述第一可接地前轮的周界。
13、 如权利要求12的车辆，其中，所述子组件包括弯曲区域，所述弯 曲区域的形状在所述第 一 可接地前轮的操控角的变化过程中与由所述结构 元件的第二端所限定的轨迹对应，所述结构元件的第二端作用于所述子组件 的所述弯曲区域上。
14、 如前述任一权利要求的车辆，其中，所述调节装置进一步包括第一 和第二连接杆，所述第一和第二连接杆均包括第一端和第二端，每个连接杆 的第 一端设置为响应所述操控装置的操作而移动，所述第 一连接杆的第二端 连接至所述第二可接地前轮的毂或操控臂，所述第二连接杆的第二端连接至 所述第三可接地前轮的毂或操控臂，并且，所述第一和第二连接杆均可响应 所述操控装置的操作而操作以推压但基本上不拉伸其相应的毂或操控臂。
15、 如权利要求14的车辆，其中，所述第一和第二连接杆均包括伸缩轴，并且，每一个伸缩轴被设置为伸长，从而基本上不拉伸其相应的毂或操控臂。
16、 如前述任一权利要求的车辆，进一步包括偏置装置，所述偏置装置作用于所述第二和第三可接地前轮中的每个的毂或操控臂上，所述偏置装置 设置为将所述第二和第三可接地前轮的操控角偏置到直线向前位置。
17、 如前述任一权利要求的车辆，其中，所述第二和第三可接地前轮设 置有止动装置，所述止动装置被设置为使得，当所述第一可接地前轮的操控 角转向而使得所述车辆的运动可描述为曲线时，在所述曲线内侧的可接地前 轮的操控角被防止转向超过大致直线向前操控角朝向所述第一可接地前轮 的操控角。
18、 如权利要求1或2的车辆，其中，所述调节装置包括一个或多个致 动器。
19、 如权利要求18的车辆，其中，所述一个或多个致动器包括一个或 多个以下致动器电致动器，电磁致动器，气动致动器，液压致动器，伺服 气动致动器，伺服液压致动器。
20、 如权利要求18或19的车辆，其中，所述一个或多个致动器由处理装置控制。
21、 如前述任一权利要求的车辆，其中，所述第一可接地前轮具有的直 径大于所述第二和第三可接地前轮的直径。
22、 如前述任一权利要求的车辆，其中，所述第二和第三可接地前轮被 安装而使其响应于不平坦地形可竖直移动。
23、 一种车辆，包括一个或多个可接地后轮和三个可接地前轮，其中， 所有三个可接地前轮在所述车辆的直线向前运动过程中接触地面。
24、 如权利要求23的车辆，进一步包括在所述车辆的转向过程中将 所述可接地前轮之一升起的装置。
25、 如前述任一权利要求的车辆，该车辆为机动代步车。
26、 一种用于车辆的操控组件，所述操控组件包括 由使用者操作的操控装置；第 一可接地轮，其能够响应于所述操控装置的操作而操控； 第二和第三可接地轮，其位于所述第一可接地轮的任一侧；和 调节装置，用于根据所述第一可接地轮的操控角调节所述第二和第三可 接地轮的操控角和高度，所述调节装置被配置为使得当所述第 一可接地轮具有直线向前操控角时，所述第二和第三可接 地轮的操控角也为直线向前，并且，三个可接地轮均接触地面；并且当所述第一可接地轮的操控角转向而使得所述车辆的运动可描述 为曲线时，在所述曲线外侧的可接地轮的操控角转向而至少部分地朝向 所述第一可接地轮的操控角，在所述曲线内侧的可接地轮的操控角基本 上不转向朝向所述第一可接地轮的操控角，并且，在所述曲线内侧的可接地轮上的高度相对于在所述曲线外侧的可接地轮的高度而升高，所述 第 一可接地轮和在所述曲线外侧的可接地轮保持接触地面。
27、 一种操控机构，用于具有可操控的可接地轮的车辆，包括用于将 所述可操控的可接地轮的操控角偏置到直线向前方向的装置。
28、 如权利要求27的操控机构，其中所述操控机构包括具有成形区域的第 一元件并包括第二元件，所述第二 元件被设置为响应于所述可操控轮的操控而沿所述第 一元件的成形区域接 触移动；所述成形区域基本上为凹形、U形或V形；和所述第二元件被设置为当所述可操控轮的操控角在直线向前方向时位 于所述成形区域内。
29、 一种用于车辆的操控机构，所述操控机构包括具有第一端和第二端 的连接杆，所述连接杆的第一端被设置为响应操控装置的操作而移动，所述 连接杆的第二端连接至可接地轮的毂或操控臂，其中，所述连接杆可响应于 所述操控装置的操作而操作以推压但基本上不拉伸所述毂或操控臂。
30、 如权利要求29的操控机构，其中，所述连接杆包括伸缩轴，所述 伸缩轴被设置为伸长，从而基本上不拉伸所述毂或操控臂。
31、 一种车辆，其大致如在此根据各附图的任意组合作为参照所述。
32、 一种用于车辆的操控组件或操控装置，其大致如在此根据各附图的 任意组合作为参照所述。
全文摘要
一种车辆，包括由使用者操作的操控装置；一个或多个可接地后轮；位于车辆前部的中心的第一可接地前轮(34)；第二和第三可接地前轮(36，37)，其位于第一可接地前轮的任一侧，并具有调节装置用以根据所述第一可接地前轮的操控角调节所述第二和第三可接地前轮的操控角和高度，所述调节装置被配置为使得当第一可接地前轮(34)具有直线向前操控角时，第二和第三可接地前轮(36，37)的操控角也为直线向前，并且，所有三个可接地前轮均接触地面；当第一可接地前轮(34)的操控角转向而使车辆的运动可描述为曲线时，在所述曲线外侧的可接地前轮的操控角至少部分地朝第一可接地前轮的操控角转向，在所述曲线内侧的可接地前轮的操控角基本上不朝第一可接地前轮的操控角转向，并且，在所述曲线内侧的可接地前轮的高度相对于在所述曲线外侧的可接地前轮的高度升高，第一可接地前轮和在所述曲线外侧的可接地前轮保持接触地面。
文档编号B62K5/025GK101351378SQ200780001026
公开日2009年1月21日 申请日期2007年5月11日 优先权日2006年7月25日
发明者弗雷德里克·查理斯·布朗, 格拉哈姆·雷吉纳尔德·尼科尔斯 申请人:先进车辆设计有限公司