铰接式两轮车的制作方法
【专利说明】铰接式两轮车
[0001]相关申请
[0002]本申请涉及2012年12月18日提交的美国第61/738，626号临时申请。
技术领域
[0003]本公开和相关发明属于车辆、特别是包括自行车在内的两轮车的通用领域。
【背景技术】
[0004]诸如自行车和摩托车的两轮车，通常构造有从前轮和后轮延伸或者在前轮和后轮之间延伸的单件式车架，其中安装前轮的车架前部件或前叉通过枢轴被安装至车架主体，以使前轮绕枢轴相对于车架转动。前叉枢轴由位于车架前端以一定的前向角取向的圆筒形接收器以及装配在接收器内旋转的前叉支柱限定。
[0005]车架的后段典型地为固定的结构，以使得后轮总体上跟随前轮的轨迹，如在图SB、图9B和图11中的例子所示。如在两轮车力学和物理学中所知的，后轮与车架永久对准使得转弯时要求车架在期望的转向方向上倾斜。在运动中，所需的转弯倾斜由前轮的反向转向(counter-steering)引起，该反向转向为前轮在期望的转弯方向的相反方向上的瞬时转动。在车架以这种方式开始倾斜时，前轮就枢转回到中心，并且进一步处于转弯方向上，并且限定转弯路径的外径，如图SB和图9B所示。
【发明内容】
[0006]本发明提供具有铰接式车架组件的新颖的两轮车，通过位于前车架分组件和后车架分组件之间的铰接式车架接头的操作，该铰接式车架组件能够使前轮和后轮通过车架的铰接独立转向。
[0007]本公开和相关发明包括铰接式两轮车，其具有通过铰接式车架接头互连的前车架分组件或副车架和后车架分组件或副车架，该铰接式车架接头对于直线路径和转弯运动都能够使前车架分组件和后车架分组件可变地相对运动和位移。根据本公开和相关发明的一般原理和概念，该铰接式车架接头配置成允许前车架分组件通过如图所示和如上所述的有效侧倾角度相对于后车架分组件成角度地位移，并且配置成允许前车架分组件通过如图所示和如上所述的有效偏航角度在后车架分组件侧向位移。因此，实现这种交互作用和相对位移与运动的前车架分组件和后车架分组件以及铰接式车架接头的任意特定配置均在本公开和相关发明的范围内。
[0008]根据本公开和相关发明的一般概念和原理，提供了具有铰接式车架组件的两轮车，该铰接式车架组件包括:前车架分组件；后车架分组件；铰接式车架接头，其连接前车架分组件和后车架分组件，该铰接式车架接头具有壳体，枢轴安装到壳体的摆动托架和从摆动托架延伸的前车架拉杆接收器；从铰接式车架接头延伸到前车架分组件的前车架拉杆。
[0009]本文参照附图进一步公开并描述本文公开的发明构思的这些和其他方面与特征。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的铰接式两轮车的代表性实施例的透视图；
[0011]图2为图1的铰接式两轮车的铰接式车架接头的放大透视图；
[0012]图3为图2的铰接式车架接头的分解装配图；
[0013]图4为本发明的铰接式两轮车的俯视图；
[0014]图5为本发明的铰接式两轮车的侧立面示意图；
[0015]图6为本发明的铰接式两轮车的俯视示意图；
[0016]图7为本发明的铰接式两轮车的前立面示意图；
[0017]图8A为本发明的铰接式两轮车和所指示的转弯路径的示意性俯视图；
[0018]图SB为现有技术的两轮车和所指示的转弯路径的示意性俯视图；
[0019]图9A为本发明的铰接式两轮车和所指示的转弯路径的示意性俯视图；
[0020]图9B为现有技术的两轮车和所指示的转弯路径的示意性俯视图；
[0021]图10为本发明的铰接式两轮车的前轮和后轮位置的示意性俯视图，其指示出该铰接式两轮车在转弯配置中前轮和后轮的各自取向；
[0022]图11为现有技术的两轮车的前轮和后轮位置的示意性俯视图，其指示出该两轮车在转弯配置中前轮和后轮的各自取向；
[0023]图12为本发明的铰接式两轮车的可选实施例的侧立面图；
[0024]图13为本发明的铰接式两轮车的车架的铰接式接头的透视图；
[0025]图14为图13的铰接式车架接头的分解透视装配图；
[0026]图15为处于居中位置的图13的铰接式车架接头的俯视图；
[0027]图16为图13的铰接式车架接头的侧视图；
[0028]图17为图13的铰接式车架接头的端视图；
[0029]图18为处于转弯位置的图13的铰接式车架接头的俯视图；
[0030]图19为本发明的铰接式车架接头的可选实施例的侧视图；
[0031]图20为处于转弯位置的本发明的铰接式车架接头的端视图；
[0032]图21为处于居中锁定位置的本发明的铰接式车架接头的俯视图；
[0033]图22为处于居中非锁定位置的本发明的铰接式车架接头的俯视图；
[0034]图23为处于转弯位置的本发明的铰接式车架接头的俯视图；
[0035]图24为本发明的铰接式两轮车的可选实施例的透视图；
[0036]图25为图24的铰接式接头的放大透视图；
[0037]图26为图24的铰接式车架接头的分解透视装配图；
[0038]图27为图24的铰接式车架接头的俯视图；
[0039]图28为其上所示的图24的铰接式车架接头的剖面图；
[0040]图29为处于转弯位置的图24的铰接式车架接头的俯视图；
[0041]图30为其上所示的图29的铰接式车架接头的剖面图；
[0042]图31为本发明公开的铰接式两轮车的轮廓图和车架横梁的细节；
[0043]图32为处于转弯配置的图31的铰接式两轮车的俯视图；
[0044]图33为本发明的铰接式两轮车的可选实施例的侧立面示意图；
[0045]图34为图33的铰接式两轮车的俯视示意图；
[0046]图35为处于转弯配置的图33的铰接式两轮车的俯视示意图；
[0047]图36为本发明的铰接式车架车的可选实施例的示意性侧视图；
[0048]图37为本发明的铰接式两轮车的可选实施例的侧立面示意图；
[0049]图38为本发明的铰接式两轮车的可选实施例的侧立面示意图；
[0050]图39为本发明的铰接式两轮车的可选实施例的侧立面示意图；
[0051]图40为本发明的铰接式两轮车的可选实施例的侧立面示意图；
[0052]图41为本发明的铰接式两轮车的可选实施例的侧立面示意图；以及
[0053]图42为本发明的铰接式两轮车的可选实施例的侧立面示意图；
【具体实施方式】
[0054]参考图8A、图9A、图10和图11，所公开的铰接式车架、铰接式车架接头和铰接式两轮车的代表性和优选的实施例能使前轮和后轮运动和转向。如图8A所示，与图8B所示的现有技术的常规两轮车的双弧形转弯路径相比，后轮RW不与车架F对准而转弯的能力，特别是沿着与前轮FW的转弯方向相反的方向转弯的能力，形成单弧形转弯路径。还值得注意的是在转弯开始的差异，其中，如图8A所示的本发明的铰接式车架车辆的前轮FW无需沿着与转弯方向相反的方向反向转向，或者径向超出单转弯弧线的范围，如图8B所示。图9A和图9B作为对比类似地示出重心的相对位置与路径，以及作用于本发明的铰接式车辆(图9A)与现有技术的常规刚性车架车辆(图9B)的向心力；并且在图10和图11中示出车轮与车架中心线的相对角取向。与转弯期间前轮产生更多离心力和摩擦的常规车辆相反，向心力倾向于在铰接式车的每个车轮处更为均匀。图8和图9的示意图也显示，铰接式车行进更短的距离来创造适当的轮胎印迹偏移以引起转弯所需的倾斜。
[0055]图5-7示意性地示出本公开的铰接式两轮车的示例性实施例(总体用100表示)、重心CG的位置、侧倾角和偏航角(图6)。铰接式车架接头总体上用110表示。在整个说明书中所示的转弯枢轴线TPA和侧倾枢轴线RPA与车100的铰接式车架接头110的位置在空间上相关，如图所示。转弯枢轴线TPA的旋转限定后车架分组件的偏航角。侧倾枢轴线RPA的旋转限定前车架分组件的侧倾角。转弯枢轴线TPA旋转的量由侧倾枢轴线RPA旋转的量确定。相对旋转的量由车架F的具体几何形状和铰接式车架接头110的部件的角度和运动范围规定。图5-7中还示出车辆车架F的某些构件的示例性角取向以及朝向地面的力矢量，这在以下会进一步描述。应注意，铰接式车架接头被配置成，能使前车架分组件通过关于如所示和所描述的RPA所示的侧倾枢轴线的有效侧倾角度，相对于后车架分组件成一定角度地位移，并且能使前车架分组件通过如图所示和所描述的有效偏航角度或转弯枢轴线TPA，与后车架分组件横向地移位。
[0056]图12-17示出本发明的铰接式两轮车的代表性实施例(总体用100表示)，其具有前轮、后轮、总体用I1表示的铰接式车架、总体用200表示的铰接式车架接头，其中用FW示意性地表示前轮的位置，用RW示意性地表示后轮的位置。铰接式车架110包括以下车架部件或构件，其在所述配置中共同构成前车架分组件和后车架分组件。后车架分组件包括竖直构件112，第一后轮辐(wheel arm) 120和第二后轮辐122，其中竖直构件112总体上从链轮轴承壳体114延伸到车座支杆接收端116。前车架分组件包括前叉FK (包括两个平行的前叉)，前叉轭FY (fork yoke)和前构件140与142，前构件140与142从横梁130和/或前叉接收器132总体上向下延伸，并且靠近链轮SP的位置。可以使用单个一体式构件来代替所示的两个前构件140、142。横梁130从竖直构件112延伸到前叉接收器132。前车架拉杆150从前构件140、142延伸，如图所示。如图31和32所示，主横梁130可包括多个连接的子构件1301、1302、1303，它们由在内部延伸的弹性部件131连接在一起，以实现多个替换配置。可选地，主横梁130可由任何适宜的材料、以任意数目的部件构成，从而向车架提供各种操作模式所需的结构强度和灵活性。
[0057]前车轮前叉FK包括从前叉轭FY延伸的两个平行构件，后面会进一步描述。从前叉轭FY延伸的前叉支杆插