用于可倾斜式车辆的转向装置的制作方法

这样的车辆被称为三轮车或四轮车并可以被机动。有利地，车辆具有可倾斜的性质，其中后车架具有用于至少两个后车轮的后安装装置，该后车架经由旋转轴连接到前车架，其中，旋转轴具有在车辆的纵向方向上的轴线。此可倾斜式安装改善了驾驶体验和舒适性，因为舱可以绕旋转轴转动，使得座椅可以针对主要在角落处的瞬时加速构件。特别地，已知有利的是后车轮在与前车轮的转向方向相同的方向上共同转向，特别是在较高的速度下，以提高驾驶稳定性。已知装置的缺点是，通过后车轮以较低速度共同转向可能加剧转向不足效应。例如，通过弯道时倾斜甚至倾翻(tipping over)的风险是相当大的，使得需要驾驶员通过沿着曲线倾斜来改变重心，这并不舒适并且需要非常灵活和技术熟练的姿势。倾翻还可能是与转向不足效应无关的结果，并且主要发生在更高的速度时，例如高于80km/h，使得一个或多个前车轮可能在过弯道时滑动，其结果是不能形成期望的曲线。由驾驶员对转向不足效果的转向修正可能导致车辆倾翻。已知装置的另一个缺点主要是：在较低的速度下，特别是在0-30km/h之间的速度下，特别是在机动和停车期间不可能提供小的转弯半径(turning circle)。在约30km/h至80km/h之间的速度下，结合前车架和/或倾斜舱的倾斜，已知的装置在转向期间可能面临着不稳定。例如，当在某一速度下转向程度不能很好地与前车架和/或倾斜舱的倾斜行为对应时，可能造成这种不稳定。此外，例如在车道变换期间，机动性可能是有限的，并且例如当前车架在转向方向的方向上倾斜时，在较高的横向加速度下也会发生转向不足效应。

本发明的目的是克服某些缺点或减少这些缺点，以及提供具有紧凑车轮底座并且能够以提高的安全性驾驶通过弯道的车辆。

该目的可以通过以上描述的种类的车辆来实现，其中，前车架设置有用于至少一个人的座椅和用于至少一个前车轮的前车轮安装装置；以及后车架设置有用于至少两个后车轮的后车轮安装装置。前车架经由旋转轴与后车架连接，旋转轴具有平行于车辆的纵向方向的部件。驱动装置接合在至少一个车轮上；转向装置设置成用于使至少一个前车轮绕具有竖直部件的转动轴相对于前车架转动。后车轮安装装置包括用于安装后车轮的可转动安装支承，安装支承可绕具有竖直部件的转动轴转动，其中，一个或多个后车轮转向致动器驱动安装支承。倾斜致动器控制前车架相对于后车架的倾斜位置，这独立于后车轮转向致动器的转向致动。

手动转向装置(诸如，手车轮、操纵杆)优选地仅与前车轮直接机械连接。该布置具有可以单独控制后车轮的优点，从而可以实现改善的转向行为和更安全的车辆转向。本发明优选地包括设置在车架中例如设置在后车架上或在后车轮安装装置上的电控制器，其中电控制器配置成接收多个测量装置上的电子测量信号并且使用这些测量信号致动后车轮转向致动器。

利用电控制器致动车辆具有如下优点：可以使用一个或多个测量信号致动后车轮，使得对于多种驾驶状况可以获得后车轮转向致动器的最安全的致动。这些测量信号可以包括车辆信息和/或环境信息。

车辆信息例如而不限于车辆速度、车辆方向、转向角、转向力、逆转向反馈、围绕车辆的竖直轴的转动、后车轮转向致动器位置、后车轮转向力和/或前车架的倾斜。

附加的环境信息例如而不限于道路状况、道路相对于地平线的角度、天气状况、交通标志或障碍物。

本发明优选地包括用于使倾斜式车辆转向的方法，其中，倾斜致动器控制可倾斜的前车架相对于不可倾斜的后车架的旋转位置，这独立于后车轮转向致动器的转向动作。在第一方面，该方法包括设置用于接收交通信息和/或环境信息的一个或多个测量装置。在第二方面，电控制器经由测量装置接收特定的车辆信息和/或环境信息。在第三方面，电控制器可以基于接收到的信息生成转向信号并传输所述转向信号，以控制后车架中的后车轮安装装置的一个或多个后车轮转向致动器。在第四方面，后车轮转向致动器可以基于接收到的转向信号进行致动。该方法具有的优点有：可以单独地控制后车轮，从而可以实现转向行为改善的转向方法和更安全的车辆转向。在实施方式中，控制器在不同的速度和/或在特定外部状况(例如，天气状况和道路状况)下以不同的方式控制可倾斜式车辆的行为。

在一个方面，基于测量的横向加速度执行后车轮转向。为此，电控制器编程成：鉴于正常驾驶状况下的横向加速度优化后车轮转向，而不考虑舱倾斜。当超出正常驾驶状况时，在控制车辆的过程中，控制单元将出于安全原因终止后车轮转向致动。这些状况可能发生在例如失去对前车轮后部的抓握从而导致侧向滑滑动(例如，漂移)的情况下。尤其是，电控制器可以编程成根据轴负载分布和转向角分配所测量的扭矩。通过此分配，提供与各个制动协调的主动差速器。在实施方式中，电控制器在制动内车轮时控制后差速器的锁紧系数。这可能导致外车轮的扭矩增大。外轮与内轮之间的扭矩差造成偏航力矩。

将参考本文附图进一步解释本发明：

图1示出根据本发明的车辆的示意性平面图；

图2示出根据本发明的车辆的示意性后视图；

图3示出描述用于控制后车轮的电控制器的示意图；

图4示意性示出电控制器的分段转向控制。

在附图中，相同或相似的部件用对应的参考附图标记指代。

在图1中，示出根据本发明的车辆的示意性平面图的实施方式。车辆1包括具有用于至少一个人的座椅(未示出)的前车架2和用于至少一个前车轮4的前车轮安装装置3。后车架5示为具有用于至少两个后车轮7的后车轮安装装置6。前车架2经由例如具有安装装置的旋转轴8连接到后车架5，旋转轴8具有与车辆1的纵向方向9平行的部件。设置驱动装置10以接合至少一个车轮7，其中，驱动装置可以包括燃料引擎或至少一个电引擎。

提供转向装置11，以用于使至少一个前车轮绕具有竖直部件的前轴12相对于前车架2转动。后车轮安装装置包括用于安装后车轮7的可转动构件13，该可转动构件13绕具有竖直部件的转动轴14转动。13a、一个或多个后车轮致动器15驱动安装构件13。倾斜致动器16控制前车架相对于后车架的转动位置，这独立于后车轮转向致动器15的转向动作。倾斜致动器16能够以例如电动形式、液动形式或电液动形式实施。

在图2中，示出根据本发明的车辆的示意性后视图的实施方式。在如图1和图2示出的优选实施方式中，倾斜致动器16至少包括液压缸17，其中，在示出的示例中，前车架2至少包括接合在液压缸上的臂(未示出)，该臂控制前车架2相对于后车架5的转动位置。在示出的替代的优选实施方式中，倾斜致动器包括包含在前车架的旋转轴中的电动机(未示出)，例如，呈可经由包含在轴承中的线性致动器而转动的圆周轴承形式。

该实施方式具有可以更有效地倾斜的优点。

优选地，倾斜致动器15连接到配置成检测和记录车辆信息和/或环境信息的一个或多个测量装置18，该测量装置18例如为将倾斜致动器的刚度特性匹配到车辆速度的车辆速度传感器。测量装置18还可以配置成检测呈以下形式的车辆信息，例如，车辆方向(例如，后退方向或前进方向)、车辆1的横向加速度、围绕车辆1的竖直轴的转动度或偏航率、转向方向、转向力、轮胎压力、后车轮的转向角和/或上面安装有驾驶舱2a的前车架的倾斜角。例如，图1示出用于测量转向力(扭矩)、转向方向(角)和角速度或转向速率的力传感器19。此外，可以通过对应的测量装置测量例如车辆位置、道路状况、道路上的障碍物、交通信号灯或道路上的其他车辆的环境信息，以用于输入电控制器20中。为了检测车辆信息和/或环境信息，可以对例如但不限于传感器、摄像机、卫星施加多个测量命令。通过测量装置采集的信息被电控制器20转换成信号以控制一个或多个倾斜致动器15。以此方式，倾斜致动器使前车架2相对于倾斜车架在特定的位置和方向上倾斜、保持笔直或在向上的位置上恢复。例如，当被应用于车辆安全状况时(例如，当控制器检测到电子装置故障时)情况可能如此。为此，提供故障安全电路以确保控制器的最低运行。

例如，倾斜致动器15包括振动检测电路(未示出)，其中，可以针对振动检测结果应用主动阻尼。当特定状况发生时，例如当出于安全原因不能应用后车轮转向时，这可能导致车辆和/或舱中的振动。那么，这些振动可以通过增大的刚度特性和/或主动阻尼抵消。

在替代实施方式中，后车轮转向致动器15包括至少一个液压缸(未示出)或例如具有如在图1和图2中示出的齿条机构21的电齿轮装置18，该液压缸或该电齿轮装置18接合在至少一个安装构件13的臂上，该臂控制安装构件13的转动位置。图1和图2示出电动机21利用安装装置22安装在后车架5中，其中，电动机配置成驱动齿轮齿条机构21的齿轮。齿轮装置20的液压缸(未示出)可以反向平行地连接到不同的安装构件13，其中，安装构件13的臂24经由连杆组件25联接。以此方式，后车轮7可以向左、右转动或在直线向前的方位上。在特定驾驶状况中，后车轮转向致动器15可以因安全性而固定在中性位置，也就是说，车轮与车辆1的纵向轴线6平行。如图1和图2中所示，后车轮转向致动器15可以包括安装在安装构件13的转动轴上的电动机26。电动机25还可以设置有用于检测车轮7的位置的测量装置18。该信息可以由电控制器20使用以控制车辆1的一个或多个方向。

图1还示出在前车架5中的转向装置11，该转向装置11具有基本平行于安装构件13的转动轴14的轴，该转向轴随着前车架2和/或前车架2上的舱2a的倾斜运动一起倾斜，该转向轴(未示出)连接到用于将转向轴的位置转动转变成一个或多个车前车轮4的转动的传动装置(transmission device)。

所述装置可以由配置成记录车辆信息和/或环境信息的一个或多个测量装置来提供。例如，环境信息可以涉及道路相对于地平线的道路角度的状况、天气状况、交通标志或障碍物。此信息可以经由多种类型的测量装置检测，例如通过配置在车辆中以接收例如其他车辆或卫星27的环境信息的传感器检测。例如，环境信息还可以由连接到车辆的、可以测量例如道路状况、天气状况、障碍物或例如交通灯信息的照相机提供。

图3示意性示出根据本发明的电控制器20的显示器。电控制器20设置在车辆1中，例如设置在后车架5上，其中，电控制器配置成接收一个或多个测量装置18的测量信号并将这些测量信号用在后车轮转向致动器15上。

优选地，由后车轮转向控制使用的车辆信息例如可以是由ABS防抱死装置(antiblock arrangement)28、ESR牵引力控制装置29、ASP稳定性控制装置30或驱动装置的电控制器测量的车辆速度。牵引力控制装置在各个制动中独立地提供驾驶员制动。以此方式，可以提供围绕竖直的车辆轴的稳定性。此外，可以在传输方向上通过驱动装置的电控制器31或通过传感器32的电控制器测量车辆方向，例如前进方向或后退方向，由车辆驾驶员发起的转向角或转向力可以被例如在转向柱中或在前车轮安装装置中的传感器19测量。转向力反馈(也称为动力转向反馈)由在前车轮安装装置中的致动器33测量，该致动器33独立于由驾驶员在转向装置11上的作用力水平在转向装置11上提供逆转向动作。测量的动力转向反馈也是后车轮转向的参考，但是提供逆转向也可以看作是独立的发明，其中，基于车辆速度、车辆方向、转向角、诸如转向轮的转向装置11、后转向轮角以及舱2a的前车架的倾斜来提供逆转向。为了控制后车轮转向，围绕车辆的竖直轴34的转动级别也是重要的测量，其中该测量利用用于控制后车轮转向的偏航率传感器35来进行。传感器35可以布置在后车轮安装装置6中，优选地，尽可能接近车辆的设定重心。通过此传感器，可以将相对于车辆的竖直轴34的实际测量的转动与最佳转动进行比较，从而可以检测到转向过度或转向不足情况。以此方式，电控制器可以初始化后车轮7的矫正转向。可以测量后车轮转向致动器15的位置从而可以确定后车轮转向角，并且可以通过驱动和传输控制件的电控制器检测后车轮扭矩。此外，前车架2和/或舱2a的倾斜的倾斜角或横向加速度是可以由倾斜传感器36测量的重要测量。这些和其他测量结果由测量装置18发送到电控制器20，其中，电控制器20随后将控制信号的转向传输到后转向致动器15，使得后车轮7可以被控制。通过测量装置18的所有测量结果可以由控制器20处理，使得能够以最佳方式在多种驾驶速度、驾驶行为、驾驶环境和状况下控制后车轮7，使得能够以安全且稳定的方式执行车辆的驾驶。由于电控制器20可以在驾驶期间接收车辆参考信息和车辆所处的环境信息，所以电控制器20能够以预防或补救的方式控制后车轮转向致动器15。举例来说，电控制器可接收：来自诸如车轮速度传感器的测量装置的输入、车辆方向；档位、转向角、转向速率(偏转)、转向力；后车轮转向角，后车轮扭矩(引擎控制单元；变速箱控制单元)；倾斜角、来自偏航传感器(优选地靠近重心放置)的输入。作为输出，为后车轮转向致动器15提供伺服控制。

除了牵引力，在实施方式中，可以通过特定的扭矩控制独立地控制每个车轮(前车轮；后车轮)。

图4示意性示出根据车辆速度的电控制器的分段转向控制。例如，当车辆以较低的速度(例如在0到30km/h之间(参见图A))驾驶时，控制器编程成使后车轮7在前车轮4的反方向上转向，并且这独立于可倾斜式前车架2的倾斜。以此方式，增强了稳定性和安全性。额外的优点是机动性得到提高，并且可以实现小的转弯半径。在例如大约30到80km/h之间的中速中(参见图B)，控制器编程成在转弯期间将后车轮保持在中性位置，也就是说，后车轮不会在前车轮和/或可倾斜式前车架中的一个的转向方向上共同转向。在80km/h以上的速度段中(图C)，控制器编程成使后车轮在前车轮的方向上转向，即相对于低速阶段在相反的方向上共同转向。电控制器编程成相对于车辆速度以分段方式并且独立于转向致动地提供后车轮转向致动，从而提高安全性和驾驶员舒适性。

图D示出用于提供后车轮转向的示例性连杆机构25。在此示例中，连杆机构25同时接合在两个车轮安装装置6上，尽管独立控制也是可行的。在此示例中，连杆机构25由居中安装的致动器单元21控制，该致动器单元21经由连杆机构25将转动运动传输到后车轮安装装置6，从而绕竖直轴34转动。

根据另一方面，提供了三轮车辆，包括：单个前车轮；两个后车轮；乘客舱；电控制器，其包括一个或多个控制模块；转向输入装置，其配置成向电控制器发送对应于在与三轮车辆的转向输入相关联的转向输入装置处接收的输入的电子信号；制动输入装置，其配置成向电控制器发送对应于在与三轮车辆的预期制动相关联的制动输入装置处接收的输入的电子信号；倾斜输入装置，其配置成向电控制器发送对应于与在三轮车辆的预期转动相关联的倾斜输入装置处接收到的输入的电子信号；其中，电控制器配置成接收指示前车轮的逆转向的转向信号，逆转向和/或前车轮转向角和/或后车轮转向角和/或车速和/或轮胎压力初始化或防止乘客舱向三轮车辆的预期转动的方向倾斜；电控制器配置成响应于接收到电子信号而制动前车轮；电控制器配置成响应于从电控制器接收到电子信号而独立地增大或减小后车轮的制动，电控制器配置成响应于从电控制器接收到电子信号而独立增大或减小后车轮的转动和/或扭矩和/或滑动和/或转动；电控制器配置成响应于接收到电子信号而使后车轮转向。根据一个方面，车轮的转动被控制成在与乘客舱的不同倾斜度对应的预定速度处。三轮车辆还可包括联接到前车轮的单个、两个或转动式致动器臂，该致动器臂配置成响应于从电子转向控制单元接收的信号而使前车轮转向。后车轮可以电动方式、液动方式或机械方式联接到乘客舱，并且配置成根据乘客舱的倾斜使后车轮在三轮车辆的意图转动方向上转向。后车轮可独立于舱并由电控制器控制，其中，后车轮的转动方向取决于车辆速度、车辆转动方向和控制模块的稳定性。后车轮可以无线方式联接到乘客舱，并且配置成根据乘客舱的倾斜使后车轮在三轮车辆的意图转动方向上转向。致动器臂可联接到后车轮，其中，致动器臂配置成使后车轮在三轮车辆的意图转动方向上转向。一个转动式致动器臂或两个转动式致动器臂可联接到后车轮，并且配置成使后车轮在三轮车辆的意图转动方向上转向。单个或转动式致动器臂可以独立地联接到每个后车轮，并且配置成使后车轮在三轮车辆的意图转动方向上转向。在三轮车辆中，致动器臂可以配置成基于从电控制器接收的转向信号和车轮速度信号来使后车轮在三轮车辆的意图转动方向上转向。转动式致动器可配置成基于从电控制器接收的转向信号和车辆速度信号使后车轮在三轮车辆的意图转动方向上按比例且逐渐地转向。致动器臂可以配置成基于从电控制器接收的转向信号和车轮速度信号使三轮车辆的后车轮中的每一个在预期的转动方向上独立地转向。三轮车辆还可包括连续可变的倾斜系统。三轮车辆还可包括至少一个或多个致动器臂以使舱倾斜。三轮车辆还可包括至少一个或多个致动器臂以使舱倾斜。一个或多个致动器臂可在一个或多个其他致动器臂失效时用作备用致动器臂。致动器臂中的至少一个可以被电致动。至少一个致动器臂能以液动方式或气动方式致动。稳定性控制单元可被设置成联接到后车轮并且配置成接收来自电控制器的稳定性控制信号。稳定性控制单元可配置成将用于防止翻转的力作用于倾斜角和倾斜致动器上，从而作用于制动再分配件(前和后，左和右)，并且向扭矩矢量控制器发送信号以调整三车轮车的偏航率。稳定性控制单元可配置成增大或减小内后车轮和/或外后车轮和/或前车轮和/或前车轮相对于三轮车辆的转动方向的滑动。扭矩矢量控制器可配置成通过调整每个后车轮处的扭矩来提供所需的偏航率。

稳定性控制单元可配置成增大或减小外后车轮和/或前车轮相对于三轮车辆的转动方向的扭矩。转向柱可设置成联接到转向输入装置和至少两个余度致动器，该余度致动器集成在转向柱中并且配置成检测转向输入装置的转向方向意图和扭矩输入。转向柱可联接到转向输入装置和至少两个余度致动器，该余度致动器集成在方向盘中并且配置成检测转向输入装置的转向方向意图和扭矩输入。可能伴随后车轮转向发生转向不足或转向过度。阈值速度范围可与后车轮转向、舱的倾斜以及在前车轮上记录的反向扭矩相关联。控制系统可初始化舱的倾斜致动器的致动。可通过由转向输入装置和/或至少一个其他输入装置接收的输入控制倾斜舱的倾斜。另一个输入装置可包括一个或多个横向加速度传感器。其他输入装置可包括一个或多个速度传感器。其他输入装置可包括一个或多个颚式传感器。其他输入装置包括一个或多个光学设备。其他输入装置可包括一个或多个扭矩传感器。其他输入装置可包括一个或多个人工地平线传感器。其他输入装置可包括一个或多个压力传感器。电子信号可以从转向输入装置和/或一个或多个其他输入装置发送到电子控制单元。转向输入装置可包括用于控制自主驾驶的手轮、操纵杆、控制杆、控制器或外部输入。控制器可编程成：当车辆以低速移动或当车辆关闭时，将车辆的车身带入、保持和锁定于直立位置。低速可低于10kph。控制器可以编程成：当驾驶时，将舱倾斜到直立位置且基本无横向加速度。可通过使用一个或多个传感器的输入测量结果来模拟自然横向加速度。传感器之一可以是测量驾驶员身体的横向加速度的传感器。倾斜控制可针对车辆的横向加速度传感器和/或速度传感器和/或转向角传感器和/或转向扭矩传感器和/或人工地平线传感器和/或驾驶员身体横向加速度传感器和/或压力传感器和/或颚式传感器和/或外部无线电信号。倾斜的控制可确保在转弯时有限的后车轮胎印迹负载变化，以保证车辆的良好稳定性。电子控制单元可包括ESP(电子稳定程序)/ASR(牵引)控制单元，其配置成接收与以下相关联的电子信号：一个或多个车轮的车轮速度和/或制动状态(前压力和后压力)和/或转向角和/或三个车轮中的一个或多个的转向角和/或在后车轮处的扭矩：(传输扭矩(或与传输比结合的引擎扭矩)+差速器锁定比)或(每个电动机的扭矩)和/或偏航率和/或倾斜角(用于重心位置)和/或加速度计(A_XY)。ESP/ASR控制单元可配置成相对于三轮车辆的转动方向减小内后车轮的转动、扭矩或滑动和/或外后车轮的转动、扭矩或滑动和/或前车轮的转动、扭矩或滑动。ESP/ASR控制单元可配置成相对于三轮车辆的转动的意图方向增大一个或多个后车轮的转动、扭矩或滑动和/或前车轮的转动、扭矩或滑动。

底盘的形式可以改变以获得期望的外观，其中此种改变是被认为在权利要求的保护范围之内的改变。