车辆的制作方法

本发明涉及一种车辆，其尤其可配置为高机动atv（“全地形车辆”），其可用于例如民用紧急和救援活动中，或农业领域中，或运土活动等中。然而，不排除将本发明的一些基本公开应用于包括汽车在内的其它类型的车辆的可能性。

本发明尤其涉及一种车辆，该类型的车辆包括：

-车辆结构，其包括用于运输人员和/或材料的至少一个模块；

-多个腿部，其铰接到车辆结构并且支承相应轮组件或履带组件；

-其中，车辆的每个腿部相对于车辆结构至少绕第一横向轴线可枢转地安装。

背景技术：

在过去已经提出了上文指出的类型的各种类型的车辆。然而，到目前为止，提出的车辆都不能够有效地解决在（例如，在诸如地震、滑坡和洪水的自然灾害后的紧急情况下）极其难以到达的区域中的干预的问题。

发明目标。

本发明的目标在于生产上述类型的车辆，其中每个铰接腿部执行控制车辆的姿态的功能和车辆的结构的悬架的功能两者，并且如果必要，还执行用于相关轮组件或履带组件的机动化系统的支撑功能。

另一目标是提供上述类型的车辆，其能够处理具有最大困难度的地形，但也具有极其简单和功能性的结构，可容易地适于与轮或替代地与履带一起被构建。

本发明的附加的且重要的目标是生产上文指出的类型的车辆，其配备有改进的系统，并且其允许乘客获得最大适度的舒适，该改进的系统用于在车辆在崎岖地形上前进期间控制车辆的姿态。

本发明的附加目标是提出车辆，该车辆可配置有相互铰接的前模块和后模块，并且配备有用于连接车辆的两个模块的改进的铰接接头，这允许从与车辆的前模块相关联的发动机到与后模块相关联的轮或履带的运动的传动装置线穿过接头。

技术实现要素：

本发明的这些以及附加的目标和优点主要凭借所附权利要求1中指出的特征实现，并且优选地还借助于所附从属权利要求中指出的进一步特征来实现。

附图说明

由参考附图的以下描述，本发明的特征和优点将变得明显，附图纯粹通过非限制性示例的方式被提供，其中：

-图1是根据本发明的第一实施例的车辆的立体图；

-图2是图1的车辆的示意性平面图；

-图2a图示了根据变型的图2的示意性平面图的细节的放大比例图；

-图3是根据本发明的车辆的第二实施例的立体图；

-图4是示出了构成图1的车辆的铰接腿部中的一个的腿部的部件的分解立体图；

-图5图示了图4的变型，其中提供液压马达以用于驱动与前述腿部相关联的轮；

-图6是对应于图5的视图的附加分解立体图，其还示出了腿部的外壳；

-图7示出了图4的变型，其涉及在腿部内设置传动装置线以将车辆发动机与由腿部承载的轮连接的情况；

-图7a是图7的组件的局部横截面图；

-图8示出了变型，其中腿部包含用于驱动车辆轮的电动马达；

-图9图示了图4的腿部的附加变型，其中绕竖直轴线设置附加接头，这允许调整车辆履带宽度；

-图10以分解和局部横截面立体图示了图9的同一组件；

-图11是图10的组件的附加立体图；

-图12是图9-图11的组件的示意性平面图；

-图13示出了根据图1或图3的实施例的用于在本发明的车辆的前模块和后模块之间的连接的万向接头的立体图；

-图14、图15、图16是图13的万向接头的进一步的立体和局部横截面图；

-图17图示了形成根据本发明的车辆的一部分的万向接头的变型的立体图；以及

-图18和图19是示出了万向接头的变型的两个进一步的立体图，其中接头设置有用于馈给流体的管。

具体实施方式

车辆的一般配置。

在图1中，附图标记1整体指出尤其适合于用于民用防护活动等中的atv类型的车辆。车辆1包括借助于万向接头4（在下文将被更具体地描述）绕两个相互正交的轴线相互铰接的用于运输人员和/或材料的前车辆模块2和后车辆模块3。也参考图2，当车辆在平坦地面上处于其中立条件下时，在前和后模块2、3彼此对准的情况下，模块2、3的两个铰接轴线v和t中的一个竖直取向（图2中的轴线v）并且另一个水平地且相对于车辆的纵向方向横向地取向（在图2中的轴线t）。

在本说明书中以及所附权利要求中，术语“纵向”参考车辆的纵向方向使用，并且术语“横向”参考与车辆的纵向竖直平面正交的方向使用。

再次参考图1和图2的实施例，车辆1在前模块2和后模块3二者上设置有支承相应轮r的多个铰接腿部l，在该实施例中所述轮r都是非转向轮。车辆的转向实际上借助于一对致动器装置400获得，所述致动器装置400例如是两个电子控制的机电致动器，形式为致动缸，具有分别铰接到车辆的前模块2和后模块3的端部。根据由驾驶员向车辆的转向轮赋予的旋转由车辆的电子控制单元e（图2）控制致动缸40，以产生车辆的期望转向。

在图1和图2中图示的示例中，每个铰接腿部l由单个铰接部段构成，而图2a示出了变型，其中铰接腿部l包括两个相互铰接的部段l1、l2。

在图2和图2a的解决方案两者中，每个铰接腿部l绕横向轴线t1被铰接地安装在车辆的结构上，所述横向轴线t1与车辆的纵向竖直平面正交。

此外，在图2中图示的示例中，由前模块2和后模块3的铰接腿部l承载的所有轮r是驱动轮。在该图中图示的示例中，设置了单个内燃发动机（ice），其由前车辆模块2承载并借助于相应传动装置线（仅在图2中示意性地图示）连接到车辆的所有轮。在这里图示的情况下，传动装置线包括与车辆的前模块2相关联的主驱动轴a100和与车辆的后模块3相关联的主驱动轴a200。主驱动轴a100、a200通过穿过万向接头4的传动装置线连接到彼此，如下文将更具体地图示的。而且，再次参考该实施例，驱动轴a1、a2中的每一个借助于相应差速器d1、d2、d3、d4被连接到横向轴19，该横向轴19将运动传递给穿过铰接腿部l中的每一个并被连接到相应轮r的变速器。

当然，每个铰接腿部l能够承载包括若干轮r而不是包括单个轮r的轮组件，如在图1中图示的示例中所示。

图3示出了车辆1的变型。在该图中，与图1的部分共有的部分由相同附图标记指出。图3的车辆与图1的车辆的不同之处在于每个铰接腿部l承载履带组件c。

铰接腿部的优选实施例。

图4示出了图1-图3的车辆的每个铰接腿部l的实施例。图4涉及简化解决方案，其中铰接腿部由单个部段构成并且不配备有任何类型的马达或传动装置线，该铰接腿部被设计成承载非机动化轮。下文中，将图示进一步的实施例，其中轮r代替地是机动化的。

参考图4，腿部l具有形式为金属材料l10的半壳体的结构，其被设计成通过盖l20（参考图5、图6的实施例，其仅在图6中被图示）闭合。主体l10具有限定用于支撑承载相应轮r的轴（未示出）的毂部7的第一端部l10a以及绕横向轴线t1被可枢转地安装在环支撑件s1上的第二端部l10b。环支撑件s1被连接成随另一环支撑件s2旋转，这是通过环支撑件s1的前齿8接合在环支撑件s2的径向槽9内来实现的。两个环支撑件s1、s2因此形成单个结构，该单个结构绕轴线t1被可旋转地安装在支撑件6（参考图7的实施例，仅在图7a中可见）上，该支撑件6被刚性连接到车辆的结构。

由支撑件s1、s2形成的组件绕前述横向轴线t1的角度位置由致动器a控制，该致动器a由车辆的结构5承载并且包括任何类型的由电动马达和与其相关联的齿轮箱形成的齿轮马达组件mr和具有由齿轮马达组件驱动的螺母（附图中未示出）的缸a1，以及被接合在螺母内并构成前述致动器的杆a2的螺杆。杆a2被铰接到环支撑件s2的耳部10。

车辆的电子单元e根据将在下文更具体地图示的逻辑来控制每个致动器a，以便确定每个铰接腿部l相对于横向轴线t1的角度位置。

在铰接腿部l的主体l10内，设置两个缸弹簧减震器组件11、12，每一个均具有以铰接的方式连接到环支撑件s1的端部e1和在由毂部7限定的轮轴线r1附近以铰接的方式连接到腿部l的主体l10的端部e2。

两个弹簧减震器组件11、12沿腿部l的纵向方向延伸并且执行以下两个功能：

-在通过启动致动器装置a调整支撑组件s1、s2的角度位置期间，弹簧减震器组件11、12与支撑组件s1、s2一起引起整个腿部l绕横向轴线t1的角度位置的变化；

-在车辆正在移动的同时，减震组件11、12用作与铰接腿部相关联的轮组件（或者履带组件）的悬架，从而对由地面传送的振动作出反应并使腿部朝向与环支撑件s1、s2的调整位置对应的中立位置返回。对于支撑组件s1、s2的给定位置，腿部绕轴线t1的每个振动对应于两个弹簧减震器组件11、12中一个的伸长和另一组件的缩短。每个组件11、12的弹簧试图将腿部l带回到其中立位置，并且与其相关联的减震器阻尼所产生的振动。

在铰接腿部由若干相互铰接的部段l1、l2形成的情况下（见图2a），理论上能够为每个腿部提供图4中图示的布置，但是更简单地，能够仅为更靠近车辆的腿部l1提供该布置，腿部l2相对于腿部l1的位置能够类似于运土机的操作臂由任何类型的致动器（例如液压致动器）控制。

图5示出了一种变型，其中铰接腿部l10的主体的端部l10a承载用于驱动轮的液压马达mi。图6示出了用应用到铰接腿部的主体l10的盖l20来完成的图5的同一组件。

图7示出了图4的变型，其中腿部l被传动装置线横穿，该传动装置线将运动从机载位于车辆的前模块2上的主内燃发动机ice（图2）驱动到轮，或者到轮组件，或者到与铰接腿部相关联的履带组件。如图7中所示，驱动轴15借助于支撑件13、14被可旋转地安装在腿部l的支撑结构l10内，该驱动轴15在其端部处借助于相应锥齿轮对16、17与轴18和轴19连接，该轴18驱动相应轮、轮组件或者履带组件，该轴19绕横向轴线t1被可旋转地安装在车辆结构上，该轴19借助于差速器d1从车辆的前模块2的主驱动轴a1接收运动（见图2）。类似布置当然能够用于车辆的铰接腿部中的每一个。图7a示出了由环支撑件s1、s2构成的支撑组件的横截面，所述环支撑件s1、s2刚性地连接到彼此且可旋转地安装在支撑件6上，该支撑件6被刚性地连接到车辆结构（图中未示出）。

图8示出了具有机动化轮的铰接腿部的附加变型，其中轮由电动马达m驱动，该电动马达m在两个弹簧减震器组件11、12之间的空间中邻近轴线t1被安装在铰接腿部l上。电动马达m的轴20在两个弹簧减震器组件11、12之间的空间中在腿部l的纵向方向上延伸，并且被连接到轴18，该轴18通过锥齿轮17驱动轮。

图9-图11和图12涉及图4的组件的附加变型，其中腿部l还绕与轴线t1正交的轴线v1铰接。更准确地，腿部l的主体l10的端部l10b被配置为叉形件并且绕前述轴线v1被铰接地安装在中间支撑件s3上，该中间支撑件s3具有绕横向轴线t1被可枢转地安装在滚筒（drum）s1上的圆柱形主体，该滚筒s1具有图4的支撑组件s1、s2的功能。滚筒支撑件s1转而在由车辆结构承载的滚筒支撑件6上可旋转。致动器被布置在支撑件6的主体内并且操作地插置在所述支撑件6和支撑件s1之间以用于控制支撑件s1绕轴线t1的角度位置。当致动器a被启动时，中间支撑件s3跟随支撑件s1绕轴线t1的调整运动。同时，弹簧减震器组件（未示出）被插置在中间支撑件s3和支撑件s1之间，该弹簧减震器组件在功能上类似于组件11、12，以将致动器a赋予的调整运动传送到中间支撑件s3，并且同时用作腿部l的悬架系统，其被配置成在车辆正在地面上移动的同时使腿部l朝向中立位置返回。同样在图9-图12的实施例的情况下，轮r借助于电动马达m机动化，该电动马达m由腿部l的结构承载并且通过两个锥齿轮对17、21与轮轴18连接。

腿部l相对于轴线v1的角度位置由致动器控制，该致动器例如是由支撑件s3承载且借助于锥齿轮对（未图示）被连接到轴v11的电动马达（未图示），该轴v11被布置在轴线v1上并刚性连接到腿部的主体。借助于该致动器，可以沿轮r的横向方向修改位置，以便改变车辆履带宽度（见图12）。

图9-图12的实施例能够设想由铰接腿部l承载的轮是转向轮，在这种情况下腿部l的端部l10a承载轮载架支撑件st（见图12），该轮载架支撑件st包括用于致动轮r的转向的电动马达。腿部l被成形为在其转向运动中不干扰轮r。

控制车辆姿态。

在根据本发明的车辆的所有实施例中，车辆的铰接腿部既用作车辆的悬架功能又用作允许车辆在不平坦地形上行进时进行自调平的功能。参考图2，在车辆的铰接腿部中的至少一些和/或由这些铰接腿部承载的轮组件或履带组件中的一些与用任何已知技术（例如，“激光雷达”、雷达或者超声激光探测器）生产的传感器装置100相关联，所述传感器装置100能够根据虚拟路径（例如，轮组件或履带组件的宽度的两倍以及例如不超过30米的最大长度）绘制车辆前方的地面。三维配置的所述地图的特征在于纵向截面的高度（altimetric）轮廓和横截面的高度轮廓。能够被使用的传感器装置的示例是由flirsystems,inc.公司生产的“tacflir280-hd”装置，或者由velodynelidar,inc.公司生产的“velodynelidar”装置。

参考图2，来自传感器100的信号被发送到车辆被配备有的电子控制单元e，该电子控制单元e因此控制与每个铰接腿部相关联的致动器a（见图4）。电子控制单元e被配置成根据限定车辆前方的地形的轮廓的来自传感器100的信号并且还根据车辆本身的前进速度来控制与车辆的铰接腿部相关联的致动器a。电子控制单元e因此能够控制致动器a，使得车辆的铰接腿部被布置成处于根据预定逻辑取决于地形的轮廓的姿态中。例如，铰接腿部能够被控制成在车辆沿地面移动的同时保持车辆车舱基本上处于恒定水平并且具有稳定的水平姿态。优选地，电子控制系统包括惯性平台，该惯性平台记录沿三个相互正交的轴线的加速度值和绕所述轴线的旋转，并且该电子控制系统包括被编程为保持（或者最小程度地扰乱）车辆的整个主体的水平姿态的控制系统。控制系统通过比较来自传感器系统100的输出信号与承载车辆的轮组件或履带组件的铰接腿部的运动限制来操作。例如，如果系统探测到因为已经到达形成车辆的铰接腿部中的一个的行程底部而不可能补偿姿态，则指导车辆的运动停止、或减慢、或达到允许的最小值。

因此，如所示的，车辆控制系统能够根据预测逻辑来操作，该预测逻辑允许车辆悬架系统在接收到应力后非被动地操作，但是由于对未来应力的预测而主动地操作。

也应该注意到，在上文指出的类型的控制模式中，车辆相对于地面能够达到的最大速度受到允许传感器100探测车辆前方的地面的轮廓的需要的限制。对于传感器100的动作的范围而言，上文指出的30米的距离不是任意的。假设单个轮的运动系统的反应时间为大约1秒，传感器100的采样时间为0.001秒，则然后能够由车辆达到的最大速度为108km/h（30x3600）。该速度对于形成本发明的主题的类型的全地形车辆是完全足够的。

万向接头。

图13-16图示了万向接头4的优选实施例，该万向接头4连接图1和图3的实施例中的两个车辆模块2、3。虽然在本文中参考本文中图示的车辆的实施例描述万向接头，但是该万向接头具有一般应用并且因此其本身能够形成与本文中所要求保护的发明不同的单独的发明，其也适用于车辆以外的领域。

在本文中所图示的实施例中，车辆包括被布置在车辆的前模块2上的单个内燃发动机ice，其控制前模块2的轮组件或履带组件和后模块3的轮组件或履带组件二者。到后模块3的轮组件或履带组件的运动借助于穿过万向接头4的传动装置线被传送。

参考图13-图16，万向接头4包括十字构件40，其具有限定四个十字形管状分支的中空主体，在附图中可见该四个十字形管状分支中的上部竖直分支41和两个侧向分支42、43。下部竖直分支在附图中不可见，但是其具有与上部竖直分支41相同且对称的配置。

万向接头4也包括第一叉形构件50和第二叉形构件60，该第一叉形构件50和第二叉形构件60中的每一个具有限定成对分支51、52和61、62的中空主体，所述成对分支51、52和61、62分别被铰接地安装在十字构件40的上部竖直分支41和下部竖直分支的相对端部上以及十字构件40的两个侧向分支42、43的相对端部上。在相对侧面上，两个叉形构件50、60具有被刚性连接到相应车辆模块2、3的结构的基部结构53、63。替代地，结构53、63中的每一个能够绕纵向轴线可旋转地且/或在竖直方向上滑动地连接到相应车辆模块的结构。后一解决方案将参考图17在下文被更具体描述。

如图14-图16的横截面图中所示且尤其如图16的横截面图中所示，十字构件40的上部竖直分支41和侧面分支42使两个相应轴41a、42a在其内旋转，该两个相应轴41a、42a借助于锥齿轮对71在十字构件40的中心处连接到彼此。两个轴41a、42a具有从十字构件4的相应分支41、42突出的、承载相应齿轮72、73的端部。两个齿轮72、73与两个附加齿轮74、75和76、77的齿轮系接合，该两个附加齿轮74、75和76、77的齿轮系中的每一个被可旋转地安装在叉形构件50的分支51中和叉形构件60的分支61中。齿轮75、77由被可旋转地安装在两个叉形构件50、60内的相应轴75a、77a承载。这些轴75a、77a通过锥齿轮对78、79与两个纵向轴80a、80b连接，该两个纵向轴80a、80b被设计成被与车辆1的前和后模块2、3的两个主驱动轴a1、a2（图2）连接。

图17涉及一种变型，其中万向接头4的两个叉形构件中的至少一个（在这种情况下是叉形构件60）使其基部结构63被刚性连接到滑块90，该滑块90被可竖直滑动地安装在相应车辆模块的结构上。以此方式，整个万向接头4及其十字构件40和两个叉形构件50、60能够与位于相对于滑块90在上面可竖直滑动的车辆模块的相对侧面（距图19中的观察者最远的那个）上的车辆模块一起竖直移动。

如图17中所示，滑块90包括圆柱形结构91，在该圆柱形结构91内锥齿轮92绕竖直轴线被可旋转地支撑，该锥齿轮92与附加锥齿轮93接合并且该锥齿轮92被连接成随着从万向接头突出的轴80b旋转。齿轮92的主体借助于花键联接被可滑动地安装在竖直驱动轴94上，该竖直驱动轴94由滑块90被安装上面的车辆模块的结构承载。驱动轴94被设计成借助于锥齿轮对（未示出）与车辆模块的主驱动轴连接。

在图19的解决方案中，当两个车辆模块在万向接头4处在竖直方向上相对彼此移动时，两个模块中的一个相比于另一个模块与整个万向接头4和滑块90一起移动。在该竖直运动期间，齿轮92在竖直驱动轴94上方滑动，同时运动通过轴80b、锥齿轮92、93和驱动轴94被传送到滑块90被可滑动地安装在上面的车辆模块的主驱动轴。

当然，任何情况下都不排除还在万向接头4的相对端部处提供具有图19中图示的类型的滑块的布置的可能性。

图18、图19是两个附加的局部立体图，其示出了接头4的变型，其中接头被用于馈给流体（例如油）的管500横穿，该流体来自于与车辆的前模块相关联的加压流体源的，并且被设计成馈给被设置在车辆的后模块上的各种液压服务（例如，液压马达和液压致动器）。管500具有折叠90°的中间部段501，该中间部段501的相对端部借助于可旋转液压接头502连接到管500的相邻部分。在接头4的两个端部处，管500终止于两个圆形螺旋部分503、504，该两个圆形螺旋部分503、504被配置成在接头4的运动期间弹性变形并且被连接到两个端部配件505、506。管500也能够被用作用于穿过线缆的管状引导鞘，或者其能够被两个或更多个流体供给管代替。

当然，在不偏离本发明的原理的情况下，配置和实施例的细节可与纯粹通过示例的方式描述和说明的那些大不相同，而不脱离本发明的范围。