三轮车辆的制作方法
【专利说明】三轮车辆
[0001]发明背景
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请请求2013年3月15日提交的题为“Three-Wheeled Vehicle”的美国临时专利申请号61/798693的权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。
发明领域
[0004]本发明涉及一种三轮车辆，而且特别涉及一种动力辅助三轮车辆。
【背景技术】
[0005]交通，且特别是例如上下班的每日例行当地交通，对于很多人来说是昂贵的必需品。购买并操作汽车的成本极其高，且近年来急剧上升。另外，汽车造成道路拥塞，且查找停车位可能也令人恼火。此外，汽车并不提供用于体育锻炼的装置，还污染环境，并且燃烧有限资源的化石燃料。
[0006]对于很多人来说，乘车上下班不超过约十英里，这使得对他们来说使用例如自行车的人力形式的交通很实际。然而，一些人在自行车上会不舒服，因为两轮车需要骑车人保持平衡。许多人害怕自己骑自行车会失去平衡并受伤，且跟汽车一起骑自行车感到不舒服，因为自行车不向骑车人提供保护。另外，自行车并不向骑车人提供相对于天气(包括，风、雨、雪和寒冷)的保护，而使得他们到达目的地的时候看起来衣冠不整。此外，骑自行车可能非常劳累，尤其是在上坡时，并且当到达目的地时，可能汗流浃背且感到筋疲力尽。
[0007]电动自行车(电动车)作为个人交通手段由于成本低、在人口密集的城市地区有效、“最后一英里”的使用和个人及社会健康益处而使用起来获利。然而，与标准自行车的情况相同，很多人不习惯在繁忙的道路上操作电动车，害怕他们可能会受伤，，且并没有相对于自然环境或其他车辆的保护。此外，自行车提供有限的载货量或根本不提供载货量。迄今为止，在一个车辆上提供电动车和汽车的两种优势的尝试的结果是两种优势都不能得到有效提供的合并体。
[0008]需要一种骑车人可能不需要保持平衡就可以操作的稳定的车辆，所述车辆提供相对于其他车辆和自然环境的保护，提供一些载货能力，有动力辅助，从而提供锻炼的机会和拥有并操作起来的低成本。
发明概要
[0009]本发明针对一种三轮车辆，其包括轮设置，所述轮设置具有两个前轮和一个后轮。两个前轮被配置为基本上彼此平行，且后轮被配置为基本上沿着车辆的中线，或基本上在两个前轮之间对齐且被设置朝向车辆的后部。轮子的这种设置提供了稳定的车辆，而不需要人维持平衡以保持所述车辆处于垂直位置；如自行车的两轮车所需要地。另外，这种轮设置提供了零转弯半径，藉此车辆可绕两个前轮之间的单个点转动。后轮可从两个前轮转动到90度，且两个前轮可沿相反方向转动，从而绕两个前轮之间中心处的点提供零转弯半径。
[0010]如本文所述的三轮车辆还包括耦接到后轮的剖面调整装置，藉此可例如通过使用线性致动器或旋转臂或其任何组合来制动后轮，以调整车辆的高度。在一个实施方案中，当三轮车辆超过阈值速度时，三轮车辆的高度被自动调整，或作为速度的相对函数来调整。在低速下，车辆的高度，或坐在车辆中的操作者头部的高度可处于第一高度，且当三轮车辆加速到较高速度时，车辆的高度可减少。车辆高度的减少可减少空气阻力，提高效率并通过降低重心而使三轮车辆更加稳定，从而减少倾斜轴周围的力矩。剖面调整装置是调整车辆高度的任何装置或任何装置的组合，且可包括但不限于，线性致动器、枢轴、齿条与齿轮上的齿轮减速、枢轴、多个枢轴等。剖面调整装置可包括一个或多个气杆和/或弹簧以促进剖面调整的移动和对齐。在示范性实施方案中，剖面调整装置被配置以当超过阈值速度时降低车辆高度，或当速度变化时连续调整车辆高度以维持所需特征。
[0011]本文所述的三轮车辆还可包括至少在车辆的前部上的保护壳。保护壳或保护壳的任何部分可被配置以可拆卸地连接到三轮车辆。保护壳可包括一个或多个窗户和/或通风口，所述窗户和/或通风口可被配置以打开，从而允许空气流入三轮车辆。在一个实施方案中，保护壳大致包围如本文所示出的三轮车辆。在一些实施方案中，保护壳中可配置一个或多个门。门可被认为是如本文所述的三轮车辆的保护壳的一部分。另外，三轮车辆的轮子且特别是前轮可被配置以例如当拐弯时向上移动到保护壳的空腔内或主体内。
[0012]在示范性实施方案中，车辆的保护壳对车辆提供主要结构支撑，其中车辆的组件(例如，踏板装置、轮子等)连接到壳。壳可包括内表层和外表层，以及被配置在其间的多孔聚合物层。结构支撑可被配置在壳上或壳内部，以向连接到其上或通过其配置的组件提供额外的强度。
[0013]三轮车辆可包括车辆的自动倾斜或侧倾特征，藉此在升高的速度下，车辆所能进行的倾斜的量增加。自动倾斜特征可防止三轮车辆跌倒且允许在任何速度下安全的倾斜量，其中操作者可能不在安全区域外操作车辆。在示范性实施方案中，转向输入分离器被耦接到剖面调整装置，藉此车辆的高度调整转向传动比机制上的枢转点，从而调整后轮转动和倾斜转向控制之间的转向贡献。在低速下，比率向后轮转动加权，且在较高速度下，比率更多地转移到倾斜转向控制。转向控制致动器被耦接到转向装置，藉此来自操作者的转向输入被分为后轮转动和倾斜转向。在又一实施方案中，电致动器改变前摆动臂的位置以产生侧倾，使得操作者或骑车人不经历实质性的侧面或横向加速度。惯性传感器可与轮子致动器耦接并自动控制侧倾位置。差速器可配置在前轮之间，并使车辆在侧倾时提高以使车辆倾向于稳定。
[0014]如本文所述的三轮车辆可被配置为具有前入口门，藉此操作者进入车辆的前部和两个前轮之间。例如，操作者可抬起或摆动前保护壳并通过车辆的前部进入车辆，然后关闭前保护壳。在其它实施方案中，门可被配置在车辆的一侧或多侧上。
[0015]如本文所述的三轮车辆可被配置为用于单个乘坐者或操作者，或者可被配置为用于两个或更多个乘坐者，例如一个操作者和一个乘客。在示范性实施方案中，三轮车辆被配置为用于一个操作者并用于货物和/或被配置在操作者后面的小孩。在又一实施方案中，三轮车辆被配置为仅用于一个操作者和操作者后面的货物。在其它实施方案中，三轮车辆被配置用于超过两个乘客、超过三个乘客等。在又一实施方案中，乘客或存储拖车可被配置为连接到三轮车辆。例如，乘客拖车可连接到三轮车辆的后部，且可至少部分由三轮车辆控制。在又一实施方案中，两个或更多个三轮车辆可耦接在一起，且拖动车辆可提供额外的动力来推动连接车辆，或可提供额外的电力来牵引车辆。一个三轮车辆可通过任何适合的装置(包括但不限于，折叠拖杆、通过吸盘装置连接到习知车辆)连接到另一三轮车辆，藉此耦接到的车辆中的至少一个上的吸盘被连接到车辆之间的杆件，例如系绳，或弹性杆。然而，当拖曳所述车辆中另一个时，整合的拖曳系统不需要吸盘而进行连接。当如本文所述的三轮车辆耦接到汽车时，三轮车辆可向汽车提供额外的推力，或简单地由汽车拉动。耦接到汽车的三轮车辆可向汽车、电动汽车或混合动力汽车提供额外的动力，例如，电力。三轮车辆可使用汽车的前向运动给其电池再充电，且可被配置以仅当汽车减速时这么做。三轮车辆可通过加速度计装置感测车辆的加速、减速和转向，并相应地作出反应。三轮车辆可用以向汽车提供推力，并降低汽车的能源消耗。三轮车辆可用以使汽车减速，并减少制动件且节约能源。
[0016]如本文所述的三轮车辆可完全为人力车辆或者可具有一个或多个人力输入特征。在完全人力的实施方案中，三轮车辆可被配置有一个或多个踏板装置，所述踏板装置使得操作者和/或乘客能够踩踏板并推动三轮车辆。踏板装置可通过任何适合的装置耦接到三轮车辆的一个或多个轮子，所述适合的装置包括链条、齿轮杆件、皮带、所提供的耦接特征的任何组合等。在示范性实施方案中，踏板装置与发电机耦接，且所产生的电力被提供到一个或多个电动马达以推动车辆。电动马达可被耦接到两个前轮，且例如可为轮毂马达。在又一实施方案中，三轮车辆被配置有操作者的踏板装置和乘客的单独的踏板装置。如本文所述的三轮车辆可被配置以供单个乘客坐在操作者后面，且踏板装置可被耦接，藉此操作者和乘客组合他们的踩踏板力。踏板装置可为任何合适的类型，包括如大多数常规自行车所见的转动式，或往复式，藉此两个踏板以基本线性的方式来回移动，包括弧形路径但非旋转路径。在示范性实施方案中，往复式踏板装置被配置在操作者前部，且包括踏板，所述踏板翻转或枢转移开，直到操作者准备好使用它们，使得当进出车辆时踏板不碍事。另外，踩踏板机制可被配置为至少部分在车辆的壳内部，并将踏板延伸到机舱内。
[0017]在示范性实施方案中，踏板装置被耦接到发电机，藉此踩踏板给可被配置以通过电动马达驱动三轮车辆的一个或多个轮子的电池充电。三轮车辆可使用来自人力输入特征的踩踏板力来当操作者希望时控制车辆的前进速度。
[0018]在示范性实施方案中，如本文所述的三轮车辆包括一个或多个动力辅助装置，例如电动马达。动力辅助装置可被耦接到三轮车辆的至少一个轮子。电动马达可通过任何适合的杆件被耦接到轮子，或可被配置在轮子上，藉此其如所示出且如本文所述地大致位于轮子周围。在示范性实施方案中，两个电动轮毂马达被配置在两个前轮上。在又一示范性实施方案中，电动马达被配置在三轮车辆的三个轮子的每一个上。任何合适类型的电动马达可与三轮车辆连用，包括但不限于，无刷AC马达、无刷DC马达、DC马达、同步马达、同步马达、感应马达、无刷式马达、有刷式马达、通用马达、感应马达、力矩马达、步进马达、伺服马达、横向磁通马达等。在示范性实施方案中，使用基于MetGlas的横向磁通马达。三轮车辆中使用的马达可具有任何合适的功率输出，包括但不限于，约1.5kW或更高、约7.5kW或更高、约15kW或更高等。
[0019]如本文所述的三轮车辆可被设计以达到任何合适的速度或速度范围，包括但不限于，20mph或更高、30mph或更高、40mph或更高、55mph或更高、65mph或更高和其间的任何范围，且包括所提供的速度，例如在20mph与65mph之间且包括20mph与65mph。在示范性实施方案中，三轮车辆被设计以达到65mph或更高的速度，从而使得其对于除了市区范围外面的州际公路之外的大多数道路而言为可行的。在又一实施方案中，如本文所述的三轮车辆被配置以达到125mph或更高的速度。
[0020]如本文所述的三轮车辆还可包括再生制动特征和可充电电池，藉此制动能量可被存储在可充电电池中。制动和/或再生制动特征可在轮子中一个或多个上，例如仅在后轮上、两个前轮上，或所有三个轮子上。三轮车辆可提供控制，使得轮子在制动或加速期间不打滑。可驱动轮子，使得转向输入也控制轮子的力矩、速度和/或位置，从而尤其帮助控制转向。也可使用对轮子的控制，以使用差速器位置或力矩或速度而非产生所欲侧倾的其他装置来侧倾或倾斜车辆。
[0021]如本文所述的三轮车辆可包括任何合适类型的电池或电池的组合，包括但不限于锂化学电池。在示范性实施方案中，多个锂化学电池被配置以快速且简易地安装到三轮车辆中。在一个实施方案中，电池组特征上配备有插头，藉此电池组可从车辆移除并插入标准壁插座以对电池再充电。三轮车辆可包括任何数量的可移除和可充电电池组，包括一个、两个、三个或更多个等。一或多个电池可具有被整合到单元中的充电器和/或BMS系统，其具有把手以供手携，使得其可被移除且使用常规电源插头充电，而无需其他设备或特别插头。在又一实施方案中，三轮车辆特征上包括插头，藉此三轮车辆可被插入以向电池充电。
[0022]如本文所述的三轮车辆可包括智能电子装置接口，藉此任何常规的智能电子装置可被插入对接站，并提供电子数据、娱乐、指示、音乐、交通警报，且控制三轮车辆的一