Транспортное средство с переменной колеей - RU2570184C2
Код документа: RU2570184C2
Чертежи
Описание
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к транспортным средствам с переменной колеей.
Предпосылки изобретения
Попытки улучшить маневренность и стабильность транспортных средств предпринимаются непрерывно.
Например, известно, что оси с переменной колеей способствуют использованию транспортных средств в различных окружениях, регулированию аэродинамики транспортных средств при различных скоростях или регулированию стабильности транспортных средств в различных условиях движения. Также известны трехколесные транспортные средства с отклоняемой рамой для увеличения ездовых свойств транспортного средства при более высоких скоростях.
Например, патент США № US 6902022 представляет трактор с изменяемой передней частью и переменной шириной колеи. Трактор имеет управляемый сменный передний колесный узел и регулируемую ширину задней колеи. Съемный передний колесный узел позволяет производить легкий переход между одноколесным и двухколесным передним колесным узлом. Вместе со сменным передним колесным узлом регулируемая ширина задней колеи позволяет изменять радиус поворота трактора. Конфигурация явно ориентирована на большие и тяжелые машины с широким радиусом поворота, радиус поворота регулируется шириной задней колеи.
В свою очередь, заявка PCT № WО 9950128 представляет короткий, узкий автомобиль с параллелограмным соединением на каждой стороне, к которому присоединяются передние или задние колеса, позволяющим скоординировано смещать колеса. Автомобиль управляется через передние колеса, и рулевой механизм приспособлен обеспечивать управление передними колесами независимо от степени их смещения, хотя в отведенном положении область поворота ограничена. Задние колеса являются неуправляемыми.
Патент США US 4717164 представляет дорожное транспортное средство, содержащее секцию поворотного шасси, вращаемую относительно неподвижной секции шасси, рулевой механизм и механизм наклона для автоматического поворота секции поворотного шасси вокруг горизонтальной оси каждый раз, когда рулевой механизм активируется, чтобы управлять транспортным средством. Такой транспортное средство может становиться нестабильным при низкой скорости и резком повороте.
Патент США US 5927424 представляет самоуравновешивающееся транспортное средство с по меньшей мере тремя колесами: одним рулевым и двумя нерулевыми, причем по меньшей мере одна секция транспортного средства может наклоняться вокруг продольной оси транспортного средства посредством наклонного элемента с силовым приводом. Наклон производится как функция сенсорного измерения во время движения величины и/или направления изменения в направлении рулевого колеса. Транспортное средство имеет ограниченную эффективность рулевого управления по причине наличия только одного рулевого колеса.
Патент США № US 20060170171 представляет транспортное средство с наклоняющимся шасси и передними колесами, приспособленными передвигаться поперечно их осям вращения, чтобы наклонять указанное шасси. Передние колеса имеют переменную ширину колеи, приспособлены устанавливаться на широкую колею для низких скоростей и на узкую колею для высоких скоростей, чтобы обеспечивать произведение наклона на высоких скоростях. Наклон транспортного средства производится наклоном всего шасси вместе со всеми колесами.
Недостаток вышеупомянутых транспортных средств состоит в том, что они занимают относительно много пространства при парковке и/или имеют ограниченную эффективность рулевого управления на низких скоростях вследствие широкой колеи или малой области поворота.
Цель настоящего изобретения - предоставить транспортное средство, которым можно легко и стабильно управлять на высоких скоростях, в то же время, обеспечивая высокую маневренность на низких скоростях и требуя мало парковочного места.
Описание изобретения
Цель изобретения представляет собой транспортное средство, содержащее переднюю ось с парой передних колес, имеющую ширину колеи, регулируемую между широкой колеей и узкой колеей, приводную заднюю ось с задним колесом, рулевое устройство, приспособленное контролировать поворот заднего колеса, когда передние колеса устанавливаются на узкую колею, устройство управления шириной колеи, приспособленное менять ширину колеи передних колес и менять колесную базу между передней осью и задней осью так, что для широкой колеи передних колес колесная база длиннее, чем для узкой колеи передних колес.
Рулевое устройство также может быть приспособлено управлять поворотом передних колес вокруг практически вертикальной оси и заднего колеса вокруг практически вертикальной оси в зависимости от ширины колеи передних колес.
Рулевое устройство также может быть приспособлено управлять поворотом передних колес, когда передние колеса установлены на широкую колею, тогда как передние колеса являются неповорачивающимися, когда установлены на узкую колею.
Заднее колесо может быть неповорачивающимся, когда передние колеса установлены на широкую колею.
Устройство управления шириной колеи может содержать пары поперечных рычагов подвески, соединенных с каждым из передних колес, каждая пара поперечных рычагов подвески шарнирно соединена в одной точке с центральной рамой, а в другой точке - с одним концом толкающе-тянущей тяги, другой конец которой шарнирно соединен со штоком центрального линейного привода, так что движение штока приводит к изменению колесной базы и ширины колеи передних колес.
Устройство управления шириной колеи может быть приспособлено поворачивать передние колеса к центральной оси транспортного средства при переходе от ширококолейной конфигурации к узкоколейной конфигурации, и поворачивать передние колеса от центральной оси транспортного средства при переходе от узкоколейной конфигурации к ширококолейной конфигурации.
Устройство управления шириной колеи может содержать рулевые тяги переменной длины, соединенные с передними колесами.
Устройство управления шириной колеи может содержать пары поперечных рычагов подвески, соединенных с каждым из передних колес, каждая пара поперечных рычагов подвески соединена с возвратным рычагом, шарнирно установленным в одной точке на центральной раме, а в другой точке - на одном конце толкающе-тянущей тяги, другой конец которой шарнирно соединен со штоком центрального линейного привода, так что движение штока приводит к изменению колесной базы и ширины колеи передних колес.
Устройство управления шириной колеи может содержать рулевые тяги, соединенные на одном конце с рулевыми приводами, а на другом конце - с подшипниками поворотного кулака передних колес, чтобы управлять поворотом передних колес вокруг их отдельных вертикальных осей, причем рулевые приводы соединяются с центральной рамой и имеют переменную длину.
Устройство управления шириной колеи может содержать пары верхних и нижних передних рычагов подвески, шарнирно соединенных на одном конце с приводным рычагом, а на другом конце - шарнирно с парой верхних и нижних задних рычагов подвески, шарнирно соединенных на одном конце с центральной рамой, а на другом конце - с подшипником поворотного кулака переднего колеса, приводной рычаг шарнирно устанавливают на центральной раме и выполняют с возможностью поворота вокруг практически вертикальной оси в точке соединения с центральной рамой, чтобы управлять шириной колеи передних колес и колесной базой транспортного средства.
Транспортное средство также может содержать устройства управления схождением, содержащее установочные рычаги, на которые устанавливаются рулевые тяги для управления схождением передних колес.
Устройство управления схождением может быть установлено на базе, шарнирно соединенной с рамой транспортного средства посредством подшипника, чтобы обеспечивать управление поворотом передних колес посредством рулевых тяг путем поворота базы.
Передние колеса выполнены с возможностью поворота вокруг отдельных осей.
Передние колеса выполнены с возможностью поворота вокруг общей оси.
Передняя ось выполнена с возможностью поворота посредством линейного привода.
Заднее колесо выполнено с возможностью поворота вокруг оси, смещенной от центра заднего колеса на расстояние, превышающее радиус заднего колеса.
Задняя ось выполнена с возможностью поворота посредствам линейным приводом.
Транспортное средство может также содержать селектор, приспособленный управлять работой и устройства управления шириной колеи, и рулевого устройства.
Селектор может быть соединен с рычагом переключения передач.
Транспортное средство может также содержать раму, содержащую наклоняющуюся часть, выполненную с возможностью наклона относительно оси наклона, и соединяется приводной задней осью с задним колесом, ненаклоняющуюся часть, соединенную передней осью с парой передних колес, главную корпусную часть, соединенную с наклоняющейся частью рамы, устройство наклона для наклона наклоняющейся части рамы, когда передние колеса устанавливаются на широкую колею.
Ось наклона может лежать в вертикальной продольной плоскости симметрии транспортного средства.
Устройство наклона может быть приспособлено наклонять наклоняющуюся часть рамы, когда передние колеса находятся на узкой колее, в меньшей степени, чем когда передние колеса находятся на широкой колее.
Устройство наклона может быть приспособлено блокировать наклон наклоняющейся части рамы, когда передние колеса находятся на узкой колее.
Устройство наклона может содержать привод наклона.
Устройство наклона может содержать самонаклоняющий механизм, активируемый поворотом заднего колеса.
Продольная ось наклона может быть наклонена относительно поверхности дороги.
Транспортное средство может содержать эластичную внешнюю оболочку, образующую кабину транспортного средства и имеющую ширину, которая контролируется линейным приводом, соединенным с соединениями, так что ширина кабины больше для широкой колеи передних колес, чем для узкой колеи передних колес.
Краткое описание графических материалов
Изобретение изображено посредством иллюстративных вариантов осуществления на графических материалах, в которых:
Фиг. 1А-1С представляют собой изображения сбоку различных типов транспортных средств в соответствии с изобретением в ширококолейной конфигурации, соответствующей высокоскоростному режиму езды, и в узкоколейной конфигурации, соответствующей низкоскоростному парковочному режиму.
Фиг. 2А, 2В представляют собой изображения спереди транспортного средства в ширококолейной и узкоколейной конфигурациях.
Фиг. 3А, 3В представляют собой общие изображения транспортного средства в ширококолейной и узкоколейной конфигурациях.
Фиг. 4 представляет собой изображение сверху первого варианта осуществления шасси транспортного средства в ширококолейной конфигурации.
Фиг. 5 представляет собой изображение сверху первого варианта осуществления шасси транспортного средства в ширококолейной конфигурации с передними колесами, повернутыми вокруг отдельных осей.
Фиг. 6 и 7 представляют собой изображения сверху первого варианта осуществления шасси транспортного средства в узкоколейной конфигурации с повернутым задним колесом.
Фиг. 8 и 9 представляют собой изображения сверху второго варианта осуществления шасси с передними колесами, которые могут поворачиваться вокруг общей оси.
Фиг. 10 представляет собой изображение сверху третьего варианта осуществления шасси транспортного средства в ширококолейной конфигурации.
Фиг. 11А, 11В представляют собой изображения сверху шасси транспортного средства, представленного на фиг. 10, в ширококолейной конфигурации во время поворота соответственно направо и налево.
Фиг. 12А-12С представляют собой изображения сверху шасси транспортного средства, представленного на фиг. 10, во время перехода из ширококолейной конфигурации в узкоколейную конфигурацию.
Фиг. 13А-13С представляют собой изображения сверху шасси транспортного средства во время перехода из узкоколейной конфигурации в ширококолейную конфигурацию.
Фиг. 14А-14С представляют собой изображения сверху четвертого варианта осуществления шасси транспортного средства, в ширококолейной конфигурации, во время перехода и в узкоколейной конфигурации.
Фиг. 15А, 15В представляют собой изображения спереди четвертого варианта осуществления в ширококолейной и узкоколейной конфигурациях.
Фиг. 16A-16F представляют собой подробные изображения устройства управления схождением.
Фиг. 17А-17С представляют собой изображения одного варианта осуществления рулевого управления передних колес.
Фиг. 18 представляет собой блок-схему работы селектора.
Фиг. 19, 20 и 21 представляют собой изображения транспортного средства с наклоняющейся рамой, соответственно, сбоку, спереди и общий вид.
Фиг. 22 представляет собой блок-схему работы селектора для транспортного средства с наклоняющейся рамой.
Фиг. 23А, 23В представляют собой изображения корпуса транспортного средства с эластичным профилем и устройством регулирования профиля.
Способы осуществления изобретения
Транспортное средство в соответствии с изобретением показан сбоку на фиг. 1А-1С в ширококолейной конфигурации, соответствующей высокоскоростному режиму езды, и в узкоколейной конфигурации, соответствующей низкоскоростному парковочному режиму. Фиг. 2А и 2В представляют собой изображения спереди транспортного средства, соответственно, в ширококолейной и узкоколейной конфигурациях. Фиг. 3А, 3В представляют собой общие изображения транспортного средства в ширококолейной и узкоколейной конфигурациях соответственно. Предпочтительно транспортное средство представляет собой пассажирский транспортное средство для одного или двух человек, имеющий ширину около 1 м в узкоколейной конфигурации и длину около 2-3 м. Фиг. 1А представляет собой изображение типичного пассажирского транспортного средства с закрытой частью багажника, фиг. 1В представляет собой изображение транспортного средства с прозрачной частью багажника, а фиг. 1С представляет собой изображение рекреационного транспортного средства с открытой крышей. Транспортное средство предпочтительно является трехколесным транспортным средством, имеющим переднюю ось с парой передних колес 111, 112 и заднюю ось с задним колесом 121. Однако в определенных вариантах осуществления транспортное средство может иметь больше осей и/или колес на каждой оси. Передние колеса 111, 112 имеют ширину колеи, которая регулируется между широкой колеей, как показано на фиг. 2А и 3А, и узкой колеей, как показано на фиг. 2В и 3В. Для широкой колеи передних колес 111, 112 колесная база, т.е. расстоянием между осью передних колес и осью задних колес, длиннее, чем для узкой колеи передних колес 111, 112, как видно на фиг. 3А по сравнению с фиг. 3В.
Предпочтительно в ширококолейной конфигурации ширина колеи передних колес равна по меньшей мере 150% ширины колеи в узкоколейной конфигурации, т.е. существенно шире.
Предпочтительно в ширококолейной конфигурации колесная база равна по меньшей мере 120% колесной базы в узкоколейной конфигурации, т.е. существенно длиннее.
Такая конструкция позволяет увеличивать стабильность транспортного средства на более высоких скоростях путем установки передних колес на широкую колею и растяжения колесной базы, в то же время, сохраняя узкие размеры транспортного средства, чтобы позволять парковаться в узких пространствах, и увеличивая маневренность на низких скоростях путем установки передних колес на узкую колею и сокращения колесной базы.
Фиг. 4 представляет собой изображение сверху первого варианта осуществления шасси транспортного средства в ширококолейной конфигурации. Шасси транспортного средства содержит переднюю ось, которая представляет собой разделенную ось с парой передних колес 111, 112, имеющую ширину колеи, которая регулируется между широкой колеей, как показано на фиг. 4 и 5, и узкой колеей, как показано на фиг. 6 и 7. В простом варианте осуществления передние колеса могут устанавливаться только на одну из широкой или узкой колеи. В более сложном варианте осуществления передние колеса могут устанавливаться во множество положений между широкой колеей и узкой колеей, например, в зависимости от желаемой скорости или комфорта. В одном варианте осуществления передние колеса с регулируемой шириной колеи являются неповорачивающимися, и только заднее колесо является поворачивающимся, чтобы обеспечивать рулевое управление транспортным средством. В другом варианте осуществления, когда передние колеса 111, 112 устанавливаются на широкую колею, передние колеса 111, 112 могут поворачиваться вокруг отдельных осей, определенных подшипниками 131, 132 поворотного кулака, как показано на фиг. 5, чтобы обеспечивать рулевое управление транспортным средством на более высоких скоростях посредством передних колес. Когда передние колеса устанавливаются на узкую колею, они являются неповоротными, и рулевое управление транспортным средством осуществляется путем поворота заднего колеса. Неповоротная конфигурация передних колес 111, 112 может активироваться электрически, например, центральным процессором транспортного средства, или механически, путем отсоединения или блокирования рулевого устройства передних колес 111, 112. Вследствие того, что передние колеса 111, 112 являются неповорачивающимися, когда установлены на узкую колею, передние колеса 111, 112 могут приводиться очень близко к кузову транспортного средства без необходимости предоставления дополнительного пространства для поворота колес в кузове, тем самым достигается очень узкая ширина транспортного средства, как показано на фиг. 2В и 3В.
Ширина колеи передних колес 111, 112 изменяется устройством управления шириной колеи, которое может быть приспособлено изменять колесную базу между передней осью и задней осью так, что для широкой колеи передних колес 111, 112 колесная база длиннее, чем для узкой колеи передних колес 111, 112.
В частности, устройство управления шириной колеи может содержать пары 113, 114 поперечных рычагов подвески, соединенные с передними колесами 111, 112, каждая пара 113, 114 поперечных рычагов подвески шарнирно соединяется в одной точке с центральной рамой 117, а в другой точке - с одним концом толкающе-тянущей тяги 115, 116, другой конец которой шарнирно соединяется со штоком 118 центрального линейного привода 119, так что движение штока 118 приводит к изменению колесной базы и ширины колеи передних колес 111, 112. Центральный линейный привод 119 особенно полезен для изменения ширины колеи, когда транспортное средство передвигается с низкой скоростью.
Другой вариант осуществления устройства управления шириной колеи может содержать вместо центрального линейного привода 119 рулевые тяги 141, 142 переменной длины, которые изменяют свою эффективную длину временно на время суживания или расширения колеи передних колес 111, 112. Увеличение длины рулевой тяги 141, 142 заставляет оба передних колеса 111, 112 поворачиваться к центральной оси транспортного средства, что во время движения транспортного средства толкает колеса к центру транспортного средства и сужает колею. Сокращение рулевых тяг 141, 142 заставляет оба передних колеса 111, 112 поворачиваться от центральной оси транспортного средства и приводит к одновременному передвижению передних колес 111, 112 наружу, тем самым расширяя их колею.
Устройство управления шириной колеи также может содержать как рулевые тяги 141, 142 переменной длины, так и центральный привод 119.
В другом случае, кроме двухрычажной подвески, описанной выше, могут использоваться и другие типы подвески, как например свингармная подвеска или подвеска Макферсона, обеспечивающие отдельные оси вращения для каждого колеса.
Шасси транспортного средства также содержит заднюю ось с задним колесом 121. Как показано на фиг. 6 и 7, заднее колесо 121 выполнено с возможностью поворота, например, посредством линейного привода 124, вокруг оси, определенной подшипником 123, смещенным от центра заднего колеса 121 на расстояние большее, чем радиус заднего колеса 121, что улучшает маневренность транспортного средства. Если передние колеса являются поворачивающимися, заднее колесо 121 может блокироваться, когда передние колеса 111, 112 устанавливаются на широкую колею, так чтобы осуществлять рулевое управление транспортным средством только посредством передних колес 111, 112, когда транспортное средство движется на более высоких скоростях.
Задняя ось является ведущей осью транспортного средства, соединенной с двигателем 122. Передняя ось может быть холостой осью.
Транспортное средство также содержит рулевое устройство, например, рулевое колесо, для простоты не показанное на графических материалах, приспособленное управлять поворотом заднего колеса 121. В варианте осуществления, в котором передние колеса являются поворачивающимися, то же рулевое устройство может также использоваться, чтобы управлять передними колесами 111, 112, когда передние колеса 111, 112 установлены на широкую колею. В конкретном варианте осуществления рулевое устройство может быть приспособлено управлять поворотом передних колес 111, 112, когда передние колеса 111, 112 установлены на широкую колею, и управлять поворотом заднего колеса 121, когда передние колеса 111, 112 установлены на узкую колею. Термин «поворот» необходимо понимать как поворот колес вокруг негоризонтальной оси, предпочтительно вокруг практически вертикальной оси. В другом варианте осуществления управление поворотом передних колес 111, 112 и заднего колеса 121 может осуществляться одновременно, когда передние колеса 111, 112 не установлены на узкую колею. В другом варианте осуществления управление осуществляется только задним колесом 121, независимо от колеи передних колес 111, 112. Рулевое устройство может соединяться и рассоединяться с передними колесами 111, 112 и задним колесом 121 любым удобным механическим или электрическим способом.
Фиг. 8 и 9 представляют собой изображения сверху второго варианта осуществления шасси с передними колесами, выполненными с возможностью поворота вокруг общей оси.
Шасси имеет переднюю ось с парой передних колес 111, 112, имеющих ширину колеи, регулируемую между широкой колеей и узкой колеей способом, аналогичным первому варианту осуществления, показанному на фиг. 4 - 7. Следовательно, численные обозначения на фиг. 8 и 9 относятся к тем же или подобным элементам, что и на фиг. 4 - 7. Однако во второй конфигурации передние колеса 111, 112 выполнены с возможностью поворота вокруг общей оси, например, вокруг подшипника 151, вокруг которого вся передняя ось может поворачиваться посредством линейного привода 152. Растягивание линейного привода 152 приводит к вращению передней оси вправо, как показано на фиг. 9, тогда как сокращение линейного привода 152 приводит к вращению передней оси влево. Такая конфигурация упрощает механизм поворота колес.
Задняя ось во второй конфигурации может иметь ту же конструкцию и принципы работы, которые описаны относительно первой конфигурации и показаны на фиг. 6 и 7.
Фиг. 10 представляет собой изображение сверху третьего варианта осуществления шасси транспортного средства, в ширококолейной конфигурации. Он отличается от первого варианта осуществления, показанного на фиг. 4, в конфигурации устройства управления шириной колеи. Как показано на фиг. 10, устройство управления шириной колеи содержит пары 113, 114 поперечных рычагов подвески, соединенные с передними колесами 111, 112 и установленные на возвратных рычагах 143, 144. Каждый возвратный рычаг 143, 144 шарнирно соединяется в одной точке с центральной рамой 117, а в другой точке - с одним концом толкающе-тянущей тяги 115, 116, другой конец которой шарнирно соединен со штоком 118 центрального линейного привода 119, так что движение штока 118 приводит к изменению колесной базы и ширины колеи передних колес 111, 112.
Устройство управления шириной колеи может также содержать, вместо или вдобавок к центральному линейному приводу 119, рулевые тяги 145, 146, соединенные на одном конце с рулевыми приводами 147, 148, а на другом конце - с подшипниками 131, 132 поворотного кулака, чтобы управлять поворотом колес вокруг их отдельных осей. Рулевые приводы 147, 148 соединяются на другом конце с центральной рамой 117 и изменяют свою эффективную длину, чтобы управлять поворотом передних колес, как подробно показано на следующих фигурах.
Фиг. 11А-11В представляют собой изображения сверху шасси транспортного средства, представленного на фиг. 10, в ширококолейной конфигурации, соответственно, при повороте вправо и влево. Когда транспортное средство должно повернуть вправо, как показано на фиг. 11А, левый рулевой привод 147 растягивается, а правый рулевой привод 148 сокращается, что вызывает перемещение левой толкающе-тянущей тяги 145 влево и правой толкающе-тянущей тяги 146 вправо, и соответствующий поворот обоих колес 111, 112 вокруг их вертикальных осей вращения вправо. С другой стороны, когда транспортное средство должен повернуть влево, как показано на фиг. 11В, левый рулевой привод 147 сокращается, а правый рулевой привод 148 растягивается, что вызывает перемещение левой толкающе-тянущей тяги 145 вправо и правой толкающе-тянущей тяги 146 влево, и соответствующий поворот обоих колес 111, 112 вокруг их вертикальных осей вращения влево.
Фиг. 12А-12С представляют собой изображения сверху шасси транспортного средства, представленного на фиг. 10, во время перехода из ширококолейной конфигурации в узкоколейную конфигурацию, т.е. переход из высокоскоростного режима езды в низкоскоростной режим парковки, в то время как транспортное средство движется. Сначала, как показано на фиг. 12А, оба рулевых привода 147, 148 растягиваются, что вызывает поворот обоих передних колес 111, 112 к центральной продольной оси транспортного средства. Когда колеса 111, 112 поворачиваются и транспортное средство движется, сила тяги транспортного средства и растяжение штока 118 центрального привода 119 приводят к сужению колеи передних колес 111, 112. Как показано на фиг. 12В, передние колеса 111, 112 перемещаются в направлении заднего колеса 121, тем самым одновременно сокращая ширину колеи передних колес 111, 112 и колесную базу между передними колесами 111, 112 и задним колесом 121. В завершающей фазе перехода, как показано на фиг. 12С, после того, как шток 118 центрального привода 119 достигает своего полностью вытянутого положения, рулевые приводы 147, 148 сокращаются, чтобы развернуть передние колеса 111, 112 в прямое положение, параллельное продольной оси транспортного средства.
Механизм, описанный выше, осуществляет изменение ширококолейной конфигурации в узкоколейную конфигурацию в то время как транспортное средство движется, посредством управления рулевыми приводами 147, 148, что требует относительно мало энергии. Также можно изменять конфигурацию из ширококолейной в узкоколейную и vice versa в то время как транспортное средство неподвижно: центральный привод 119 может активизироваться, чтобы заставлять колеса менять свое положение, что требует больше энергии, но улучшает уровень контроля над перемещением и положением колес.
Фиг. 13А-13С представляют собой изображения сверху шасси транспортного средства во время перехода из узкоколейной конфигурации в ширококолейную конфигурацию, т.е. переход из низкоскоростного режима парковки в высокоскоростной режим движения, в то время как транспортное средство движется. Сначала, как показано на фиг. 13А, оба рулевых привода 147, 148 сокращаются, что вызывает разворот обоих передних колес 111, 112 от центральной продольной оси транспортного средства. Когда колеса 111, 112 поворачиваются и транспортное средство движется, сила тяги транспортного средства и сокращение штока 118 центрального привода 119 вызывают расширение колеи передних колес 111, 112. Как показано на фиг. 13В, передние колеса 111, 112 отодвигаются от заднего колеса 121, тем самым одновременно расширяя ширину колеи передних колес 111, 112 и колесную базу между передними колесами 111, 112 и задним колесом 121. В завершающей фазе перехода, как показано на фиг. 13С, после того, как шток 118 центрального привода 119 достигает своего полностью сокращенного положения, рулевые приводы 147, 148 расширяются, чтобы развернуть передние колеса 111, 112 в прямое положение, параллельное продольной оси транспортного средства.
Фиг. 14А-14С представляют собой изображения сверху четвертого варианта осуществления шасси транспортного средства, рассматриваемого как лучший способ осуществления изобретения, в ширококолейной конфигурации, во время перехода и в узкоколейной конфигурации. Фиг. 15А, 15В представляют собой изображения спереди четвертого варианта осуществления в ширококолейной и узкоколейной конфигурациях. Шасси содержит переднюю подвеску, содержащую четыре рычага 171 - 174 подвески для каждого из передних колес 111, 112. Имеется два верхних рычага 171, 172 и два нижних рычага 173, 174. Каждая пара нижних рычагов 173, 174 и верхних рычагов 171, 172 состоит из переднего рычага 171, 173 и заднего рычага 172, 174. Передние рычаги 171, 173 подвески шарнирно соединяются с ведущим рычагом 175 на одном конце и, также шарнирно, - с определенной точкой заднего рычага 172, 174 на другом конце. Задние рычаги 172, 174 шарнирно соединяются с рамой 117 транспортного средства на одном конце и, также шарнирно, - с подшипниками 132 поворотного кулака на другой. Ведущий рычаг 175 соединяется с рамой 117 транспортного средства посредством шарнира 176, имеющего практически вертикальную ось поворота. Ведущий рычаг 175 является поворачивающимся вокруг шарнира 176, так что он может принимать множество положений между своим передним положением, соответствующим ширококолейной конфигурации передней подвески транспортного средства, как показано на фиг. 14А и 15А, и своим задним положением, соответствующим узкоколейной конфигурации подвески транспортного средства, как показано на фиг. 14С и 15В. Перемещение и положение ведущих рычагов 175 контролируются центральным процессором транспортного средства и набором электромеханических соединений. Фиг. 14А-14С и 15А-15В представляют собой один иллюстративный вариант осуществления такой системы. Она содержит центральный линейный привод 181 и толкающе-тянущие соединительные тяги 182, соединенные каждая на одном конце с Т-образным элементом 183 на конце центрального линейного привода 181 и с определенной точкой ведущего рычага 175 на другом конце. В таком варианте осуществления положение ведущих рычагов 175 управляется положением линейного привода 181 вдоль его продольной оси. Если линейный привод 181 принимает свое самое вытянутое положение, как показано на фиг. 14А и 15А, ведущие рычаги 175 принимают свое переднее положение, соответствующее ширококолейной конфигурации транспортного средства, соответствующей высокоскоростному режиму езды. Если линейный привод 181 принимает свое самое сжатое положение, ведущие рычаги 175 принимают свое заднее положение, соответствующее узкоколейной конфигурации транспортного средства, соответствующей низкоскоростному режиму парковки. Переход между конечными положениями линейного привода 181, как показано на фиг. 14В, соответствует переходу между узкоколейной и ширококолейной конфигурациями транспортного средства.
Задняя подвеска и рулевое управление задним колесом в этом варианте осуществления эквивалентны тем, которые описаны относительно предыдущих вариантов осуществления.
Передние колеса 111, 112 в этом варианте осуществления могут быть поворачивающимися вокруг практически вертикальной оси, чтобы способствовать переходу между ширококолейной и узкоколейной конфигурациями, и для целей рулевого управления транспортным средством способом, эквивалентным тому, который описан относительно предыдущих вариантов осуществления.
В конкретном варианте осуществления рулевое управление передними колесами 111, 112 транспортного средства может осуществляться посредством устройства управления схождением (только основание 190 которого было обозначено ссылкой 190 на фиг. 14А - 14С для простоты графических материалов) и как показано подробно на фиг. 16А - 16F, представляющих собой изображение сверху и изображение спереди. Устройство содержит рулевые тяги 191, которые шарнирно соединяются с рычагами 192 поворотного кулака на одном конце и с установочными рычагами 193 на другом. Установочные рычаги 193 соединяются посредством толкающе-тянущих тяг 194 с линейным приводом 195. Основание 190 устройства управления схождением может соединяться с шасси транспортного средства подшипником 196.
Как показано на фиг. 16A-16F, для того чтобы повернуть передние колеса к центру транспортного средства (положительное схождение), для перехода из ширококолейной конфигурации в узкоколейную конфигурацию, линейный привод 195 растягивается, передвигая концы установочных рычагов 193 наружу и назад. Получающееся смещение рулевых тяг 191 толкает рычаги 192 поворотного кулака, и передние колеса 111, 112 поворачиваются к центру транспортного средства, т.е. их схождение становится положительным, как показано на фиг. 16А. Колеса 111, 112 затем толкаются к центру и задней части транспортного средства, как показано на фиг. 16В. Важно, что повернутое «внутрь» положение, или положительное схождение, поддерживается в течение всего времени, пока колеса перемещаются из своего переднего вытянутого положения в свое заднее отведенное положение. После достижения вытянутого положения линейный привод 195 отводится, перемещая установочные рычаги 193 обратно в их нейтральное положение, и затем колеса 111, 112 возвращаются в свое положение обычного схождения, практически параллельное продольной оси транспортного средства, как показано на фиг. 16С. Аналогично, чтобы выполнить переход из узкоколейной конфигурации в ширококолейную конфигурацию, линейный привод 195 сокращается, передвигая концы установочных рычагов 193 к центру транспортного средства и вперед, как показано на фиг. 16D. Получающееся смещение рулевых тяг 191 тянет рычаги 192 поворотного кулака, и передние колеса 111, 112 поворачиваются наружу от центра транспортного средства, как показано на фиг. 16Е. Колеса 111, 112 затем толкаются наружу от центра и к передней части транспортного средства. Повернутое «наружу» положение, или отрицательное схождение, поддерживается в течение всего времени, пока колеса перемещаются из своего заднего отведенного положения в свое переднее вытянутое положение. После того как колеса достигают своего вытянутого положения, линейный привод 195 вытягивается, перемещая установочные рычаги 193 обратно в их нейтральное положение, и затем колеса 111, 112 возвращаются в свое положение обычного схождения, практически параллельное продольной оси транспортного средства, как показано на фиг. 16F.
Существуют другие возможные варианты осуществления системы управления схождением, как например включающая римский винт, приводимый в движение электродвигателем.
В одном варианте осуществления, показанном на фиг. 17А-17С, передние колеса используются для рулевого управления в ширококолейной конфигурации. В таком случае рулевое управление может получаться посредством поворачивания передних колес 111, 112 в одном и том же направлении, в зависимости от желаемого направления поворота транспортного средства. Такой поворот можно получать поворачиванием основания 190 узла устройства управления схождением вокруг оси, определенной подшипником 196. Если узел поворачивается по часовой стрелке, как показано на фиг. 17 В, колеса 111, 112 также поворачиваются по часовой стрелке посредством передвижения рулевых тяг 191, и транспортное средство поворачивает вправо. Поворот против часовой стрелки узла управления схождением имеет соответствующий противоположный эффект, как показано на фиг. 17С. Поворот рулевого узла может инициироваться стандартными рулевыми механизмами, такими как реечная передача или циркулирующий шарик.
Конкретные углы, показанные на фиг. 14-17, были преувеличены с целью представления и ясности. В реальных условиях переход управления схождением между конкретными режимами езды, а также поворот в высокоскоростном режиме езды, требуют лишь небольших движений конкретных элементов подвески, обычно в пределах нескольких градусов.
Транспортным средством в соответствии с вышеописанными вариантами осуществления можно управлять следующим образом. Когда транспортное средство необходимо вести на высокой скорости, передние колеса могут быть установлены на широкую колею, и транспортным средством можно управлять посредством рулевого устройства, приспособленного управлять поворотом передних колес и/или заднего колеса. Такой «режим езды» обеспечивает хорошую стабильность для транспортного средства. Когда транспортное средство необходимо припарковать в узком пространстве или им необходимо управлять в условиях ограниченного пространства, передние колеса могут быть установлены на узкую колею, и транспортным средством можно управлять посредством рулевого устройства, приспособленного управлять поворотом заднего колеса. Такой «режим парковки» обеспечивает узкие размеры транспортного средства и хорошую маневренность. Следовательно, транспортное средство можно легко парковать в узких парковочных пространствах. Когда колесная база сокращается для более узкой ширины передней колеи, радиус поворотам уменьшается, а маневренность дополнительно возрастает.
Работа как устройства управления шириной колеи, так и рулевого устройства может контролироваться общим селектором, который должен активироваться водителем транспортного средства. Селектор может устанавливаться в «режим парковки» или «режим езды». Селектор может представлять собой специальный переключатель на панели управления транспортного средства. Необязательно селектор может соединяться с рычагом переключения передач, причем «режим парковки» может быть соединен со специальным положением рычага переключения передач или обратное положение передачи и «режим езды» могут быть соединены с положением, обозначающим переднюю передачу.
Фиг. 18 представляет собой блок-схему работы селектора. Управление работой может осуществляться механически или электрически центральным процессором транспортного средства. Когда на этапе 201 определяется изменение режима селектора в «режим парковки», на этапе 202 активируется устройство управления шириной колеи, чтобы устанавливать узкую колею передних колес 111, 112, а затем на этапе 203 рулевое устройство настраивается для управления поворотом заднего колеса 121. В свою очередь, когда на этапе 201 определяется изменение режима селектора в «режим езды», на этапе 204 активируется устройство управления шириной колеи, чтобы устанавливать широкую колею передних колес 111, 112, а затем на этапе 205 рулевое устройство настраивается для управления поворотом передних колес 111, 112 и/или заднего колеса 121.
Все варианты осуществления шасси транспортного средства, как описанные выше, могут соединяться с наклоняющейся рамой, которая содержит наклоняющуюся часть 163, наклоняющуюся вокруг оси 164 наклона, которая лежит в продольной вертикальной плоскости симметрии транспортного средства, и соединяется ведущей задней осью с задним колесом 121, и ненаклоняющуюся часть 162, соединенную передней осью с парой передних колес 111, 112. Фиг. 19, 20 и 21 представляют собой изображения транспортного средства с наклоняющейся рамой, соответственно, сбоку, спереди и общий вид. Наклоняющаяся часть 163 соединяется с ненаклоняющейся частью 162 посредством шарнирного сочленения 161. Продольная ось 164 предпочтительно наклонена относительно поверхности езды на определенный угол. Например, она может проходить через шарнирное сочленение 161 и точку контакта заднего колеса 121 с поверхностью езды, что способствует наклону корпуса транспортного средства, главная часть 165 которого соединена с наклоняющейся частью 163 рамы. Независимо от текущей ширины колеи передних колес 111, 112 и от положения наклоняющейся части 163 рамы, передние колеса 111, 112 всегда перпендикулярны поверхности езды, что в любое время обеспечивает хорошую тягу и торможение.
Когда передние колеса 111, 112 находятся на широкой колее, транспортное средство находится в высокоскоростном режиме езды. В такой конфигурации широкая колея передних колес обеспечивает хорошую стабильность транспортного средства. В высокоскоростном режиме езды, во время езды по кривым, наклоняющаяся часть 163 рамы наклоняется к центру кривой, и последующее смещение центра тяжести всего транспортного средства к центру кривой противодействует всей или части центробежной поперечной силы и таким образом помогает поддерживать поперечную стабильность на поворотах.
В высокоскоростном режиме езды рулевое управление транспортным средством может осуществляться или наклоном наклоняющейся части 163 рамы или поворотом передник колес 111, 112, или их сочетанием.
Когда передние колеса 111, 112 находятся на узкой колее, транспортное средство находится в низкоскоростном режиме парковки, используемом для низкоскоростного маневрирования и парковки в тесных парковочных пространствах. В низкоскоростном режиме парковки рулевое управление транспортным средством может осуществляться главным образом путем поворота заднего колеса, причем наклон наклоняющейся части 163 рамы, по меньшей мере, ограничен или блокирован.
Наклон предпочтительно контролируется приводом 166 наклона, который управляется в зависимости от ширины колеи передних колес 111, 112. Самонаклоняющий механизм также может применяться, активируемый поворотом заднего колеса 121, причем транспортное средство наклоняется благодаря гироскопическому моменту, происходящему из поворота заднего колеса при движении на более высоких скоростях.
Поворот передних колес является необязательным, поскольку транспортное средство может поворачивать путем наклона и поворота только заднего колеса. Следовательно, передние колеса могут быть приспособлены быть поворачивающимися, например, только для резких поворотов или только для спокойных изменений направления.
Транспортным средством, как описано выше, можно управлять следующим образом. Когда транспортное средство необходимо вести на высокой скорости, передние колеса могут быть установлены на широкую колею, наклоняющее устройство 166 вызывает наклон главной части 165 корпуса вместе с наклоняющейся частью 163 рамы, и транспортным средством также необязательно можно управлять посредством рулевого устройства, приспособленного управлять поворотом передних колес и/или заднего колеса. Такой «высокоскоростной режим езды» обеспечивает хорошую стабильность для транспортного средства. Когда транспортное средство необходимо вести на низких скоростях в узких пространствах или парковать в узком пространстве, передние колеса могут быть установлены на узкую колею, и транспортным средством можно управлять посредством рулевого устройства, приспособленного управлять поворотом заднего колеса, причем угол наклона ограничивается или возможность наклона блокируется. Такой «низкоскоростной режим парковки» обеспечивает узкие размеры транспортного средства и хорошую маневренность. Следовательно, транспортное средство можно легко парковать в узких пространствах парковки. Когда колесная база сокращается для более узкой ширины передней колеи, радиус поворота уменьшается, и маневренность дополнительно увеличивается. Когда колесная база увеличивается для более широкой ширины передней колеи, увеличивается стабильность на высоких скоростях.
Работа как устройства управления шириной колеи, так и рулевого устройства может контролироваться общим селектором, который должен активироваться водителем транспортного средства. Селектор может устанавливаться в «низкоскоростной режим парковки» или «высокоскоростной режим езды». Селектор может представлять собой специальный переключатель на панели управления транспортного средства. Селектор также может быть соединен с детектором скорости транспортного средства, позволяя автоматический переход между низкоскоростным режимом парковки и высокоскоростным режимом езды в зависимости от скорости транспортного средства, в соответствии с предопределенным алгоритмом и набором параметров, таких как скорость транспортного средства и текущая ширина колеи транспортного средства. Алгоритм, которому следует селектор, также может принимать во внимание набор других параметров, таких как текущий вес транспортного средства или боковой уклон поверхности, по которой движется транспортное средство, определенный соответствующими датчиками, так чтобы избежать переворачивания транспортного средства вследствие выбора чрезмерно узкой колеи колес для данного уклона поверхности.
Устройство наклона настроено таким образом, что в высокоскоростном режиме езды положение наклоняющейся рамы 163 транспортного средства контролируется приводом 166 в соответствии с алгоритмом, принимающим во внимание первоначальную скорость транспортного средства и радиус поворота. Алгоритм, которому следует устройство наклона, также может принимать во внимание набор других параметров, таких как текущий вес транспортного средства, боковой уклон поверхности, по которой движется транспортное средство, или качество тяги, обеспечиваемой этой поверхностью.
Фиг. 22 представляет собой блок-схему работы селектора для транспортного средства с наклоняющейся рамой, как показанный на фиг. 15-17. Управление работой может осуществляться механически или электрически центральным процессором транспортного средства. Когда на этапе 211 определяется изменение режима селектора на «низкоскоростной режим парковки», на этапе 212 активируется устройство управления шириной колеи, чтобы устанавливать узкую колею передних колес 111, 112, и затем на этапе 213 настраивается устройство наклона, чтобы ограничивать или блокировать наклон, а на этапе 214 рулевое устройство приспосабливается управлять поворотом заднего колеса 121. В свою очередь, когда на этапе 211 определяется изменение режима селектора на «высокоскоростной режим езды», на этапе 215 активируется устройство управления шириной колеи, чтобы устанавливать широкую колею передних колес 111, 112, и затем на этапе 216 активируется устройство наклона, и необязательно на этапе 217 приспосабливается рулевое устройство, чтобы управлять поворотом передних колес 111, 112 и/или заднего колеса 121.
Чтобы еще улучшить маневренность транспортного средства в тесных областях, в то же время, обеспечивая надлежащий уровень комфорта водителю, корпус транспортного средства может иметь эластичный профиль, как показано на фиг. 23А и 23В, которые представляют собой изображение спереди транспортного средства и схематическое изображение устройства регулирования профиля. Для высокоскоростного режима езды ширина пассажирской кабины увеличивается, обеспечивая увеличенную ширину салона на уровне плеч, как показано на фиг. 23А, тогда как в низкоскоростном режиме парковки ширина кабины уменьшается до возможного минимума, таким образом, обеспечивая работу в даже еще более узких пространствах, как показана на фиг. 23В.
В одном варианте осуществления транспортного средства корпус транспортного средства состоит из внутренней рамы 301 и внешней оболочки 302. Внешняя оболочка состоит из панелей и окон, изготовленных из эластичных синтетических материалов. Внутренняя рама 301 включает набор механических соединений 303, организованных в плоскости, практически перпендикулярной продольной оси транспортного средства, и линейный привод 304. Если линейный привод 304 вытягивается, соединения 303 толкают боковые панели внешней оболочки 302 наружу. Панели деформируются, увеличивая ширину кабины. Аналогично, чтобы уменьшить ширину кабины, линейный привод сокращается, тем самым затягивая боковые панели внешней оболочки 302 внутрь.
Варианты осуществления, представленные выше, являются иллюстративными вариантами осуществления. Различные модификации могут осуществляться без отхода от объема изобретения, которое определяется прилагающейся формулой. Например, задняя ось может содержать более одного колеса при условии, что ширина колеи задних колес не шире, чем узкая колея передних колес. Транспортное средство также может содержать более двух осей.
Реферат
Изобретение относится к транспортным средствам с переменной колеей. Транспортное средство содержит переднюю ось с парой передних колес, имеющую ширину колеи, регулируемую между широкой колеей и узкой колеей, приводную заднюю ось с задним колесом, устройство управления шириной колеи, приспособленное менять ширину колеи передних колес и менять колесную базу между передней осью и задней осью так, что для широкой колеи передних колес колесная база длиннее, чем для узкой колеи передних колес. Транспортное средство также содержит рулевое устройство, приспособленное управлять поворотом заднего колеса, когда передние колеса установлены на узкую колею, где передние колеса являются неповорачивающимися, когда установлены на узкую колею. Обеспечивается повышение маневренности и уменьшение требуемого парковочного пространства. 9 з.п. ф-лы, 23 ил.
