PL194310B1 - Pojazd odchylny - Google Patents

Abstract

1. Pojazd odchylny, w sklad którego wchodza co najmniej trzy kola, rama skladajaca sie z pierwszej czesci i drugiej czesci, które to czesci moga odchy- lac sie wzgledem siebie wokól osi odchylania bie- gnacej w kierunku podluznym, co najmniej jedno przednie kolo, które jest polaczone z pierwsza cze- scia ramy i zamocowane odchylnie wzgledem walu kierowniczego przedniego kola, kolo kierownicy, polaczone obrotowo z pierwsza czescia ramy, ze- spoly odchylajace do odchylania pierwszej czesci ramy i drugiej czesci ramy wzgledem siebie oraz nadajnik sygnalów sprzezony z zespolem odchylaja- cym do wytwarzania, podczas jazdy wzdluz luku o okreslonym promieniu skretu, sygnalu sterujacego do napedzania zespolów odchylajacych w funkcji tego promienia skretu, znamienny tym, ze w sklad zespolu odchylajacego wchodzi przeciwstawny prze- nosnik (50) sily, który jest polaczony z przednim kolem (13) oraz z rama, dzialajacy na przednie kolo (13) momentem zwróconym w kierunku przeciwnym od srodka krzywizny skretu. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pojazd odchylny.

Znany jest pojazd, w skład którego wchodzą co najmniej trzy koła, rama składająca się z pierwszej części i drugiej części, które to części mogą odchylać się względem siebie wokół osi odchylania biegnącej w kierunku podłużnym, co najmniej jedno przednie koło, które jest połączone z pierwszą częścią ramy i może odchylać się wokół wału kierowniczego przedniego koła, koło kierownicy, połączone obrotowo z pierwszą częścią ramy, zespoły odchylające do odchylania pierwszej części ramy i drugiej części ramy względem siebie oraz nadajnik sygnałów sprzężony z zespołem odchylającym w celu wytwarzania, podczas jazdy wzdłuż łuku o określonym promieniu skrętu, sygnału sterującego do napędzania zespołów odchylających w funkcji wspomnianego promienia skrętu.

Pojazd tego typu ujawniono w opisie zgłoszenia międzynarodowego nr WO95/34459. W dokumencie tym opisano samo zrównoważony, korzystnie, trzykołowy pojazd mający aktywny mechanizm odchylający, w którym przednia część ramy jest odchylana za pomocą hydraulicznych cylindrów odchylających podczas jazdy wzdłuż łuku. W celu sterowania stopniem odchylenia, mierzy się siłę lub moment, działające na przednie koło, za pomocą czujnika, w tym przypadku za pomocą obrotowego zaworu hydraulicznego. W reakcji na sygnał z czujnika, przednia część ramy, w skład której wchodzi kabina kierowcy i koło kierownicze, odchyla się do położenia, w którym siła lub moment, działające na przednie koło, są w przybliżeniu równe zeru. W ten sposób uzyskuje się mechanizm samo stabilizujący, który stabilizuje pojazd podczas jazdy na zakręcie bez względu na prędkość. Ponieważ wąskie pojazdy ujawnione w zgłoszeniu międzynarodowym nr WO 95/34459 mają na ogół niedostateczną stabilność poprzeczną i możliwości manewrowe uniemożliwiające im poruszanie się podczas normalnego ruchu drogowego (samochodowego), więc urządzenie odchylające ujawnionego typu zwiększa stabilność w taki sposób, że wąski pojazd o takich cechach może stać się w pełni funkcjonalnym środkiem transportu. Opisane urządzenie odchylające jest całkowicie automatyczne, wskutek czego kierowca nie musi mieć żadnych specjalnych uprawnień do kierowania pojazdem. W znanych rozwiązaniach zapewnia się bezpieczny pojazd, który reaguje w sposób dający się przewidzieć we wszystkich warunkach jazdy, jakich można oczekiwać.

Kiedy kierowca gwałtownie skręca z dużą prędkością, wywierając pewien moment na koło kierownicze, to na część ramy musi działać moment skierowany ku środkowi zakrętu, w celu zapewnienia odpowiedniego odchylenia. Odchylna część ramy musi mieć skłonność do odchylania się na zewnątrz, co wymaga przeciwdziałania za pomocą cylindrów odchylających. Zwłaszcza w przypadku szybkich manewrów, podczas których kierowca silnie kręci kołem kierowniczym, przednie koło będzie skręcane w znacznym stopniu, a moment działający na odchylającą się część ramy, który jest skierowany na zewnątrz zakrętu będzie duży.

Według opisu patentowego patentu europejskiego nr EP-A 0 020 835 ujawniono pojazd odchylny, w którym zespół napędowy do odchylania części ramy jest sterowany za pomocą pedałów albo ruchów kolumny kierowniczej, poprzecznie do osi jej obrotu. Korzystnie natomiast, zespół napędowy jest sterowany za pomocą czujnika wytwarzającego sygnał zależny od siły lub momentu działającego na przednie koło. Ten typ sterowania zespołem napędowym opisano w publikacji zgłoszenia międzynarodowego nr WO 95/34459.

Znane są również inne sposoby sterowania zespołem napędowym, przykładowo według rozwiązania ujawnionego w opisie międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr PCT/NL98/00534.

Pojazd odchylny według wynalazku, w skład którego wchodzą co najmniej trzy koła, rama składająca się z pierwszej części i drugiej części, które to części mogą odchylać się względem siebie wokół osi odchylania biegnącej w kierunku podłużnym, co najmniej jedno przednie koło, które jest połączone z pierwszą częścią ramy i zamocowane odchylnie względem wału kierowniczego przedniego koła, koło kierownicy, połączone obrotowo z pierwszą częścią ramy, zespoły odchylające do odchylania pierwszej części ramy i drugiej części ramy względem siebie oraz nadajnik sygnałów sprzężony z zespołem odchylającym do wytwarzania, podczas jazdy wzdłuż łuku o określonym promieniu skrętu, sygnału sterującego do napędzania zespołów odchylających w funkcji tego promienia skrętu, charakteryzuje się tym, że w skład zespołu odchylającego wchodzi przeciwstawny przenośnik siły, który jest połączony z przednim kołem oraz z ramą, działający na przednie koło momentem zwróconym w kierunku przeciwnym od środka krzywizny skrętu.

Ponadto z zespołem odchylającym sprzężony jest, korzystnie, nadajnik sygnałów wytwarzający sygnał sterujący z przekaźnika sygnału, który jest funkcją momentu pomiędzy pierwszą częścią ramy

PL 194 310 B1 a drugą częścią ramy. Pojazd zawiera ponadto zespół napędowy, który jest połączony z pierwszą częścią ramy i drugą częścią ramy, działając momentem odchylającym na pierwszą i drugą część ramy, przy czym ten zespół napędowy może stanowić przekaźnik sygnału. W zalecanym rozwiązaniu pojazdu odchylnego przeciwstawny przenośnik siły i/lub zespół napędowy może być zespołem o konstrukcji elektrycznej.

W skład zespołu napędowego pojazdu może wchodzić co najmniej jeden pneumatyczny albo hydrauliczny odchylający cylinder, który jest połączony za pośrednictwem zaworu ze źródłem ciśnienia, przy czym w takim przypadku w skład przeciwstawnego przenośnika siły wchodzi cylinder dwustronnego działania, który jest podłączony pomiędzy zaworem a co najmniej jednym odchylającym cylindrem zespołu napędowego, do odpowiednich przewodów co najmniej jednego odchylającego cylindra, zaś zespół napędowy jest, korzystnie, sterowany za pomocą czujnika, który wytwarza sygnał zależny od siły lub momentu działających na przednie koło.

W skład pojazdu wchodzi także koło kierownicy, które jest połączone za pośrednictwem wału kierowniczego z pierwszą częścią ramy, przy czym zaleca się takie rozwiązanie, w którym wał kierowniczy jest obrotowy względem przedniego koła wokół jego osi, zaś zespół napędowy jest sterowany za pomocą czujnika kąta skręcenia, który to czujnik mierzy kąt obrotu przedniego koła względem wału kierowniczego.

Zaleta rozwiązania według wynalazku polega na zapewnieniu pojazdu odchylnego o lepszych zdolnościach manewrowych od znanych ze stanu techniki. Oprócz zwiększenia prędkości odchylania, zaletą wynalazku jest również zapewnienie pojazdu, w którym zespół odchylający może mieć stosunkowo zwartą konstrukcję.

Zalety pojazdu według wynalazku wynikają z takiej konstrukcji zespołu odchylającego, w której skład wchodzi przeciwstawny przenośnik siły, który jest połączony z przednim kołem i ramą, przy czym przeciwstawny przenośnik siły działa momentem na przednie koło, skierowanym od środka krzywizny zakrętu. Dzięki przenośnikowi siły według wynalazku, powstaje aktywny serwomechanizm przedniego koła, który kompensuje moment wywierany przez kierowcę na przednie koło i wytwarza lekkie skręcenie przedniego koła na zewnątrz. W wyniku tego, przednia część ramy odchylnego pojazdu „wchodzi w zakręt” bardziej gwałtownie, oraz gwałtownie zmniejszają się momenty, jakimi trzeba działać za pomocą zespołu odchylającego na przednią część ramy w celu zmuszenia jej do odchylenia. Jeżeli przetwornik siły według wynalazku jest stosowany w pojeździe odchylnym z aktywnym mechanizmem odchylającym, to jest tam, gdzie podczas wchodzenia w zakręt przednia część ramy jest odchylana względem tylnej części ramy za pomocą oddzielnego zespołu napędowego, zespół napędowy do odchylania może być stosunkowo mały dzięki zastosowaniu przeciwstawnego przenośnika siły. Jeżeli w skład zespołu napędowego wchodzą cylindry hydrauliczne, to wspomniane cylindry mogą być małe i/lub mogą działać pod małym ciśnieniem.

Przeciwstawny przenośnik siły według wynalazku można jednak używać również w pojazdach bez aktywnego mechanizmu odchylającego, w których odchylanie jest wytwarzane wyłącznie przez przetwornik siły.

Pojazd według wynalazku może mieć odchylną ramę, podobną do opisanej w publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr WO 95/34459 i zaopatrzoną w trzy lub cztery koła, albo może zawierać odchylną ramę opisaną w holenderskim zgłoszeniu patentowym nr NL 1005 094. Ponadto pojazd według wynalazku może zawierać odchylne elementy w zawieszeniu koła, gdzie pierwsza część ramy jest wykonana z osiami kół a druga część ramy jest wykonana z części osadzonych na osiach kół takich jak, na przykład, kabina kierowcy. W tym przypadku osie kół mogą pozostać w stałym położeniu podczas odchylania drugiej części ramy względem powierzchni drogi.

Szczególnie korzystnie, pojazd według wynalazku ma aktywny mechanizm odchylający w postaci zespołu napędowego, który jest połączony z pierwszą i drugą częścią ramy do wytwarzania momentu odchylającego pomiędzy pierwszą i drugą częścią ramy.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pojazd według wynalazku w położeniu do jazdy na wprost, w rzucie perspektywicznym, schematycznie, fig. 2 - pojazd z fig. 1w położeniu odchylonym, w rzucie perspektywicznym, fig. 3 schemat blokowy układu hydraulicznego pojazdu z fig. 1i fig. 2.

Konstrukcja pojazdu odchylnego według wynalazku opiera się ogólnie na spostrzeżeniu, że istnieją dwa sposoby zmieniania stopnia odchylenia pojazdu. Pierwszy - poprzez wywieranie momentu odchylającego, w wyniku którego pojazd jest aktywnie odchylany ku środkowi zakrętu, oraz drugi poprzez manewry kierownicze na przednie koła w kierunku przeciwnym do potrzebnego kierunku

PL 194 310 B1 odchylenia, w wyniku czego pojazd ma skłonność do skręcania ku środkowi zakrętu podobnie jak motocykl.

W przypadku zastosowania samego pierwszego sposobu, moment odchylający, jakim można działać, jest ograniczony cechami. pojazdu (szerokością, masą odchylnej części ramy względem nieruchomej części ramy), co ogranicza możliwą do osiągnięcia prędkość odchylania (a tym samym zdolność do manewrowania). Ponadto, wywierany przez kierowcę moment kierowniczy (skierowany ku środkowi zakrętu) powoduje skręcanie odchylnej części ramy na zewnątrz, w wyniku czego część możliwego do uzyskania momentu odchylającego będzie już wykorzystana do zapobiegania opadaniu odchylnej części ramy w dół, dalej na zewnątrz. W konsekwencji maksymalna prędkość odchylania może się zmniejszać niekorzystnie, ewentualnie nawet do zera.

Poprzez zastosowanie przeciwstawnego przenośnika siły o konstrukcji według wynalazku, połączonego z przednim kołem, albo z przednimi kołami, oraz z częścią ramy, do której są przymocowane przednie koła umożliwiono uzyskanie poprawy w tym zakresie. W zależności od konstrukcji pojazdu, wspomniana część nie musi być odchylną częścią ramy. Wspomniany przeciwstawny przenośnik siły działa, korzystnie, momentem kierowniczym na przednie koło lub koła, będącym funkcją (na przykład proporcjonalną) momentu odchylającego, działającego pomiędzy odchylną i nie odchylną częścią ramy pojazdu i skierowanym przeciwnie do niego.

W wyniku wspomnianego momentu kierowniczego działającego na przednie koła, zwłaszcza skierowanego na zewnątrz od wymaganego zakrętu, pojazd odchyla się do wewnątrz szybciej niż wtedy, kiedy nie zawiera przenośnika siły. W połączeniu z aktywnym układem odchylania, powoduje to znaczne zwiększenie maksymalnej prędkości odchylania pojazdu. Korzystnie, moment kierowniczy wywierany przez przenośnik siły jest proporcjonalny do momentu odchylającego i zwiększa się w miarę zbliżania się położenia do wymaganego położenia odchylenia.

Dzięki zastosowaniu konstrukcji aktywnego mechanizmu odchylającego według wynalazku, przetwornik sygnału do sterowania przeciwstawnym przenośnikiem siły, w zalecanym przykładzie wykonania, może być wbudowany we wspomniany zespół napędowy tak, żeby moment odchylający działający na odchylna część ramy był używany jako sygnał sterujący dla przeciwstawnego przenośnika siły.

Brak momentu odchylającego działającego na części ramy oznacza, że pojazd znajduje się w prawidłowym położeniu odchylonym podczas zakręcania i że nie trzeba uruchamiać przeciwstawnego przenośnika siły. Jeżeli pojawia się moment odchylający działający na przednią i tylną część ramy, to oznacza to, że konieczna jest modyfikacja położenia odchylonego podczas zakręcania, a zwłaszcza konieczna jest modyfikacja w kierunku momentu odchylającego. Wspomniane odchylenie części ramy można zrealizować zarówno za pomocą zespołu napędowego jak i przeciwstawnego przenośnika siły. Kiedy przeciwstawny przenośnik siły jest sterowany za pomocą momentu odchylającego działającego pomiędzy częściami ramy, współczynnik wzmocnienia nie jest parametrem krytycznym. Jeżeli współczynnik wzmocnienia jest mały, to przeciwstawny przenośnik siły wytwarza małą siłę przeciwstawną i pojazd silnie odchyla się w konsekwencji aktywnego odchylenia wytwarzanego przez zespół napędowy. Jeżeli współczynnik wzmocnienia jest bardzo duży, przednie koło działa dużą siłą przeciwstawną wytwarzaną przez przeciwstawny przenośnik siły tak, że odchylenie pojazdu powstanie głównie wskutek działania wspomnianej siły przeciwstawnej i w mniejszym stopniu w wyniku działania zespołu napędowego. Jednakże przednie koło nigdy nie działa zbyt dużą siłą przeciwstawną, ponieważ w tym przypadku pojazd wchodziłby w zakręt za daleko, w wyniku czego moment odchylający działający na części ramy stawałby się ujemny, oraz następowałoby natychmiastowe przerwanie działania przeciwstawnego przenośnika siły, a w konsekwencji działania siłą przeciwstawną przez przednie koła.

Ogólnie bez względu na sposób, w jaki działanie kierowcy jest przekształcane na położenie odchylone i kierunek jazdy, według wynalazku istnieje możliwość skonstruowania przekaźnika sygnałów dla przeciwstawnego przenośnika siły, takiego jak, na przykład, „czujnik przyspieszenia bocznego”, który byłby zamontowany w odchylnej części ramy. Czujnik ten mierzyłby błąd w położeniu odchylnej części ramy, a jego sygnał byłby użyty do sterowania przeciwstawnym przenośnikiem siły, sterującym aktywnie przednim kołem zmniejszając błąd w położeniu odchylonym do zera. W konsekwencji, główny układ odchylający według wynalazku ma prostszą i bardziej zwartą konstrukcję. Wspomniane zespoły mogą również dodatkowo zwiększyć bezpieczeństwo, na przykład uruchamiając odpowiedni układ awaryjny lub sygnał ostrzegawczy w chwili przekroczenia określonego kąta uchybu położenia odchylonego. Wtym przypadku sygnał z czujnika przyspieszeń jest odpowiednim sygnałem wejściowym dla przeciwstawnego przenośnika siły ze współczynnikiem wzmocnienia, który należy zadać.

PL 194 310 B1

Do sterowania zespołem napędowym do aktywnego odchylania części ramy według wynalazku można użyć dowolny układ, na przykład ujawniony w opisie patentu europejskiego nr EP-A 0592 377. Za pomocą tego układu uzyskuje się napęd do odchylania przedniej części ramy względem tylnej części ramy, na której jest osadzony napęd, poprzez kątowy obrót przedniego koła wokół osi przedniego koła względem ramy.

W zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku, koło kierownicze jest połączone za pomocą wału kierowniczego z pierwszą częścią ramy, który to wał kierowniczy jest obracany względem przedniego koła wokół jego osi. Zespół napędowy jest sterowany za pomocą czujnika kąta skręcenia, który mierzy kąt obrotu pomiędzy przednim kołem a wałem kierowniczym.

Szczegółową konstrukcję pojazdu odchylnego w zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym na fig. 1 pokazano pojazd 1 z ramą 2. Rama 2 składa się z przedniej pierwszej części 3 ramy i tylnej drugiej części 4 ramy. Części 3, 4 ramy pierwsza i druga są przymocowane w punkcie obrotu 5 tak, że mogą obracać się względem siebie. Tylna druga część 4 ramy ma tylną oś 6 z dwoma tylnymi kołami 7, 7'.W skład zespołu napędowego do aktywnego odchylania przedniej pierwszej części 3 ramy wchodzą odchylające cylindry 9, 9', które są połączone za pomocą tłoczyska z płytą mocującą 11na przedniej, pierwszej części 3 ramy. Na drugim końcu cylindry 9, 9' są połączone z tylną drugą częścią 4 ramy. Równolegle do odchylających cylindrów 9, pomiędzy tylną drugą częścią 4ramy a przednią pierwszą częścią 3 ramy jest przymocowany suwakowy zawór 10 napędzany cylindrem 12. Na tylnej drugiej części 4 ramy znajdują się następne zespoły napędowe, takie jak silnik spalania wewnętrznego (spalinowy) lub silnik elektryczny, przeznaczone do napędu pojazdu 1. Dla czytelności opisu, na figurach rysunku nie pokazano tych zespołów napędowych.

Na przedniej pierwszej części 3 ramy znajduje się przednie koło 13, które, za pośrednictwem przedniego widelca 14 i wału kierowniczego 15 przedniego koła, jest osadzone obrotowo w przedniej podporze 16. Koło 17 kierownicy jest przymocowane, za pośrednictwem wału kierowniczego 18, do drugiej podpory 19 przedniej pierwszej części 3 ramy. Wał kierowniczy 18 można obracać w podporze, jaką stanowi druga podpora 19, niezależnie od przedniego koła 13, za pomocą koła 17 kierownicy. Urządzenie wywierające siłę, takie jak sprężyna skrętna 16', jest połączone, z jednej strony z wałem kierowniczym 18, a z drugiej strony z przednią pierwszą częścią 3 ramy, w celu działania siłą przywracającą na koło 17 kierownicy, która to siła rośnie w miarę wzrostu przemieszczenia kątowego koła 17 kierownicy.

Do końca wału kierowniczego 15 przedniego koła i wału kierowniczego 18 są przymocowane, odpowiednio, poprzeczne ramiona 20 i 21, których wolne końce są połączone z odpowiednią częścią czujnika 24 kąta obrotu, którym w pokazanym przykładzie wykonania jest cylinder hydrauliczny. Na fig. 1, kąty obrotu przedniego koła 13 i koła 17 kierownicy pokazano schematycznymi wskaźnikami 22 i 23 kąta obrotu, które służą wyłącznie do celów ilustracyjnych i nie będzie ich w ostatecznej konstrukcji pojazdu według wynalazku. Zawór 25 kierowania ze wspomaganiem, którego odpowiednie końce są przymocowane do poprzecznych ramion 20 i 21, jest usytuowany równolegle do czujnika 24 kąta obrotu.

Na końcu, przedni widelec 14 jest przymocowany za pomocą poprzecznego ramienia, do cylindra 26 kierowania ze wspomaganiem, którego wolny koniec jest przymocowany do przedniej pierwszej części 3 ramy.

Na przedniej pierwszej części 3 ramy jest również osadzony fotel kierowcy i kabina kierowcy, których, ze względu na czytelność rysunku, nie pokazano.

Na tylnej drugiej części 4 ramy znajduje się ponadto pompa olejowa 28, zasobnik 29 i zbiornik 30 czynnika hydraulicznego pod ciśnieniem. Odchylające cylindry 9 i 9' oraz cylinder 26 kierowania ze wspomaganiem, są napędzane za pomocą pompy olejowej 28. Na końcu, do tylnej osi 6 jest podłączony czujnik prędkości 27 do włączania i wyłączania cylindra 26 kierowania ze wspomaganiem w funkcji prędkości.

Elementy składowe pojazdu według wynalazku, które opisano powyżej, stanowią część aktywnego układu odchylania, wymuszającego odchylenie przedniej pierwszej części 3 ramy względem tylnej drugiej części 4 ramy podczas zakręcania. Poniżej szczegółowo przedstawiono działanie tego układu.

Pojazd widoczny na fig. 1 i 2 zawiera również zespoły odchylające w postaci przeciwstawnego przenośnika 50 siły, który z jednej strony jest połączony z przednim widelcem 14 a z drugiej strony z przednią pierwszą częścią 3 ramy. Za pomocą przeciwstawnego przenośnika 50 siły, który jest sterowany momentem wywieranym przez odchylające cylindry 9, 9', jak szczegółowo objaśniono dalej, podczas zakręcania przednie koło 13 obraca się na zewnątrz od środka krzywizny zakrętu, tak, że w wyniku tego uzyskuje się odchylenie przedniej pierwszej części 3 ramy ku środkowi krzywizny

PL 194 310 B1 zakrętu. Sposób działania aktywnego mechanizmu odchylającego za pomocą odchylających cylindrów 9, 9' jest następujący: w położeniu do jazdy na wprost, widocznym na fig. 1, kąt α pomiędzy wałem kierowniczym 18,a wałem kierowniczym 15 przedniego koła wynosi 0° tak, że wskaźniki 22 i 23 kąta obrotu są równoległe do siebie. Czujnik 24 kąta obrotu i cylinder 12 suwakowego zaworu 10 są sprzężone ze sobą hydraulicznie. Przemieszczenie czujnika 24 zapewnia przemieszczenie podporządkowanego cylindra 12, w wyniku czego suwakowy zawór 10 wykonuje ruch. W rezultacie suwakowy zawór 10 otwiera się, w odchylających cylindrach 9, 9' powstaje różnica ciśnień i część odchylająca rozpoczyna ruch. W wyniku tego suwakowy zawór 10 wraca do swojego środkowego położenia i po dojściu do niego znika różnica ciśnień pomiędzy cylindrami 9, 9' tak, że następuje zatrzymanie ruchu odchylającego. Każdemu położeniu czujnika 24 kąta obrotu odpowiada specyficzne położenie cylindra 12, a tym samym ramy odchylającej. Kierowca prawie nie zauważy niewielkiego obrotu przedniego koła, który zostanie niezauważalnie skorygowany wskutek niewielkiej korekcji koła kierownicy. Po obróceniu koła 7 kierownicy z położenia do jazdy na wprost do położenia, w którym wskaźnik 23 kąta obrotu znajdzie się pod pewnym kątem do wskaźnika 21 kąta obrotu, siła bezwładności i inne zjawiska dynamiczne występujące w przednim kole 13 spowodują, że początkowo wskaźnik 22 kąta obrotu pozostanie w położeniu do jazdy na wprost. Czujnik 24 kąta obrotu uruchamia odchylające cylindry 9, 9' tak, że przednia pierwsza część 3 ramy odchyli się w zadanym stopniu względem tylnej drugiej części 4 ramy. W zależności od stopnia odchylenia przedniej pierwszej części 3 ramy, przednie koło 13 nieco skręca, w zależności od prędkości pojazdu, do położenia w którym pomiędzy przednim kołem 13 a kołem 17 kierownicy powstanie, jak pokazano na fig. 2, kąt α. Kąt odchylenia będzie wynosił ostatecznie β⁰. Na fig. 2 kąt α jest zdefiniowany za pomocą pokazanych schematycznie wskaźników 22 i 23 kąta obrotu. Zatem kątowe przemieszczenie koła 17 kierownicy jest przetwarzane częściowo na kąt odchylenia β, a częściowo na kąt koła przedniego, oba przyjmujące idealny stosunek podczas każdej prędkości jazdy.

Wartość kąta α zmierzona za pomocą czujnika 24 kąta obrotu jest równa kątowi skręcenia wału kierowniczego 18 pomniejszonemu o przemieszczenie kątowe wału kierowniczego 15 koła przedniego. Kąt α służy do regulowania kąta odchylenia β pojazdu według zależności β = f(a). Kąt odchylenia β jest całkowicie wyznaczony miarą kąta α koła 17 kierownicy. Zarówno przemieszczenie koła 17 kierownicy względem przedniego koła 13 (w stopniach miary kąta α koła kierownicy) jak i przekształcenie miary kąta α koła kierownicy w kąt odchylenia β można dobrać w taki sposób, żeby uzyskać optymalną jazdę. Na przykład, możliwe jest wybranie β = cα, gdzie c jest stałą.

Na fig. 3 przedstawiono schematycznie układ hydrauliczny pojazdu 1według wynalazku. Na fig.3, przednia pierwsza część 3 ramy oraz tylna druga część 4ramy są przedstawione prostokątami narysowanymi liniami przerywanymi. Ponadto na fig. 3 tymi samymi numerami identyfikacyjnymi oznaczono te same zespoły co na fig. 1i 2. Jak można zauważyć na fig. 3, pompa olejowa 28jest napędzana silnikiem 31 pojazdu 1. W tym przypadku silnik 31 może być silnikiem elektrycznym albo silnikiem spalania wewnętrznego (spalinowym). Istnieje jednak również możliwość napędzania pompy olejowej 28 za pomocą oddzielnego silnikaumieszczonego w przedniej pierwszej części 3 ramy.

Po stronie zasilającej pompy olejowej 28 znajduje się zasobnik 29. Odchylające cylindry 9, 9' można połączyć, za pośrednictwem 4/3 suwakowych zaworów 10, odpowiednimi przewodami 32, 33 do przewodu wysokiego ciśnienia 34, który jest połączony przepływowo z zasobnikiem 29 lub z przewodem powrotnym 35 wychodzącym do zbiornika 30. Suwakowy zawór 10 jest napędzany cylindrem 12, który, przewodami 36 i 37, jest połączony z czujnikiem 24 kąta obrotu. Cylinder czujnika 24 jest połączony, z jednej strony, z poprzecznym ramieniem 20 wału kierowniczego 15 przedniego koła, natomiast tłoczysko cylindra czujnika 24 jest połączone z poprzecznym ramieniem 21 na wale kierowniczym 18. Tłok cylindra czujnika 24 przemieszcza się w funkcji względnego przemieszczenia kątowego α pomiędzy wałem kierowniczym 18 a wałem kierowniczym 15 przedniego koła. Drogę tę przebywa cylinder 12. W pokazanym położeniu do jazdy na wprost, w którym kąt α wynosi 0°, oba odchylające cylindry 9, 9' są połączone z przewodem wysokociśnieniowym 34 tak, że przednia pierwsza część 3 ramy jest w położeniu pionowym. W przypadku przemieszczenia koła kierownicy w kierunku przeciwnym do zegarowego (patrząc z pozycji kierowcy), tłok przesunie się w lewo wewnątrz cylindra czujnika 24. W wyniku tego tłok w cylindrze 12 zostanie dopchnięty do zaworu 10 i prawy odchylający cylinder 9' zostanie połączony z przewodem wysokociśnieniowym 34. Lewy cylinder 9 odchylający jest połączony z przewodem powrotnym 35. Zawór 10 i cylinder 12 są połączone, z jednej strony, z tylną częścią 4 ramy, jak pokazano schematycznie linią przerywaną 38, a z drugiej strony, z przednią częścią3 ramy, jak przedstawiono schematycznie linią przerywaną 39. W wyniku tego, po odchyleniu w lewo, cylinder 12

PL 194 310 B1 odsunie się od zaworu 10 do położenia, w którym zawór 10 przyjmie położenie środkowe, co spowoduje zatrzymanie ruchu sprzężonych ze sobą tłoczysk odchylających cylindrów 9, 9'.

Na fig. 3 pokazano przeciwstawny przenośnik 50 siły według wynalazku w postaci dwustronnego cylindra, którego tłoczysko jest połączone z ramieniem przedniego widelca 14 przedniego koła 13. Korpus cylindra przenośnika 50 jest przymocowany do przedniej pierwszej części 3 ramy. Pomiędzy odchylającym cylindrem 9 a zaworem 10 znajduje się przewód 51 do przewodu 33 odchylającego cylindra 9. Pomiędzy odchylającym cylindrem 9' a zaworem 10 znajduje się przewód 52 do przewodu 32 odchylającego cylindra 9'. Zatem, w tym przypadku, przetwornik sygnału dla przeciwstawnego przenośnika 50 siły tworzą odchylające cylindry 9, 9'. Jeżeli kierowca skręca koło kierownicy w lewo, zawór 10 przemieszcza się tak, żeby odchylający cylinder 9' połączył się z przewodem wysokiego ciśnienia 34, a odchylający cylinder 9 połączył się z ciśnieniowym przewodem powrotnym 35. W wyniku tego przewód 52 cylindra przenośnika 50 siły zostanie w podobny sposób połączony z przewodem wysokiego ciśnienia 34 a przewód 51 zostanie połączony z ciśnieniowym przewodem powrotnym 35. W wyniku tego tłok w cylindrze przenośnika 50 siły przemieści się w lewo, a przednie koło 13 skręci w prawo. W rezultacie, przednia pierwsza część 3 ramy wykaże skłonność do „wchodzenia w zakręt” w lewo, patrząc z pozycji kierowcy, oraz zostaną ograniczone momenty, jakie mają wywierać odchylające cylindry 9, 9'.

Na fig. 3 pokazano również zależne od prędkości kierowanie ze wspomaganiem za pomocą wspomagającego cylindra 26, kierowania ze wspomaganiem, który, za pośrednictwem 4/3 zaworów 25 kierowania ze wspomaganiem, jest połączony z zaworem przełączającym 40. Zawór przełączający 40 jest sterowany za pomocą czujnika prędkości 27, na przykład w postaci pompy zębatej. W pokazanej sytuacji, prędkość pojazdu 1 nie wystarcza do przemieszczenia przez pompę zaworu 40 przeciwko sile działania sprężyny. Przy małej prędkości zawór 40 jest przełączany w takim położeniu, żeby przewód 41 zaworu 25 był połączony z przewodem wysokociśnieniowym 34. Przewód 42 jest cały czas połączony z przewodem powrotnym 35. Podczas obrotu koła kierownicy, otwarcie zaworu 25 oznacza powstawanie różnicy ciśnień na tłoku w cylindrze 26 kierowania ze wspomaganiem, tak, że następuje obrót przedniego koła 13. Po wzroście prędkości pojazdu, ciśnienie w przewodzie przełączającym 43 rośnie w stopniu wystarczającym do przełączenia położenia zaworu 40 tak, żeby oba przewody 41 i 42 zostały połączone z przewodem powrotnym 35. Kierowanie ze wspomaganiem można płynnie wyłączyć nie przełączając nagle przewodu 41 z przewodu wysokociśnieniowego do przewodu powrotnego, ale raczej umożliwiając stopniowy spadek ciśnienia (na przykład za pomocą zaworu sterowania ciśnieniem, który jest uruchamiany za pomocą czujnika prędkości). W ten sposób unieruchamia się cylinder 26 kierowania ze wspomaganiem. Włączając kierowanie ze wspomaganiem przy małych prędkościach, w przypadku obrócenia koła 17 kierownicy, przednie koło 13 podąży za ruchami koła kierownicy tak, że kąt α pozostanie w przybliżeniu równy 0°. Uniemożliwi to odchylenie pojazdu. Pozostanie nadal możliwość pewnego swobodnego ruchu o kąt α, na przykład o +1°.

W przedstawionych powyżej przykładach wykonania, czujnik 24 jest czujnikiem hydraulicznym, ale wynalazek nie ogranicza się do takiego rozwiązania i możliwe jest również zastosowanie do uruchamiania cylindrów odchylających czujników optycznych, elektrycznych lub mechanicznych. W zasadzie możliwe jest również zastąpienie hydraulicznych cylindrów odchylających dowolnym innym układem, takim jak, na przykład, układ elektryczny. Ponadto wynalazek nie ogranicza się do pojazdów mających przednią część odchylną z jednym kołem a tylną część stacjonarną z dwoma kołami, ale raczej istnieje możliwość, że przednia część ramy ma dwa koła i ma konstrukcję nie odchylaną, natomiast tylna część ramy jest odchylana i ma jedno koło, albo jest możliwe zastosowanie czterokołowej ramy, podobnej do opisanej w holenderskim zgłoszeniu patentowym numer 1 005 894. Istnieje również możliwość zastosowania go w pojeździe trzykołowym lub wielokołowym, w którym jedna część ramy jest wyposażona w zawieszenie kół.

Na końcu, przeciwstawny przenośnik 50 siły można również stosować w pojazdach odchylnych bez aktywnego napędu w postaci odchylających zespołów z odchylającymi cylindrami 9, 9' oraz można go również używać w pojazdach odchylnych z konstrukcją elektroniczną, takich jak, na przykład,

Citroen Activa lub Mercedes Life Jet.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pojazd odchylny, w skład którego wchodzą co najmniej trzy koła, rama składająca się z pierwszej części i drugiej części, które to części mogą odchylać się względem siebie wokół osi odchylania biegnącej w kierunku podłużnym, co najmniej jedno przednie koło, które jest połączone z pierwszą częścią ramy i zamocowane odchylnie względem wału kierowniczego przedniego koła, koło kierownicy, połączone obrotowo z pierwszą częścią ramy, zespoły odchylające do odchylania pierwszej części ramy i drugiej części ramy względem siebie oraz nadajnik sygnałów sprzężony z zespołem odchylającym do wytwarzania, podczas jazdy wzdłuż łuku o określonym promieniu skrętu, sygnału sterującego do napędzania zespołów odchylających w funkcji tego promienia skrętu, znamienny tym, że w skład zespołu odchylającego wchodzi przeciwstawny przenośnik (50) siły, który jest połączony z przednim kołem (13) oraz z ramą, działający na przednie koło (13) momentem zwróconym w kierunku przeciwnym od środka krzywizny skrętu.
2. 2. Pojazd według zastrz. 1, znamienny tym, że z zespołem odchylającym sprzężony jest nadajnik sygnałów wytwarzający sygnał sterujący z przekaźnika sygnału, który jest funkcją momentu pomiędzy pierwszą częścią (3) ramy a drugą częścią (4) ramy.
3. 3. Pojazd według zastrz. 2, znamienny tym, że z pierwszą częścią (3) ramyi drugą częścią (4) ramy połączony jest zespół napędowy, działający momentem odchylającym na pierwszą i drugą część ramy, przy czym zespół napędowy stanowi przekaźnik sygnału.
4. 4. Pojazd według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że zawiera ponadto przeciwstawny przenośnik (50) siły i/lub zespół napędowy, który jest zespołem o konstrukcji elektrycznej.
5. 5. Pojazd według zastrz. 3, znamienny tym, że w skład zespołu napędowego wchodzi co najmniej jeden pneumatyczny albo hydrauliczny odchylający cylinder (9, 9'), który jest połączony za pośrednictwem zaworu (10) ze źródłem ciśnienia (29), przy czym w skład przeciwstawnego przenośnika (50) siły wchodzi cylinder dwustronnego działania, który jest podłączony pomiędzy zaworem (10) a co najmniej jednym odchylającym cylindrem (9, 9') zespołu napędowego, do odpowiednich przewodów (32, 33) co najmniej jednego odchylającego cylindra (9, 9').
6. 6. Pojazd według zastrz. 3 albo 5, znamienny tym, że zespół napędowy jest sterowany za pomocą czujnika, który wytwarza sygnał zależny od siły lub momentu działających na przednie koło (13).
7. 7. Pojazd według zastrz. 1, znamienny tym, że z pierwszą częścią (3) ramy połączone jest za pośrednictwem wału kierowniczego (18) koło (61) kierownicy, przy czym wał kierowniczy (18) jest obrotowy względem przedniego koła (13) wokół jego osi, zaś zespół napędowy jest sterowany za pomocą czujnika (24) kąta skręcenia, który to czujnik mierzy kąt obrotu przedniego koła (13) względem wału kierowniczego (18).