某一閾值速度的速度處(例如，30km/hr (千米每小時))，通過使前輪轉(zhuǎn)動進(jìn)入轉(zhuǎn)彎使車輛轉(zhuǎn)向。圖6是根據(jù)一個實施方式示出了使三輪車輛以低速轉(zhuǎn)向的概念圖。低速時，車輛足夠穩(wěn)定地在達(dá)到此速度不傾斜的情況下安全地轉(zhuǎn)動。反轉(zhuǎn)向值愈發(fā)影響目標(biāo)車輪偏轉(zhuǎn)，在該閾值的限制下，產(chǎn)生一定程度的轉(zhuǎn)向不足。如圖6所示，在時刻A，車輛向前移動；在時刻B，車輛轉(zhuǎn)動；在時刻C，車輛再次向前移動。如圖6中的時序圖所示，當(dāng)以低速完成轉(zhuǎn)彎時，沒有給予車輛傾斜。在轉(zhuǎn)彎方向上，前輪轉(zhuǎn)向而后輪不轉(zhuǎn)向。
[0049]然而，超過閾值速度時(例如，超過30km/hr)，主動前輪轉(zhuǎn)向被有效地禁止。電子轉(zhuǎn)向控制(ESC)使用反轉(zhuǎn)向以引起并控制傾斜轉(zhuǎn)向。
[0050]圖7是根據(jù)一個實施方式示出了使三輪車輛以高速轉(zhuǎn)向的概念圖。速度超過某一閾值時，例如，超過30km/hr，轉(zhuǎn)向輪的角度和扭矩被解釋為傾斜意圖。當(dāng)三輪車輛的操作者使車輛以高速進(jìn)入轉(zhuǎn)彎時(例如，通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪或接合操縱桿)，基于這些輸入以及車輛速度、偏轉(zhuǎn)、側(cè)傾和橫向加速度，使用反轉(zhuǎn)向來引起傾斜。后輪轉(zhuǎn)向機(jī)械地耦接至傾斜角。峰值扭矩載荷通常發(fā)生在傾斜起始和恢復(fù)時。在一些實施方式中，可能的例外是在傾斜會有助于維持車輛的穩(wěn)定性的低速處的規(guī)避機(jī)動操縱。
[0051]如圖7所示，在時刻A，車輛向前移動；在時刻B，車輛開始使用反轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動；在時刻C，車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)動，此時，前輪是直向的；在時刻D，車輛完成轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)向進(jìn)入轉(zhuǎn)彎的方向；在時刻E，車輛再次向前移動。如圖7的時序圖中所示，在時刻B，車輛處于朝向地面傾斜的過程中，在時刻C，傾斜是穩(wěn)定的，并且在時刻D，車輛脫離傾斜。在時刻B，前輪進(jìn)行反轉(zhuǎn)向，在時刻C，前輪向前定向，并且在時刻D，前輪在轉(zhuǎn)彎的方向上轉(zhuǎn)向。同樣如圖所示，后輪轉(zhuǎn)向基于并對應(yīng)于傾斜量。在一些實施方式中，在傾斜事件期間，極少或沒有偏轉(zhuǎn)被給予推進(jìn)模塊。致動器速度以及由此轉(zhuǎn)向響應(yīng)被耦接至載荷。在協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向中，與現(xiàn)有方法相比，扭矩載荷相當(dāng)?shù)??？蓪崿F(xiàn)高達(dá)80°每秒的傾斜率。反轉(zhuǎn)向由專用致動器來執(zhí)行且對傾斜率沒有消極影響。
[0052]—些實施方式提供使用單個電子致動器來控制三輪車輛的傾斜角。在一些情況下，使用單個電子致動器有助于減小成本和整個系統(tǒng)效率。傳統(tǒng)方法(即，傾斜然后反轉(zhuǎn)向(lean THEN counter-steer)方法)需要更大的力來引發(fā)傾斜。由于需要更少的扭矩，本文公開的“反轉(zhuǎn)向然后傾斜(counter-steer THEN lean) ”方案允許單個致動器。在一些實現(xiàn)中，單個電子致動器具有蝸桿齒輪驅(qū)動。
[0053]通過使用驅(qū)動車輛傾轉(zhuǎn)的單個致動器，本發(fā)明的實施方式不需要電力輔助的、包括兩個互相連接的驅(qū)動元件的傾轉(zhuǎn)元件。另外，所公開的車輛上的單個致動器不具有用于空檔位置的第一限制位置，并且不具有用于在一個方向上或在相反方向上傾轉(zhuǎn)的第二限制位置。當(dāng)在空檔位置時，所公開的車輛中的致動器沒有任何限制。實際上，在空檔位置中，致動器朝向其運動范圍的中心，使得其能夠向左移動或向右移動，從而在任一方向上傾轉(zhuǎn)。
[0054]所公開的車輛的致動器實質(zhì)上是不相同的，并且不是通過簡單地行駛至限制位置來操作。在一些實現(xiàn)中，所公開的車輛的致動器使蝸桿齒輪旋轉(zhuǎn)以將軸環(huán)移動至不同位置。
[0055]后輪轉(zhuǎn)向
[0056]在一個實施方式中，車輛能夠使用機(jī)械聯(lián)接至車輛傾斜角的后輪轉(zhuǎn)向。通過調(diào)整后輪的角度進(jìn)入轉(zhuǎn)彎，這阻止了由滑動引發(fā)的車輛后部中的振動。在一個示例性實施方式中，在車輛前框架和后軸之間具有物理連接，當(dāng)車輛的前框架進(jìn)行傾斜時，以機(jī)械方式使后輪轉(zhuǎn)向。
[0057]在另一實施方式中，可通過協(xié)調(diào)傾斜致動器和后輪轉(zhuǎn)向兩者的獨立電機(jī)控制器使每個后輪轉(zhuǎn)向。
[0058]在又一實施方式中，可通過協(xié)調(diào)傾斜致動器和后輪轉(zhuǎn)向兩者的單個電機(jī)控制器使后輪轉(zhuǎn)向。例如，在一些實現(xiàn)中，系統(tǒng)可限制為傾斜33°。單個致動器臂基于車輛前框架的傾斜角由ESC電子控制。
[0059]在再一實施方式中，可使用旋轉(zhuǎn)致動器來控制后輪的轉(zhuǎn)向。圖8是根據(jù)一個實施方式的示例性旋轉(zhuǎn)致動器的概念圖。電機(jī)804的旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動蝸桿802，蝸桿802使傾斜齒輪801圍繞其軸線以正負(fù)45度旋轉(zhuǎn)。致動器變速箱803安裝至艙室部，而后推進(jìn)模塊被牢固地附接至傾斜齒輪801的中心。重型軸承805、805a確保組件的平滑旋轉(zhuǎn)運動。與線性致動器類似，這種設(shè)計是自動鎖定的并允許精確的、可重復(fù)的定位。
[0060]在另一實施方式中，可使用穩(wěn)定性控制系統(tǒng)或牽引控制系統(tǒng)(TCS)使后輪轉(zhuǎn)向。在示例性TCS中，速度傳感器測量每個車輪的速度。旋轉(zhuǎn)率傳感器測量車輛圍繞垂直軸線的旋轉(zhuǎn)(即，偏轉(zhuǎn))。附接至轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角傳感器測量駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。控制單元接收來自于速度傳感器、旋轉(zhuǎn)率傳感器以及轉(zhuǎn)向角傳感器的信號，并將所述信號發(fā)送至這些傳感器，以控制在制動器中增加和/或降低制動壓力的液壓單元。在一個示例中，控制在轉(zhuǎn)彎時位于內(nèi)側(cè)的后輪的速度(例如，減速)以調(diào)整車輛的后部穩(wěn)定性。這將消除對后轉(zhuǎn)向齒條組件、可轉(zhuǎn)向輪轂以及其他懸架元件的需求。在另一實現(xiàn)中，可使外側(cè)后輪加速來控制穩(wěn)定性，而不是在轉(zhuǎn)彎時使位于內(nèi)側(cè)的后輪減速。在再一實現(xiàn)中，可實現(xiàn)使內(nèi)側(cè)后輪減速以及使外側(cè)后輪加速的結(jié)合。
[0061]圖10A-10B為根據(jù)一個實施方式示出了在后輪轉(zhuǎn)向與使用牽引控制之間進(jìn)行比較的概念圖。
[0062]在圖1OA中，后輪轉(zhuǎn)向機(jī)械地聯(lián)接至傾斜角。在時刻(I)，車輛正接近轉(zhuǎn)彎。駕駛員開始向轉(zhuǎn)向輪施加扭矩。在時刻(2)，基于車輛速度，液壓系統(tǒng)開始使艙室傾斜進(jìn)入轉(zhuǎn)彎，引起前輪反轉(zhuǎn)向。這使中等或高載荷置于傾斜液壓系統(tǒng)上。在時刻(3)，前輪回到向前位置。傾斜角響應(yīng)于駕駛員輸入的轉(zhuǎn)向輪扭矩而增加。隨著傾斜增加，后輪機(jī)械地轉(zhuǎn)向進(jìn)入轉(zhuǎn)彎。在這種情況下，轉(zhuǎn)向不足仍然是一個問題。
[0063]在圖1OB中，主動轉(zhuǎn)向、牽引以及穩(wěn)定性控制響應(yīng)于條件和駕駛員意圖。在時刻
(I)，車輛正接近轉(zhuǎn)彎。穩(wěn)定性和牽引控制是主動的。駕駛員開始轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪。在時刻(2)，基于車輛速度、計算的駕駛員意圖以及其他動態(tài)力，前輪反轉(zhuǎn)向以使艙室傾斜進(jìn)入轉(zhuǎn)彎。傾斜致動器上的載荷是最低的，例如，接近于零。作為響應(yīng)，扭矩反饋根據(jù)轉(zhuǎn)向增加。在時刻
(3)，前輪回到向前位置。由于需要維持轉(zhuǎn)彎控制，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制后輪上的速度。
[0064]手輪輸入控制器(轉(zhuǎn)向接口)
[0065]圖9是根據(jù)一個實施方式示出了轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的概念圖。本公開的一些實施方式提供包括手輪902的轉(zhuǎn)向控制器，其類似于典型的四輪汽車的轉(zhuǎn)向控制器。在另一實現(xiàn)中，可使用操縱桿而不是手輪來控制轉(zhuǎn)向。如同汽車一樣，轉(zhuǎn)向控制器用于在機(jī)動操縱時控制車輛的方向。所公開的轉(zhuǎn)向控制器使用兩個冗余的致動器904，其中，兩個致動器904彼此具有180°的關(guān)系，其具有類似的配置(例如，相等地但相反地配置)，并執(zhí)行相同的或等同的功能。致動器904不僅提供轉(zhuǎn)向力并控制反饋，而且用于測量轉(zhuǎn)向角。轉(zhuǎn)向意圖906以及轉(zhuǎn)向扭矩輸入908由轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中的傳感器來測量。轉(zhuǎn)向反饋910可在轉(zhuǎn)向柱上被送回手輪。因此，由于兩個致動器都可包括其自己的光學(xué)編碼器，并且可直接決定轉(zhuǎn)向角，因此可能不需要安裝有轉(zhuǎn)向位置傳感器的獨立軸。
[0066]由于這種系統(tǒng)本質(zhì)上是完全電子的，因此能夠動態(tài)調(diào)整力反饋、輸入扭矩以及輸入控制比率。這可作為車輛速度、駕駛狀況的函數(shù)或僅作為用戶偏好的函數(shù)來完成。轉(zhuǎn)向控制器的雙致動器設(shè)計提供了:在致動器發(fā)生故障時，剩下的功能性致動器完全能夠執(zhí)行所有的系統(tǒng)要求，僅有極小的高端反饋扭矩的損失。轉(zhuǎn)向控制將不受影響。在一個實現(xiàn)中，雙致動器設(shè)計可在包括軍用航空器的航空器上實現(xiàn)。
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