專利名稱：輪式車輛的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及輪式車輛。本發(fā)明特別適用于但不限于機動代步車(例如， 供老年人、殘疾人或體弱者使用的機動代步車)。
背景技術：
傳統(tǒng)機動代步車(mobility scooter),如通常由老年人、殘疾人或體弱 者使用的機動代步車，制造為兩種形式三輪式和四輪式。
如圖la和lb所示，已知的三輪代步車IO在車輛后部具有兩個輪12、 13,并在前部具有一個輪14。后輪12、 13通常作為從動輪，不過某些更小 型的型號由前輪14提供驅(qū)動。車輛的操控由可操控的前輪14提供。
三輪代步車具有一些有利之處和一些不利之處。有利的是，在其前部僅 具有一個輪，使得使用者18將其足部放在輪14任一側(cè)的底板上，因此給出 理想的就座位置(見圖la)。三輪結構還使得當用于有限區(qū)域中時具有最大 的可操控性。
然而，三輪代步車具有的不利之處為，如果車輛碰撞到障礙物，例如， 路邊，坑洞或急轉(zhuǎn)彎(角oc)，則后輪可能會升高，使車輛傾翻。這種情況 在同時制動和轉(zhuǎn)向時也可能會發(fā)生。簡而言之，三輪代步車本身并不穩(wěn)定。 為了補償這種不穩(wěn)定性，小腳輪16、 17可安裝在底板任一側(cè)。這種小腳輪 具有的問題在于，其可能減小地面余空，并且，在某些情況下，由于前輪 14升高離地而立刻導致失控。小腳輪16、 17的正常安裝位置在前輪14的 后面大約150mm處。這不是理想的位置，而是折衷，并在許多情況下不會 阻止車輛傾翻。
如圖2a和2b所示，已知的四輪代步車20在后部具有兩個輪22,并在
前部具有兩個可操控輪24、 25。通常，兩個后輪被驅(qū)動。兩個可操控前輪 24、 25通過操控機構連接，使得其操控一致。
四輪代步車也具有一些有利之處和一些不利之處。主要有利之處在于， 由于在車輛的每個拐角具有一個輪，因而本身非常穩(wěn)定。
然而，不利的是，由于前輪24、 25在轉(zhuǎn)彎時均必須轉(zhuǎn)向，因此，底板 區(qū)域受限制(見圖2a)。為了使操控前輪所需的底板區(qū)域最小化，將操控鎖 從三輪代步車的操控鎖減小，因此，四輪代步車的可操控性受限制。
另外的問題在于，在四輪代步車上的使用者26的膝部位置和膝部角度 (見圖2a)。由于四輪代步車的底板區(qū)域受限制，因此，使用者的膝部關節(jié) 使得下腿處于大致豎直位置，這將壓力施加于髖關節(jié)(如圖2a中由實線26 所示)。這樣還具有下述效果，即，使用者將其自身定位為"端坐并將腿部 置于身前"的位置，這被視為不良姿勢，特別是對具有關節(jié)炎的病人。為了 補償就座位置具有的這個問題， 一些四輪代步車的制造商鼓勵使用者將他們 的足部放在前輪上方的蓋上(如圖2a中由虛線28所示)，從而提高膝關節(jié) 角度，但是，這被發(fā)現(xiàn)加重髖關節(jié)角度并向使用者的背部施加壓力。
進一步的問題在于，四輪代步車不具有使操控自居中的"零區(qū)"。對于 汽車，如果操控輪在拐彎過程中放松，則操控輪會自居中。然而，四輪代步 車不具有這種特征，因此，操控非常靈活并可能導致前輪的"急促運動 (grabbing)"，使得前輪的操控角以不受控方式變化。如果乘客具有較低 的上體力量，這可能會使身心疲憊，并且在極端情況下可能出現(xiàn)危險。
因此，根據(jù)以上論述，應理解的是，機動車輛應理想地具有以下特征
1、 緊密轉(zhuǎn)向圓(傳統(tǒng)上由三輪代步車提供，但不由四輪代步車提供)
2、 穩(wěn)定性(傳統(tǒng)上由四輪代步車提供，但不由三輪代步車提供)
3、 使用者的良好就座姿勢(傳統(tǒng)上由三輪代步車提供，但不由四輪 代步車提供)
4、 靈活(自居中)操控
5、 緊湊尺寸

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供的車輛包括由使用者操作的操控裝置； 一個或多個可接地后輪；第一可接地前輪，其位于所述車輛的前部的大致中 心，并且能夠響應于所述操控裝置的操作進行操控；第二和第三可接地前輪， 其位于所述第一可接地前輪的任一側(cè)；和調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)所述第一可接 地前輪的操控角調(diào)節(jié)所述第二和第三可接地前輪的操控角和高度，所述調(diào)節(jié) 裝置被配置為使得當所述第一可接地前輪具有直線向前操控角時，所述第 二和第三可接地前輪的操控角也為直線向前，并且，所有三個可接地前輪均 接觸地面；并且當所述第一可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向而使得所述車輛的運動 可描述為曲線時，在所述曲線外側(cè)的可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向而至少部分地 朝向所述第一可接地前輪的操控角，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前輪的操控角 基本上不轉(zhuǎn)向朝向所述第一可接地前輪的操控角，并且，在所述曲線內(nèi)側(cè)的 可接地前輪的高度相對于在所述曲線外側(cè)的可接地前輪的高度升高，所述第 一可接地前輪和在所述曲線外側(cè)的可接地前輪保持接觸地面。
由于在所述曲線外側(cè)的可接地前輪的操控角至少部分地朝向所述第一 可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向，這在轉(zhuǎn)向過程中提供了良好的車輛穩(wěn)定性，這是 由于兩個可接地前4侖保持接觸地面。
而且，由于在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前輪的操控角基本上不朝所述第一 可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向，這提供的有利之處在于，在所述曲線內(nèi)側(cè)的輪不 侵入所述車輛的底板區(qū)域。在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前輪的高度升高，有利 地防止該輪在所述車輛的轉(zhuǎn)向過程中對地面刮擦。由于這些特征，所述底板 區(qū)域可具有更寬敞的結構，這是由于不需要預防下述情況，即，當所述第二 或第三可接地前輪中的一個或另一個在所述曲線內(nèi)側(cè)時，所述第二或第三可 接地前輪侵入所述底板區(qū)域。由于不需要預防這種侵入，因而沒有必要減小 所述車輛的操控鎖，因此，所述車輛可具有高程度的可操控性，并具有緊密 轉(zhuǎn)向圓，還具有緊湊的總體設計。
根據(jù)本發(fā)明的機動代步車的實例，與傳統(tǒng)的四輪代步車相比，這增加了 使用者可放置其足部的底板區(qū)域，允許使用者將其足部放在所述第一可接地 前輪的任一側(cè)。使用者因此可按照舒適的姿勢就座，類似與使用三輪代步車 可獲得的姿勢。由于在轉(zhuǎn)向過程中有兩個可接地前輪接觸地面，因此，這樣 提供的穩(wěn)定性至少與四輪代步車相同。進一步的有利之處在于，代步車具有 高程度的可操控性，具有比傳統(tǒng)三輪代步車更緊密的轉(zhuǎn)向圓，并具有緊湊的 總體設計。
優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)裝置包括樞轉(zhuǎn)安裝的子組件，所述第二和第三可接地 前輪安裝在所述子組件上。這種樞轉(zhuǎn)安裝的子組件有利地提供了一種裝置， 其用于當所述第二或第三可接地前輪在轉(zhuǎn)向過程中位于所述曲線內(nèi)側(cè)時使 其升離地面。
優(yōu)選地，所述車輛進一步包括結構元件，該結構元件通過所述操控裝置 的操作可移動，并設置為作用于所述子組件且導致所述子組件由于所述操控 裝置的操作而樞轉(zhuǎn)。這有利地提供了可靠的機械機構，該機械機構由于所述 操控裝置的操作而使所述子組件樞轉(zhuǎn)，而不需要導致樞轉(zhuǎn)的能源。
優(yōu)選地，所述結構元件的第一端被設置為可動地接觸所述子組件，使得 所述結構元件的第一端由于所述操控裝置的操控而在所述子組件上的運動， 導致所述子組件樞轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，所述子組件圍繞樞軸安裝，所述樞軸相對于由所述可接地輪的 最低位置所限定的構想水平面而在水平方向以上傾斜一定角度。以這種方式 傾斜所述子組件，有利地在所述結構元件第一端與所述子組件之間產(chǎn)生凸輪 作用，導致所述子組件隨著所述結構元件移動而樞轉(zhuǎn)。特別優(yōu)選地，所述樞 軸在水平方向以上的角度大約為5。。
特別優(yōu)選地，所述子組件包括成形區(qū)域。所述成形區(qū)域也有利地在所述 結構元件的第一端與所述子組件之間產(chǎn)生凸輪作用，導致所述子組件樞轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，所述成形區(qū)域基本上為凹形，U形或V形。這種外形有利地 使所述子組件能夠根據(jù)所述結構元件作用于所述成形區(qū)域的一側(cè)或另一側(cè)
而以 一 種方式或另 一 方式傾斜。
優(yōu)選地，所述結構元件的第一端設置為當所述操控裝置配置為直線向前 行進時位于所述成形區(qū)域內(nèi)。這非常有利地提供了操控的自居中機制，使得， 如果使用者失去對所述操控裝置的控制，則操控將自動居中在直線向前位置 (或"零"位置)。
優(yōu)選地，所述結構元件的第一端設置有滾動裝置。所述滾動裝置可以是， 例如， 一個或多個輪，或可替代地，可以是一個或多個滾輪，或一個或多個 軸承?？商娲?，所述結構元件的第一端可設置具有滑動裝置，用于在所述
子組件上滑動；或齒裝置，用于在所述子組件上接合(例如以齒條-小齒輪
組件的方式)。
優(yōu)選地，所述第一可接地前輪設置為具有操控軸，所述結構元件的第二 端連接至所述操控軸。這提供的有利之處在于，由于所述操控軸的旋轉(zhuǎn)，在 所述操控軸與所述子組件之間產(chǎn)生直接機械作用。
優(yōu)選地，所述結構元件從所述操控軸延伸至所述子組件，并基本平行于 所述第一可接地前輪的周界。這提供了用于在所述操控軸與所述子組件之間 的機械作用的緊湊結構。
優(yōu)選地，所述子組件包括彎曲區(qū)域，所述彎曲區(qū)域的形狀在所述第一可 接地前輪的操控角的變化過程中與由所述結構元件的第二端所限定的軌跡
(locus)對應，所述結構元件的第二端作用于所述子組件的所述彎曲區(qū)域。
通過這種方式提供彎曲區(qū)域的有利之處在于，使得用于所述子組件中的材料 的量和重量可最小化。
優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)裝置進一步包括第一和第二連接桿，所示第一和第二 連接桿均包括第一端和第二端，每一個連接桿的第一端設置為響應所述操控 裝置的操作而移動，所述第一連接桿的第二端連接至所述第二可接地前輪的 穀或操控臂，所述第二連接桿的第二端連接至所述第三可接地前輪的轂或操 控臂，并且，所述第一和第二連接桿均可響應所述操控裝置的操作而操作以 推壓但并基本上不拉伸其相應的轂或操控臂。
第一和第二連接桿的這種結構有利地提供一種裝置，使得，當所述第一 可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向而使所述車輛的運動可描述為曲線時，在所述曲線 外側(cè)的可接地前輪的操控角至少部分地朝向所述第 一 可接地前輪的操控角 轉(zhuǎn)向，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前輪的操控角基本上不朝向所述第一可接地 前輪的操控角轉(zhuǎn)向。
特別優(yōu)選地，所述第一和第二連接桿均包括伸縮軸，并且，每個伸縮軸 被設置為伸長，從而基本上不拉伸其相應的轂或操控臂。
優(yōu)選地，所述車輛進一步包括偏置裝置，所述偏置裝置作用于所述第二 和第三可接地前輪中的每一個的轂或操控臂上，所述偏置裝置設置為將所述 第二和第三可接地前輪的操控角偏置到直線向前位置。這種偏置裝置有利地 用于，如果第二和第三可接地前輪并未通過對應的第 一或第二連接桿而向外 轉(zhuǎn)向，則保持所述第二和第三可接地前輪直線向前對準。在所述車輛的反向 運動中，這種偏置裝置還有利地減輕所述第二和第三可接地前輪的操控角的 不希望產(chǎn)生的變化。作為實例，所述偏置裝置可包括彈簧，或氣桿。
優(yōu)選地，所述第二和第三可接地前輪設置有止動裝置，所述止動裝置被 設置為使得，當所述第一可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向而使車輛的運動可描述為 曲線時，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前輪的操控角被防止朝向所述第 一可接地 前輪的操控角轉(zhuǎn)向超過直線向前操控角。這種止動裝置有利地防止所述第二 和第三可接地前輪任何侵入所述車輛的底板區(qū)域中的可能性，并且，還限制 所述偏置裝置能夠移動所述第二和第三可接地前輪的程度。
在可替代實施例中，所述調(diào)節(jié)裝置可包括一個或多個致動器。所述一個 或多個致動器可包括一個或多個下述致動器電致動器，電磁致動器，氣動 致動器，液壓致動器，伺服氣動致動器，伺服液壓致動器。其他形式的致動 器對本領域中的技術人員為已知，并且，本公開內(nèi)容意在適用于所有合適的
現(xiàn)有形式的致動器，以及那些尚未被發(fā)明或開發(fā)的致動器。
所述一個或多個致動器可由例如微處理器的處理裝置控制。
優(yōu)選地，所述第一可接地前輪具有的直徑大于所述第二和第三可接地前
輪的直徑。所述第一可接地前輪由于較大而有利地使車輛能夠越過不平坦的 地形，路石，等等。所述第二和第三可接地前輪由于較小而在車輛的前部中 不會占有不必要的空間，并有助于車輛的總體緊湊性。
優(yōu)選地，所述第二和第三可接地前輪被安裝為使其可響應不平坦地形而 豎直移動。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種車輛，包括一個或多個可接地后輪和 三個可接地前輪，其中，所有三個可接地前輪在車輛的直線向前運動過程中 4妄觸地面。
優(yōu)選地，所述車輛進一步包括在車輛的轉(zhuǎn)向過程中使所述可接地前輪 之一升離地面的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面，優(yōu)選地，所述車輛為機動代步車。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于車輛的操控組件，所述操控組件 包括由使用者操作的操控裝置；第一可接地輪，其可響應于所述操控裝置 的操作而操控；第二和第三可接地輪，其位于所述第一可接地輪的任一側(cè)； 和調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)所述第一可接地輪的操控角調(diào)節(jié)所述第二和第三可接 地輪的操控角和高度，所述調(diào)節(jié)裝置被配置為使得當所述第一可接地輪具 有直線向前操控角時，所述第二和第三可接地輪的操控角也為直線向前的， 并且，三個可接地輪均接觸地面；并且當所述第一可接地輪的操控角轉(zhuǎn)向而 使得所述車輛的運動可描述為曲線時，在所述曲線外側(cè)的可接地輪的操控角 轉(zhuǎn)向而至少部分地朝向所述第 一可接地輪的操控角，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接 地輪的操控角基本上不轉(zhuǎn)向朝向所述第一可接地輪的操控角，并且，在所述 曲線內(nèi)側(cè)的可接地輪上的高度相對于在所述曲線外側(cè)的可接地輪的高度而 升高，所述第一可接地輪和在所述曲線外側(cè)的可接地輪保持接觸地面。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種操控機構，用于具有可操控可接地輪 的車輛，并包括用于將所述可操控可接地輪的操控角偏置到直線向前取向的 裝置。
優(yōu)選地，所述操控機構包括具有成形區(qū)域的第一元件，和第二元件，
所述第二元件被設置為響應所述可操控輪的操控而沿所述第一元件的成形
區(qū)域接觸移動；所述成形區(qū)域基本上為凹形，U形或V形；所述第二元件被 設置為當所述可操控輪的操控角在直線向前取向時位于所述成形區(qū)域內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種用于車輛的操控機構，所述操控機構 包括具有第一端和第二端的連接桿，所述連接桿的第一端被設置為響應所述 操控裝置的操作而移動，并且，所述連接桿的第二端連接至可接地輪的轂或 操控臂，其中，所述連接桿可響應所述操控裝置的操作而操作以推壓但基本 上不拉伸轂或操控臂。
優(yōu)選地，所述連接桿包括伸縮軸，并且所述伸縮軸被設置為伸長，從而 基本上不拉伸所述轂或操控臂。
應理解的是，關于本發(fā)明的第一方面的上述優(yōu)選的或可選的特征同樣可 適用作為關于本發(fā)明的第二、第三、第四或第五方面的優(yōu)選的或可選的特征。 進一步地，本領域技術人員應理解的是，在此描述的各特征可通過任何組合 使用。


本發(fā)明的實施例現(xiàn)在將僅通過實例并參照附圖進行說明，在附圖中 圖la和lb例示了分別從側(cè)方和正方所示的傳統(tǒng)三輪機動代步車； 圖2a和2b例示了分別從側(cè)方和正方所示的傳統(tǒng)四輪機動代步車； 圖3a和3b例示了分別從側(cè)方和正方所示的根據(jù)本發(fā)明的實施例的五輪 機動代步車；
圖4a， 4b和4c例示了分別在傳統(tǒng)三輪機動代步車、傳統(tǒng)四輪機動代步 車和根據(jù)本發(fā)明實施例的五輪機動代步車上的典型身體姿勢；
圖5例示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的中心前輪的側(cè)視圖，其從車輛的其余 部分移除；
圖6例示了圖5中的中心前輪，其部分地連接至車輛；
圖7例示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的以直線向前操控角排列的前面三個
輪以及樞轉(zhuǎn)安裝的子組件的后視圖8例示了包括在機動代步車中的以直線向前操控角排列的前面三個 輪以及樞轉(zhuǎn)安裝的子組件的上方俯視圖9例示了包括在機動代步車中的以直線向前操控角排列的前面三個 輪以及樞轉(zhuǎn)安裝的子組件的前視圖10例示了包括在機動代步車中的在操控過程中前面三個輪以及樞轉(zhuǎn) 安裝的子組件的上方俯視圖11例示了包括在機動代步車中的在操控過程中前面三個輪以及樞轉(zhuǎn) 安裝的子組件的可替代的上方俯視圖；和
圖12例示了在操控過程中前面三個輪的前視圖，顯示了樞接至一側(cè)的 子組件并因此使一個輪(保持直線向前操控角)升離地面。
在附圖中，相同的元件自始至終由相同的附圖標記指示。
具體實施例方式
現(xiàn)有各實施例表現(xiàn)了申請人所知的實際應用本發(fā)明的最好方式。然而， 它們并不是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的僅有方式。
當前實施例描述了機動代步車(例如，供老年人、殘疾人或體弱者使用)。 然而，在此描述的原理可易于適用于需要高機動性和穩(wěn)定性的其他輪式車輛 中，例如，輪椅，越野車(off-road buggy),采礦車輛，施工車輛，農(nóng)用車 輛，拖拉機和小型游戲車輛。
圖3a和3b例示了根據(jù)本發(fā)明的機動代步車30的現(xiàn)有的優(yōu)選實施例。 代步車30包括五個可接地輪(g畫nd-engagingwheel) 32, 33, 34, 36, 37。 兩個后輪32, 33被驅(qū)動，例如，通過位于代步車座位下方的電池供電馬達 驅(qū)動。在代步車30的前部是中心可操控輪34，中心可操控輪34通過操作 操控手柄31 (或被設置為接收使用者輸入的其他操控機構，例如，操縱桿， 或一個或多個桿，按鈕或槳控制器，等)進行操控。
在代步車前部的中心輪34的任一側(cè)設置所稱的"支(outrigger)"輪
36、 37。中心前輪34與兩后輪32、 33的直徑基本上相同。兩支輪36、 37 的直徑小于中心前輪34的直徑。在車輛直線向前運動過程中，所有五個輪 32、 33、 34、 36和37均接觸地面，這提供了極好的穩(wěn)定運動，即使當經(jīng)過 不平坦地形或路石(kerb)等時亦是如此。
如圖12所示，支輪36、 37配置為使得，當中心前輪34的操控角轉(zhuǎn)向 而使車輛30沿彎曲路徑移動時(在圖12的實例中，車輛轉(zhuǎn)向其右方)，在 彎曲路徑外側(cè)的支輪37的操控角至少部分地朝中心前輪34的操控角轉(zhuǎn)向。 這在轉(zhuǎn)向過程中提供了車輛30的良好的穩(wěn)定性。不過，在彎曲路徑內(nèi)側(cè)的 支輪36并未朝中心前輪34的操控角轉(zhuǎn)向。這提供的有利之處在于，在彎曲 路徑內(nèi)側(cè)的支輪36并不侵入車輛的底板區(qū)域，因此，不減少使用者足部的 可用區(qū)域。相反地，支輪36保持直線向前操控角，并升離地面，使得輪36 在車輛的轉(zhuǎn)向過程中不會在地面上刮擦。
相反地，如果中心前輪34的操控角使得車輛轉(zhuǎn)向其左方，則支輪36在 曲線外側(cè)，因此，支輪36的操控角至少部分地朝中心前輪34的操控角轉(zhuǎn)向。 在路石內(nèi)側(cè)的支輪37保持直線向前操控角并升離地面。
因此，中心前輪34和兩個支輪36、 37之一在拐彎過程中保持接觸地面， 因此為車輛和使用者提供了穩(wěn)定性。
操控組件被配置為根據(jù)中心前輪34的操控角改變支輪36、 37的操控角 和高度。在一個實施例中，支輪36、 37的操控角和高度可通過一個或多個 致動器調(diào)節(jié)，所述致動器設置為升高支輪36、 37或使其操控角轉(zhuǎn)向。這些 致動器可由微處理器控制，并可直接響應于中心前輪34的操控角，或響應 于手柄31的操控角，或響應于由使用者通過合適的操控方式所提供的任意 其他輸入。本領域技術人員應理解的是，致動器可以是電的、電磁的、氣動 的、液壓的、伺服氣動的、伺服液壓的或任意其他適當形式的致動器。
然而，在當前的優(yōu)選實施例中，致動器不用于改變支輪36、 37的操控 角和高度。相反地，提供如圖5至12所示的完全機械調(diào)節(jié)機構，用于根據(jù) 中心前輪34的操控角改變支輪36， 37的操控角和高度。這在目前是優(yōu)選的，因為其是完全機械式的，非常可靠，不易受到電故障或其他電源問題的影響， 并且不需要能源進行操作。
首先參見圖5至8,所用的機械調(diào)節(jié)裝置在兩個主要部件周圍構造，即， 樞轉(zhuǎn)安裝的子組件70、 70a、 70b和軸50。兩個支輪36, 37安裝在子組件的 任一側(cè)(either side)上，并且，支輪36通過軸80連接至子框架區(qū)域70a, 支輪37通過軸81連接至子框架區(qū)域70b。
如圖8所示，子組件的中心部分形成為半圓形或U形框架70?？蚣?0 通過樞軸90連接至車輛的主底盤(例如，連接至橫越元件96,而橫越元件 96被縱向元件98、 99支撐)。樞軸90定向為在水平線以上大約5度的角。 子組件框架70可圍繞樞軸90樞轉(zhuǎn)向左或向右，從而使支輪36， 37中的一 個或另一個能夠升離地面。
子組件框架70在豎直面中的接合(articulation)受限于止動元件94、 95,所述止動元件可鄰接橫越元件96的下側(cè)以限制豎直運動。在使用中，
中心前輪34位于子組件框架70的半圓形狀內(nèi)。
首先參見圖5，中心前輪34通過軸60安裝在叉部54中。叉部54連接 至操控軸(或操控柱)56，操控軸56連接至車輛的手柄31或通過某些其他 裝置旋轉(zhuǎn)(例如，通過操縱桿控制器下的馬達)，從而改變中心前輪34的 操控角。軸50 (可以是管狀軸)彎曲，從而使其基本上平行于中心前輪34 的外周界延伸。軸50的一端固定連接至操控軸56,使得軸50對應于中心 前輪34的操控角而轉(zhuǎn)向一側(cè)或另一側(cè)。
滾輪52安裝在軸50遠離操控軸56的一端。滾輪52的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于 中心前輪34的旋轉(zhuǎn)軸線。座位滾輪52的替代方案，軸50的端部可提供有 某些其他滾動裝置；或用于在子組件上滑動的滑動裝置；或用于接合子組件 的齒裝置(例如，以齒條-小齒輪組件的方式)。
參見圖6,中心前輪34通過固定的支撐元件58連接至車輛底盤。優(yōu)選 地，支撐元件58的連接位置與子組件70的樞軸90—致，不過這不重要。
中心前輪34、支撐元件58、軸50和滾輪52配置為使得滾輪52接觸子組件 框架70的頂表面。當中心前輪34的操控角轉(zhuǎn)向時，滾輪52沿子組件70的 半圓/U形框架向左或向右。
參見圖7和8以及隨后的附圖，軸50和滾輪52對子組件70的半圓形 框架的作用導致，當中心前輪34的操控角轉(zhuǎn)向時子組件圍繞樞軸90樞轉(zhuǎn)。 另外，由于半圓形框架的平面相對于水平方向傾斜5°，并且由于滾輪52沿 水平面移動，因此，子組件70對滾輪52的反作用導致其在釋放時操控返回 中立(直線向前)位置。這給出"零，，位置，從而使操控穩(wěn)定，并消除了與 傳統(tǒng)四輪代步車相關的急促運動。
子組件框架70可視為凸輪，而滾輪52可視為凸輪從動件。滾輪52與 子組件框架70之間的相互作用有效形成凸輪作用，從而使子組件樞轉(zhuǎn)。
淺凹部71可提供在子組件框架70的中心區(qū)域中。凹部71可基本上為 凹型、U形或V型。在中心前輪34指向直線向前操控角時，滾輪52位于子 組件框架70上的凹部71中。這有助于提供"零"位置，從而使操控穩(wěn)定， 并消除了與傳統(tǒng)四輪代步車相關的急促運動。
凹部71可單獨用于提供凸輪作用以樞轉(zhuǎn)子組件70，并使操控偏置朝向 直線向前位置，而不需要子組件70和樞軸90相對于車輛底盤傾斜。
相反地，用于樞轉(zhuǎn)子組件70的凸輪作用，和自居中操控，可以通過子 組件70和樞軸90相對于車輛底盤的角度而單獨提供，而不需要凹部71。 同時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，傾斜的子組件70和凹部71可給予樞轉(zhuǎn)子組件70和自居中 操控以良好性能。
如圖7和8所示，支輪36、 37安裝在U形子框架70的任一側(cè)，處于 區(qū)域70a和70b中。每一支輪36、 37通過相應的軸80、 81連接至相應的轂 79、 89。每一敎79、 89在相應的U形夾結構77、 87內(nèi)圍繞相應的豎直柱 78、 88可豎直移動。支輪36、 37的操控角可分別圍繞中心銷92、 93轉(zhuǎn)動。
通過豎直柱78、 88和U形夾77、 87,支輪36、 37設置有大約25 - 30mm 的另外的獨立豎直運動。這使得三個前輪34、 36、 37在車輛沿直線行進時
均接觸地面。這連同子組件70的樞轉(zhuǎn)運動，對于不平坦地面進行補償，并
使得中心前輪34保持接觸地面。在直線中，這提供了極為穩(wěn)定的行進，并
使車輛能夠通過路石和其他不規(guī)則地形。
支輪36， 37在側(cè)平面中的運動受到限制，使得每個支輪的最前部分僅 能夠向內(nèi)樞轉(zhuǎn)朝向車輛前部的中心，如圖10和11中通過輪37所示?？梢?可選地提供止動部118和119 (顯示在圖8和11中)，其靠緊子框架區(qū)域 70a和70b以緩沖支輪向內(nèi)的轉(zhuǎn)向。通過如圖10所示的止動部114、 116, 支輪的操控角防止以相反方式轉(zhuǎn)向(也就是說，每個支輪的最后面的部分被 防止朝車輛的背部中心轉(zhuǎn)向)。這是為了防止支輪進入足部區(qū)域(使用者的 足部110、 112在圖10中顯示)，從而與傳統(tǒng)四輪代步車相比提供了更大的， 無障礙的底板區(qū)域。
為了使支輪36， 37的操控角轉(zhuǎn)向，支組件通過可擴展的伸縮系桿72、 74和82、 84連接至中心前輪組件。第 一伸縮系桿72、 74連接在支輪36的 操控臂上的樞軸76與中心前4侖34的叉部一側(cè)上的元件61上的樞軸63之間。 第二伸縮系桿82、 84連接在支輪37的操控臂上的樞軸86與中心前輪34的 叉部另 一側(cè)上的元件61上的4區(qū)軸62之間。
在每個伸縮系桿中， 一部分(例如74)的直徑小于另一部分(例如72) 的直徑，其中所述另一部分為管狀，使得部分74可進入部分72內(nèi)。這使得 系桿72、 74能夠作為整體伸長或縮短，從而使系桿72、 74隨操控機構轉(zhuǎn)向 而改變長度。對本領域技術人員顯而易見的是，為了伸長或縮短作為整體的 系桿，可使用的其他可延伸機械結構來替代這種伸縮系桿，例如，使用其中 具有桿部分沿另 一部分滑動的結構。
當壓縮至最短長度時，系桿可推壓與其相連的支輪的操控臂。如圖10 和11所示，例如，壓縮后的系桿82、 84可推壓支輪37的操控臂，從而使 支輪37至少部分地沿用中心前輪34的操控角。
不過，如圖lO和ll中的系桿72、 74所示，由于系桿的可自由擴展性， 系桿不能拉伸與其相連的支輪的操控臂。此外，如先前所述，止動部114、
116防止支輪轉(zhuǎn)向進入車輛的底板區(qū)域中。
當中心前輪34的操控角轉(zhuǎn)向時，如圖10和11所示，滾輪52沿著樞轉(zhuǎn) 安裝的子組件70的U形框架運行。由于U形框架70被安裝為相對于水平 方向成5度，因而其作用在于，軸50下壓在子組件70的一側(cè)上，這將導致 一個支輪(即，圖IO和11中的輪37)被下壓，而另一個支輪(即，輪36) 被升離地面。在此實例中，升高的輪36為運動受限的輪，并且此輪不能朝 中心前輪34的操控角轉(zhuǎn)向。通過這種方式使輪36升離地面，這樣，消除了 當車輛以彎曲路徑行進時輪胎對地面的刮擦。
如果以另一種方式表述，則升高的輪36由于止動部114的存在而不能 沿與中心前輪34相同的方向轉(zhuǎn)向，因此，可伸長的系桿72、 74伸長以進行補償。
應理解的是，當中心前輪34沿另一方向操控時，升高一個支輪(例如 36)并使另一支輪(例如37)轉(zhuǎn)向的動作是相反的。
盡管系桿72、 74和82、 84可伸長，但其仍分別通過保持彈簧100、 102 而保持一定程度的壓縮。保持彈簧100、 102在每個支輪36、 37的操控臂與 子組件70的U形框架之間起作用。因此，在圖10和11中，通過系桿82、 84轉(zhuǎn)向的支輪37通過保持彈簧102被限制在此轉(zhuǎn)向位置。保持彈簧100、 102的安裝位置使得在車輛反向時防止支輪36、 37進入完全鎖定狀態(tài)。
在可替代實施例中，保持彈簧100、 102可被替代為其他的彈性裝置， 例^口氣斥干(gas strut)。
參見圖3a,可為使用者的足部提供單獨的歇腳板41。每個歇腳板41的 角度可調(diào)節(jié)，例如，向下(至位置40)或向上(至位置42)。也可沿車輛 向后或向前調(diào)節(jié)單獨歇腳板。
當前的機動代步車允許使用者的足部放置在所希望的位置，同時在轉(zhuǎn)向 時使支輪36， 37保持穩(wěn)定性。操控系統(tǒng)允許三輪車輛的可操作性和轉(zhuǎn)向圓 (turning circle),同時保持四輪車輛的穩(wěn)定性。
在此所述的當前的機動代步車與傳統(tǒng)代步車相比，允許乘客坐得更低，
低大約50mm，從而有助于穩(wěn)定性。當前的代步車還可比傳統(tǒng)代步車短大約 100mm,從而有助于可操控性，并且當代步車在汽車或其他車輛的貨箱(或 "行李箱")中運輸時有助于貯存。
姿勢考慮
機動車輛制造商花費大量經(jīng)費研究使用者的理想就座位置和姿勢。 一般 推薦的姿勢結構為，臂稍微彎曲，背部傾斜而與髖關節(jié)及膝關節(jié)成盡可能小
的角度。圖4a、 4b和4c分別例示了在傳統(tǒng)三輪機動代步車、傳統(tǒng)四輪機動
角度是近似的，僅顯示出在就座時的關節(jié)位置。
乘坐高度很重要，這是因為，使用者的重心(圖la、 2a和3a中由"BCG" 所示)越低，則使用者的穩(wěn)定性越大。車輛的重心(圖la、2a和3a中由"VCG" 所示)也應該盡可能低，以使穩(wěn)定性最大化。為了進一步改善使用者和車輛 的穩(wěn)定性，兩個重心(即，"BCG"和"VCG")應在同一豎直線上；兩個 重心分開得越遠，則使用者和車輛的穩(wěn)定性越差。
足部的位置也很重要，這是由于足部的放置可影響使用者在對不同的力 (例如，上坡或下坡、轉(zhuǎn)向，等等)進行反應時的穩(wěn)定性。足部應總是處于 向前的位置，這是因為，足部和腿部的重量在行進上坡時有助于穩(wěn)定車輛的 前端(重心前移)，并有助于防止傾翻。
當行進下坡時作用相同。由于足部在向前的位置，因而試圖將乘客向前 拉的力沿腿部分散至髖部。這使得應力離開使用者的腿部和肩部肌肉。如果 就座位置是使用傳統(tǒng)四輪代步車所采用的"端坐并將腿部置于身前"的姿勢 (例如，如圖2a中代步車20上的使用者26所示)，則力以90度角傳遞， 從而在膝部和肩部肌肉上施加額外的應力?？紤]到機動代步車的可能的乘客 不能行走，則這將是不利的并可能導致人員以及車輛的不穩(wěn)定性。
傳統(tǒng)的三輪代步車(圖la中的10)顯示了使用者18的良好就座位置。 這種就座位置也例示在圖4a中。足部的位置可變化，并可放置在底板上的
任何地方，這影響身體和車輛的穩(wěn)定性。
傳統(tǒng)的四輪代步車(圖2a中的20)顯示了使用者26的不良就座位置。 所述就位位置也例示在圖4b中。膝關節(jié)B太嚴重，足部角度C也是如此。 這向整個身體施加應力，尤其是背部。重心移動至車輛后部，從而影響穩(wěn)定 性。虛線28顯示放在代步車的前輪上方的頂蓋上的足部。這減輕了關節(jié)B 上的應力，但在背部和關節(jié)A上載荷上升。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的五輪代步車，如圖3a和3b所示，顯示了使用 者38的良好就座位置。所述就座位置也例示在圖4C中。使用者的身體重量 沿車輛分布。這使得身體呈線形姿勢，從而使由車輛的動態(tài)運動所產(chǎn)生的力 能夠被吸收而在使用者的背部或肌肉系統(tǒng)上沒有過度應力。如上所述，當前 的歇腳板41可向上和向下調(diào)節(jié)一定角度(40- 42)，并向后和向前移動， 從而允許使用者的足部角度在兩個平面中調(diào)節(jié)。這是重要的，因為使用者的 足部承擔由車輛的運動所產(chǎn)生的初始力。歇腳板41使得用戶對于將足部放 在正確區(qū)域中很直觀。這保持了人員和車輛的穩(wěn)定性。
權利要求
1、一種車輛，包括由使用者操作的操控裝置；一個或多個可接地后輪；第一可接地前輪，其位于所述車輛的前部的大致中心，并且能夠響應于所述操控裝置的操作進行操控；第二和第三可接地前輪，其位于所述第一可接地前輪的任一側(cè)；和調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)所述第一可接地前輪的操控角調(diào)節(jié)所述第二和第三可接地前輪的操控角和高度，所述調(diào)節(jié)裝置被配置為使得當所述第一可接地前輪具有直線向前操控角時，所述第二和第三可接地前輪的操控角也為直線向前的，并且，所有三個可接地前輪均接觸地面；并且當所述第一可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向而使得所述車輛的運動可描述為曲線時，在所述曲線外側(cè)的可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向而至少部分地朝向所述第一可接地前輪的操控角，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前輪的操控角基本上不轉(zhuǎn)向朝向所述第一可接地前輪的操控角，并且，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前輪的高度相對于在所述曲線外側(cè)的可接地前輪的高度升高，所述第一可接地前輪和在所述曲線外側(cè)的可接地前輪保持接觸地面。
2、 如權利要求l的車輛，其中，所述調(diào)節(jié)裝置包括樞轉(zhuǎn)安裝的子組件， 所述第二和第三可接地前輪安裝在所述子組件上。
3、 如權利要求2的車輛，進一步包括結構元件，所述結構元件通過所 述操控裝置的操作可移動，并設置為作用于所述子組件上而導致所述子組件 由于所述操控裝置的操作而樞轉(zhuǎn)。
4、 如權利要求3的車輛，其中，所述結構元件的第一端設置為可動地 接觸抵靠所述子組件，使得由于所述操控裝置的操作所致的所述結構元件的 第一端在所述子組件上的運動導致所述子組件樞轉(zhuǎn)。
5、 如權利要求4的車輛，其中，所述子組件圍繞樞軸安裝，所述樞軸相對于由所述可接地輪的最低位置限定的假想水平面在水平方向以上傾斜 一角度。
6、 如權利要求5的車輛，其中，所述樞軸在水平方向以上的角度大約 為5。。
7、 如權利要求4、 5或6的車輛，其中，所述子組件包括成形區(qū)域。
8、 如權利要求7的車輛，其中，所述成形區(qū)域基本上為凹形、U形或 V形。
9、 如權利要求7或8的車輛，其中，所述結構元件的第一端設置為當 所述操控裝置配置為直線向前行進時位于所述成形區(qū)域內(nèi)。
10、 如權利要求4至9中任一權利要求的車輛，其中，所述結構元件的 第一端設置有滾動裝置。
11、 如權利要求4至10中任一權利要求的車輛，其中，所述第一可接 地前輪設置有操控軸，所述結構元件的第二端連接至所述操控軸。
12、 如權利要求11的車輛，其中，所述結構元件從所述操控軸延伸至 所述子組件，并基本上平行于所述第一可接地前輪的周界。
13、 如權利要求12的車輛，其中，所述子組件包括彎曲區(qū)域，所述彎 曲區(qū)域的形狀在所述第 一 可接地前輪的操控角的變化過程中與由所述結構 元件的第二端所限定的軌跡對應，所述結構元件的第二端作用于所述子組件 的所述彎曲區(qū)域上。
14、 如前述任一權利要求的車輛，其中，所述調(diào)節(jié)裝置進一步包括第一 和第二連接桿，所述第一和第二連接桿均包括第一端和第二端，每個連接桿 的第 一端設置為響應所述操控裝置的操作而移動，所述第 一連接桿的第二端 連接至所述第二可接地前輪的轂或操控臂，所述第二連接桿的第二端連接至 所述第三可接地前輪的轂或操控臂，并且，所述第一和第二連接桿均可響應 所述操控裝置的操作而操作以推壓但基本上不拉伸其相應的轂或操控臂。
15、 如權利要求14的車輛，其中，所述第一和第二連接桿均包括伸縮軸，并且，每一個伸縮軸被設置為伸長，從而基本上不拉伸其相應的轂或操控臂。
16、 如前述任一權利要求的車輛，進一步包括偏置裝置，所述偏置裝置作用于所述第二和第三可接地前輪中的每個的轂或操控臂上，所述偏置裝置 設置為將所述第二和第三可接地前輪的操控角偏置到直線向前位置。
17、 如前述任一權利要求的車輛，其中，所述第二和第三可接地前輪設 置有止動裝置，所述止動裝置被設置為使得，當所述第一可接地前輪的操控 角轉(zhuǎn)向而使得所述車輛的運動可描述為曲線時，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前 輪的操控角被防止轉(zhuǎn)向超過大致直線向前操控角朝向所述第一可接地前輪 的操控角。
18、 如權利要求1或2的車輛，其中，所述調(diào)節(jié)裝置包括一個或多個致 動器。
19、 如權利要求18的車輛，其中，所述一個或多個致動器包括一個或 多個以下致動器電致動器，電磁致動器，氣動致動器，液壓致動器，伺服 氣動致動器，伺服液壓致動器。
20、 如權利要求18或19的車輛，其中，所述一個或多個致動器由處理裝置控制。
21、 如前述任一權利要求的車輛，其中，所述第一可接地前輪具有的直 徑大于所述第二和第三可接地前輪的直徑。
22、 如前述任一權利要求的車輛，其中，所述第二和第三可接地前輪被 安裝而使其響應于不平坦地形可豎直移動。
23、 一種車輛，包括一個或多個可接地后輪和三個可接地前輪，其中， 所有三個可接地前輪在所述車輛的直線向前運動過程中接觸地面。
24、 如權利要求23的車輛，進一步包括在所述車輛的轉(zhuǎn)向過程中將 所述可接地前輪之一升起的裝置。
25、 如前述任一權利要求的車輛，該車輛為機動代步車。
26、 一種用于車輛的操控組件，所述操控組件包括 由使用者操作的操控裝置；第 一可接地輪，其能夠響應于所述操控裝置的操作而操控； 第二和第三可接地輪，其位于所述第一可接地輪的任一側(cè)；和 調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)所述第一可接地輪的操控角調(diào)節(jié)所述第二和第三可 接地輪的操控角和高度，所述調(diào)節(jié)裝置被配置為使得當所述第 一可接地輪具有直線向前操控角時，所述第二和第三可接 地輪的操控角也為直線向前，并且，三個可接地輪均接觸地面；并且當所述第一可接地輪的操控角轉(zhuǎn)向而使得所述車輛的運動可描述 為曲線時，在所述曲線外側(cè)的可接地輪的操控角轉(zhuǎn)向而至少部分地朝向 所述第一可接地輪的操控角，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地輪的操控角基本 上不轉(zhuǎn)向朝向所述第一可接地輪的操控角，并且，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地輪上的高度相對于在所述曲線外側(cè)的可接地輪的高度而升高，所述 第 一可接地輪和在所述曲線外側(cè)的可接地輪保持接觸地面。
27、 一種操控機構，用于具有可操控的可接地輪的車輛，包括用于將 所述可操控的可接地輪的操控角偏置到直線向前方向的裝置。
28、 如權利要求27的操控機構，其中所述操控機構包括具有成形區(qū)域的第 一元件并包括第二元件，所述第二 元件被設置為響應于所述可操控輪的操控而沿所述第 一元件的成形區(qū)域接 觸移動；所述成形區(qū)域基本上為凹形、U形或V形；和所述第二元件被設置為當所述可操控輪的操控角在直線向前方向時位 于所述成形區(qū)域內(nèi)。
29、 一種用于車輛的操控機構，所述操控機構包括具有第一端和第二端 的連接桿，所述連接桿的第一端被設置為響應操控裝置的操作而移動，所述 連接桿的第二端連接至可接地輪的轂或操控臂，其中，所述連接桿可響應于 所述操控裝置的操作而操作以推壓但基本上不拉伸所述轂或操控臂。
30、 如權利要求29的操控機構，其中，所述連接桿包括伸縮軸，所述 伸縮軸被設置為伸長，從而基本上不拉伸所述轂或操控臂。
31、 一種車輛，其大致如在此根據(jù)各附圖的任意組合作為參照所述。
32、 一種用于車輛的操控組件或操控裝置，其大致如在此根據(jù)各附圖的 任意組合作為參照所述。
全文摘要
一種車輛，包括由使用者操作的操控裝置；一個或多個可接地后輪；位于車輛前部的中心的第一可接地前輪(34)；第二和第三可接地前輪(36，37)，其位于第一可接地前輪的任一側(cè)，并具有調(diào)節(jié)裝置用以根據(jù)所述第一可接地前輪的操控角調(diào)節(jié)所述第二和第三可接地前輪的操控角和高度，所述調(diào)節(jié)裝置被配置為使得當?shù)谝豢山拥厍拜?34)具有直線向前操控角時，第二和第三可接地前輪(36，37)的操控角也為直線向前，并且，所有三個可接地前輪均接觸地面；當?shù)谝豢山拥厍拜?34)的操控角轉(zhuǎn)向而使車輛的運動可描述為曲線時，在所述曲線外側(cè)的可接地前輪的操控角至少部分地朝第一可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前輪的操控角基本上不朝第一可接地前輪的操控角轉(zhuǎn)向，并且，在所述曲線內(nèi)側(cè)的可接地前輪的高度相對于在所述曲線外側(cè)的可接地前輪的高度升高，第一可接地前輪和在所述曲線外側(cè)的可接地前輪保持接觸地面。
文檔編號B62K5/025GK101351378SQ200780001026
公開日2009年1月21日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權日2006年7月25日
發(fā)明者弗雷德里克·查理斯·布朗, 格拉哈姆·雷吉納爾德·尼科爾斯 申請人:先進車輛設計有限公司