專利名稱：三輪車電子穩(wěn)定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有穩(wěn)定控制系統(tǒng)，特別是涉及提高車輛駕駛穩(wěn)定性的 電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的車輛。具體而言，本發(fā)明涉及具有穩(wěn)定控制系統(tǒng)的 三輪車。
背景技術(shù)：
機動三輪摩托車在現(xiàn)有技術(shù)中已為人熟知。已公知的有兩種不同構(gòu) 造的三輪車。第一種構(gòu)造在車輛前部具有兩個車輪并在車輛后部具有一 個車輪。第二種構(gòu)造在前部具有一個車輪并在后部具有兩個車輪。
且不論三輪車的具體構(gòu)造，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員公認三輪車本質(zhì)上 穩(wěn)定性不如諸如汽車的四輪車。這種不穩(wěn)定性由數(shù)種因素造成。對于相 當?shù)妮S距、輪距及重心(CG)位置來說，三輪車的傾翻軸線比四輪車 的傾翻軸線更靠近CG，從而縮窄三輪車的穩(wěn)定包絡線。
然而， 一開始就應當指出的是，三輪車相對于四輪車的固有的不穩(wěn) 定性不應該理解為三輪車不能保持穩(wěn)定。相反，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 會理解的，用于三輪車的某些設計本質(zhì)上是非常穩(wěn)定的并且甚至能夠優(yōu)于某些四輪車，諸如具有窄輪距和高重心的四輪車。
影響車輛穩(wěn)定性的另一因素是車輛的重心高度。車輛重心高度測量 為車輛靜止時距離地面的距離。當駕駛員在車上時，重心位置基于駕駛 員的位置以及所設置的座位裝置的類型變化。
跨座型車輛的駕駛員位于離地面較高的位置，因而其重心位置通常 高于具有斜躺式座椅的車輛，具有斜躺式座椅的車輛可能更穩(wěn)定，但是 由于駕駛員不能位于發(fā)動機上方，所以需要附加的空間，并且可能具有 不同的重量分布。斜躺型座椅包括常見于四輪車中的座椅類型凹背摺椅 等。斜躺座椅構(gòu)造中的兩個駕駛員通常并排分布。
雖然跨座可能不利地升高車輛重心，但是它們也提供斜躺座椅所不 具有的優(yōu)點。具體而言，跨座使得駕駛位置更緊湊，并由于司機的位置 較高而使視野變得開闊，還允許駕駛員傾斜彎曲以改善操作?？缱€使 道路上的其他人能夠更清楚地看到司機。如果需要，跨座還可以在駕駛 座后面提供用于第二個乘座的空間。
雙座跨座式車輛的優(yōu)點在于，不論車上有一個還是多個駕駛員，車 輛重心總是沿車輛的縱向中心線對稱定位。相反，在輕重量斜臥式三輪 車上，只有一個司機時的車輛重心與有兩個駕駛員時的車輛重心不在同 一位置。當具有斜臥式座椅的三輪車上只有一個司機時，其重心將在朝 向司機側(cè)的方向上偏離該車輛的縱向中心線。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所 理解的，這種偏離將影響斜臥式座椅車輛的操作性能。
其他影響穩(wěn)定性的因素包括輪胎之間的距離。在車輛上，軸距指前 車軸與后車軸之間的距離。另一方面，輪距指同一車軸上的兩個輪胎之
間的距離；在三輪車的特定情況下，輪距指同一車軸的兩個輪胎之間的 距離。輪胎之間的較大的距離(不論是軸距還是輪距)能夠提高車輛的 穩(wěn)定性，但是會使車輛的整體長度和寬度變大，從而使車輛會因尺寸增 大而不容易操作。
在任何車輛設計中，具體而言，在三輪車構(gòu)造中，轉(zhuǎn)彎穩(wěn)定性是主 要考慮因素。在轉(zhuǎn)過曲線時，車輛受到離心力作用，這一點是車輛設計 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易理解的。通常，重心較高的車輛在離心力作 用下比重心較低的車輛的傾翻閾值低。
因為相對于典型的四輪車構(gòu)造而言，三輪車的左傾翻軸線和右傾翻 軸線離車輛重心更近，所以三輪車的穩(wěn)定性問題引起特別關(guān)注。車輛的 傾翻軸線定義為由前輪胎接地面積和后輪胎接地面積在重心一側(cè)形成 的軸線，在極端情況下，車輛可能繞該軸線傾翻。三輪車通常比大小相 同的四輪車的質(zhì)量更小，因此更容易受到裝栽情況，尤其是司機、乘客 和貨物重量變化的影響。而且，如果采用跨座，車輛重心比斜臥式三輪 車高。因為車輛重心相對傾翻軸線越高，車輛傾翻時所需的側(cè)向力便越 小，所以相對較高的重心縮窄了所有車輛的傾翻穩(wěn)定包絡線。車輛重心 相對于其傾翻軸線的高度和車輛輪胎的摩擦系數(shù)決定使車輛傾翻所需 的最小側(cè)向力，因此它們用來部分地確定車輛的傾翻穩(wěn)定包絡線的較低 極限。
為了配置用于公路用途的三輪車，必須采用公路型輪胎。在高速行 駛或急轉(zhuǎn)彎時，在路面上產(chǎn)生的離心力可能超過公路型輪胎與公路的附 著力閾值，這會導致一個或多個輪胎沿路面滑行，但能夠防止?jié)撛诘膬A 翻。在某些情況下該滑動可能導致車輛轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足。
如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的，當代公路型輪胎能夠提供相當 大的路面附著力。實際上當代公路型輪胎的附著力非常強，以至于當車
輛輪胎與路面保持完全附著(full traction )而非滑動時，諸如跨座式車 輛之類的具有高重心的車輛可能受到會導致該車輛超過其傾翻閣值的 力的作用。傾翻閾值是車輛傾翻穩(wěn)定包絡線的極限，達到該極限時一個 或多個車輛輪胎離開路面。例如，如果在轉(zhuǎn)彎操作中超過傾翻閾值，則 曲線內(nèi)側(cè)的一個或多個車輪會離開公路表面。在這種情況下，如果跨座 式車輛的駕駛員繼續(xù)給車輛施加側(cè)向加速度，可能會使車輛傾翻。如果 輪胎突然恢復與路面的附著力或撞到側(cè)邊的障礙物，則在嚴重轉(zhuǎn)向過度 的情況下也可能發(fā)生傾翻。因而，開發(fā)電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESS)以提高四 輪車的穩(wěn)定性。
電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESS)或車輛穩(wěn)定系統(tǒng)(VSS)被i殳計用來對機動 車輛上的不同系統(tǒng)進行電子管理以影響并控制車輛的行動。ESS能夠同 時管理大量參數(shù)。這提供了沒有配置ESS的車輛所不具有的優(yōu)點，因為 司機僅能夠同時管理有限的參數(shù)。典型的ESS從車輛獲得若千輸入并將 不同的輸出施加到該車輛以影響車輛的行動。輸入示例包括轉(zhuǎn)向管柱旋 度、車輛的縱向加速度和橫向加速度、發(fā)動機速度和扭矩輸出、對于是
否有駕駛員或乘客的檢測、四個車輪的轉(zhuǎn)速以及制動管路的油壓。傳統(tǒng)ESS使用來自所有四個車輪的輸入。 一些低成本系統(tǒng)使用的輸入減少， 但是這不能得到理想的車輛行動。還能夠?qū)碜詰壹芪灰埔约爸苿悠髋c 油門踏板位移的輸入提供給ESS。
來自ESS的輸出通常通過獨立管理每個車輪上的制動器、懸架、以 及發(fā)動機的動力輸出來影響機動車的行為，以便在某些情況下提高機動 車的穩(wěn)定性。
如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的，可以通過多種方式改變懸架行 為。例如，可通過機械方式或電子方式改變一個或多個減振器中的內(nèi)部 閥裝置。或者，可調(diào)整彈簧預載。另外，可通過將磁流變流體置于磁場 中來調(diào)整減振器中的流體粘度。
用于四輪車的動態(tài)控制系統(tǒng)通常通過控制車輛各輪的制動效果來 控制車輛的橫擺。橫擺控制系統(tǒng)將基于方向盤轉(zhuǎn)角的期望車輛方向與側(cè) 向加速度進行比較。尤其通過控制每個車輪上的制動量來維持期望的行 駛方向。然而，這種控制不直接解決車輛傾翻問題，如上所述，傾翻是 高重心車輛的一個問題。其通過防止轉(zhuǎn)向過度及側(cè)滑并在快速操作過程 中略微減速，間接解決傾翻問題，從而減小傾翻和傾翻的危險。用于四 輪車的動態(tài)控制系統(tǒng)通過校正車輛的某些增加傾翻可能性的動態(tài)條件 使傾翻傾向最小化。
在轉(zhuǎn)彎操作中，輪胎相對于地面旋轉(zhuǎn)一定角度，從而在輪胎組件和路面之間形成側(cè)向?qū)蛄?轉(zhuǎn)彎方向應力)。該角度稱為側(cè)偏角。在側(cè)向加速度增加的情況下，當前端的側(cè)偏角比后側(cè)偏角增加得更快時，這 時車輛轉(zhuǎn)向不足。后側(cè)偏較大時稱為轉(zhuǎn)向過度。
任何車輛轉(zhuǎn)彎都會在車輛上形成離心力。如果離心力超過車輛前輪 組件或后輪組件上產(chǎn)生的側(cè)向?qū)蛄?，則不再能保持該車輛的導引方 向，從而使得該車輛轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度，并因而處于不穩(wěn)定狀況。如 果車輛在穩(wěn)定狀況下行駛過快，當轉(zhuǎn)彎并進入轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度的不 穩(wěn)定狀況時，車輛必須減速和/或恢復其穩(wěn)定性條件。設計電子穩(wěn)定系 統(tǒng)以給不同車輪施加分級有效制動從而使車輛恢復穩(wěn)定運行。
圖4a、 b和圖5a、 b示出由四輪車經(jīng)歷的典型不穩(wěn)定條件以及施加到四個車輛中的每個車輪上的、為使車輛恢復穩(wěn)定運行的校正制動力得到的簡化力學圖。在圖4-5中，示出了四個輪胎接地印痕左前輪胎接地印痕50、左后輪胎接地印痕52、右后輪胎接地印痕54以及右前輪 胎接地印痕56。該車輛方位朝前，以箭頭F標示，并具有重心(或質(zhì)心)Cm4。
在圖4a和4b中，車輛經(jīng)受以繞cm4在順時針方向的彎箭頭示出的橫擺力矩Yv。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，該車輛的橫擺力矩Yy 是作用于車輛上的所有外力作用的結(jié)果，并且根據(jù)情況，其可能導致與至轉(zhuǎn)向機構(gòu)的輸入所要求的橫擺率不匹配的橫擺率，即轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度的狀況。在不匹配的情況下，為了抵抗該車輛的橫擺力矩Yv，施加超額制動力到車輪之一，從而產(chǎn)生以箭頭b示出的力矢量并形成制動力矩Yb，該制動力矩與Yb該車輛的橫擺力矩Yv方向相反，以恢復車輛平衡。例如，如果車輛正在左轉(zhuǎn)彎，示出的橫擺力矩Yv可能過大而使該車輛進入應當被校正的轉(zhuǎn)向不足狀況；或者如果車輛正在右轉(zhuǎn)彎，示出的橫擺力矩Yv可能過大而使該車輛進入應當被校正的轉(zhuǎn)向過度狀況。 圖4a示出引起的順時針車輛橫擺力矩Yv，該橫擺力矩Yv由施加到左前輪胎的、產(chǎn)生力矢量b的制動力抵抗。該制動力形成制動橫擺力矩Yb， 該制動橫擺力矩沿與引起的車輛橫擺力矩Yv相反的旋轉(zhuǎn)方向(逆時針) 作用，從而使該車輛恢復到穩(wěn)定狀況。圖4b示出引起的順時針車輛橫擺力矩Yv，其被施加到左后輪胎的、產(chǎn)生力矢量b的制動力抵抗。該制動力形成制動橫擺力矩Yb，該制動橫擺力矩沿與引起的車輛橫擺力 矩Yv相反的旋轉(zhuǎn)方向作用，從而使該車輛恢復到穩(wěn)定狀況?？偟膩碚f， 產(chǎn)生轉(zhuǎn)向不足狀況的橫擺力矩Yv通過后輪胎之一所執(zhí)行的制動校正被校正，而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向過度狀況的橫擺力矩Yv通過前輪胎之一所執(zhí)行的制 動校正被校正。應當進一步指出的是，制動力可被施加到所有的四個輪胎上以使車輛減速，并且增加的或額外的制動力可被施加到左前輪或左后輪(或兩者)，其中合力b產(chǎn)生使車輛恢復到穩(wěn)定狀況的抵抗制動橫擺力矩Yb。
圖5a和5b示出受逆時針車輛橫擺力矩Yv作用的車輛，該逆時針車輛橫擺力矩Yv被施加到右前輪胎或右后輪胎的、產(chǎn)生力矢量b的制動力抵抗，力矢量b產(chǎn)成制動橫擺力矩Yb,該制動橫擺力矩Yb沿與該車輛的橫擺力矩Yv相反的旋轉(zhuǎn)方向作用，從而使車輛恢復到穩(wěn)定狀況。 如前面參照圖4a和4b所述的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向不足狀況的橫擺力矩Yv通常
通過后輪胎之一所執(zhí)行的制動校正被校正，而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向過度狀況的橫擺
力矩Yv通常通過前輪胎之一所執(zhí)行的制動校正被校正。同樣，制動力 可施加到所有的四個輪胎以使車輛減速，并且增加的或額外的制動力可 被施加到右前輪或右后輪(或兩者)，其中合力b產(chǎn)生使車輛恢復到穩(wěn) 定狀況的抵抗制動橫擺力矩Yb。
配置有位于車輛后部的單個居中后輪的三輪車表現(xiàn)出與四輪車完 全不同的動力特性。該種三輪車上只有一個ESS能夠從其上接收速度輸 入的后輪。而且，在具有兩個后輪的車上，當給一個車輪施加制動時， 繞豎向軸線產(chǎn)生穿過車輛重心的"橫擺力矩"。在具有單個后輪的車上， 后輪定位在與車輛的縱向軸線相同的平面內(nèi)，這使得很難通過給后輪施 加制動來形成任何"橫擺力矩"。然而，已知的是，在車輛的縱向軸線 上定位的單個非常寬的后輪，在因輪胎接地面積的側(cè)向移位而產(chǎn)生的強 大的側(cè)向加速度的作用下會產(chǎn)生小的"橫擺力矩"。通常，轉(zhuǎn)向不足的 四輪車關(guān)于后車軸的轉(zhuǎn)彎能力有限。為了產(chǎn)生穩(wěn)定橫擺力矩，可將單個 制動力施加到內(nèi)部后輪，從而利用從該輪胎上獲得的轉(zhuǎn)彎方向應力產(chǎn)生 恢復力矩。相同的策略在配備有單個居中后輪的三輪車上不會奏效，因 為施加到后輪的制動力不會產(chǎn)生穩(wěn)定橫擺力矩而只會使車輛減速。
再者，配置有單個居中后輪并且重心相對較高的三輪車的輪胎接地
面積的幾何形狀使這種特定類型的車輛具有與四輪車的動態(tài)特性不接
近的特殊動態(tài)特性。例如，配備有單個居中后輪并且重心相對較高的三 輪車具有特殊的傾翻穩(wěn)定包絡線，并且如上所述，具有特殊的幾何形狀
限制，以影響并控制其行動。
因此，該行業(yè)需要一種配備有單個居中后輪的、具有控制其穩(wěn)定性 的系統(tǒng)的跨座式三輪車。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實施方式的一個方面是提供一種跨座式三輪車，其具 有特別適用于跨座式三輪車的電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)。
本發(fā)明的一些實施方式的另一方面是提供一種反傾翻力矩，其繞三 輪車傾翻軸線之一施加并與車輛轉(zhuǎn)彎時車輛上的離心力所產(chǎn)生的自然 傾翻力矩相反。這種反傾翻力矩由電子系統(tǒng)自動或半自動地產(chǎn)生。
本發(fā)明的一些實施方式的再一方面以無需司機或乘客作用的方式 將反傾翻力矩施加到該車輛。
本發(fā)明的一些實施方式的又一方面提供一種跨座式三輪車，其具有 側(cè)向隔開的左前輪和右前輪以及單個居中后輪，每個車輪具有帶接地面 積的輪胎，每個輪胎接地面積具有中心，其中，連接該輪胎接地面積中心的線條限定一個三角形，該三角形包括第一線條，其連接左前輪接 地面積的中心和單個居中后輪接地面積的中心從而限定左傾翻軸線；第 二線條，其連接右前輪接地面積的中心和單個居中后輪接地面積的中心 從而限定右傾翻軸線，該三輪車具有跨座，其通常設置在車架上；制 動系統(tǒng)，其可操作性地連接到每個車輪；轉(zhuǎn)向組件，其支撐在該車架上 并可操作性地連接到左前輪和右前輪；安裝在該車輛上的速度傳感器、 側(cè)向加速度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器以及橫擺傳感器；電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)， 其電子聯(lián)接到該速度傳感器、該側(cè)向加速度傳感器、該轉(zhuǎn)向角傳感器以 及該橫擺傳感器，并可操作性地連接到該制動系統(tǒng)；該電子車輛穩(wěn)定系 統(tǒng)包括存儲器和處理器，適于根據(jù)所接收的來自該傳感器的輸入計算至 少一個表征該車輛動態(tài)狀況的值并輸出信號給該制動系統(tǒng)，以在該計算 出的至少一個表征該車輛動態(tài)狀況的值超過存儲在所述存儲器中的指 示繞該左傾翻軸線和該右傾翻軸線之一傾翻的預示狀況的預定閾值時 產(chǎn)生繞該左傾翻軸線和該右傾翻軸線之一的特定力矩。
本發(fā)明的一些實施方式的又一方面是通過給該第一前輪或該第二 前輪之一施加制動力來產(chǎn)生繞該左傾翻軸線和該右傾翻軸線之一的特 定力矩。
本發(fā)明的一些實施方式的又一方面是存儲在該存儲器中的該預定 閾值由三輪車的該傾翻穩(wěn)定包絡線的極限確定。
本發(fā)明的一些實施方式的又一方面是該預定閾值進一步由該轉(zhuǎn)向 角傳感器所接收的輸入的最大變化率確定。
本發(fā)明的一些實施方式的又一方面是該三輪車進一步包括電子發(fā) 動機管理系統(tǒng)，該電子發(fā)動機管理系統(tǒng)電子連接到該電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng) 并適于接收來自該電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)的輸入信號以影響發(fā)動機性能。
本發(fā)明的一些實施方式的又一方面是提供一種EVSS，其適于調(diào)整和/或改變諸如RPM、發(fā)動機扭矩、節(jié)流體開口、點火正時以及燃料/ 空氣比。
本發(fā)明的一些實施方式的又一方面通過用EVSS管理該車輛的行動 來防止三輪車轉(zhuǎn)向過度。當該三輪車經(jīng)受側(cè)向加速度時，根據(jù)本發(fā)明的 EVSS維持正確的車輛橫擺率。
本發(fā)明的一些實施方式的又一方面是提供一種用于控制跨座式三 輪車的傾翻穩(wěn)定性的方法，包括下列步驟a)將來自該傳感器的表征 該車輛的車速、轉(zhuǎn)向角、側(cè)向加速度以及橫擺率的輸入提供給該電子車
輛穩(wěn)定系統(tǒng)；b)根據(jù)所接收的來自該傳感器的輸入計算至少一個表征 該車輛狀況的值；以及c)當該計算值超過指示繞該左傾翻軸線和該右 傾翻軸線之一傾翻的預示狀況的閾值時，將輸出信號發(fā)送給該制動系 統(tǒng)，以使該制動系統(tǒng)總是作用于該左前制動器和該右前制動器的至少一 個，從而產(chǎn)生繞該左傾翻軸線和該右傾翻軸線之一的特定力矩以穩(wěn)定該 車輛，
本發(fā)明的一些實施方式的另一方面提供一種ESS，其允許三輪車的 前輪之一在加速和轉(zhuǎn)彎期間從地面升起。根據(jù)本發(fā)明的ESS在所有車輪 與地面重新接觸之前允許有限的前輪升起。
本發(fā)明的一些實施方式的又一方面是提供一種三輪車，其具有縱 向軸線y，其沿車輛長度方向延伸；橫向軸線x，其大體垂直于該縱向 軸線；以及豎向軸線z，其與該縱向軸線y和該橫向軸線x正交，每根 軸線都延伸穿過該車輛的重心CG，該三輪車包括聯(lián)接到傳感器的電子 車輛穩(wěn)定系統(tǒng)，所述傳感器包括橫擺傳感器，其中該橫擺傳感器鄰近該 豎向軸線z定位以提高提供給該電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)的橫擺測量值的準確 性。
通過下面的說明書、附圖和所附權(quán)利要求，本發(fā)明實施方式的附加 的和/或可替代的目的、特征、方面和優(yōu)點將變得更明顯。


為了更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其他目的和更多特征，可參照 結(jié)合附圖所作的以下描述，其中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的跨座式三輪車的后視立體圖2是圖1所示的跨座式三輪車的側(cè)視圖3是圖l和圖2所示的跨座式三輪車的俯視圖4a是承受引起的順時針橫擺力矩和施加到左前輪上的制動力的 四輪車的示意性力學圖4b是承受引起的順時針橫擺力矩和施加到左后輪上的制動力的 四輪車的示意性力學圖5a是承受引起的逆時針橫擺力矩和施加到右后輪上的制動力的 四輪車的示意性力學圖5b是承受引起的逆時針橫擺力矩和施加到右前輪上的制動力的 四輪車的示意性力學圖6是承受引起的順時針橫擺力矩和施加到左前輪上的制動力的三 輪車的示意性力學圖7是承受引起的逆時針橫擺力矩和施加到右前輪上的制動力的三 輪車的示意性力學圖8是制動力施加到單個后輪上的三輪車的示意性力學圖9是跨座式三輪車的一個實施方式的車架的側(cè)視圖，其中示出各 種傳感器、及控制系統(tǒng)的部件；
圖10是用于根據(jù)本發(fā)明實施方式的三輪車的制動系統(tǒng)的一個實施 方式的示意圖11是根據(jù)本發(fā)明的電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)的方框圖12a是示出三輪車的傾翻軸線以及當制動力施加到三輪車上時慣 性力的矢量分量的示意1圖12b是示出當制動力施加到三輪車上時產(chǎn)生的扭矩的示意圖；以
及
圖12c是示出制動扭矩被相對于重心Cg施加到三輪車上時的示意 性側(cè)視圖。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
的三輪車10。三輪車10的具 體美學設計細節(jié)不是該發(fā)明的重點，因而圖l僅示出一種可能的構(gòu)造。 車輛10包括支撐并容納發(fā)動機14的車架12，需要的話，發(fā)動機14可 以是諸如內(nèi)燃機或電動機之類的任何類型的動力源。跨座16安裝在車 架12上并優(yōu)選地具有司機座部及位于該司機座部后面的乘客座部。
具有適于道路使用的輪胎20的單個后輪18懸置在位于車架12后 部的后懸架系統(tǒng)19上，并通過諸如變速箱或聯(lián)接到環(huán)形帶、鏈條或傳 動軸組件上的無級變速器之類的任何適合的動力傳輸機構(gòu)可操作地連 接到發(fā)動機14。 一對前輪22和24通過諸如上A形臂和下A形臂之類 的適合懸架組件懸置在車架12前部。諸如減振器及巻簧組件之類的阻 尼機構(gòu)可以連接到該懸架組件以提高騎跨舒適度和車輛穩(wěn)定性。前輪22 和24具有安裝在其上的公路型輪胎26和28。
轉(zhuǎn)向組件30聯(lián)接到前輪22和24并由車架12支撐，用于將轉(zhuǎn)向指 令傳送給前輪22和24。轉(zhuǎn)向組件30可包括轉(zhuǎn)向管柱32和轉(zhuǎn)向控制機 構(gòu)34，例如手柄、方向盤、或者其他已知的轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)。
車輛10具有大致位于圖2所示位置的重心CG1 (沒有駕駛員)。當 車輛10上有駕駛員時，跨座式車輛的重心位置Cw會發(fā)生變化。在正 常的豎直位置騎在跨座16上的駕駛員的增加的重量將使重心位置如圖 所示地由Cd移動到CG2。與沒有駕駛員的車輛相比，該駕駛員的重量 會使車輛10的重心Cc升高并改變其沿縱向軸線y的位置。圖l示出沿 車輛長度方向延伸的縱向軸線y、通常垂直于縱向軸線y的橫向軸線x、 以及與其他兩根軸線正交的豎向或橫擺軸線z。每根軸線延伸穿過重心 CG2。圖2是該車輛的側(cè)視圖，其更好地示出重心Cd和Cc2沿車輛10 的豎向或橫擺軸線z及縱向軸線y的位置。
可以根據(jù)車輛能否在保持穩(wěn)定的同時又能維持準確地反應手柄轉(zhuǎn) 向角的路徑來確定車輛操作是否滿意。評估操作的一個重要因素是該車 輛的動態(tài)側(cè)向響應。該響應基于該車輛的側(cè)向運動以及繞豎向軸線z旋轉(zhuǎn)的傾向，該側(cè)向運動是浮角，而該傾向就是橫擺率。控制橫擺率能夠 減小浮動角，從而改善該車輛的控制和操作。
用于四輪車的動態(tài)控制系統(tǒng)通常通過控制各車輪的制動作用來控
制車輛橫擺。橫擺控制系統(tǒng)比較基于方向盤轉(zhuǎn)角的車輛期望方向和側(cè)向 加速度。通過控制尤其是每個輪上的制動量，能夠維持期望的行駛方向， 即轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度。然而，這種控制無法直接解決傾翻問題，如上 所述傾翻是重心位置高的車輛的一個問題。其通過防止轉(zhuǎn)向過度及側(cè)滑 并在快速操縱過程略微減速，間接解決傾翻問題，從而減小傾翻和傾翻 的危險.用于四輪車的動態(tài)控制系統(tǒng)通過校正車輛的某些增加傾翻可能 性的動態(tài)條件使傾翻傾向最小化。
在轉(zhuǎn)彎操縱時，輪胎相對于地面轉(zhuǎn)動一角度，從而在輪胎組件和路 面之間產(chǎn)生側(cè)向?qū)蛄?轉(zhuǎn)彎方向應力)。該角度稱為側(cè)偏角。當側(cè)向 加速度增加時，前端的側(cè)偏角比后端側(cè)偏角增加得快，車輛發(fā)生轉(zhuǎn)向不 足。后側(cè)偏更大時被稱作是轉(zhuǎn)向過度。
圖6-8示出由配置有單個居中后輪的三輪車經(jīng)歷的典型的不穩(wěn)定 條件以及施加到輪胎以使車輛恢復到穩(wěn)定運行狀況的校正制動力得到 的簡化力學圖。圖6-8示意性地示出具有前輪胎接地印痕70和72以 及單個后輪胎接地印痕74的三輪車，所述前輪胎接地印痕70和72分 別設置在縱向軸線y兩側(cè)并與縱向軸線y保持相等的距離L，該后輪胎 接地印痕74沿縱向軸線y設置。通過圖6可以理解的是，會導致轉(zhuǎn)向 過度或轉(zhuǎn)向不足情況的、繞質(zhì)心C^的順時針橫擺力矩Yv由施加到左 前輪胎接地印痕70上的、產(chǎn)生力矢量b的制動力抵抗。該制動力b產(chǎn) 生逆時針制動橫擺力矩Yb以抵抗車輛的橫擺力矩Yv。如圖7所示，會 導致轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足情況的逆時針橫擺力矩Yv被施加到右前輪胎 接地印痕72以產(chǎn)生力矢量b的制動力抵抗，該力矢量b產(chǎn)生與車輛橫 擺力矩Yv相抵抗的順時針制動橫擺力矩Yb。如圖8所示，施加到后輪 胎接地印痕74的、產(chǎn)生力矢量b的制動力在任一方向上都不產(chǎn)生大的 制動橫擺力矩。然而，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解的，如果該車輛設 置帶有寬后輪胎接地印痕74的寬后輪胎，在轉(zhuǎn)彎操作的過程中，當車 重向車輛一側(cè)移位時，后部的力矢量b會產(chǎn)生相當小的制動橫擺力矩 Yb，該制動橫擺力矩Yb與后輪胎接地印痕74的外部和車輛中心線之 間的距離成正比。當后輪胎接地印痕74相對于車輛的行駛路線發(fā)生偏
移時，施加到后輪胎接地印痕74的制動力在轉(zhuǎn)向過度情況下也可產(chǎn)生
制動橫擺力矩Yb。包括圖6-8所示的反制動力應用的簡化力學圖說明 了諸如轉(zhuǎn)向過度及轉(zhuǎn)向不足之類的轉(zhuǎn)彎不穩(wěn)定基本條件，但是沒有解決
具有窄穩(wěn)定包絡線的三輪車的潛在傾翻問題，窄穩(wěn)定包絡線是重心較高 的跨座裝置所固有的問題。
再者，圖6-8所示的簡化力學圖沒有說明轉(zhuǎn)向傳動比(轉(zhuǎn)向機構(gòu) 繞轉(zhuǎn)向軸線的旋轉(zhuǎn)度與前輪繞轉(zhuǎn)向軸線的旋轉(zhuǎn)度之間的比率)小于或等 于l:l的車輛。包括像圖l至圖3所示的實施方式中示出的轉(zhuǎn)向控制機 構(gòu)34 —樣的手柄的轉(zhuǎn)向組件具有有限的角位移轉(zhuǎn)動范圍。這種限制是 由于司機所受的物理干擾以及司機在不使位于手柄上的控制器脫手的 情況下不能將手柄轉(zhuǎn)動得超過60度所致。通常，手柄從鎖合到鎖合會 轉(zhuǎn)動大致40度到45度，而車輪在這種情況下從鎖合到鎖合轉(zhuǎn)動大致35 度。因此，手柄型轉(zhuǎn)向機構(gòu)的傳動比通常等于或小于1:1。 l:l的傳動比 意味著手柄每轉(zhuǎn)過l度的角位移，前輪就相應地轉(zhuǎn)過l度的角位移。如 果該轉(zhuǎn)向傳動比小于1:1，例如為0.7:1，則手柄每轉(zhuǎn)過l度的角位移， 前輪就相應地轉(zhuǎn)過0.7度的角位移。因此，前輪的轉(zhuǎn)向響應非常迅速并 可能使車輛經(jīng)受突變的轉(zhuǎn)彎方向應力或晃動，所述轉(zhuǎn)彎方向應力或晃動 可能使三輪車迅速突破其傾翻穩(wěn)定包絡線的極限。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的三輪車10配置有專門設計的電子車 輛穩(wěn)定系統(tǒng)(EVSS)。該EVSS依靠來自一系列傳感器和操作系統(tǒng)的輸 入來確定實際的車輛動態(tài)狀況，以估測車輛是在其預定穩(wěn)定包絡線的極 限內(nèi)還是極限外。該EVSS還確定車輛動態(tài)狀況的變化率，并在需要時 將特定信號輸出給三輪車10的制動系統(tǒng)或動力傳動系統(tǒng)，以恢復穩(wěn)定 或防止該三輪車達到預設穩(wěn)定包絡線的極限。
如圖9所示，三輪車10包括作為支撐結(jié)構(gòu)的車架12，后懸架系統(tǒng) 19和轉(zhuǎn)向組件32連接到該車架。三輪車10配置有安裝在車架12的上 縱向構(gòu)件45上的橫擺傳感器IOO，該橫擺傳感器100帶有側(cè)向加速度傳 感器。橫擺傳感器100定位在豎向軸線Z附近以提高橫擺測量的準確性， 該橫擺傳感器還優(yōu)選定位在以車輛10的豎向軸線Z為中心的、半徑r 為25厘米的范圍內(nèi)。橫擺傳感器100更優(yōu)選地定位在以車輛10的豎向 軸線Z為中心的、半徑r為15厘米的范圍內(nèi)。橫擺傳感器100靠近該車輛的豎向軸線Z及其重心CG提高傳感器讀數(shù)的準確性以及提供給車輛10的電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)(EVSS)的信息的準確性。橫擺傳感器100 測量該車輛繞豎向軸線Z的旋轉(zhuǎn)速度，并且該橫擺傳感器通常是使用不 穩(wěn)定系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的次級科里奧利力的陀螺測試儀。該整合式側(cè)向加速度 傳感器測量該車輛沿橫向軸線x的加速度，其通常是霍爾型傳感器。轉(zhuǎn) 向傳感器98或編碼器安裝到轉(zhuǎn)向組件32，并產(chǎn)生表征施加到該車輛的 轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向角變化率的信號。轉(zhuǎn)向傳感器98可以采取以諸如電位計 之類的觸點滑動裝置、諸如霍爾IC之類的無接觸近程傳感器、或各相 異性磁阻傳感器的形式。設置至少一個車速傳感器，以將該車輛縱向速 度傳遞給該電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)。在三輪車10的一種特定實施方式中， 該速度傳感器包括至少一個輪速傳感器86、 88、及90，其設置在每個 車輪上，產(chǎn)生表征每個單獨車輪轉(zhuǎn)速的信號。 一種輪速傳感器是感應式 輪速傳感器。也可以使用其他類型的傳感器，即有源輪速傳感器或霍爾 效應傳感器。
還設置有典型的測速計108以將車速傳遞給司機。車輛測速計108 可以是連接到變速箱的末級傳動的標準轉(zhuǎn)動傳感器。
可以向該EVSS監(jiān)控系統(tǒng)中添加諸如縱向加速度傳感器、側(cè)傾率傳 感器(或者，側(cè)傾角傳感器)以及縱傾率傳感器之類的其他傳感器，以 提供更多的車輛動態(tài)信息并因此提高三輪車10的車輛穩(wěn)定包絡線的精 確度和車輛動態(tài)評估的精確度。
圖IO示意性地示出三輪車IO的制動系統(tǒng)。該制動系統(tǒng)包括單個 制動器80、 82以及84，其分別位于每個車輪18、 22和24上；主缸92， 其液力連接到每個制動器80、 82以及84;手制動桿93和腳制動桿95， 其液力或機械地連接到主缸92。該制動系統(tǒng)還包括帶整合式初給泵的液 力調(diào)節(jié)器96，該液力調(diào)節(jié)器通過液壓方式定位在單個制動器80、 82以 及84與主缸92之間。液力調(diào)節(jié)器96是防抱死制動系統(tǒng)(ABS)的基 本部件，該液力調(diào)節(jié)器包括至少兩個入口通道61、 62和三個出口通道 63、 64、 65 (每個制動器各一個)。主缸92通常包括兩條出口液壓管路 66、 67， 一條用于前制動回路(66)， 一條用于后制動回路(67)，該出 口液壓管路液力連接到液力調(diào)節(jié)器96的兩條入口通道61、 62。接收前 制動液壓管路66的入口通道62分成兩條出口通道64、 65，每條通道液 力連接到前制動器82和84之一。接收后制動液壓管路67的入口通道 61連接到單個出口通道63，該單個出口通道63液力連接到后制動器80。液力調(diào)節(jié)器96適于獨立于由司機施加的制動壓力而調(diào)節(jié)單個制動器 80、 82以及84內(nèi)的壓力。因此，該制動系統(tǒng)是整合式防抱死制動系統(tǒng) (ABS)，該防抱死制動系統(tǒng)防止車輪鎖死并提高制動效率。ABS的典 型操作理念是在制動的過程中，如果輪速傳感器86、 88、卯之一檢 測到表征車輪可能鎖死的輪速驟減情況，該系統(tǒng)就防止所涉及車輪上的 制動壓力再發(fā)生任何增加，并且保持制動壓力恒定。如果車輪減速率繼 續(xù)增加，則減小制動壓力并減小對該車輪的制動力度，從而防止車輪鎖 定并且使車輛保持可轉(zhuǎn)向性。
三輪車10的發(fā)動機14包括發(fā)動機管理系統(tǒng)，該發(fā)動機管理系統(tǒng)控 制并調(diào)節(jié)諸如RPM、扭矩、點火、油門、燃料混合物和消耗量、以及 排放之類的所有發(fā)動機功能以獲得最優(yōu)性能。
帶有整合式側(cè)向加速度傳感器的橫擺傳感器100，轉(zhuǎn)向傳感器98以 及輪速傳感器86、 88和卯都電連接到電子控制單元110并將它們的特 定輸出信號傳遞給ECU110。該制動系統(tǒng)的液力調(diào)節(jié)器96和發(fā)動機14 的發(fā)動機管理系統(tǒng)也電連接到ECU110并將它們的特定輸出信號傳遞給 ECU,該ECU也適于將指令信號輸出給該制動系統(tǒng)的液力調(diào)節(jié)器96 和該發(fā)動機管理系統(tǒng)。控制器110可以采取任何已知的形式，包括微處 理器和存儲器。
ECU110負責電氣、電子及閉環(huán)控制功能，包括向系統(tǒng)傳感器供電， 記錄操作條件，轉(zhuǎn)換、處理及傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡連接到諸如發(fā)動機管理系 統(tǒng)的其他控制器。ECU110接收來自各種傳感器及其他車輛操作系統(tǒng)的 輸入、處理這些輸入數(shù)據(jù)、并輸出信號，以激活該車輛的某些操作參數(shù)。
在操作過程中，ECU110接收來自所有傳感器及該制動系統(tǒng)和發(fā)動 機管理系統(tǒng)的輸入、基于這些輸入判斷實際的車輛動態(tài)、估測該車輛動 態(tài)落入存儲在存儲器中的該三輪車的特定穩(wěn)定包絡線的極限內(nèi)還是極 限外以及是低于還是高于存儲在存儲器中的車輛動態(tài)的特定的最大變 化率，需要時，將特定信號輸出給三輪車10的制動器和/或發(fā)動機管理 系統(tǒng)，以恢復穩(wěn)定或者在特定環(huán)境下防止該車輛達到該三輪車穩(wěn)定包絡 線的極限。諸如輪胎摩擦系數(shù)之類的不能立即檢測出來的其他因素可以 用于該計算中。通過校正因素或其他適當方式監(jiān)控并相應地改變該控制 系統(tǒng)，這一點是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。這是控制策略的一個示例。可以預 期計算控制參數(shù)并確定校正措施的其他因素和方法。
校正措施的一個具體示例是施加制動力以抵抗該車輛經(jīng)受的橫擺
力矩。制動力的位置和大小通過安裝在三輪車10上的各種傳感器的輸 入確定。為了影響制動，液力調(diào)節(jié)器96用于實施ECU110的指令。為 了在沒有司機任何輸入的情況下在選定的單個車輪上施加制動，使用該 整合式泵。該初給泵在有效制動期間提供快速響應，并能直接連接到制 動液箱，不存在延緩該響應的中間閥。
三個車輪18、 22和24以及形成該EVSS的基本監(jiān)控系統(tǒng)的上述傳 感器給ECU110提供輸入。ECU110產(chǎn)生輸出，并將輸出提供給該制動 系統(tǒng)以產(chǎn)生反制動力。ECU110運行的精確運算法則可以變化，但是要 基于上述參數(shù)進行。該制動器中的一個或多個可由ECU110啟動以產(chǎn)生 反制動力。ECU110也可包括制動力分配系統(tǒng)，該制動力分配系統(tǒng)將制 動力分配到每個車輪18、22和24上以形成充分的制動及制動橫擺力矩。 另外，ECU110連接到發(fā)動機管理系統(tǒng)，以在ECU110的制動校正期間 控制發(fā)動機14的功率輸出，從而防止例如司機在ECU110介入制動器 期間在油門上給出的相反輸入增加發(fā)動機功率輸出。ECU110也可以僅 通過發(fā)動機管理系統(tǒng)介入，以減小例如發(fā)動機的功率輸出，從而在轉(zhuǎn)向 過度情況下使后輪胎恢復側(cè)向附著力。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的 是，ECU110能夠通過發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)限制器、點火控制器、油門控制器、 扭矩限制器或其他裝置控制發(fā)動機功率輸出。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的控制系統(tǒng)的基本方框圖。在 運行過程中，ECU110接收與下列因素中至少一些相關(guān)的輸入來自橫 擺傳感器100的橫擺率；來自每個輪速傳感器86、 88和90的車輪速度； 來自側(cè)向加速度傳感器100的側(cè)向加速度；以及來自轉(zhuǎn)向角傳感器98 的轉(zhuǎn)向角。ECU110處理這些特定輸入以估測該三輪車的動態(tài)情況并將 這些輸入與存儲在存儲器中的限定三輪車10的穩(wěn)定包絡線的數(shù)據(jù)進行 比較，具體而言就是與穩(wěn)定包絡線的傾翻極限比較，來確定是否需要介 入以穩(wěn)定該車輛。對應于特定動態(tài)狀況的各種介入方案存儲在存儲器 中。如果ECU估測出的動態(tài)狀況需要介入，ECU就使產(chǎn)生給該制動系 統(tǒng)或該發(fā)動機管理系統(tǒng)或兩者兼有的輸出信號的相應介入方案運行，以 校正此種情況。液力調(diào)節(jié)器96還M個車輪制動器80、 82和84提供 制動壓力反饋。該發(fā)動機管理系統(tǒng)將表征發(fā)動機14各種功能的輸入信 號提供給ECUllO。
圖12a、 12b和12c示出涉及該制動系統(tǒng)的介入方案的應用，更具 體地說是將選擇性的制動力施加給如箭頭68所標示的進行左轉(zhuǎn)彎的三 輪車IO的一個或多個前輪。左前輪22、右前輪24和中央后輪18各自 的輪胎接地印痕或接地面積70、 72和74分別包括中心71、 73和75， 這些中心共同限定三角形圖案。該三角形圖案包括右傾翻軸線112， 其延伸穿過后輪接地印痕74的中心75和右前輪接地印痕72的中心73; 左傾翻軸線114，其延伸穿過后輪接地印痕74的中心75和左前輪接地 印痕70的中心71;以及前軸線115，其延伸穿過右前輪接地印痕72的 中心73和左前輪接地印痕70的中心71。傾翻軸線112和114與車輛 10的縱向軸線116不平行，這樣一來，給三輪車10的對制動力的特定 動態(tài)響應不同于四輪車。例如，當車輛10左轉(zhuǎn)時，施加到右前輪胎接 地印痕72的制動力b會影響該車輛，這種影響示出在圖12a中的矢量 圖124中。如圖所示，制動力b產(chǎn)生合成慣性力130，該合成慣性力包 括第一分力126，其平行于傾翻軸線112;以及第二分力128，其垂直 于傾翻軸線112。如圖12b所示，因為力128作用于軸線112上方的CG， 所以第二分力128產(chǎn)生繞傾翻軸線112的力矩或扭矩128a。因為該力矩 作用于車輛10上而抵抗車輛轉(zhuǎn)彎時側(cè)向力所致的傾翻力矩，所以該力 矩與該車輛的傾翻傾向相抵抗。第二分力128通過產(chǎn)生朝向圖12a和圖 12b所示的轉(zhuǎn)彎68的特定力進一步輔助三輪車10。在潛在傾翻情況下， ECU110的該制動介入方案是利用垂直于三輪車10的傾翻軸線112 的慣性分力128的校正效果產(chǎn)生繞傾翻軸線112的制動反力矩。
參照圖12b，平行于傾翻軸線112的另一分力126也產(chǎn)生繞與傾翻 軸線112相垂直的軸線127的扭矩或力矩126a，該扭矩或力矩具有在接 地面積或接地印痕72處向右前輪24上增加重量的效果，從而向該輪胎 增加壓力，因而增加了右前輪24上的制動力b并增加了合成慣性力130。 如車輛動力學中所公知并且圖12c示意性地示出的，施加到桿h (地面 和Qj之間的距離)的合成慣性力130產(chǎn)生繞軸線X的扭矩130a，該軸 線X穿過該車輛的Cg，該扭矩具有給前輪增加更大重量從而防止其升 起的效果。分力126產(chǎn)生相似的扭矩或力矩126a，該扭矩或力矩給前輪 胎之一上增加更大重量。
ECU110適于產(chǎn)生對動態(tài)情況的特定的校準校正響應，該響應對三 輪車IO是特定的。當三輪車IO進行如圖12a和12b所示的左轉(zhuǎn)彎時， 橫擺傳感器100和整合式側(cè)向加速度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器98以及各輪速傳感器86、 88和90提供恒定的輸入信號流，該信號流由ECU110 進行實時處理以監(jiān)控該車輛的動態(tài)狀況。當橫擺、側(cè)向加速度以及轉(zhuǎn)向 角的組合超過預定極限時ECU110介入，到達該預定極限時發(fā)出繞傾翻 軸線112傾翻及內(nèi)側(cè)左輪22 (輪胎接地面積70)即將失去附著力的信 號，ECU110介入的方式是通過將輸出信號發(fā)送給該發(fā)動機管理系統(tǒng)以 限制發(fā)動機功率輸出并將輸出信號輸出給液力調(diào)節(jié)器96以施加校準制 動壓力給外側(cè)輪24 (輪胎接地面積72)，從而產(chǎn)生如前所述的反傾翻力 矩128a。車速可用作校正因素以便在車輛10以較低的速度行駛、傾翻 的可能性較小的情況下擴寬三輪車10的傾翻穩(wěn)定包絡線，并在三輪車 10以較高的速度行駛、傾翻的可能性較大的情況下縮窄三輪車10的傾 翻穩(wěn)定包絡線。
在如圖12a和12b所示左轉(zhuǎn)彎時駕駛員已經(jīng)施加制動并且ECU110 檢測出潛在向外側(cè)傾翻情況的特定情況下，ECU110會給液力調(diào)節(jié)器96 輸出信號以產(chǎn)生左前制動器與右前制動器之間的制動壓力差，從而使得 在外側(cè)前輪接地印痕72上產(chǎn)生超額制動力。超額制動力b可能會產(chǎn)生 第二分力128，第二分力128產(chǎn)生上述繞傾翻軸線112的力矩或扭矩 128a。因為力矩或扭矩128a作用于車輛10而抵抗三輪車10轉(zhuǎn)彎時的 側(cè)向加速度所致的傾翻力矩，所以該力矩或扭矩128a抵抗該車輛的傾 翻傾向。
在三輪車10的駕駛員快速變向以便例如躲避障礙物的情況下， ECU110通過比較來自轉(zhuǎn)向角傳感器98的連續(xù)輸入信號會檢測出快速 的轉(zhuǎn)向角變化率。該轉(zhuǎn)向角變化率和側(cè)向加速度會很高并落在三輪車10 的傾翻穩(wěn)定包絡線之外。將車速作為關(guān)聯(lián)因素，ECU110會將信號給液 力調(diào)節(jié)器96以便在外側(cè)前輪處產(chǎn)生制動力從而抵抗快速轉(zhuǎn)向所致的傾 翻力矩，并將信號輸出給發(fā)動機管理系統(tǒng)以減小功率輸出。ECU110也 可根據(jù)車速將信號輸出給液力調(diào)節(jié)器96以便在后輪處產(chǎn)生制動力從而 使車輛減速。
在某些情境或情況下，如果沒有使用EVSS，期望允許前輪22或 24發(fā)生有限的升起。例如，在三輪車IO沿穩(wěn)定曲線或高速公路入口坡 道加速的逐漸過渡的情況下，來自各種傳感器的橫擺、側(cè)向加速度、和 轉(zhuǎn)向角以及車速增加量的特定組合可能達到或略微超過三輪車10的傾 翻穩(wěn)定極限。在這種特定情況下以及特定的參數(shù)組合中，ECU110不會介入，直到其檢測到內(nèi)前輪與外前輪的輪速差指示內(nèi)輪離開地面，這時
ECUllO會輸出信號給液力調(diào)節(jié)器96，以便在外側(cè)前輪處產(chǎn)生制動力從 而抵消該傾翻力矩，并輸出信號給發(fā)動機管理系統(tǒng)以限制功率輸出。因 此，ECUllO可能被編程用于特定參數(shù)組合以允許在介入并校正這種情 況之前車輪之一與路面之間產(chǎn)生一定升起。除去其他因素，該編程可基 于升起距離、升起發(fā)生的時間段、車速、車輛的預定路線。
顯然，EVSS特別適于監(jiān)視和控制轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過度的典型情況。 在轉(zhuǎn)向不足的情況下，橫擺和側(cè)向加速度低，而轉(zhuǎn)向角相對于給定車速 下的實際橫擺和側(cè)向加速度而言較高，因此指示轉(zhuǎn)向不足。當檢測到這 種情況時，ECU110會輸出信號給發(fā)動機管理系統(tǒng)來減小功率輸出，以 使三輪車10減速從而使前輪22和24恢復附著力，ECU110也可輸出信 號給液力調(diào)節(jié)器96以向內(nèi)側(cè)車輪制動器施加制動壓力或制動壓力差， 從而如圖6和圖7所示地產(chǎn)生繞三輪車10的豎向軸線z的基本反橫擺 力矩Yb。
在轉(zhuǎn)向過度的情況下，車輛的橫擺和側(cè)向加速度高，而轉(zhuǎn)向角相對 于給定車速下的實際橫擺和側(cè)向加速度而言較低，甚至在相反的方向 上，因此指示轉(zhuǎn)向過度。當檢測到這種情況時，ECU110會輸出信號給 液力調(diào)節(jié)器96以給外側(cè)前輪施加制動壓力，從而如圖6和圖7所示地 產(chǎn)生繞三輪車10的豎向軸線z的基本反制動橫擺力矩Yb， ECU110還 輸出信號給發(fā)動機管理系統(tǒng)以使司機在油門上的輸入無效.
已經(jīng)參照目前認為最實用、最優(yōu)選的實施方式描述了本發(fā)明，然而應 當理解的是，本發(fā)明不限于所披露的實施方式和構(gòu)件，相反，旨在覆蓋所 附權(quán)利要求所述的主旨和范圍內(nèi)的各種改型、特征組合、等同裝置、以及 等同構(gòu)件。而且，附圖中出現(xiàn)的各種組件的特征尺寸不具有限制作用，其 中的組件的尺寸可與本文圖中所示尺寸不同。因此，本發(fā)明旨在覆蓋本發(fā) 明的改型和變型，只要它們落入所附權(quán)利要求及其等價物的范圍之內(nèi)即 可。
權(quán)利要求
1.一種三輪車，包括車架，其具有前部和后部；發(fā)動機，其由所述車架支撐；左前輪和右前輪，每個輪借助懸架連接到所述車架的所述前部；后懸架，其連接到所述車架的所述后部；單個居中后輪，其連接到所述后懸架；所述車輪中至少一個操作地連接到所述發(fā)動機；每個所述車輪具有帶接地面積的輪胎，每個輪胎接地面積具有中心；連接所述輪胎接地面積中心的線條限定一個三角形；連接所述左前輪接地面積中心和所述單個居中后輪接地面積中心的第一線條限定左傾翻軸線；連接所述右前輪接地面積中心和所述單個居中后輪接地面積中心的第二線條限定右傾翻軸線；跨座，其設置在所述車架的所述上部上；制動系統(tǒng)，其操作性地連接到每個車輪；轉(zhuǎn)向組件，其由所述車架支撐并操作性地連接到所述左前輪和所述右前輪；速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、以及橫擺傳感器，其都安裝在所述車輛上；電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)，其電子聯(lián)接到所述速度傳感器、所述側(cè)向加速度傳感器、所述轉(zhuǎn)向角傳感器以及所述橫擺傳感器，并操作性地連接到所述制動系統(tǒng)；所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)包括存儲器和處理器，適于根據(jù)所接收的來自所述傳感器的輸入計算至少一個指示所述車輛狀態(tài)的值并輸出信號給所述制動系統(tǒng)，以在所述計算出的至少一個指示所述車輛狀態(tài)的值超過一個閾值時，使所述制動系統(tǒng)作用而產(chǎn)生繞所述左傾翻軸線和所述右傾翻軸線之一的特定力矩，其中該閾值表示繞所述左傾翻軸線和所述右傾翻軸線之一傾翻的預示條件。
2. 如權(quán)利要求l所述的三輪車，其中，通過給所述左前輪和所述 右前輪施加制動力，產(chǎn)生繞所述左傾翻軸線和所述右傾翻軸線之一的所 述特定力矩。
3. 如權(quán)利要求2所述的三輪車，其中，當所述三輪車轉(zhuǎn)彎時，所 述制動力施加給外側(cè)前輪。
4. 如權(quán)利要求l所述的三輪車，其中，通過在所述左前輪和所述 右前輪之間施加制動力差，產(chǎn)生繞所述左傾翻軸線和所述右傾翻軸線之 一的所述特定力矩。
5. 如權(quán)利要求4所述的三輪車，其中，當所述三輪車轉(zhuǎn)彎時，所 述左前輪和所述右前輪之間的制動力差由所述外側(cè)前輪上的過量制動 力偏置形成。
6. 如權(quán)利要求l所述的三輪車，其中，產(chǎn)生繞所述左傾翻軸線和 所述右傾翻軸線之一的所述特定力矩以抵抗所述三輪車的傾翻傾向。
7. 如權(quán)利要求l所述的三輪車，其中，所述閾值由所述三輪車的 傾翻穩(wěn)定包絡線的極限確定。
8. 如權(quán)利要求7所述的三輪車，其中，來自所述速度傳感器的輸 入用作修正所述三輪車的傾翻穩(wěn)定包絡線的極限的校正因素。
9. 如權(quán)利要求8所述的三輪車，其中，所述閾值進一步由所述轉(zhuǎn) 向角傳感器接收的輸入信號的最大變化率確定。
10. 如權(quán)利要求9所述的三輪車，其中，所述轉(zhuǎn)向組件以l:l或更 小的轉(zhuǎn)向傳動比操作性地連接到所述左前輪和所述右前輪。
11. 如權(quán)利要求1所述的三輪車，進一步包括電子發(fā)動機管理系統(tǒng)， 其電子連接到所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)并適于接收來自所述電子車輛穩(wěn) 定系統(tǒng)的輸入信號以影響發(fā)動機性能。
12. 如權(quán)利要求ll所述的三輪車，其中，當所述電子車輛穩(wěn)定系 統(tǒng)輸出信號給所述制動系統(tǒng)時，所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)還輸出信號給所 述電子發(fā)動機管理系統(tǒng)以減小發(fā)動機功率輸出。
13. 如權(quán)利要求l所述的三輪車，其中，所述速度傳感器包括用于 每個所述車輪的輪速傳感器，每個所述輪速傳感器聯(lián)接到所述電子車輛 穩(wěn)定系統(tǒng)并給所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)提供輸入。
14. 如權(quán)利要求13所述的三輪車，其中，當來自所述輪速傳感器、 所述側(cè)向加速度傳感器、所述轉(zhuǎn)向角傳感器以及所述橫擺傳感器的輸入 的組合指示所述三輪車沿穩(wěn)定曲線逐漸加速時，所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng) 僅在其檢測到指示所述車輪之一脫離地面的、所述左前輪和所述右前輪 之間的最小輪速差時輸出信號給所述制動系統(tǒng)。
15. 如權(quán)利要求l所述的三輪車，其中，所述制動系統(tǒng)進一步包括 液力調(diào)節(jié)器，所述液力調(diào)節(jié)器電連接到所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)并適于執(zhí) 行來自所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)的信號指令，以施加特定制動從而產(chǎn)生繞 所述左傾翻軸線和所述由傾翻軸線之一的所述特定力矩。
16. 如權(quán)利要求15所述的三輪車，其中，所述速度傳感器包括與 每個所述車輪相關(guān)聯(lián)的輪速傳感器，所述液力調(diào)節(jié)器適于在所述輪速傳 感器之一檢測到與其相關(guān)的車輪突然減速的情況下執(zhí)行來自所述電子 車輛穩(wěn)定系統(tǒng)的信號指令以防止車輪鎖死。
17. 如權(quán)利要求3所述的三輪車，其中，施加到所述外側(cè)前輪的所 述制動力產(chǎn)生朝向所述轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)的慣性分力，從而有助于所述三輪車轉(zhuǎn) 彎。
18. —種三輪車，具有縱向軸線y，其沿所述車輛的長度方向延 伸；橫向軸線x，其大體垂直于所述縱向軸線；以及豎向軸線z，其與 所述縱向軸線y和所述橫向軸線x正交，每根軸線都延伸穿過所述車輛 的重心Cg，所述三輪車包括車架，其具有前部和后部； 發(fā)動機，其由所述車架支撐；左前輪和右前輪，每個輪借助懸架連接到所述車架的所述前部； 后懸架，其連接到所述車架的所述后部；單個居中后輪，其連接到所述后懸架；所述車輪中至少一個操作性 地連接到所述發(fā)動機；每個所述車輪具有帶接地面積的輪胎，每個輪胎接地面積具有中 心；連接所述輪胎接地面積中心的線條限定一個三角形；連接所述左前輪接地面積中心和所述單個居中后輪接地面積中心的第一線條限定左傾翻軸線；連接所述右前輪接地面積中心和所述單個居中后輪接地面積中心的第二線條限定右傾翻軸線；跨座，其設置在所述車架的所述上部； 制動系統(tǒng)，其操作性地連接到每個車輪；轉(zhuǎn)向組件，其由所述車架支撐并操作性地連接到所述左前輪和所述 右前輪；速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、以及橫擺傳感器， 其都安裝在所述車輛上；電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)，其電子聯(lián)接到所述速度傳感器、所述側(cè)向加速 度傳感器、所述轉(zhuǎn)向角傳感器以及所述橫擺傳感器，并操作性地連接到 所述制動系統(tǒng)；所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)包括存儲器和處理器，適于根據(jù) 所接收的來自所述傳感器的輸入計算至少一個指示所述車輛狀態(tài)的值 并輸出信號給所述制動系統(tǒng)，以在所述計算出的至少一個表征所述車輛 狀態(tài)的值超過一個閾值時使所述制動系統(tǒng)作用而產(chǎn)生繞所述左傾翻軸 線和所述右傾翻軸線之一特定力矩，其中所述閾值表示繞所述左傾翻軸 線和所述右傾翻軸線之一翻車的預示條件。其中，所述橫擺傳感器定位在關(guān)于所述豎向軸線z半徑為25厘米 的范圍內(nèi)，以提高提供給所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)的橫擺測量值的準確 性。
19. 如權(quán)利要求18所述的三輪車，其中，所述橫擺傳感器定位在 繞所述豎向軸線z半徑為15厘米的范圍內(nèi)。
20. —種用于控制跨座式三輪車的傾翻穩(wěn)定性的方法，所述跨座式 三輪車具有左前輪、右前輪以及單個居中后輪，每個所述車輪具有帶 接地面積的輪胎，每個輪胎接地面積具有中心；其中，連接所述輪胎接 地面積中心的線條限定一個三角形；連接所述左前輪接地面積中心和所 述單個居中后輪接地面積中心的第一線條限定左傾翻軸線；連接所述右前輪、接地面積中心和所述單個居中后輪接地面積中心的第二線條限定 右傾翻軸線；電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)，其電子地包括處理器，速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器以及橫擺傳感器，每個傳感器電連接到所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)， 制動系統(tǒng)，其包括左前制動器、右前制動器以及后輪制動器，并且 所述制動系統(tǒng)操作性地連接到所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)，所述方法包括下列步驟a) 將來自所述傳感器的指示所述車輛的車速、轉(zhuǎn)向角、側(cè)向加速 度以及橫擺率的輸入提供給所述電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)；b) 根據(jù)所接收的來自所述傳感器的輸入計算至少一個指示所述車 輛狀態(tài)的值；以及c) 當所述計算的值超過指示繞所述左傾翻軸線和所述右傾翻軸線 之一傾翻的預示條件的閾值時，將輸出信號發(fā)送給所述制動系統(tǒng)，以使 所述制動系統(tǒng)總是作用于所述左前制動器和所述右前制動器中至少一 個，從而產(chǎn)生繞所述左傾翻軸線和所述右傾翻軸線之一的特定力矩以穩(wěn) 定所述車輛。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，提供給所述制動系統(tǒng)的所 述輸出信號用于將制動力施加給所述左前輪和所述右前輪之一。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，提供給所述制動系統(tǒng)的所 述輸出信號用于在所述左前輪和所述右前輪之間施加制動力差。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)的三輪車和一種用于穩(wěn)定三輪車的方法。該三輪車的特征在于側(cè)向隔開的左前輪和右前輪以及單個居中后輪每個車輪都具有輪胎接地面積，所述輪胎接地面積共同限定輪胎接地面積的三角形圖案，該三角形圖案限定左傾翻軸線和右傾翻軸線。該電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)適于根據(jù)所接收的來自傳感器的輸入計算該車輛的動態(tài)并輸出信號給該制動系統(tǒng)，以在該計算出的車輛動態(tài)超出指示傾翻預示條件的預定閾值時產(chǎn)生繞該左傾翻軸線和該右傾翻軸線之一的特定力矩。本發(fā)明還提供一種設置有橫擺傳感器的三輪車，以提高提供給該電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)的橫擺測量值的準確性。
文檔編號B62K5/027GK101175655SQ200680001548
公開日2008年5月7日 申請日期2006年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月5日
發(fā)明者丹尼爾·默西埃, 羅蘭德·約納施 申請人:龐巴迪動力產(chǎn)品公司