阅读说明：本技术 机动车辆及其前部结构 (Motor vehicle and front structure thereof ) 是由 Y·G·米纳克希维斯瓦纳坦 D·甘吉雷迪 M·纳加尔俊雷迪 N·斯里尼瓦桑莫汉阮姆 于 2019-01-17 设计创作，主要内容包括：本主题提供了用于车辆(100)的前部结构(200)。前部结构(200)包括转向轴(205),转向轴(205)可绕枢转轴线(X-X’)旋转的并由车辆(100)的结构构件(165A)支撑。转向轴(205)的一端(205L)与车辆(100)的车轮(125)连接。包括输入轴(210I)和输出轴(210O)的电子支持(ES)单元(210)沿着枢转轴线(X-X’)布置。输入轴(210I)连接到转向构件(215),并且输出轴(210O)耦接到转向轴(205),其中转向轴的至少一部分沿枢转轴线(X-X’)布置。转向构件(215)能够通过电子支持单元(210)选择性地旋转转向轴(205),并减少驾驶员需要施加的力。(The present subject matter provides a front structure (200) for a vehicle (100). The front structure (200) comprises a steering shaft (205), the steering shaft (205) being rotatable about a pivot axis (X-X') and being supported by a structural member (165A) of the vehicle (100). One end (205L) of the steering shaft (205) is connected to a wheel (125) of the vehicle (100). An Electronic Support (ES) unit (210) comprising an input shaft (210I) and an output shaft (210O) is arranged along the pivot axis (X-X'). The input shaft (210I) is connected to the steering member (215), and the output shaft (210O) is coupled to the steering shaft (205), wherein at least a portion of the steering shaft is arranged along the pivot axis (X-X'). The steering member (215) is capable of selectively rotating the steering shaft (205) by the electronic support unit (210) and reducing the force that the driver needs to apply.)

机动车辆及其前部结构

技术领域

本发明总体上涉及一种机动车辆，并且更具体地涉及一种使用户能够操纵机动车辆的前部结构。

背景技术

通常地，在机动车辆中，用户在坐姿中操作车辆。所述机动车辆布置设置有转向系统，该转向系统使用户能够沿期望的方向导航机动车辆。对于三轮车(俗称自动-人力车)，所述车辆在前部包括驾驶室，用户/驾驶员将在该驾驶室中操作车辆，并且在车辆的后部设置有乘客/装载室，该乘客/装载室在驾驶室的后方。车辆的负载由车辆的所有车轮分担。此外，在另一种类型的三轮车(诸如前面有两个车轮的三轮车)或者具有高容量引擎的两轮车辆的情况下，整个车辆的重量由具有至少一个在前面的车轮以及至少一个在后面的车轮的车辆的所有车轮分担。因此，在这种车辆中，驾驶员将通过操作转向系统来操纵车辆。

具体实施方式

通常，两轮或三轮车辆由于其易于操作和/或具有成本收益而在许多国家中流行。排他地，像三轮机动车辆一样的机动车辆是公共交通的重要方式。三轮车被用作乘用车或载重车。因此，三轮车辆具有更大的底盘和更高的承载能力。因此，机动车辆的重量更高，并且其重量被传递至车辆的车轮。

在这样的车辆中，提供了连接到转向柱的手把，该转向柱将前轮连接到手把，这本质上主要是机械的。手把允许驾驶员沿着期望的路径操纵车辆。然而，这种转向系统的操作需要驾驶员费力地将扭矩传递到操纵系统。此外，当车辆的速度缓慢时，这种转向系统长时间或在交通状况下的连续操作需要驾驶员施加更大的力。如图1中所描绘的，从第一曲线C1起，转动/操作车辆的转向所需的作用力逐渐增加，并且随着扭矩角度的增加，由于所需的扭矩更高，所以用户必须施加更大的力。此外，当车辆在高负载条件下或在低速条件下操作时，由于转向轴直接从车轮接收负载，所以这种情况变得更加严重。这会给用户带来高度压力疲劳和肩部疼痛，并可能影响驾驶员的健康。

此外，为了易于操纵，需要对车辆的直线稳定性进行优化。由于这些在技术上是相互矛盾的要求，因此车辆的有效负载以及骑乘者或自重的变化会导致损害车辆在使用过程中的操纵性能和敏捷性。

对于三轮车辆，由于要携带的乘客数量不一致，因此还存在车辆有效负载频繁变化的额外挑战。例如，在厢式三轮车辆中，由于负载的显著的增加或减少，所以这种变化很大。因此，与四轮车辆相比，在一定的转向角之后使这种具有手把或方向盘系统的三轮车辆转动方向需要驾驶员施加过多的、几何递增的作用力，这在图4中被描绘为第一曲线C1；如在三轮和两轮车辆中一样，转向轴像车轮一样与车辆的负载构件直接连接。如图4的C1所描绘的，旋转或转向手把需要的转向力非常高，因为手把与承载三轮车的负载的前轮直接连接。而且，通过直接连接，手把和前轮以1：1的比例布置。然而，在四轮车等的情况下，方向盘和车轮以一定的比例布置。例如，方向盘旋转8度，车轮可以旋转1度。与上述三轮车所需施加的转向力相比，这需要较少的转向力。在图4中，第二曲线C2描绘了在诸如四轮车的轻型机动车辆的情况下转向角与转向力的关系。然而，由于转向比是较高的，因此四轮车要求方向盘以更大的角度旋转以实现车轮的转向。从曲线C1和C2可以看出，三轮车辆等具有较高的负载，因此需要较高的转向力，从而导致用户疲劳。另外，具有手把的三轮车辆或类似的车辆在前部中具有有限的空间，以具有更高的用于转向的转向比以减少作用力。此外，转向构件直接连接到要转向的车轮的两轮或三轮车辆在前部具有紧凑的空间，其中坐姿受限制，因为这个原因，由于空间限制和较大转向时的可能会干扰，因此无法获得更高的转向比。而且，常规的两轮或三轮车辆的转向比为“1”，并且用户习惯于这种车辆的操作实践。因此，与上述实践的任何偏离都将导致转向过度或转向不足，这将导致灾难性事故。因此，如图4中所示，第一曲线C1描绘了在三轮车的情况下，用户为转向而需要施加的作用力或力，相对于对转向角，即使与第二曲线C2中所描绘的具有机械转向的四轮车相比也要高得多。

通常，较大的四轮车包括电的电力系统，该电力系统能够支持用户基于用户输入来操纵转向系统。然而，当在诸如三轮车或两轮车的紧凑型车辆中使用时，这种系统使转向系统笨重并且在不美观。例如，这种系统被用在转向系统之外，这使得系统变得更大。另外，四轮车具有基本的区别，即转向系统或轴从车辆的方向盘偏移。因此，总是存在大量的包装空间以容纳独立且偏移的电力系统以辅助这种车辆的转向。

另外，在许多四轮车中，骑乘者和方向盘被布置成与车辆的横向中间平面横向偏移。因此，它们既不相对于前轮中平面对称，也不布置在轨道宽度的横向中间平面处。如以上所讨论的，由于具有四个或更多车轮的车辆具有足够的横向空间和纵向空间，因此存在为具有复杂机构的这种车辆提供转向系统的设计上的自由度，这在紧凑的两轮或三轮车的情况下是不同的。这些两轮或三轮总是需要骑乘者、把手或方向盘以及前轮对称布置。即使在具有一个或多个前轮的车辆的情况(其中一个或多个轮的横向中间平面需要与转向系统以及骑乘者同轴布置，这是一个挑战)下，也存在上述问题。

另外，四轮车中的被转向簧下质量(通常构成车轮组件)、以及操纵杆或麦克弗森撑杆(McPherson strut)则与方向盘上经历的物理运动动态隔离。对于带方向盘的四轮轨道宽度车辆，获得同轴转向系统(使方向盘的轴线与车轮的转向轴线同心)是不可行的。四轮车中的这种不相交的布置为设计用于执行转向辅助功能的链接、杠杆和电气系统提供了足够的空间和灵活性。同样，四轮车的轨道宽度是如此高以至于要求车辆的脚轮参数和外倾角参数之间具有差异的性能，以补偿轨道宽度的影响。四轮车中转向轴线的重心(CG)与被转向质量的重心基本偏移，从而在独立设计两个系统(转向中系统和被转向系统)时具有更大的自由度。与四轮车相比，两轮车和三轮车的系统几何和物理特性完全不同。转向系统的轴始终与被转向系统同轴且同心(车辆的簧下质量)，除带有两个前轮的三轮车之外。

即使在三轮车类型的车辆的情况下，它们也遭受基本的挑战，即不得不以联合的方式转向两个前轮以实现车辆的舒适和令人满意的操纵性能。因此，对于两轮或三轮车辆而言，实施适用于偏心型四轮车辆的转向辅助系统是不可行的。这种装置的结构性质会占用巨大的横向空间，从而增加了车辆的宽度，这是不希望的。因此，需要一种紧凑的用于两轮或三轮车辆的转向辅助系统，它们的重心基本上接近车辆的转向轴线。而且，当电气/电子系统失效时，常规系统不具有故障安全操作模式。例如，在通常建议的电动转向辅助系统中，该系统具有电动机，该电动机通过与转向轴恒定接触的齿轮系连接至轴。因此，当这样的系统由于控制单元的故障、电池耗竭或任何其他电气/电子系统的故障而失效时，转向系统则被锁定在某个位置。由于转向系统不可操作，这将使车辆失速。另外，常规的转向辅助系统一直处于接合位置。这在两轮或三轮车辆的情况下是有害的，因为这将在车辆的有效负载非常低并且不需要动力辅助(例如低交通量条件)时消耗电池或电源宝贵的能量。消耗电池或电源会影响车辆的其他的从电池获取电力而可操作的系统。

由此，需要一种转向系统，该转向系统能够选择性地向用户提供转向辅助，并且该转向系统应该是故障安全的。即使在提供辅助的电气/电子系统出现故障时，转向系统也应使用户能够操作车辆。而且，该系统应能够在小型紧凑型车辆(如两轮或三轮车辆)中实现紧凑包装。

因此，本主题提供了一种用于机动车辆(两轮或三轮车辆)的前部结构，该前部结构减少了用户为操纵车辆而施加的作用力。前部结构紧凑并且可以用于三轮车或两轮车等紧凑型车辆。而且，前部结构富有美感地被包装。此外，前部结构向用户提供转向辅助，并且同时在电气系统发生故障时提供故障保护操作。

特征在于，本发明的主题提供了用于使两轮或三轮车辆转向的改进的动态性能，这是因为转向辅助系统的重心布置在通过经过车轮中心的轴线的旋转形成的环形轨迹内，它围绕转向轴线平行于转向轴线。

本主题提供一种前部结构，其包括安装至车辆的结构构件的电子支持(ES)单元。电子支持(Electronic Support)单元包括输入轴，该输入轴沿着所述枢转轴线布置并且连接到由用户操作的转向构件。电子支持单元包括沿枢转轴线布置的输出轴，该输出轴功能性地耦接至转向轴。转向轴的与输出轴连接的一个端部绕枢转轴线同心地布置。转向轴的另一端部连接至优选地布置在车辆的前部中的车轮，该车轮的中心布置成在车辆的纵向方向上与枢转轴线基本成一直线。转向构件能够通过电子支持单元选择性地旋转转向轴。

本主题的特征在于，可旋转地围绕车辆的结构构件(如头管)布置的转向轴与直接接收负载的车辆的方向盘连接。同时，像转向轴这样的直接承载构件被与转向轴同轴布置的电子支持单元直接转向。特别地，与电子支持单元的输出轴功能性地耦接的一端部是同轴的。

特征在于，前部结构使簧下质量(如车轮)旋转，并且簧下质量的至少一部分包括转向轴旋转。

此外，由于仅在检测到来自用户的转向要求时才启动电子支持单元，因此前部结构提供了最佳的电力使用。而且，前部结构可以适于在转向角超过预定角度时提供辅助。

此外，前部结构能够用于紧凑型机动车辆中。前部结构包括转向轴，该转向轴被机动车辆的结构构件可旋转地支撑。转向轴的一端连接到机动车辆的车轮。包括输入轴和输出轴的电子支持(ES)单元沿着前部结构的枢转轴线布置。输入轴功能性地连接到由用户操作的转向构件。输出轴功能性地耦接至转向轴，其中转向轴的至少一部分沿枢转轴线布置。转向构件能够通过ES单元选择性地旋转转向轴，并且当转向构件旋转超过一定角度时，ES单元能够通过旋转转向轴来提供转向辅助。ES单元可以基于车辆的速度或者基于用户施加的扭矩来支持转向轴的转向。

本主题的一个方面是，ES单元被安装到其附接构件，该附接构件被安装到头管。因此，ES单元被固定到刚性结构，而不会在前部结构上增加任何额外的重量。附接构件包括沿着枢转轴线/与枢转轴线同轴延伸的保持器孔，并且附接构件通过保持器孔安装到结构构件，由此附接构件的至少一部分围绕结构构件同轴地布置。因此，有利的是，附接构件被紧凑地围绕诸如头管的结构构件布置，从而提供紧凑的前部结构。

本主题的一个方面是，当ES单元可操作或者当ES单元不可操作状态时，前部结构能够提供1：1的驾驶感觉，因为转向构件、ES单元的轴、连接到车轮的转向轴大体上同轴并且沿着枢转轴线。而且，被转向的车轮在纵向方向上与枢转轴线基本成一直线。有利的是，用户可以在有或没有电子支持的情况下舒适地操作前部结构，因为该系统基于转向轴的对应变化，提供了转向轴的相同的旋转程度。因此，额外的特征在于，用户将不需要任何操作前部结构的训练，因此前部结构可轻松改装和操作，而不会影响人体工程学。

特征在于，由于被转向的车轮与转向轴的旋转轴线在纵向方向上成一直线，因此前部结构使用户能够在高速或较少交通状况下，无需ES单元的任何辅助即可对车辆转向，并且用户可以轻松地操作类似于传统的前部结构，而不会对其施加任何额外的负载或重量。

特征在于，附接构件包括用于将附接构件固定到结构构件的邻接基座。而且，附接构件包括在相对于基座成第一角度的方向上延伸的支撑壁。ES单元安装在支撑壁上。另一个优点是，附接构件使得ES单元能够围绕前部结构的枢转轴线同轴地安装。有利的是，由于ES单元没有搁置在作为直接负载/冲击接收构件的转向装置上，固定到结构构件的ES单元与作用在ES单元上的任何直接冲击相隔离。

支撑壁沿着基座的圆周延伸，并且ES单元包括套管，该套管用于通过套管将ES单元固定到支撑壁。因此，套管支撑ES单元的电动机及其旋转构件。此外，附接构件由刚性的不导电材料或具有电绝缘的金属材料制成。

另一方面，ES单元的输出轴包括在输出轴接合部的第一截面。转向轴包括设置在其转向轴接合部的第二截面。第二截面与第一截面一致并互补，从而在轴之间形成锁定。有利的是，在无需添加紧固件的条件下，转向轴和输出轴被锁定地接合。

由于转向轴锁紧装置接收ES单元的输出轴，并且在轴向上没有直接接触以传递力，因此输出轴接合部和转向轴接合部不会彼此传递任何轴向负载。因此，另一个额外的优点是，输出轴接合部和转向轴接合部环形地邻接输出轴接合部和转向轴接合部中的另一个，由此当ES单元的输出轴被控制单元操作时，存在能够实现转向轴的角旋转的环形接合。

另一个特征在于，由包括ES单元的前部结构转向的车轮基本上布置在车辆的中央，从而为车辆提供稳定性。

另外的特征在于，ES单元能够在易于受到负载变化的车厢型车辆或客运型车辆的情况下辅助用户旋转转向轴，无论是否有负载变化。

ES单元包括功能性地耦接至输出轴的电动机，并且电动机轴沿着基本在水平方向上布置的机轴轴线布置。因此，机轴轴线不平行于枢转轴线。

另一个特征在于，电动机具有机轴轴线，其在车辆的横向方向上延伸。因此，电动机不会干扰在纵向上邻近前部结构布置的部件，所述前部结构包括前罩或骑乘者脚部空间区域。因此，有利的是，机动车辆保持了布局和用户空间。

此外，电动机布置在车辆的前罩的后方、仪表板的下方、驾驶员的座椅的前方、以及车辆的驾驶员脚部空间的上方。因此，围绕前部结构布置的ES单元包括最佳布置的电动机，而不会影响车辆的其他辅助部件。

另一个额外方面是，仪表板在顶部方向和向后方向上覆盖电动机，从而该机动车辆似乎是没有转向辅助的传统机动车辆。此外，有理的是，将电动机牢固地放置在仪表板下方。

特征在于，附接构件设置有切口部，该切口部能够随着电动机的尺寸变大而容纳电动机，并且具有被附接构件的壁支撑的弯曲的外部轮廓。

另一个特征在于，输入轴、输出轴和转向轴的上部沿枢转轴线布置，并且枢转轴线是转向构件的旋转轴线。有利的是，转向组件围绕枢转轴线紧凑地包装并且只有ES单元的电动机向外延伸。

本主题的另一方面是，机动车辆包括连接至转向轴的另一端部的车轮，并且该车轮基本沿车辆的横向中心布置。但是，在另一种实施方式中，对于布置在前部的车轮的数量大于布置在后部的车轮的数量的车辆，布置在前部的车轮的中心(在横向方向上)与机动车辆的中心对准。

此外，另一方面，电动机与ES单元一起至少部分地布置在仪表板的上方并且在车辆的前罩的后方。ES单元紧凑地布置在机动车辆的前部中。此外，布置在仪表板上方的ES单元还提供了紧凑的前部结构，而不会干扰用户的姿势和用户的人体工学。

在一种实施方式中，结构构件是车辆的框架组件的头管，并且头管沿着枢转轴线延伸，并且框架组件的主框架从头管向后向下延伸。然而，在另一实施方式中，结构构件是可旋转地支撑前部结构的整体式主体结构。

在一方面，输入轴机械地连接到转向构件和输出轴，并且电动机通过旋转转换机构连接到输出轴。旋转转换机构使电动机的电动机轴沿机轴轴线的旋转运动成为布置在枢转轴线中的输出轴的旋转运动。

在下面的描述中，将结合附图更详细地描述本主题的前述和其他优点。

图1示出了根据本主题实施例的示例性机动车辆100的左侧视图。车辆100具有框架组件(未示出)，该框架组件包括头管、从头管向后延伸的主管组件。框架组件用作车辆100的结构构件。在下文中，框架组件或框架组件的子部件被称为结构构件。车辆100具有布置在车辆100的前部中的前罩105。挡风玻璃110安装在前罩105上。地板115从前罩105的底部向后延伸，并且地板115由结构构件支撑。前部结构200由车辆100的结构构件可旋转地支撑。在本实施方式中，作为框架组件的结构构件包括布置在前罩105后面的头管165A(图2(a)所示)。前部结构200包括前轮125，其连接到由用户操作的转向构件。前挡泥板130布置在前轮125上方，并且覆盖前轮125的至少一部分。后面板135布置在车辆100的后部中，并且连接地板115的后部。两个后轮140通过一个或多个悬架150连接到摆臂145，并且摆臂145又连接到结构构件。车罩155连接前罩105的顶部和后面板135的顶部。

车辆100沿着分隔线P-P’在纵向上分为两个部分，形成驾驶室DC和乘客室PC。驾驶室DC具有驾驶员座椅组件120，并且乘客室PC具有长乘客座椅160，可容纳至少三名乘客。该车辆可以用作载客车辆或载重车辆。在载重车辆的情况下，设置有取代乘客室的载重厢。

车辆包括安装到在车辆100的后部中的框架组件的动力单元(未示出)。动力单元包括内燃(IC)机(未示出)或牵引电机(未示出)，变速器系统(未示出)功能性地连接到后轮，以从动力单元传输动力。

图2(a)描绘了根据图1的实施例的安装至车辆100的结构构件的前部结构的侧视图。在本实施例中，结构构件165是框架组件。框架组件包括头管165A和主框架165B，其中头管165A被布置在车辆100的前部中，并且在前罩105后方以及在驾驶员座椅组件120前方。主框架165B从头管165A向后方延伸。在一种实施方式中，主框架165B包括从头管165A的后部向后延伸的一个或多个管状构件165BA。主框架165B从头管165A并且在地板下方朝着车辆100的后部延伸。

在本实施方式中，结构构件165是由管状构件制成的金属框架。然而，结构构件不限于金属管状框架组件，因为结构构件可以包括由纤维增强聚合物制成的框架或铸造框架。而且，在一些应用中，结构构件是具有用作结构构件的主体的单体结构。前部结构200由作为头管165A的结构构件165可旋转地支撑。前部结构200包括连接至转向轴205的前轮125。转向轴205包括通过前悬架系统170连接至前轮125的一个端部，而另一端部围绕头管165A轴颈连接。头管165A支撑上轴承组件和下轴承组件(未示出)，这使得转向轴205能够旋转。此外，前部结构200包括电子支持(ES)单元210，其被安装至头管165A并由结构构件165/框架组件支撑。在本实施方式中，框架组件支撑前部结构200，该前部结构200包括相当大并且重的电子支持单元。术语“头管”和“结构构件”可以互换使用。此外，电子支持单元功能性地连接至转向轴205和转向构件215。在本实施方式中，如图所示，转向构件215是包括节流控制器、操纵杆和控制开关的手把。然而，转向构件215可以是方向盘或任何其他已知的转向装置，其中提供了转向构件215的功能以使用户/驾驶员能够操纵车辆100。

图2(b)描绘了根据图2(a)的实施例的前部结构200的分解图。转向轴205是由包括任何已知金属的刚性材料制成的管状构件，其一个端部205U围绕头管165A布置，并且另一端部205L从头管165A向外延伸并与前悬架系统170连接。所述一个端部205U围绕枢转轴线X-X’同心地布置。在本实施方式中，转向轴205具有实心或空心轮廓。转向轴205包括：围绕头管165A布置的作为上端部的一个端部205U；以及作为其下端部的另一端部205L，该另一端部205L具有稍微向前弯曲的部分，以连接至布置在前罩105的前方的前轮125。另一端部205L连接至车轮125，该车轮125在其中心125C处转向。在描绘的实施方式中，布置在前部的前罩105使得需要将前轮125布置在前罩105的前方，由此前轮125的轮轴布置在轴线X-X’的前方，并且另一端部205L具有弯曲的形状。优选地，转向轴205的另一端部205L弯曲，该另一端部205L通过在转向轴X-X’的前方的点处在转向轴205与车轮125之间的连接而弯曲地形成，从而有效地提供了正的侧倾角以实现稳定的行驶。此外，另一端部205L在车轮中心125C处与车轮125连接，该车轮中心125C在车辆100的纵向方向F-R上与枢转轴线X-X’基本成一直线。换句话说，当在纵向方向F-R上观察时，车轮125的中心125C、枢转轴线X-X’以及前部结构200的输入轴210I和输出轴210O成一直线。

此外，前部结构200在头管165A的上部和下部设置有轴承组件225。轴承组件的座圈根据它们布置的位置而安装到转向轴205或头管165A。此外，一个或多个锁定螺母220固定到转向轴205的顶端，由此设置在下部的转向轴205上的支架和设置在转向轴顶端的锁定螺母将转向轴205围绕头管165A保持在期望的位置。

此外，前部结构200包括能够支撑电子支持单元210的附接构件230，该附接构件230安装至头管165A。在本实施方式中，附接构件230具有内部圆形截面。内部圆形截面由保持器孔230A限定，该保持器孔230A在附接构件230的组装状态下沿着枢转轴线X-X’延伸。附接构件230可以被紧固至头管165A或焊接至头管165A的外表面。处于组装状态的附接构件230包围头管165A的至少一部分并包围轴承组件225。在本实施方式中，电子支持单元210固定至附接构件230。电子支持单元210包括输入轴210I和输出轴210O，并且输出轴210O穿过保持器孔230A并功能性地连接至转向轴205。输入轴210I向上布置并连接至转向构件215。

图2(c)描绘了根据图2(d)的实施例的被安装到附接构件的电子支持单元210的放大图。附接构件230具有圆柱形的邻接基座230B，其在内部具有圆形的截面。然而，附接构件230可以具有与头管165A的外部轮廓互补的截面。附接构件230设置有阶梯形轮廓，其中固定至头管165A的下部具有与头管165A的外径基本匹配的内径。因此，附接构件230可以是其间隙/过渡的配合。除了与头管165A连接的部分之外，邻接基座230B的部分具有较大的直径，以便容纳由头管165A的轴承组件225的座圈形成的突起。附接构件230还包括壁部230W，壁部230W的截面积大于邻接基座230B的截面积，以支撑电子支持单元210。电子支持单元210是较重的部件，因为其包括电动机235和由电子支持单元210的套管240包围的旋转转换机构(未示出)。套管240包括使电子支持单元210起作用的机械和电气/电子部件。例如，套管240包括用来感测转向构件215的旋转角度的电子传感器以及诸如旋转转换机构的机械系统。

壁部230W相对于邻接基座230B在第一方向上延伸，该邻接基座230B基本沿枢转轴线X-X’的方向延伸。壁部230W相对于邻接基座230B以第一角度布置，其中，在本实施方式中，第一角度为正交角(90度)。在第一方向上以与邻接基座230B正交的角度延伸的壁部230W基本上围绕邻接基座230B的圆周布置，由此，壁部230W形成板状结构，其在顶部支撑电子支持单元230。

电子支持单元210还包括沿着电动机轴轴线Y-Y’布置的电动机235的轴(未示出)。电动机轴轴线Y-Y’基本在水平线上。电动机235的电动机轴延伸到包括旋转转换机构的套管240中。在一个实施方式中，旋转转换机构包括蜗轮，该蜗轮安装至电动机235的电动机轴，并且该蜗轮功能性地耦接至同心地布置并连接至转向轴205的齿轮。这样，布置在套管中的旋转转换机构将电动机235的电动机轴围绕枢转轴线X-X’的旋转运动转换成围绕电动机轴轴线Y-Y’的方向。

在所描绘的实施方式中，套管240包括安装凸台240M，安装凸台240M设置在环形地围绕套管240的底部的选择位置。此外，壁部230W设置有附接构件230，附接构件230具有设置成与安装凸台240M相匹配的安装孔，由此，通过将套管240紧固到壁部230W而将电子支持单元210固定到壁部230W。此外，在电子支持单元210的组装状态下，输出轴210O在附接构件230内部延伸。

图2(d)描绘了根据图2(a)中所描绘的实施例沿轴线W-W’截取的前部结构的截面图。此外，图2(d)描绘了前部结构的一部分的放大图和沿轴线C-C’截取的截面图。该截面图描绘了输入轴210I连接至转向构件215，其中输入轴通过设置在转向构件215的底部中的凹槽接合地连接到转向构件215。例如，输入轴210I可以具有通过紧固件固定到转向构件215的圆形截面，或者输入轴210I可以具有与转向构件215接合的非圆形截面。当组装在头管165A上时延伸到附接构件230中的输出轴210O与延伸直到头管165A的顶部的端部205U接合。附接构件230的邻接基座230B的至少一部分与头管165A的外周表面165AS邻接。因此，附接构件230被牢固地固定到头管165A，以便于承受电子支持单元210、转向构件215的重量以及用户施加的力。

此外，输出轴210O固定到转向轴205的端部205U。在优选的实施例中，输出轴210O的与转向轴205接合的部分具有非圆形的截面。因此，转向轴205的端部205U设置有与输出轴210O的截面互补的截面。这使得能够将输出轴210O与转向轴205成角度地锁定，由此输出轴210O的旋转导致转向轴205旋转。优点在于，由于来自前轮125的路况而引起的转向轴205所受到的任何冲击都不会直接传递到电子支持单元210或转向构件215。因此，由于输出轴210O和转向轴205具有环形连接而没有任何直接的竖直连接/接触，因此电子支持单元210免受道路状况的冲击。电子支持单元210的输出轴210O被设置在转向轴205中的锁定构件205锁定，其中来自输出轴210O的旋转力通过锁定构件206被传递到转向轴205。锁定构件206压入或嵌入转向轴205，转向轴205优选为中空构件。因此，输出轴210O的输出轴接合部210E和转向轴205的转向轴接合部205E不直接接触，因为输出轴210O与锁定构件206锁定，由此将电子支持单元支撑在头管165A上，并且转向轴205也由头管165A支撑，并且沿其轴线或轴向方向不接触。这减少了从转向轴205到达电子支持单元210的任何冲击/振动，特别是对诸如扭杆的传感器的冲击/振动，该扭杆对振动和冲击敏感，从而向控制单元提供错误的读数。换句话说，如图2(d)中所描绘的，在沿着轴线C-C’的水平面中截取的截面图描绘了输出轴210O在输出轴接合部210E处包括第一截面CS1，并且转向轴205包括设置在其转向轴接合部205E处的第二截面CS2，其中第二截面CS2与所述第一截面CS1互补。输出轴接合部210E和转向轴接合部205E沿枢转轴线X-X’设置成环形连接而没有竖直/轴向接触，并且其中输出轴接合部210E和转向轴接合部205E之一环形地邻接输出轴接合部210E和转向轴接合部205E中的另一个。

此外，在一种实施方式中，转向轴205具有顶部，其通过转向锁定螺母166围绕头管165A固定。在转向锁定螺母166的下方设置有上座圈，其能够使转向轴205围绕头管165A旋转。此外，避免了电子支持单元210和转向轴205在轴向方向上的竖直接触。详细地说，转向轴205设置有布置在其中的具有第一长度的孔的锁定构件206，并且输出轴210O包括具有第二长度的接合部，该接合部与转向轴205的孔接合，其中第二长度小于第一长度。因此，输出轴210O的接合部与转向轴205接合，但是不提供导致从车轮125传递力/冲击的轴向接触。而且，转向轴205是中空的，使得输出轴210O在它们之间没有竖直/轴向接触。

例如，在本实施例中，转向轴205具有中空轮廓/部分HP，并且锁定构件206布置在HP中，其中锁定构件206具有第一截面CS1。输出轴210O在输出轴接合部210E处设置有第二截面CS2，并且具有第二截面的输出轴可滑动地(优选地通过过盈配合)滑入第一截面CS1中。由于截面CS1、CS2的一致且互补的轮廓，轴210O、205被锁定接合。然而，由于中空轮廓HP，输出轴210O不与转向轴205轴向接触，而仅具有环形接触。这限制/消除了负载到电子支持单元210上的任何传递，从而保护了电子支持单元和电子支持单元210的其他敏感部件。

此外，前部结构200使得能够进行选择性的转向辅助。当用户旋转转向构件215时，输入轴210I绕电子支持单元210旋转。输入轴210I电连接至感测单元，该感测单元提供转向构件215的旋转程度/旋转角度，同时功能性地连接到输出轴210O的输入轴210I机械地传递来自其转向构件215的旋转力。然而，当电子支持单元210检测到输入轴210I的旋转程度(即转向构件215的旋转)超过一定程度时，电子支持单元210则通过使电动机235能够旋转功能上连接到转向轴205的输出轴210O来提供电支持。当用户试图将转向构件215旋转到一定程度(这需要更高的扭矩)时，这为用户旋转提供了扭矩辅助，从而减小了所需的由用户施加的力。此外，前部结构200可以基于车辆的速度或基于用户施加在转向系统上的扭矩来操作，相关的传感器将与速度和/或扭矩有关的数据提供给致动电子支持(ES)单元210的控制单元。

另外，前部结构200布置有转向轴205、电子支持单元210的轴210I、210O以及围绕相同的枢转轴线X-X’布置的转向构件215，这使得前部结构200能够机械地操作并且当用户试图将转向构件215旋转超过一定角度时，还能够通过电子支持单元210提供电支持。而且，在电子支持单元210的任何故障期间(包括电动机235、控制单元或驱动电动机的辅助电源的故障)，即使在这种情况下，输入轴210I和输出轴210O也应具有机械连接，从而使用户能够进行故障保护和无忧操作。因此，在行驶过程中电子支持单元出现任何故障的情况下，对车辆的影响减至最小，并确保了骑乘者的安全。

而且，前部结构200使得能够紧凑地包装在车辆100中。图3(a)描绘了根据本主题的实施例的与前部结构200一起使用的车辆100的前部的侧视立体图。图3(b)描绘了根据图3(a)的实施例的前部结构的后视图。前部结构200紧凑地布置在驾驶员座椅120的前方。头管165A布置在前罩105的后方并且转向轴205绕头管165A轴颈连接。转向轴205穿过前罩105并连接至前轮125。电子支持单元210安装在转向轴205和头管165A的端部205EG(如图2(d)中所描绘的)上方并且布置在前罩105的后方。此外，转向构件215布置在所述电子支持单元210的上方。此外，电子支持单元210沿着枢转轴线X-X’的长度适于与转向构件215的期望高度匹配，以用于驾驶员/用户操作车辆。因此，电子支持单元210是紧凑的，不会影响用户的乘坐姿势，并且能够实现车辆的紧凑布局包装。

电动机235围绕电动机轴轴线Y-Y’(即轴的轴线，在RH-LH方向(图3(d)中示出)上并且基本上在水平方向上)布置。电动机235不干扰从前罩105的后部延伸至驾驶员座椅组件120的骑乘者脚部空间FS。此外，沿横向方向RH-LH延伸的电动机235基本上由仪表板245包围(如图3(c)所示)。

图3(c)描绘了根据图3(a)的实施例在车辆100上采用的前部结构200的另一后视图。仪表板245布置在转向构件215的下方和头管165A的上方。仪表板245包括用于将前部结构200贯通其中布置的通孔。仪表板245覆盖电动机235，电动机235是在顶部方向和底部方向上向外延伸的前部结构200的主要部分。因此，前部结构200的电动机235牢固地位于车辆100中。而且，前部结构200的至少一部分被仪表板245覆盖。因此，车辆100大的电子支持单元210，其对于骑乘者或其他路人基本上是不可见的。

而且，与图2(d)一起分析图3(d)，安装到头管165A的ES单元210具有沿枢转轴线X-X’布置的输入轴210I和输出轴210O并且功能性地连接到转向构件215，这为骑乘者提供了符合人体工程学的姿势。因为骑乘者可以具有较小的肘部弯曲角α，所以安装至头管的ES单元210紧凑地布置而不会影响前部结构200的高度。低的肘部弯曲角α使骑乘者能够轻松操作前部结构200。此外，ES单元210能够选择性地旋转连接至前轮125的转向轴205，前轮125具有沿着车辆100的纵向方向F-R与枢转轴线X-X’成一直线的中心125C，由此用户能够最佳地使车辆100转向，而不会感觉到使车辆100的负载接收结构(即转向轴205)转向很费力。

图4描绘了各种曲线，其描绘了在各种情况下的旋转程度所需的作用力。该曲线图表示从手把215的中心或正常状态在一个方向上的旋转。如所讨论的，第一曲线C1示出了在传统的三轮车辆没有动力辅助的情况下转向力与转向角的关系，并且如图所示，作用力的大小随着旋转程度而逐渐增加，并且明显更高。本曲线图还描绘了第二曲线C2，其描绘了在四轮车的情况下用户需要施加的转向力，尤其是考虑到具有机械转向的轻型机动四轮车，其具有大于1的转向比。可以看出，与三轮车辆相比，作用力明显更少。作用力/转向力可以是牛顿(Newton)为单位的力或者是以牛米(Newton-meter)为单位的扭矩，并且转向角以度(degree)为单位。

此外，在本主题的情况下，第三曲线C3描绘了作用力与转向角的关系。首先，本主题将转向比保持为1，从而在减少的作用力的情况下，保持了类似于传统系统的操作感。例如，本发明的前部结构200需要用户将其与手把215一起旋转，类似于传统的手把，但是从曲线C1和C3可以理解，所施加的作用力大大减少。由于ES单元210在检测到角度变化或检测到用户施加的扭矩时辅助用户转向。因此，减少了用户施加的总体的作用力。而且，ES单元根据车辆配置和负载能力提供有对于转向前部结构所需的电动机容量。因此，如上所述，根据应用或转向要求，用户可以选择紧凑地布置在车辆100的前部内的特定容量的电动机。

应当理解，实施例的各方面不必限于本文描述的特征。鉴于以上公开，本主题的许多修改和变化是可能的。因此，在本主题的权利要求的范围内，可以不同于具体描述地实践本公开。

附图标记列表

100 车辆

105 前罩

110 挡风玻璃

115 地板

120 座椅组件

125 前轮

125C 车轮中心

130 前挡泥板

135 后面板

145 摆臂

150 悬架

155 车罩

160 乘客座椅

165 结构构件

165A 头管

165B 主框架

166 转向锁定螺母

200 前部结构

205 转向轴

205E 转向轴接合部

205U 一个端部

205L 另一端部

206 锁定构件

210 电子支持(ES)单元

210E 输出轴接合部

210I 输入轴

210O 输出轴

215 转向构件

220 锁定螺母

225 轴承组件

230 附接构件

230A 保持器孔

230B 邻接基座

230W 壁部

235 电动机

240 套管

240M 安装凸台

245 仪表板

C1 第一曲线

C2 第二曲线

C3 第三曲线

CS1 第一截面

CS2 第二截面

F-R 纵向方向

FS 脚部空间

HP 中空部

P-P’ 分隔线

X-X’ 枢转轴线

Y-Y’ 电机机轴轴线