CN107176206A - 具有单轮转向装置的机动车的车轮转向组件 - Google Patents

Abstract

一种车轮转向组件(9)，具有：单个能够转向的车轮(10)，其在汽车底盘上能够围绕转向轴(11)转动并且弹性地安装；具有转向发动机(7)的转向发动装置(6)，通过该转向发动装置使车轮(10)能够围绕转向轴(11)以通过电控制信号预设的转动角度(12,13,14)转动，关于紧凑和简单的组成方式方面由此得以改进，即，车轮(10)在其朝向汽车底盘的内侧(19)上设置有车轮摇杆(22)，通过车轮摇杆使其能够围绕转向轴(11)转动，转向发动装置(6)与车轮(10)的内侧(19)相对地固定在汽车底盘上并具有发动机摇杆(20)，该发动机摇杆能够借助转向发动机(7)围绕平行于转向轴(11)取向的旋转轴(21)转动，而且发动机摇杆(20)的能够转动的端部区域(23)和车轮摇杆(22)的能够转动的端部区域(24)借助铰接的连接杆(25)而相互连接，从而由转向发动机(7)引起的发动机摇杆(20)的偏转引起车轮摇杆(22)的偏转。

Description

具有单轮转向装置的机动车的车轮转向组件

技术领域

本发明涉及一种机动车的用于使单个能够转向的车轮偏转的车轮转向组件，其以能够围绕转向轴转动的方式设置在汽车底盘上，其中，该车轮转向组件包括一个具有转向发动机的转向发动装置，通过该转向发动装置使车轮能够围绕转向轴以通过电控制信号预设的转动角度转动。

背景技术

在所谓的线控转向(steer-by-wire)***中，驾驶者给予方向盘的转向错误借助传感器检测并随后传递到控制单元(ECU)，其中，该控制单元从转向力矩和转向角度中产生控制信号，通过该控制信号控制单个能够转动的车轮的位置发动机并且由此根据驾驶者的意愿使能够转向的车轮偏转。在这类转向***中，能够转向的车轮能够彼此独立地偏转。因此它们也称为单轮转向装置。

这种独立的可偏转性实现了转向角度结合的程序设计，相比于常规的机械转向***，该转向角度结合实现了更好地适应于极端的驾驶状态。

DE 10 2008 03 95 47 A1中已知一种单轮转向装置，其安装在支承车轮的横向导臂上。已知的转向装置的结构复杂并且要求相对较大的结构空间。KR 10 2011 005 286 0A1中同样已知一种单轮转向装置，其中使用了线性传动机构，该线性传动机构通过复杂的传动杆与待转向的车轮连接。已知的转向***的缺点为用于线性传动机构和传动杆的较大的开支。

发明内容

本发明的目的在于，说明一种用于单轮转向***的车轮转向组件，其具有简单且节约空间的结构、实现了较大的转向角度并且能够低成本地制造。

该目的通过权利要求1的特征得以实现。有利的扩展方案可以从从属权利要求中得出。

按照本发明的解决方案在于，车轮摇杆能够与车轮连接，其中，车轮摇杆能够围绕转向轴转动，而且转向发动装置能够固定在汽车底盘上并且具有发动机摇杆，该发动机摇杆借助转向发动机能够围绕旋转轴转动，而且发动机摇杆的能够转动的端部区域和车轮摇杆的能够转动的端部区域借助一个铰接的连接杆而相互连接，从而由转向发动机引起的发动机摇杆的偏转引起车轮摇杆的偏转。

按照本发明的布设在优选-70°至+90°之间的尽可能大的转向角度下实现了非常紧凑结构方式。通过将转向发动装置固定在汽车底盘上，使其与汽车底盘一起属于汽车上安装弹簧的部分并且有利地不会对车轮上未安装弹簧的部分起到作用。由此在不平坦的街道上改善了汽车车轮的行车道接触。

车轮优选包括轮缘和轮胎。

可能优选的是，车轮在其朝向汽车底盘的内侧上设置有车轮摇杆，通过车轮摇杆使其能够围绕转向轴转动，转向发动装置与车轮的内侧相对地固定在汽车底盘上并具有发动机摇杆，该发动机摇杆能够借助转向发动机围绕平行于转向轴取向的旋转轴转动，而且发动机摇杆的能够转动的端部区域和车轮摇杆的能够转动的端部区域借助铰接的连接杆而相互连接，从而由转向发动机引起的发动机摇杆的偏转引起车轮摇杆的偏转。

在一个优选的实施方式中，转向发动装置具有设置在转向发动机和发动机摇杆之间起作用的减速装置。电动机是紧凑并且低成本的。该减速装置设置用于产生用于偏转转向车轮所需的转动力矩。

优选该减速装置是Wolfrom传动机构或者轴传动机构、皮带传动机构或者行星齿轮传动机构。这些传动机构类型均为紧凑且简单地构造而且需要较小的安装空间。

通过这样一种措施，即，发动机摇杆和车轮摇杆由各自的旋转轴起始基本上相互平行地延伸，并且在汽车的直线行驶时在中立的转向位置中基本上沿行驶方向延伸或者反向于行驶方向延伸，实现了-70°至+90°的尽可能大的转向角度。这种布设也称为四杆联动机构。

基本上平行应理解为，与理想状态相比±10°的空间角度的偏差。

在本发明的另一个设计方案中设置为，连接杆分别借助球窝接头铰接在发动机摇杆和车轮摇杆上，从而实现了装有弹簧的车轮的相对于固定地安装在汽车底盘上的转向发动装置的相对运动。通过该措施确保了，在车轮装有弹簧的情况下连接杆相对于摇杆不会倾斜或完全不弯曲。

附图说明

随后借助附图进一步说明本发明的一个实施例。

本发明以优选的实施方式参照附图举例性地说明，其中其它有利的细节可以从附图的描述中得出。

功能上相同的部分在此标有相同的附图标记。

这些附图详细示出了：

图1示出了按照本发明的车轮转向组件，其通过电子的控制单元与方向盘组件电连接；

图2以示意图示出了按照本发明的车轮转向组件的立体图；

图3示出了在同一车轮转向组件的背侧上的俯视图；

图4示出了同一车轮转向组件的放大的细节图；

图5示出了在中间转向位置下同一车轮转向组件的上侧上的俯视图；

图6示出了类似于图5中的车轮转向组件，但是具有驶向右的车轮；

图7示出了图5的车轮转向组件，但是具有驶向左的车轮。

具体实施方式

图1示出了线控转向***的工作原理，其中，在方向盘装置1(也称为转向柱)中，方向盘2的转动借助于转动编码器3控制并从中生成电信号。该转动的前提为驾驶者施加的转向力矩连同方向盘转角。

转动编码器3设置在手动力矩调节器(Handmomentensteller)33的壳体中，也称为反馈制动器。该手动力矩调节器33包括一个电动机，其与转向臂有效连接并且用于驾驶者通过方向盘2传递转向力矩，该转向力矩对应于常规转向的驾驶感觉。该转向力矩例如为由行车道影响和转向机构运动学所导致的惯性力矩、复位力矩或者反作用力矩。在没有方向盘上可察觉的转向力矩的情况下，使通过驾驶者安全地驾驶汽车变得困难。

转动编码器3与电子控制单元(Electronic Control Unit＝ECU)4电连接，该电子控制单元另外还要考虑其他信号，例如汽车速度或者来自加速传感器的数值并且由此针对各个偏转的车轮单独地计算出一个理想的转向角度。该转向角度以电控制信号的形式编码，其通过控制线5传递到各个车轮转向组件9的转向发动装置，从而使车轮10围绕作为旋转轴形成的转向轴11以预设的转动角度12，13,14转动。于是，当汽车在地面15(例如街道)上运动时，车轮10以驾驶者通过方向盘2预设的方向滚动。

按照本发明的车轮转向组件9的结构可以从图2-4中看出。轮毂组件16另外还包含一个未示出的用于车轮10的车轮轴承和一个未示出的车轮制动器。轮毂组件16以能够围绕转向轴11转动的方式借助固定装置17固定在未示出的汽车底盘上，其中，车轮10与轮毂组件16借助减震支柱18相对于汽车底盘具有弹性并且平行于转向轴11具有弹性。固定装置17作为MacPherson减震支柱形成。但是同样能够想到和可能的是，按照本发明的车轮转向组件9与双横拉杆固定装置相结合地使用。

相反地，转向发动装置6在车轮10的内侧19的对面直接固定地固定在汽车底盘上并且并不参与车轮10和轮毂组件16的弹簧运动，因此也不属于未装弹簧的部分。轮毂组件16包括车轮轮毂，其中，该车轮轮毂安装并支承车轮10，从而使车轮能够围绕旋转轴99转动。

在该实施例中，转向发动装置6具有电动机作为转向发动机7，其作用在减速装置8上，该减速装置为了提供使车轮10转动所需的较大的转动力矩。优选使用结构紧凑的传动机构，例如Wolfrom传动机构、轴传动机构、行星齿轮传动机构或皮带传动机构作为减速装置8。在减速装置8的输出上设置有发动机摇杆20，其能够借助于转向发动机7和减速装置8而围绕旋转轴21转动。与发动机摇杆20相对，在轮毂组件16上的车轮10的内侧19上设置有车轮摇杆22，其能够围绕转向轴11转动。发动机摇杆20和车轮摇杆22基本上彼此平行地设置。发动机摇杆20的能够转动的端部区域23与车轮摇杆22的能够转动的端部区域24借助于连接杆25连接，该连接杆铰接在各个端部区域23,24上。

如能够清楚地在图5-7看出，通过转向发动装置6引起的发动机摇杆20的偏转通过连接杆25导致相应的车轮摇杆22的偏转，由此使车轮10转向。图5示出了汽车在以中立转动角度13(0°)的中立位置中进行直线行驶的状态。图6示出了在左弯曲线行驶时的状态，其中，调整为正的转动角度14。图7示出了在右弯曲线行驶时的状态，其中，调整为负的转动角度12。

有益的是，连接杆25借助球窝接头铰接到发动机摇杆20和车轮摇杆22的端部区域23,24中，从而实现了装有弹簧的车轮10相对于与汽车底盘固定连接的转向发动装置6的相对运动。上述车轮转向组件9与转向发动机7、减速装置8、发动机摇杆20、连接杆25，以及使车轮10偏转并与轮毂组件16连接的车轮摇杆22以非常紧凑和简单的方式组成并且实现了-70°至+90°的较大的转动角度12,14。另外，按照本发明的车轮转向组件9具有这样的优点，即，包括转向发动机7、减速装置8和发动机摇杆20的车轮发动装置6安装在汽车底盘上并且不安装在轮毂组件16或者例如用于悬挂轮毂组件16的横向导臂上，因为上述部件因此不属于车轮10上未装弹簧的部分。车轮10上未装弹簧的部分，特别是具有车轮轴承和车轮制动器的轮毂组件16以及减震支柱18因此可以具有显著更小的重量，这在不平坦的街道的情况下借助弹性和减震使车轮10可以与地面15保持尽可能好的接触。通常，单轮转向装置还具有这样的优点，即，由此可以提高行驶动态表现。

附图标记列表

1 方向盘装置

2 方向盘

3 转动编码器

4 控制单元

5 控制线

6 转向发动装置

7 转向发动机

8 减速装置

9 车轮转向组件

10 车轮

11 转向轴

12 负的转动角度

13 中立的转动角度

14 正的转动角度

15 地面

16 轮毂组件

17 固定装置

18 减震支柱

19 内侧

20 发动机摇杆

21 旋转轴

22 车轮摇杆

23 端部区域

24 端部区域

25 连接杆

Claims (5)

1.一种机动车的用于使单个能够转向的车轮(10)偏转的车轮转向组件，其以能够围绕转向轴(11)转动的方式设置在汽车底盘上，其中，所述车轮转向组件包括一个具有转向发动机(7)的转向发动装置(6)，通过所述转向发动装置使所述车轮(10)能够围绕所述转向轴(11)以通过电控制信号预设的转动角度(12,13,14)转动，其特征在于，车轮摇杆(22)能够与所述车轮(10)连接，其中，所述车轮摇杆(22)能够围绕转向轴(11)转动，而且所述转向发动装置(6)能够固定在所述汽车底盘上并且具有发动机摇杆(20)，所述发动机摇杆借助所述转向发动机(7)能够围绕旋转轴(21)转动，而且所述发动机摇杆(20)的能够转动的端部区域(23)和所述车轮摇杆(22)的能够转动的端部区域(24)借助一个铰接的连接杆(25)而相互连接，从而由所述转向发动机(7)引起的发动机摇杆(20)的偏转引起所述车轮摇杆(22)的偏转。

2.根据权利要求1所述的车轮转向组件，其特征在于，所述转向发动装置(6)具有设置在所述转向发动机(7)和所述发动机摇杆(20)之间起作用的减速装置(8)。

3.根据权利要求2所述的车轮转向组件，其特征在于，所述减速装置(8)是Wolfrom传动机构或轴传动机构，或者是皮带传动机构或行星齿轮传动机构。

4.根据上述权利要求中任意一项所述的车轮转向组件，其特征在于，所述发动机摇杆(20)和所述车轮摇杆(22)由各自的旋转轴(11,21)起始相互平行地延伸，并且在中立的转向位置(13)情况下汽车直线行驶时沿行驶方向延伸或者反向于行驶方向延伸。

5.根据上述权利要求中任意一项所述的车轮转向组件，其特征在于，所述连接杆(25)分别借助球窝接头铰接在所述发动机摇杆(20)和所述车轮摇杆(22)上。