具有單輪轉向裝置的機動車的車輪轉向組件的制作方法

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本發明涉及一種機動車的用于使單個能夠轉向的車輪偏轉的車輪轉向組件，其以能夠圍繞轉向軸轉動的方式設置在汽車底盤上，其中，該車輪轉向組件包括一個具有轉向發動機的轉向發動裝置，通過該轉向發動裝置使車輪能夠圍繞轉向軸以通過電控制信號預設的轉動角度轉動。

背景技術：

在所謂的線控轉向(steer-by-wire)系統中，駕駛者給予方向盤的轉向錯誤借助傳感器檢測并隨后傳遞到控制單元(ecu)，其中，該控制單元從轉向力矩和轉向角度中產生控制信號，通過該控制信號控制單個能夠轉動的車輪的位置發動機并且由此根據駕駛者的意愿使能夠轉向的車輪偏轉。在這類轉向系統中，能夠轉向的車輪能夠彼此獨立地偏轉。因此它們也稱為單輪轉向裝置。

這種獨立的可偏轉性實現了轉向角度結合的程序設計，相比于常規的機械轉向系統，該轉向角度結合實現了更好地適應于極端的駕駛狀態。

de102008039547a1中已知一種單輪轉向裝置，其安裝在支承車輪的橫向導臂上。已知的轉向裝置的結構復雜并且要求相對較大的結構空間。kr1020110052860a1中同樣已知一種單輪轉向裝置，其中使用了線性傳動機構，該線性傳動機構通過復雜的傳動桿與待轉向的車輪連接。已知的轉向系統的缺點為用于線性傳動機構和傳動桿的較大的開支。

技術實現要素：

本發明的目的在于，說明一種用于單輪轉向系統的車輪轉向組件，其具有簡單且節約空間的結構、實現了較大的轉向角度并且能夠低成本地制造。

該目的通過權利要求1的特征得以實現。有利的擴展方案可以從從屬權利要求中得出。

按照本發明的解決方案在于，車輪搖桿能夠與車輪連接，其中，車輪搖桿能夠圍繞轉向軸轉動，而且轉向發動裝置能夠固定在汽車底盤上并且具有發動機搖桿，該發動機搖桿借助轉向發動機能夠圍繞旋轉軸轉動，而且發動機搖桿的能夠轉動的端部區域和車輪搖桿的能夠轉動的端部區域借助一個鉸接的連接桿而相互連接，從而由轉向發動機引起的發動機搖桿的偏轉引起車輪搖桿的偏轉。

按照本發明的布設在優選-70°至+90°之間的盡可能大的轉向角度下實現了非常緊湊結構方式。通過將轉向發動裝置固定在汽車底盤上，使其與汽車底盤一起屬于汽車上安裝彈簧的部分并且有利地不會對車輪上未安裝彈簧的部分起到作用。由此在不平坦的街道上改善了汽車車輪的行車道接觸。

車輪優選包括輪緣和輪胎。

可能優選的是，車輪在其朝向汽車底盤的內側上設置有車輪搖桿，通過車輪搖桿使其能夠圍繞轉向軸轉動，轉向發動裝置與車輪的內側相對地固定在汽車底盤上并具有發動機搖桿，該發動機搖桿能夠借助轉向發動機圍繞平行于轉向軸取向的旋轉軸轉動，而且發動機搖桿的能夠轉動的端部區域和車輪搖桿的能夠轉動的端部區域借助鉸接的連接桿而相互連接，從而由轉向發動機引起的發動機搖桿的偏轉引起車輪搖桿的偏轉。

在一個優選的實施方式中，轉向發動裝置具有設置在轉向發動機和發動機搖桿之間起作用的減速裝置。電動機是緊湊并且低成本的。該減速裝置設置用于產生用于偏轉轉向車輪所需的轉動力矩。

優選該減速裝置是wolfrom傳動機構或者軸傳動機構、皮帶傳動機構或者行星齒輪傳動機構。這些傳動機構類型均為緊湊且簡單地構造而且需要較小的安裝空間。

通過這樣一種措施，即，發動機搖桿和車輪搖桿由各自的旋轉軸起始基本上相互平行地延伸，并且在汽車的直線行駛時在中立的轉向位置中基本上沿行駛方向延伸或者反向于行駛方向延伸，實現了-70°至+90°的盡可能大的轉向角度。這種布設也稱為四桿聯動機構。

基本上平行應理解為，與理想狀態相比±10°的空間角度的偏差。

在本發明的另一個設計方案中設置為，連接桿分別借助球窩接頭鉸接在發動機搖桿和車輪搖桿上，從而實現了裝有彈簧的車輪的相對于固定地安裝在汽車底盤上的轉向發動裝置的相對運動。通過該措施確保了，在車輪裝有彈簧的情況下連接桿相對于搖桿不會傾斜或完全不彎曲。

附圖說明

隨后借助附圖進一步說明本發明的一個實施例。

本發明以優選的實施方式參照附圖舉例性地說明，其中其它有利的細節可以從附圖的描述中得出。

功能上相同的部分在此標有相同的附圖標記。

這些附圖詳細示出了：

圖1示出了按照本發明的車輪轉向組件，其通過電子的控制單元與方向盤組件電連接；

圖2以示意圖示出了按照本發明的車輪轉向組件的立體圖；

圖3示出了在同一車輪轉向組件的背側上的俯視圖；

圖4示出了同一車輪轉向組件的放大的細節圖；

圖5示出了在中間轉向位置下同一車輪轉向組件的上側上的俯視圖；

圖6示出了類似于圖5中的車輪轉向組件，但是具有駛向右的車輪；

圖7示出了圖5的車輪轉向組件，但是具有駛向左的車輪。

具體實施方式

圖1示出了線控轉向系統的工作原理，其中，在方向盤裝置1(也稱為轉向柱)中，方向盤2的轉動借助于轉動編碼器3控制并從中生成電信號。該轉動的前提為駕駛者施加的轉向力矩連同方向盤轉角。

轉動編碼器3設置在手動力矩調節器(handmomentensteller)33的殼體中，也稱為反饋制動器。該手動力矩調節器33包括一個電動機，其與轉向臂有效連接并且用于駕駛者通過方向盤2傳遞轉向力矩，該轉向力矩對應于常規轉向的駕駛感覺。該轉向力矩例如為由行車道影響和轉向機構運動學所導致的慣性力矩、復位力矩或者反作用力矩。在沒有方向盤上可察覺的轉向力矩的情況下，使通過駕駛者安全地駕駛汽車變得困難。

轉動編碼器3與電子控制單元(electroniccontrolunit＝ecu)4電連接，該電子控制單元另外還要考慮其他信號，例如汽車速度或者來自加速傳感器的數值并且由此針對各個偏轉的車輪單獨地計算出一個理想的轉向角度。該轉向角度以電控制信號的形式編碼，其通過控制線5傳遞到各個車輪轉向組件9的轉向發動裝置，從而使車輪10圍繞作為旋轉軸形成的轉向軸11以預設的轉動角度12，13,14轉動。于是，當汽車在地面15(例如街道)上運動時，車輪10以駕駛者通過方向盤2預設的方向滾動。

按照本發明的車輪轉向組件9的結構可以從圖2-4中看出。輪轂組件16另外還包含一個未示出的用于車輪10的車輪軸承和一個未示出的車輪制動器。輪轂組件16以能夠圍繞轉向軸11轉動的方式借助固定裝置17固定在未示出的汽車底盤上，其中，車輪10與輪轂組件16借助減震支柱18相對于汽車底盤具有彈性并且平行于轉向軸11具有彈性。固定裝置17作為macpherson減震支柱形成。但是同樣能夠想到和可能的是，按照本發明的車輪轉向組件9與雙橫拉桿固定裝置相結合地使用。

相反地，轉向發動裝置6在車輪10的內側19的對面直接固定地固定在汽車底盤上并且并不參與車輪10和輪轂組件16的彈簧運動，因此也不屬于未裝彈簧的部分。輪轂組件16包括車輪輪轂，其中，該車輪輪轂安裝并支承車輪10，從而使車輪能夠圍繞旋轉軸99轉動。

在該實施例中，轉向發動裝置6具有電動機作為轉向發動機7，其作用在減速裝置8上，該減速裝置為了提供使車輪10轉動所需的較大的轉動力矩。優選使用結構緊湊的傳動機構，例如wolfrom傳動機構、軸傳動機構、行星齒輪傳動機構或皮帶傳動機構作為減速裝置8。在減速裝置8的輸出上設置有發動機搖桿20，其能夠借助于轉向發動機7和減速裝置8而圍繞旋轉軸21轉動。與發動機搖桿20相對，在輪轂組件16上的車輪10的內側19上設置有車輪搖桿22，其能夠圍繞轉向軸11轉動。發動機搖桿20和車輪搖桿22基本上彼此平行地設置。發動機搖桿20的能夠轉動的端部區域23與車輪搖桿22的能夠轉動的端部區域24借助于連接桿25連接，該連接桿鉸接在各個端部區域23,24上。

如能夠清楚地在圖5-7看出，通過轉向發動裝置6引起的發動機搖桿20的偏轉通過連接桿25導致相應的車輪搖桿22的偏轉，由此使車輪10轉向。圖5示出了汽車在以中立轉動角度13(0°)的中立位置中進行直線行駛的狀態。圖6示出了在左彎曲線行駛時的狀態，其中，調整為正的轉動角度14。圖7示出了在右彎曲線行駛時的狀態，其中，調整為負的轉動角度12。

有益的是，連接桿25借助球窩接頭鉸接到發動機搖桿20和車輪搖桿22的端部區域23,24中，從而實現了裝有彈簧的車輪10相對于與汽車底盤固定連接的轉向發動裝置6的相對運動。上述車輪轉向組件9與轉向發動機7、減速裝置8、發動機搖桿20、連接桿25，以及使車輪10偏轉并與輪轂組件16連接的車輪搖桿22以非常緊湊和簡單的方式組成并且實現了-70°至+90°的較大的轉動角度12,14。另外，按照本發明的車輪轉向組件9具有這樣的優點，即，包括轉向發動機7、減速裝置8和發動機搖桿20的車輪發動裝置6安裝在汽車底盤上并且不安裝在輪轂組件16或者例如用于懸掛輪轂組件16的橫向導臂上，因為上述部件因此不屬于車輪10上未裝彈簧的部分。車輪10上未裝彈簧的部分，特別是具有車輪軸承和車輪制動器的輪轂組件16以及減震支柱18因此可以具有顯著更小的重量，這在不平坦的街道的情況下借助彈性和減震使車輪10可以與地面15保持盡可能好的接觸。通常，單輪轉向裝置還具有這樣的優點，即，由此可以提高行駛動態表現。

附圖標記列表

1方向盤裝置

2方向盤

3轉動編碼器

4控制單元

5控制線

6轉向發動裝置

7轉向發動機

8減速裝置

9車輪轉向組件

10車輪

11轉向軸