CN101835643A - 用于机动车辆的轮悬架结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的轮悬架结构，具有一轮毂托架(3)，所述轮毂托架具有一可转动地支承车轮(1)的轮侧支承件(17)以及一轴侧支承件(19)，在所述轮侧支承件与轴侧支承件之间连接有一执行机构(21)，在操作所述执行机构(21)时所述轮侧支承件(17)能相对于所述轴侧支承件(19)摆动一摆角(

)从而调节轮距角和/或外倾角(δ，ε)。根据本发明，所述执行机构(21)具有一轮侧转动件(23)和一轴侧转动件(25)，所述轮侧转动件和轴侧转动件能围绕各自的转动轴线(27，28)相对转动，在两个转动件(23，25)转动时所述轮侧转动件(23)能相对于所述轴侧转动件(25)偏转所述摆角(

)。

Description

用于机动车辆的轮悬架结构

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于机动车辆的轮悬架结构。

背景技术

在主动转向系统中，尤其是对于车辆的后轴，可以通过一执行机构/控制组件来调节车轮外倾或轮距，从而可以通过对执行机构的控制来主动地影响机动车辆的行驶特性。

由DE 3928135A1公开了一种所述类型的用于机动车辆的轮悬架结构。所述轮悬架结构的轮毂托架具有一可转动地支承车轮的轮侧支承件以及一轴侧支承件，在这两个支承件之间连接有一执行机构。在此，所述执行机构是一液压调节缸，所述调节缸在一侧支撑在轮毂托架的轴承托架上而在另一侧通过它的活塞杆压在轮轴承的滚动轴承外滚圈上，由此轮轴承与车轮一起围绕中央的铰接中心点进行摆动运动，以改变相关车轮的外倾角、或者前后束角/轮距角(Vor-bzw.Nachspurwinkel)。

由DE 3928135A1公开的、在轴承托架与轮轴承之间的执行机构布置结构在结构空间紧凑性和结构性方面成本高、重量大。轮悬架结构总重量大是特别不利的，因为轮毂托架涉及不支承在弹簧上的质量。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有主动转向系统的轮悬架结构，所述主动转向系统以结构简单、有利结构空间的方式布置在轮悬架结构中。

所述目的通过权利要求1的特征来实现。在从属权利要求中公开了本发明的较有利的扩展方案。

根据权利要求1的特征部分，执行机构具有一轮侧转动件和一轴侧转动件，所述轮侧转动件和轴侧转动件布置在轮侧支承件与轴侧支承件之间并能围绕各自的转动轴线相对转动。在此，通过使两个转动件相对转动，可以使轮侧转动件相对于轴侧转动件偏转一摆角。因此，相应地使设在轮侧支承件上的车轮摆过一轮距角(spurwinkel)和/或外倾角。因此，与现有技术不同地，通过执行机构的其中一个转动件或两个转动件的转动操作，而不是通过压在轮侧支承件上的液压调节缸的线性行程运动，来进行轮侧支承件的角度调节。角度调节可以通过使两个转动件反向地或同向地进行转动操作来进行，或者也可以通过使两个转动件之一转动、而使另一转动件不围绕其轴线转动来进行。

根据本发明，可以使轮侧转动件的中轴线按照摆转运动(Taumelbewegung)的方式围绕其转动轴线运动。为此，轮侧转动件的转动轴线相对于轴侧转动件的转动轴线倾斜一角度。在轮侧转动件的摆转运动中，两个转动件可以通过控制面接触，优选滑动接触和/或滚动接触(滚动支承)，所述控制面仍位于转动平面内。在此，转动平面垂直于轮侧转动件的转动轴线。以此方式，轮侧转动件连同相应的车辆轮侧支承件一起在摆转运动中围绕转动轴线运动。在此，在轮侧转动件与轴侧转动件之间的摆角根据轮侧转动件的转角而变化。

执行机构的两个转动件优选通过转动支承结构可转动地支承在相应的支承件上。这样便可在不向支承件传递转矩的情况下使两个转动件相对转动。

替代地，可使转动件中的至少一个与所属的支承件抗转动地连接，即与相应的支承件例如螺纹连接或者焊接。同样地，可使至少一个转动件与所属的支承件材料一体地形成。

在结构空间技术方面优选的是，两个转动件被构造为空心筒件。因此，空心筒件的筒形内腔可用作致动器、万向轴或同步轴(Gleichlaufwellen)的结构空间。根据现有的结构空间，致动器也可以设置在转动件外并与转动件驱动连接。替代空心筒形结构，转动件也可以由实心材料制成和/或以任意形状制成。

因此，可以通过使轮侧转动件相对于轴侧转动件进行转动来调节两个转动件之间的摆角。在此，出于几何原因，可调到的最大摆角是两个转动轴线之间所夹倾角的两倍。

通过使轴侧转动件相对于轴侧支承件同时或在时间上错开地进行转动，可改变由两个转动件形成的角布置结构的空间取向。

转动马达尤其适合作为用于两个转动件的致动器，所述转动马达能够分别以紧凑的结构方式节省空间地设置在空心筒形转动件内。替代地，如以上所述，致动器也可以设置在外部或组合地既设置在外部也设置在内部。

用于两个转动件的致动器可以在控制路径中或调节回路中与控制装置相连接，所述控制装置基于待调节的理论轮距角或理论外倾角来确定两个转动件的转角。对于闭合的调节回路，可以为两个转动件配设角度传感器，所述角度传感器检测两个转动件的转角实际值并将其反馈到控制装置。本发明可应用于车辆的行驶动力学、行驶舒适性、安全性调节或基本配置方面的整体策略中。

为了使轮悬架结构在车辆横向方向上具有紧凑的结构，可彼此嵌套地设置两个转动件。优选地，两个转动件中的一个、如轮侧转动件可被构造为罐形的空心成型件，在该空心成型件中设置轴侧转动件。在此情形中，罐形的转动件的底部可被构造为以上所述的控制面，所述控制面与轴侧转动件的控制面相接触。

附加地，支承件中的至少一个也可被实现为具有周壁的罐形空心成型件，其限定一设置根据本发明的执行机构的安装空间。为实现稳定的转动支承，可将转动件支撑在罐形空心成型件的周壁上。在上述嵌套设置的转动件布置结构中，可仅使径向外侧的转动件支撑在罐形支承件的周壁上。

根据另一种实施方式，可在轮侧支承件和轴侧支承件之间连接一附加的接合元件，通过所述接合元件可将转矩、如制动力矩从轮侧轮元件传递到轴侧支承件上、进而传递到车体上。本发明的这种构型基于以下问题：轮侧转动件和轴侧转动件都能彼此相对转动并且能相对于支承件转动。因此，在不利的情形中，由于转动件之间的转动自由度而不能准确地将例如制动力矩从轮侧支承件传递到轴侧支承件或车体上。借助附加的接合元件提供另一力/力矩(传递)路径，通过该力/力矩(传递)路径能可靠地将制动力矩传递到车体上。

接合元件优选与连接在支承件之间的执行机构或轮毂托架的转动件完全脱离。这样便使接合元件和执行机构都在功能上都不受另外的部件的影响。

接合元件优选可以是具有扭转刚性的或抗扭转的，从而确保转矩传递。此外，接合元件可被构造为具有足够的弹性和/或可变形的，从而能够补偿轮侧转动件相对于轴侧转动件的偏转。

在一种优选实施方式中，接合元件实现为金属波纹管，该金属波纹管如通过紧固螺栓安装在轮侧支承件上，同时安装在轴侧支承件上。在由金属波纹管界定的安装空间中可以以不受污染的方式布置执行机构的转动件。在此，转动件可以与金属波纹管隔开一自由径向距离。

如上所述，两个转动件可被构造为空心筒件。所述空心筒件的筒形内腔可用作调节控制装置的结构空间。替代地，用于驱动车轮的万向轴也可穿过转动件的内腔。

在车轮被牵引/牵拉(geschleppt)、即不被万向轴驱动时，将致动器布置在空心筒形转动件内的布置结构是特别有利的。在此情形中，转动件的空腔是空的。因此，致动器可被毫无问题地设置在转动件的空腔中。

在使用穿过转动件的空腔的万向轴的情况下，由于结构空间有限可能需要将致动器设置在两个空心筒形转动件外。在此情形中，可以在每个转动件的外周侧上分别设置一传动级，如圆柱齿轮级等。与该传动级驱动连接的致动器可节省结构空间地集成在轮毂托架外为其设置的自由空间中。

然而，这种传动级以及所属的致动器在转动件外的布置结构在使用作为接合元件的金属波纹管方面却存在问题。即相应的传动级或所属的致动器必须穿过金属波纹管，由此降低了金属波纹管的功能性。也就是说，如果将这种传动结构集成到金属波纹管中，则可由金属波纹管传递的转矩由于在此处的面积惯性矩而降低。为了进行补偿必须大大增加金属波纹管的直径。

因此，可以使用万向节替代金属波纹管作为接合元件，该万向节连接在轮侧支承件与轴侧支承件之间。为实现降低结构空间的实施方式，万向节可具有一优选布置在转动件的径向外侧的铰接件，如环形元件，其以一径向间距围绕转动件延伸。此外，万向节可具有与支承件连接的连接片，其按照万向节叉的方式又在转动轴线上铰接在环形元件上。以此方式，借助于万向节在轮毂托架的两个支承件之间进行抗扭转的、无游隙的转矩传递。

与金属波纹管不同，万向节可以在完全没有弹性回复力、进而在总体上比金属波纹管运行更平稳的情况下补偿轮侧转动件相对于轴侧转动件转过一预定摆角的偏转。

优选地，上述轮侧连接片和轴侧连接片在形成自由空间的情况下相互错开一角度。在该自由空间中，可以节省结构空间地至少部分地设置致动器，或者替代地设置所述布置在转动件外侧上的传动级。

根据本发明的一种实施方式，万向节的中点位于轮毂托架的力矩中心/瞬时中心(Momentanpol)的高度上，由此在调整轮毂托架时不出现长度变化。

金属波纹管和万向节都能吸收出现的制动力矩。因此，通过转动件形成的执行器不会受到制动力矩的加载。

通过选择合适的传动级或圆柱齿轮级，也可以与执行机构的中轴线呈角度地安装致动器。对于致动器与转动件之间的轴距过大从而使圆柱齿轮齿结构也会过大的情形，也可以使用例如齿形带传动机构。

附图说明

以下根据附图描述本发明的五个实施例。

其中：

图1以示意性原理图示出根据第一实施例的在车辆后轴上的轮悬架结构；

图2以放大的示意性局部示图单独示出轮毂托架；

图3和图4分别表示轮毂托架的示图、用于调节轮距角或外倾角的两个转动件的摆动运动；

图5单独示出根据第二实施例的轮毂托架；

图6示出具有集成的金属波纹管的根据第三实施例的轮毂托架；

图7示出具有集成的万向节的根据第四实施例的轮毂托架；

图8示出根据第五实施例的轮毂托架；

具体实施方式

在图1中示出一与已知的横臂式悬架结构相连接的轮悬架结构，其中支承车轮1的轮毂托架3此外借助于一上横向控制臂/横拉杆5和下横向控制臂7、通过车体侧控制臂支承结构9可摆动地连接在车体11上。车体侧控制臂支承结构9以及轮毂托架侧控制臂支承结构13是常见的结构。此外，在下横向控制臂7与车体11之间以常规方式支撑有一具有相应的减震支柱的支承弹簧15。

轮毂托架3可以也与所示的横臂式悬架结构不同地、与任一种悬架结构相组合，如刚性轴、组合臂式悬架结构、多臂式悬架结构等等。

根据图1，轮毂托架3具有一轮侧支承件17以及一轴侧支承件19。在轮侧支承件17上，车轮1通过轮毂支承在轮侧支承件17的轮轴承(未示出)中。此外，制动装置能够以常见的方式安装在轮侧支承件17上。两个横向控制臂5、7通过控制臂支承结构13连接在轴侧支承件19上。

在两个支承件17、19之间设有一执行机构21，所述执行机构21具有一轮侧转动件23和一轴侧转动件25。由图2或图3可见，两个转动件23和25通过倾斜的控制面24、26彼此接触。因此，两个控制面24、26位于图3和图4所示的转动平面I内，在所述转动平面I内两个控制面24、26可在滑动接触中相对移动。取代所示的滑动接触，两个转动件之间的滚动支承也是可行的。

转动件23、25分别围绕各自的转动轴线27、28可转动地支承在两个支承件17、19之间。转动件25的转动轴线28在车辆横向方向y上沿轴向定向并且与转动件23的中轴线29同轴。转动件23的转动轴线27向上倾斜一倾角γ。因此，在转过转角α的转动中，转动件23的中轴线29在摆转运动II中以变化的摆角

围绕转动轴线27运动。或者，两个转动轴线27、28的倾斜定向也是可行的。转角α描述转动件23和转动件25之间的转角差。

在图3中示出在其转角α＝0的初始位置中的转动件23，其中转动件23的中轴线29与转动件25的转动轴线28同轴。在此情形中，在车轮1的所示yz平面内外倾角ε为0。

此外，在图3中以虚线示例性地在转角α＝180°的转动位置中示出转动件23。在此转动位置中，转动件23的中轴线29’在摆转运动II中围绕转动轴线27向上运动。由此在两个转动件23和25之间产生一摆角

摆角

在所示180°的转角α下具有最大值。相应地，车轮1或轮侧支承件17在yz平面内摆过一外倾角ε。

与转动件23的转动同时地或与之在时间上错开地，转动件25可以相对于轴侧支承件19转过一转角β。

由此，在图3中示出的、与轴侧转动件25成角度的转动件23摆出yz平面，由此可设定车轮1的轮距角δ。因此，在成角度的转动件23在xy平面内示例性地转过90°的转角β时，轮距角δ对应于摆角

而外倾角ε减小到0。

因此，通过使转动件23、25的组合地转过转角α、β，可以实现组合的外倾和轮距调节。在此，可能出现轮距角δ和外倾角ε的任一组合，只要不超过最大的摆角

并且遵守以下方程：

在附图中，为了便于理解夸大地示出在两个转动轴线27和28之间围成的倾角γ。实际上，该倾角(γ)在2°至5°的量级中变化。根据相应的应用，该倾角也可以在该角度范围之外。视具体应用而定，也可设想所述倾角在45°的量级中。

在轮距角δ和外倾角ε的任意组合中，在图3和图4中在轮侧转动件23的自由端侧上示出的中心点M在一球面部分43中运动，所述球面部分43在图4的坐标系中由圆形的点划线界定。

在图2中粗略示意性地、仅示例性地示出轮毂托架3的支承件17与19之间的两个转动件23、25的支承结构以及致动器。转动件23、25(分别)通过转动支承结构30与支承件17、19相连接。转动支承结构30分别具有从支承件17、19凸起的轴凸出部31，所述轴凸出部31伸入空心筒形构造的转动件23、25中。在此，每个轴凸出部31通过沿径向扩宽的法兰32在后面接合相应的转动件23、25的端侧环形凸缘33。在此，两个转动件23、25通过它们的环形凸缘33可转动地设置在法兰32和相应的支承件17、19之间。在彼此接触的控制面24、26上设有相互对置的装配开口。这些装配开口使转动件23、25的两个筒形的内腔35彼此连接。

如上所述，两个控制面24、26彼此滑动接触，并在两个转动件转动时可相对移动。根据图2，为了连接两个转动件23、25，轮侧转动件23的控制面24形成有一横截面为钩形的环形法兰36。法兰36穿过轴侧转动件25的对置控制面26的装配开口并通过臂部37与转动件25的控制面26在后面接合。

在两个转动件23、25的空腔35中设有转动马达38、39，所述转动马达38、39通过传动机构40与相应的转动件23、25的内齿相啮合。

为了主动调节轮距和外倾，根据图1由一未示出的上级控制设备基于不同的车辆参数计算出用于轮距角和外倾角的理论值δ_soll和ε_soll，并将其传输给控制装置49。控制装置49可通过信号线路50驱控两个转动件23、25的转动马达38、39，所述转动马达38、39使相应的转动件23、25转过一转角α或转角β。如图1所示，两个转动件23、25都配有角度传感器51，所述角度传感器51分别检测两个转动件23、25的实际值α_ist和β_ist，并将其反馈给控制装置49。

在以下计算中，基于作为转动件23与转动件25之间的转角差的转角α以及作为轴侧支承件19与转动件25之间的转角差的转角β。

在控制装置中借助于一运动算法计算出两个转动件23、25的转动马达38、39的转角α和β。运动算法的起始点是转动件23的在图4中示出的端侧中心点M的运动。例如通过以下公式计算中心点M在本坐标系中的坐标x、y、z(正向计算)：

x＝-r·cosθ·[cosβ·sinθ·(1-cosα)+sinα·sinβ]

y＝r·(sin²θ+cos²θ·cosα)

z＝r·cosθ·[sinβ·sinθ·(1-cosα)-sinα·cosβ]

其中：θ＝90°-γ

对于轮距角δ与外倾角ε的期望组合，例如通过以下公式计算出转角α和β(逆向计算)：

$\begin{array}{c}\mathrm{\α}=\±\arccos \frac{y-r\·{\sin }^2\mathrm{\θ}}{r\·{\cos }^2\mathrm{\θ}}\\ \mathrm{\β}=\±\arccos \frac{\[-\cos \mathrm{\θ}\·\sin \mathrm{\θ}\·(1-\cos \mathrm{\α})\]\·x+(-\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\α}\·z)}{\sqrt{x^2+z^2}\·\sqrt{{[-\cos \mathrm{\θ}\·\sin \mathrm{\θ}\·(1-\cos \mathrm{\α})]}^2+{(-\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\α})}^2}}\end{array}$

其中：

x＝-r·cos(ε)·sin(δ)

y＝r·cos(ε)·cos(δ)

z＝r·sin(ε)

并且r＝图3中点B与C之间的距离。

在α和β的四个可能的解组合中，两个组合是有效的。例外的情况包括：α＝180°，其中四个组合是有效的；α＝0°，其中对于所有的转角β都得到相同的x、y和z(解的数量无穷多)。例如可以通过以下方式检验组合的有效性：利用上述用于正向计算的公式计算出x坐标、y坐标和z坐标，将其与反向计算求得的x、y和z进行比较。

在改变轮距或外倾时，计算出有效的解组合，并采用例如如下的解，在该解处使α和β与实际位置的当前角度相比的角度变化尽可能小。

也可以与所示的转动马达38、39不同地、分别通过产生转动运动的执行器使转动件23、25转动。在此，两个筒件的初始相对位置可任意选择，并仅与当前的预定轮距值和外倾值相关。

在图5中示意性地示出根据第二实施例的轮毂托架3。其工作原理与图1至图4的轮毂托架3相同，因此可以参照对图1至图4的描述。相应的部件使用相同的附图标记。

与第一实施例不同，两个转动件23、25不是沿轴向相继设置的，而是两个转动件23、25以节省结构空间的方式布置成彼此嵌套。在此，轴侧转动件25设置在轮侧转动件23的筒形空腔35中。

如第一实施例，在图5中两个转动件23、25通过它们的倾斜的控制面24、26彼此接触，所述控制面24、26仍位于转动平面I内。在此，轮侧支承件17不构造为板件，而是设计成具有轮侧支承件底部53和在此示例性的筒形周壁54的罐状(结构)。

由两个转动件23、25组成的执行机构21几乎完全设置在由罐状支承件17界定的安装空间55内。在此，转动件23通过转动支承结构30可转动地支撑在支承件17的周壁54上。仅转动件25的轴侧端部伸出罐状支承件17的安装空间55，所述轴侧端部转动支承在轴侧支承件19上。

与第一实施例类似地，转动件23的中轴线29可在摆转运动II中以变化的摆角

围绕转动轴线27转动。此外，转动件25可相对于轴侧支承件19转过一转角β。

图1至图5的前两个实施例实现基本的工作原理和调节算法，以此为基础，在轮侧支承件17与轴侧支承件19之间的轮侧转动件23和轴侧转动件25可相对转动。

由前两个实施例的图1至图5中还可得出，两个支承件17和19不是相对抗转动地布置，而是以下再次描述的、在两个支承件17与19之间的转动自由度在特定的运行状态或行驶状态中起着重要的作用：因此根据图2转动马达38通过传动机构40使转动件23既可以相对于转动件25转动，也可以相对于轮侧支承件17转动。另一方面，转动马达39通过传动机构40使转动件25既可以相对于转动件23转动、也可以相对于轴侧支承件19转动。在此，转动马达38可以与轮侧支承件17固定连接，而转动马达39可以与轴侧支承件19固定连接。因此，即使在锁定转动马达38、39时，两个转动件23、25也由于它们的控制面24、26而以非抗转动的方式连接。

因此，在不利的情形下图1至图5所示的布置结构中存在以下危险，来自轮侧支承件17的力矩未被传递到轴侧支承件19上，因为即使在锁定转动马达38、39时，也由于在转动件23、25的控制面24、26之间存在的转动自由度而不能通过这两个控制面传递转矩。这种待传递的转矩例如是由车轮支承力以一力臂产生的反作用力矩或制动力矩，所述力臂在一定程度上由倾斜的作用面产生。

因此，在以下图6和图7的第三和第四实施例中，分别在中间连入一接合元件57以用于从轮侧支承件17向轴侧支承件19传递转矩，所述接合元件57一方面在其轴向方向上是易于弯曲的和抗扭转的。

在图6中示出的第三实施例与第一实施例在功能和结构方面基本上相同。在这些方面可以参考对第一实施例的描述。与前述实施例不同的是，在图6的实施例中使用一金属波纹管作为接合元件57。金属波纹管公知地具有高扭转刚度，从而确保准确地传递角动量(Winkelmomenten)或转矩，并且与通过转动件23、25引导的传递路径无关。

图6所示的金属波纹管57在其端部上通过未示出的紧固螺栓分别固定安装在轮侧支承件17和轴侧支承件19上。由于其风琴式成形的筒形外壳，金属波纹管57在其轴向方向上是可弹性变形的，从而可以在回复力较小的情况下补偿两个转动件23、25经过摆角

的角度变化。

金属波纹管57通过自由径向距离与转动件23、25隔开并且根据图6界定一安装空间59，两个转动件23、25——必要时以密封地对外封闭的方式——设置在所述安装空间59中。

在制动过程中，激活在图6中所示的、安装在轮侧支承件17上的制动设备61。在此，由此产生的制动力矩不是通过两个转动件23、25，而是通过金属波纹管57传导至车体，所述金属波纹管57能够以无游隙、抗扭转的方式将制动力矩传递到车体。

在图7中示出第四实施例，其基本结构与前述实施例一致。就此可以参照对前述实施例的描述。与前述实施例不同的是，固定在轮侧支承件17上的车轮1(在图7中未示出)不是被牵引(即不通过万向轴驱动)，而是附加地设有在图7中通过虚线表示的万向轴58。

万向轴58穿过两个转动件23、25的空腔35并且驱动车轮1，如在后轮驱动或四轮驱动的情形中那样。因此，由于空间原因，两个致动器38、39(在图7中仅示出致动器39)不再设置在空腔35内，而是设置在两个转动件23、25的空腔35外。在此，根据图7，两个致动器38、39通过在外周侧设在转动件23、25上的圆柱齿轮级73(与转动件)啮合连接。

与图6的第三实施例不同的是，用于从轮侧支承件17向轴侧支承件19传递制动力矩的接合元件57不是金属波纹管，而是一万向节。根据图7，万向节57具有以半部示出的万向支架63作为中央铰接件，所述万向支架63在径向外侧围绕转动件23、25延伸，并与转动件23、25隔开一径向距离a。万向支架63分别通过一万向节叉77与轮侧支承件17和轴侧支承件19连接。

两个万向节叉77分别具有轮侧连接片65和轴侧连接片66。所述连接片65、66一方面与支承件17、19固定连接，另一方面借助于界定彼此垂直的转动轴线67、69的支承颈68铰接在万向支架63上。轮侧连接片65和轴侧连接片66根据图7彼此错开90°的角，并形成自由空间71。传动级73和/或相应的转动马达38、39优选至少部分地伸入到所述自由空间71中。

在图8中示出的实施例在结构方面基本上与在图7中示出的布置结构相同。如在图7中那样，在图8中也将致动器38、39、尤其是电机布置在两个转动件的空腔35外。在图8中附加地示出致动器38。与致动器39相应地，所述致动器38通过圆柱齿轮级73与转动件23的外齿圈相啮合。

由图8可以得知，在万向节叉77的轮侧和轴侧连接片65、66中分别设有转角传感器79、81。转角传感器79检测转角β，所述转角β根据以上说明表征在转动件25与轴侧支承件19之间的转角差。

转角传感器81检测在图8中示出的转角Θ。所述角表征转动件23相对于支承件17的转动。通过所述致动器38来调节转动件23的转角Θ。

与上述实施例不同的是，在图8中不使用转角α和β来调节轮距和外倾，而是使用由转角传感器79、81检测的转角β和Θ。

根据基本的几何关系，由在调节时相关的转角α和β导出角Θ。原则上，在两个支承件17和19由易于弯曲、抗扭转的接合元件接合的情况下，系统由三个角α、β、Θ中的两个确定。由此可以导出所述角的任一调节测量组合，以实现执行机构21的明确定位。

替代以上的实施例，可以省去在两个支承件17、19之间的接合元件57并且使轮侧支承件17与转动件23抗转动地连接，或者在省去支承件17的情况下直接将轮轴承内置在转动件23中。在此情形中，转角α和β明确定位执行机构21所必须的。

Claims (34)

1.一种用于机动车辆的轮悬架结构，具有一轮毂托架(3)，所述轮毂托架具有一可转动地支承车轮(1)的轮侧支承件(17)以及一轴侧支承件(19)，在所述轮侧支承件与轴侧支承件之间连接有一执行机构(21)，在操作所述执行机构(21)时所述轮侧支承件(17)能相对于所述轴侧支承件(19)摆动一摆角

从而设定一轮距角和/或外倾角(δ，ε)，其特征在于，所述执行机构(21)具有一轮侧转动件(23)和一轴侧转动件(25)，所述轮侧转动件和轴侧转动件能围绕各自的转动轴线(27，28)相对转动，在两个转动件(23，25)转动时所述轮侧转动件(23)能相对于所述轴侧转动件(25)偏转所述摆角

2.根据权利要求1所述的轮悬架结构，其特征在于，所述轮侧转动件(23)的转动轴线(27)相对于所述轴侧转动件(25)的转动轴线(28)倾斜一倾角(γ)。

3.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，所述转动件(23)的中轴线(29，29’)能在一转摆运动中以变化的摆角

围绕转动轴线(27)转动。

4.根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述两个转动件(23，25)通过控制面(24，26)相接触，优选滑动接触和/或滚动接触，所述控制面位于一转动平面(I)内，所述转动平面(I)垂直于所述轮侧转动件(23)的转动轴线(27)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述两个转动件(23，25)通过转动支承结构(30)和/或滚动支承结构可转动地支承在相应的支承件(17，19)上。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，转动件(23)和/或转动件(25)抗转动地与相应的支承件(17，19)连接。

7.根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，通过转动所述轮侧转动件(23)来设定所述摆角

通过使所述轴侧转动件(25)相对于所述轴侧支承件(19)转动能确定由两个转动件(23，25)构成的角布置结构的空间取向。

8.根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述两个转动件(23，25)具有空腔(35)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，为所述两个转动件(23，25)中的每一个都配设一致动器(38，39)、尤其是转动马达，所述致动器优选设置在相应的转动件(23，25)内和/或外。

10.根据权利要求9所述的轮悬架结构，其特征在于，为所述转动件(23，25)的致动器(38，39)配设一控制装置(49)，所述控制装置基于理论轮距角/理论外倾角(ε_soll，δ_soll)来确定所述转角(α，β)，根据所述转角借助于所述致动器(38，39)调节所述转动件(23，25)。

11.根据权利要求10所述的轮悬架结构，其特征在于，为所述转动件(23，25)配设角度传感器(51)，所述角度传感器(51)检测所述转动件(23，25)的转角实际值(α_ist，β_ist)并将所述转角实际值反馈到所述控制装置。

12.根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述两个转动件(23，25)在轴向方向上彼此嵌套地设置，其中，尤其是所述轴侧转动件(25)设置在所述轮侧转动件(23)的空腔(35)中。

13.根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述两个支承件(17，19)中的至少一个作为空心成型件界定一安装空间(55)，所述两个转动件(23，25)至少部分地设置在该安装空间中。

14.根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，在所述轮侧支承件(17)与所述轴侧支承件(19)之间连接有一优选设置在所述转动件(23，25)外的接合元件(57)。

15.根据权利要求14所述的轮悬架结构，其特征在于，通过所述接合元件(57)能将转矩、例如制动力矩从所述轮侧支承件(17)传递到所述轴侧支承件(19)上。

16.根据权利要求14或15所述的轮悬架结构，其特征在于，所述接合元件(57)在功能上与所述执行机构(21)或所述转动件(23，25)脱离，和/或与所述执行机构(21)隔开一自由间距(a)。

17.根据权利要求14、15或16所述的轮悬架结构，其特征在于，所述接合元件(57)是扭转刚性的或抗扭转的，并允许所述轮侧转动件(23)相对于所述轴侧转动件(25)偏转所述摆角

18.根据权利要求14至17中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述接合元件(57)是一金属波纹管，所述金属波纹管优选安装在所述轮侧支承件(17)和所述轴侧支承件(19)上。

19.根据权利要求18所述的轮悬架结构，其特征在于，所述转动件(23，25)设置在一由所述金属波纹管(57)界定的安装空间(59)中。

20.根据权利要求14至17中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述接合元件(57)是一万向节。

21.根据权利要求20所述的轮悬架结构，其特征在于，所述万向节(57)具有一优选设置在所述转动件(23，25)的径向外侧的基本元件(63)、例如一环形元件，以及与所述支承件(17，19)相连接的轮侧连接片(65)和轴侧连接片(66)，所述轮侧连接片和轴侧连接片在转动轴线(67，69)上铰接在所述基本元件(63)上。

22.根据权利要求21所述的轮悬架结构，其特征在于，所述轮侧连接片(65)和所述轴侧连接片(66)在形成自由空间(71)的情况下相互错开角度。

23.根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，设有至少一个转角传感器装置(79，81)，所述至少一个转角传感器装置检测所述轮侧转动件(23)与所述轴侧转动件(25)之间的转角(α)、所述轴侧转动件(25)与所述轴侧支承件(19)之间的转角(β)和/或所述轮侧转动件(23)与所述轮侧支承件(17)之间的转角(Θ)，并导入所述控制装置(49)。

24.根据权利要求23所述的轮悬架结构，其特征在于，所述转角传感器装置(79，81)检测所述转角(α，β，Θ)中的至少两个，所述控制装置(49)由两个检测到的转角(α，β，Θ)导出所述转角(α，β，Θ)的任一调节和测量组合，以便实现所述执行机构(21)的明确定位。

25.根据权利要求23和24中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，在省去所述接合元件(57)的情况下、尤其在所述轮侧转动件(23)中内置有一轮轴承的情况下，所述转角传感器装置(79，81)检测转角(α，β)，以便明确定位所述执行机构(21)。

26.根据权利要求9至25中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述转动件(23，25)中的每一个在外周侧上设有一传动级(73)，所述传动级(73)特别是通过自由空间(71)导向相应的致动器(38，39)。

27.根据权利要求20至26中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述万向节(57)的中心位于所述轮毂托架(3)的力矩中心的高度上。

28.根据权利要求9至27中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，所述致动器(38，39)安装在相应的支承件(17，19)上。

29.根据权利要求8至28中任一项所述的轮悬架结构，其特征在于，用于驱动车轮的万向轴(58)穿过所述转动件(23，25)的空腔(35)。

30.一种用于确定根据上述权利要求中任一项所述的轮悬架结构的转动件(23，25)的转角(α，β)的方法，其中，基于所需的轮距角和外倾角(δ，ε)通过一运动算法计算出所述转角(α，β)。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，首先由所述转动件(23，25)的转角(α，β)借助以下等式计算出所述转动件(23)的端侧中心点(M)的坐标(x，y，z)(正向计算)：

x＝-r·cosθ·[cosβ·sinθ·(1-cosα)+sinα·sinβ]        (1)

y＝r·(sin²θ+cos²θ·cosα)                                (2)

z＝r·cosθ·[sinβ·sinθ·(1-cosα)-sinα·cosβ]         (3)

其中：θ＝90°-γ

32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，由等式(1)、(2)和(3)借助于反向计算如下地确定所述转角(α，β)：

$\mathrm{\α}=\±\arccos \frac{y-r\·{\sin }^2\mathrm{\θ}}{r\·{\cos }^2\mathrm{\θ}}$

$\mathrm{\β}=\±\arccos \frac{[-\cos \mathrm{\θ}\·\sin \mathrm{\θ}\·(1-\cos \mathrm{\α})]\·x+(-\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\α}\·z)}{\sqrt{x^2+z^2}\·\sqrt{{[-\cos \mathrm{\θ}\·\sin \mathrm{\θ}\·(1-\cos \mathrm{\α})]}^2+{(-\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\α})}^2}}$

其中：

x＝-r·cos(ε)·sin(δ)

y＝r·cos(ε)·cos(δ)

z＝r·sin(ε)

以及r＝位于转动件(23)的中轴线(29)上的端侧点B与C之间的距离。

33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，为了检验所述转角(α，β)的四个可能的解组合，在正向计算中计算出x坐标、y坐标和z坐标并将其与反向计算的x坐标、y坐标和z坐标进行比较，由此确定所述转角(α，β)的两个有效的解组合。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，将所述转角(α，β)的所述两个有效的解组合的转角(α，β)与当前设定的值进行比较，选择当前值与解的差较小的组合。

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