CN104703860B - 用于汽车的动力转向系统 - Google Patents

Abstract

市面上当前提供的为了将转向盘的旋转转换为车轮的角度旋转的转向器不适于部分内置于电动车车轮的轮辋中。此外，现有的转向器不允许车轮的独立旋转或大的转弯半径。使用一种系统克服这些限制，该系统包括：本体，至少一个马达使用相应支撑件内置于所述本体中，所述马达驱动每个转向轮的位于所述本体的上部中的转向旋转轴；以及在下部中的齿轮箱和静止圆形冠齿轮，主动小齿轮啮合所述冠齿轮，所述小齿轮围绕所述冠齿轮旋转，因而使整个本体以及内置在本体中的车轮旋转轴连同适当的装置一起旋转。

Description

用于汽车的动力转向系统

技术领域

本发明涉及汽车领域，更具体地，涉及用于汽车的动力转向系统。

背景技术

电动和内燃式汽车的制造不是新出现的且追溯到19世纪末期，然而，马达(特别是电动马达)以及驱动它们的电池的种类和性能的不断进展，已经产生无数类型和变形。

同时，用于构成汽车的不同部分的材料已经不断地改进，变得更轻、更硬且更耐用，因此，一定量的(任何种类的)能量使得车辆行驶更远的距离。

替代地，虽然用于不使用内燃机的车辆的制造进程已经从简单的手工制作改变为大规模生产，且近年来已经是模块化制造进程，也就是，产品的不同部分在远离基于模块的车辆的组装工厂的生产工厂制造，并且随后这些模块在与制造它们的工厂不同的工厂中组装。模块化制造逐渐用在全部制造领域中。

在当前的现有技术中，米其林公司尝试将电动机与悬架和制动系统一起集成至车辆车轮中、在车轮内部，因而通过在车轮上安装轮胎，这将消除当前的马达、变速器、悬架和制动系统。该系统，称为主动车轮，是Venturi Volage概念以及WILL的基础，WILL由专业制造商Heuliez公司联合制造。

同时，西门子公司已开发了VDO和Corner系统，该VDO和Corner系统在将马达应用于待用在具有燃料电池的车辆或者混合动力车辆的各车轮方面得到实施。每个车轮不仅包括使车辆移动的内置式电动机，而且包括转向电机，该转向电机提供每个车轮的独立转动。此外，这一设计包含主动悬架系统和电动制动。

在当前的现有技术中，机动车辆设有一种根据驾驶员的意愿改变轨迹的系统，为此，已知的大部分系统包括改变转向轮的纵向倾角以改变轨迹。

大部分汽车具有用于转向且固定至车架的前轴，并且每个车轮安装至称为横拉杆的可移动端部，所述横拉杆使车轮转动。

汽车的转向系统是将转向盘的旋转转换至车轮的角度转动的机构集合。转向盘接合至转向柱管，转向柱管分为由万向接头接合的几个节段。所述转向柱管终结在转向器中，转向器将转向柱管的旋转运动转换至位于转向器的端部的转向摇臂的纵向运动。

基本上有两种类型的转向器：蜗杆传动型以及齿轮齿条型，后者在市场上占主导，然而，这一类型的转向器不能安装在汽车车轮内部，因而不具有作为本发明的一个目标所寻求的模块化特性。

发明内容

本发明的一个目的是，将转向系统集成在汽车的车轮中，因而消除了传统上使用的全部部件，例如，转向柱管和转向器，该转向器将旋转运动转换至位于转向器的端部的转向摇臂的纵向运动，从而产生齿轮减速以使车轮转动。

本发明的另一个目的是，在此提出的转向系统包括能够电动、气动或液压地使车轮转动的机构，所述机构用作用于相同本质的马达的能量系统。

用于汽车的转向系统，该转向系统部分集成至车辆车轮中，使用任何类型的能量，使得除了电力还可以使用液压、气动或其它类型的能量，所述转向系统完全不同于汽车当前使用的蜗杆传动装置以及齿轮齿条系统。

本发明的另一个目标是一种转向系统，该转向系统能够：

-独立转动车轮。

-大转弯圆。

-每个车轮中使用两个转动马达，以在所述马达中的一个失效的情形中确保转动。

-当行经坑洞时消除转向失控的影响。

-由于没有转向柱管，在车辆内提供更多空间。

在此描述的发明是一种用于车辆的转向系统，该转向系统部分位于汽车车轮中且包括作为在内部显著的元件的箱体，该箱体具有传输马达、固定冠和一些驱动小齿轮的运动的机构，以转动车轮的枢转轴，所述箱体在悬架臂中，使得在安装相应的轮胎之后，每个车轮(轮辋和轮胎)包含制动器和提到的转向系统，悬架由吸收震动所需的元件集成，车辆的悬挂质量和非悬挂质量都在车轮外侧。

至少一个马达作用在传动机构变速箱中的所述冠齿轮上，为了安全原因最初将是两个，所述马达将运动从安装至所述马达的轴端的直齿小齿轮、螺旋齿轮、蜗轮、齿带和其它装置传递至冠齿轮。

由于本发明，传统转向系统的概念因而从纵向齿条进展至圆形冠，具有前述的优点和目的，包括主要元件：

-使用马达的转向传动变速箱。

-具有臂的悬架。

-动力转向系统的本体。

-车轮轴。

-车轮、轮辋和轮胎。

本发明的转向系统目标可具有多种应用，或集成入悬架，使得汽车能够平行于减振器转向的马达平行于减振器，或集成入车轮的马达平行于地面且与减振器成一定角度。

出于安全原因，虽然并不严格需要，提出的转向系统将装备有直接作用在转动机构上的一个或多个电动、气动或液压马达，所述转动机构例如包括啮合至安装在车轮轮辋内部的冠齿轮的驱动小齿轮。

悬架将包括：至少一个悬架臂，该至少一个悬架臂连接至底盘或保持减振器的汽车的其它固定部，并且是该组件的支撑件；以及第二悬架臂，该第二悬架臂接合至底盘或车辆的另一固定区域，具有支撑转向机构的目的。

随即，改变车轮方向的马达通过适当的装置被固定至第二悬架臂。

通过该转向系统，汽车获得内部空间，由于它们不妨碍转向柱管和通过转动转向盘使得使用者转动车轮的装置，由于电动车辆中发动机舱中的空间是有限的，这样将是显著有利的，因而在座舱中为乘客提供了更大空间。

将参考附在这一报告的附图在下面的说明中示出其它细节和特征，为示意但非将本发明限制在本发明的附图中的目的示出所述附图。

附图说明

下面是本发明的不同部件的列表，这些部件在附图中以它们各自的序号指示：10动力转向系统；11悬架；12-13马达；15支撑件；16减振器；17第一悬架臂；18第二悬架臂；19附件；20轴；21；螺母；22颈部；23凸耳螺栓；24车轮轴；25动力转向系统10的本体；27马达支撑件；28孔口；29颈部开口；30下盖；31本体25的下基座；32冠齿轮；33驱动小齿轮；34马达轴；35支撑件螺柱；36支撑件；37螺母；38弹簧；39嘴部；40孔口；41车轮；42轮辋；43轮胎；44冠齿轮基座；45上盖；46孔口；47支撑件；48轴承；49垫圈；50盖孔；51传动变速箱；52密封帽；53偏心元件；54轴承；56颈部；57有齿部分；58用于凸耳螺栓23的螺母。

图1是转向系统10的立体图，该转向系统包括本体或壳体25，在该本体或壳体内部和周围是转向机构的不同部件和车轮轴24。

图2是本体25的前上部的立体图，下盖30在底部31安装至该本体。

图3是转向系统10的立体图，该转向系统固定至悬架11，该悬架的主要部件是第一悬架臂17、第二悬架臂18和减振器16，弹簧38围绕减振器16。

图4是转向系统10的正视图，该转向系统集成入悬架11中，该正视图包含车轮41、轮辋42和轮胎43。

图5是转向系统10的俯视平面图，该转向系统集成入悬架11中，该正视图包含车轮41、轮辋42和轮胎43，用虚线指示车轮41在转动时的可能位置。

图6(a)是转向系统10(特别是传动变速箱51)的主要部件的部分分解立体图。

图6(b)是转向系统10(特别是传动变速箱51)的主要部件的部分分解立体图。

图7是传动变速箱51的立体图，凸耳螺栓23从该传动变速箱的下盖30突出，所述凸耳螺栓安装至第二悬架臂18中。

图8是图7的传动变速箱51的上盖45的俯视图。

图9是沿着图8的A-A'的截面图，其中详细示出凸耳螺栓23在冠齿轮32中的位置。

具体实施方式

在本发明的一个优选实施方式中，转向系统10由本体25形成，该本体的壳体将转向机构的不同基本部件容纳在内部，并且除了其它还包括：

-使用马达12-13的转向传动变速箱51；

-具有臂17-18的悬架11；

-动力转向系统10的本体25；

-车轮轴24；

-车轮41、轮辋42和轮胎43。

悬架11包括：第一臂17，该第一臂从接合至底盘(图中未示出)或作为底盘一部分的支撑件15伸出；以及连接至支撑件15的第二臂18，该第二臂在其结构中包括一些突起19，所述突起具有孔口，用于借助穿过孔和螺母21的轴20来固定臂18，所述螺母拧到轴20的端部上，同时减振器16在其上端部安装至臂17且在其下端部安装至本体25，且更特别地在其上端，在本体25中具有颈部22，该颈部限定了嘴部29，参见附图2，用于固定减振器16的下部，弹簧38围绕减振器16，减振器16是转向系统10的转动臂，且使本体25围绕冠齿轮32转动因而使车轮41的车轮轴24围绕冠齿轮32转动(全部如同图3中所示)。

传动变速箱51中的主要元件是：冠齿轮32，该冠齿轮固定至基座44；以及两个驱动小齿轮33，所述驱动小齿轮33安装在马达轴34的端部，如在图9中所示，这些驱动小齿轮33与冠齿轮32啮合，并且马达轴34由马达12-13移动，所述马达可由电力、气动或液压或类似的驱动，正如在图6(a)和图6(b)中可见的，马达12-13稳固地连接至支撑件27，如在图1中可见的。

如图2所示，转向系统10的本体25接收(因为相应的孔口40已经被加工在嘴部39的前部中)在车轮41前部的车轮轴24，车轮41包括包含轮胎43的轮辋42(正如可在图4和图5中可见的)，同时在本体25的后部，可以是使车轮轴24移动的具有变速箱的马达(图中未示出)，其是相同发明人的另一个专利的主题。

在转向系统10的本体25的下部，由传动变速箱51的上盖45和下盖30保护的是提到的冠齿轮32，驱动小齿轮33由轴承48支撑，参见图6(a)，在内置于本体25中的支撑件27上固定马达12-13，在上盖45中的孔口46中，以及下盖30和冠齿轮32之间的垫圈49。

当驱动小齿轮33围绕保持固定的冠齿轮32移动时，减振器16旋转，用作车轮41的转动轴，未在附图6(a)和6(b)中指示，减振器16的上端部通过螺母55位于臂17中，减振器16通过该螺母被固定至孔口29以及提到的减振器16的下部在本体25中，如下文描述的。

马达12-13的任务是增加由驾驶员在车辆转向盘中产生的转矩，技术上并不需要具有多于一个的马达，然而，仅出于安全原因，转向系统10具有多于一个马达，所述马达固定至每个转向轮41，但是在所述车轮41外侧，如在图4和图5中所示。

转向系统10的本体25在底部基座31包含具有传动机构的变速箱51，并且变速箱51的下盖30包含冠齿轮32和驱动小齿轮33，作为使汽车的车轮41(轮辋42加轮胎43)转动的机械传动装置，车轮41通过从支撑件36伸出的螺柱35固定，使用螺母37(正如在图3中可见)，其中本体25和转向系统10被包含在悬架11中。

从传动变速箱51的下盖30伸出安装在第二悬架臂18上且与螺母58固定的凸耳螺栓23(正如在图3中可见)。

冠齿轮32固定至下盖30，抵靠在其基座44上，并且驱动小齿轮33围绕冠齿轮32转动，与马达12-13和上盖45一起，以及用于旋转车轮41的车轮轴24，抵靠在齿轮箱51的下盖30上，全部如图6中所示。

转向系统10的本体25已经被设计为通过支撑件27用作用于保持和固定马达12-13的装置(如在图1至图3中所示)，由于本体25具有一些孔口28，马达12-13的面朝下的马达轴34安装在孔口28中，位于马达轴34的下端的是驱动小齿轮33。

密封帽52拧到上盖45中的孔口46中，且更特别地在盖45的颈部56中，该颈部的上边缘保持有齿部分57，正如在图6(a)、图7和图8中可见。这些颈部56，由于它们的齿57，接收使得马达轴34能够对准运动的偏心元件53，并因而能够在驱动小齿轮33的有齿部分和冠齿轮32的有齿部分之间得到完美配合。

正如图9中更详细可见的，安装至冠齿轮32的凸耳螺栓23，通过由马达轴34的相应轴承支撑的马达轴34的动作而使驱动小齿轮33转动。

转向系统10带来多种选择，其一是转向轮的同步转动或者四个车轮的转动，或者二者皆有。

已经使用附图充分地描述了本发明，容易理解的是，断定为适当的任何改变可以进行，只要这些改变并不改变在下面的权利要求中提出的本发明的本质。

Claims (11)

1.一种用于汽车的动力转向系统，该动力转向系统使用马达来增加由驾驶员提供给转向轴和转向盘的转矩，以改变转向轮的纵向倾角，其特征在于，该动力转向系统包括：本体，一个或多个马达通过所述马达的相应支撑件连接至所述本体，所述马达移动用于每个转向轮的转向枢转轴，该转向枢转轴用作这样的减振器，该减振器的一端在第一悬架臂上枢转，而相对端安装至所述本体上在所述本体的上部且一体地通过所述本体的下部安装在传动变速箱中；固定的圆形冠齿轮，驱动小齿轮啮合至所述冠齿轮，所述驱动小齿轮安装至每个马达的轴的端部，所述冠齿轮在所述驱动小齿轮围绕所述冠齿轮旋转的情况下固定至所述传动变速箱的下盖，使得整个所述本体和车轮转动轴一起转动。

2.根据权利要求1所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，所述转向系统的所述本体包含位于所述本体的下端部处的所述传动变速箱，该传动变速箱包括下盖，从所述下盖伸出一些凸耳螺栓，所述凸耳螺栓来自固定至面向下的所述盖的冠齿轮，这些凸耳螺栓安装且固定至第二悬架臂，同时所述传动变速箱的上部具有带垫圈的上盖，并且减振器的下部在形成于所述本体的上部中的颈部以及所述颈部的嘴部中，该减振器由该减振器的弹簧围绕，所述减振器的上端固定至所述第一悬架臂。

3.根据权利要求2所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，在所述上盖和所述下盖之间，所述传动变速箱具有：固定至所述下盖的冠齿轮；一些围绕所述冠齿轮旋转的驱动小齿轮，所述驱动小齿轮使所述系统的所述本体转动且还使位于所述本体的前部处的车轮的转动轴转动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，所述转向系统的所述本体具有在所述本体的前部中的孔口，用于汽车车轮的旋转轴的通过，车轮支撑件通过端部具有螺母的三个或多个螺柱而包含在所述孔口中，以使车辆的车轮固定至车轮轴。

5.根据权利要求1所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，移动所述驱动小齿轮的所述马达能够使用电力、气动或液压动力源。

6.根据前一个权利要求所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，所述驱动小齿轮能够是啮合于所述冠齿轮中的直齿齿轮或螺旋齿轮的直齿齿轮或螺旋齿轮。

7.根据权利要求1所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，车辆的转向轮围绕所述转向系统的转向轴、所述减振器转动。

8.根据权利要求1所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，车辆的四个转向轮围绕所述转向系统的转向轴转动。

9.根据权利要求1或3所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，所述传动变速箱的所述上盖具有一些在孔口中的颈部，所述颈部的上部具有一些有齿部分。

10.根据权利要求9所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，偏心元件安装至所述传动变速箱的所述上盖中的所述颈部，用于对齐马达轴和所述马达轴在所述冠齿轮上的相应的驱动小齿轮。

11.根据权利要求9所述的用于汽车的动力转向系统，其特征在于，将密封帽拧至所述传动变速箱的所述上盖的所述颈部上。