CN106536239A - 用于双轮辙的机动车的车轮支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车轮支撑装置，用于双轮辙的机动车，所述车轮支撑装置多件式地构造有承载车辆车轮(13)的车轮侧的承载件(3)和车桥侧的引导件(17)以及布置在其之间的车轮侧的和车桥侧的转动件(21、23)，所述车轮侧的和车桥侧的转动件分别可同向或反向地调节以转角(θ、β)并且可绕转动轴线(24)彼此相对转动地支撑在公共的支承部位(31)上，为了所述车辆车轮(13)的轮距/外倾调节，所述承载件(3)可绕摇摆点(MP)绕所述转动轴线(24)摆动，确切地说通过将所述转动件(21、23)至少之一转动调节以转角(θ、β)到与所述车辆车轮(13)的轮距和/或外倾角(δ、ε)相关的转动位置中，可在轮距/外倾角范围(S)之内任意调节所述轮距/外倾角。根据本发明，所述车轮支撑装置(1)具有至少一个运动止挡(A1、A2、B1、B2、C、D)，利用所述运动止挡可限制所述车辆车轮(13)的轮距/外倾角范围(S)。

Description

用于双轮辙的机动车的车轮支撑装置
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双轮辙的机动车的车轮支撑装置。
背景技术
从DE 10 2009 058 489 A1中已知所述类型的用于车辆车轮的车轮支撑装置，该车轮支撑装置设计成多件式的，确切地说具有车轮侧的承载件和车桥侧的引导件以及布置在其之间的转动件。在车轮侧的承载件中集成有车轮轴承，承载车辆车轮的车轮法兰的车轮轮毂区段可转动地支承在所述车轮轴承中。车辆的车轮悬架的导杆可铰接在车桥侧的引导件上。车轮侧的和车桥侧的转动件分别可同向和/或反向地调节以转角并且可绕转动轴线彼此相对转动地支撑在公共的转动支承部位上。为了车辆车轮的轮距(即车轮前束或车轮后束)/外倾调节，承载件可绕摇摆(转动并移动)点摆动。这通过将转动件至少之一转动调节以转角到与车辆车轮的轮距和/或外倾角相关的转动位置中来实现。通过转动件调节，可在轮距/外倾角范围之内任意调节车辆车轮的轮距/外倾角。
为了轮距/外倾调节，由电子控制器控制转动件，所述电子控制器根据车辆的当前行驶工况参数求得用于转动件的转角，根据该转角可控制转动件的调节马达。例如可通过齿轮驱动装置运行转动件。
在这种齿轮驱动装置中，外齿部可在整个周缘上构造在相应的转动件上。由于该外齿部，限制了外齿部的最大直径，因为外齿部必须在考虑通过性的情况下处于周围的构件(例如制动钳、ABS传感器、车轮悬架的导杆)之内。此外，为了转动件的可靠控制，需要昂贵的绝对角度传感器，以求得转动件的绝对转动位置。
如果在操纵转动件时出现相应的故障，例如在已联接的调节马达上，则车辆车轮可松动地在轮距/外倾范围之内在空间上进行调节。然而如果轮距/外倾调节的运行范围是受限的，则在这种故障情况中可能出现与邻接构件的碰撞，并且应防止采取用于防故障情况的相应预案，例如在调节马达失效时自动地进行的马达制动。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种车轮支撑装置，在所述车轮支撑装置中，在故障情况中，可以用简单且可靠的方式更简单地避免车轮支撑装置内部的碰撞或者也避免在车辆车轮和减震支柱、车辆车轮和白车身等之间的碰撞。
该目的通过权利要求1所述的特征实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选的改进方案。
根据权利要求1的特征部分，车轮支撑装置具有至少一个运动止挡，利用所述运动止挡可限制车辆车轮的轮距/外倾角范围。由此，根据本发明，在以上确定的故障情况中，通过(特别是机械的)运动止挡限制转动件的转动，从而所述转动件最大仅仅仍可在受限的角区间上转动。例如，该角区间可具有146°的角度。
在第一实施变型方案中，运动止挡可以是至少一个转角止挡，所述转角止挡限制相应的转动件的绝对转动。也就是说，转角止挡限制在无相对转动的车轮侧的承载件和车轮侧的转动件之间的和/或在无相对转动的车桥侧的引导件和车桥侧的转动件之间的转动调节。借助于转角止挡，可将转动件的转动调节限制到小于360°、特别是小于180°的角区间上。
通过将角区间缩短到显著小于180°的范围上，可创造附加地可用的结构空间。在此，(在齿轮驱动装置的情况中)应考虑驱动小齿轮/齿轮的齿部的最小重叠、齿退出和距离的最小距离。通过相应地定位驱动小齿轮，可有目的地为例如制动钳、ABS传感器、车轮悬架的导杆创造结构空间。
上述在转动件上的转角止挡的另一优点在于，利用所述转角止挡可实现可代替昂贵绝对转速传感器的软件功能。如果缓慢地移动到运动止挡中，则系统在该时刻识别出转动件的绝对位置并且可立即利用(例如马达控制装置的)相对转速传感器工作。出于冗余的原因，可附加地设置绝对转速传感器。该功能不仅可用于车辆起动也可用于首次投入运行(可能的绝对转速传感器的标定)。
此外，在转动件上的运动止挡可实施得相对小，因为在转动件上的力矩相对小。而在承载件和引导件之间的接触力大得多，确切地说由于(由转动件和承载件和引导件构成的)执行器的固有传动比。
备选地和/或附加地，运动止挡可直接在承载件(制动器支架)和引导件之间作用。也就是说，不是直接限制转动件转动。而是所述运动止挡直接在承载件(制动器支架)和引导件之间作用(即这样地作用，使得承载件在车辆横向方向上压在引导件上并且由此限制轮距和/或外倾角)。因此，在车辆车轮的外倾/轮距调节时，限制承载件向引导件的方向的移动行程。这种类型的运动止挡可具有压力元件，所述压力元件构造在承载件(制动器支架)和/或引导件上并且在车辆车轮的外倾/轮距调节时可彼此压力贴靠。
备选地和/或附加地，运动止挡可限制转动件之间的相对转动。在这种情况中，运动止挡可具有携动元件，所述携动元件连接在两个转动件之间。在转动件至少之一的转动调节时，携动元件可产生运动耦合，在所述运动耦合中，可以不仅同向地而且以相同的调节速度在公共的调节行程上调节两个转动件。
由不仅限制在转动件之间的相对运动而且限制车桥侧的和车轮侧的转动件相对于车轮侧的承载件和车桥侧的引导件的绝对运动的运动止挡组成的组合是特别优选的。在这种情况中，可省去以上所述的限制车轮侧的承载件向引导件的方向的移动行程的压力元件。即，由于车轮支撑装置的高的固有传动比，这种类型的压力元件必须能承受极高的调节力并且由此必须实施得非常稳定。
为了轮距/外倾调节，可提供具有评价单元的电子控制器，在所述评价单元中，可根据车辆的行驶工况参数求得由用于车桥侧的转动件的转角和用于车轮侧的转动件的转角组成的值对，根据所述值对可控制转动件的驱动单元。
以上给出的运动止挡优选地可构造成机械的止挡元件，所述止挡元件构造在车轮侧的承载件上、转动件上和/或车桥侧的引导件上。对此备选地，运动止挡可实施成电子的，例如实施成无接触的终端位置开关或类似装置。例如，这种开关可实施成触敏的并且如有必要对油脂不敏感。如果转动件压过开关，则可关闭电路并且产生开关脉冲，该开关脉冲被引导到控制器，随后可采取防止转动件继续转动的措施。
在车轮支撑装置的技术实现方案中，车轮侧的转动件可在形成第一转动件轴线的情况下在支承部位上可转动地与车轮侧的承载件相连接。车桥侧的转动件可在形成第二转动件轴线的情况下在支承部位上可转动地与引导件相连接。在这种配置方案中，如果以上确定的转动件轴线在零位中彼此同轴地、也就是说彼此对准地取向时，得到在调整技术上不利的奇异性。在这种类型的奇异性的情况中，固有传动比在理论上无限大并且因此需要转动件的强烈加速的旋转运动，以保证在车辆车轮的外倾/轮距调节时恒定的调节速度。为了避免这种奇异性，优选地可如此确定由运动止挡限制的外倾/轮距角度范围，使得导致奇异性的零位位于由运动止挡确定的轮距/外倾范围之外。
以上解释的和/或在从属权利要求中给出的本发明的有利的构型和/或改进方案除了例如在有明确的关系或者不可结合的备选方案的情况中之外可单独地或也可任意相互组合地应用。
附图说明
以下根据附图详细解释本发明及其有利的构造和改造方案以及其优点。其中：
图1以全剖面视图示出了加装有车辆车轮的车轮支撑装置；
图2示出了沿着图1中的剖切平面I-I的剖面视图；
图3a和3b分别示出了沿着图1中的剖切平面II-II的简化剖面视图；
图4a和4b分别以俯视图和仰视图示出了车轮支撑装置；
图5a和5b分别示出了这样的图表，所述图表示出了根据第一实施例的由运动止挡限制的转角范围以及与此相关的轮距/外倾角范围；
图6a和6b示出了根据第二实施例的相应于图5a和5b的视图；以及
图7a和7b示出了根据第三实施例的相应于图5a和5b的视图。
具体实施方式
在图1中以侧视图示出了加装有车辆车轮13的车轮支撑装置。车轮支撑装置具有承载件3，在所述承载件中，在中间连接轴承43的情况下，车轮法兰5利用其轮毂区段7可转动地支承在车轮轴承12中。制动盘11以及车辆车轮13利用其轮辋装配在车轮法兰5上。制动盘11与装配在承载件3上的制动钳15一起是制动设备的组成部分。驱动车辆车轮13的万向节轴被引导穿过车轮支撑装置，同样未示出的中央螺钉拧在所述万向节轴的同步万向节9上，利用该中央螺钉通过车轮轮毂5和同步万向节9夹紧车轮轴承12。
此外，车轮支撑装置具有引导件17，在所述引导件上在图1中例如铰接有车轮悬架的导杆19。在承载件3和引导件17之间设置有两个转动件21、23作为调节元件。在形成转动件轴线20的情况下，转动件21在支承部位43上可转动地与承载件3相连接。在形成转动轴线22的情况下，转动件23在支承部位51上与引导件17相连接。在图1中，两个转动件21、23通过公共的支承部位31彼此相对以转动和/或滑动支承的方式并且通过转动轴线24可转动地相互连接。转动轴线24在图1中分别以确定的角度相对于转动件转动轴线20、22倾斜地取向。
在图1和2中，例如在零位中示出了两个转动件21、23，在该零位中，第一转动件轴线20与第二转动件轴线22同轴地、也就是说彼此对准地取向。这种零位导致在调整技术上不利的奇异性，在该奇异性的情况下，固有传动比在理论上变得无限大。因此，在奇异性附近需要转动件21、23的非常强地加速的旋转运动，以保证在车辆车轮13的外倾/轮距调节时恒定的调节速度。因此，对于调整运行来说有利的是，导致奇异性的零位位于允许的外倾/轮距范围S之外。
不仅在承载件3上而且在引导件17上分别装配有仅仅在图2中示出的电动的调节马达29，所述调节马达通过未示出的齿轮传动机构与转动件21、23在传动上连接。借助于调节马达29，可使两个转动件21、23同向或反向地转动，由此，承载件3相对于引导件17围绕瞬心MP实施摆动运动或摇摆运动，并且由此相应地改变车辆车轮13的轮距角度δ(图2)和/或外倾角ε(图1)。
在图2中，在与电子控制器30信号连接的情况下示出调节马达29，在所述电子控制器中，可根据行驶工况参数求得由用于车轮侧的转动件21的转角β和用于车桥侧的转动件23的转角θ组成的值对，根据该值对可控制用于车辆车轮13的轮距/外倾调节的调节马达29。
车桥侧的引导件17类似于车轮侧的承载件3在转动轴承51上在径向外部支撑在车桥侧的转动件23上。在车辆横向方向y上向内的进一步延伸上，在车桥侧的转动件23的外周缘上例如成形有另一齿轮区段55，所述齿轮区段同样是齿轮传动机构30的组成部分。车桥侧的转动件23的齿轮区段55定位在环形空间中，该环形空间在车辆横向方向y上向外通过转动轴承51限制并且向内通过布置在引导件17和车桥侧的转动件23之间的环形密封装置限制。此外，在系统中可存在其它未示出的密封装置。
此外，在图1中，在承载件3和引导件17之间装配有耦合杆61。所述耦合杆用作转矩传递元件，通过该转矩传递元件，可将转矩、特别是制动力矩和/或外部的转动驱动装置29的马达力矩从承载件3传递到引导件17，确切地说在跨接车桥侧的和车轮侧的转动件21、23的情况下。耦合杆61例如布置在环绕的橡胶或塑料密封圈63的径向外部，所述橡胶或塑料密封圈对污物密封地密封转动件21、23及所述转动件的支承部位。
如从图1至4中得到的那样，车轮支撑装置具有实施得不同的机械的运动止挡A1、A2、B1、B2、C、D，利用所述运动止挡可限制车辆车轮13的轮距/外倾角范围S(图5b、6b、7b)。将转动件21、23至少之一转动调节以一个转角θ、β引起轮距/外倾角调节。在轮距/外倾角范围S之内可任意调节车辆车轮13的轮距/外倾角δ、ε。
在图2中示出的运动止挡A1和B1实施成转角止挡，所述转角止挡限制在无相对转动的车轮侧的承载件3和车轮侧的转动件21之间的以及在无相对转动的车桥侧的引导件17和车桥侧的转动件23之间的转动调节。在此，借助于转角止挡A1、A2、B1、B2将车桥侧的和车轮侧的转动件21、23的转动调节限制到例如小于180°的角区间Δβ、Δθ。视几何情况而定，角区间Δβ、Δθ也可设计得大于180°。在图3a和3b中，运动止挡A1、A2与齿部47的分别面对的端部共同作用。
仅仅在图4a和4b中示出的运动止挡C具有在车辆横向方向y上彼此对准地彼此对置的压力元件32，所述压力元件例如成对地构造在承载件3上以及引导件17上并且在车辆车轮13的外倾/轮距调节时可彼此压力贴靠。以这种方式，在车辆车轮13的外倾/轮距调节时限制承载件3向引导件17的方向的移动行程Δy。
此外，在图2中提供了运动止挡D。所述运动止挡具有彼此对应的携动元件36，所述携动元件不仅构造在车桥侧的而且构造在车轮侧的转动件21、23上。运动止挡D限制在转动件21、23之间的相对转动。也就是说，只要运动止挡D的携动元件36贴靠，转动件21、23就处于运动耦合中，在所述运动耦合中，不仅同向地而且以相同的调节速度在调节行程V(图7a)上调节两个转动件21、23。如果运动止挡D接触，则两个转动件21、23不再可相对于彼此运动。现在，仅仅还可实现耦合的运动，或者如此实现相对运动，使得又打开运动止挡D的接触部位。
在图3a和3b中在不同的运行状态中示出了在调节马达29的驱动小齿轮40或中间小齿轮和车轮侧的转动件21的以点划线示出的外齿部47之间的齿轮连接。因此，外齿部47不是在整个周缘上绕车轮侧的转动件21延伸，而是仅仅部分地在角区间上延伸。通过将外齿部47缩短到显著小于180°的范围上，可产生附加地可用的结构空间44。通过相应地定位驱动小齿轮40，可有目的地定位结构空间44，用于例如制动钳、ABS传感器和/或车轮悬架的导杆。相应地，也可将车桥侧的转动件23的外齿部55缩短到角区间上。
下面根据图5至7的图表示例性地示出了不同的外倾/轮距范围S，所述外倾/轮距范围通过提供不同的运动止挡来确定。即，根据图5a，转角止挡A1、A2、B1、B2构造在车轮支撑装置中，所述转角止挡将车轮侧的转动件21的转角β限制到约50°至约220°的角度范围上并且将车桥侧的转动件23的转角θ限制到约130°至约300°的角度范围上。可能的调节角度的在图5a中以虚线框出的范围相应于在图5b中示出的由包络曲线46限制的轮距/外倾角范围S。在图5b中，轮距/外倾角范围S具有正的外倾角范围S1和负的外倾角范围S2。此外，在图5b中，确定的导致奇异性的零位N定位在轮距/外倾角范围S之内。
与此不同，在图6a和6b中，附加于转角止挡A1、A2、B1、B2，提供了运动止挡C，所述运动止挡直接在承载件3和引导件17之间作用，也就是说限制承载件3的移动行程Δy(图4b)。借助于运动止挡C，进一步限制允许的轮距/外倾角范围S，确切地说，在省去对于轮距和/或外倾调节不需要的正的外倾角范围S1的情况下。在图6b中，最大允许的外倾角ε例如被限制到约-2°。此外，导致奇异性的零位N在调整技术上有利地现在定位在轮距/外倾角范围S之外并且因此不再可被控制。根据图6b，在技术上合理的范围中进行外倾和轮距调节，确切地说，从转动件基本位置G开始例如在约+2.5°/-5.5°的外倾角ε上和在约+/-6.5°的轮距角度δ上进行。
直接在中间连接在承载件3和引导件17之间的运动止挡C由于执行器(也就是说转动件21、23)的固有传动比而经受极高的力并且因此必须设计得相应稳定并且由此较重。与此相应，在转动件21、23上的运动止挡A、B和D可尤其简单地实现并且具有低的重量以及低的成本。此外，止挡A、B、D不像止挡C那样对公差敏感。
在该背景下，在图7a和7b中示出的实施例具有优点，其中，在图7b中示出的可用的外倾/轮距角度范围S基本上与在图6b中的相同。可能的调节角度的在图7a中以虚线框出的范围相应于在图7b中示出的由包络曲线46限制的轮距/外倾角范围S。然而，在图7a和7b的实施例中，省去了运动止挡C，并且取而代之使用运动止挡D，所述运动止挡利用其携动元件36(图2)限制两个转动件21、23的相对转动，确切地说，从而在转动件21、23至少之一的转动调节时产生运动耦合，在该运动耦合中，不仅同向地而且以相同的调节速度在调节行程V(图7a)上调节两个转动件21、23。如果运动止挡D接触，则两个转动件21、23不再可相对于彼此运动。仅仅还可实现耦合的运动，或者如此实现相对运动，使得又打开运动止挡D的接触部位。
视携动元件36具有怎样的周缘长度而定，运动止挡D也可在两侧作用。相应地，在图7a的图表中在两个角平分线之间会形成调节范围β、θ。
在电子控制器30中也可考虑以上描述的运动止挡A1、A2、B1、B2、C、D。特别是可使用机械的运动止挡A1、A2、B1、B2、C、D获得检测转动件21、23的转动位置的转角传感装置的功能。

Claims (13)

1.一种车轮支撑装置，用于双轮辙的机动车，所述车轮支撑装置多件式地构造有承载车辆车轮(13)的车轮侧承载件(3)和车桥侧引导件(17)以及布置在车轮侧承载件与车桥侧引导件之间的车轮侧转动件(21)和车桥侧转动件(23)，所述车轮侧转动件和车桥侧转动件能被同向地或反向地分别按转角(θ、β)调节并且以能绕转动轴线(24)相对彼此转动地支撑在一公共的支承部位(31)上，为了车辆车轮(13)的轮距/外倾调节，所述承载件(3)能绕摇摆点(MP)绕所述转动轴线(24)摆动，特别是通过将所述转动件(21、23)至少之一按转角(θ、β)转动调节以到达与所述车辆车轮(13)的轮距和/或外倾角(δ、ε)相关的转动位置中，所述轮距/外倾角在轮距/外倾角范围(S)内能被任意调节，其特征在于，所述车轮支撑装置具有至少一个运动止挡(A1、A2、B1、B2、C、D)，利用所述运动止挡能限制所述车辆车轮(13)的轮距/外倾角范围(S)。
2.根据权利要求1所述的车轮支撑装置，其特征在于，所述运动止挡(A1、A2、B1、B2)是至少一个转角止挡，所述转角止挡限制在所述不能转动的车轮侧承载件(3)与车轮侧转动件(21)之间的转动调节和/或限制在不能转动的车桥侧引导件(17)与车桥侧转动件(23)之间的转动调节。
3.根据权利要求2所述的车轮支撑装置，其特征在于，借助于所述转角止挡(A1、A2、B1、B2)将转动件(21、23)的转动调节限制到——例如小于360°、特别是例如小于180°的——角区间(Δβ、Δθ)上，和/或所述运动止挡(A1、A2、B1、B2)与所述转动件(21、23)的齿部(47、55)的分别面对的端部共同作用。
4.根据权利要求1所述的车轮支撑装置，其特征在于，在所述车辆车轮(13)的外倾/轮距调节时，所述运动止挡(C)限制所述承载件(3)向所述引导件(17)的方向的移动行程(Δy)，特别是所述运动止挡(C)具有压力元件(32)，所述压力元件构造在所述承载件(3)和/或所述引导件(17)上并且在所述车辆车轮(13)的外倾/轮距调节时能彼此压力贴靠。
5.根据权利要求1所述的车轮支撑装置，其特征在于，所述运动止挡(D)具有携动元件，所述携动元件连接在所述两个转动件(21、23)之间，和/或在所述转动件(21、23)至少之一的转动调节时，所述运动止挡(D)产生运动耦合，在所述运动耦合中使所述两个转动件(21、23)能不仅同向地而且以相同的调节速度在调节行程(V)上被调节。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的车轮支撑装置，其特征在于，所述转角止挡(A1、A2、B1、B2)和/或所述运动止挡(D)具有机械的止挡元件，所述止挡元件构造在车轮侧承载件(3)上、转动件(21、23)上和/或车桥侧引导件(17)上，或者所述运动止挡以电子方式实施，例如实施成终端位置开关或类似装置。
7.根据上述权利要求中任一项所述的车轮支撑装置，其特征在于，为了轮距/外倾调节，可提供具有评价单元的电子控制器(30)，在所述评价单元中，能根据车辆的行驶工况参数求得由转动件(21)转角(β)和转动件(23)转角(θ)组成的值对，根据所述值对能控制所述转动件(21、23)的驱动单元(29)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的车轮支撑装置，其特征在于，在形成转动件轴线(20)的情况下，车轮侧转动件(21)在支承部位(43)上可转动地与车轮侧承载件(3)相连接，在形成转动件轴线(22)的情况下，车桥侧转动件(23)在支承部位(51)上可转动地与引导件(17)相连接。
9.根据权利要求8所述的车轮支撑装置，其特征在于，所述转动件(21、23)的轴线(20、22)在零位(N)中在形成奇异性的情况下彼此同轴地、也就是说彼此对准地取向，与所述零位(N)相关的轮距和外倾角(δ、ε)位于所述车辆车轮(13)的由所述止挡(A1、A2、B1、B2、C、D)限定的轮距/外倾范围(S)之外；或者为了避免奇异性，特别是如此设计所述转动件(21、23)的轴线(20、22)的位置，使得它们在任何运行时刻都不彼此同轴地取向。
10.根据上述权利要求中任一项所述的车轮支撑装置，其特征在于，至少一个转动件(21、23)具有外齿部(47、55)，所述外齿部是与转动件驱动单元(29)在传动上连接的传动级的组成部分，所述外齿部(47、55)不是在整个周向上而是在角区间上仅仅部分地绕所述转动件(21、23)延伸。
11.根据上述权利要求中任一项所述的车轮支撑装置，其特征在于，所述至少一个运动止挡(A1、A2、B1、B2、C、D)被设计用于以相应的软特征降低负载峰值，所述特征可具有不同的递减的、递增的或线性的变化走势。
12.根据上述权利要求中任一项所述的车轮支撑装置，其特征在于，所述至少一个运动止挡(A1、A2、B1、B2、C、D)能被用于获得转角传感装置的功能，利用所述转角传感装置能检测所述转动件(21、23)的转动位置，在与所述运动止挡(A1、A2、B1、B2、C、D)贴靠时，系统在该时刻识别相应的转动件(21、23)的绝对位置。
13.根据上述权利要求中任一项所述的车轮支撑装置，其特征在于，在所述电子控制器(30)中考虑所述运动止挡(A1、A2、B1、B2、C、D)。
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