CN110546060A - 用于机动车的转向组件和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的转向组件(10)。该转向组件包括：轮架(14)，在其上可固定车轮(12)；斜撑(16)，通过该斜撑，轮架(14)铰接地支承在车身(18)上；铰接地支承在轮架(14)上的第一横向导杆(20)和铰接地支承在轮架(14)上的第二横向导杆(22)。在此，第一横向导杆(20)和第二横向导杆(22)分别在其远离轮架的一侧上借助连接件(24)彼此耦联。所述连接件(24)可旋转地支承在车身(18)上。此外，还说明了一种具有这种转向组件(10)的机动车。

Description

用于机动车的转向组件和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的转向组件，其包括轮架和斜撑，在轮架上可固定车轮，轮架通过斜撑铰接地支承在车身上。
本发明还涉及一种具有这种转向组件的机动车。
背景技术
从现有技术中已知这种机动车和这种转向组件。它们用于实现机动车转弯。通常，机动车为此在一个可转向车轴上具有两个转向组件。一个转向组件例如配置给左轮并且另一个转向组件配置给右轮。
为了转弯，可转向轮通常以复杂的运动偏转。该运动导致车轮围绕基本上竖直的轴线旋转。在此，弯道外轮的偏转通常不如弯道内轮大。因此两个车轮会分别在一个圆形轨迹上行驶并且两个圆形轨迹具有一个相同的中心。该中心也可称为虚拟旋转点或转弯中心。
在车轮转向时，车轮局部地朝向车辆内部方向并且局部地朝向车辆外部方向运动。转弯角度或转向角度越大，车轮就越多地朝向车辆内部方向运动。
因此，在机动车的设计中必须为此车轮的这种运动提供相应的车身侧自由空间。
基于普遍希望为机动车设置尽可能小的回转圆或转向圆直径以使其能特别灵活地转向，但同时希望在车身内提供尽可能多的空间，产生了目标冲突。车身内的空间不仅可用于机动车的技术设备，也可用于乘客舱。
通常，这种目标冲突通过向下限制机动车的转向圆直径或回转圆来解决，从而只需在车身侧为可转向车轮的运动设置有限的自由空间。
发明内容
本发明的任务在于，进一步改进开头所提类型的转向组件和机动车。尤其是在此应通过提出一种转向组件和机动车来至少部分地解决上述目标冲突，所述转向组件和机动车不仅具有特别小的回转圆，而且也在车身侧为车辆技术设备和/或乘客提供了较多空间。即，为车轮提供的自由空间应尽可能少。
所述任务通过开头所提类型的转向组件来解决，该转向组件包括铰接地支承在轮架上的第一横向导杆和铰接地支承在轮架上的第二横向导杆，第一横向导杆和第二横向导杆分别在其远离轮架的一侧上借助连接件彼此耦联并且所述连接件可旋转地支承在车身上。术语“铰接地支承”在此尤其是可理解为旋转支承。例如斜撑的轮架侧轴承是球铰。斜撑的车身侧轴承可以是球铰或橡胶轴承。就第一和第二横向导杆而言，相配的轮架侧轴承以及连接件侧轴承可以是球铰。连接件的车身侧轴承优选是旋转轴承，即基本上仅具有一个旋转自由度。两个横向导杆因此不直接与车身连接，而是间接地通过连接件连接。由此可为固定在轮架上的车轮实现特别大的转向角。同时车身侧设置用于转向车轮的空间可保持相对小。此外，这种转向组件可为车轮制动器提供较大的安装空间。
在此优选第一横向导杆和第二横向导杆基本上平行延伸和/或基本上一样长。更确切地说，各横向导杆的作用方向，即在轮架侧轴承与连接件侧轴承之间的各连接线平行延伸，并且在彼此相配的轮架侧与连接件侧轴承之间的距离相等。由此产生一种在力和力矩方面有利的转向组件设计。横向导杆在此可根据情况各自吸收一半的力。就制造技术而言这也是有利的，因为横向导杆可构造为同类件。
第一横向导杆、第二横向导杆和/或连接件可位于共同的、基本上水平延伸的平面中。该平面也基本上平行于路面，转向组件相对于路面转向。通过这种设计，为车轮制动器和/或弹簧减振器系统提供了特别大的安装空间。
有利的是，连接件与致动器组件耦联并且可借助该致动器组件相对于车身旋转。致动器组件可包括尤其是构造为旋转致动器的电动机。作为替代方案，旋转致动器或线性致动器也可与传动单元一起使用，其相应地形成致动器组件。线性致动器的示例有液压缸、气动缸或电动线性轴。通过将连接件与致动器组件直接耦联一方面实现了空间紧凑的设计，另一方面，可对待转向车轮进行特别动态和精确的控制。这为驾驶员带来了特别直接且灵活的转向感觉。
转向组件优选构造为线控转向组件。因此可省却方向盘和转向组件之间的机械联接。从而进一步节省了空间。另外，转向组件可以简单地以不同的特性曲线运行，所述特性曲线例如涉及源自方向盘的转向指令到车轮转向运动的转化。也可通过方向盘为驾驶员提供适应情况的反馈。
在一种实施方式中，连接件可基本上围绕竖直轴线相对于车身旋转。实现了尽可能小的回转圆和同时尽可能小的空间需求。
根据一种扩展方案，连接件具有第一连接臂和第二连接臂，第一连接臂将连接件的车身侧轴承与第一横向导杆的连接件侧轴承连接，第二连接臂将连接件的车身侧轴承与第二横向导杆的连接件侧轴承连接。因此，从机械角度来看，各横向导杆的连接件侧轴承分别通过一个杠杆连接到车身。从驱动技术的角度来看，横向导杆通过所述杠杆驱动。这意味着杠杆中已知的增强和转化效果。同时两个臂彼此耦联，从而第一横向导杆和第二横向导杆始终彼此协调地运动。因此，转向组件的结构特别简单且节省空间。
优选第一横向导杆的连接件侧轴承和/或第二横向导杆的连接件侧轴承是球轴承。在此轴承可构造为转动铰链或所谓的橡胶轴承。支承因此精确且耐用。因此不仅第一横向导杆的连接件侧轴承而且第二横向导杆的连接件侧轴承可构造为球轴承。球轴承可确保围绕所有三个空间轴的旋转。
在一种变型方案中，第一连接臂和第二连接臂形成一个远离轮架的连接件角度，该连接件角度小于180°，从而连接件的车身侧轴承在转向组件的中性位置中相对于第一横向导杆和第二横向导杆的连接件侧轴承朝向轮架方向偏移。中性位置在此相应于轮架在直行时占据的轮架位置。连接件角度可以是钝角或锐角。通过两个横向导杆之间的距离和角度大小可调节连接件的车身侧轴承相对于横向导杆的连接件侧轴承朝向轮架方向偏移多远。由此也调节转向组件的转向性能。尤其是可通过角度的选择来调节轮架和因此固定在其上的车轮在转向时沿机动车轴线朝向车辆内部移动多远。因此与已知的转向组件相比，可实现这样的转向组件，在该转向组件中，车轮在转向时沿机动车轴线相对少地朝向车辆内部移动。通过这种效果显著减小了应为转向车轮提供的自由空间。因此根据本发明的转向组件仅需要特别小的自由空间。由此在车身内释放的空间可用于电驱动装置的部件、尤其是用于电能存储器。
第一横向导杆、第二横向导杆和斜撑可分别彼此间隔开地支承在轮架上。因此轮架可特别稳定且可靠地保持在车身上。此外，固定在轮架上的车轮可精确且可再现地转向。
第一横向导杆的轮架侧轴承和第二横向导杆的轮架侧轴承也可沿轮架纵向方向彼此间隔开。在此当车轮和因此固定在其上的车轮处于直行位置中时，轮架纵向轴线相应于车辆纵向方向。轮架纵向轴线也相应于行驶方向，条件是包括转向组件的车轴是前轴。
在此，斜撑的轮架侧轴承可设置在第一横向导杆的轮架侧轴承和
第二横向导杆的轮架侧轴承之间。如果第一横向导杆和第二横向导杆的轮架侧轴承沿轮架纵向方向彼此隔开，则斜撑的轮架侧轴承沿轮架纵向方向设置在两个横向导杆的轮架侧轴承之间。因此所有轮架侧轴承设置在一条线上。由此确保了转向组件的紧凑结构。
在一种变型方案中，斜撑的车身侧轴承与连接件的车身侧轴承间隔开。由此实现了轮架和安装在其上的车轮在机动车上的机械稳定支撑。
此外，所述任务通过一种具有根据本发明的转向组件的机动车解决，尤其是在轮架上固定有车轮。这种机动车具有特别小的回转圆，因此会特别易于操纵。同时在这种机动车中只需为车轮转向提供相对小的车身侧自由空间。这在车身内实现了附加空间，该空间例如可用作乘客舱或用作驱动部件的安装空间。该附加空间尤其是可用于电驱动装置的部件、优选用于电能存储器。
根据一种扩展方案，机动车包括两个根据本发明的转向组件，所述两个转向组件对可转向机动车车轴进行补充。
附图说明
下面参考附图中所示的实施例阐述本发明。附图如下：
图1以俯视图示出处于中性位置中的、根据本发明的机动车的根据本发明的转向组件；
图2以俯视图示出处于转向状态中的、根据本发明的机动车的根据本发明的转向组件，该转向组件与弯道外轮配合作用；
图3以俯视图示出处于转向状态中的、根据本发明的机动车的根据本发明的转向组件，该转向组件与弯道内轮配合作用；
图4以俯视图示出已知的转向组件；
图5以俯视图示出处于转向状态中的、图2的根据本发明的转向组件与图4的已知转向组件的对比，两个转向组件分别与一个弯道外轮配合作用；并且
图6以俯视图示出处于转向状态中的、图3的根据本发明的转向组件与图4的已知转向组件的对比，两个转向组件分别与一个弯道内轮配合作用。
具体实施方式
图1示出转向组件10，在其上安装有车轮12。更确切地说，车轮12安装在转向组件10的轮架14上。
所示的中性位置在此相应于转向组件10的直行位置。在该位置中车轮12未转向。
轮架14通过斜撑16支承在车身18上。
此外，转向组件10包括铰接地支承在轮架14上的第一横向导杆20和铰接地支承在轮架14上的第二横向导杆22。
在此第一横向导杆20、第二横向导杆22和斜撑16分别沿轮架纵向方向R间隔开地保持在轮架14上。
斜撑16的轮架侧轴承16r在此位于第一横向导杆20的轮架侧轴承20r和第二横向导杆22的轮架侧轴承22r之间。
在相应背离轮架14的一侧上，第一横向导杆20和第二横向导杆22通过连接件24彼此耦联。
连接件24通过车身侧轴承26可旋转地固定在车身18上。
未进一步示出的、配置给车身侧轴承26的轴线在此基本上竖直设置(也参见图2和3)。因此，它从图平面突出。
此外，车身侧轴承26与斜撑16的车身侧轴承16f间隔开。
第一横向导杆20、第二横向导杆22以及连接件24基本上位于一个共同的、水平延伸的平面中。在图1中该平面相应于图平面。实际上该平面基本上平行于未示出的路面延伸。
另外，第一横向导杆20和第二横向导杆22基本上平行延伸。此外，它们具有基本上相同的长度。
连接件24包括第一连接臂24a，该第一连接臂将连接件24的车身侧轴承26与第一横向导杆20的连接件侧轴承20v连接。另外，连接件24具有第二连接臂24b，该第二连接臂将连接件24的车身侧轴承26与第二横向导杆22的连接件侧轴承22v连接。
连接件侧轴承22v和连接件侧轴承20v在此构造为旋转轴承或球轴承。
第一连接臂24a和第二连接臂24b形成连接件角度α。该角度这样定向，使得车身侧轴承26在图1所示的转向组件10的中性位置中相对于横向导杆20、22的连接件侧轴承20v、22v朝向轮架14方向偏移。
连接件角度α小于180°。
为了操作转向组件10，连接件24与致动器组件28连接，致动器组件28通过双向箭头表示。
借助致动器组件28，连接件24可相对于车身18主动旋转。
机动车30可配备有一个转向组件10。
优选机动车30包括两个转向组件10，这两个转向组件对可转向机动车车轴32进行补充(参见图7)。
在此，可在每个转向组件10上安装车轮，车轮在图7中以附图标记12a和12b表示。
在图7所示的实施方式中，机动车30还包括不可转向的机动车车轴34，在其上安装有车轮12c、12d。
参考图2和3说明转向组件10的作用方式。
在图2中，车轮12是弯道外轮，因此转向组件10在图2所示的配置中执行右转弯。
为此，连接件24通过致动器组件28顺时针转动。
这导致第一横向导杆20的连接件侧轴承20v从其虚线所示的中性位置出发围绕轴承26顺时针转动。这同样适用于第二横向导杆22的连接件侧轴承22v。
斜撑16构造成被动的并且依循该运动。
在图3中车轮12是弯道内轮。因此转向组件10在图3所示的配置中执行左转弯。
现在，连接件24从图1所示的转向组件10的中性位置起围绕车身侧轴承26逆时针旋转。
因此横向导杆20、22的连接件侧轴承20v、22v也围绕轴承26逆时针转动。因此与图2相比，车轮12反方向旋转。
在这两种运动中，横向导杆20、22的瞬时极点M处于无穷远(参见图1)。
虚拟的主销轴线S位于斜撑16与在瞬时极点M与轴承26之间的轴线的假想交点处(参见图1)。
在图5和6中，将转向组件10与图4中所示的已知转向组件100进行比较。
转向组件100包括：轮架114，在其上安装有车轮112；第一且唯一的横向导杆120，通过该横向导杆，轮架114与车身118连接；以及斜撑116，其也将轮架114与车身118连接。
转向组件100通过转向横向导杆122操作，该转向横向导杆可通过符号示出的线性致动器128操作。
转向组件100的虚拟主销轴线S位于斜撑116和横向导杆120的假想交点处。
在图5中，根据本发明的转向组件10的车轮12和由现有技术已知的转向组件100的车轮112都是弯道外轮。
在此，根据本发明的转向组件10以虚线示出，而已知的转向组件100以实线示出。
车轮12、112精确地偏转相同的角度。
在此清楚的是，在该状态中，车轮112以距离D1比车轮12更靠近车身18、118。换句话说，由现有技术已知的转向组件100的车轮112在转向时以距离D1比根据本发明的转向组件10的车轮12更向车辆内部方向移动。
在车轮12、112是弯道内轮时，这同样适用(参见图6)。
在相同的转向角度下，车轮112以距离D2比车轮12更靠近车身18、118。因此在该情况下，现有技术中已知的转向组件100的车轮112在转向时以距离D2比根据本发明的转向组件10的车轮12更向车辆内部方向移动。

Claims (14)

1.用于机动车(30)的转向组件(10)，包括：
轮架(14)，在该轮架上能固定车轮(12)，
斜撑(16)，通过该斜撑，轮架(14)铰接地支承在车身(18)上，
铰接地支承在轮架(14)上的第一横向导杆(20)，和
铰接地支承在轮架(14)上的第二横向导杆(22)，
第一横向导杆(20)和第二横向导杆(22)分别在其远离轮架的一侧上借助连接件(24)彼此耦联并且所述连接件(24)可旋转地支承在车身(18)上。
2.根据权利要求1所述的转向组件(10)，其特征在于，所述第一横向导杆(20)和第二横向导杆(22)基本上平行延伸和/或基本上一样长。
3.根据前述权利要求中任一项所述的转向组件(10)，其特征在于，所述第一横向导杆(20)、第二横向导杆(22)和/或连接件(24)位于共同的、基本上水平延伸的平面中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转向组件(10)，其特征在于，所述连接件(24)与致动器组件(28)耦联并且能借助该致动器组件相对于车身(18)旋转。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转向组件(10)，其特征在于，所述连接件(24)能基本上围绕竖直轴线相对于车身(18)旋转。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转向组件(10)，其特征在于，所述连接件(24)具有第一连接臂(24a)和第二连接臂(24b)，第一连接臂将连接件(24)的车身侧轴承(26)与第一横向导杆(20)的连接件侧轴承(20v)连接，第二连接臂将连接件(24)的车身侧轴承(26)与第二横向导杆(22)的连接件侧轴承(22v)连接。
7.根据权利要求6所述的转向组件(10)，其特征在于，所述第一横向导杆(20)的连接件侧轴承(20v)和/或第二横向导杆(22)的连接件侧轴承(22v)是球轴承。
8.根据权利要求6或7所述的转向组件(10)，其特征在于，所述第一连接臂(24a)和第二连接臂(24b)形成一个远离轮架(14)的连接件角度(α)，该连接件角度(α)小于180°，从而连接件(24)的车身侧轴承(26)在转向组件(10)的中性位置中相对于第一横向导杆(20)和第二横向导杆(22)的连接件侧轴承(20v、22v)朝向轮架(14)方向偏移。
9.根据前述权利要求中任一项所述的转向组件(10)，其特征在于，所述第一横向导杆(20)、第二横向导杆(22)和斜撑(16)分别彼此间隔开地支承在轮架(14)上。
10.根据权利要求9所述的转向组件(10)，其特征在于，所述第一横向导杆(20)的轮架侧轴承(20r)和第二横向导杆(22)的轮架侧轴承(22r)沿轮架纵向方向(R)彼此间隔开。
11.根据权利要求9或10所述的转向组件(10)，其特征在于，所述斜撑(16)的轮架侧轴承(16r)设置在第一横向导杆(20)的轮架侧轴承(20r)和第二横向导杆(22)的轮架侧轴承(22r)之间。
12.根据前述权利要求中任一项所述的转向组件(10)，其特征在于，所述斜撑(16)的车身侧轴承(16f)与连接件(24)的车身侧轴承(26)间隔开。
13.机动车(30)，具有根据前述权利要求中任一项所述的转向组件(10)，尤其是，在轮架(14)上固定有车轮(12)。
14.根据权利要求13所述的机动车(30)，其特征在于，设有两个根据权利要求1至12中任一项所述的转向组件(10)，所述两个转向组件(10)对可转向机动车车轴(32)进行补充。
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