CN111712649B

CN111712649B - 具有制动器并且制动相应增强的车轮系统

Info

Publication number: CN111712649B
Application number: CN201880083073.8A
Authority: CN
Inventors: N·沙卡拉瓦蒂
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: WO2019122115A1; EP3728891A1; US20200332847A1; CN111712649A; WO2019122115A9

Abstract

一种根据本发明的机动车辆车轮和制动器系统，包括：‑轮轴，‑成角度分离式轮鼓(6)，该轮鼓(6)包括至少两个分开的车轮区段(20)，每个车轮区段可径向移动，‑变形致动器系统，该变形致动器系统包括变形致动器(3)，该变形致动器被配置成使这些车轮区段(20)中的至少一个车轮区段相对于至少另一个区段(20)移位，其方式为使得该车轮的外圆周暂时变形。该变形致动器系统包括电子系统(10)，该电子系统被配置成在至少一个预定义的制动过程中触发该变形致动器系统，以便使该分离式轮鼓(6)的形状暂时变形。

Description

具有制动器并且制动相应增强的车轮系统

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的制动系统领域。

背景技术

一些概念车是为适应车轮与地面之间的接触而开发的，有时是在恶劣的地面条件下或在沼泽多的条件下。

为此目的，有时会开发成角度分离式车轮。

发明内容

本发明的一个目的是提高配备有新型车轮的车辆的制动效率。

为此目的，一种机动车辆车轮和制动器系统，可以包括：

-轮轴，

-成角度分离式轮鼓，该成角度分离式轮鼓绕该轮轴旋转，并且通过直接或通过轮胎接触地面来支撑车辆重量，该轮鼓包括至少两个分开的车轮区段，每个车轮区段可径向移动，以便改变该车轮区段的从该轮轴起测量的最大外半径，

-变形致动器系统，该变形致动器系统包括变形致动器，该变形致动器被配置成使这些车轮区段中的至少一个车轮区段相对于至少另一个区段移位，其方式为使得该车轮的外圆周从圆形形状暂时变形为不同的形状(例如，卵形形状或方形形状)。有利地，不同的形状使得与圆形形状相比，不同的形状沿车辆的行驶方向增加了地面与车轮的接触表面和/或增加了地面与车轮的接触跨度。

该变形致动器系统包括电子系统。该电子系统被配置成在至少一个预定义的制动过程中触发该变形致动器系统，以便使分离式轮鼓的形状暂时变形。

机动车辆可以是汽车、两轮车辆或单轮车辆。

车轮的外部形状例如可以从圆形形状变换为卵形形状或椭圆形形状，该卵形或椭圆形的长轴与道路平行。

根据一些实施例，当变形致动器系统被触发时，竖直区段可以被迫使变得比竖直区段之前和之后(按环绕车轮的区段的顺序)的两个倾斜区段更短。于是，在制动期间，车辆车身可以更靠近地面。

“竖直区段”是指这样的区段，即连结轴轮中心和该区段的距轴轮最远的外部点的线的方向是竖直的。可以通过类推从中推导出“水平区段”和“倾斜区段”的定义。

“区段的长度”或“区段的径向长度”是指连结轴轮中心和该区段的距轴轮最远的外部点的长度。(该区段优选不到达轴轮)。

根据其他实施例，当变形致动器系统被触发时，竖直区段可以保持恒定的径向长度，而与竖直区段之前和之后的两个倾斜区段相比，可以被迫使伸展(伸展是指相对于其先前的径向长度)。

在这种情况下，车辆车身相对于地面的高度可以保持(几乎)不变。

车轮可以被环绕不同区段的共用轮胎包围。

轮胎本身可以由可变形的锁定环支撑。

车轮和制动器系统还可以包括：

-主制动系统，该主制动系统用于使鼓绕轮轴的旋转运动停止，

-电子系统，该电子系统用于鉴于使车辆停止而触发制动过程，

-车轮速度估计器，该车轮速度估计器用于估计分离式鼓的旋转速度，

-车轮位置传感器，该车轮位置传感器用于估计分离式鼓的角度位置，

该电子系统可以被配置成仅在该车轮的角速度小于第一速度阈值时，并且仅在该分离式鼓的位置包含在预定义的角度位置组内时，才触发该变形致动器系统，以在制动过程中使该分离式鼓的形状暂时变形。

预定义的角度位置组可以确保变形致动器与分离式鼓具有正确的相互作用，并且还确保相对于致动器系统和相对于地面二者，被移位的车轮区段处于正确的位置。

主制动系统可以包括盘式制动器。于是可以将变形致动器组装在与盘式制动器的制动盘相同的轴端上。

该车轮和制动器系统可以被配置成使得在该制动过程中，这些车轮区段被该变形致动器移位，其方式为使得车轮整体形状从整体修圆形形状改变为长形形状。在制动期间，车轮区段优选地在制动期间径向地移位。

根据实施例，轮鼓可以包括两个车轮区段，这些车轮区段被配置成在两个径向相反的方向上伸展或缩短，以便使车轮直径仅沿一个方向、优选沿水平方向伸展，或者，以便使车轮直径沿一个方向、优选沿竖直方向缩短。鼓的长形形状可以具有包含在1.3与1.6之间的伸长率(最大直径/最小直径)。

车轮可以包括至少三个车轮区段，这些车轮区段被配置成使得至少一个车轮区段被配置成可径向伸展或缩回。

车轮可以包括至少三个车轮区段，这些车轮区段被配置成使得至少两个区段被配置成可通过变形致动器而一起径向伸展或缩回，以便使两者均获得与至少一个其他车轮区段不同的径向长度。

车轮区段可以被共用可变形的锁定环包围。锁定环可以被设计成限定车轮的外部形状。优选地，锁定环在变形致动器的第一构型下为修圆形形状，并且锁定环被配置成在变形致动器的至少另一构型(对应于制动构型)下变为长形形状(例如卵形形状或椭圆形形状)。

在一些实施例中，所有的车轮区段都是可径向移动的。车轮和制动器系统于是可以包括两个可径向扩展的支腿，每个支腿始终从支腿轮轴端朝向支腿外端沿相对地面固定的倾斜方向指向地面。

车轮和制动器系统还可以包括分离式鼓，该分离式鼓被配置成围绕可扩展的支腿旋转，使得每个支腿外端始终指向至少一个车轮区段，该区段可以被可扩展的支腿朝向车轮的外侧按压，

该电子系统可以被配置成仅在该分离式鼓的位置包含在预定义的角度位置组内时，才触发该变形致动器系统以使这些可扩展的支腿在制动过程中扩展。

优选地，所有车轮区段的角度跨度是相同的。

每个车轮区段可以具有面向车轮中心并且环绕支腿外端的按压表面。车轮区段本身可以具有延伸到车轮内侧的对中部分，该对中部分比由支腿外端的外半径施加的按压表面的半径更靠近轮轴。

每个可扩展的支腿的支腿外端可以配备有接触滚轮。在车辆的正常行驶条件下，接触滚轮可以在相继的环绕支腿端的按压表面上滚动。在制动状态下，滚轮可以用于从支腿向车轮区段施加按压力，该力朝向车轮外侧径向地施加。

优选地，每个车轮区段的角度跨度大于可扩展的支腿的可移动端部分的角度跨度，使得对于鼓的特定角度位置组，可以触发每个可扩展的支腿。

车轮和制动器系统还可以包括：

-旋转轮毂，该旋转轮毂用于保持这些车轮区段绕该轮轴旋转，

-一组径向按压柱形件，该组按压柱形件用于连接该轮毂和每个车轮区段，并且用于在该轮毂与每个车轮区段之间施加径向力，以便使每个车轮区段径向地压靠该可变形的锁定环。

以此方式，锁定环的最终外部形状是由以下产生的：按压柱形件力、锁定环的弹性行为以及触发动作时可扩展的支腿的动作。

每个按压柱形件可以包括弹簧和/或液压活塞。

可扩展的支腿可以包括液压活塞，并且可以由电子系统控制。

车轮和制动器系统还可以包括：

-主盘式制动系统，该主盘式制动系统用于使轮毂绕轮轴的旋转运动停止，

-至少一个角度检测装置，该角度检测装置用于估计至少一个车轮区段相对于每个支腿的角度位置，并且用于确定这些支腿在哪个时刻进行扩展，支腿优选地被配置成使得一旦可扩展的支腿的动作停止，按压柱形件的动作就使可变形的锁定环回到其通常的圆形形状。

本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆包括至少两个前部的如上所述的车轮和制动器系统，和/或包括至少两个后部的如上所述的车轮和制动器系统。

本发明还包括增强制动的过程，在该过程中，当车轮的旋转速度已经降低到第一极限以下时，致动器系统改变车辆车轮的外部形状。优选地，致动器系统改变车辆车轮的外部形状，从而沿着平行于地面的方向拉长车轮的形状。在一些实施例中，可以仅针对某些角度位置触发致动器系统。

附图说明

在下文中阅读对附图所展示的一个特定实施例的详细描述后，将更好地理解本发明及其优点，该实施例作为非限制性示例被引用。

图1是根据本发明的车轮和制动器系统的示意图；

图2示出了属于图1的系统的车轮的一部分的竖直截面；

图3是属于图1的系统的车轮的分解图。

图4a和图4b展示了属于本发明实施例的车轮的一种可能的变形模式；

图5a和图5b展示了属于本发明实施例的车轮的另一种可能的变形模式。

具体实施方式

如图1所示，车轮和制动器系统1包括：

-轴端2，该轴端附接至车辆车身并且被配置成施加车轮的旋转轴线，

-中央轮毂，该中央轮毂绕轴端旋转，

-成角度分离式鼓6，该鼓包括多个车轮区段20，此处是角度幅度相同的10个车轮区段，

-径向按压柱形件，此处是径向弹簧5，用于在轮毂4与车轮区段20之间施加径向力；弹簧的一端可以部分插入轮毂中，和/或另一端可以部分插入车轮区段中；替代性地，这些弹簧可以放置在轮毂和/或车轮区段的突出部分周围；通过轮毂部分穿过车轮区段或者相反而使得可以存在径向引导。

车轮系统还包括可变形的锁定环17，该可变形的锁定环此处包括金属、弹性或复合锁定元件7，并且还包括环绕锁定元件7和车轮区段20的轮胎。锁定元件在此处平衡由弹簧5施加的力，并且还为轮胎8提供支撑。

车轮和制动器系统包括两个致动器支腿3，其内端附接至轴端，并且外端配备有滚轮16，该滚轮被放置成当支腿扩展时，压在车轮区段之一上。支腿方向倾斜，与车辆的竖直方向形成角度α。角度α例如可以包含在20°与90°之间。

车轮和制动器系统包括电子系统10，该电子系统被配置成检测从制动踏板13发出的制动需求和/或制动信号。

该电子系统包括车轮速度估计器11，该车轮速度估计器被配置成测量或计算车轮的旋转速度。该电子系统还包括车轮位置传感器系统12(图2所示)。当请求制动时，电子系统可以考虑到车轮的旋转速度ω(t)和车轮的角度位置

在制动过程中的特定时间触发致动器支腿3的扩展l(t)。致动器支腿3的扩展引起车轮整体外部形状的改变，从而增加了轮胎与道路之间的接触表面。当车轮已经通过主制动过程(例如通过盘式制动过程)减速时，可以触发该辅助制动过程。

图2示出了属于图1的系统的车轮的一部分的竖直截面；在图1上已经描绘了一些元件，相同的元件由相同的附图标记表示。

如图2可以看出，每个车轮区段可以具有面向车轮中心并且环绕支腿外端的滚轮16的按压表面14，以便与滚轮接触，从而避免在支腿被触发而扩展时支腿与车轮区段之间粗暴接触。车轮区段本身可以具有延伸到车轮内侧的对中部分15，该对中部分15比由支腿外端的外半径施加的接触半径更靠近轮轴。

车轮可以配备有主要制动系统，此处是具有盘9的制动系统。

为了改善与地面的接触表面，调整支腿的扩展以改变车轮的整体形状、以及下面的锁定元件7和分离式鼓6的整体形状。

图3是分解图，以更好地区分车轮的不同部件，这些不同部件允许获得可主动变形的车轮。在图1和图2上已经描绘了一些元件，相同的元件由相同的附图标记表示。图像右侧的元件2、3、16相对于轴线x的角度位置恒定，该轴线对应于轮轴的几何轴线。图像左侧的元件4、5、6、12、7、8以及旋转制动盘9在车辆行驶过程中绕轴线x旋转。

如图3可以看出，支腿系统3、或更一般地变形致动器3，优选地沿着车轮的轴线x放置，从而比旋转制动盘9更靠近车辆中央框架。以此方式，可变形车轮系统可以作为围绕中央短轴预组装的整个系统来提供。制动盘9和致动器系统3二者都可以围绕短轴预安装来提供。在短轴已经组装到车辆框架上之后，致动器系统3然后可以相对于车辆框架被阻止旋转。例如，为此目的可以插入横穿框架和变形致动器系统的长螺钉(未在图片上描绘)。

图4a展示了行驶期间的车轮形状，图4b展示了制动期间的相同车轮部分。一旦触发支腿，所有的按压柱形件此处都会被拉长；形状从图4a上的修圆形改变为图4b上的椭圆形。在图1上已经描绘了一些元件，相同的元件由相同的附图标记表示。

在不同的实施例中，图5a展示了车辆行驶期间的车轮形状，图5b展示了制动期间的相同车轮部分。一旦触发支腿伸展，竖直按压柱形件就会变短，而侧向柱形件会被拉长。通过选择合适的支腿的α角，由于可变形的锁定元件7对致动器支腿3施加的压力的反应，可以实现竖直支腿的缩短。在该实施例中，车轮形状从图5a上的修圆形改变为图5b上的卵形。在图1上已经描绘了一些元件，相同的元件由相同的附图标记表示。

对于初始车辆速度包含在50km/h与200km/h之间的情况，根据本发明的制动系统和相关联的制动过程已经被估计成将紧急制动距离减小到在不会主动改变车轮形状情况下的制动距离的大约一半。

Claims

1.一种机动车辆车轮和制动器系统(1)，包括

-轮轴，

-成角度分离式轮鼓(6)，该成角度分离式轮鼓绕该轮轴旋转，并且通过直接或通过轮胎(8)接触地面来支撑车辆重量，该成角度分离式轮鼓(6)包括至少两个分开的车轮区段(20)，每个车轮区段可径向移动，以便改变该车轮区段的从该轮轴起测量的最大外半径，

-变形致动器系统，该变形致动器系统包括变形致动器(3)，该变形致动器被配置成使这些车轮区段(20)中的至少一个车轮区段相对于至少另一个区段(20)移位，其方式为使得该车轮的外圆周从圆形形状暂时变形为不同的形状，

其特征在于，该变形致动器系统包括电子系统(10)，该电子系统被配置成在至少一个预定义的制动过程中触发该变形致动器系统，以便使该成角度分离式轮鼓(6)的形状暂时变形，

所述机动车辆车轮和制动器系统还包括:

-主制动系统(9)，该主制动系统用于使该成角度分离式轮鼓绕该轮轴的旋转运动停止，

-电子系统(10)，该电子系统用于鉴于使该车辆停止而触发制动过程，

-车轮速度估计器(11)，该车轮速度估计器用于估计该成角度分离式轮鼓的旋转速度，

-车轮位置传感器(12)，该车轮位置传感器用于估计该成角度分离式轮鼓的角度位置，

其中，该电子系统(10)被配置成仅在该车轮的角速度小于第一速度阈值时，并且仅在该成角度分离式轮鼓(6)的位置包含在预定义的角度位置组内时，才触发该变形致动器系统，以在制动过程中使该成角度分离式轮鼓(6)的形状暂时变形。

2.根据权利要求1所述的机动车辆车轮和制动器系统，该车轮和制动器系统被配置成使得在该预定义的制动过程中，这些车轮区段被该变形致动器移位，其方式为使得车轮整体形状从整体修圆形形状改变为长形形状。

3.根据权利要求2所述的机动车辆车轮和制动器系统，该车轮包括至少三个车轮区段(20)，这些车轮区段被配置成使得至少一个车轮区段被配置成可相对于至少一个其他车轮区段(20)径向伸展或缩回。

4.根据权利要求3所述的机动车辆车轮和制动器系统，该车轮包括至少三个车轮区段(20)，这些车轮区段被配置成使得至少两个区段(20)被配置成可通过该变形致动器(3)而一起径向伸展或缩回，以便使两者均获得与至少一个其他车轮区段不同的径向长度。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的机动车辆车轮和制动器系统，这些车轮区段(20)被共用可变形的锁定环(7，17)包围，该锁定环限定了该车轮的外部形状，该锁定环(7，17)在该变形致动器(3)的第一位置下为修圆形形状，并且该锁定环被配置成在该变形致动器(3)的至少另一位置下变为长形形状。

6.根据权利要求5所述的机动车辆车轮和制动器系统，其中，所有车轮区段(20)都可径向移动，该车轮和制动器系统包括

-两个可径向扩展的支腿，每个支腿端始终从支腿轮轴端朝向支腿外端以固定的倾斜方向(α)指向地面，

-分离式鼓，该分离式鼓被配置成围绕这些可扩展的支腿旋转，使得每个支腿外端始终指向至少一个车轮区段(20)，并且能够朝向该车轮的外侧压靠该可扩展的支腿，

以及该电子系统(10)，该电子系统被配置成仅在该分离式鼓的位置包含在预定义的角度位置组内时，才触发该变形致动器系统以使这些可扩展的支腿在制动过程中扩展。

7.根据权利要求6所述的机动车辆车轮和制动器系统，还包括：

-旋转轮毂(4)，该旋转轮毂用于保持这些车轮区段(20)绕该轮轴旋转，

-一组径向按压柱形件(5)，该组按压柱形件用于连接该轮毂(4)和每个车轮区段(20)，并且用于在该轮毂(4)与每个车轮区段(20)之间施加径向力，以便使每个车轮区段(20)径向地压靠该可变形的锁定环(7，17)。

8.根据权利要求7所述的机动车辆车轮和制动器系统，包括：

-盘式制动系统，该盘式制动系统用于使该轮毂绕该轮轴的旋转运动停止，

-至少一个角度检测装置，该角度检测装置用于估计至少一个车轮区段(20)相对于每一个支腿的角度位置，并且用于确定这些支腿在哪个时刻进行扩展，这些支腿仅压在一个车轮区段(20)上。

9.一种机动车辆，该机动车辆包括至少两个前部的根据前述权利要求中任一项所述的车轮和制动器系统(1)，和/或包括至少两个后部的根据前述权利要求中任一项所述的车轮和制动器系统(1)。