CN113015635A - 用于机动车辆的车轮模块以及对应的机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的车轮模块(10)，所述车轮模块包括车轮(12)和用于引导所述车轮(12)的车轮引导件(14)，所述车轮引导件(14)包括：轮架单元(16)，所述轮架单元用于支撑所述车轮(12)；轮叉(24)，所述轮叉支撑所述轮架单元(16)；转向致动器(18)，所述转向致动器用于调节所述车轮(12)的转向角；弹簧‑阻尼器单元(28)；以及水平调节单元(36)，所述水平调节单元用于调节所述机动车辆的车身(32)的高度。根据本发明，所述弹簧‑阻尼器单元(28)布置在所述车轮引导件(14)的位于所述轮叉(24)与所述轮架单元(16)之间的区域中。本发明还涉及一种机动车辆，特别是无人驾驶机动车辆，其包括一个或多个这种类型的车轮模块(10)。

Description

用于机动车辆的车轮模块以及对应的机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的车轮模块，该车轮模块具有车轮和用于引导车轮的车轮引导件，其中车轮引导件具有：(i)轮架单元，该轮架单元用于支撑车轮，(ii)轮叉，该轮叉支撑轮架单元，(iii)转向致动器，该转向致动器用于调节车轮的转向角，(iv)弹簧-阻尼器单元，以及(v)水平调节单元，该水平调节单元用于调节机动车辆的车身的高度。
本发明还涉及一种具有一个或多个这种类型的车轮模块的机动车辆。
背景技术
通过将电驱动集成到单个车轮中以及单个驱动和转向车轮(车轮模块)的结合，在受限空间中车辆机动性方面出现了新的可能性。例如，横向于行驶方向停车可以使用最小的停车空间。这通过集成在车轮模块中的用于转向的电致动器来实现，该电致动器使得能够在任何方向上实现最多90°的转向角。换句话讲，经由这种车轮模块可以实现非常大的转向角，该车轮模块例如可以用于停车。这种极端的机动性与电驱动的组合意味着，这种类型的车轮模块特别适合于主要在城市交通中使用的机动车辆，包括用于城市交通的无人驾驶机动车辆。
自主机动车辆或无人驾驶机动车辆是能够在不受人类驾驶员影响的情况下驾驶、控制和停车的机动车辆(高度自动驾驶或自主驾驶)。自主机动车辆的一种特殊形式是自主客运车辆，其也被称为载人交通工具(people mover)或自主载人交通工具。在此上下文中，“自主”意味着被运输的人员没有人控制车辆，而是客运车辆是自主控制或自动控制的。被运输的人员通常是“唯一”的驾驶员/乘客。
上述类型的车轮模块例如从DE 10 2017 106 826A1中已知。该文献示出了用于机动车辆的车轮模块，该车轮模块具有车轮和用于引导车轮的车轮引导件。车轮引导件本身包括：(i)轮架单元，该轮架单元用于支撑车轮，(ii)轮叉，该轮叉支撑轮架单元，(iii)转向致动器，该转向致动器用于调节车轮的转向角，(iv)弹簧-阻尼器单元(通常也称为悬垂支柱)，以及(v)水平调节单元，该水平调节单元用于调节机动车辆的车身的高度，其中弹簧-阻尼器单元和水平调节单元布置在轮叉和转向致动器之间。弹簧-阻尼器单元和水平调节单元形成紧凑的整体模块。经由支柱轴承实现与结构/车身的连接。该文献还示出了具有四个这种类型的车轮模块的机动车辆。
对于车轮模块的这种结构，会出现以下挑战：
1.在设计弹簧-阻尼器单元的减震器和悬垂弹簧时，必须考虑用于水平调节单元的额外安装空间：设计特性曲线时的设计自由度受到限制。
2.当在没有水平调节单元的情况下改变底盘和车辆设备时，需要对弹簧-阻尼器单元即弹簧/减震器单元进行完全的重新设计。
3.弹簧-阻尼器单元的功能受到惯性、重量(簧下质量)和调节单元的作用的损害。
发明内容
本发明的目的是提供一种车轮模块和对应的机动车辆，其中设计的自由度增加并且功能性得到改进和/或扩展。
根据本发明，该目的通过独立权利要求1和9的特征来实现。本发明的优选设计在从属权利要求中说明，其中每个单独地或组合地可以代表本发明的一个方面。
在根据本发明的用于机动车辆的车轮模块中，该车轮模块具有车轮和用于引导车轮的车轮引导件，其中车轮引导件具有：(i)轮架单元，该轮架单元用于支撑车轮，(ii)轮叉，该轮叉支撑轮架单元，(iii)转向致动器，该转向致动器用于调节车轮的转向角，(iv)弹簧-阻尼器单元，以及(v)水平调节单元，该水平调节单元用于调节机动车辆的车身的高度，规定弹簧-阻尼器单元布置在车轮引导件的位于轮叉和轮架单元之间的区域中。这样，转向致动器与弹簧-阻尼器单元分离，并且能够布置在车轮模块的其余部分和车架之间。这防止了部件彼此影响。这导致了设计的自由度的增加以及车轮模块的功能性的改进和扩展。
根据本发明的优选实施方案，车轮引导件还具有在轮叉和轮架单元之间的摇臂，其中弹簧-阻尼器单元以铰接方式布置在轮叉和摇臂之间。
根据本发明的另一优选实施方案，水平调节单元形成用于将车轮模块支撑在机动车辆的车身上的支撑装置。这样，在对应的机动车辆中可以实现车身的高度调节。
根据本发明的另一优选实施方案，水平调节单元具有主轴驱动装置，该主轴驱动装置具有带螺纹的主轴和带螺纹的螺母。这种类型的主轴驱动装置是坚固的并且可以相对简单地实现。
优选地，规定带螺纹的主轴被设计为中空的带螺纹的主轴，在该中空的带螺纹的主轴中支撑有转向轴，以用于借助于转向致动器使轮叉旋转。转向致动器经由该转向轴设置转向角。
此外，有利地，规定水平调节单元具有以旋转固定的方式连接到带螺纹的主轴的辅助框架。
根据本发明的优选设计，水平调节单元具有作为驱动装置的电驱动单元。该驱动单元然后特别地紧固到所述辅助框架。驱动单元的基本部件是电动马达和连接到电动马达下游的传动装置。
根据本发明的另一优选设计，轮架单元具有制动装置和/或驱动机构。制动装置特别地被设计为鼓式制动器或盘式制动器。有利的是，驱动机器被设计为轮毂马达。
对于根据本发明的机动车辆，规定该机动车辆具有一个或多个这种类型的车轮模块。该机动车辆特别地是一种无人驾驶机动车辆。
根据本发明的机动车辆的优选实施方案，规定该机动车辆被设计为自主客运车辆。自主客运车辆也被称为(自主)载人交通工具。在此上下文中，“自主”意味着被运输的人员没有人控制车辆，而是客运车辆是自主控制或自动控制的。
附图说明
在下文中，参考使用了优选的示例性实施方案的附图，通过示例的方式对本发明进行说明，其中下文示出的特征能够以单独形式和组合形式代表本发明的一个方面，其中：
图1：示出了根据本发明的优选实施方案的用于机动车辆的车轮模块，该车轮模块具有用于车身的高度的两个不同的高度设置。
具体实施方式
图1示出了用于机动车辆的车轮模块10，该机动车辆例如是无人驾驶机动车辆，诸如被称为载人交通工具的机动车辆。除了车轮12之外，该车轮模块10包括用于引导车轮12的车轮引导件14。车轮引导件14具有三个主要部件：用于支撑车轮12的轮架单元16、用于调节车轮12的转向角的转向致动器18以及具有转向轴22、轮叉24、摇臂26和弹簧-阻尼器单元28的中央部分20。弹簧-阻尼器单元28有时也被称为悬垂支柱并且包括弹簧和阻尼器(未详细示出)。摇臂26布置在轮叉24和轮架单元16之间，其中弹簧-阻尼器单元28以铰接方式布置在轮叉24和摇臂26之间。例如，这种类型的结构已知为摩托车前轮的经典结构。
借助于转向致动器18，用于转向的轮叉24的旋转经由转向轴22发生。为此，转向轴22可旋转地支撑在支撑装置30中，车轮模块10经由该支撑装置固定在机动车辆的车身32上。支撑经由轴承34发生。
用于支撑车轮模块10的支撑装置30由车轮模块10的水平调节单元36形成。该水平调节单元36具有主轴驱动装置38，该主轴驱动装置具有带螺纹的主轴40和带螺纹的螺母42。这样，在机动车辆中可以实现车身32的高度调节。带螺纹的主轴40被设计为中空的带螺纹的主轴40，在该中空的带螺纹的主轴中支撑有转向轴22，以用于借助于转向致动器18使轮叉24旋转。换句话讲，转向致动器18经由该转向轴22设置转向角。
水平调节单元36还具有电驱动单元44和以旋转固定的方式连接到螺纹轴40的辅助框架46。主轴驱动装置38是水平调节单元36的一种传动装置，其连接在电驱动单元44的下游。驱动单元紧固到所述辅助框架46。
图1在左侧和右侧示出了具有车身32高度的两个不同高度设置的车轮模块10。高度差为升程h。
在下文中，将再次以其他方式描述车轮模块结构及其功能的重要方面：
车轮模块10由车轮12构成，该车轮经由摇臂26铰接到轮叉24。铰接的弹簧-阻尼器单元28位于叉24和摇臂26之间，并且使得车轮12能够与铰接的摇臂26一起进行车轮提升运动。轮叉24至少间接地(即经由转向轴22)连接到转向执行器18，并且至少间接地经由由轴承34和带螺纹的主轴40形成的轴承单元连接到辅助框架46。
因此，弹簧-阻尼器单元28布置在车轮引导件14的位于轮叉24和轮架单元16之间的区域中。这样，转向致动器18不再直接联接到弹簧-阻尼器单元28，并且可以布置在车轮模块10的其余部分和机动车辆的车架之间。这防止了部件彼此影响。这导致了设计的自由度的增加以及车轮模块的功能性的改进和扩展。
在所示的实施方案中，中空的带螺纹的主轴40连接到辅助框架46，并且轮叉24的轴承单元即轴承34集成在带螺纹的主轴40中。如上所述，带螺纹的主轴40以旋转固定的方式连接到辅助框架46。车身32经由水平调节单元36连接到辅助框架46。水平调节单元36包括具有马达和齿轮单元的驱动单元44，该驱动单元驱动带螺纹的螺母42旋转。带螺纹的螺母42经由滚柱轴承相对于水平调节单元36的壳体单元被支撑。
水平调节通过驱动单元的电动马达驱动传动装置来实现，由此带螺纹的螺母42旋转。带螺纹的螺母42与带螺纹的主轴40接合，由此旋转运动被转换成线性运动。这样，可以在可用的主轴长度内设置任何车辆水平。滚珠螺杆驱动特别优选地用作线性驱动，由此要求锁定达到的高度水平。在现有技术中描述了具有这种类型的锁的致动器。
附图标记说明
10车轮模块 12车轮 14车轮引导件 16轮架单元 18转向致动器 20中央部分 22转向轴 24轮叉26摇臂 28弹簧-阻尼器单元 30支撑装置 32车身 34轴承 36水平调节单元38主轴驱动装置 40带螺纹的主轴 42带螺纹的螺母 44电驱动单元 46辅助框架 h升程

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的车轮模块(10)，所述车轮模块具有车轮(12)和用于引导所述车轮(12)的车轮引导件(14)，所述车轮引导件(14)具有：
-轮架单元(16)，所述轮架单元用于支撑所述车轮(12)，
-轮叉(24)，所述轮叉支撑所述轮架单元(16)，
-转向致动器(18)，所述转向致动器用于调节所述车轮(12)的转向角，
-弹簧-阻尼器单元(28)，以及
-水平调节单元(36)，所述水平调节单元用于调节所述机动车辆的车身(32)的高度，
其特征在于，所述弹簧-阻尼器单元(28)布置在所述车轮引导件(14)的位于所述轮叉(24)与所述轮架单元(16)之间的区域中。
2.根据权利要求1所述的车轮模块，其特征在于，所述车轮引导件(14)还具有位于所述轮叉(24)与所述轮架单元(16)之间的摇臂(26)，其中所述弹簧-阻尼器单元(28)以铰接方式布置在所述轮叉(24)与所述摇臂(26)之间。
3.根据权利要求1或2所述的车轮模块，其特征在于，所述水平调节单元(36)形成用于将所述车轮模块(10)支撑在所述机动车辆的车身(32)上的支撑装置(30)。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的车轮模块，其特征在于，所述水平调节单元(36)具有主轴驱动装置(38)，所述主轴驱动装置具有带螺纹的主轴(40)和带螺纹的螺母(42)。
5.根据权利要求4所述的车轮模块，其特征在于，所述带螺纹的主轴(40)被设计为中空的带螺纹的主轴，转向轴(22)支撑在所述中空的带螺纹的主轴中，以将旋转运动从所述转向致动器(18)传递到所述轮叉(24)。
6.根据权利要求4或5所述的车轮模块，其特征在于，所述水平调节单元(36)具有以旋转固定的方式连接到所述带螺纹的主轴(40)的辅助框架(46)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的车轮模块，其特征在于，所述水平调节单元(36)具有作为驱动装置的电驱动单元(44)，所述电驱动单元特别地紧固到所述辅助框架(46)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的车轮模块，其特征在于，所述轮架单元(16)具有制动装置和/或驱动机构。
9.一种机动车辆，特别是无人驾驶机动车辆，其具有一个或多个根据权利要求1至8中的一项所述的车轮模块(10)。
10.根据权利要求9所述的机动车辆，其特征在于，所述机动车辆被设计为自主客运车辆。
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