CN115959197A - 独立角部模块 - Google Patents

Abstract

一种独立角部模块，包括：紧固至车轮的转向节；转向架，紧固至转向节，上端固定至车体，并且构造成与转向节一起旋转，以将转向角施加至车轮；紧固至转向架的转向驱动单元；以及紧固至转向驱动单元并构造成设置在车体上的车体导轨，其中，响应于接收到转向驱动单元的驱动力，转向驱动单元构造成沿车体导轨旋转，并且转向架构造成随转向驱动单元的旋转而同时旋转。

Description

独立角部模块

技术领域

本发明涉及一种独立角部模块(corner module)。

背景技术

传统的车辆悬架系统将车轴与车体连接，并且用于防止在车辆行驶时车轴从路面接收到的振动或冲击直接传递至车体，从而防止车体或货物的损坏并提高乘坐舒适性。这种悬架系统包括用于减轻从路面接收到的冲击的悬架弹簧、用于抑制悬架弹簧的自由振动以提高乘坐舒适性的减震器、用于抑制车辆侧倾的稳定器等。

商用车辆主要采用左右车轮由一根车轴相互连接的一体式悬架系统，其中主要采用板簧或空气弹簧作为一体式悬架系统的悬架弹簧。

同时，使用一体式悬架系统的商用车辆的转向系统包括安装在转向齿轮的输出轴上并绕其旋转的转向摇臂、用于将转向摇臂的运动传递至转向节臂的拉杆、配置成通过接收拉杆的运动来操作转向节轴的转向节臂、连接左右转向节臂的横拉杆等。

如图1所示，示出了一种减震器的一端固定至车体骨架的悬架系统。

在包括如上所述的转向系统和使用空气弹簧的一体式悬架系统的车辆中，空气弹簧仅起到代替板簧的作用，对改善乘坐舒适性和操纵特性没有显著贡献。此外，由于空气弹簧的结构特性，实现精确几何形状的空气弹簧的设计自由度受到限制。

近年来，开发了一种通过电机组件输入车轮的转向角的独立转向悬架系统。然而，上述独立转向悬架系统在将旋转力从转向电机稳定地传递至转向节和车轮方面存在问题。

韩国专利申请公开第2007-0103191号(2007年10月23日)记载了与本申请的主题相关的信息。

在本背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明涉及独立角部模块。具体实施例涉及一种独立角部模块，其配置成响应于接收到位于转向架与车体导轨之间的转向驱动单元的驱动力，使转向驱动单元和转向架独立地旋转，从而将宽的转向角施加至车轮。

本发明的实施例能够解决与现有技术相关的问题。

本发明的一个实施例提供了一种使转向驱动单元和转向架独立地旋转的独立角部模块。

本发明的另一实施例提供了一种仅响应于接收到转向驱动单元的驱动力而使转向驱动单元旋转并且使转向架能够随转向驱动单元的旋转同时旋转的独立角部模块。

本发明的目的不限于上述目的，并且本发明的其他实内的可通过以下说明来理解，且参照所说明的本发明的实施例将变得明显易见。此外，本发明的目的可通过要求保护的手段及其组合来实现。

为了实现上述本发明的目的，提供了如下配置的独立角部模块。

在优选实施例中，提供一种独立角部模块，包括：紧固至车轮的转向节；转向架，紧固至转向节，上端固定至车体，并且构造成与转向节一起旋转以将转向角施加至车轮；转向驱动单元，紧固至转向架并构造成施加驱动力；以及车体导轨，位于车体上并紧固至转向驱动单元，其中，响应于接收到转向驱动单元的驱动力，转向驱动单元沿车体导轨旋转，并且转向架随转向驱动单元的旋转而同时旋转。

转向驱动单元可包括：托架连杆，构造成包围转向架和车体导轨的至少一部分并可沿车体导轨移动；构造成施加旋转力的电机；以及转向齿轮，从电机的旋转轴延伸并与车体导轨和转向架接合。

托架连杆可包括：上板，位于转向架和车体导轨的上端；下板，构造成在与上板对应的位置包围转向架和车体导轨的下端；上滚轮，位于转向架与上板之间以及车体导轨与上板之间；以及下滚轮，位于转向架与下板之间以及车体导轨与下板之间。

上滚轮和下滚轮可面对形成在转向架和车体导轨的端部的倾斜部。

转向架可包括：缓冲器，位于转向节与转向架之间；轴承，位于转向架的上端并紧固至车体；以及齿轮，形成在面向转向驱动单元的位置。

缓冲器可具有紧固至转向架的上端，以及穿过转向架紧固至转向节的下端。

独立角部模块还可包括位于转向架的下端以紧固至转向节的拖臂，拖臂随转向节的竖直运动而移动。

车体导轨可包括形成在面向转向驱动单元的位置的导向齿轮。

转向架的齿轮和车体导轨的导向齿轮可具有相同的旋转轴线。

下文论述本发明的其他方面和优选实施例。

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似术语包括通常的机动车辆，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的乘用车辆，包括各种艇和船的水运工具，飞行器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源获得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。

本发明的实施例的上述和其他特征将在下文中论述。

附图说明

现在将参照附图中所示的某些示例性实施例详细说明本发明的实施例的上述和其他特征，附图在下文中仅以例示的方式给出，因此并不限制本发明，其中：

图1示出常规的旋转转向节的结合关系。

图2是示出根据本发明的实施例的独立角部模块的立体图。

图3是示出根据本发明的实施例的独立角部模块的正视图。

图4是示出根据本发明的实施例的独立角部模块的俯视图。

图5示出根据本发明的实施例的独立角部模块中的转向驱动单元的结合关系。

图6示出根据本发明的实施例的独立角部模块中的滚轮的结合关系。

图7A是示出根据本发明的实施例的独立角部模块的转向角为0度的状态的俯视图。

图7B是示出根据本发明的实施例的独立角部模块的转向角为向左90度的状态的俯视图。

图7C是示出根据本发明的实施例的独立角部模块的转向角为向右90度的状态的俯视图。

图8A是示出根据本发明的实施例的独立角部模块处于压缩(bump)状态时的拖臂的示意图。

图8B是示出根据本发明的实施例的独立角部模块处于回弹状态时的拖臂的示意图。

图9示出根据本发明的实施例的用于计算独立角部模块的转向角的驱动关系。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。如本文所公开的本发明的实施例的具体设计特征，包括例如具体尺寸、方向、位置和形状，将部分地由具体的预期应用和使用环境来确定。

在附图中，附图标记在附图的多幅图中指代本发明的相同或等效的部分。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更详细地说明本发明的示例性实施例。本发明可以不同的形式实施并且不应被解释为局限于本文所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本说明书彻底和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。

另外，本文所使用的术语“……转向节”、“……臂”、“……轨”、“……架”、“……连杆”等是指用于处理至少一种功能或操作的单位，可由硬件、软件或其组合来实现。

在下文中，将参照附图详细说明示例性实施例。在整个说明书中，相同的附图标记在各个附图中指代相同的部件。在某些实施例中，将省略其重复说明。

本发明涉及一种独立角部模块。多轮车辆可包括紧固至各车轮的独立角部模块，其中独立角部模块可配置成具有向左或向右90度的转向角。

独立角部模块可固定至车体。因此，独立角部模块可焊接或螺栓连接至车体，并可用车体中的电池供电以从车体接收电力。如上所述，独立角部模块可配置成在以通常方式固定至车体的同时由车辆通电。

在下文中，将参照车辆的左轮10说明根据本发明的实施例的独立角部模块。

图2是示出根据本发明的实施例的独立角部模块的立体图。图3是示出根据本发明的实施例的独立角部模块的正视图。图4是示出根据本发明的实施例的独立角部模块的俯视图。

如图所示，本发明的实施例的独立角部模块包括紧固至车体的车体导轨300，邻近车体导轨300的外表面就位的转向驱动单元100，以及位于转向驱动单元100的外侧的转向架200。转向架200具有固定至车体的上端并且配置成响应于车轮10的转向角的输入而可旋转。

独立角部模块包括邻近转向架200就位的转向节500，并且车轮10位于转向节500的外侧。转向节500邻近转向架200的下端就位。转向架200与转向节500一起围绕紧固至车体的转向架200的上端在左右方向上旋转。

转向架200具有与转向驱动单元100邻接的弧形的一端。此外，车体导轨300在相对于转向驱动单元100与转向架200的一端保持一定距离的同时，具有与转向架200的一端相对应的弧形的一端。更优选地，转向架200和车体导轨300中每一者的弧形端部可具有位于车轮10的中心的中心轴线。

转向架200的下端通过拖臂240紧固至转向节500。拖臂240相对于在车辆宽度方向上限定的旋转轴线，一端紧固至转向节500，另一端紧固至转向架200。因此，当车轮10处于压缩或回弹状态时，转向节500的一端和转向架200与拖臂240一起移动。

车轮10紧固至转向节500的宽度方向的一端，并且转向架200邻近转向节500的内侧定位。更优选地，转向架200通过拖臂240紧固至转向节500的内侧。另外，独立角部模块包括紧固至转向节500的上端并通过转向架200固定的缓冲器220。更优选地，缓冲器220可以是减震器，并可包括构造成围绕减震器的弹簧。

转向驱动单元100包括托架连杆110、位于托架连杆110上端的电机120以及位于电机120的中心轴线上的转向齿轮130。转向齿轮130与形成在转向架200的内端上的齿轮210和位于车体导轨300的外表面上的导向齿轮310相啮合。

托架连杆110包括上板111和下板113，并且转向齿轮130位于上板111与下板113之间。此外，车体导轨300的外端的至少一部分和转向架200的内端的至少一部分位于上板111与下板113之间。因此，当电机120加电时，转向驱动单元100的托架连杆110沿车体导轨300的弧形外端转动，并且转向架200沿转向齿轮130同向转动。

转向架200包括从面向转向驱动单元100的一端沿车辆长度方向延伸的延伸部，并且转向节500紧固至位于延伸部下端的拖臂240。转向架200包括位于其上端以便可旋转地紧固至车体的轴承230。因此，当施加转向驱动单元100的驱动力时，转向架200可相对于车体旋转。

转向架200包括形成在与转向驱动单元100的转向齿轮130对应的位置的齿轮210，并且齿轮210与转向齿轮130啮合以接收来自转向驱动单元100的电机120的驱动力。因此，转向架200与转向节500一起绕转向架200的上端旋转。

图5示出根据本发明的实施例的转向驱动单元100的结合关系。图6是包括托架连杆110的转向驱动单元100、转向架200和车体导轨300彼此紧固的结构的剖视图。

如图所示，转向驱动单元100包括构造成包围转向架200和车体导轨300的至少一部分的托架连杆110。托架连杆110可包括上板111和下板113，并且上板111和下板113可彼此隔开相同的距离。此外，托架连杆110包括固定在上板111与下板113之间的固定部115。固定部115保持上板111与下板113之间的距离。在由间隔开的上板111和下板113限定的空间中，转向齿轮130与转向架200的齿轮210和车体导轨300的导向齿轮310啮合。

另外，托架连杆110包括位于上板111上以面对转向架200和车体导轨300的上滚轮112，以及位于下板113上以面对转向架200和车体导轨300的下滚轮114。

面对上滚轮112和下滚轮114的转向架200和车体导轨300包括倾斜部400。因此，上滚轮112和下滚轮114与倾斜部400面接触。

倾斜部400形成在转向架200和车体导轨300的与转向齿轮130啮合的端部。因此，当在横截面中观察时，这使得转向架200和车体导轨300随着靠近转向齿轮130而高度增加，而使得转向架200和车体导轨300随着远离转向齿轮130而高度降低。倾斜部400位于托架连杆110的内侧。

如图6所示，倾斜部400形成在转向架200和车体导轨300的位于托架连杆110内侧的端部上。此外，转向架200和车体导轨300的位于托架连杆110内侧的端部的高度大于转向架200和车体导轨300的位于托架连杆110外侧的端部的高度。因此，倾斜部400形成在转向架200和车体导轨300的端部的上表面和下表面上。

上滚轮112和下滚轮114与倾斜部400面接触。面对车体导轨300的倾斜部400的上滚轮112和下滚轮114旋转，使得转向驱动单元100移动。另外，面对形成在转向架200的端部上的倾斜部400的上滚轮112和下滚轮114随着转向架200的移动而旋转。

即，上滚轮112和下滚轮114响应于位于托架连杆110内侧的转向架200、车体导轨300和转向驱动单元100的相对运动而保持低摩擦。

与包括倾斜部400的转向架200和车体导轨300面对的上滚轮112和下滚轮114支承通过其从转向架200和车体导轨300施加的水平力和垂直力。

另外，位于倾斜部400的上滚轮112和下滚轮114可用作将转向架200和车体导轨300锁定在托架连杆110内侧的突起。

图7A示出根据本发明的实施例的独立角部模块的转向角为0度的状态。图7B示出转向角为向左90度的状态。图7C示出转向角为向右90度的状态。

如图所示，当转向角为0度时，车轮10对应于车辆的长度方向定位。此外，转向驱动单元100位于转向架200的弧形端部的中心和车体导轨300的弧形端部的中心。更优选地，转向齿轮130同时位于齿轮210的中心区域和导向齿轮310的中心区域。

在图7A中的输入向左的转向角的情况下，当用户操作方向盘或在自主驾驶期间输入转向角输入命令时，转向驱动单元100的电机120施加顺时针旋转的驱动力。

通过电机120的驱动力，转向齿轮130沿弧形的车体导轨300的导向齿轮向上移动，同时转向架200的齿轮210在截面中沿转向齿轮130向上移动。更优选地，当转向齿轮130旋转时，转向驱动单元100和转向架200同时旋转。

在本发明的一个实施例中，如图7B所示，当转向齿轮130完全转动时，车轮10具有向左90度的角度，转向齿轮130位于导向齿轮310的上端，并且转向架200的齿轮210的下端移动至与转向齿轮130啮合的位置。

相反，当转向角向右移动时，转向驱动单元100的电机120逆时针旋转，并且转向齿轮130移动至靠近车体导轨300下端的位置。而且，同时转向架200的齿轮210沿转向齿轮130移动，使得齿轮210的上端移动至与转向齿轮130啮合的位置。

如图7C所示，当转向角为向右90度时，转向齿轮130位于导向齿轮310的下端，并且转向架200的齿轮210的上端移动成与转向齿轮130啮合。

综上所述，在本发明的实施例中，当要求用户的转向输入或自主驾驶期间的转向输入时，通过转向驱动单元100的电机120的驱动力使转向驱动单元100和转向架200同时旋转，使得用户要求的转向角施加至车轮10。

图8A是根据本发明的实施例的车轮10处于压缩状态时的独立角部模块的正视图。

当角部模块处于压缩状态时，车轮10向上移动以接近车体的高度，并且缓冲器220转换为收缩状态。由于紧固至车轮10的转向节500向上移动，因此紧固转向架200和转向节500的拖臂240的一端与转向节500同时向上移动。

更优选地，当车轮10处于压缩状态时，转向架200保持在一定高度，缓冲器220响应于施加至车轮10的冲击而收缩，并且拖臂240的一端随转向节500的移动一起移动。

相反，图8B是车轮10处于回弹状态时的独立角部模块的正视图。

当车轮10处于回弹状态时，车轮10在车辆的高度方向上向下移动，并且缓冲器220转换为在高度方向上的伸展状态。此外，紧固至转向节500的拖臂240的一端与车轮10一起向下移动。

即，当车轮10处于压缩状态或回弹状态时，拖臂240与转向节500一起移动，并吸收施加至车轮10的冲击，以通过转向架200传递至车体。

图9示出根据本发明的实施例的用于通过驱动转向驱动单元100来施加转向角的公式。

根据所示公式，按如下方式将转向角施加至车轮10：

等式1

θp/θo＝(Rs+Ro)Rp

θsSRs＝θpSRp＝θoS(Rs+Ro)

(其中，θp＝转向驱动单元100的旋转角，θo＝从车轮10的中心到转向驱动单元100的中心的旋转角，Rs＝从车轮10的中心到与转向驱动单元100接触的转向架200的一端的距离，Ro＝从车轮10的中心到与转向驱动单元100接触的车体导轨300的距离，并且Rp＝转向驱动单元100的旋转半径)。

转向角可以通过转向驱动单元100的旋转角、从车轮10的中心到位于托架连杆110上的转向架200的一端的距离以及从车轮10的中心到位于托架连杆110上的车体导轨300的一端的距离来计算，并且可以通过与转向驱动单元100的旋转同时移动的转向架200的旋转角来计算。

从以上说明可以清楚地看出，通过结合上述配置、组合和使用关系参照示例性实施例，本发明的实施例可获得以下效果。

本发明的实施例具有通过使转向驱动单元和转向架独立地旋转而将更宽的转向角施加至车轮的效果。

另外，本发明的实施例包括位于转向架与转向节之间的拖臂而具有提供能够吸收车轮的竖直运动的结构稳定性的效果。

以上详细说明是对本发明的实施例的例示。尽管已针对本发明的优选实施例说明了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，本发明可用于各种其他组合、修改和环境。即，对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离所附权利要求所限定的本发明的构思和范围的情况下，可以进行各种变更和修改。尽管上述实施例代表了用于实现本发明的技术思想的最佳方式，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在本发明所要求的具体应用和用途中可以进行各种改变。因此，本文所述的细节并非旨在将本发明限制于所公开的实施例。此外，所附权利要求应被解释为也包括其他实施例。

Claims (20)

1.一种独立角部模块，包括：

转向节，紧固至车轮；

转向架，紧固至所述转向节，上端固定至车体，并且构造成与所述转向节一起旋转，以将转向角施加至所述车轮；

转向驱动单元，紧固至所述转向架；以及

车体导轨，紧固至所述转向驱动单元并构造成设置在所述车体上，其中，响应于接收到所述转向驱动单元的驱动力，所述转向驱动单元构造成沿所述车体导轨旋转，并且所述转向架构造成随所述转向驱动单元的旋转而同时旋转。

2.根据权利要求1所述的独立角部模块，其中，所述转向驱动单元包括：

托架连杆，包围所述转向架和所述车体导轨的至少一部分并构造成沿所述车体导轨移动；

电机，构造成施加旋转力；以及

转向齿轮，从所述电机的旋转轴延伸并与所述车体导轨和所述转向架接合。

3.根据权利要求2所述的独立角部模块，其中，所述托架连杆包括：

上板，设置在所述转向架和所述车体导轨的上端；

下板，构造成在与所述上板对应的位置包围所述转向架和所述车体导轨的下端；

上滚轮，设置在所述转向架与所述上板之间以及所述车体导轨与所述上板之间；以及

下滚轮，设置在所述转向架与所述下板之间以及所述车体导轨与所述下板之间。

4.根据权利要求3所述的独立角部模块，还包括形成在所述转向架和所述车体导轨的上端和下端的倾斜部，其中所述上滚轮和所述下滚轮面对所述倾斜部。

5.根据权利要求1所述的独立角部模块，其中，所述转向架包括：

缓冲器，设置在所述转向节与所述转向架之间；

轴承，设置在所述转向架的上端并构造成紧固至所述车体；以及

齿轮，设置在面向所述转向驱动单元的位置。

6.根据权利要求5所述的独立角部模块，其中，所述缓冲器包括：

上端，紧固至所述转向架；以及

下端，穿过所述转向架紧固至所述转向节。

7.根据权利要求5所述的独立角部模块，其中，所述车体导轨包括设置在面向所述转向驱动单元的位置的导向齿轮。

8.根据权利要求7所述的独立角部模块，其中，所述转向架的齿轮和所述车体导轨的导向齿轮具有相同的旋转轴线。

9.根据权利要求1所述的独立角部模块，还包括设置在所述转向架的下端的拖臂，所述拖臂构造成紧固至所述转向节并随所述转向节的竖直运动而移动。

10.一种车辆，包括：

车体；

车轮，结合至所述车体；

转向节，紧固至所述车轮；

转向架，紧固至所述转向节并且上端固定至所述车体，所述转向架构造成与所述转向节一起旋转，以将转向角施加至所述车轮；

转向驱动单元，紧固至所述转向架；以及

车体导轨，设置在所述车体上并紧固至所述转向驱动单元，其中，响应于接收到所述转向驱动单元的驱动力，所述转向驱动单元构造成沿所述车体导轨旋转，并且所述转向架构造成随所述转向驱动单元的旋转而同时旋转。

11.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述转向驱动单元包括：

托架连杆，包围所述转向架和所述车体导轨的至少一部分并构造成沿所述车体导轨移动；

电机，构造成施加旋转力；以及

转向齿轮，从所述电机的旋转轴延伸并与所述车体导轨和所述转向架接合。

12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述托架连杆包括：

上板，设置在所述转向架和所述车体导轨的上端；

下板，在与所述上板对应的位置包围所述转向架和所述车体导轨的下端；

上滚轮，设置在所述转向架与所述上板之间以及所述车体导轨与所述上板之间；以及

下滚轮，设置在所述转向架与所述下板之间以及所述车体导轨与所述下板之间。

13.根据权利要求12所述的车辆，还包括形成在所述转向架和所述车体导轨的上端和下端的倾斜部，其中所述上滚轮和所述下滚轮面对所述倾斜部。

14.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述转向架包括：

缓冲器，设置在所述转向节与所述转向架之间；

轴承，设置在所述转向架的上端并紧固至所述车体；以及

齿轮，设置在面向所述转向驱动单元的位置。

15.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述缓冲器包括：

上端，紧固至所述转向架；以及

下端，穿过所述转向架紧固至所述转向节。

16.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述车体导轨包括设置在面向所述转向驱动单元的位置的导向齿轮。

17.根据权利要求16所述的车辆，其中，所述转向架的齿轮和所述车体导轨的导向齿轮具有相同的旋转轴线。

18.根据权利要求10所述的车辆，还包括设置在所述转向架的下端的拖臂，所述拖臂构造成紧固至所述转向节并随所述转向节的竖直运动而移动。

19.一种操作车辆的独立角部模块的方法，所述独立角部模块包括紧固至车轮的转向节、紧固至所述转向节并且上端固定至车体的转向架、紧固至所述转向架的转向驱动单元、以及紧固至所述转向驱动单元并设置在所述车体上的车体导轨，所述方法包括：

接收所述转向驱动单元的驱动力；

响应于接收到所述驱动力，使所述转向驱动单元沿所述车体导轨旋转，使所述转向架与所述转向节一起旋转，以将转向角施加至所述车轮；以及

使所述转向架随所述转向驱动单元的旋转同时旋转。

20.根据权利要求19所述的方法，其中：

所述转向驱动单元包括：

托架连杆，包围所述转向架和所述车体导轨的至少一部分并沿所述车体导轨移动；

电机，施加旋转力；以及

转向齿轮，从所述电机的旋转轴延伸并与所述车体导轨和所述转向架接合，并且

所述托架连杆包括：

上板，设置在所述转向架和所述车体导轨的上端；

下板，在与所述上板对应的位置包围所述转向架和所述车体导轨的下端；

上滚轮，设置在所述转向架与所述上板之间以及所述车体导轨与所述上板之间；以及

下滚轮，设置在所述转向架与所述下板之间以及所述车体导轨与所述下板之间。

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