CN116022230A - 独立角部模块 - Google Patents

Abstract

提出了一种独立角部模块。一种实施例独立角部模块包括：转向节单元，其定位在车轮的内侧面上；转向单元，其安置成面对联接到转向节单元的支柱，该转向单元具有配置成固定到车身的中心轴并且配置成围绕中心轴旋转；导轨，其配置成限定转向单元旋转和移动的移动路径；和齿条转向单元，其定位在转向单元中，紧固到转向节单元并配置成响应于在纵向方向上的移动而向转向节单元施加旋转力。

Description

独立角部模块

技术领域

本发明涉及一种独立角部模块。

背景技术

一般来说，车辆的悬架配置成将车轴连接到车身，以防止在车辆行驶期间从道路施加到车轴的振动或冲击直接传递到车身，从而防止车身或行李受损并提高乘坐舒适性。

这种悬架可以包括用于减少路面施加的冲击的悬架弹簧、通过抑制悬架弹簧的自由振动来提高乘坐舒适性的减震器、用于抑制车辆横摇的稳定器等。

一般来说，商用车的悬架主要实施为整体式车轴悬架，其中右轮和左轮通过单个车轴连接，并且悬架弹簧主要实施为板簧或空气弹簧。

同时，使用整体式车轴悬架的商用车的转向装置包括安装在转向齿轮的输出轴上以可旋转的摇杆臂(Pitman arm)、将摇杆臂的移动传递到转向节臂的拉杆、接收拉杆的移动以操作转向节主轴的转向节臂、连接左侧和右侧的转向节臂的连结杆等。

在设置有使用空气弹簧和转向装置的上述整体式车轴悬架的车辆中，空气弹簧仅用于替代板簧弹簧，但对提高驾驶舒适性和操控特性没有显著作用。由于空气弹簧的结构特性，空气弹簧很难获得设计自由度以实现精确的几何结构。

此外，最近开发了一种独立转向悬架，其配置成通过电机总成将车轮的转向角输入到相应悬架。然而，在这种独立转向悬架中，存在一个与将转向电机施加的旋转力可靠地传递到转向节和车轮有关的问题。此外，当仅使用执行大角度转向的转向单元时，存在的问题在于，车轮干扰车身。

该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此可能包括不构成本领域普通技术人员已经知道的现有技术的信息。

韩国专利申请公开第10-2007-0103191号(2007年10月23日公布)提供了与本公开的主题相关的信息。

发明内容

本发明涉及一种独立角部模块。具体实施例涉及一种独立角部模块，该独立角部模块配置成通过根据正常驾驶、停车或执行U形转弯来共同驱动齿条电机(rack motor)或转向电机来实现转向，从而能够实现可靠地执行转向，同时防止干扰车身。

本发明的实施例可以解决与现有技术相关联的问题，并且本发明的实施例提供了一种独立角部模块，该独立角部模块配置成当在正常驾驶期间需要小角度转向时通过驱动齿条电机来执行转向，并且当在停车或执行U形转弯中需要大角度转向时通过共同驱动齿条电机和/或转向电机来执行转向，以实现可靠的转向，同时防止车轮和车身之间的干扰，从而提高驾驶稳定性。

本发明的实施例不限于上述实施例，并且从以下描述中，本发明所属领域的普通技术人员(下文“本领域技术人员”)可以清楚地理解未提及的其他实施例。

用于实现各种特征和执行稍后描述的本发明实施例的特性功能的本发明的实施例如下。

本发明的一个实施例提供了一种独立角部模块，其包括：转向节单元，其定位在车轮的内侧面上；转向单元，其安置成面对联接到转向节单元的支柱、具有被固定到车身的中心轴并且配置成围绕中心轴旋转；导轨，其限定转向单元旋转和移动的移动路径；和齿条转向单元，其定位在转向单元中，紧固到转向节单元并配置成响应于在纵向方向上的移动而向转向节单元施加旋转力。

转向单元可以包括：主体，其具有由中心轴固定的一个端部和轨式联接到导轨的另一端部，并且配置成沿着导轨往复旋转；驱动电机，其联接到主体并配置成施加驱动力，主体的另一端部通过该驱动力沿着导轨旋转和移动；和驱动齿轮，其配置成响应于驱动电机的运转而旋转，并允许主体沿着导轨移动。

此外，转向单元还可以包括连接主体和导轨的多个滚柱轴承，滚柱轴承配置成支持在横向方向和前后方向上输入到车轮的载荷。

导轨可以包括设置在内周面上的导轨齿轮，导轨齿轮与驱动齿轮啮合，并且可以响应于驱动齿轮的旋转而引导主体可围绕中心轴旋转和移动。

导轨可以配置成弧形。

齿条转向单元可以包括联接到转向单元的齿条电机和邻近地紧固到转向节单元的齿条杆，齿条杆的长度随齿条电机的驱动力而变化。

齿条转向单元可以偏心地紧固到转向节单元，并且转向节单元配置成随着齿条杆的长度变化而旋转。

这里，根据本发明实施例的独立角部模块还可以包括连接转向节单元和转向单元的一对下连杆单元，并且每个下连杆单元都配置成响应于齿条杆的长度的变化而枢转以支持转向节单元的旋转。

此外，根据本发明实施例的独立角部模块还可以包括：第一主销轴，其通过连接支柱的上支撑点和下连杆单元的延伸部所面对的虚拟中心点来配置；和第二主销轴，其通过连接具有固定中心轴的车身和中心点的交点与导轨的旋转中心来配置，转向单元配置成沿着该第二主销轴旋转和移动。

根据本发明的实施例，当在正常驾驶期间需要小角度转向时，可以通过驱动齿条电机来执行转向，并且当在停车或执行U形转弯中需要大角度转向时可以通过共同驱动齿条电机和/或转向电机来执行转向。因此，可以实现可靠的转向，同时防止车轮和车身之间的干扰，从而提高驾驶稳定性。

此外，根据本发明的实施例，可以围绕第一主销轴和第二主销轴执行大角度转向和小角度转向。当包括转向节单元的所有车轮都运转以旋转90°时，可以通过使车辆转弯90°来停车，从而提高停车便利性。还可以最小化车轮的旋转半径。

本发明的实施例的效果不限于上述效果，并且从以下描述中，本领域技术人员可以清楚地认识到未提及的其他效果。

附图说明

现在将参考附图中所示的本发明的某些示例性示例详细描述本发明的实施例的以上和其他特征，这些附图在下文中仅以例证的方式给出，因此不限制本发明，并且其中：

图1是示意性地示出根据本发明实施例的独立角部模块的结构的视图；

图2是示出根据本发明实施例的用于独立角部模块的导轨的视图；

图3是示出根据本发明实施例的用于独立角部模块的滚柱轴承的视图；

图4是示出根据本发明实施例的用于独立角部模块的下连杆单元的视图；

图5是示出根据本发明实施例的用于独立角部模块的第一主销轴和第二主销轴的视图；

图6是示出根据本发明实施例的用于独立角部模块的小角度转向的虚拟中心点的视图；

图7A和图7B是示出根据本发明实施例的独立角部模块的驱动的第一实施例的视图；和

图8A和图8B是示出根据本发明实施例的独立角部模块的驱动的第二实施例的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例实施例。

当结合附图时，从下面对实施例的详细描述，可以更清楚地理解本发明实施例的以上优点和特征以及其他优点和特征，以及实现这些优点和特征的方法。

然而，本发明不限于下文描述的具体实施例，而是可以以各种不同的形式体现。相反，提供这些实施例，从而本发明的描述将完整，并将本发明的范围完全传达给本发明所属技术领域的技术人员。本发明应由权利要求的范围限定。

此外，在下面的本发明的描述中，在本发明的主题可能变得相当不清楚的情况下，将省略对已知技术或类似技术的详细描述。

图1是示意性地示出根据本发明实施例的独立角部模块的结构的视图，图2是示出根据本发明实施例的用于独立角部模块的导轨的视图，而图3是示出根据本发明实施例的用于独立角部模块的滚柱轴承的视图。

图4是示出根据本发明实施例的用于独立角部模块的下连杆单元的视图，图5是示出根据本发明实施例的用于独立角部模块的第一主销轴和第二主销轴的视图，而图6是根据本发明实施例的用于独立角部模块的小角度转向的虚拟中心点的视图。

图7A和图7B是示出根据本发明实施例的独立角部模块的驱动的第一实施例的视图，而图8A和图8B是示出根据本发明实施例的独立角部模块的驱动的第二实施例的视图。

一般来说，等速万向节用于车辆中差动齿轮和车轮之间的动力传递。不仅包括这种等速万向节，还包括连接差动齿轮和车轮的多个部件以及周围部分的模块可以定义为角部模块。

根据本实施例，基于此的独立角部模块包括转向节单元100、转向单元200、导轨300和齿条转向单元400，如图1所示。

转向节单元100定位在车轮1的内侧面上，并且基本上连接到车辆转向系统(未示出)。

此外，转向单元200被安置成面对联接到转向节单元100的支柱20，并且配置成在转向单元200通过中心轴10联接到车身S的状态下，可围绕中心轴10旋转。也就是说，具体地参考图5描述，转向单元200配置成可围绕通过在竖直方向上连接中心轴10和导轨300的旋转中心C1而形成的第二主销轴700旋转，转向单元200围绕该导轨300旋转和移动。

这里，当车轮随着转向节单元100的枢转而转向时，支柱20与转向节单元100一起旋转。由于支柱20的上端部联接到转向单元200的一个端部，该一个端部通过中心轴10联接到车身S，因此支柱20也可以配置成可相对于车身S旋转。

此外，支柱20包括减震器，并且包括与该减震器设置在一起的弹簧B。支柱20还可用于吸收和减少通过车轮传递给车身S的振动或冲击。

同时，转向单元200配置成使得其位置固定在车身S中。在提供轴承的同时，转向单元200可围绕中心轴10在车身S上轴向旋转。转向单元200包括主体210、驱动电机220和驱动齿轮222。

主体210被配置车成使得其一个端部通过中心轴10轴向联接到车身S，而其另一端部轨式联接到导轨300。在这种状态下，主体210可沿着导轨300往复旋转。

也就是说，主体210的一个端部被安置成通过轴承可在车身S上轴向旋转，以支持在上下方向上作用的竖直力。此外，主体210的另一端部在沿着导轨300旋转和移动时支持侧向力和前后向力。

此外，驱动电机220联接到主体210，并配置成施加驱动力，主体210的另一端通过该驱动力沿着导轨300旋转和移动。

更具体地，如图3和图4所示，驱动齿轮222设置在驱动电机220的下端部上。在驱动电机220启动时，驱动齿轮222可以旋转，换句话说，驱动齿轮222可以在与设置在导轨300的内周面上的导轨齿轮302啮合时旋转，从而使主体210沿着导轨300往复运动。

因此，当驱动力通过驱动电机220施加时，主体210沿着围绕中心轴10设置成弧形的导轨300移动，如图2所示。此时，支柱20固定地联接到主体210的一个端部。因此，在主体210沿着导轨300旋转和移动时，转向节单元100和联接到支柱20的车轮1可以转向。

这里，转向单元200还可以包括滚柱轴承230。滚柱轴承230可以是连接主体210和导轨300的多个滚柱轴承230，如图3所示。

更具体地，滚柱轴承230安置在导轨300的阶梯部分310和主体210的另一端部之间，以促进主体210围绕导轨300的旋转和移动。因此，在主体210的旋转和移动期间，滚柱轴承230可以支撑在车轮1的横向方向和前后方向上施加的压力载荷。

此外，导轨300配置成形成用于转向单元200围绕中心轴10旋转和移动的移动路径。导轨300以具有预定长度的弧形设置。对于如在例如停车或执行U形转弯的特定情况下包括转向节单元100在内的整个车轮1的大角度转向，在驱动电机220启动并且主体210围绕第二主销轴700旋转和移动时，导轨300允许包括转向节单元100在内的车轮1以相对大的角度转向。

此外，如图4所示，齿条转向单元400定位在转向单元200下方，以偏心地紧固到转向节单元100，并响应于在纵向方向上的移动而向转向节单元100施加旋转力。

就此而言，齿条转向单元400包括齿条电机410和齿条杆420。

齿条电机410固定地联接到转向单元200的下部分。

此外，齿条杆420紧固到转向节单元100附近，并且配置成使得其长度随齿条电机410的驱动力而变化。

因此，齿条转向单元400偏心地紧固到转向节单元100，并且配置成使得当齿条电机410启动时，齿条杆420的长度变化，从而允许转向节单元100旋转。

也就是说，根据本实施例的独立角部模块还包括下连杆单元500，其定位在转向单元200下方并连接转向节单元100和转向单元200，如图4所示。更具体地，下连杆单元500包括前下连杆510和后下连杆520。下连杆单元500配置成枢转支撑在转向节单元100下方的联接位置和设置在转向单元200下方的安装支架240的位置处，以随着齿条杆420长度的变化而枢转。因此，当齿条杆420的长度随齿条电机410的驱动而变化时，下连杆单元500支持转向节单元100对于小角度转向的旋转。

同时，如图5和图6所示，第一主销轴600通过连接支柱20的上支撑点C2和下连杆单元500的延伸部所面对的虚拟中心点C3来配置。对于包括转向节单元100的车轮1沿着第一主销轴600的小角度转向，例如，在正常驾驶情况下，在齿条电机410启动时，转向节单元100围绕第一主销轴600旋转和移动，从而允许车轮1以相对小的转向角度转向。

第一主销轴600可以定义为在典型的麦弗逊(MacPherson)悬架结构中延伸穿过支柱20的上支撑点C2和虚拟中心点C3的轴。第一主销轴600设定成使得路面上的车轮偏移量A相对减小(参见图5)。因此，在制动期间，可以使得对由制动力造成的第一主销轴600的转动力矩或由道路传递的外力造成的扰动(诸如反冲)的感觉变得更加迟钝，从而提高驾驶稳定性。

下文将参考图7A至图8B描述根据本实施例的上述独立角部模块的配置的操作状态。

如图7A和图7B所示，例如，在主体210通过中心轴10可旋转地联接到车身S的情况下，在驱动电机220在诸如停车或执行U形转弯的特定情况下启动时，整个转向单元200(包括主体210和驱动电机220)围绕第二主销轴700旋转和移动。因此，包括转向节单元100在内的整个车轮1可以以对应于大角度转向的相对大的转向角度转向。

在这种操作状态下，如图8A和图8B所示，在齿条转向单元400启动时，当转向节单元100在一个方向或另一个方向上，即以相对小的转向角度旋转时，在已经完成大角度转向的情况下整个车轮1以对应于90°的转向角度旋转。

例如，在已经完成向左大角度转向的情况下(参见图7A)，齿条杆420的长度随齿条电机410缩短，并且偏心地联接到齿条杆420的转向节单元100另外向左旋转。这里，后下连杆520和前下连杆510的角度也分别在安装支架240上变化，以支持转向节单元100的枢转旋转(参见图4)。因此，包括转向节单元100在内的车轮1围绕虚拟中心点C3(参见图6)以小角度向左转向，从而最终旋转到对应于90°的转向角度。

因此，在使用独立角部模块的车辆中，当包括转向节单元100在内的所有车轮1旋转90°时，可以通过使车辆转弯90°来停车，从而提高停车便利性。此外，这种结构可以最小化车轮1的旋转半径。

因此，在根据本实施例的独立角部模块中，转向单元200和齿条转向单元400可以分别围绕第一主销轴600和第二主销轴700旋转，从而可以以组合方式控制小角度转向和大角度转向。与现有技术的麦弗逊支柱悬架结构相比，根据本实施例的独立角部模块移除了突出的支柱。因此，独立角部模块可以在具有紧凑的结构的同时提高产品竞争力。

根据本发明的实施例，当在正常驾驶期间需要小角度转向时，可以通过驱动齿条电机来执行转向，而当在停车或执行U形转弯中需要大角度转向时，可以通过共同驱动齿条电机和/或转向电机来执行转向。因此，可以实现可靠的转向，同时防止车轮和车身之间的干扰，从而提高驾驶稳定性。

此外，根据本发明的实施例，可以围绕第一主销轴和第二主销轴执行大角度转向和小角度转向。当包括转向节单元在内的所有车轮运转以旋转90°时，可以通过使车辆转弯90°来停车，从而提高停车便利性。还可以最小化车轮的旋转半径。

尽管已经提供了一些实施例以结合附图来说明本发明，但对于本领域技术人员来说，显而易见的是，这些实施例仅出于说明目的而提供，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改和变更。还应理解，可以选择性地组合上述全部或部分实施例。因此，本发明的真实范围和精神应仅由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种独立角部模块，包括：

转向节单元，定位在车轮的内侧面上；

转向单元，安置成面对联接到所述转向节单元的支柱，所述转向单元具有配置成固定到车身的中心轴并且配置成围绕所述中心轴旋转；

导轨，配置成限定所述转向单元旋转和移动的移动路径；和

齿条转向单元，定位在所述转向单元中，紧固到所述转向节单元并配置成响应于在纵向方向上的移动而向所述转向节单元施加旋转力。

2.根据权利要求1所述的独立角部模块，其中所述转向单元包括：

主体，具有由所述中心轴固定的第一端部和轨道联接到所述导轨的第二端部，所述主体配置成沿着所述导轨往复旋转；

驱动电机，联接到所述主体并配置成施加使所述主体的第二端部沿着所述导轨旋转和移动的驱动力；和

驱动齿轮，配置成响应于所述驱动电机的操作而旋转，并使所述主体沿着所述导轨移动。

3.根据权利要求2所述的独立角部模块，其中所述转向单元还包括连接所述主体和所述导轨的多个滚柱轴承，所述滚柱轴承配置成支持在横向方向和前后方向上输入到所述车轮的载荷。

4.根据权利要求2所述的独立角部模块，其中所述导轨包括设置在内周面上的导轨齿轮，所述导轨齿轮配置成与所述驱动齿轮啮合并响应于所述驱动齿轮的旋转而引导所述主体能够围绕所述中心轴旋转和移动。

5.根据权利要求2所述的独立角部模块，其中所述齿条转向单元包括：

齿条电机，联接到所述转向单元；和

齿条杆，邻近地紧固到所述转向节单元，其中所述齿条杆的长度配置成随所述齿条电机的驱动力而变化。

6.根据权利要求5所述的独立角部模块，其中所述齿条转向单元偏心地紧固到所述转向节单元，并且所述转向节单元配置成随着所述齿条杆的长度变化而旋转。

7.根据权利要求6所述的独立角部模块，还包括连接所述转向节单元和所述转向单元的一对下连杆单元，所述一对下连杆单元中的每一个下连杆单元都配置成响应于所述齿条杆的长度的变化而枢转以支持所述转向节单元的旋转。

8.根据权利要求7所述的独立角部模块，还包括：

第一主销轴，通过连接所述支柱的上支撑点和所述下连杆单元的延伸部所面对的虚拟中心点来配置；和

第二主销轴，通过连接具有固定的所述中心轴的所述车身与所述虚拟中心点的交点和所述导轨的旋转中心来配置，所述转向单元配置成沿着所述导轨旋转和移动。

9.根据权利要求1所述的独立角部模块，其中所述导轨呈弧形。

10.一种独立角部模块，包括：

转向节单元，定位在车轮的内侧面上；

转向单元，安置成面对联接到所述转向节单元的支柱，所述转向单元具有配置成固定到车身的中心轴并配置成围绕所述中心轴旋转；

导轨，配置成限定所述转向单元旋转和移动的移动路径；和

齿条转向单元，定位在所述转向单元中，紧固到所述转向节单元并配置成响应于在纵向方向上的移动而向所述转向节单元施加旋转力，其中所述齿条转向单元包括：

齿条电机，联接到所述转向单元；和

齿条杆，邻近地紧固到所述转向节单元，其中所述齿条杆的长度配置成因所述齿条电机的驱动力而变化。

11.根据权利要求10所述的独立角部模块，其中所述齿条转向单元偏心地紧固到所述转向节单元，并且所述转向节单元配置成随着所述齿条杆的长度变化而旋转。

12.根据权利要求11所述的独立角部模块，还包括连接所述转向节单元和所述转向单元的一对下连杆单元，所述一对下连杆单元中的每一个下连杆单元都配置成响应于所述齿条杆的长度的变化而枢转以支持所述转向节单元的旋转。

13.根据权利要求12所述的独立角部模块，还包括：

第一主销轴，通过连接所述支柱的上支撑点和所述下连杆单元的延伸部所面对的虚拟中心点来配置；和

第二主销轴，通过连接具有固定的所述中心轴的所述车身与所述虚拟中心点的交点和所述导轨的旋转中心来配置，所述转向单元配置成沿着所述导轨旋转和移动。

14.一种提供独立角部模块的方法，所述方法包括：

将转向节单元定位在车轮的内侧面上；

将转向单元安置成面对联接到所述转向节单元的支柱，所述转向单元具有固定到车身的中心轴并能够围绕所述中心轴旋转；

设置导轨，所述导轨限定所述转向单元旋转和移动的移动路径；和

将齿条转向单元定位在所述转向单元中，其中所述齿条转向单元紧固到所述转向节单元，并响应于在纵向方向上的移动而向所述转向节单元施加旋转力。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述转向单元包括：

主体，具有由所述中心轴固定的第一端部和轨道联接到所述导轨的第二端部，所述主体能够沿着所述导轨往复旋转；

驱动电机，联接到所述主体，其中所述驱动电机施加使所述主体的第二端部沿着所述导轨旋转和移动的驱动力；和

驱动齿轮，响应于所述驱动电机的操作而旋转，并使所述主体沿着所述导轨移动。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述转向单元还包括连接所述主体和所述导轨的多个滚柱轴承，所述滚柱轴承支持在横向方向和前后方向上输入到所述车轮的载荷。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述导轨包括设置在内周面上的导轨齿轮，并且其中所述导轨齿轮与所述驱动齿轮啮合，并响应于所述驱动齿轮的旋转而引导所述主体能够围绕所述中心轴旋转和移动。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述齿条转向单元包括：

齿条电机，联接到所述转向单元；和

齿条杆，邻近地紧固到所述转向节单元，其中所述齿条杆的长度因所述齿条电机的驱动力而变化。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述齿条转向单元偏心地紧固到所述转向节单元，并且所述转向节单元随着所述齿条杆的长度变化而旋转。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述导轨呈弧形。

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