用于调节车辆车轮的外倾和/或轮距的装置的制作方法

本发明涉及一种用于调节机动车车轮的外倾和/或轮距(前束或后束)的装置。

背景技术：

从DE 10 2009 058 489 A1中已知所述类型的装置，在该装置中，用于车辆车轮的车轮支撑装置设计为多件式的，确切地说具有车轮侧承载件和车桥侧引导件以及布置在所述车轮侧承载件与所述车桥侧引导件之间的转动件。在车轮侧的承载中集成有车轮轴承，承载车辆车轮的车轮法兰的轮毂区段可转动地支承在所述车轮轴承中。车辆的车轮悬架的导杆可以铰接在车桥侧引导件上。布置在其间的转动件以斜面共同作用，该斜面确定车轮侧转动件的相对于车桥侧的转动件的转动轴线倾斜的转动轴线。在转动驱动转动件至少之一时，可以以这种方式使车轮侧转动件围绕摇摆点摆动，用于车辆车轮的轮距调节或外倾调节。

在制动过程中，由制动设备产生的制动力和制动力矩通过车轮支撑装置引导到车辆车身，由此存在无意地影响车轮支撑装置的外倾情况和/或轮距情况的危险。因此，在制动过程中，车轮侧承载件通过处于制动配合中的制动钳加载以制动力矩。为了避免将制动力矩引入到两个转动件中，在DE 10 2009 058 489 1中，车轮侧承载件通过转矩桥、即万向节支撑在车桥侧引导件上。

在制动过程中，力和力矩附加地作用在车辆车轮上，由此存在无意地影响车轮支撑装置的外倾情况和/或轮距情况的危险。例如可列举作用在车辆车轮上的制动力纵向分量，利用该制动力纵向分量产生作用在车辆车轮上的纵向力矩，该纵向力矩沿后束的方向压车辆车轮。此外还着重指出制动俯仰补偿。当被制动的车辆由于其惯性进行围绕车辆横向轴线的运动、即车辆前部下沉时，存在这种制动俯仰补偿。在这种情况下，制动力竖直分量作用在车辆车轮上，通过该制动力竖直分量产生作用在车辆车轮上的竖直力矩，该竖直力矩导致转动件的执行器上的外倾力矩改变。

这个示例性着重指出的竖直力矩和纵向力矩(可能情况下还与另外的、在制动过程中出现的力矩一起)合成总车辆车轮力矩，该总车辆车轮力矩作为反作用力矩作用在转动件上。该反作用力矩直接加载转动件的转动驱动装置，并且不必强制性地与总车辆车轮力矩相同。而是反作用力矩也可以与总车辆车轮力矩不同，确切地说主要与转动件的当前位置和/或在转动件之间形成的斜面的当前姿态相关。

为了使作用在转动件上的总车辆车轮力矩不导致对转动件的无意转动调节，在现有技术中，车轮侧转动件和车桥侧的转动件的转动驱动装置必须提供相反的补偿力矩。为此要在转动驱动装置上采取相应的结构方面的措施，以便例如使该转动驱动装置实施为自锁的，或采取控制技术方面的措施，以便通过转动驱动装置的控制产生补偿力矩。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种装置，在该装置中在制动过程中在转动件的转动驱动装置没有配合的情况下可以以简单的方式自动地减小外倾变化和/或轮距变化。

根据本发明，在车轮侧承载件和车桥侧引导件之间的转矩桥设计为转矩传递元件，该转矩传递元件在被加载以制动力矩的承载件支撑在引导件上时产生力分量，在制动过程中车轮侧承载件可被加载以所述力分量。转矩传递元件因此将制动力矩转换为力分量。借助于力分量可以阻止在制动过程中由于车轮支撑装置的运动学属性而使车轮侧承载件无意偏转，这否则会导致在制动过程中车辆车轮的无意外倾或轮距变化。

转矩传递元件可以设计为任意的结构形式。在减小结构空间方面有利的是，转矩传递元件是至少一个耦合杆，所述耦合杆不仅可以承受拉力负荷而且可承受压力负荷。耦合杆可分别在车轮侧的铰接部位上铰接在车轮侧承载件上以及在车桥侧的铰接部位上铰接在车桥侧引导件上。传统的转矩桥、例如万向节或金属波纹管仅仅在无故障的制动力矩支撑方面被设计，就是说关于车轮轴线是转动刚性的，而沿车辆横向方向具有足够的挠性，以便不影响车轮侧转动件连同与所述车轮侧转动件耦合的承载件的摇摆运动。但是这种转矩桥不能在车轮侧承载件上施加上述定向的力分量。

耦合杆在此这样布置在车轮侧承载件和车桥侧引导件之间，使得在施加制动力矩的情况下所述耦合杆填堵在所述承载件和所述引导件之间，就是说耦合杆在其车轮侧的铰接部位上对车轮侧承载件加载以定向的力分量。转矩传递元件、即耦合杆的车轮侧的铰接部位和车桥侧的铰接部位优选并不在车辆横向方向上彼此相对对准地取向，而是纯示例性地在车辆纵向方向上彼此间隔开一纵向偏差。在制动过程中以这种方式实现上面描述的填堵作用，在所述填堵作用中耦合杆对承载件加载以定向的力分量，利用所述力分量明显减小由制动俯仰补偿产生的外倾力矩变化。

作为刚性的耦合杆的替换方案，转矩桥也可以是至少一个(或多个)仅可承受拉力负荷、但不可承受压力负荷的耦合元件，例如链条或拉力带。

转矩传递元件的铰接部位的准确位置与车轮支撑装置的几何情况相关。在本发明的认知中，本领域技术人员可以借助专业文献(如Schmelz、Seherr-Thoss、Aucktor的专业著作《Gelenke und Gelenkwellen》)直接并明确地计算铰接部位的准确位置。例如可以如此确定转矩传递元件的铰接部位K1、K2的位置，使得在车辆车轮的完整运动空间中，即例如在±6.5°的轮距角度范围中并且在-5°和+2.5°之间的外倾角度范围中，在制动过程中作用在转动件上的剩余反作用力矩尽可能小。由转矩传递元件施加的抵抗力矩与上面描述的总车辆车轮力矩之间的差计算出剩余力矩。

在定位铰接部位时决定性的是所述铰接部位沿空间方向相对于瞬心的距离。在示例性的优选实施形式中，铰接部位沿车辆横向方向观察可以定位在瞬心之内。此外，铰接部位沿车辆纵向方向观察可以定位在瞬心的前方和后方。铰接部位沿车辆高度方向同样可以相对于瞬心偏移地定位。因此，铰接部位沿车辆横向方向观察可以不是彼此相继对准地取向，而是沿车辆纵向方向彼此间隔开一距离。

在一优选的技术实现方案中，车轮支撑装置的车轮侧承载件可通过转动轴承支撑在车轮侧转动件上。此外，在车轮侧转动件中可以集成有车轮轴承。承载车辆车轮的车轮法兰的轮毂区段可转动地支承在车轮轴承中。在这种情况下，车轮侧承载件仅承载制动钳并且可能情况下承载用于车轮侧转动件的驱动马达。由此，车轮侧转动件和车轮侧承载件之间的支承部位从车轮力流中被除去并且在力方面卸载。这导致：仅还有三个支承部位串联连接在车轮力流中。而第四支承部位、即在车轮侧承载件和车轮侧转动件之间的转动轴承可以设计得较小，因为例如制动设备的作用在这个转动轴承上的力和力矩非常小。此外，通过从车轮力流中去掉第四支承部位，支承组合的外倾刚度提高，由此，其余的支承部位在外倾刚度保持相同的情况下也可以实施得较小。总体上与现有技术相比显著减小了装置的结构空间需求以及构件重量。

车轮侧承载件优选可以布置在车轮侧转动件的径向外部，由此，该装置沿轴向方向可以设计得特别紧凑。在这种情况下，承载件可以通过径向内部的支承壳面在中间连接有转动轴承的情况下支撑在车轮侧转动件的径向外部的支承壳面上。

车桥侧的转动件和车轮侧转动件可以分别与驱动马达在传动上连接。转动件优选可以分别是齿轮传动机构的组成部分，在该齿轮传动机构中，电动马达通过齿轮级驱动车桥侧的转动件和/或车轮侧转动件。在转动件同向或反向转动时，承载件摆动一预先规定的轮距角度和/或外倾角度。如果车轮侧转动件具有齿轮区段，所述齿轮区段是上述齿轮传动机构的组成部分并沿轴向方向观察布置在承载件支撑部位和车轮侧转动件的斜面之间，则得到了尤其节省结构空间的布置结构。

为了实现将该装置在制造技术方面简单地连接在传统的车轮悬架中，车轮支撑装置可以具有车桥侧引导件。车辆的车轮悬架的导杆可以铰接在车桥侧引导件上。此外，引导件可以运动脱耦地、即通过转动轴承支撑在车桥侧的转动件上。引导件可以类似于车轮侧承载件布置在车桥侧的转动件的径向外部。在这种情况下，引导件可以通过径向内部的支承部位支撑在车桥侧的转动件上。

以上解释的本发明的有利的构型和/或改进方案除了例如在有明确的关系或者不可结合的备选方案的情况中之外可单独地或也可任意相互组合地应用。

附图说明

下面根据附图详细说明本发明和其有利的设计方案和改进方案以及其优点。附图示出：

图1示出用于调节机动车车轮的轮距角度和外倾角度的装置的原理图；

图2示出该装置的具体的实施方式的上半部的半剖面；

图3示出加装有车辆车轮的装置的全剖图；

图4示出沿图3中的剖切平面I-I的剖面图；

图5a和图5b分别示出车轮支撑装置的俯视图和后视图；和

图6至图9分别示出在车轮支撑装置的车轮侧承载件和车桥侧引导件之间的不同的耦合布置结构的原理图。

具体实施方式

在图1中示出车辆车轮13的不是本发明所包括的、由现有技术已知的车轮支撑装置1的简略示意图，以更易于理解本发明。

车轮支撑装置1具有承载件3，在所述承载件中，车轮法兰5利用其轮毂区段7可转动地支承在车轮轴承12中。制动盘11以及车辆车轮13利用其轮辋装配在车轮法兰5上。制动盘11与装配在承载件3上的制动钳15一起是制动设备的组成部分。驱动车辆车轮13的万向节轴被引导穿过车轮支撑装置1，同样未示出的中央螺钉拧在所述万向节轴的同步万向节(仅在图2至图4中用附图标记9示出)上，利用该中央螺钉通过车轮轮毂5和同步万向节9夹紧车轮轴承12。

此外，车轮支撑装置1具有引导件17，在所述引导件上在图1中例如铰接有车轮悬架的导杆19。在承载件3和引导件17之间设置有两个转动件21、23作为调节元件。转动件21在形成转动件轴线20的情况下在支承部位32上可转动地与承载件3相连接。转动件23在形成转动轴线22的情况下在支承部位35上与引导件17相连接。在图1中，两个转动件21、23通过平的斜面25、27彼此相对以滑动支承的方式并通过转动轴线24可转动地彼此连接。转动轴线24在图1中垂直于斜面25、27以及以确定的角度相对于车桥侧的转动件23的转动轴线22倾斜地取向。

在图1中，例如转动件轴线20与车轮轴线位置相同。但与此不同，转动件21可以与车轮轴线不是同轴地布置，而是转动件轴线20和车轮轴线可以彼此相对倾斜地设置。

不仅在承载件3上而且在引导件17上分别设置有电动的调节马达29，所述调节马达通过齿轮传动机构30与转动件21、23在传动上连接。借助于调节马达29，可使两个转动件21、23同向或反向地在两个转动方向上转动，由此，承载件3相对于引导件17围绕瞬心MP(图2至图5)实施摆动运动或摇摆运动，并且由此相应地改变车辆车轮13的轮距角度和/或外倾角度。

因此，在图1中，在车轮侧承载件3和车轮侧转动件21之间形成支承部位32，在两个转动件21、23之间形成包括两个斜面25、27的支承部位31，以及在车桥侧的转动件23和引导件17之间形成另一支承部位35。

在图2中示出根据本发明的车轮支撑装置1。与图1的不同之处是，两个转动件21、23不再通过平的斜面25、27贴靠以确定倾斜设置的转动轴线24，而是在转动支承部位31上贴靠。

此外，在图2中，车轮轴承12不再直接集成在车轮侧承载件3中，而是直接位于车轮侧转动件21之内。在图2中，车轮轴承12的轴承外轨和轴承内轨纯示例性地直接加工在车轮侧转动件21的内周缘中以及直接加工在车轮法兰5的轮毂区段7的外周缘中。车轮侧转动件21以双重功能在图2中相应地也用作车轮轴承12的外部支承壳体。在车轮侧转动件21的外周缘上，承载件3在车辆横向方向y上在外部通过支承部位43在径向外部支撑在车轮侧转动件21上。支承部位43必须如此设计，使得可以接收倾覆力矩。

与图2不同，在技术应用中车轮轴承12可以实施为可拆卸的，确切地说具有可拆卸地、即例如以压配合或通过螺纹连接装配在转动件21的内周缘上的径向外部支承壳体和/或具有可装配在车轮轮毂5的外周缘上的径向内部支承壳体。

如图2进一步示出，支承部位43以及转动支承部位31纯示例性地构造在转动件21的轴向对置的侧上，其中，作为齿轮传动机构30(图1)的组成部分的齿轮区段47定位在其间。

车桥侧引导件17类似于车轮侧承载件3在转动轴承51上在径向外部支撑在车桥侧的转动件23上。在车辆横向方向y上向内的进一步延伸上，在车桥侧的转动件23的外周缘上例如成形有另一齿轮区段55，所述齿轮区段同样是齿轮传动机构30的组成部分。车桥侧的转动件23的齿轮区段55定位在环形空间57中，该环形空间在车辆横向方向y上向外通过转动轴承51限制并且向内通过布置在引导件17和车桥侧的转动件23之间的环形密封装置59限制。

根据本发明，车轮侧承载件3除了例如电子驻车制动器之外还承载制动钳15以及用于车轮侧转动件21的驱动马达29，但是不再承载车轮轴承21。由此特别是布置在承载件3和车轮侧转动件21之间的转动轴承43从车轮力流中被除去。这导致：关于出现的车轮力仅还串联连接三个支承部位，确切地说车轮轴承12、转动轴承31以及推力轴承51，但是不包括支承部位43，在该支承部位43上承载件3支撑在车轮侧转动件21上。因此，坐置于车轮侧转动件21上的支承部位43可以设计得显著更小，这是因为在那里起作用的车轮力和车轮力矩非常小。此外，通过从车轮力流中去掉支承部位43，支承组合的外倾刚度提高，由此，其余轴承、即车轮轴承12、转动轴承31以及推力轴承51在与现有技术相比相同的外倾刚度的情况下可以设计得较小。

在图2中，在承载件3和引导件17之间装配有耦合杆61。所述耦合杆用作转矩传递元件，通过该转矩传递元件，可将转矩、特别是制动力矩和/或外部的转动驱动装置29的马达力矩从承载件3传递到引导件17，确切地说在跨接车桥侧的和车轮侧转动件21、23的情况下。耦合杆61例如布置在环绕的橡胶密封圈63的径向外部，所述橡胶密封圈对污物密封地密封转动件21、23及所述转动件的支承部位。

耦合杆61利用其铰接部位K1和K2如此定位在车轮侧承载件3上和车桥侧引导件17上，使得在制动过程中形成定向的力分量F(图3或图4)，车轮侧承载件3可被加载以所述力分量。

在制动过程中，力和力矩作用在车辆车轮13上，在图4中例如突显了其中的制动力纵向分量FB,x。制动力纵向分量FB,x作用在车轮中心RM上，该车轮中心在图4中与瞬心MP间隔开一力臂，由此产生纵向力矩MB,x，该纵向力矩沿后束的方向压车辆车轮13。纵向力矩MB,x通过车轮法兰5的轮毂区段7以及通过车轮轴承12传递直至车轮侧转动件21。

此外，在制动过程中，由于制动俯仰补偿，在图3中所示的向上指向的制动力竖直分量FB,z作用在车辆车轮13(后轮)上，由此产生竖直力矩MB,z，该竖直力矩在执行器上引起外倾力矩改变。

在图3或图4中示例性突显的所述力矩MB,x和MB,z(可能情况下还与另外的、在制动过程中出现的力矩一起)合成为总车辆车轮力矩MReifen，该总车辆车轮力矩作为反作用力矩作用在转动件21、23上。总车辆车轮力矩MReifen可以、但不必强制性地与反作用力矩相同，该反作用力矩直接地加载转动件21、23的转动驱动装置。而是反作用力矩也可以与总车辆车轮力矩MReifen不同。这例如依赖于转动件的当前转动位置、在转动件之间形成的斜面的当前位置和/或执行器固有传动比。

为了作用在转动件21、23上的反作用力矩不造成转动件21、23的无意的转动运动，在现有技术中进行对车轮侧的和/或车桥侧的转动件21、23的齿轮传动机构30的与此相对应的反向控制。

与此不同的是，根据本发明，在制动过程中借助于耦合杆61使总车辆车轮力矩MReifen转换为定向的力分量F，利用该力分量，耦合杆61在制动过程中抵靠在车轮侧承载件3上，也就是说车轮侧承载件3在耦合杆61的车轮侧的铰接部位K2上被加载以定向的力分量F，由此产生抵抗力矩MKoppel，该抵抗力矩如此反作用于总车辆车轮力矩MReifen，使得在转动件21、23上的反作用力矩尽可能小。

耦合杆61的铰接部位K1、K2的准确位置依赖于车轮支撑装置的几何情况，并可以借助于专业文献(例如Schmelz、Seherr-Thoss、Aucktor的专业著作《Gelenke und Gelenkwellen》)计算。例如可以如此确定耦合杆61的铰接部位K1、K2的位置，使得在车辆车轮13的完整运动空间中、即例如在±6.5°的轮距角度范围中并且在-5°和+2.5°之间的外倾角度范围中，在制动过程中作用在转动件21、23上的剩余力矩尽可能小。所述剩余力矩由耦合杆61所施加的抵抗力矩MKoppel和上述总车辆车轮力矩MReifen之间的差计算，确切地说在运行点中对于对应的力分量考虑执行器固有传动比的情况下。

在定位耦合杆铰接部位K1、K2时决定性的是所述耦合杆铰接部位沿空间方向x、y、z相对于瞬心MP的距离，如在图5a和图5b中表明的。因此，铰接部位K1、K2沿车辆横向方向y观察以距离△y1、△y2定位在瞬心MP之内。此外，铰接部位K1、K2沿车辆纵向方向x观察以距离△x1、△x2定位在瞬心MP的前方和后方。铰接部位K1、K2沿车辆高度方向z以距离△z1、△z2定位在瞬心MP之外(即在图5b中上方)。如从图5a和图5b中进一步可知，耦合杆61的铰接部位K1和K2沿车辆横向方向y观察不是彼此相继对准地取向，而是沿车辆纵向方向x彼此间隔开一距离。

在下面的图6至图9中粗略地简化地示出等效图，这些等效图解释转矩传递元件61的其它变型。因此根据图6可以不是仅设置唯一的耦合杆，而是可以设置总共直至四个耦合杆，这些耦合杆围绕车轮轴线在周缘分布地布置并铰接在车轮侧的和车桥侧的耦合部位K1、K2上。耦合部位K1和K2沿车辆横向方向y观察全部位于圆形线65上，该圆形线例如描述万向节的万向节环的外部轮廓——所述万向节环与耦合杆相比显著更加耗费结构空间，例如在DE 10 2009 058 489 A1中该万向节布置在车轮侧承载件和车桥侧引导件17之间。

在图7中例如总共设置三个耦合杆61，其中的两个耦合杆61直线延伸，而第三耦合杆61例如由于结构空间而具有S形形式。在图8中示出仅一个耦合杆61，该耦合杆的定位基本上相当于图2至图5中的耦合杆定位。在图9中，转矩传递元件61不是由耦合杆形成，而是由仅可承受拉力负荷的耦合元件形成，例如链条或拉力带。