车轮悬挂装置的制作方法

本发明涉及一种带有按权利要求1的前序部分的特征的用于车辆的车轮的车轮悬挂装置。

背景技术：

在传统的前桥中，例如在双横臂设计或麦弗逊设计中，前桥的车轮借助横臂被导引。下横臂支撑在车身上且传递在车辆行驶运行时出现的纵向力和横向力。在车辆转弯时产生了一个转向角。这个转向角基于车桥装置的结构而限制在一定的最大角上，通常例如为50°。

由还未公开的德国申请102014225599.6已知一种横臂装置，借助其可以在与横臂装置连接的车轮上调整至少90°的转向角。在此横臂被滑动地支承在圆弧形的导轨上且可以围绕摆动轴线摆动，摆动轴线垂直于由导轨撑开的平面。

技术实现要素：

从现有技术出发，本发明所要解决的技术问题是，建议一种车轮悬挂装置，其实现了，独立地驱动与这个车轮悬挂装置连接的车轮以及在车轮上实现至少±90°的转向角。这些转向角应当在不会引起车轮，也就是说轮胎连同轮辋，与横臂的碰撞的情况下达到，因而明显提高了车辆的转向性。

本发明基于前述所要解决的技术问题建议了一种带有按权利要求1的特征的用于车辆的车轮的车轮悬挂装置。其它有利的设计方案和扩展设计方案由从属权利要求得出。

用于车辆的车轮的车轮悬挂装置包括轮架、铰接地与轮架连接的横臂、弧形的导轨以及车轮驱动轴，横臂能运动地与导轨连接且导轨具有至少一个车身连接部位。车轮悬挂装置具有用于驱动车轮的电机，其中，电机具有与车轮驱动轴连接的输出装置，以及其中，电机在车身侧被支承。车辆优选是私人轿车，但备选也可以是另一种陆用车辆，例如载重汽车或商用车。

轮架具有车体侧的端部和行车道侧的端部。轮架的车体侧的端部在车轮悬挂装置使用在车辆中时面朝车辆车体，并且可以例如与悬架连接且联接到车辆车体上。轮架的行车道侧的端部是轮架的在车体侧的端部相背的端部。行车道侧的端部在车轮悬挂装置使用在车轮中时面朝行车道。轮架此外具有没有材料的贯通部，用于车轮的驱动轴例如可以被导引通过该贯通部。

横臂与轮架铰接地连接。铰链在轮架的行车道侧的端部上与轮架连接以及在横臂的面朝导轨的一侧上与横臂连接。铰链可以例如是转动铰链、球铰链、球头或滑动轴承。横臂优选以不松开的三角形横臂的类型成型且例如具有两个横臂支柱。横臂在其面朝导轨的一侧上以及因此在背对轮架的一侧上具有至少一个轴承，该轴承能使横臂沿着导轨运动。该至少一个轴承可以例如是滑动轴承、滚子轴承或滚珠轴承。优选地，每一个横臂支柱都在其导轨侧的端部上具有这种轴承。

导轨设计成弧形的，优选设计成圆弧的形状。导轨的长度取决于转向角，转向角在车轮悬挂装置使用在车辆中时与轮架连接的那个车轮上应当能调整到最大。若导轨设计得更长，那么横臂可以沿着该导轨在该导轨上比在短的导轨上偏移得更远。导轨优选具有圆形的横截面，但作为对此的备选也可以具有椭圆形的、多边形的、矩形的或其它合适的横截面。导轨此外还具有至少一个车身连接部位。当车轮悬挂装置使用在车辆中时，导轨可以借助这个车身连接部位支承在车身上。横臂因此可以通过导轨支承在车身上。

车轮悬挂装置具有车轮驱动轴。这个车轮驱动轴用于在车轮悬挂装置使用在车辆中时驱动车辆的车轮。为了在当车轮悬挂装置使用在车辆中时与车轮悬挂装置连接的车轮上调整一个例如90°的大的转向角，横臂沿着导轨偏移。横臂因此沿着导轨滑动至所需的位置。这就是说，在车轮上调整的转向角越大，那么横臂就从其初始位置离开得越远，初始位置可以与直线驶出和结构位置以及与小的转向角的实现相对应。横臂因此可以连续地偏移。横臂在其初始位置中优选居中布置在导轨上。

车轮悬挂装置具有用于驱动车轮的电机，其中，电机具有与车轮驱动轴连接的输出装置。电机可以或者构造成内转子，或者构造成外转子。电机优选作为电动机运行，但也可以为了回收目的而作为发电机运行。若车轮悬挂装置使用在车辆中，那么电机可以通过它的与车轮驱动轴连接的输出装置直接驱动与车轮悬挂装置连接的车轮。因此在车轮悬挂装置使用在车辆中时，电机与轮架且因而与车轮有很小的间距地布置，但不布置得靠近车轮。靠近车轮的布置意味着，电机例如布置在轮毂中或直接布置在轮架上。电机的输出装置和车轮驱动轴之间的连接或者可以是直接的，也就是说没有中间元件地完成，或者可以通过一个或多个中间元件完成。在此，中间元件一端与电机的输出装置作用连接并且另一端与车轮驱动轴作用连接。中间元件可以例如是其它的轴、半轴、传动级、传动前级或离合器。

电机在车身侧被支承。这就是说，当车轮悬挂装置使用在车辆中时，电机可以借助轴承结构与车辆的车身连接。电机此外被布置得使当在车轮上调整例如90°的大的转向角时，这个电机不会阻挡车轮或阻碍这种转向角的调整。换句话说，电机不会挡车轮的路。通过电机在车身侧的支承，与在电机靠近轮毂布置时的未经悬架的质量相比，未经悬架的质量减小。因此可以在在车轮悬挂装置使用在车辆中时与车轮悬挂装置连接的车轮上调整至少±90°的转向角且车轮可以被独立地以及直接地驱动。

按照一种实施形式，电机能沿着摆动轨迹摆动。摆动轨迹在此在几何意义上指的是这样一个轨迹，电机的摆动运动可以沿着该轨迹实施。摆动轨迹是一条几何的轴线，其就它的形状而言可以对应弧形的导轨的弧。摆动轨迹垂直于摆动轴线(摆动运动围绕该摆动轴线进行)。摆动轴线在此优选沿纵向延伸穿过轮架和与该轮架连接的铰链，横臂借助该铰链与轮架连接。电机优选实施与横臂沿着导轨实施的摆动运动相同的摆动运动。这就是说，电机从其起始位置起移动与横臂从其起始位置起相同的圆形截段。电机的起始位置优选居中地处在摆动轨迹上。作为备选，电机可以实施比横臂更小或更大的摆动运动。

通过电机沿摆动轴线的摆动以实现在在车轮悬挂装置使用在车辆中时与车轮悬挂装置连接的车轮上的转向角，产生了在车轮驱动轴与电机的与之连接的输出装置或与之连接的中间元件之间的一个偏角。这个偏角比在电机靠近车轮布置时更小。

按照另一个实施形式，电机被支承在横臂上。电机与横臂连接，例如布置在这个横臂上。电机和横臂在此是两个不同的结构元件。通过电机在横臂上的支承，电机和横臂执行同一摆动运动。电机因此和横臂一起沿着导轨滑动。电机的摆动轨迹对应横臂沿着运动的导轨。若在车轮悬挂装置使用在车辆中时在与车轮悬挂装置连接的车轮上调整为了使横臂的偏移所必需的转向角，那么横臂和电机一起使车轮偏移，因而车轮不会与横臂和/或电机碰撞。由此使偏角保持在一个允许的范围内。

按照另一个实施形式，电机集成在横臂中。电机布置在横臂内部且支承在这个横臂上。横臂和电机可以成型为一个共同的结构元件。电机可以例如在成型为三角形横臂的横臂的两个横臂支柱之间与横臂支柱本身布置在相同的平面内。通过将电机集成到横臂可以节省结构空间。此外，电机通过这种集成执行与横臂相同的摆动运动。电机和横臂共同在车身侧被支承且可以沿着导轨运动。摆动轨迹在这种情况下对应横臂沿着运动的导轨。

按照另一个实施形式，电机在平行于弧形的导轨布置的另外的弧形的导轨上以能运动的方式被支承。这个另外的导轨可以和导轨相同形状地成型。作为对此的备选，另外的弧形的导轨可以具有比弧形的导轨更长或更短的弧。除此之外或作为对此的备选，另外的弧形的导轨可以具有比弧形的导轨更小或更大的半径。另外的导轨与导轨相间隔布置。另外的导轨优选沿轮架的车体侧的端部的方向与导轨错开布置。电机在其起始位置中优选居中地布置在该另外的导轨上，但作为对此的备选也可以在中点以外布置在该另外的导轨上。

电机借助至少一个轴承能运动地与另外的弧形的导轨连接。这个轴承可以例如成型为滑动轴承、滚子轴承或滚珠轴承。另外的导轨具有至少一个车身连接部位，另外的导轨在车轮悬挂装置使用在车辆中时可以借助该车身连接部位与车辆车身连接。因此电机可以通过另外的导轨在车身侧被支承。若在在车辆悬挂装置使用在车辆中时在与车辆悬挂装置连接的车轮上调整为了使横臂沿着导轨的偏移所必需的例如90°的转向角，那么电机沿着对应另外的导轨的弧的摆动轨迹偏移且沿着另外的导轨滑动。在电机上可以从其起始位置出发调整由偏移引起的角。这个角可以例如与在横臂上相对横臂的起始位置调整的角相同。这些角当然也可以彼此不同。通过电机在另外的导轨上的支承使未经悬架的质量比在电机靠近车轮布置时更小。

按照另一种实施形式，车轮悬挂装置具有传动级且电机借助其输出装置与该传动级连接，其中，传动级与车轮驱动轴连接。传动级可以成型为行星齿轮传动机构、正齿轮传动机构、锥齿轮传动机构或其它合适的传动结构形式。电机的输出装置与传动级连接，因而扭矩可以直接导入变速器级。在通过传动级变速之后，这个扭矩被进一步传递给通过其传动输出装置与传动级连接的车轮驱动轴。传动级因此是在电机的输出装置和车轮驱动轴之间的中间元件。电机的输出装置当然可以借助例如是半轴的轴与传动级连接和/或传动级借助附加的轴与车轮驱动轴连接。

按照另一个实施形式，传动级在轮架侧被支承。这就是说，电机和传动级被相互分开。传动级在轮架侧被支承在轮架上且因此靠近车轮布置。电机在车身侧被支承。由此使车轮悬挂装置的未经悬架的质量比在电机和传动级靠近车轮布置时更小。

按照另一个实施形式，电机的输出装置与在车身侧被支承的传动前级连接，其中，传动前级借助中间轴与传动级连接。传动级还在轮架侧被支承且靠近车轮布置。传动前级在车身侧被支承且直接与电机的输出装置连接。传动前级可以被成型为行星齿轮传动机构、正齿轮传动机构、锥齿轮传动机构或其它合适的传动机构形式。传动前级与传动级借助中间轴连接。这个中间轴优选是半轴。当车轮悬挂装置使用在车辆中时，传动前级例如通过导轨或通过另外的导轨与车辆车身连接。由此使车轮悬挂装置的未经悬架的质量与传动级和传动前级在轮架侧的完全支承相比小幅提高，但在中间轴中出现了比在将电机的输出装置和传动级连接起来的轴中更小的力矩。

按照另一个实施形式，电机的输出装置和/或传动级的输出装置被布置在与车轮驱动轴相同的平面中。传动输出装置例如被布置在和车轮驱动轴相同的垂直的平面内或几乎相同的垂直的平面内的结构位置中。作为对此的备选或除此之外，电机的输出装置被布置在和车轮驱动轴相同的垂直的平面内或几乎相同的垂直的平面内的结构位置中。若车轮悬挂装置在其使用在车辆时向内弹或向外弹，那么由于轮架弹向车辆车身引起的偏角就总和而言处在一个可接受的范围内。

带有针对独立车轮的(radindividuell)驱动器的车辆具有至少一个已经在之前的说明书中说明的车轮悬挂装置，其中，至少一个车轮悬挂装置借助其车轮驱动轴与车辆的有待驱动的车轮连接。当然也可以是，车辆的每一个车轮都具有这种车轮悬挂装置。例如可以的是，仅车辆的被驱动的车桥的车轮具有这种车轮悬挂装置。

附图说明

借助下文中阐释的附图详细说明本发明的实施例和细节。附图中：

图1示出按照一个实施例在直行位置中的车轮悬挂装置的示意性概览；

图2示出按图1的实施例车轮悬挂装置在90°的转向角下的示意性概览。

具体实施方式

图1示出了按照一个实施例在直行位置中的车轮悬挂装置1的示意性概览。车轮悬挂装置1具有轮架3、横臂4、弧形的导轨5、电机7、在此无法看到的车轮驱动轴，以及轴11。此外还示出了带轮辋8的车轮2，车轮与轮架3以及看不到的车轮驱动轴连接。轮架3具有在车体侧的端部16、与这个端部相背的上面布置有转动铰链13的端部，以及贯通部15。贯通部15在此是轮架3的没有材料的区域。车体侧的端部16朝着第一侧限界轮架3。若车轮悬挂装置1使用在车辆中，那么可以例如在轮架3的车体侧的端部16上布置一个悬架并且其与轮架3作用连接，其中，轮架3可以通过其车体侧的端部16与车辆车体连接。在轮架3的与车体侧的端部16背向的端部上，轮架3具有与轮架3作用连接的转动铰链13。转动铰链13可以例如成型为球头。转动铰链13定义了摆动轴线12，横臂4可以围绕该摆动轴线摆动。因此轮架3以及与之连接的车轮2可以围绕该摆动轴线12摆动。

横臂4以三角形横臂的形式成型。横臂4借助转动铰链13与轮架3作用连接。横臂4因此具有轮架侧的端部和车身侧的端部。横臂4的轮架侧的端部由转动铰链13定义。横臂4的车身侧的端部由两个滑动轴承14定义。这两个滑动轴承14被相同地设计且限界横臂4。横臂4借助这些滑动轴承14与弧形的导轨5作用连接。横臂4可以借助这些滑动轴承14沿着这个弧形的导轨5滑动。这就是说，横臂4从其在此示出的初始位置起可以既向右也向左执行围绕摆动轴线12的运动。

导轨5弧形地成型。这种弧形对应圆弧，其中，圆弧的中点由摆动轴线12定义。导轨5具有两个车身连接部位6，它们朝着第一侧以及朝着第二侧限界导轨5。在车轮悬挂装置1使用在车辆中时，导轨5可以借助它的车身连接部位6与车辆车身连接。因此无论是导轨5还是与它连接的横臂4都被支承在车辆车身上。

电机7与横臂4连接且布置在这个横臂上。电机7因此可以沿着导轨5与横臂4一起滑动。电机7因此执行沿着摆动轨迹9的运动，摆动轨迹通过导轨5的弧形确定。基于电机7和横臂4之间的连接，无论是电机7，还是横臂4，都在车身侧被支承。此外，电机7布置得使它的在此看不到的输出装置与轴11连接，其中，电机7的输出装置和轴11处在一个平面内且布置在在此示出的直行位置中和车轮转动轴线10上的初始位置中。轴11在此是半轴。轴11布置得使这个轴在轮架3的贯通部15中终止且在那里与在此看不到的车轮驱动轴连接。轴11将由电机7提供的扭矩从电机7的输出装置传递到车轮驱动轴。因此车轮2可以被独立地驱动。

在此处示出的直行位置中，在车轮上没有调整出转向角。横臂4在其起始位置中居中地处在导轨5上。电机7基于其与横臂4的连接而同样在其起始位置中居中处在导轨5上。横臂4和电机7一直保持这个起始位置，直至横臂4和电机7需要沿着导轨5或沿着摆动轨迹9偏移。当在车轮2上应当调整出特定大小的转向角，例如90°的转向角时，就是这样的情况。对直至例如45°的小转向角而言，横臂4和电机7沿着导轨5或摆动轨迹9的偏移还没有必要。

图2示出了按图1的实施例车轮悬挂装置1在90°的转向角下的示意性概览。在此示出了和在图1中相同的车轮悬挂装置1。与图1相比，车轮2具有90°的转向角。为了实现在车轮2上的90°的转向角，横臂4和电机7一起沿着导轨5或摆动轨迹9偏移。横臂4借助其滑动轴承14沿着导轨5朝着车身连接部位6的方向偏移，该方向与车轮2的车轮转动方向相反。车轮2执行了围绕摆动轴线12的摆动运动。与图1相反的是，轴11不再被布置在车轮的转动轴线10上。尽管通过横臂4和电机7离开了起始位置，但车轮2仍然能实现针对独立车轮的驱动。通过在车身侧支承电机7，与在电机7靠近车轮布置时相比，使车轮悬挂装置1的未经悬架的质量更小。此外，由于轴11布置在和在此未示出的车轮驱动轴线相同的垂直的平面中而与其它类布置相反地在可接受的范围内出现了偏角。此外，轴11的偏角保留在一个允许的范围内，因为电机7被布置在横臂4上且与这个横臂连接。

在此示出的例子仅被示例性地选择。电机例如可以集成到横臂中。它可以例如被布置在横臂内的两个横臂支柱之间。此外，电机可以沿着自己的另一条弧形的导轨滑动且借助这个导轨在车身侧被支承。此外，车轮悬挂装置还可以具有传动级，该传动级与电机的输出装置连接，但却以与电机分开且在轮架侧的方式被支承。此外，导轨或另外的导轨可以不同于在此所示地成型。圆形截段例如可以比在此所示更大或更小。此外，另外的导轨可以与导轨不同地设计且例如覆盖有更大或更小半径的更大或更小的圆形截段。另外的导轨可以与导轨相间隔地布置。此外，横臂可以以不同于在此所示的类型和方式成型，例如具有仅一个用于和导轨连接的轴承。此外，导轨可以具有仅一个车身连接部位或更多个车身连接部位。

附图标记列表

1车轮悬挂装置

2车轮

3轮架

4横臂

5导轨

6车身连接部位

7电机

8轮辋

9摆动轨迹

10转动轴线

11轴

12摆动轴线

13转动铰链

14滑动轴承

15贯通部

16车体侧的端部