專利名稱：用于車輛的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速公路機動車輛的轉(zhuǎn)向。更加具體地說，本發(fā)明涉 及在轉(zhuǎn)向完成的車輪和正在轉(zhuǎn)向的車輪之間沒有任何機械連接的電動 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，更加簡單地說，其被稱為"電動轉(zhuǎn)向"。
一般地，這種轉(zhuǎn)向通常也稱為"線控轉(zhuǎn)向(steerby wire)"。
技術(shù)背景在電動轉(zhuǎn)向中，用如下機構(gòu)來替代存在于正在轉(zhuǎn)向的車輪和轉(zhuǎn)向 完成的車輪之間的傳統(tǒng)機械控制，該機構(gòu)可以有所輔助或者沒冇輔助。 在車輪層面有一個電動致動器，優(yōu)選地每個車輪有一個單獨的致動器， 該致動器的目的是為所述的單個或多個車輪設(shè)置適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向角。車輛 的駕駛員可獲得的轉(zhuǎn)向控制可以是傳統(tǒng)的方向盤或以操縱桿為例的控 制桿，或者任何其它合適的裝置。車輛的駕駛員對其控制裝置給出的 命令通過電氣連接傳送至致動器，整套系統(tǒng)處于電腦的監(jiān)管之下，該 電腦裝載有適合于適當(dāng)?shù)仳?qū)動單個或多個致動器的程序。這種技術(shù)的一個優(yōu)點在于其與電子器件完美兼容，這種技術(shù)中的 進步使得越來越復(fù)雜的反饋控制系統(tǒng)成為可能，從而使得車輪的轉(zhuǎn)向 不僅能夠受制于人工控制，而且能夠受制于安全系統(tǒng)的控制。于是， 例如，轉(zhuǎn)向完成的車輪被設(shè)置的轉(zhuǎn)向角度不僅考慮車輛駕駛員的指示， 還考慮車輛上觀測到的動態(tài)參數(shù)。在申請EP 1 428 740中描述了這種電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明具體地涉及車輛的地面接觸系統(tǒng)內(nèi)的電動轉(zhuǎn)向的機械布局。本發(fā)明為機動車輛提供一種地面接觸系統(tǒng)，所述地面接觸系統(tǒng)包 括轉(zhuǎn)向完成的車輪和用于所述車輪的懸架裝置，其中非懸掛元件與車輪軸整體形成，懸掛元件用于與車輛的車體整體形成，其中車輪的轉(zhuǎn) 向由電動致動器直接控制，所述致動器作用于懸掛元件之間。優(yōu)選地，電動致動器是伸縮致動器(telescopic actuator)。更加優(yōu)選地，車輛的豎直懸架由位于車輪體積中的滑塊機構(gòu)提供， 所述滑塊機構(gòu)包括與車輪架整體形成的大致豎直的桿以及在桿上滑動 的滑塊，所述滑塊本身被安裝為相對于連接至車輛車體的支撐臂旋轉(zhuǎn)， 滑塊相對于支撐臂的旋轉(zhuǎn)使得車輪架能夠繞大致豎直的軸進行轉(zhuǎn)向運 動。優(yōu)選地，電動致動器作用于支撐臂和與滑塊整體形成的控制桿之 間。優(yōu)選地，致動器包括螺桿，由于螺母的旋轉(zhuǎn)該螺桿軸向移動，螺 母與旋轉(zhuǎn)電機的軸整體形成。優(yōu)選地，致動器包括兩個電氣獨立的電 機，軸與兩個電機的兩個轉(zhuǎn)子中的每一個整體形成。本發(fā)明還為這種地面接觸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向提供一種伸縮電動螺旋致動 器(telescopic electric screw actuator)， 所述致云力器包括本體、桿、至 少一個旋轉(zhuǎn)電機，電機通過螺桿/螺母系統(tǒng)使得桿移動，所述至少一 個電機的軸驅(qū)動螺母旋轉(zhuǎn)，螺桿的一個端部被引導(dǎo)為在與本體整體形 成的管內(nèi)平移，所述管位于軸內(nèi)。優(yōu)選地，致動器包括至少兩個獨立的轉(zhuǎn)子/定子組件，定子與致 動器的本體整體形成，轉(zhuǎn)子通過軸與螺母整體形成，桿與螺桿整體形 成。優(yōu)選地，滾動軸承引導(dǎo)軸相對于本體旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，管在軸的內(nèi) 部進一步徑向伸展。優(yōu)選地，致動器進一步包括用于桿的行程的機械擋塊。


通過附圖描述本發(fā)明，其中圖1和2是根據(jù)本發(fā)明的地面接觸系統(tǒng)的優(yōu)選實施方案的透視圖。 圖3和4是用于根據(jù)本發(fā)明的地面接觸系統(tǒng)的伸縮電動致動器的 優(yōu)選實施方案的剖視圖。
具體實施方式
圖1和2描述了根據(jù)本發(fā)明的地面接觸系統(tǒng)1。此地面接觸系統(tǒng)包括通過懸架裝置3連接至車輛車體(未示出)的轉(zhuǎn)向完成的車輪2。這里的懸架包括滑塊機構(gòu)4，該滑塊機構(gòu)4由桿5和滑塊7組成，該桿5 與車輪架6整體形成，桿5在滑塊7中運動從而使得車輪能夠相對于 車輛車體進行大致豎直的懸架運動。安裝滑塊以使其相對于支撐臂8 旋轉(zhuǎn)，從而使得車輪能夠進行轉(zhuǎn)向運動。支撐臂8是用來與車輛(未示 出)整體形成的。作用于支撐臂8和與滑塊7整體形成的轉(zhuǎn)向控制桿10之間的電動 致動器9控制車輪的轉(zhuǎn)彎。應(yīng)該理解的是(根據(jù)汽車領(lǐng)域所接受的術(shù)語)，滑塊7、轉(zhuǎn)向控制 桿10和支撐臂8是懸掛元件，因為對于懸架運動而言，它們與車輛整 體形成；而車輪2、桿5和車輪架6是非懸掛元件，因為對于懸架運動 而言，它們與車輪軸整體形成。于是車輪的轉(zhuǎn)向由電動致動器直接控制，后者作用在地面接觸系 統(tǒng)的懸掛元件之間。實際上并不需要曲柄機構(gòu)或者連桿來將致動器的 運動傳遞至車輪。地面接觸系統(tǒng)可以進 ---歩包括牽引電動機11以及如申請 EP0878378或者FR04/09986中描述的控制懸架運動的電機12。'此外， 懸架彈簧13可以作用于懸架的懸掛和非懸掛元件之間。從圖1中省略 了電機12，以促進對附圖的理解。優(yōu)選地，彈簧13分別通過下彈簧軸 承表面14和上彈簧軸承表面15作用于車輪架6和滑塊7之間。優(yōu)選 地，轉(zhuǎn)向控制桿10通過上彈簧軸承表面15與滑塊7整體形成。圖3以軸向截面的形式描述了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向致動器的一個優(yōu) 選實施方案。這里描述的致動器9處于其完全收縮的位置。圖4是沿 圖3的平面A-A的放大比例的截面，顯示了桿的后端在管32中是如何 被引導(dǎo)的。在圖3和4中，可以看出，伸縮電動致動器9主要包括本體16和 桿17，桿被驅(qū)動為相對于本體作平移運動。桿17與螺桿18整體形成， 該螺桿18與螺母19協(xié)同作用，該螺母19與電機軸20整體形成。第 一轉(zhuǎn)子21和第二轉(zhuǎn)子22與軸20整體形成，并且分別與第一定子23 和第二定子24協(xié)同作用。于是，兩個電氣獨立的電機作用于共同的軸 上。優(yōu)選地，電機是沒有電刷的("無刷")同步電動機。軸+螺母的組件通過后滾動軸承25和前滾動軸承26被引導(dǎo)為相 對于本體16旋轉(zhuǎn)。桿17通過前軸頸軸承27被引導(dǎo)為相對于本體16 的前部36平移。通過在位于管32內(nèi)的溝槽30和31中滾動的輥子28 和29相對于本體引導(dǎo)桿的后端。管32位于電機軸20的內(nèi)側(cè)。管32 的后端與本體16整體形成。為了增大引導(dǎo)的剛度，管的前端可以通過 簡單的軸頸軸承或者通過例示性的滾針軸承40向軸的內(nèi)側(cè)徑向伸展。優(yōu)選地，除了任何特定傳感器以外，通過用于電機的控制來控制 桿的位置。優(yōu)選地，擋塊在延伸和收縮上限制桿的行程。在致動器的 延伸的方向，輥子28和29在管32的擋塊33和34上伸展。在致動器 的收縮的方向(也就是說在圖3中所示的桿位置)，桿的后端伸展向本體 16的底部35。這些擋塊的接觸可以被電機的電動控制所檢測，并使得 電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?qū)ζ湮恢糜嬎氵M行初始化或者重新初始化。本體16的前部36包括用于連接至地面接觸系統(tǒng)的懸掛元件的裝 置(支架37、 38)。同樣地，桿17的遠端39包括用于連接至所述懸架 元件的裝置。這些連接(在圖1中可以更好地看出)必須容許預(yù)計的轉(zhuǎn)向 運動的充分振蕩。對于緊湊型汽車，通常希望前部轉(zhuǎn)向完成的車輪能 夠向外側(cè)(外八字)轉(zhuǎn)過至少35。，并向內(nèi)側(cè)(內(nèi)八字)轉(zhuǎn)過至少25° 。于是根據(jù)本發(fā)明的致動器對于其行程來說非常緊湊。此外，由于 其包括兩個電氣獨立的電機，可能導(dǎo)致與車輪轉(zhuǎn)向和在單臺電機功率 降低的降級模式中的操作有關(guān)的數(shù)據(jù)冗余。根據(jù)本發(fā)明的地面接觸系統(tǒng)和致動器可以在具有2、 3或4個車輪 或者更多車輪的車輛中使用，轉(zhuǎn)向完成的車輪位于所述車輛的前面和 /或后面。根據(jù)本發(fā)明的地面接觸系統(tǒng)的一個優(yōu)點是，雖然用于控制轉(zhuǎn)向的 裝置保持懸掛，但它在車輪中或者在車輪的直接鄰近處對所有的功能 進行分組。當(dāng)車輛進一步包括高度控制裝置的時候，例如在以編號FR 04/07897提交的法國專利申請中所描述的那樣，也就是說可以改變支 撐臂相對于車輛車體的位置以使車輛的高度發(fā)生變化，根據(jù)本發(fā)明能 夠選擇將伸縮轉(zhuǎn)向致動器例示性地置于上彈簧支撐和懸架支撐4之間， 或者置于轉(zhuǎn)向控制桿13和啟動控制桿(take-up lever)12(支架14)之間， 或者置于懸架支撐4和轉(zhuǎn)向控制桿13之間(此處的附圖標記是申請FR04/07897的附圖標記，具體見圖1和3)。支撐臂(本說明書中附圖標記 8)具有等同于申請FR 04/07897中具有附圖標記4的"懸架支撐"的功 能。以編號FR 04/09986提交的法國專利申請具體描述了根據(jù)本發(fā)明 的地面接觸系統(tǒng)的懸架、牽引和制動裝置的優(yōu)選實施方案。
權(quán)利要求
1、一種用于機動車輛的地面接觸系統(tǒng)(1)，所述地面接觸系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向完成的車輪(2)和用于所述車輪的懸架裝置(3)，其中非懸掛元件與車輪軸整體形成，懸掛元件將與車輛的車體整體形成，其中車輪的轉(zhuǎn)向由電動致動器(9)直接控制，所述致動器作用于懸掛元件(8、10)之間。
2、 如權(quán)利要求1所述的地面接觸系統(tǒng)，其中電動致動器是伸縮致 動器。
3、 如前述權(quán)利要求中任一項所述的地面接觸系統(tǒng)，其中車輛的豎 直懸架由位于車輪體積中的滑塊機構(gòu)(4)提供，所述滑塊機構(gòu)包括與車 輪架(6)整體形成的大致豎直的桿(5)以及在桿上滑動的滑塊(7)，所述滑 塊本身被安裝為相對于連接至車輛車體的支撐臂(8)旋轉(zhuǎn)，滑塊相對于 支撐臂的旋轉(zhuǎn)使得車輪架能夠繞大致豎直的軸進行轉(zhuǎn)向運動。
4、 如權(quán)利要求2和3所述的地面接觸系統(tǒng)，其中電動致動器(9) 作用于支撐臂(8)和與滑塊整體形成的控制桿(10)之間。
5、 如權(quán)利要求2到4中任一項所述的地面接觸系統(tǒng)，其中致動器 包括螺桿(18)，該螺桿通過螺母(19)的旋轉(zhuǎn)而軸向移動，螺母與旋轉(zhuǎn)電 機(21、 23)的軸(20)整體形成。
6、 如權(quán)利要求5所述的地面接觸系統(tǒng)，其中致動器包括兩個電氣 獨立的電機，軸(20)與兩個電機的兩個轉(zhuǎn)子(21、 22)中的每一個整體形 成。
7、 一種用于如前述權(quán)利要求中任一項所述的地面接觸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向 的伸縮電動螺旋致動器，所述致動器包括本體(16)、桿(17)、至少一個 旋轉(zhuǎn)電機，電機通過螺桿/螺母系統(tǒng)(18-19)使得桿移動，所述至少一 個電機的軸(20)驅(qū)動螺母旋轉(zhuǎn)，螺桿的一個端部被引導(dǎo)為在與本體整體形成的管(32)內(nèi)平移，所述管位于軸內(nèi)。
8、 如權(quán)利要求7所述的致動器，包括至少兩個獨立的轉(zhuǎn)子/定子組件(2K 23、 22、 24)，定子(23、 24)與致動器的本體整體形成，轉(zhuǎn)子 (2K 22)通過軸與螺母(19)整體形成，桿(17)與螺桿(18)整體形成。
9、 如權(quán)利要求7或8所述的致動器，其中滾動軸承(25、 26)引導(dǎo) 軸相對于本體旋轉(zhuǎn)。
10、 如權(quán)利要求7到9中任一項所述的致動器，其中管在軸的內(nèi) 部進一步徑向伸展。
11、 如權(quán)利要求7到10中任一項所述的致動器，進一歩包括用于 桿的行程的機械擋塊(33、 34、 35)。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及機動車輛的地面接觸系統(tǒng)(1)，所述地面接觸系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向輪(2)和所述輪的懸架裝置(3)，其中非懸掛元件固定至車輪軸而懸掛元件被設(shè)計為固定至車輛車體，其中電動致動器(9)直接控制車輪轉(zhuǎn)向，所述致動器直接作用在懸掛元件(8、10)之間。
文檔編號B62D5/04GK101218145SQ200680025334
公開日2008年7月9日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者R·加希 申請人:米其林研究和技術(shù)股份有限公司