SE516990C2 - Arrangemang för hjulupphängning i fordon - Google Patents

Description

nu. 10 15 20 25 30 35 516 990 eller trumbromsar, vilka på känt sätt kan aktiveras genom På så vis ansätts hydrauliskt nedtryckning' av fordonets bromspedal. bromsanordningarna vid hjulen via ett bromsledningssystem.

Likaså är dagens fordon normalt inrättade med en är avsedd att ge hjulen ett visst En känd typ av styrväxel innefattar en ingående axel vid vilken styrinrättning som styrutslag när föraren vrider på fordonets ratt. ratten är anordnad, varvid axeln överför rattens rörelser till ett kuggdrev som i sin tur är förbundet med en kuggstång. Rörelserna hos kuggstången överförs i sin tur till fordonets hjul, känd styrväxel kan kompletteras med en servoanordning som för styrning av fordonet. En sådan innefattar en hydraulisk cylinder med en kolv som är anordnad på kuggstången. På så vis kan ytterligare kraft tillföras till kuggstången vid vridning av ratten.

Den ovan beskrivna utrustningen för framdrivning, hjulupp- hängning, bromsning och styrning baseras på väl beprövade principer som idag är vanligt förekommande vid konstruktion av motorfordon. Även om dessa teknik Exempelvis kan det principer utgör väl fungerande vissa begränsningar. alla de växellåda, uppvisar de ett problem att (d.v.s. utgöra ovannämnda komponenterna motor, trans- mission, fjäderanordningar, krängningshämmare, bromsar, styrinrättning etc.) måste monteras på ett relativt litet tillgängligt utrymme i fordonet. Dessutom kan det föreligga en svårighet att på ett kostnadseffektivt och funktions- mässigt säkert sätt sammankoppla ett stort antal funktioner i samband med ett hjulupphängningssystem. I synnerhet kan det i vissa fall föreligga ett behov av en hög grad av integration av fordonets funktioner för upphängning och framdrivning av respektive hjul. 10 15 20 25 30 35 516 990 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhanda- hålla ett förbättrat arrangemang för en hjulupphängning vid ett motorfordon, vilket i synnerhet kan utnyttjas som en integrerad hjulupphängningsenhet med funktioner för främst styrning, och företrädesvis även för framdrivning och bromsning, av respektive hjul hos ett fordon. Detta uppnås medelst ett efterföljande patentkrav 1. arrangemang, vars särdrag framgår av Uppfinningen utgör ett arrangemang för upphängning av ett hjul vid ett motorfordon, varvid hjulet är anslutet till en fordonet och en drivanordning för framdrivning av bromsanordning för bromsning av respektive hjul.

Uppfinningen innefattar givare åtminstone för detektering av det av fordonets förare önskade styrutslaget hos fordonet samt tvâ styrlänkarmar vilka är infästa mellan nämnda kaross och infästningspunkter i nämnda hjul som är positionerade på ömse sidor av en tänkt vertikal linje som löper genom hjulets centrum. Dessutom innefattar uppfinningen en styrenhet för behandling av signaler från nämnda givare och aktivering av nämnda styrlänkarmar för inställning av nämnda hjul i beroende av nämnda signaler och aktuellt driftstillstånd hos fordonet.

Genonl uppfinningen uppnås en rad fördelar i förhållande till konventionella system för hjulupphängning. Främst kan noteras att uppfinningen 'utgör ett höggradigt integrerat arrangemang för hjulupphängning som medger individuell inställning av styrutslag och .hjulvinklar~ hos respektive hjul hos ett fordon. Pà så vis nmjliggörs en individuell styrning av respektive hjul hos det aktuella fordonet.

Dessutom kan ett fordon som innefattar det uppfinningsenliga arrangemanget konstrueras utan vare sig någon konventionell styrväxel eller styrkolonn. 10 15 20 25 30 35 516 990 4 Uppfinningen inrättas lämpligen i anslutning till en datorbaserad styrenhet som förses med mjukvarumässiga funktioner för dynamisk inställning av hjulvinklar, i synnerhet den s.k. ”camber”-vinkeln och den s.k. ”toe-in"- vinkeln hos respektive hjul. På så vis kan ett fordon som utformas i enlighet med uppfinningen konstrueras utan någon konventionell mekanisk hjulvinkelinställning.

Vidare kan ett fordon som utrustats med det uppfinnings- enliga arrangemanget innefatta ett styrorgan av typen ”joystick” eller liknande, som då ersätter en konventionell ratt.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar uppfinningen en drivanordning i form av en elektrisk motor som är integrerat anordnad i respektive hjul. Härigenom kan det aktuella konventionell förbränningsmotor, en konventionell växellåda fordonet konstrueras utan vare sig en eller någon drivaxel som förbinder respektive hjul med en Inte heller fabrik, vilket i sin tur skapar förutsättningar för en enkel och drivanordning monterad på fordonets chassi. behöver några mekaniska kopplingar monteras i kostnadseffektiv tillverkning.

Enligt den föredragna utföringsformen tillhandahålls en bromsanordning som är integrerat utformad med nämnda elektriska motor. Pâ så vis krävs ingen konventionell trum- eller skivbromsanordning vid ett fordon som innefattar det uppfinningsenliga arrangemanget.

Enligt utföringsformen finns dessutom en en ytterligare länkarm infäst mellan respektive hjul och fordonets kaross, vilken länkarm är utformad med en torsionsfjäderenhet för reglering av en nivàinställning av hjulet samt för en krängningshämmande funktion hos hjulet. Pâ så vis uppnås en fördel eftersom fordonet inte behöver förses med någon 10 15 20 25 30 35 516 990 konventionell mekanisk krängningshämmare.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer i det följande att förklaras närmare med hänvisning till ett föredraget utföringsexempel och de bifogade ritningarna, i vilka: figur 1 visar en principiell sidovy, delvis i tvärsnitt, av ett arrangemang i enlighet med den före- liggande uppfinningen, figur 2 visar en perspektivvy av hur det uppfinnings? enliga arrangemanget kan anordnas i. praktiken i ett fordon, och figur 3 visar uppfinningens uppbyggnad i form av ett blockschema.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM: I figur 1 visas en sidovy, delvis i tvärsnitt, av ett arrangemang enligt den föreliggande uppfinningen. Enligt en föredragen utföringsform. utnyttjas arrangemanget som en för ett vilket företrädesvis men inte uteslutande kan utgöras av en hjulupphängningsenhet motorfordon, personbil. Figuren visar principiellt hur denna hjulupphängningsenhet enligt uppfinningen kan inrättas vid ett av de fyra hjulen hos ett sådant fordon. Motsvarande hjulupphängningsenheter inrättas då lämpligen vid samtliga hjul hos det aktuella fordonet.

Enligt vad som framgår av figur 1 är det aktuella hjulet 1 på konventionellt vis inrättat att rotera kring en tänkt axel 2 samt innefattar ett däck 3 och ett nav 4. Navet 4 är 10 15 20 25 30 35 516 990 roterbart infäst via ett hjullager som innefattar en innerring 5, vilken i sin tur är förbunden med navet 4 via förhållande till nämnda axel 2. Pà ett sätt som i sig är känt kan ett antal en fläns 6 med radiell utsträckning i (ej visade) hjulskruvar föras genom flänsen 6 och fastskruvas i Imotsvarande (ej visade) hål i en yta hos innerringen 5 som är vänd mot flänsen 6. För detta ändamål är navets 4 fläns 6 utformad med (ej visade) gängade hål för sådana hjulskruvar.

Det ovannämnda hjullagret innefattar också en ytterring 7 med utsträckning kring innerringen 5 samt lagerkulor 8 som är anordnade mellan innerringen 5 och ytterringen 7. ett med integrerat framdrivningsorgan som företrädesvis Enligt utföringsformen hjulet 1 utgörs av en elektrisk motor 9. Motorn 9 innefattar i sin innefattar uppfinningen tur en stator 10 som är försedd med (ej visade) motorlindningar och som är fast förbunden med ytterringen 7. Vidare innefattar motorn 9 en rotor 11, vilken omsluts inrättad att ytterring 7, av statorn 10. Rotorn ll är rotera i förhållande till ytterringen '7 då är stillastående. hjullagrets varvid För detta ändamål är ytterringen 7 utformad som en solhjulskuggkrans, närmare bestämt med utvändiga kuggar som står i ingrepp med ett flertal ytterringens '7 omkrets. planetväxelhjul 12 som är anordnade kring Planethjulen. 12 är företrädesvis tre till antalet, varav två av dessa hjul framgår av figur 1.

Figur l visar uppfinningen principiellt och i något förenklad form. I praktiken kan statorn 10 lämpligen vara förbunden med en separat komponent i form av en (ej visad) navhållare, vilken då lämpligen är fastskruvad vid statorn 10. ~-»~ ~. - - ~ 10 15 20 25 30 35 516 990 Planethjulen 12 är lämpligen placerade kring ytterringen 7 med huvudsakligen samma delningsdiameter som de ovannämnda planethjul 12 planethjulstapp 13 som är hjulskruvarna. Dessutonl är respektive roterbart lagrat pà en fastpressad. i hål i navflänsen 6. För detta ändamål är hjullagrets innerring 5 försedd. med genomgående hål för genomföring av respektive planethjulstapp 13.

Rotorn 11 är förbunden med respektive planethjul 12 via ett ringformigt kugghjul 14. Detta kugghjul 14 är utformat med invändiga kuggar för ingrepp med motsvarande kuggar hos respektive planethjul 12 samt är också utformat med utvändiga splines för rotationssäkrat ingrepp med rotorn ll via presspassning. Dessutom är kugghjulet 14 lagrat i förhållande till hjullagrets ytterring 7, närmare bestämt mot ytterringens 7 utsida. Detta indikeras i figur 1 med Således bildar lagerbana för ytterligare lagerkulor 15. hjullagrets ytterring 7 en inre planetväxelns ringkugghjul 14.

Statorn 10 är förbunden lned. två styrlänkarmar 16 (varav endast en styrlänkarm framgår av figur 1). Enligt vad som kommer att beskrivas i detalj nedan utgör styrlänkarmarna 16 på så vis aktiveringsorgan som är inrättade för dynamisk hjulvinkelinställning hos hjulet 1 i beroende av aktuellt driftstillstànd hos fordonet och hjulet 1. Såsom exempel på de hjulvinklar som kan vara aktuella för inställning är den s.k. ”toe-in”-vinkeln, d.v.s. en 'vinkel mellan fordonets längsgående axel och ett tänkt plan längs hjulet 1, samt den s.k. ”camber”-vinkeln, d.v.s. lutningsvinkeln hos hjulet 1 i förhållande till ett tänkt plan som löper rätvinkligt mot en underliggande vägbana. Dessutom är respektive styrlänkarnl 16 inrättad för en dynamisk inställning av ett styrutslag hos hjulet 1 i beroende av förarens intentioner under körning samt i beroende av aktuellt driftstillstànd. hos fordonet och hjulet 1. För 10 15 20 25 30 35 516 990 inställning av hjulet 1 är respektive styrlänkarm 16 försedd med en förskjutbar stång 17 som kan påverkas att vilket indikeras med en pil i figur 1. Stângen 17 påverkas härvid skjutas in i och ut ur respektive styrlänkarm 16, av ett drivorgan, företrädevis i form av en elektrisk axialmotor sonx ingår" son1 en integrerad. del i respektive styrlänkarm 16 (och som inte framgår i detalj av figur 1).

Stângen 17 är svängbart förbunden med statorn 10, via en svängningsled 18. Företrädesvis sker infästningen av respektive stång 17 med hjälp av en gummibussning eftersom Alternativt kan infästningen av respektive stång 17 ske via en kulled. de aktuella vinklarna normalt är relativt små.

Den elektriska axialmotorn är en i sig känd typ av drivorgan som inte beskrivs i detalj här. Enligt vad som att aktiveras kommer förklaras nedan kan respektive axialmotor för inställningen av hjulvinklar och önskat styrutslag hos respektive hjul med hjälp av en datorbaserad styrenhet.

Vidare är respektive styrlänkarm 16 infäst i fordonets chassi 19 via ytterligare infästningspunkter 20 (varav endast en infästningspunkt framgår av figur 1). Lämpligen innefattar respektive infästningspunkt 20 en gummibussning.

Enligt utföringsformen innefattar det uppfinningsenliga arrangemanget en bromsanordning i form av en bromsaktivator 21, 21 innefattar företrädesvis en elektrisk, vilken är anordnad vid statorn 10. Även bromsaktivatorn linjär axial- motor, vilken vid aktivering är inrättad att påverka en utskjutbar bromsstâng 22 som i. sin tur anligger mot ett Vid aktivering av bromsaktivatorn 21 kommer detta element 23 svängbart element 23 som är upphängt i statorn 10. att påverkas av' bromsstàngen 22 att svängas så att en bromsback 24 pressas mot en inre cylindrisk yta hos rotorn 11. Bromsbacken 24 är försedd med ett bromsbelägg som är -. - 10 15 20 25 30 35 516 990 tillverkat av ett material som uppvisar en hög friktion mot rotorns ll insida. Härigenom erhålles en trumbromsfunktion med vars hjälp rotorn 11 kan bromsas upp. Enligt vad som kommer att förklaras nedan kan denna funktion aktiveras exempelvis vid nedtryckning av en i fordonet befintlig bromspedal.

Under drift av motorn 9, d.v.s. för rotation av hjulet 1, utnyttjas planetväxeln i navet för att öka varvtalet hos rotorn 11 till ungefär dubbla hjulvarvtalet. På så vis kan momentbehovet vid drift med motorn 9 minskas, vilket är en fördel. stillastående Härvid gäller att planethjulen 12 rullar mot den att respektive axeltapp 13 är anordnad i lagrets innerring 5, ytterringen 7 och planethjulens 12 som då roterar med cza halva rotorns 11 varvtal. Med hjälp av planetväxeln krävs vid drift eller bromsning av hjulet 1 endast ungefär halva kraften hos den uppväxlade rotorn 11, jämfört med det fall att rotorn 11 hade varit fast anordnad direkt mot hjulets 1 nav.

Vidare är enligt utföringsformen statorn 10 förbunden med en andra länkarm i form av en nivålänkarm 25, som på ett sätt som de ovannämnda styrlänkarmarna 16 är statorn 10 form av en gummibussning liknande svängbart infäst i via en ytterligare infästningspunkt 26 i eller alternativt en kulled. Nivålänkarmen 25 är inrättad att tillhandahålla en nivåreglerande och krängningshämmande hjulet 1. detta integrerad torsionsfjäderenhet 27, funktion hos För ändamål innefattar nivålänkarmen 25 en vilken i sin tur är anordnad kring en genomgående axel 28 somx utgör en infästning i fordonets kaross 19 och som företrädesvis löper huvudsakligen i fordonets längsriktning. Torsionsfjäderenheten 27 är av gummi eller ett material med motsvarande elastiska egenskaper.

Infästningen i karossen 19 sker företrädesvis via (ej visade) gummibussningar, varigenom. hjulet 1 kan ges en 10 15 20 25 30 35 516 990 10 önskad styvhet i tvär- och längsled. Detta medför i sin tur goda egenskaper vad beträffar ljud- och vibrationsisolering i fordonet.

Genom en lämplig avstämning av torsionsfjäderenhetens 27 nmterialegenskaper och uppbyggnad medges en nivàreglering av hjulet 1, d.v.s. en inställningen av hjulets l förhållande till karossen 19. Dessutom fungerar nivàlänkarmen 25 med hjälp reglering av position i vertikalled i av itorsionsfjäderenheten 27 sonx en krängningshämmare som utnyttjas för dämpning av alltför stora krängningsrörelser hos fordonet. För att optimera vägegenskaperna hos ett fordon kan exempelvis styvheten hos torsionsfjäderenheten 27 trimmas för att ge en god krängningshämmande funktion.

För att på ett enkelt och effektivt sätt kunna optimera den krängningshämmande funktionen hos torsionsfjäderenheten 27 till ett rådande driftstillstànd hos fordonet kan den vara baserad på att en elektroreologisk vätska utnyttjas. Enligt i sig känd teknik kan en sådan vätska utnyttjas i fjädrande element, varvid en relativt hög elektrisk spänning då appliceras över en viss mängd elektroreologisk vätska för att påverka dess viskositet. Pâ detta vis kan torsionsfjäderenheten 27 utnyttjas för en elektriskt styrd, aktiv dämpning.

För att ytterligare förbättra nivàregleringsfunktionen och uppfinningen är till en (ej visad) den krängningshämmande funktionen hos nivålänkarmen 25 företrädesvis ansluten reglerhävaru1 29 sonl innefattar :ai ytterligare elektrisk axialmotor. Reglerhävarmen 29 innefattar en stång 30 som kan påverkas av denna axialmotor att skjutas fram och åter, vilket indikeras med en pil i figur 1. Stången 30 är svängbart infäst i en länkstång 31, vilken i sin tur är fast förbunden med den axel 28 med vars hjälp torsionsfjäderenheten 27 är infäst. Vidare är 10 15 20 25 30 35 516 990 ll reglerhävarmen 29 svängbart infäst i fordonets kaross 19, via en ytterligare vridled 32. På så vis är reglerhävarmen 29 inrättad att utnyttjas för att ge torsionsfjäderenheten 27 en viss förspänning, vilket sker med hjälp av en lämplig manövrering av länkstången 31. På så vis medges en variabel nivåhâllning av respektive hjul 1. Dessutom medges en aktiv ”antilift”- och ”antidive”-funktion. hos fordonet, d.v.s. lyfta baktill framtill vid bromsning respektive acceleration kan på ett fordonskarossens tendens att respektive effektivt sätt motverkas. Dessuton\ uppnås på så vis en styvhet mot ”roll”-rörelser hos fordonet, d.v.s. tendenser till oönskad rotation kring fordonets längsgående axel kan då motverkas.

Torsionsfjäderenheten 27 är således enligt utföringsformen utformad med en varierbar förspänningsanordning. I det fall torsionsfjäderenheten 27 utgörs av en gummifjäder innefattar denna förspänningsanordning exempelvis en (ej erhålls då kraften på visad) roterbar innerhylsa. Nivåregleringen genom rotering av innerhylsan, varigenom länkarmsänden som är förbunden med hjulet 1 kan ökas eller minskas.

Nivàlänkarmen 25 överför således en fjädrande kraft från torsionsfjäderenheten 27, samt överför också en krängningshämmande kraft från torsionsfjäderenheten 27 och dess förspänningsanordning, vilket kan ske dynamiskt exempelvis vid kurvkörning. Vidare överför nivålänkarmen 25 en nivåreglerande kraft från torsionsfjäderenheten 27 och vilket lämpligen kan ske i dess förspänningsanordning, samband med en lastförändring hos fordonet.

Enligt vad som kommer att beskrivas i detalj nedan uppbär det uppfinningsenliga arrangemanget ett antal givare för olika parametrar som anger det aktuella drifttillståndet hos fordonet och respektive hjul.

Dessa givare (som ej 10 15 20 25 30 35 516 990 12 framgår av figur 1) utnyttas vid styrning av styrlänkarmarna 16, nivålänkarmen 25 och reglerhävarmen 29.

I figur 2 visas i perspektiv' hur det uppfinningsenliga arrangemanget kan anordnas i. praktiken i. ett fordon. Av är två till karossen 19 via två figuren framgår att styrlänkarmarna 16, 16' antalet och är infästa i gummibussningar 20, 20'. Styrlänkarmarna 16, 16' är huvudsakligen identiska till sin utformning och är som ovan nämnts svängbart infästa via respektive stång 17, 17' i infästningspunkter 18, 18' i statorn 10 :una är anordnade längs huvudsakligen samma horisontalplan. Närmare bestämt är styrlänkarmarna 16, 16' infästa. på ömse sidor av' en tänkt linje 33 med vertikal utsträckning som löper genom hjulets 1 centrumpunkt. Vidare är lämpligen styrlänkarmarna 16, 16' infästa nedanför en tänkt horisontell linje 34 som parallellt underliggande vägbanan och genom hjulets 1 centrumpunkt. Uppfinningen är löper huvudsakligen med den dock inte begränsad till denna placering av styrlänkarmarna 16, 16' utan alternativt kan dessa vara infästa ovanför den horisontella linjen 34.

Enligt vad, som framgår av figur 2 är vidare torsions- fjäderenheten 27 arrangerad kring axeln 28, vilken i sin infäst i fordonets chassi 19 tur är enligt vad som förklarats ovan. I axeln 28 finns även länkstângen 31 infäst. Länkstàngen 31 kan då pâverkas med hjälp av reglerhävarmen 29 och den tillhörande stången 30 för en reglering av den nivàreglerande och krängningshämmande funktionen hos torsionsfjäderenheten 27. Figur 2 visar en praktisk utformning vid vilken länkstângen 31 anordnas med utsträckning i riktning bort från hjulet 1, som alternativ till vad som visas i figur 1, där länkstângen 31 visas med utsträckning i riktning mot hjulet 1. Båda dessa alternativ är således möjliga inom ramen för uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 516 990 13 Infästningen av de två styrlänkarmarna 16, l6', nivà- länkarmen 25 och reglerhävarmen 29 sker som ovan nämnts mot Enligt vad, som framgår av figur 2 utgörs den del av 19 där lämpligen av ett ramliknande element 35, vilket då tjänar hjälp fordonets chassi 19. chassit infästningen sker som en särskild infästningskomponent med vars montering av det uppfinningsenliga arrangemanget i ett fordon kan underlättas. Med hjälp av ramelementet 35 medges också att de aktuella komponenterna hålls på plats som en enda enhet. Dessutom medges med ramelementet 35 att kraven på noggranna toleranser på infästningarna mot karossen kan minskas.

Företrädesvis anordnas de två styrlänkarmarna 16, 16' symmetriskt på respektive hjul hos det aktuella fordonet.

Detta nædger att identiska hjulupphängningsenheter enligt uppfinningen kan utnyttjas i fordonets respektive hörn.

I figur 3 visas principiellt och i blocksschemaform hur det uppfinningsenliga arrangemanget kan inrättas och utnyttjas i ett integrerad hjulupphängningsenhet för elektrisk styrning av fordon. Härvid utnyttjas arrangemanget som en framdrivning, vinkelinställning, styrning och bromsning av fyra huvudsakligen till respektive hjul hos fordonet. Varje hjul kan då regleras respektive hjul hos fordonet. Lämpligen utnyttjas identiska hjulupphängningsenheter oberoende av varandra avseende vridmoment och hjulvinklar.

Uppfinningen baseras på att de två styrlänkarna 16, 16' kan styras med hjälp av en datorbaserad styrenhet 36 som på i sig känt sätt är inrättad att ta emot ett antal Enligt utföringsformen innefattar uppfinningen en första givare signaler från ett motsvarande antal givare. 37 för generering av' en signal soul motsvarar förarens önskemål avseende styrutslaget eller rattvinkeln hos fordonet. En sådan givare 37 kan utgöra en integrerad 10 15 20 25 30 35 516 990 14 vinkelgivare i. en konventionell (ej visad) fordonsratt eller alternativt ingå som en del i en ”joystick” eller liknande styrreglage. Oavsett vilken form som utnyttjas gäller att en signal från denna första givare 37 avseende förarens styrkommandon matas till styrenheten 36.

Den första givaren 37 är företrädesvis försedd med en (ej visad) enhet för återkoppling av en kraft som i ett motstånd motsvarar styrutslaget hos fordonets hjul. Exempelvis kan styrreglaget ger eller en rörelse som en sådan återkopplad kraft tillhandahållas med hjälp av en (ej visad) elektrisk motor som är anordnad i styrreglaget. På så vis upplevs det av föraren som om det fanns en mekanisk förbindelse mellan ratten och hjulen.

Vidare finns en andra givare 38 i form av en kraftgivare hjul hos det Den. andra givaren. 38 är anordnad i anslutning till respektive uppfinningsenliga arrangemanget. ansluten till styrenheten 36 och avger en signal som motsvarar ett mått på den kraft som verkar mot respektive hjul från den underliggande vägbanan. En sådan kraftgivare 38 är företrädesvis anordnad så nära respektive hjul som möjligt och utgörs exempelvis av en trådtöjningsgivare som anordnas i det ovannämnda hjullagret. En sådan givare kan då utnyttjas för att detektera sidkrafter som verkar på hjulet, minimeras genom en lämplig inställning av hjulet. En sådan varigenom rullmotstândet mot underlaget kan kraftgivare kan också utnyttjas för avkänning av längsgående krafter som verkar mot hjulet, d.v.s. krafter som verkar i fordonets längsriktning.

Vidare finns en tredje givare 39 i form av en lägesgivare anordnad i anslutning till respektive hjul. Denna tredje givare 39 avger till styrenheten 36 en signal som motsvarar hjulet i förhållande till (d.v.s. vagnshöjden). En sådan givare kan också ett mått på nivåläget hos karossen 10 15 20 25 30 35 516 990 15 utnyttjas för att detektera rollvinkeln hos fordonet (d.v.s. i vilken utsträckning fordonet roterar kring sin längsgående axel). Lägesgivaren 39 för fjädringsrörelse anordnas lämpligen mellan den övre länkarmen 25 och karossen 19 (jfr. figur 1).

Med hjälp av signalerna som matas från åtminstone nämnda första givare 37, företrädesvis även nämnda andra och tredje givare 38, 39, till styrenheten 36 kan en lämplig inställning av styrutslag och hjulvinklar hos respektive hjul göras i beroende av aktuellt driftsfall hos fordonet.

För detta ändamål innefattar styrenheten 36 ett dataminne som inrymmer tabeller som i beroende av olika invärden från den första givaren 37, den andra givaren 38 och den tredje givaren 39 beräknar utvärden för styrning av funktionen hos styrlänkarmarna 16, l6'. Exempelvis utnyttjas signalen från den första givaren 37 vid inställning av önskat styrutslag hos respektive hjul. aktivt hjulvinklarna (exempelvis camber- och toe-in-vinklarna) så Uppfinningen kan utnyttjas för att reglera att dessa ges optimala värden beroende pà det drifts- tillstànd som för ögonblicket Exempelvis kan då tas hänsyn till aktuella sidkrafter på hjulen, aktuella driftsparametrar hos fordonet såsom dess aktuella hastighet gäller för fordonet. lägen hos hjulen samt andra och bränsleförbrukning. Uppfinningen kan utnyttjas för att ge optimal bränsleekonomi genom att kontinuerligt optimera hjulvinklarna för minimering av rullmotståndet hos respektive hjul. Uppfinningen kan också utnyttjas för att vid exempelvis sidvind mot fordonet parera denna påverkan med en styrutslag som hjulvinkelinställning och ett anpassas efter minsta möjlig luftmotstánd, vilket också päverkar* bränsleförbrukningen i gynnsanl riktning. Härvid utnyttjas styrenheten 36 för inställning av hjulen för minimering av sidkrafterna som verkar mot respektive hjul, v- ._ 10 15 20 25 30 35 516 990 16 vilket i sin tur detekteras med hjälp av nämnda kraftgivare 38. Vidare kan sidostabiliteten hos fordonet anpassas genom en kontinuerlig inställning av camber-vinkeln hos respektive hjul. En sådan funktion kan exempelvis utnyttjas av föraren för att med hjälp av ett lämpligt (ej visat) reglage ange huruvida en aktiv eller en mer komfortbetonad körstil föredras. I beroende av vilken körstil som anges och matas till styrenheten 36 kan motsvarande inställningar av hjulen göras. För kontinuerlig nivåreglering och reglering av den krängningshämmande funktionen kan dessutom en styrning av de ovannämnda reglerhävarmarna 29 utnyttjas.

Företrädesvis innefattar systemet också en fjärde givare 40 i form av en bromsgivare som företrädesvis är anordnad i anslutning till en i fordonet (ej visad) bromspedal. Med hjälp av signaler från bromsgivaren 40 kan den ovan beskrivna bromsaktivatorn 21 ansättas då föraren önskar bromsa fordonet. Uppfinningen kan också utnyttjas för att ansätta hjulens bromsar vid icke-föraraktiverade bromsningar, vilket exempelvis kan vara aktuellt i de fall där antispinn- och ABS-funktioner önskas hos fordonet.

Lämpligen samordnas då funktionen hos respektive bromsaktivator 21 och respektive elmotor 9 vid sådan styrning av drivningen och bromsningen av hjulen.

Andra typer av givare kan vara aktuella för att detektera aktuellt driftstillstând hos fordonet och dess hjul.

Exempelvis kan en femte givare i form av en accelerometer 41 utnyttjas för matning av en signal till styrenheten 36 avseende fordonets aktuella acceleration. Vidare finns en sjätte givare 42 avseende ett mått på förarens gaspådrag ansluten till styrenheten 36, för reglering av vridmomentet hos respektive elmotor.

Enligt vad som beskrivits ovan är uppfinningen inrättad att styra hjulvinklar och styrutslag hos respektive hjul. 10 15 20 25 30 35 516 990 17 i beroende av vilket kan detekteras med den ovannämnda sjätte givaren 42 som utgörs inrättad att gaspådrag, Dessutom är styrenheten 36 exempelvis ett mått på förarens av en lägesgivare för en gaspedal, styra motorn i hjul för att fordonet. Denna typ av styrning beskrivs inte i detalj här. respektive erhålla avsedd hastighet hos Dock kan noteras att bromsarrangemanget företrädesvis är inrättat så att en regenerativ bromsning med hjälp av respektive elektrisk motor sker som ett första steg innan friktionsbromsning via bromsbacken 24 initieras.

Dessuton1 kan en sjunde givare 43 son: avger ett .mått på rotationshastigheten hos respektive hjul vara ansluten till styrenheten 36. På så vis kan uppfinningen utnyttjas för att (i optimera hjulvinklarna för att på så vis tillhandahålla en synnerhet vid höga hastigheter hos fordonet) höggradig stabilisering av fordonet. Denna sjunde givare 43 kan utnyttjas för att beräkna fordonets hastighet samt rotationsförändringar hos respektive hjul. Med utgångspunkt från signaler från den sjunde givaren 43 kan exempelvis en drivande alternativt bromsander kraft påföras respektive hjul i det fall att en antispinn- och ABS-funktion önskas.

Dessutom kan sådana signaler utnyttjas för att registrera vägfriktionen vid halka.

I avsikt att nfijliggöra en exakt reglering av styrlänk- armarna 16, 16' är dessa komponenter företrädesvis försedda vilka till styrenheten 36 avger signaler som nmtsvarar ett mått på med varsin lägesdetektor 44 respektive 45, läget hos respektive stång 17, 17' hos styrlänkarmarna 16, l6', d.v.s. ett mått som anger hur långt respektive stång 17, 17' Företrädesvis har skjutits ut ur respektive styrlänkarm 16, l6'. är även reglerhävarmen 29 försedd med en motsvarande lägesdetektor 46, vilken på liknande vis till avger en signal till styrenheten 36 som motsvarar ett mått på det aktuella läget hos den till reglerlänkarmen 29 e _ .. -u.. --- 10 15 20 25 30 35 516 990 18 hörande stången 30.

Ytterligare (ej visade) givare kan också utnyttjas i samband med uppfinningen. Exempelvis kan sidaccelerometrar (franl och bak på karossen) utnyttjas för att detektera fordonets aktuella sidacceleration. Vidare kan en girvinkelmätare utnyttjas för detektering av fordons- karossens rotationsrörelser betraktat ovanifrån, d.v.s. för att detektera tendenser till sladd hos fordonet. Dessutom kan lufthastighetsdetektorer utnyttjas i. de främre hörnen av fordonet för att indikera luftmotstånd och vindriktning.

Signaler från sådana detektorer kan då utnyttjas för att kunna styra inställningen av respektive hjul hos fordonet på lämpligt sätt under färd, för att uppnå ett minimalt luftmotstând.

Uppfinningen kan således utnyttjas för individuell inställning' av' styrutslag och hjulvinklar hos respektive hjul i ett fordon. I det följande förklaras hur uppfinningen kan utnyttjas vid ett antal typiska driftstillstånd hos ett fordon.

Camber-vinkeln. hos respektive hjul påverkar sidostabili- teten hos fordonet. För inställning av en lämplig camber- vinkel hos respektive hjul kan först ett börvärde för denna vinkel räknas ut med hjälp av höjdläget på höger och vänster sida av fordonet. Härvid tas också hänsyn till en signal från den första givaren 37 avseende styrutslaget hos fordonets ratt samt en signal från den andra givaren 38 avseende den sidkraft som verkar mot hjulen. Företrädesvis utnyttjas också en signal avseende sidaccelerationen. som verkar mot karossen. Om exempelvis höjdläget är lika för inställda rattläget motsvarar körning rakt fram och om sidkrafterna höger och vänster sida av fordonet, om det mot hjulen samt sidaccelerationen är huvudsakligen noll kan antas att det aktuella fordonet körs rakt fram utan någon ~.u« _ .«<- _-- 10 15 20 25 30 35 516 990 19 I ett sådant aktiveras så att camber- lutning i förhållande till horisontalplanet. fall kan styrlänkarmarna 16, 16' vinkeln för respektive hjul är något negativ, vilket ger en god stabilitet hos fordonet i sidled. Med negativ camber- vinkel menas dà att den övre delen av ett hjul lutar något in mot fordonet.

När hjulet fjädrar in och ut över väghinder, utan förekomst av rattvridning och sidacceleration som verkar umt fordonet, så behöver inte styrlänkarmarna 16, 16' aktiveras för omställning av camber-vinkeln för respektive hjul. Om däremot höjdläget är olika för hjulen på höger och vänster sida av fordonet samtidigt som ratten vrids och fordonet påverkas av sidacceleration, vilket kan sägas motsvara att bilen går in i. en kurva, så ställs företrädesvis camber- vinkeln sá att hjulet beräkningsmässigt står vertikalt mot vägbanan.

Vidare kan toe-in-vinkeln hos respektive hjul ställas in med hjälp av ett mått på sidkrafterna i hjulet, enligt vad som detekteras med ovannämnda andra givare 38. Härvid tas hänsyn till att sidkrafterna i hjulet skall vara minimala för att lägsta möjliga rullmotstànd skall kunna erhållas.

Lämpligen utnyttjas också vid sådan inställning signaler den första girvinkelgivare och från givaren 37, sidaccelerometrar.

Vidare kan uppfinningen utnyttjas för att få fordonet att detta fall höjdlägesgivaren 39 samt företrädes- rulla plant vid kurvkörning. I utnyttjas rattvinkelgivaren 37, vis en hastighetsgivare hos respektive hjul. I denna driftstillstånd utnyttjas styrenheten 36 för att beräkna i skall att förspänna torsionsfjäderenheten 27 för att bilen skall gå vilken grad reglerhävarmen 29 aktiveras för huvudsakligen plant vid kurvkörning. ~uuv s u nova nu' 10 15 20 25 30 35 516 990 20 Vid körning med sidvind mot fordonskarossen kan uppfinningen utnyttjas för att nwtverka den kraft som då fordonet. Vid tillstànd där kraftgivarna 38 i hjulen pâverkas utan att verkar mot kraftig sidvind råder ett karossen pâverkas av någon sidacceleration, samtidigt som ratten är i ett läge som motsvarar körning rakt fram. Så sidoriktad kraft respektive styrlänkarm 16, 16' så att hjulen fram och bak länge en sådan föreligger styrs då styr så att bilen fortfarande går rakt fram men en aning (s.k. mot vinden. Vid exempelvis sidvindsförändringar, kastvindar diagonalt ”hundgång”), d.v.s. karossen 'vrids något och vid omkörningar, som hastigt förändrar den infallande kraften från sidvinden, kommer hjulens kraftgivare och karossens girvinkelgivare och sidaccelerometrar att reagera. Styrenheten kan då vara inrättad att initiera en snabb motstyrning av hjulen för minimering av girning och avdrift. driftstillstånd, utnyttjas för parkering, kan vilket underlättar manövreringen av fordonet. Fyrhjulsstyrning kan Vid speciella såsom uppfinningen fyrhjulsstyrning, utnyttjas både för att minska fordonets vänddiameter och för att öka dess högfartsstabilitet. Exempelvis kan en diagonalförflyttning ut från och in mot en trottoar ske i samband med en uppfinningen kan fyrhjulsstyrning kopplas, in automatiskt parkeringsmanöver. I enlighet med vid behov, företrädesvis vid körning med fordonet med en hastighet (vilket kan detekteras med den ovannämnda hjulrotationsgivaren 43). Vid som understiger en viss gräns körning med relativt höga hastigheter kan uppfinningen också utnyttjas så att bakhjulen styr något, för att på så vis bidra till en hög stabilitet hos fordonet.

Ett annat exempel på ett användningsområde för uppfinningen är i de fall där det aktuella fordonet är tungt lastad och det finns önskemål att anpassa chassits höjd över vägbanan 10 15 20 25 30 35 516 990 21 beroende av lastens vikt. Denna nivàanpassning kan då göras genonl lämplig styrning av' de ovannämnda reglerhävarmarna 29.

Uppfinningen är inte begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen, utan kan varieras inom ramen för de efter- Exempelvis kan uppfinningen i följande patentkraven. princip realiseras med en konventionell motor, t.ex. en förbränningsmotor, som är anordnad i fordonets chassi och som är förbunden med fordonets drivande hjul via en konventionell mekanisk koppling. Dessutom kan i princip en konventionell bromsanordning utnyttjas som alternativ till den ovannämnda elektriska bromsen. Vidare kan uppfinningen personbilar, utnyttjas vid. olika typer av fordon, t.ex. lastvagnar och bussar.

Uppfinningen kan i sin enklaste form implementeras med de två styrlänkarmarna 16, 16', som då anordnas såsom angivits ovan, d.v.s. de är infästa mellan fordonskarossen och infästningspunkter i respektive hjul som är positionerade på ömse sidor av en tänkt vertikal linje som löper genom hjulets centrum. Det minimum av givare som då kan utnyttjas för att realisera uppfinningen utgörs då av en givare för förarens önskade rattutslag. Företrädesvis utnyttjas då också de detektering av läget hos respektive stäng 17, 17' Ett möjliggör styrning av styrutslag och hjulvinklar, ovannämnda lägesdetektorerna 44, 45 för hos de två styrlänkarmarna 16, l6'. sådant arrangemang t.ex. camber-vinkeln, hos respektive hjul.

I princip kan de elektriska anordningarna för drivning och bromsning ersättas helt eller delvis av hydrauliska kraftöverföringsanordningar (styrlänkarmar, fjäder-, nivåreglerings-, krängningshämmar- och dämparelement samt hjulmotorer) utan att grundprincipen hos uppfinningen förändras. Exempelvis kan de ovannämnda elektriska n u .vu- v 10 15 20 25 30 35 516 990 22 I det fall att elektriska aktivatorer utnyttjas kan dessa lämpligen axialmotorerna ersättas med hydraulcylindrar. göras självhämmande för att absorbera sidkrafter som verkar mot hjulen vid körning.

I det fall att eldriften ersätts av hydraulisk drift kan lämpligen planetväxelns funktion bli omvänd jämfört med vad som förklarats ovan. Vid denna alternativa utföringsform ansluts hydraulmotorer till planethjulen så att bilhjulens Vid hydrauldrift tillkommer också ett ventiler varvtal fördubblas. antal komponenter såsom hydraulpumpar, och ledningar. Dock kan den ovannämnda friktionsbromsen. utgå eftersom hydraulmotorerna vid behov kan strypas helt för att låsa hjulen till ett stillastående läge.

Det ovannämnda bromsarrangemanget kan utformas på olika sätt. rotorns utsida istället för dess Exempelvis kan bromsbelägget inrättas att påverka insida (vilket visats ovan). En fördel med detta arrangemang är att inte onödig friktionsvärme alstras i den del av rotorn som fungerar som motor. Alternativt kan även rotorn anordnas så att den omsluter statorn, d.v.s. så att rotorn roterar närmast vilket effektiv kylning av motorn. hjulfälgen, skulle kunna öka möjligheterna till Torsionsfjäderenheten 27 kan vara baserad på exempelvis en gummifjäder eller en stàlfjäder.

Enligt en ytterligare alternativ utföringsform kan komfort- egenskaperna hos det aktuella fordonet förbättras genom att de två styrlänkarmarna kopplas till varandra så att de vertikalled, frikopplade i förhållande till varandra i horisontalled. följer varandra i men är huvudsakligen Vidare kan fjäderkonstanten. hos torsionsfjäderenheten 27 göras progressiv så att en relativt tungt lastad bil ges lO 15 oc: 516 990 23 ökad fjäderstyvhet.

Enligt ett ytterligare alternativt utförande kan nivàlänk- armen anordnas vid en förlängd del av statorn 10, en s.k. svanhals, så att nivålänkarmens övre infästning hamnar på en position som är ovanför däcket. På så vis nædges en längre hävarm för upptagning av sidkrafter mot hjulet.

Vidare kan en parkeringsbromsfunktion erhållas genom en ansättning av de elektriska bromsarna, eventuellt i kombination med att alla fyra hjulen ställs i vinkel mot varandra, d.v.s. i "plogläge”. På så vis blir fordonet svårt att rulla och att bogsera bort.

Torsionsfjäderenheten kan alternativt vara av hydro- pneumatiskt utförande, vilket också medger krängnings- hämmande och nivàreglerande funktioner.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 516 990 24 PATENTKRAV:

1. Arrangemang för upphängning av ett hjul (1) vid ett motorfordon, varvid hjulet (1) är anslutet till en drivanordning (9) för framdrivning av fordonet och en bromsanordning (21) för bromsning av respektive hjul (1), k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar: givare (37, 38, 39) för detektering av åtminstone det av fordonets förare önskade styrutslaget hos fordonet, två styrlänkarmar (16: l6') vilka är infästa mellan nämnda kaross (19) och infästningspunkter (17, 17') i nämnda hjul (1) som är positionerade på ömse sidor av en tänkt vertikal linje (33) som. löper genom. hjulets (1) centrum, samt en styrenhet (36) för behandling av signaler från nämnda givare (37, 38, 39) och aktivering av nämnda styrlänkarmar (16, l6') för inställning av nämnda hjul (1) i beroende av nämnda signaler och aktuellt driftstillstånd hos fordonet.

2. Arrangemang enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda drivanordning (9) utgörs av en elektrisk motor som är anordnad i anslutning till nämnda hjul (1). k ä n n e t e c k n a t (21) integrerat med nämnda elektriska motor (9).

3. Arrangemang enligt patentkrav 2, d ä 1: a v , att nämnda bromsanordning är anordnad

4. Arrangemang enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t (40) som indikerar en av fordonets förare önskad ansättning av d ä r a v , att det innefattar en ytterligare givare nämnda bromsanordning (21). Y 10 15 20 25 30 35 516 990 25

5. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar ytterligare givare (38, 39) för detektering av den kraft med vilken respektive hjul (1) påverkas samt för detektering av hjulets (1) höjdläge i förhållande till fordonets kaross (1).

6. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, kännetecknatdärav,attrespektive (16, l6') axialmotor som innefattar en utskjutbar stång (1). innefattar en elektriskt påverkbar (18) styrlänkarm vilken är ansluten till nämnda hjul

7. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar en (25) och en ytterligare infästningspunkt (25) för reglering av' en niváinställning av som är infäst mellan nämnda hjul (28) är utformad. med en torsions- ytterligare länkarm (1) (19), vilken länkarm fjäderenhet (27) hjulet samt för en krängningshämmande funktion hos hjulet (1)- i karossen

8. Arrangemang enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda torsionsfjäderenhet (27) innefattar en elektroreologisk vätska för aktiv reglering av den (25) fjäderkraft med vilken nämnda länkarm verkar mot hjulet (1).

9. Arrangemang enligt något av patentkrav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar en reglerhävarm (29) som ansluter mellan nämnda kaross (19) och nämnda ytterligare länkarm (25), vilken reglerhävarm (29) är påverkbar för förspänning av fjäderkraften hos nämnda ytterligare länkarm (25). 10 Fordon innefattande ett arrangemang enligt något av föregående patentkrav.