(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車輪懸架装置であって、車輪（１）を回転可能に軸支する車輪側支持要素（１７）と、軸側支持要素（１９）と、を有し、２つの支持要素の間にアクチュエータ（２１）が接続された車輪支持装置（３）を備え、車輪支持装置（３）を操作する場合に、車輪側支持装置（１７）はトー角（δ）および／またはキャンバ角（ε）を調整するため軸側支持要素（１９）に対して旋回角（φ）だけ旋回可能である車輪懸架装置において、
アクチュエータ（２１）は回転軸（２７，２８）のまわりに互いにねじれ可能な車輪側回転部分（２３）と軸側回転部分（２５）を備え、前記車輪側回転部分（２３）は両回転部分（２３，２５）がねじれる場合に軸側回転部分（２５）に対して前記旋回角（φ）だけ偏向可能であり、さらに
車輪側回転部分（２３）の回転軸（２７）は軸側回転部分（２５）の回転軸（２８）に対し傾斜角（γ）だけ傾斜し、また両回転部分（２３，２５）は回転軸受け（３０）および／または転がり軸受けを介してそれぞれの支持要素（１７，１９）に回転可能に軸支され、
車輪側支持要素（１７）と軸側支持要素（１９）の間に、連結要素（５７）が接続され、
連結要素（５７）で制動トルクが車輪側支持要素（１７）から軸側支持要素（１９）に伝達可能である
ことを特徴とする車輪懸架装置。
【請求項２】
中心軸（２９，２９’）をもつ回転部分（２３）はその回転軸（２７）のまわりに旋回角（φ）を変化させてタンブリング運動で回転可能である請求項１に記載の車輪懸架装置。
【請求項３】
両回転部分（２３，２５）は車輪側回転部分（２３）の回転軸（２７）に垂直な回転平面（I）にある制御面（２４，２６）を介して摺動接触および／または転がり接触で当接することを特徴とする請求項１または２に記載の車輪懸架装置。
【請求項４】
車輪側回転部分（２３）の回転によって旋回角（φ）が調整され、軸側支持要素（１９）に対する軸側回転部分（２５）の回転によって、両回転部分（２３，２５）から成る角度配列の立体的な方向きめが決定可能となることを特徴とする請求項１、２または３に記載の車輪懸架装置。
【請求項５】
両回転部分（２３，２５）には空所（３５）があることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項６】
両回転部分（２３，２５）のいずれにもアクチュエータ（３８，３９）としての回転モータが割り当てられ、各回転部分（２３，２５）の内部および／または外部に配置されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項７】
回転部分（２３，２５）のアクチュエータ（３８，３９）には１つの制御装置（４９）が割り当てられ、前記制御装置（４９）で目標トー角（δ目標）／キャンバ角（ε目標）に基づいて回転角（α、β）が決定され、前記回転角（α、β）よって回転部分（２３，２５）がアクチュエータ（３８，３９）を使って調整されることを特徴とする請求項６に記載の車輪懸架装置。
【請求項８】
回転部分（２３，２５）の回転角実際値（α実際、β実際）を検出し制御装置（４９）にフィードバックする角度検出器（５１）が回転部分（２３，２５）に割り当てられることを特徴とする請求項７に記載の車輪懸架装置。
【請求項９】
両回転部分（２３，２５）は軸方向に相互に入り込んで接続配置され、軸側回転部分（２５）は車輪側回転部分（２３）の空所（３５）内に配置されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項１０】
両支持要素（１７，１９）の少なくとも一方には空所断面部分として組立て空所（５５）が形成され、そこに両回転部分（２３，２５）の少なくとも一部が配置されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項１１】
連結要素（５７）が、回転部分（２３，２５）の外部に設けられたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項１２】
連結要素（５７）はアクチュエータ（２１）あるいは回転部分（２３，２５）から機能的に切り離され、および／またはアクチュエータ（２１）から距離（a）離れて間隔を保つことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項１３】
連結要素（５７）にはねじれ剛性があり、また車輪側回転部分（２３）は軸側回転部分（２５）に対して旋回角（φ）だけ偏向が許容されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項１４】
連結要素（５７）は金属蛇腹であり、車輪側および軸側支持要素（１７、１９）に取り付けられることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項１５】
金属蛇腹（５７）で制限された組立て空所（５９）に回転部分（２３，２５）が配置されることを特徴とする請求項１４に記載の車輪懸架装置。
【請求項１６】
連結要素（５７）は自在継手であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項１７】
自在継手（５７）は回転部分（２３，２５）の半径方向外側に配置された基部要素（６３）としてのリング要素と、支持要素（１７，１９）に結合された車輪側および軸側フレーム（６５，６６）とを備え、前記フレーム（６５，６６）は回転軸（６７，６９）を介して基部要素（６３）にヒンジ結合されることを特徴とする請求項１６に記載の車輪懸架装置。
【請求項１８】
車輪側フレーム（６５）と軸側フレーム（６６）とは自由空間（７１）を形成して互いに角度が置き換わることを特徴とする請求項１７に記載の車輪懸架装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの回転角センサ装置（７９，８１）が設けられ、回転角センサ装置（７９，８１）は車輪側回転部分（２３）と軸側回転部分（２５）の間の回転角（α）、軸側回転部分（２５）と軸側支持要素（１９）の間の回転角（β）、および／または車輪側回転部分（２３）と車輪側支持要素（１７）の間の回転角（θ）を検出して制御装置（４９）に導くことを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項２０】
アクチュエータ（２１）の一義的な位置決めを達成するために、回転角センサ装置（７９，８１）は少なくとも２の回転角（α、β、θ）を検出し、制御装置（４９）は検出された２つの回転角（α、β、θ）から回転角（α、β、θ）のそれぞれ任意の調整・計測組合せを導き出すことを特徴とする請求項１９に記載の車輪懸架装置。
【請求項２１】
いずれの回転部分（２３，２５）にも外周側に歯車段（７３）が設けられ、前記歯車段（７３）は自由空間（７１）を介してそれぞれに割り当てられたアクチュエータ（３８，３９）に導かれることを特徴とする請求項６ないし２０のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項２２】
自在継手（５７）の中心は車輪支持装置（３）の瞬間回転中心の高さにあることを特徴とする請求項１６ないし２１のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項２３】
アクチュエータ（３８，３９）はそれぞれの支持要素（１７，１９）に取り付けられることを特徴とする請求項６ないし２２のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項２４】
回転部分（２３，２５）の空所（３５）を通って、車輪を駆動する自在継手シャフト（５８）が導かれることを特徴とする請求項５ないし２３のいずれか１項に記載の車輪懸架装置。
【請求項２５】
請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の車輪懸架装置の回転部分（２３，２５）の回転角（α、β）を決定する方法であって、必要とするトー角（δ）およびキャンバ角（ε）に基づき運動アルゴリズムによって回転角（α、β）を計算する方法。
【請求項２６】
回転部分（２３，２５）の回転角（α、β）から最初に回転部分（２３）の正面側の中心点（M）の座標（ｘ、ｙ、ｚ）を次の方程式で計算する（フォワード計算）ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【数１】
0005389036.tif 000005
【請求項２７】
方程式（１）、（２）および（３）から次のフィードバック計算を使って回転角（α、β）を決定することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【数２】
0005389036.tif 000006
【請求項２８】
フォワード計算において回転角（α、β）に可能な４つの解の組合せを点検するために、ｘ、ｙおよびｚ座標を計算し、フィードバック計算のｘ、ｙおよびｚ座標と比較し、そのことから回転角（α、β）の有効な２つの解の組合せを決定することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
回転角度（α、β）のために、有効な２つの解の組合せの回転角度（α、β）を最新の調整値と比較して、最新値と解の間の差がより少なくなる組合せを選び出すことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特許請求の範囲の請求項１の上位概念に記載された自動車の車輪懸架装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に自動車の後軸用の制御装置を作動させる際に車輪キャンバあるいは車輪トーはアクチュエータで調整され、その結果、アクチュエータの制御によって自動車の運転動作に能動的に影響が及ぼされる。
【０００３】
この種の自動車の車輪懸架装置はDE3928135A1（特許文献１）で知られている。車輪懸架装置の車輪支持装置は車輪を回転可能に支持する車輪側の支持要素と軸側の支持要素とから構成され、その間にアクチュエータが接続される。このアクチュエータは油圧調整シリンダであり、このシリンダの一方は車輪支持装置のリンクブラケットに支持され、他方は車輪軸受けの転がり軸受け外輪に対しピストンロッドで押し付けられ、それによって、関連する車輪のトーインあるいはトーアウト角またはキャンバ角を変更するため、車輪軸受けは車輪とともに中心のリンク中点のまわりに旋回運動が実行される。
【０００４】
DE3928135A1で公知の、軸受けブラケットと車輪軸受けの間のアクチュエータ配置は組立てスペースが集中し、重い重量に伴い構造設計が複雑になる。車輪支持装置がアンスプラングマスとなるので、車輪懸架装置全体の重い重量は特に不利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】DE3928135A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は車輪懸架装置の構造が簡単で組立てスペース的に有利に配置される能動的な制御システムのある車輪懸架装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は請求項１に記載された特徴によって解決される。発明の有利な展開は従属請求項に記載される。
【０００８】
請求項１の特徴部分によると、アクチュエータは車輪側回転部分と軸側回転部分を備えて、車輪側支持要素と軸側支持要素の間に配置され、回転軸のまわりに互いにねじれ可能になっている。車輪側回転部分は両回転部分が互いにねじれる際に軸側回転部分に対して旋回角だけ偏向可能である。これに対応して車輪側支持要素に取り付けられた車輪もトー角および／またはキャンバ角だけ旋回される。したがって技術水準と相違して、車輪側支持要素の角度調整は車輪側軸受け要素を押し付ける油圧調整シリンダの直線運動によるのではなく、アクチュエータの回転部分の回転操作によって生じる。角度調整は両回転部分の反対方向または同一方向の回転操作によって、あるいは一方の回転部分がその軸のまわりに回転しない状態で両回転部分の回転によっても生じる。
【０００９】
発明によると、中心軸をもつ車輪側回転部分はその回転軸のまわりにタンブリング運動で運動できる。車輪側回転部分の回転軸は軸側回転部分の回転軸に対して一定の角度だけ斜めに調整される。車輪側回転部分のタンブリング運動の際、両回転部分は１つの回転平面上の制御面を介して、好ましくは摺動接触および／または転がり接触（転がり軸受け）で当接する。この回転平面は車輪側回転部分の回転軸に垂直な方向に向けられる。このやり方で、車輪側回転部分はその回転軸のまわりに車輪の車輪側支持要素とともにタンブリング運動で運動できる。その際、車輪側回転部分と軸側回転部分の間の旋回角は車輪側回転部分の回転角に依存して変わる。
【００１０】
アクチュエータの両回転部分は回転軸受けを介してそれぞれの支持要素に回転可能に軸支できるのが好ましい。このやり方で、回転トルクを支持要素に伝達することなく、両回転部分は互いにねじれる。
【００１１】
これに代わって、少なくとも回転部分の一方は関連する支持要素に固定結合で、すなわち、それぞれの支持要素に、例えばねじまたは溶接で結合することもできる。同様に少なくとも１つの回転部分は関連する支持要素と材料的に一体に形成することもできる。
【００１２】
両回転部分を中空円筒状に形成すると組立てスペース的に好ましい。そのことから中空円筒の円筒状内部空所はアクチュエータ、自在継手シャフトあるいは同期シャフトの組立てスペースとして使用できる。存在する組立てスペースに依存してアクチュエータは回転部分の外部に設けることもでき、回転部分と駆動可能に結合できる。中空円筒に形成する代わりに、回転部分は中実体および／または任意の形で作ることもできる。
【００１３】
軸側回転部分に対して車輪側回転部分を回転することで両回転部分の間に旋回角を調整できる。この場合、調整可能な最大旋回角は幾何形状的理由から両回転軸で形成される傾斜角の２倍となる。
【００１４】
軸側支持要素に対して同時または時間的にずれて生じる軸側回転部分の回転によって、両回転部分で形成される角度配置の立体的設定は変更できる。
【００１５】
両回転部分のアクチュエータとしては、それぞれコンパクトな組立て方式で中空円筒状回転部分の内部に場所を取らずに配置できる回転モータが特に適している。この代わりに、前述のアクチュエータは外部にも配置でき、または外部と内部を組み合わせて配置することもできる。
【００１６】
両回転部分のアクチュエータは制御ラインあるいは制御ループを介して制御装置に接続できる。この制御装置は調整する目標トー角あるいはキャンバ角に基づき両回転部分の回転角を決定する。閉じた制御ループ用に、両回転部分の回転角実際値を検出して制御装置にフィードバックする角度検出器を両回転部分に割り当てることができる。本発明は、すべての制御戦略において、自動車の走行運動、走行快適さ、安全調整または基本設計に関して適用できる。
【００１７】
車輪懸架装置を自動車横方向にコンパクトな組立て方式にするため、両回転部分は相互に入り込んだ接続配置にすることができる。両回転部分の一方、例えば車輪側回転部分を深鍋形状の空所断面部分として形成し、そこに軸側回転部分を入れるのが好ましい。この場合、深鍋形状の回転部分の底部は、軸側回転部分の制御面に当接する前述の制御面として形成することができる。
【００１８】
さらに、支持要素の少なくとも一方は、組立て空所を制限する周壁のある深鍋形状の空所断面部分として実施でき、そこに発明によるアクチュエータが配置される。回転軸受けを安定させるため回転部分は深鍋形状の支持要素の周壁に支持できる。その場合、相互に入り込んだ前述の回転部分配置の場合、半径方向外側の回転部分は深鍋形状の支持要素の周壁だけで支持できる。
【００１９】
さらなる実施形態によると、車輪側支持要素と軸側支持要素の間に連結要素を追加して接続することができ、これを介してトルク、例えば制動トルクが車輪側支持要素から軸側支持要素に、したがって車体に伝達することができる。車輪側回転部分も軸側回転部分も支持要素に関して互いに相対的にねじれ得るという問題点が発明のこの形態の基礎を成している。不都合な場合には、例えば、回転部分間に回転自由度があるために、制動トルクが車輪側支持要素から軸側支持要素あるいは車体に正確に伝達されない結果になることがある。連結要素を追加することで、力およびトルクのさらなる経路が準備でき、それを介して制動トルクは確実に車体に伝達できる。
【００２０】
連結要素は、支持要素間に接続されたアクチュエータあるいは車輪支持装置の回転部分から完全に切り離すことが好ましい。このやり方で、連結要素もアクチュエータもそれぞれ他の構造部分から機能上、影響を受けることがない。
【００２１】
連結要素はトルク伝達を保証するために、ねじれ剛性を備えることが好ましい。さらに、連結要素は軸側回転部分に対する車輪側回転部分の偏向を調整可能にするために十分弾性的および／または曲がり易く形成できる。
【００２２】
好ましい実施形態では、連結要素は金属蛇腹として実現され、車輪側支持要素にも軸側支持要素にも、例えば取り付けねじで取り付けられる。金属蛇腹で制限された組立て空所内にアクチュエータの回転部分を汚染から保護して配置することができる。その場合、回転部分は金属蛇腹から半径方向に間隔をあけて配置される。
【００２３】
すでに述べたように、両回転部分は中空円筒として形成できる。その円筒の内部空所はアクチュエータの組立てスペースとして役立つ。この代わりに、回転部分の内部空所を通って、車輪を駆動する自在継手シャフトを導くこともできる。
【００２４】
中空円筒状の回転部分内部へのアクチュエータの配置は、車輪を引っ張る場合に、つまり自在継手シャフトによらずに駆動する場合に特に有利となる。したがって、簡単にアクチュエータをそこに設けることができる。
【００２５】
回転部分の空所を通って導かれる自在継手シャフトを使用する場合、組立てスペースが限定されているので、アクチュエータは両中空円筒状の回転部分の外部に配置することが必要となる。この場合、それぞれの回転部分の外周側にそれぞれ歯車段、例えば平歯車段などが設けられる。それに駆動結合されたアクチュエータは組立てスペース的に有利になるように車輪支持装置の外部の空いたスペースに組み込まれる。
【００２６】
しかし歯車段および関連するアクチュエータをこのように回転部分の外部に配置することは、連結要素に金属蛇腹を使用する場合に問題となる。すなわち、それぞれの歯車段あるいは関連するアクチュエータは金属蛇腹を貫いて導かねばならず、このために金属蛇腹の作動性が低下する。つまり、このように金属蛇腹に歯車を貫通させると、面積２次モーメントのために、金属蛇腹で伝達可能なトルクがこの位置で低下する。これを補うためには金属蛇腹の直径は大きくしなければならない。
【００２７】
このことから金属蛇腹の代わりに、連結要素として車輪側支持要素と軸側支持要素の間に接続される自在継手を使用することができる。少ない組立てスペースで実施するため自在継手は、好ましくは回転部分の半径方向外側に配置された自在継手部分、例えば回転部分のまわりに半径方向の間隔をおいて広がるリング要素を備える。さらに、自在継手は支持要素に結合されたフレームを備え、このフレームは自在継手ヨーク技術により回転軸を介して次にリング要素に連結される。この方法で自在継手を使って、ねじれ剛性を有し、かつ遊びのないトルク伝達が車輪支持装置の両支持要素間で行われる。
【００２８】
金属蛇腹と違って自在継手は弾性復原力が全くなく、したがって軸側回転部分に対する車輪側回転部分の偏向が金属蛇腹よりも全体として円滑に所定の旋回角だけ調整できる。
【００２９】
前述の車輪側フレームと軸側フレームは自由空間を形成して互いに角度を換えて配置される。この自由空間には組立てスペース的に好都合にも、少なくとも部分的にアクチュエータが配置されるか、または回転部分の外側に歯車段が配設される。
【００３０】
発明の実施によると自在継手の中心は車輪支持装置の瞬間回転中心の高さであり、これによって車輪支持装置の調整の際にも長さ変化が生じない。
【００３１】
金属蛇腹も自在継手も生じた制動トルクを受け取ることができる。それによって、回転部分を使って準備されたアクチュエータは制動トルクの通過には利用されることがない。
【００３２】
適切な歯車段あるいは平歯車段を選択することで、アクチュエータはアクチュエータの中心軸と角度があっても作動できる。アクチュエータと回転部分の軸間隔が離れ過ぎて平歯車装置が大きくなり過ぎる場合には、例えば歯型ベルト駆動も使用できる。
【００３３】
次に、発明の５つの実施例を図面に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施例による自動車後輪軸の車輪懸架装置を概略原理図で示す。
【図２】単独状態の車輪支持装置を拡大概略部分断面で示す。
【図３】トー角またはキャンバ角を調整する両回転部分の旋回を説明する車輪支持装置の図を示す。
【図４】トー角またはキャンバ角を調整する両回転部分の旋回を説明する車輪支持装置の図を示す。
【図５】第２の実施例による車輪支持装置を単独状態で示す。
【図６】金属蛇腹を組み込んだ第３の実施例による車輪支持装置を示す。
【図７】自在継手を組み込んだ第４の実施例による車輪支持装置を示す。
【図８】第５の実施例による車輪支持装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１に周知の横リンク軸に結合した車輪懸架装置を示す。車輪１を支える車輪支持装置３はとりわけ上部横リンク５と下部横リンク７を使って車体側リンク受け９を介して旋回可能に車体１１に結合される。車体側リンク受け９と車輪支持装置側リンク受け１３は通常の構造で作られる。さらに下部横リンク７と車体１１の間で引張りばね１５が通常のやり方の関連懸架ストラットで支持される。
【００３６】
図示する横リンク軸とは相違するが、車輪支持装置３はそれぞれ任意の軸、例えば剛性軸、結合リンク軸、多リンク軸などを使って組み合わせることができる。
【００３７】
図１によると、車輪支持装置３は車輪側支持要素１７と軸側支持要素１９を備える。車輪側支持要素１７に、車輪側支持要素１７の図示しない車輪受けの車輪ハブを介して車輪１が取り付けられる。さらに車輪側支持要素１７には制動装置が通常のやり方で取り付けられる。軸側支持要素１９には２つの横リンク５，７がリンク受け１３によって結合される。
【００３８】
両支持要素１７，１９の間に、車輪側回転部分２３と軸側回転部分２５を備えるアクチュエータ２１が設けられる。図２または３から明らかなように、両回転部分２３および２５は斜めの制御面２４，２６で互いに当接して配置される。したがって両制御面２４，２６は、図３および４に示すように摺動接触で互いにずれ可能な回転平面Ｉ内にある。図示する摺動接触の代わりに回転部分間にローラ摺り合わせも同様に可能である。
【００３９】
回転部分２３，２５はその回転軸のまわりでそれぞれ回転可能に両支持要素１７，１９間に取り付けられる。回転部分２５の回転軸２８は自動車横方向ｙに向けられ、かつ回転部分２３の中心軸２９と同軸になる。回転部分２３の回転軸２７は傾斜角γだけ上方に傾斜する。したがって回転部分２３が回転角αだけ回転すると、中心軸２９を有する回転部分２３は旋回角φを変化させてタンブリング運動ＩＩをしながら回転軸２７のまわりで動く。回転角αは回転部分２３と回転部分２５の間の回転角偏りとなる。
【００４０】
図３において回転部分２３は、回転部分２３の中心軸２９が回転部分２５の回転軸２８と同軸になる回転角α＝０のときの出発位置で示す。この場合、キャンバ角εは車輪１の図示するｙｚ平面において０となる。
【００４１】
さらに図３には、例えば回転部分２３が回転角α＝１８０°のときの回転位置を破線で示す。中心軸２９’をもつ回転部分２３はタンブリング運動ＩＩをしながら回転軸２７のまわりで上方に動いてこの回転位置となる。それによって両回転部分２３と２５の間に旋回角φが生じる。旋回角φは図示する回転角αが１８０°のとき最大値となる。これに応じて、車輪１あるいは車輪側支持要素１７もｙｚ平面でキャンバ角εだけ旋回する。
【００４２】
回転部分２３の回転と同時または時間遅れで、回転部分２５は軸側支持要素１９に対して回転角βだけ回転する。
【００４３】
それによって、図３に示す軸側回転部分２５に対し角度の相違する回転部分２３はｙｚ平面から旋回し、車輪１のトー角δが調整可能になる。したがって角度の相違する回転部分２３の典型的な回転では、ｘｙ平面において９０°の回転角βのまわりでトー角δは旋回角φに一致し、そしてキャンバ角εは０に減少する。
【００４４】
したがって、回転部分２３，２５の回転角α、βを組み合わせた回転ねじれによって組み合わせたトー角およびキャンバ角の調整が実現できる。その場合、最大旋回角φmaxが2γを超えず、また下記式が満足される限り、トー角δとキャンバ角εの任意の組合せが調整可能となる。
【００４５】
【数１】
0005389036.tif 000002
両回転軸２７と２８の間に形成される傾斜角γは簡単に理解できるように図面では誇張して大きく示す。実際には傾斜角γは２°から５°の範囲で動く。それぞれの適用に応じて、傾斜角はこの角度範囲外にすることもできる。適用条件によっては傾斜角を４５°にすることも考えられる。
【００４６】
トー角δとキャンバ角εを任意に組み合わせる場合、図３および４で車輪側回転部分２３の自由端面に示す球表面部分４３の中心点Mは図４の座標系において一点鎖線で示す円周で制限されて動く。
【００４７】
図２に車輪支持装置３の支持要素１７，１９の間における両回転部分２３，２５の受けとアクチュエータの典型例をごく概略的に簡単に示す。このように回転部分２３，２５は回転受け３０を介して支持要素１７，１９に結合される。回転受け３０はそれぞれ支持要素１７，１９から突出する軸突起３１を備え、この軸突起３１は中空円筒に形成された回転部分２３，２５内に突き出る。その場合、各軸突起３１は半径方向に広がるフランジ３２の後面でそれぞれの回転部分２３、２５の正面側環状カラー３３を把持する。両回転部分２３，２５は環状カラー３３によってフランジ３２とそれぞれの支持要素１７，１９との間に回転可能に配置される。互いに接する制御面２５，２６には互いに対向する組立て開口が設けられる。これで回転部分２３，２５の両円筒状内部空所３５が互いに通じることになる。
【００４８】
前述したように、両制御面２４，２６は互いに摺動接触し、両回転部分が回転ねじれを生じた際に互いにずれる。両回転部分２３，２５を連結するために、図２に示すように、車輪側回転部分２３の制御面２４には断面がフック状の円周フランジ３６が形成される。
フランジ３６は対向する軸側回転部分２５の制御面２６の組立て開口から突き出して折り曲げ部３７の後面で回転部分２５の制御面２６を把持する。
【００４９】
両回転部分２３，２５の中空空所３５に回転モータ３８，３９が配置され、回転モータ３８，３９は歯車段４０を介してそれぞれの回転部分２３，２５の内歯車に歯合する。
【００５０】
トー角およびキャンバ角調整を実現化するために図１に示すように図示しない上位に配置された基礎構造上の制御装置によって、様々な自動車パラメータでトー角の目標値δ目標とキャンバ角の目標値ε目標が計算され、調整装置４９に伝えられる。調整装置４９は信号ライン５０を介して両回転部分２３，２５の回転モータ３８，３９を制御可能であり、回転モータ３８，３９はそれぞれの回転部分２３，２５を回転角αまたは回転角βで回転させる。図１に示すように、両回転部分２３，２５には、それぞれ両回転部分２３，２５の実際値α実際およびβ実際を検出して調整装置４９にフィードバックする角度検出器５１が配置される。
【００５１】
以下の計算においては、回転角αは回転部分２３と回転部分２５の間の回転角偏りとして理解され、また回転角βは軸側支持要素１９と回転部分２５の間の回転角偏りとして理解される。
【００５２】
両回転部分２３，２５の回転モータ３８，３９のため回転角αおよびβは調整装置４９にある運動アルゴリズムを使って計算される。運動アルゴリズムの出発点は図４に示す回転部分２３の正面側の中心点Mの運動である。座標系における中心点Mの座標ｘ、ｙ、ｚは例えば、次の式で計算される（フィードフォワード計算）。
【００５３】
【数２】
0005389036.tif 000003
トー角δとキャンバ角εを所望の組合せにするためは、回転角αおよびβは例えば、次の式で計算される（フィードバック計算）。
【００５４】
【数３】
0005389036.tif 000004
αとβの可能な４つの解の組合せのうちそれぞれ２つの組合せが有効である。α＝０°の場合と、４つの組合せが有効となるα＝１８０°の場合とを除外すると、すべての回転角βで同一のｘ、ｙ、ｚが生じる（解の数が限定されない）。例えば、フィードフォワード計算の前記式でｘ、ｙおよびｚ座標を計算し、フィードバック計算で与えられたｘ、ｙおよびｚと比較することによって、組合せの妥当性が証明できる。
【００５５】
トー角またはキャンバ角を変更する場合、有効な解の組合せを計算し、例えばその解で実施するが、その場合、αおよびβの角度変化は実際位置の最新の角度に比べ可能な限り小さくする。
【００５６】
図示する回転モータ３８，３９とは相違するが、回転部分２３と２５のねじれは各アクチュエータによって生じ、これが回転運動を起こさせる。その際、両シリンダの出発位置は、最新のトー角およびキャンバ角基準値のみに依存して任意に選択可能である。
【００５７】
図５に第２の実施例による車輪支持装置３の概略を示す。作用は図１から図４までの車輪支持装置３のものと同じであるので、その記載が参照できる。互いに対応する部品には同一の引用符号を使用する。
【００５８】
第１の実施例と相違する点は、両回転部分２３，２５が軸方向に相前後して配置されるのではなく、両回転部分２３，２５が組立てスペース的に有利になるように入れ子式に相互に入り込んで配置される。軸側回転部分２５はここでは車輪側回転部分２３の円筒状空所３５内に配置される。
【００５９】
第１の実施例と同じように、図５においても両回転部分２３，２５は回転平面I上にある斜めの制御面２４，２６を介して互いに接する。この場合、車輪側支持要素１７はプレートではなく、車輪側支持要素底部５３と、例えば円筒状の周壁５４とで深鍋形状に形成される。
【００６０】
両回転部分２３，２５からなるアクチュエータ２１は深鍋状支持要素１７で限定された組立て空所５５内にほぼ完全に配置される。回転部分２３は回転軸受け３０によって支持要素１７の周壁５４に回転可能に支持される。深鍋状支持要素１７の組立て空所５５から回転部分２５の軸側端部が突出し、この端部に軸側支持要素１９が回転自在に取り付けられる。
【００６１】
第１の実施例と同様に、中心軸２９を有する回転部分２３は旋回角φを変化させてタンブリング運動ＩＩをしながら回転軸２７のまわりに回転できる。さらに回転部分２５は軸側支持要素１９に対し回転角βだけ回転できる。
【００６２】
図１から図５までの第１および第２の両実施例は基本的な機能および調整アルゴリズムでは整合し、その基礎にたって、車輪側回転部分２３と軸側回転部分２５は車輪側支持要素１７と軸側支持要素１９の間で互いにねじれ可能となる。
【００６３】
第１および第２の両実施例の図１から図５で明らかなように、両支持要素１７および１９は互いに回転しないように配置されるのではなく、一定の運転あるいは走行状態において、次に再度述べる両支持要素１７，１９間の回転自由度が重要となるのである。図２によると、一方では、回転モータ３８は回転部分２３の歯車段４０を介して回転部分２５に対しても車輪側支持要素１７に対しても回転できる。他方では、回転モータ３９は歯車段４０を介して回転部分２３に対しても軸側支持要素１９に対しても回転できる。回転モータ３８は車輪側支持要素１７に固定で結合することも、それに対し回転モータ３９は軸側支持要素１９に固定で結合することもできる。回転モータ３８と３９自体は結合されていないので、両回転部分２３，２５は制御面２４，２８を介して回転しないようには結合されない。
【００６４】
したがって、図１から図５に示す配置においては、回転モータ３８，３９自体が結合されていないので、回転部分２３，２５の制御面２４，２６の間に存在する回転自由度によってトルクの伝達が可能でないので、都合の悪いことにも車輪側支持要素１７から軸側支持要素１９にトルクが伝達されないという危険が存在する。このような伝達されるトルクは、例えば車輪接触力から、いわば斜めの作用面の結果として生じるレバーアームを有する制動トルクまたは反動トルクである。
【００６５】
そのことから、図６および図７に示す次の第３および第４の実施例ではそれぞれ、車輪側支持要素１７から軸側支持要素１９にトクルを伝達するために、一方では軸方向で曲がり易く、かつねじり剛性のある連結要素５７が挿入される。
【００６６】
図６に示す第３の実施例は、第１の実施例と基本的に機能および構造が同一である。その点では、第１の実施例の記載が参照できる。先行する実施例と相違する点は、図６に示す実施例では連結要素５７として金属蛇腹がはめ込まれる点である。金属蛇腹は周知のように高いねじり剛性を備えるので、その結果、角度モーメントすなわちトルクの正確な伝達が保証され、詳しく言うと回転部分２３，２５を介して通じる伝達経路には無関係となる。
【００６７】
図６に示す金属蛇腹は図示しない取付けねじによって端部をそれぞれ車輪側支持要素１７と軸側支持要素１９に固定することで組み立てられる。アコーディオン状に形成された円筒カバーによって金属蛇腹５７はその軸方向には弾性的に柔軟性があり、その結果、旋回角φによる両回転部分２３，２５間の角度変化は、復原力が少ないため均衡が保たれる。
【００６８】
金属蛇腹５７は回転部分２３、２５から半径方向に間隔をあけて保持され、図６に示すように組立て空所５９が形成される。この空所に両回転部分２３，２５が、必要に応じて外側密閉状態に配置される。
【００６９】
制動の際には、図６に示す車輪側支持要素１７に取り付けた制動装置６１が作動する。それによって生じた制動トルクはここでは両回転部分２３，２５を介して車体に伝達されるのではなく、遊びがなくねじれ剛性のあるトルク伝達を可能にする金属蛇腹５７を介して車体に伝達される。
【００７０】
図７には第４の実施例を示すが、基本的な構造に関しては先行実施例に一致する。その点では、先行実施例の記載が参照できる。先行実施例と異なって、車輪側支持要素１７に支持された車輪１（図７には示されない）が引っ張られるのではなく、すなわち自在継手シャフトで動かされるのではなく、図７において破線で示す自在継手シャフト５８が余分に設けられる。
【００７１】
自在継手シャフト５８は両回転部分２３，２５の空所３５を通して導かれ、後輪駆動または全輪駆動の場合のように車輪１を動かす。スペースの理由により、両アクチュエータ３８，３９（図７にはアクチュエータ３９のみを示す）は空所３５内に配置されるのではなく、両回転部分２３，２５の空所３５外に配置される。両アクチュエータ３８，３９は図７に示すように回転部分２３，２５の外周側に設けられた平歯車段７３を介して結合される。
【００７２】
図６に示す第３の実施例と相違する点は、制動トルクを車輪側支持要素１７から軸側支持要素１９に伝達する連結要素５７が金属蛇腹ではなく、自在継手である点である。自在継手５７は図７に示すように中心のリンク部分として片側断面で示す自在継手リング６３を備え、自在継手リング６３は回転部分２３，２５の径方向外側に広がり、回転部分２３，２５から半径方向に距離aだけ離れている。自在継手リング６３は自在継手ヨーク７７を介して車輪側支持要素と軸側支持要素１９に結合される。
【００７３】
両自在継手ヨーク７７はそれぞれ車輪側フレーム６５と軸側フレーム６６を備える。フレーム６５，６６の一方は支持要素１７，１９に固定され、他方は互いに直交する回転軸６７，６９を形成する取付けピン６８によって自在継手リング６３に連結される。車輪側フレーム６５と軸側フレーム６６は図７に示すように互いに角度が９０°ずれ、しかも自由空間７１を形成する。この自由空間７１に歯車段７３の少なくとも一部および／または各回転モータ３８，３９がはめ込まれるのが好ましい。
【００７４】
図８に示す実施例は図７に示した配置と構造的にほぼ同一である。図７のものと同様に、図８においてもアクチュエータ３８，３９、特に電動モータは両回転部分の空所３５外に配置されている。図８ではアクチュエータ３８も追加して示す。このアクチュエータ３８はアクチュエータ３９にならい、平歯車段７３を介して回転部分２３外側のクラウン歯車に歯合する。
【００７５】
図８からさらに明らかなように、自在継手ヨーク７７の車輪側フレーム６５と軸側フレーム６６にはそれぞれ回転角センサ７９，８１が設けられる。回転角センサ７９は、前述したように回転部分２５と軸側支持要素１９の間の回転角偏りを表す回転角βを検出する。
【００７６】
回転角センサ８１は図８に示す回転角θを検出する。この角度は支持要素１７に対する回転部分２３のねじれ角を表す。回転部分２３の回転角θはアクチュエータ３８によって調整される。
【００７７】
先行する実施例と相違する点は、図８ではトー角／キャンバ角調整を行うために回転角度αとβを使用せずに、回転角センサ７９，８１で検出した回転角βとθを使用する点である。
【００７８】
調整の際に重要となる回転角α、βから、基本的な幾何学的関連に基づいて角度θは導き出せる。基本的にシステムは両支持要素１７と１９の連結が曲がり易いが、ねじり剛性のある場合、３つの角度α、β、θのうち２つの角度によって定まることになる。そのことから、アクチュエータ２１の位置決めを一義的に達成するために、角度の任意のサーボと測定の組合せが導き出される。
【００７９】
上記実施例に代わって、両支持要素１７，１９の間の連結要素５７をなくして、車輪側要素１７を回転部分２３に回転方向固定で結合し、または支持要素１７を省略して車輪軸受けを回転部分２３に直接組み込むことができる。この場合、回転角αとβはアクチュエータ２１の位置を一義的に決めるために必要となる。
【図１】
0005389036.tif 000007
【図２】
0005389036.tif 000008
【図３】
0005389036.tif 000009
【図４】
0005389036.tif 000010
【図５】
0005389036.tif 000011
【図６】
0005389036.tif 000012
【図７】
0005389036.tif 000013
【図８】
0005389036.tif 000014