CN1946578A - 汽车行驶机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车行驶机构，其具有一个用于支撑一个夹紧在两个弹簧座(2、12)之间的车身弹簧(8)的弹簧支架和一个具有一个活塞杆(6)以及一个减震管(7b)的减震器(7)，其中活塞杆(6)和/或减震管(7b)的一个部分布置在车身弹簧(8)内部，其中至少一个弹簧座(2)可以借助于一个包括一个驱动机构(4、5)和一个传动机构(G)驱动单元轴向调节，对于这样一种汽车行驶机构应该可以耗费较少能量地运行。特别是无需能量耗费就可以将可调节的弹簧座在汽车行驶机构的静止状态下保持在其设计位置中。为此提出，设置至少一个在汽车车身和弹簧座(2)之间起作用的蓄能器(1)，该蓄能器承受汽车的重力。

Description

汽车行驶机构
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的汽车行驶机构。
这种汽车行驶机构例如已经由DE 10101694C1公开。在此，驱动机构-弹簧座借助于该驱动机构可以进行轴向调节-是丝杠。在此该丝杠在一个丝杠螺母和一个弹簧座之间构成，其中该丝杠螺母是一个电磁驱动机构的转子，并且通过一个环形的定子在其用电流加载时作旋转运动，而该弹簧座具有与丝杠螺母的螺纹相应的外螺纹。汽车的重力作用在弹簧座上，并且通过该弹簧座传递到丝杠中，该丝杠也在丝杠螺母上施加一个扭矩。这即使在汽车行驶机构处于静止状态也会发生，其中该弹簧座在该静止状态下处于所谓的设计位置中。由此由汽车的重力在丝杠螺母上作用了一个永久的扭矩，该扭矩使得丝杠螺母旋转，并由此当没有对其进行相反的作用时，使弹簧座移动。因此在静止状态，调节驱动机构必须用恒定的保持电流加载，该保持电流要足够大，以克服由汽车的重力施加在丝杠上的扭矩，并将弹簧座保持在其静止位置(设计位置)上。
虽然理论上可以将丝杠如此构造成自制动的，使得汽车的重力在丝杠中产生自制动作用。通过这种方式，可以省去一个作用在丝杠螺母上的扭矩的永久地产生，该扭矩克服由汽车的重力作用在丝杠上的扭矩。但是实际上这种自制动的丝杠是不能实现的，因为这样的话丝杠传动机构的效率会很低。此外要求具有较大功率的驱动机构，以便获得与具有改善的效率的丝杠传动机构同样的调节功率。
本发明的任务是对按权利要求1前序部分所述的汽车行驶机构进行如此改进，使得可以省去将能量(例如以保持电流的形式)持久地输入弹簧座的调节驱动机构中，尤其是也在汽车行驶机构的静止状态期间，由此降低了能量耗费。在此同样要保证使汽车行驶机构的轴向结构高度要尽可能小。
该任务在按权利要求1的前序部分的汽车行驶机构的情况下如此解决，设置至少一个在汽车车身和弹簧座之间起作用的蓄能器，该蓄能器承受汽车的重力。
通过按本发明由蓄能器对汽车重力的承受可以使用一种在其效率方面得到优化的传动机构，例如一种没有自制动性能的丝杠传动机构或者一种行星辊子传动机构，而不必在行驶机构的静止状态中将能量(保持电流)引入到调节驱动机构中来将弹簧座保持在规定的静止位置(设计位置)中。通过蓄能器在设计位置中承受汽车的重力，传动机构(例如丝杠传动机构)减轻了重力的负荷。这种负荷的减轻使得弹簧座在设计位置(行驶机构的静止状态)中基本上是不受力的，因为在弹簧座上作用了两个数值上大小相同的并且反向指向的力，这是由汽车的重力引起的。这两个大小相同、方向相反的力一方面由车身弹簧、另一方面由蓄能器传递到弹簧座上。由此弹簧座就在设计位置中处于力平衡状态，从而在汽车的停车状态或者不受干扰的直线行驶中，无需用于将弹簧座保持在预先规定的静止位置中的保持电流。
传动机构最好是丝杠传动机构。通过这种方式可以实现一种用于弹簧座的节省位置空间以及可靠的调节驱动机构。在其螺距方面，该丝杠传动机构如此设计，使得其具有最佳的效率。
在本发明的一种优选的实施方式中，蓄能器是弹簧。在此可以使用不同的弹簧结构形式。由此例如可以将蓄能器构造成锥形螺旋弹簧。这种锥形螺旋弹簧在预压应力作用下如此集成在汽车行驶机构中，使得其在汽车车身和弹簧座之间夹紧并起作用。在其一个侧面上，该锥形螺旋弹簧支承在汽车车身上，而在其另一侧面上，该锥形螺旋弹簧则支承在弹簧座上。在此，该弹簧的尺寸如此确定并如此设计，使得其承受汽车车身的重力，并在此压缩一个确定的预先规定的量。锥形螺旋弹簧的使用具有这样的优点，即尤其是可以将行驶机构的轴向结构高度保持很小，因为这种弹簧的螺旋在压缩时移动到彼此内部。因此这种弹簧具有非常微小的几何尺寸(Blockmass)。
在本发明的另一种实施方式中，由弹簧构成的蓄能器通过一种拉力弹簧构成。这种拉力弹簧在设计位置中在拉应力作用下夹紧在汽车车身和弹簧座之间。对于这种变型方案，该拉力弹簧的尺寸也如此确定并如此设计，使得其承受汽车车身的重力。
虽然可以将拉力弹簧构造成单个弹簧，但是也可以使汽车的重力由多个单个拉力弹簧来承受，这些单个弹簧分布布置在弹簧座的圆周上。
在实践中证明有利的是，作为用于弹簧座调节的驱动单元，使用一个电磁驱动机构和一个由其驱动的丝杠传动机构。该驱动机构包括一个环形定子，该环形定子载有电磁线圈的绕组，该驱动机构还包括一个转子，其同样是环形的，并且由所述定子至少部分包围。当定子以电流加载时，该定子就以公知的方式在转子上施加一个扭矩。环形的转子是丝杠螺母，也就是说其在其内环面上具有滚动体，滚动体与弹簧座的相应的外螺纹共同作用，从而实现了一种丝杠传动机构(滚珠丝杠)。外螺纹最好可以设置在弹簧座的圆柱形的、沿着轴向延伸的突起的外表面上。
有利的是将承受汽车重力的蓄能器设置在一个壳体内部。在此该壳体以其一个端部支撑在汽车车身上，而以其另一个端部直接或者间接支撑在弹簧座上。减震器的活塞杆在此通过减震器轴承与支撑在汽车车身上的壳体端部连接。在蓄能器的这种包围的结构中，该蓄能器同样如驱动单元一样受到保护而防止污物和喷溅水，从而实现了这种结构的高的功能可靠性。
下面根据附图来更详细地描述本发明。附图具体示出：
图1示出了本发明的一种第一实施例，其中蓄能器构造成锥形螺旋弹簧；
图2示出了按图1的实施例，其中弹簧座处于其最大调节位置；
图3示出了本发明的第二实施例，其中蓄能器通过多个单个拉力弹簧构成。
在图1中示出了一种汽车行驶机构的一部分。该汽车行驶机构包括一个具有减震管7b的减震器7和一个活塞杆6。在活塞杆6上设置了一个活塞杆延长部分9，其固定地与壳体10连接。活塞杆延长部分9连接在汽车车身上。不仅减震器7、而且活塞杆6都至少部分地在车身弹簧8内延伸，该车身弹簧是螺旋弹簧。车身弹簧8在其上部区域中由一个套筒形弹簧座2包围。该弹簧座2在头侧具有一个底部B，该底部具有一个设置在套筒形弹簧座2内部的内表面和一个与该内表面对置的外表面。车身弹簧8的上端部支撑在所述底部B的内表面上。相反，构造成锥形螺旋弹簧的卸载弹簧1以其一个端部支撑在底部B的外表面上，该卸载弹簧以其另一端部支撑在一个通过活塞杆延长部分9与汽车车身连接的壳体10内表面上。
作为驱动机构设置一个定子5，其是电磁线圈。该环形定子5包围一个由丝杠螺母构成的转子4，该转子构成了电磁驱动机构的转子。转子4相对于定子5通过球轴承11可旋转地支承。转子4的圆柱形内表具有一个内螺纹，从而转子4可以用作丝杠螺母。在套筒形弹簧座2的圆柱形的、沿轴向延伸的部段的外表面上有外螺纹，该外螺纹与丝杠螺母4的(未示出的)滚动体相对应。通过这种方式，丝杠螺母4与弹簧座2构成了丝杠传动机构。
壳体10以其在图1中的上端部相对于汽车车身进行支撑，而以其在图1中的下端部支撑在定子5上，并由此间接支撑在弹簧座上。在汽车的静止状态或者在平稳的直线行驶时，汽车车身的重力通过壳体10直接作用到卸载弹簧1上，该卸载弹簧承受该重力。为此，相应地确定卸载弹簧1的尺寸并对其进行相应地设计。
通过该卸载弹簧1将重力传递到弹簧座2上。在与卸载弹簧相对置的一侧，车身弹簧8以其上端部支撑在弹簧座2上，该车身弹簧又以其下端部支撑固定地与减震管7b连接的弹簧座12。由此车身弹簧8在静止位置(设计位置)同样承受汽车的重力。通过这种方式，在设计位置在弹簧座2上作用了两个大小相同并且方向相反的力，也就是一个是卸载弹簧1的压力(其离开汽车车身的方向作用)，而另一个是车身弹簧8的压力(其朝着汽车车身的方向作用)。在其数值方面，这两个力的大小是相同的。由此弹簧座2在设计位置就保持力平衡。在该位置上，没有引起作用在转子4上的调节扭矩的力作用在丝杠传动机构上，从而不必在驱动单元4、5中引入借助于其将弹簧座保持在设计位置中的保持电流。由此，按本发明的行驶机构以比现有技术已知的行驶机构更微小的能量耗费就足够了，其中这种现有技术已知的行驶机构需要相应的保持电流。
从该设计位置(静止位置)出发，丝杠螺母4现在通过给定子5加载电流旋转，从而丝杠传动机构就起作用。该丝杠传动机构然后就以期望的和公知的方式调节弹簧座。
图2示出了按图1的行驶机构处于与图1不同的弹簧座2调节位置。在图2中，该弹簧座2移动到其最外面的调节位置，其中卸载弹簧1最大限度地压缩。构造成锥形螺旋弹簧的卸载弹簧1的各个螺旋在该位置中彼此移入其中，从而该弹簧的几何尺寸相应于单个的钢丝直径。通过这种结构形式，实现了可调节的弹簧支柱结构的特别微小的轴向结构高度，并由此实现了行驶机构的整个***的特别微小的轴向结构高度。
按本发明的主动弹簧支柱结构与被动弹簧支柱结构相比只要求一个稍大的轴向结构高度。借助于本发明可以将现有的被动弹簧支柱(也就是没有配备可调节的弹簧座的弹簧支柱)无需进一步的改装措施就用主动电磁弹簧支柱代替。由此例如可以为普通的具有非主动行驶机构的客车在以后相应地配备主动行驶机构。
在图3中示出了本发明的另一种实施例。在该实施例中，卸载弹簧1由多个拉力弹簧构成，其沿着弹簧座2的圆周分布布置。拉力弹簧以其一个端部固定在壳体10的背离减震器7活塞杆6的端部上，而其以另一端部连接在弹簧座2的卡圈2a上。
在这种实施例中，活塞杆6也通过一个减震器轴承与壳体10连接。汽车车身的重力通过活塞杆6作用在壳体10上，从而该重力通过壳体10引入到拉力弹簧中。拉力弹簧的尺寸在此如此确定并如此设计，使得其承受该重力。
拉力弹簧将重力传递到弹簧座2上。由此在弹簧座2上作用一个远离汽车车身指向的力，该力通过弹簧座2传递到车身弹簧8中。车身弹簧8正如前面已经在图1中所述那样设置。由车身弹簧8传递一个指向汽车车身的力，该力具有与由各个拉力弹簧传递到弹簧座2上的力的合力相同的数值。由此因为作用到弹簧座2上的力也是数值上相同且方向相反，弹簧座2在设计位置上保持力平衡。如上根据图1所述，在该状态下，没有力在丝杠传动机构中起作用，该丝杠传动机构将一个扭矩传递到转子4上。因此，对于这种实施方式，省去了保持电流的引入。
不言而喻，按本发明的技术方案可以在所有具有可调节的弹簧座的弹簧支柱中使用，其中驱动单元为调节弹簧座如此构造，使得汽车车身的重力在设计位置中产生一个力或者一个扭矩，该力或者扭矩起到调节弹簧座的作用，并且因此其中必须耗费能量(例如以保持电流的形式)，以便对这种不期望的调节起反作用。就图中所示的实施例而言，由内外螺纹构成的丝杠传动机构仅仅是示例。传动机构例如也可以是滚珠丝杠。同样，传动机构也可以是行星辊子传动机构。其它电磁或者液力驱动机构也可以作为调节驱动机构。在这种调节驱动机构中，按本发明的技术方案也可以成功应用。
附图标记列表
1     卸载弹簧
2     弹簧座
2a    卡圈
3     减震器止挡
4     转子，丝杠螺母
5     定子
6     活塞杆
7     减震器
7b    减震管
8     车身弹簧
9     活塞杆延长部分
10    壳体
11    球轴承
12    弹簧座
B     底部
G     传动机构

Claims (9)

1.汽车行驶机构，其具有一个用于支撑一个夹紧在两个弹簧座(2、12)之间的车身弹簧(8)的弹簧支架和一个具有一个活塞杆(6)以及一个减震管(7b)的减震器(7)，其中活塞杆(6)和/或减震管(7b)的一个部分布置在车身弹簧(8)内部，其中至少一个弹簧座(2)可以借助于一个包括一个驱动机构(4、5)和一个传动机构(G)驱动单元轴向调节，其特征在于：设置至少一个在汽车车身和弹簧座(2)之间起作用的蓄能器(1)，该蓄能器承受汽车的重力。
2.按权利要求1所述的汽车行驶机构，其特征在于：所述传动机构(G)是丝杠传动机构。
3.按权利要求1或者2所述的汽车行驶机构，其特征在于：所述蓄能器(1)是弹簧。
4.按权利要求3所述的汽车行驶机构，其特征在于：所述弹簧(1)是锥形螺旋弹簧，其在预压应力作用下夹紧在所述汽车车身和所述弹簧座(2)之间。
5.按权利要求3所述的汽车行驶机构，其特征在于：所述弹簧(1)是拉力弹簧，其在预拉应力作用下夹紧在所述汽车车身和所述弹簧座(2)之间。
6.按权利要求5所述的汽车行驶机构，其特征在于：所述拉力弹簧包括多个分布布置在弹簧座(2)的圆周上的单个拉力弹簧。
7.按权利要求1至5中任一项所述的汽车行驶机构，其特征在于：所述驱动机构(4、5)是一种电磁驱动机构，其包括一个环形的定子(5)和一个由该环形定子至少部分包围的环形转子(4)。
8.按权利要求2至7中任一项所述的汽车行驶机构，其特征在于：所述转子(4)是丝杠螺母，其在其内环面上具有内螺纹，该内螺纹与在弹簧座(2)的圆柱形突起上的外螺纹共同作用构成丝杠传动机构。
9.按权利要求1至8中任一项所述的汽车行驶机构，其特征在于：所述蓄能器(3)设置在一个壳体(10)的内部，其中所述壳体(10)以其一个端部支撑在汽车车身上，并且以其另一个端部支撑在定子(5)上。
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