CN100484786C - 气动弹簧减振结构单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车车轮和行驶机构的弹簧装置的气动弹簧-减振结构单元，其具有一个可变化的、通过一个膜片折叠气囊限制的空气室，在该空气室中在一个车身侧固定的、且设置有减振系统的第一结构组件和一个固定在汽车行驶机构上的、并和这个行驶机构一起运动的第二结构组件之间设置该膜片折叠气囊，并且所述气动弹簧-减振结构单元具有一个将车身侧的第一结构组件和行驶机构侧的第二结构组件连接起来的活塞杆，该活塞杆在它的车身侧的自由端部上借助一个活塞纵向移动地被容纳在减振系统的一个缸衬套的内腔中，根据本发明，在该减振结构单元中活塞杆(8)在减振系统(2)的缸衬套(6)的内部借助一个转盘轴承装置(13)纵向移动地被导向，该转盘轴承装置使得活塞杆纵轴线相对于缸衬套(6)的中间纵轴线(18)的可以角度偏转；并且在活塞杆(8)和活塞(9)之间设置一个连接部件(10)，该连接部件分别借助一个万向球接头(11、12)固定在活塞杆(8)和活塞(9)上。

Description

气动弹簧减振结构单元
技术领域
本发明涉及一种用于汽车车轮和行驶机构构件的弹簧装置的气动弹簧减振结构单元。该气动弹簧-减振结构单元具有一个可变化的、通过一个膜片折叠气囊限制的空气室，其中在一个车身侧固定的、且设置有减振系统的第一结构组件和一个固定在汽车行驶机构上的、并和这个行驶机构一起运动的第二结构组件之间设置该膜片折叠气囊，并且所述气动弹簧-减振结构单元具有一个将车身侧的第一结构组件和行驶机构侧的第二结构组件连接起来的活塞杆，该活塞杆在它的车身侧的自由端部上借助一个活塞纵向移动地被容纳在减振系统的一个缸衬套的内腔中。
背景技术
例如DE 199 59 839 A1公开了这样一种类型的结构单元。在该文献中描述了一种与一个减振系统组合的气动弹簧。在该气动弹簧中属于减振系统的缸衬套-在该缸衬套中可运动地容纳着与一个活塞杆连接的活塞-借助一个专门的密封装置与气动弹簧的空气室密封，其中，该密封装置的专门的弹性类型允许缸衬套偏离于通常的中间垂线作小的运动。
在所述结构中下述情况证明是不利的，即将车身侧结构组件和行驶机构侧结构组件连接起来的活塞杆在正常运行条件下由于在所述结构组件之间可能出现的位移常常会经受弯曲应力。由于活塞和活塞杆的连接，这些弯曲应力会导致减振系统的缸衬套内的摩擦的提高，其结果是导致减振系统的响应特性变坏。
此外，现有技术还公开了一些结构方案。在这些结构方案中，特别是当弹簧应力高时-在这种高弹簧应力中压合气动弹簧的空气室，使得设置在行驶机构侧的气动弹簧的挡块与设置在对面的车身侧的结构组件接触，设置在减振系统的缸衬套外面的缸衬套的支承装置承受特别大的力。在通常的运行状态下这通常会导致现有技术已公开气动弹簧-减振结构单元的提前损坏或者说故障。
发明内容
以现有技术中众所周知的这些缺陷为依据，本发明的任务是对这类气动弹簧减振结构单元作如此进一步改进，即由于改进了结构单元内部的力的传递可大大地提高这类装置的使用寿命。
在上述类型的气动弹簧减振结构单元中这个任务通过如下所述来完成。
根据本发明，在减振系统的缸衬套的内部活塞杆纵向移动地在一个转盘轴承装置中被导向，该转盘轴承装置使得活塞杆纵轴线相对于缸衬套的中间纵轴线可以角度偏转；并且在活塞杆和活塞之间设置一个连接部件，该连接部件分别借助一个万向球接头固定在活塞杆和活塞上。
如上所述，在这种情况中，本发明的基本点是在减振系统的缸衬套的内部活塞杆借助一个转盘轴承装置纵向移动地被导向，所述转盘轴承装置使得活塞杆纵轴线可以相对于缸衬套的中心纵轴线的角度偏转；并且在活塞杆和活塞之间设置一个连接部件，该连接部件分别借助一个万向球接头固定在活塞杆和活塞上。
转盘轴承装置与在活塞杆和活塞之间设置的连接部件的连接使得活塞杆由于行驶机构侧的结构部件-活塞杆固定在该结构部件上-的位移能够跟随这些位移，而不承受弯曲应力。更确切的说，行驶机构侧结构组件的这种位移导致活塞杆纵轴线相对于缸衬套的中心纵轴线的角度偏转。然而通过根据本发明的设计，与活塞杆连接的活塞仍然很灵巧地可在活塞内部运动，这样就保证减振系统的快速的响应特性。
此外，在行驶机构侧的结构组件的末端挡块中通过根据本发明的设计在车身侧的结构组件上由于强烈地挤压在这些结构组件之间存在的且通过膜片折叠气囊限制的空气室内部的空气容积直接传递从行驶机构引入到空气室-减振结构单元的力，它不涉及根据本发明的活塞杆的支承装置。通过在属于减振系统的缸衬套内的转盘轴承装置的与现有技术相比的位置的变化而得到这种事实。
本发明的主题的其它专门的方案产生自从属权利要求的特征。
下述情况作为转盘轴承装置的一种专门的设计变型方案证明是特别有利的，即这个转盘轴承装置具有一个设置有一个和活塞杆横截面相适配的直通空隙的轴承内部件，该轴承内部件具有一个圆形的、其横截面可变化的、具有凸起的外形结构形式的外轮廓，该轴承内部件被一个轴承外部件包围，该轴承外部件具有与轴承内部件的外轮廓相适配的、且对应凹入的内空隙。这种专门的转盘轴承装置类似于一个球形衬里万向球接头，它保证活塞杆容易偏离缸衬套的通常的中间纵轴线，其中，同时保证活塞杆的容易移动。此外为了附加地降低摩擦损失，转盘轴承装置的轴承内部件由塑料制成是有利的。
根据另一合适的结构方案，在轴承内部件的用于活塞杆导向的直通空隙中设置一个或者多个密封部件，这些密封部件保证将由膜片折叠气囊形成的空气室与缸衬套的内腔室分开。这些密封部件有利地设计成弹性的密封环。这些密封环设置在直通空隙的内导向表面上的两个环绕的槽形的凹穴中。
根据一种有利的改进方案附加地在转盘轴承装置的轴承内部件和轴承外部件之间设置至少一个密封部件。该密封部件也可设计为弹性的密封环，该密封环设置在轴承外部件的凹入的内空隙的内导向表面上的一个环绕的槽内。
此外作为附加的密封部件可在减振系统的缸衬套的面向空气室的端部上，用于活塞杆的穿透孔设置一个带有弹性密封唇的密封部件，其中，该弹性密封唇作为与活塞杆表面环绕接触的部件可以跟随活塞杆偏离缸衬套的中间纵轴线的摆动运动。这样，当活塞杆摆动较大时缸衬套本身能可靠地和气动弹簧-减振结构单元的空气室密封。
根据本发明的主题的另一合适的结构方案，活塞杆可以容纳在另一转盘轴承装置中的行驶机构侧的第二结构组件上，它使得垂直于行驶机构侧的结构组件的固定平面的活塞中轴线的小角度偏差成为可能。
从结构以及经济观点看，在这种情况中采用球形衬里万向球接头作为转盘轴承装置是有利的。
为了进一步扩大活塞杆在一个运动平面中的摆动角，根据另一特别的结构方案可以如此有利地设计，即减振系统和它的主要结构部件缸衬套、活塞和用于活塞杆的转盘轴承装置具有一个椭圆的横截面。
在这种情况中活塞杆的最大摆动平面位于具有卵形或者说椭圆形的缸衬套的最大横截面延伸的横截面平面之中。
附图说明
下面借助两个附图对本发明的主题的两个实施例进行更详细地说明。这些附图是：
图1：根据本发明的气动弹簧-减振结构单元处于中立位置的截面图，
图2：图1的气动弹簧-减振结构单元的部分截面透视图，其中，活塞杆处于偏转状态，并且行驶机构侧的结构组件位于车身侧的结构组件上的挡块位置，
图3：根据本发明的气动弹簧-减振结构单元的另一实施变型方案的处于中立位置的截面图，
图4：图3的气动弹簧-减振结构单元的部分截面透视图，其中，活塞杆处于偏转状态，并且行驶机构侧的结构组件位于车身侧结构组件上的挡块位置。
具体实施方式
图1表示一个气动弹簧1，它和一个减振系统2一起作为一个结构单元。气动弹簧1主要由两个可相对运动的结构组件构成，其中，第一结构组件5在车身侧固定在汽车上并且容纳减振系统2的一个缸衬套6，还有一个行驶机构侧的第二结构组件7，该结构组件例如固定在汽车的一个轮悬挂装置上。一个将上述两个结构组件5和7彼此密封连接起来的膜片折叠气囊4容许在结构组件之间出现一个容积可变化的空气室3。这个空气室充满压缩空气，该压缩空气形成气动弹簧的弹力介质。根据图1车身侧的第一结构组件5和行驶机构侧的第二结构组件7通过一个活塞杆8连接，该活塞杆在它的下面的车身侧的端部和一个活塞9连接。该活塞通常平移移动地支承在减振系统2的缸衬套6的内部。在活塞杆8的端部和活塞9之间设置了一个作为气动弹簧-减振结构单元的根据本发明主要特征的连接部件10。该连接部件在它的两个端部分别具有一个用于和活塞杆8或活塞9连接的万向球接头11和万向球接头12。
在缸衬套6的上部区域，也就是面向行驶侧的第二结构组件7的区域设置一个转盘轴承装置13，通过该装置活塞杆8在缸衬套6的内部或者说在车身侧的第一结构组件5的内部被导向。转盘轴承装置13主要由一个具有一个其横截面和活塞杆横截面相适配的直通空隙16的轴承内部件14组成。轴承内部件14的外轮廓的横截面为圆形，其中，其横截面在活塞杆8的轴纵向方向如此地变化，即产生一个凸起的外轮廓形状。轴承内部件14的外轮廓被一个轴承外部件15包围，该轴承外部件具有一个和轴承内部件14的外轮廓相适配的对应凹入的内空隙17。
轴承内部件14和轴承外部件15的设计类似一个球形衬里万向球接头，在与活塞杆8的连接部件10组合时它使得相对于缸衬套6的中间纵轴线18的角度偏转成为可能。在气动弹簧-减振结构单元通常运行状态时，每当在通常情况下车身侧的第一结构组件5的彼此重叠的固定平面19和行驶机构侧的第二结构组件7的固定平面20相对移动时会出现这种角度偏转。这可通过固定平面19和20的平行移动，或者通过彼此间的一种倾倒运动实现。
在图2中示出了这样一种倾倒运动，其中，为了更好地求出气动弹簧-减振结构单元的内置结构部件而未示出膜片折叠气囊4。此外在图2中示出了这样一种运行情况，即作为弹簧部件起作用的空气室3被压缩到这种程度，即一个设置在行驶机构侧的第二结构组件7的下侧上的挡块部件21和一个设置在车身侧的第一结构组件5的上侧上的挡板22接触。由行驶机构侧的第二结构组件7经优选地由弹性材料制成的挡块部件21传递的行驶机构力在这种情况中直接通过挡板22引入到车身侧的第一结构组件5。因此排除了转盘轴承装置的应力。
为了使行驶机构侧的第二结构组件7或者说它的固定平面也相对于活塞杆8能作更大的倾倒运动，根据本发明构思的另一有利改进方案附加地从图1和图2得知，活塞杆8在它的行驶机构侧的第二结构组件7的上部固定区域容纳在一个附加的转盘轴承装置23中。在所示实施例中该转盘轴承装置23设计成球形衬里万向球接头，并且能使属于行驶机构侧的第二结构组件7的固定部件24相对于活塞杆8作附加的倾倒运动成为可能。当然也可设想使用其它的转盘轴承装置。
从图2还补充地获知活塞杆8相对于缸衬套6的中间纵轴线的最大角偏转。正如图2所示，由于万向球接头11和12连接部件10使得活塞杆8和活塞9可容易地连接。
此外，图1，特别是在转盘轴承装置13区域示出，在轴承内部件14的直通空隙16中设置有两个环绕的槽形凹穴，在该凹穴中分别设置一个例如特别是一种弹性的O形环状的密封部件。这些设置在槽中的密封部件用于转盘轴承装置13和活塞杆8之间的间隙的密封。
此外，轴承内部件14和轴承外部件15之间的间隙借助一个密封部件27和气动弹簧-减振结构单元的空气室3密封。和前述的密封部件一样，密封部件27也设置在槽28中，该槽环绕地设置在轴承外部件15的凹形内空隙17的内导向表面上。
此外，空气室3相对于缸衬套6上侧的通孔29区域中的转盘轴承装置13借助另一密封部件30进行密封。在这种情况中密封部件30具有弹性的密封唇，这些密封唇作为和活塞杆表面环绕接触的部件能够跟上活塞杆8偏离缸衬套6的中间纵轴线18可能的偏转运动。
图3和4示出本发明主题的另一设计变型方案，该设计变型方案在车身侧的第一结构组件5以及行驶机构侧的第二结构组件7的主要部件和前述的第一实施例相同。因此在此放弃再一次详细地介绍两种变型方案的相一致的结构部件。在图3和图4中所使用的附图标记和借助图1和图2所描述的根据本发明的气动弹簧-减振结构单元的结构部件的附图标记相同。
在图3和4中所示的实施变型方案的主要区别是下述事实，即减振系统的主要部件，例如缸衬套6、活塞9以及转盘轴承装置13其横截面不是圆形的、而是卵形或者说椭圆形的。通过这种新式的横截面设计，与缸衬套6和活塞9的圆形横截面设计相比附加地增大了活塞杆8在一个平面中的偏转运动。这个偏转平面位于缸衬套的椭圆形或者卵形截面的最大横截面延伸的区域中。在这种情况中，从图3中可以看出，缸衬套6的横截面尺寸和在其中设置的活塞9一起在车身侧的第一结构组件5的下部区域中附加地扩大。这就形成活塞杆8的偏转区域再一次地扩大。
图4表示在现在卵形设计的缸衬套的最大横截面延伸的区域中在上述偏转平面内活塞杆和行驶机构侧的结构组件一起它们的最大偏转运动的情况。图4实施例的其它设计与已在图2中所示的实施例基本相同，因此在此不继续详述了。
所述根据本发明的方案，包括继续进行的专门的实施特征总体保证由于活塞杆可能进行的角度运动，因此减振系统2容易响应。此外，气动弹簧-减振结构单元由于它的紧凑的结构尺寸和结构技术上的一目了然的设计使它能在汽车领域得到广泛的使用，满足不同的要求。
附图标记列表
1   气动弹簧
2   减振系统
3   空气室
4   膜片折叠气囊
5   车身侧的第一结构组件
6   缸衬套
7   行驶机构侧的第二结构组件
8   活塞杆
9   活塞
10  连接部件
11  万向球接头
12  万向球接头
13  转盘轴承装置
14  轴承内部件
15  轴承外部件
16  直通空隙
17  内空隙
18  中间纵轴线
19  固定平面
20  固定平面
21  挡块部件
22  挡板
23  转盘轴承装置
24  固定部件
27  密封部件
28  槽
29  通孔
30  密封部件

Claims (12)

1.用于汽车车轮和行驶机构构件的弹簧装置的气动弹簧-减振结构单元，具有一个可变化的、通过一个膜片折叠气囊限制的空气室，其中在一个车身侧固定的、且设置有减振系统的第一结构组件和一个固定在汽车行驶机构上的、并和这个行驶机构一起运动的第二结构组件之间设置该膜片折叠气囊，并且所述气动弹簧-减振结构单元具有一个将车身侧的第一结构组件和行驶机构侧的第二结构组件连接起来的活塞杆，该活塞杆在它的车身侧的自由端部上借助一个活塞纵向移动地被容纳在减振系统的一个缸衬套的内腔中，其特征在于，在减振系统(2)的缸衬套(6)的内部活塞杆(8)纵向移动地在一个转盘轴承装置(13)中被导向，该转盘轴承装置使得活塞杆纵轴线相对于缸衬套(6)的中间纵轴线(18)可以角度偏转；并且在活塞杆(8)和活塞(9)之间设置一个连接部件(10)，该连接部件分别借助一个万向球接头(11、12)固定在活塞杆(8)和活塞(9)上。
2.按照权利要求1所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，所述转盘轴承装置(13)具有一个设置有一个和活塞杆横截面相适配的直通空隙(16)的轴承内部件(14)，该轴承内部件具有圆形的、其横截面可变化的、具有凸起的外形结构形式的外轮廓，所述轴承内部件被一个轴承外部件(15)包围，该轴承外部件具有一个和轴承内部件(14)的外轮廓相适配、且对应凹入的内空隙(17)。
3.按照权利要求2所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，在用于活塞杆(8)导向的轴承内部件(14)的直通空隙(16)中设置至少一个密封部件。
4.按照权利要求3所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，在所述直通空隙(16)的内导向表面上的两个环绕的槽形的凹穴中设置弹性的密封环。
5.按照权利要求2所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，在转盘轴承装置(13)的轴承内部件(14)和轴承外部件(15)之间设置至少一个密封部件(27)。
6.按照权利要求5所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，所述密封部件(27)是弹性的密封环，该密封环设置在轴承外部件(15)的凹入的内空隙(17)的内导向表面上的一个环形槽(28)内。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，在减振系统(2)的缸衬套(6)的面向空气室(3)的端部上，用于活塞杆(8)的穿透孔(29)设置一个带有弹性密封唇的密封部件(30)，其中，该弹性密封唇作为和活塞杆表面的环绕接触部件能够跟随活塞杆(8)偏离缸衬套(6)的中间纵轴线(18)的摆动运动。
8.按照权利要求2至6中任一项所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，所述转盘轴承装置(13)的轴承内部件(14)由塑料制成。
9.按照权利要求1至6中任一项所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，所述活塞杆(8)被容纳在另一转盘轴承装置的行驶机构侧的第二结构组件(7)上，它使得与行驶机构侧的第二结构组件(7)的固定平面(19、20)相垂直的活塞杆中轴线(18)的小角度偏差成为可能。
10.按照权利要求9所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，所述转盘轴承装置(13)是球形衬里万向球接头。
11.按照权利要求1至6中任一项所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，在其中设置有活塞(9)的缸衬套(6)的横截面至少在缸衬套(6)的纵向延伸的部分区域中是椭圆形的。
12.按照权利要求11所述的气动弹簧-减振结构单元，其特征在于，所述缸衬套(6)、活塞(9)和转盘轴承装置(13)的横截面是椭圆形的。
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