CN100581857C - 用于汽车的可切换的稳定器 - Google Patents

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Abstract

本发明的任务是将一种可切换的稳定器构造为紧凑的结构单元。所述稳定器包括第一稳定器部件(1)和第二稳定器部件(2)，这两个稳定器部件通过可切换的离合器(3)彼此相连接，其中所述可切换的离合器(3)是简单地起作用的活塞-缸单元，并且包括一个机械部件和一个液压及控制部件(9)。为此提出，液压及控制部件(9)的液压设备连同可切换的离合器单元(3)的活塞-缸单元形成一个封闭的回路，并且所述液压及控制部件(9)集成在所述可切换的离合器(3)的第一圆柱形外壳(10)中，该液压及控制部件(9)具有一个第二圆柱形外壳(11)，其中所述第一圆柱形外壳(10)和第二圆柱形外壳(11)通过中间法兰(12)不可相对转动地连接，其中该第一圆柱形外壳(10)和第二圆柱形外壳(11)又通过外壳法兰(13)不可相对转动地与所述第二稳定器部件(2)相连接。

Description

用于汽车的可切换的稳定器
技术领域
本发明涉及可切换的稳定器。这样的稳定器用在汽车技术中。
背景技术
原则上为汽车的每根轴配设一个稳定器，该稳定器根据扭杆原理工作，并且平行于车轴布置并且在两个端部固定在车轮悬架上。该稳定器显著防止或者减弱由路面情况引起的并且从车轮开始的振动传递到车身上。尤其在弯道行驶时或者在路面不平时会出现这样的振动。
根据预先规定的弹簧刚度来设计单构件的稳定器的尺寸及其材料特性，使得其仅仅可以吸收规定的数量级的扭力并且可以施加相应的反作用力。但它由此对不同的负荷的反应要么太软要么太硬，从而对行驶舒适性产生不利影响。单构件的稳定器因此非常适合于在公路上使用。与此相反，由于在设计用于越野行驶的汽车中扭转负荷很高，这样的稳定器就不适合。
因此，比如在象野外行驶时一样出现较高的扭转负荷时以及在出现较高的扭转负荷时单构件的稳定器的受限制扭转角不再够用的情况下，要使用双构件的稳定器，这样的稳定器通过可切换的离合器彼此相连接。
在DE 199 23 100C1中对一种这样的可切换的离合器进行了描述。这种可切换的离合器包括一个外部的旋转件和一个内部的旋转件，它们分别一方面与所述其中一个稳定器部件并且另一方面与所述另一个稳定器部件进行刚性连接。其中所述外部的旋转件和所述内部的旋转件分别设有两个对置的啮合件，这两个啮合件布置在一个共同的径向平面中并且在其之间构成两个对置的自由空间。此外，在所述离合器中导引着一根可轴向移动的联锁活塞，该联锁活塞在端面上具有与所述啮合件的间隙相匹配的联锁元件，并且在联锁方向上由压力弹簧加载负荷并且在去联锁方向上由液压压力加载负荷。为形成所需要的液压压力，设置了一个相应的液压设备，该设备主要包括泵、可切换的方向阀、储液箱以及蓄压器，并且构造为一个紧凑单元。这个液压式紧凑单元布置在汽车的一个防潮的内室中，并且通过自由管路与所述双构件的稳定器的离合器相连接。
对于比如在公路上行驶这种情况来说，切断在液压离合器中的液压压力，使得所述联锁活塞在压力弹簧的力作用下移动，并且使其联锁元件无间隙地充填着在所述两个旋转件的啮合件之间的自由空间。由此，所述两个稳定器部件不可相对转动地彼此相连接，并且所述两个稳定器部件在这个位置中的性能就象单构件的稳定器一样。对于比如在野外行驶这种情况来说，所述联锁活塞由液压压力加载负荷，该液压压力克服所述压力弹簧的力来移动所述联锁活塞，并且由此打开所述联锁元件及径向的啮合件。在这种打开位置中，所述外部的旋转件及内部的旋转件以及由此两个稳定器部件可在一个受限制的扭转角上相对旋转。
这种可切换的稳定器满足了所有必需的技术要求。但在制造及保养范围内出现了缺点。例如所述两个稳定器部件、电气控制部件以及液压部件都必须单独制造，并且而后在装配传送带上进行完整的配套并安装在汽车中。然后，在安装状态中进行所必需的系统检查及功能检查。在可能发现缺陷时，必须将有故障的构件再次从汽车中拆下并且用新构件来更换。
发明内容
本发明的任务是进一步提高按所述类型构成的稳定器的尤其在其开关特性方面的功能可靠性。
该任务通过一种稳定器得到解决。该稳定器包括第一稳定器部件和第二稳定器部件，这两个稳定器部件通过可切换的离合器彼此相连接，其中所述可切换的离合器是简单地起作用的活塞-缸单元，并且包括一个机械部件和一个液压及控制部件。
按本发明，在所述可切换的稳定器中，所述液压及控制部件的液压设备连同可切换的离合器单元的活塞-缸单元一起形成一个封闭的回路，并且所述液压及控制部件集成在所述可切换的离合器的第一圆柱形外壳中，该液压及控制部件具有一个第二圆柱形外壳，其中所述第一圆柱形外壳和第二圆柱形外壳通过中间法兰不可相对转动地连接，其中该第一圆柱形外壳和第二圆柱形外壳又通过外壳法兰不可相对转动地与所述第二稳定器部件相连接。
其中，该解决方案的独特优点在于，因为采用了具有封闭的液压回路的液压设备，从而就没有必要将所述液压设备放置在防止湿气的地方。封闭的液压回路与大气没有连通并且因此所述液压设备也可以布置在汽车的底部区域中。以此可以将所述双构件的稳定器连同其可切换的离合器以及所述液压设备制成一种紧凑的结构单元。这就在制造及系统检测范围内带来显著的成本优势，因为这种紧凑型的设备可以单独加工。
因为可以放弃通常所必需的从液压设备至稳定器的液压管路，所以这也可以节省成本。
符合目的的设计方案在下文中得出。
在汽车上，在通常所述液压管路所在的位置以及所述液压及控制部件所放置的位置上也可以节省安装空间。而且在那些根本就没有设置可切换的稳定器的汽车上，也没有必要为所述液压和控制部件腾出安装空间。
在所述稳定器的一种优选的设计方案中，所述液压及控制部件通过高压管路与所述可切换的离合器的离合器压力室相连接，并且通过吸入管路与所述可切换的离合器的离合器弹簧腔相连接。此外，所述高压管路与电气压力开关相连接，并且所述吸入管路与蓄压器相连接，并且所述高压管路和吸入管路通过分接管路相连接，其中在所述分接管路中布置了一个可用电磁方法切换的2位2通方向阀，该方向阀在接通电流的位置中闭合并且在不通电流的位置中打开。
按照所述稳定器的另一种优选的改进方案，所述液压及控制部件与可切换的离合器同轴定向，并且包括一个第二圆柱形外壳以及一个布置在该第二圆柱形外壳中的阀体，其中所述液压及控制部件的第二圆柱形外壳与所述可切换的离合器的第一圆柱形外壳不可相对转动地相连接，并且所述阀体与所有必需的液压元件相耦合。
为了不可相对转动地连接所述第一圆柱形外壳和第二圆柱形外壳并且为了提高所述结构单元的稳定性，在此优选使用中间法兰。此外，中间法兰还提供了用于安装蓄压器的极佳的条件。
在一种这样的稳定器的一种优选的实施方式中，所述液压及控制部件通过内部的高压管路与所述可切换的离合器的离合器压力室相连接，并且通过外部的吸入管路与所述可切换的离合器的离合器弹簧腔相连接。此外，所述高压管路与电气压力开关相连接，所述吸入管路与蓄压器相连接，并且所述高压管路和吸入管路通过分接管路相连接，其中在所述分接管路中布置了可用电磁方法切换的2位2通方向阀，该方向阀在接通电流的位置中闭合并且在不通电流的位置中打开。
此外，所述蓄压器可以是一种简单地起作用的活塞-缸单元，它具有蓄存缸、蓄存活塞以及给所述蓄存活塞施加负荷的蓄存压力弹簧，并且所述蓄存缸和蓄存活塞布置在中间法兰中，并且所述蓄存压力弹簧以其蓄存弹簧腔布置在第一稳定器部件中。在此十分优选将所述蓄压器构造成简单地起作用的活塞-缸单元，因为由此可以保持很小的径向安装空间。
通常优选所述液压和控制部件与所述可切换的离合器的机械部件同轴定向，因为由此可以使汽车上的用于扭转运动所需要的径向自由空间保持很小。在此，借助于可以耦合的阀体的实施方式不仅在径向方向上而且在轴向方向上都仅仅需要很小的安装空间。
附图说明
下面借助于实施例对本发明进行详细解释。其中：
图1是双构件的且可切换的稳定器的视图；
图2是所述稳定器的可切换的离合器的剖面图；以及
图3是所述可切换的离合器的旋转了90°的第二剖面图。
具体实施方式
根据图1，所述可切换的稳定器包括一个第一稳定器部件1和一个第二稳定器部件2，这两个稳定器部件通过一个可切换的离合器3相连接。两个稳定器部件1、2分别通过稳定器轴承4、5固定在汽车车身上并且通过摆动支座6、7固定在汽车车轮上。所述可切换的离合器3包括一个机械部件8和一个液压及控制部件9，其中所述机械部件8在受到限制的扭转角的一个末端位置中将两个稳定器部件1、2彼此相连接，并且在受到限制的扭转角的另一个末端位置中使这两个部件彼此分开。
就象尤其可从图2和3中看出的一样，所述可切换的离合器3的机械部件8具有一个第一圆柱形外壳10，并且所述液压及控制部件9具有一个第二圆柱形外壳11，这两个外壳通过中间法兰12不可相对转动地相连接。所述如此构成一体的第一圆柱形外壳10、11又通过外壳法兰13不可相对转动地与所述第二稳定器部件2相连接。在所述第一稳定器部件1的一侧，所述机械部件8的第一圆柱形外壳10配备一个支承法兰14，所述第一稳定器部件1的端部通过该支承法兰14一直伸进该机械部件8的内部。其中，所述第一稳定器部件1以及所述第一圆柱形外壳10在径向上彼此保持间距，从而在所述第一圆柱形外壳10的整个轴向长度上产生一个环形腔15。该环形腔15在所述支承法兰14的区域中通过一个密封件16保持对外液压密封。
所述第一稳定器部件1在其自由端部上承载着一个传力件17，该传力件17不可相对转动地与所述第一稳定器部件1相连接，该第一稳定器部件1可以相对于所述第一圆柱形外壳10的内壁进行滑动并且轴向支撑在所述中间法兰12上。根据图3，这个传力件17具有一个轴向延伸的啮合件18，该啮合件18具有优选锥形延伸的齿面。象图3同样示出的一样，在该啮合件18的轴向区域中，在第一圆柱形外壳10中不可相对转动地插入与啮合件18匹配的啮合件19。在此这两个啮合件18、19在彼此之间构成两个对置的自由空间，可轴向移动的联锁活塞21的两个相应匹配的联锁元件20啮合在这两个自由空间中。为此，所述联锁活塞21可以相对于所述第一稳定器部件1并且相对于所述第一圆柱形外壳10的内壁进行滑动并且在轴向上受到限制，从而在所述环形腔15中一方面在所述联锁活塞21和支承法兰14之间构成一个离合器弹簧腔22，并且另一方面在所述联锁活塞21和中间法兰12之间构成一个离合器压力室23。为液压分开离合器压力室23和离合器弹簧腔22，所述联锁活塞21相对于所述第一稳定器部件1具有一个内部的密封件24并且相对于所述第一圆柱形外壳10具有一个外部的密封件25。在所述离合器弹簧腔22中插入离合器压力弹簧26，该离合器压力弹簧26支撑在所述支承法兰14上并且朝着传力件17的方向向所述联锁活塞21施加负荷。在相反的方向上，所述联锁活塞21由在离合器压力室23中的液压压力的力施加负荷。现在，所述传力件17和第一圆柱形外壳10的两个啮合件18、19以及所述联锁活塞21的两个联锁元件20彼此协调，从而它们在所述离合器压力弹簧26的力的作用下相耦合，并且在所述第一稳定器部件1和第一圆柱形外壳10之间建立了无间隙的连接，并且在离合器压力室23中的液压压力的负荷作用下经过一个有限的轴向行程脱耦，并且因此在所述第一稳定器部件1和第一圆柱形外壳10之间释放一个有限的扭转角。
所述液压及控制部件9主要包括一个液压阀体27，该阀体27布置在所述第二圆柱形外壳11的内部，并且在空间上靠近所述机械部件8，并且与相应的液压元件相耦合。这些液压元件形成一个封闭的液压回路，该液压回路用于驱动所述可切换的离合器3的机械部件8。
由此还有一个电动机28属于该液压回路，所述电动机28与泵29相耦合。该泵29通过从所述中间法兰12中穿过的高压管路30与所述液压离合器3的离合器压力室23相连接，并且通过吸入管路31和外置的吸入管路33的吸入接头32与所述可切换的离合器3的离合器弹簧腔22相连接。为此，所述高压管路30和吸入管路31通过分接管路34相连接，在该分接管路34中布置了可用电磁方式切换的2位2通方向阀35。此外，所述吸入管路31与蓄压器36相连接，该蓄压器36由蓄存缸37以及由蓄存压力弹簧38施加负荷的蓄存活塞39所构成。在空间上，所述蓄存缸37和蓄存活塞39布置在所述中间法兰12中，而所述蓄存压力弹簧38则延伸到一个在轴向上延伸的蓄存弹簧腔40里面。该蓄存弹簧腔40设置在所述第一稳定器部件1中。在所述吸入管路31中有一个不可去除联锁的、在朝着泵29的方向上敞开的止回阀41，而在所述高压管路30中则布置着一个不可去除联锁的在朝着泵29的方向上关闭的止回阀42。此外，所述高压管路30与电气压力开关43相连接。
另外，如图1所示，所述液压及控制部件9在中间法兰12上具有液压加注接头44，并且在外壳法兰13上具有两个用于所述2位2通方向阀和电动机28的电子接头45和46。
为建立工作准备状态，通过所述加注接头44给整个液压设备包括所述离合器弹簧腔22、离合器压力室23以及蓄压器36加注足够量的压力油，从而为致动所述可切换的离合器3提供足够的压力。
在正常的路面情况下，关闭所述电动机28并且使所述2位2通方向阀保持无电流状态。由此所述2位2通方向阀占据其敞开的直通位置，使得所述高压管路30和吸入管路31通过所述分接管路34并且通过所述2位2通方向阀35彼此相连接。因而所述高压管路30及吸入管路31具有相同的压力，该压力传递到所述离合器压力室23及离合器弹簧腔22上，并且给所述联锁活塞21两侧加载相同的压力。由于面积大小相同，所以抵消了在所述联锁活塞21上的液压力，并且所述离合器压力弹簧26的力因此使所述联锁活塞21朝所述传力件17的方向移动。在此，所述锥形联锁元件20到达所述第一稳定器部件1的啮合件18和所述第一圆柱形外壳10的啮合件19之间，直到所述联锁元件20和啮合件18、19以其侧面的锥面无间隙地彼此抵靠。在这种状态下，所述可切换的离合器3被闭锁，并且两个如此连接的稳定器部件1和2就象单构件的稳定器一样发挥作用。在此所述离合器压力弹簧26的力和所述啮合件18、19及联锁元件20的锥面彼此如此协调，使得所述离合器压力弹簧26的力超过所述可切换的离合器3的在轴向上起作用的扭转力，并且使所述可切换的离合器3在整个负荷宽度范围内保持闭合状态。
在比如在野外行驶时出现的非正常的路面情况下，所述彼此耦合的稳定器部件1和2的弹簧刚度不足以对车轮的振动进行补偿。为了得到这两个稳定器部件1、2的更大的扭转角，触发一个中央控制信号，该控制信号为所述2位2通方向阀35及电动机28接通电流。由此将所述2位2通方向阀35调节到其闭锁的位置中，而所述电动机28则开始启动并且驱动泵29。在此，该泵29通过所述内部的吸入管路31及外部的吸入管路33从离合器弹簧腔22吸入压力油，并且通过所述内部的高压管路30将其输进所述离合器压力室23中。由此，在该离合器压力室23中调节出一个高于离合器弹簧腔22中的压力的压力。其中的压差作用于所述联锁活塞21上并且产生一个力，此力反作用于所述离合器压力弹簧26的力并且使所述联锁活塞21朝所述支承法兰14的方向移动直至移进一个末端位置中。由此解除了所述可切换的离合器3的联锁，其中一方面所述啮合件18、19的自由端部并且另一方面所述联锁元件20保持在轴向重叠的状态中。但由于所述侧面的锥面的锥度而在所述啮合件18、19和联锁元件20之间产生一个预先确定的径向偏转角。在联锁活塞21的这个末端位置中，在离合器压力室23中调节出一个预先确定的压力，该压力通过所述内部的压力管路30传递并且致动所述压力开关43。利用该控制信号来关闭所述电动机28，其中在压力管路30中的压力情况并且由此在离合器压力室23中的压力情况以及在吸入管路31中的压力情况以及由此在离合器弹簧腔22中的压力情况保持不变。由此保持所述可切换的离合器3的打开位置。
随着路面情况的好转，再次向所述液压及控制部件9发送一个中央控制信号，因此就取消所述2位2通方向阀35的通电状态。由此该2位2通方向阀35又移进其敞开的位置中，从而再次连接所述高压管路30和吸入管路31，并且在所述联锁活塞21上建立压力补偿。所述联锁活塞由于离合器压力弹簧26的力而移动，并且锁住可切换的离合器。
可能的比如因温度波动或因泄漏损耗而出现的容积变化通过由所述蓄存压力弹簧38施加负荷的蓄压器36进行补偿。
在所述液压及控制部件9的电气控制部件中出现的故障情况，会使所述2位2通方向阀始终占据所述的直通位置，使得至少所述可切换的离合器3的闭锁的功能区得到保持。
附图标记列表
1     第一稳定器部件
2     第二稳定器部件
3     可切换的离合器
4     稳定器轴承
5     稳定器轴承
6     摆动支座
7     摆动支座
8     机械部件
9     液压及控制部件
10    第一圆柱形外壳
11    第二圆柱形外壳
12    中间法兰
13    外壳法兰
14    支承法兰
15    环形室
16    密封件
17    传力件
18    稳定器部件的啮合件
19    圆柱形外壳的啮合件
20    联锁元件
21    联锁活塞
22    离合器弹簧腔
23    离合器压力室
24    内部的密封件
25    外部的密封件
26    离合器压力弹簧
27    阀体
28    电动机
29    泵
30    高压管路
31    吸入管路
32    吸入接头
33    吸入管路
34    分接管路
35    2位2通方向阀
36    蓄压器
37    蓄存缸
38    蓄存压力弹簧
39    蓄存活塞
40    蓄存弹簧腔
41    不可去除联锁的止回阀
42    不可去除联锁的止回阀
43    压力开关
44    加注接头
45    电子接头
46    电子接头

Claims (4)

1.用于汽车的可切换的稳定器，包括第一稳定器部件(1)和第二稳定器部件(2)，这两个稳定器部件通过可切换的离合器(3)彼此相连接，其中所述可切换的离合器(3)是简单地起作用的活塞-缸单元，并且包括一个机械部件(8)和一个液压及控制部件(9)，其特征在于，所述液压及控制部件(9)的液压设备连同可切换的离合器(3)的活塞-缸单元一起形成一个封闭的回路，并且所述液压及控制部件(9)集成在所述可切换的离合器(3)的第一圆柱形外壳(10)中，该液压及控制部件(9)具有一个第二圆柱形外壳(11)，其中所述第一圆柱形外壳(10)和第二圆柱形外壳(11)通过中间法兰(12)不可相对转动地连接，其中该第一圆柱形外壳(10)和第二圆柱形外壳(11)又通过外壳法兰(13)不可相对转动地与所述第二稳定器部件(2)相连接。
2.按权利要求1所述的可切换的稳定器，其特征在于，所述液压及控制部件(9)与可切换的离合器(3)同轴定向，并且包括第二圆柱形外壳(11)以及布置在该第二圆柱形外壳(11)中的阀体(27)，其中所述液压及控制部件(9)的第二圆柱形外壳(11)与所述可切换的离合器(3)的第一圆柱形外壳(10)不可相对转动地相连接，并且所述阀体(27)与相应的液压元件相耦合，其中所述液压元件形成一个封闭的液压回路，用于驱动所述可切换的离合器(3)的机械部件(8)，并且该液压回路包括下列构件：与泵(29)相耦联的电动机(28)，其中该泵(29)通过从所述中间法兰(12)穿过的高压管路(30)与所述可切换的离合器(3)的离合器压力室(23)相连接，并且通过吸入管路(31)和吸入接头(32)以及外置的吸入管路(33)与所述可切换的离合器(3)的离合器弹簧腔(22)相连接。
3.按权利要求1所述的可切换的稳定器，其特征在于，所述液压及控制部件(9)通过内部的高压管路(30)与所述可切换的离合器(3)的离合器压力室(23)相连接，并且通过外部的吸入管路(33)与所述可切换的离合器(3)的离合器弹簧腔(22)相连接，所述高压管路(30)与电气压力开关(43)相连接，并且所述吸入管路(31)与蓄压器(36)相连接，并且所述高压管路(30)和吸入管路(31)通过分接管路(34)相连接，其中在所述分接管路(34)中布置了能够用电磁方法切换的2位2通方向阀(35)，该2位2通方向阀(35)在接通电流的位置中闭合并且在不通电流的位置中打开。
4.按权利要求3所述的可切换的稳定器，其特征在于，为了不可相对转动地连接所述第一圆柱形外壳(10)和第二圆柱形外壳(11)，使用中间法兰(12)，其中所述蓄压器(36)是简单地起作用的活塞-缸单元，它具有蓄存缸(37)、蓄存活塞(39)以及给所述蓄存活塞(39)施加负荷的蓄存压力弹簧(38)，并且所述蓄存缸(37)和蓄存活塞(39)布置在所述中间法兰(12)中，并且所述蓄存压力弹簧(38)与其蓄存弹簧腔(40)布置在第一稳定器部件(1)中。
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