CN101795878B - 用于机动车车轮悬架结构的弹簧滑柱组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车车轮悬架结构的弹簧滑柱组件，所述弹簧滑柱组件包括：一伸缩式缓冲器(16)、一围绕所述伸缩式缓冲器的支承弹簧(20)以及一高度调节装置(14)，所述高度调节装置具有以能在驱动下转动的方式支承在电机壳体侧的、结构固定的轴承(38)上的传动轴(42)，所述传动轴与以不能转动的方式设置的、高度可调的抬升元件(48)共同作用，所述抬升元件支承所述支承弹簧(20)的弹簧座圈(34)。根据本发明，所述传动轴(42)除支承在所述轴承(38)上外，还间接地或直接地支承在所述缓冲器(16)的缸套(26)上，并支承成相对于所述缸套能转动、能轴向移动。

Description

用于机动车车轮悬架结构的弹簧滑柱组件
技术领域
本发明涉及一种用于机动车车轮悬架结构的弹簧滑柱组件/减振支柱(Federbein)，所述弹簧滑柱组件包括：一伸缩式缓冲器、一围绕所述伸缩式缓冲器的支承弹簧、以及一高度调节装置，所述高度调节装置具有一以能在驱动下转动的方式支承在结构固定的轴承上的传动轴，所述传动轴与一以不能转动的方式设置的、高度可调的抬升元件共同作用，所述抬升元件支承所述支承弹簧的弹簧座圈。
背景技术
DE 102005053493A1公开了这种具有高度调节装置的主动弹簧滑柱组件。由此已知：滚珠丝杠机构的由电动致动器驱动的丝杠通过两个滚动轴承以能转动、不能轴向移动的方式支承在结构固定的导向管上，所述丝杠沿轴向调节滚珠螺母，所述滚珠螺母又对车轮悬架结构的支承弹簧的可调弹簧座圈进行高度调节。
在车体和主动弹簧滑柱组件之间设置一减振件支承部，在此所述减振件支承部是以橡胶/金属形成的弹性体支承件。所述减振件支承部消除会从路面通过底盘进入车体中的高频振动。此外，例如在驶过障碍物、路面不好的路程、坑洼等时减少路面颠簸/冲击。由此，所述减振件支承部根据特定的特征曲线——例如非线性/渐进的弹性特征曲线——来设计，由此所述减振件支承部在弹簧位移增加时变硬。
减振件支承部吸收多方向的运动，所述运动将车轮导向部件的动能强加给弹簧滑柱组件。在此，通过在支承连杆(Traglenker)与弹簧滑柱组件之间的连接位置将力/力矩引入弹簧滑柱组件中。因此在运行时整个减振件转向/偏转，其中在活塞杆的紧固部上的反作用力矩和反作用力被吸收。因为在运行中受迫的减振件支承部反抗变形已形成显著的阻力，所以所述活塞杆一定弯曲。由此，自由地伸出缓冲器的缸套外的丝杠部段由于缓冲器中的受动能影响的强制力而可能会不利地接触到振动的减振件。
由FR 2840257A已知另外一种用于机动车车轮悬架结构的弹簧滑柱组件，该弹簧滑柱组件具有一高度调节装置。该高度调节装置具有一传动轴，该传动轴通过一附加的轴承以能相对于该缸套转动并能沿轴向相对该缸套移动的方式支承在缓冲器的缸套上。
发明内容
本发明的目的在于，改进这种类型的弹簧滑柱组件，以确保平顺进行的、可靠的高度调节。
根据本发明，所述目的通过如下的弹簧滑柱组件来实现：所述弹簧滑柱组件包括：一伸缩式缓冲器、一围绕所述伸缩式缓冲器的支承弹簧、以及一高度调节装置，所述高度调节装置具有一以能在驱动下转动的方式支承在结构固定的轴承上的传动轴，所述传动轴与一以不能转动的方式设置的、高度可调的抬升元件共同作用，所述抬升元件支承所述支承弹簧的弹簧座圈所述传动轴除所述轴承外还具有一在所述传动轴或丝杠上固定的、单独的、套筒形的支承部件，该支承部件间接地或直接地在所述缓冲器的缸套上、通过一转动支承结构以相对于所述缸套能转动的方式支承且沿轴向通过一直线支承结构以能移动的方式支承，其中，所述转动支承结构和直线支承结构通过内支承套一方面与所述支承部件或传动轴共同作用，另一方面间接或直接地与所述缓冲器的缸套共同作用。
根据本发明提出，高度调节装置的传动轴除支承在一上部的电机壳体侧支承结构上外，还间接地或直接地在缓冲器的缸套上、以相对于所述缸套能转动并能轴向移动的方式支承。为了避免支承超静定(
Figure GSB00000621743400021
)，以无替代物的方式省略在现有技术中设置的导向管、连同下支承结构。由此减振件现在可以完全地插入丝杠中直到上支承结构的附近。结果是：特别有利于减振件长度和行程。
利用根据本发明的、空筒形传动轴的(支承)在缓冲器缸套上的下支承单元，使振动的减振件在技术上无缺陷地支承在转动的传动轴上。在该附加的第二支承位置和减振件支承部之间的支承距离较大时，使轴/减振件系统形成自稳/自动稳定的效果。在此，在减振件的抬升运动期间保持较大的支承距离。活塞杆弯曲减至最小，由此在活塞杆中形成的应力非常小，进而在杆引导结构中形成的横向力最小。这又减小了摩擦，由此改善了减振结构的最大灵敏度(Anspruchsempfindlichkeit)。此外，在根据本发明的支承单元中同时还可以内置一用于抬升元件、即螺母的回弹行程限制器。
对此在结构方面特别有利地，在传动轴或丝杠上可以固定有一单独的、套筒形的支承部件，所述支承部件具有转动支承结构和直线支承结构。因此确保了：在径向方向上且在轴向方向上实现平稳进行的、稳固的引导，其在必要时能可靠地支持所出现的横向力和横向力矩。
所述转动支承结构和直线支承结构可以在制造技术方面有利地通过内支承套一方面与支承部件共同作用、另一方面间接或直接地与缓冲器缸套共同作用。由此形成了可简单快速安装的预组装单元。所述转动支承结构可以优选地通过两个单独的滚动轴承形成，其中一个是滚针轴承，另一个是双作用轴向轴承。这实现了在分开的支承单元中、在轴向方向和径向方向上精确地引导丝杠。
在此，在构造和制造技术方面有利地，所述内支承套可具有一带止挡面的径向法兰，所述止挡面用于两个在支承部件中设置在径向法兰两侧的滚动元件。
在本发明的有利的改进方案中，直线支承结构通过在内支承套中和在缸套中或在一推套在缸套上的引导缸中的、多个沿周向分布的滚珠轨道形成，在所述滚珠轨道之间设置相应的滚珠排。
在此，通过下述方式实现简单地安装导向管，推套在缓冲器缸套上的导向管一方面通过形成在导向管上的环状凸缘支承在所述缸套上，另一方面通过滚压(Verrollen)或压制(verstemmen)与缸套固定连接。
此外，可以以特别简单的方式使支承部件通过一中心螺纹连接部与丝杠固定连接。这实现了各零件、丝杆和具有内支承套的支承部件的简单制造，而随后的组装并不复杂。
替代地，转动支承结构可以通过至少一个轴向和径向承载的球轴承形成，所述球轴承因此设置在支承部件和内支承套之间并在轴向和径向上引导所述丝杠。
最后在另一可选实施形式中，转动支承结构可以通过滚针轴承和在支承部件和内支承套之间的、与所述滚针轴承共同作用的止动片形成。
附图说明
下面参照示意图进一步阐述本发明。其示出了：
图1以纵向截面图示出在现有技术中已知的、用于机动车车轮悬架结构的弹簧滑柱组件的上部段作为对比实例，其中一高度调节装置包括电动致动器和滚珠丝杠机构；
图2以与图1对应的视图示出本发明弹簧滑柱组件的整体视图，其中在滚珠丝杠机构的丝杠与缓冲器的缸套之间具有转动支承结构和直线支承结构；
图3以放大图示出根据图2的转动支承结构和直线支承结构；
图4示出替代图3的转动支承结构和直线支承结构的局部视图，其具有沿轴向和径向引导的球轴承；和
图5示出替代图3的、具有滚针轴承并具有与所述滚针轴承共同作用的止动片的转动支承结构和直线支承结构。
具体实施方式
图1示出在现有技术中已知的、用于机动车车轮悬架结构(未进一步示出)的弹簧滑柱组件10的上部段作为对比实例，所述弹簧滑柱组件具有一主要由电动致动器12和滚珠丝杠机构14组成的高度调节装置。
弹簧滑柱组件10以已知的方式具有一伸缩式缓冲器16和一围绕所述伸缩式缓冲器的、作为支承弹簧20的螺旋压力弹簧(仅部分示出)。此外设置有一平衡弹簧18。
缓冲器16的活塞杆22通过橡胶弹性的减振件支承部24(图1)铰接在机动车车体(未示出)上，而缓冲器16的缸套26(图2)铰接或固定在车轮悬架结构的轮毂托架或拉杆(未示出)上。
平衡弹簧18在车体侧通过弹簧座圈28固定支承。在此，弹簧座圈28是罐状壳体30的一部分，所述壳体30还容置致动器12的环形定子32。
此外，平衡弹簧18支承在可轴向调节的弹簧座圈34上，如图所示支承弹簧20还作用到所述弹簧座圈34上。此外，支承弹簧20以未示出的已知方式通过弹簧座圈固定地支承在缓冲器16的缸套26上。
此外，在壳体30上围绕活塞杆22设有一沿轴向向下伸出的导向管36，在所述导向管36上通过上滚动轴承38和下滚动轴承40可转动地支承有一滚珠丝杠机构14的空筒形的丝杠42。所述丝杠42通过法兰部件44与致动器12的转子46传动连接。
丝杠42通过滚珠43(图2)与围绕丝杠42设置的滚珠螺母48共同作用，所述滚珠螺母48——如图所示——支承可调节的弹簧座圈34。
因此，通过使丝杠42以电动的方式转动可使滚珠螺母48轴向移动，由此通过支承弹簧20可以升高或降低机动车的车身。平衡弹簧18以已知的方式用于减小通过致动器12施加的调节力。
如上所述，在图1中的对比实例中，丝杠42通过上滚动轴承38和下滚动轴承40转动支承在导向管36上。与此不同，在图2和图3所示的根据本发明的弹簧滑柱组件中，下滚动轴承40被一仍待描述的、在从缓冲器16的缸套26伸出的丝杠42与缸套26之间的转动和直线支承结构所代替。在结构和功能性方面与图1中的弹簧滑柱组件构件相同的、图2和图3中的弹簧滑柱组件构件具有相同的附图标记。
为了避免支承超静定，根据图2以无代替物的方式取消下滚动轴承40。相应地，还取消了在图1中向下伸出的导向管36。所述导向管36在图2中被结构固定的套筒部36所代替，所述套筒部36支承上滚动轴承38。由此，减振件现在可以插入丝杠42中直到上滚动轴承38的附近。
对此，通过中心螺纹连接部50，向下伸出的管形支承部件52利用内螺纹固定地螺纹连接到丝杠42的相应外螺纹上。一个或多个在支承部件52中的横向孔53用于放置螺丝刀(未示出)。此外，在支承部件52的上部端面上装入一作为用于滚珠螺母48的弹性止挡件的减振环55。
支承部件52具有一内支承套54，所述内支承套54通过作为径向轴承的滚针轴承56可转动地支承在支承部件52中。此外，在内支承套54上形成一径向法兰54a，在所述径向法兰54a中加工出用于设置在径向法兰54a两侧的滚动元件58、60的环形滚道(没有附图标记)。滚动元件58、60用作双作用轴向轴承85。轴向轴承85的挡圈58a、60a如图所示固定在支承部件52中。
此外，内支承套54与在减震器16的气缸套26上的导向管62形成一直线支承结构64。对此，在内支承套54中加工出多个周向错开的、轴向延伸的滚珠轨道64a(参见图3)，所述滚珠轨道64a与在导向管62中的同样轴向取向的滚珠轨道64b在由滚珠排64c中间连接的情况下共同作用。因此，内支承套54不能沿周向方向在导向管62上转动。利用这种不能相对转动的结构防止了：由于惯性力和剩余摩擦使滚珠套在减振管上径向转动。
如图2所示，通过直线支承结构64、径向轴承56和双作用轴向轴承85将直线引导结构组合成一个公共的结构单元。在所述结构单元中的各支承结构都具有永久润滑装置。在附图中未示出的外罩同样如在滚珠丝杠机构中一样通过位于外部的波纹护套/波纹管(Faltenbalg)来实现。
为了在根据本发明的弹簧滑柱组件中在减振件振动时实现相应的排气或吸气，在上减振件固定部上设置相应尺寸的孔。此外，所述孔引起减振件的最佳冷却。
如特别是图2所示，在丝杠42与减振件之间的相对运动分解成直线分量和转动分量，其中内支承套54作为一“中间部件”实现了两个运动方向之间的分离。
导向管62(参见图2)在其上端部上借助一体形成的、沿径向向内延伸的环状凸缘62a支承在缸套26上，在其下端部62b上通过卷边固定到缸套26的槽26a中。此外，导向管62通过至少一个轴向槽在周向上形锁合(formschlüssig)地保持，其中在缸套26上设置相应的凸起或连接部(未示出)。此外，在导向管62上装设有一用于橡胶弹性的撞击缓冲器(未示出)的杯状止挡部66。
通过与丝杠42固定连接的、具有内支承套54的支承部件52，在单独的支承结构56、58、60、64中实现在丝杠42与缓冲器16的缸套26或导向管62之间的转动支承、轴向支承或支撑、和直线支承，其确保了对高度调节装置12、14和/或其部件的平稳进行、无卡夹的致动。
图4示出了仅局部示出的、在丝杠42或固定在丝杠上的支承部件52′与在缓冲器16缸套26上的导向管62之间的可选转动支承结构。
在此，替代滚针轴承56和轴向轴承58、60使用一在轴向和径向都(能)承载的球轴承68，所述球轴承68的轴承内圈68a固定在内支承套54′上，所述球轴承68的轴承外圈68b固定在支承部件52′上。直线支承结构64基本上如前述设计。
最后，图5示出了在丝杠42或固定在所述丝杠上的支承部件52”与在缓冲器16的缸套26上的导向管62之间的转动支承结构的另一可选设计方案。
在此，替代根据图2和图3的轴向支承结构58、60，滚针轴承56与止动片70、72共同作用以用于轴向固定。邻接滚针轴承56的轴承外圈56a的止动片70、72插入支承部件52”中，而内支承套54”通过固定环74轴向保持。直线支承结构64仍基本上如前述设计。
所述转动和直线支承结构能够以永久润滑的方式设计。此外，特别是在可移动的弹簧座圈34与缓冲器16的缸套26之间设置一橡胶弹性的保护(密封)圈(未示出)，所述保护(密封)圈遮盖所述的支承结构和导向结构。
本发明不限于所描述的实施例。例如由于附加的转动和直线支承结构(根据图2至图5)在必要时可以省略滚动轴承40(图1)。

Claims (9)

1.一种用于机动车车轮悬架结构的弹簧滑柱组件，所述弹簧滑柱组件包括：一伸缩式缓冲器(16)、一围绕所述伸缩式缓冲器的支承弹簧(20)、以及一高度调节装置(14)，所述高度调节装置具有一以能在驱动下转动的方式支承在结构固定的轴承(38)上的传动轴(42)，所述传动轴与一以不能转动的方式设置的、高度可调的抬升元件(48)共同作用，所述抬升元件支承所述支承弹簧(20)的弹簧座圈(34)，其特征在于，所述传动轴(42)除所述轴承(38)外还具有一在所述传动轴或丝杠(42)上固定的、单独的、套筒形的支承部件(52)，该支承部件间接地或直接地在所述缓冲器(16)的缸套(26)上、通过一转动支承结构(56、58、60；68)以相对于所述缸套能转动的方式支承且沿轴向通过一直线支承结构(64)以能移动的方式支承，其中，所述转动支承结构(56、58、60；68)和直线支承结构(64)通过内支承套(54)一方面与所述支承部件(52)或传动轴(42)共同作用，另一方面间接或直接地与所述缓冲器(16)的缸套(26)共同作用。
2.根据权利要求1所述的弹簧滑柱组件，其特征在于，所述高度调节装置是一具有作为传动轴的丝杠(42)的滚珠丝杠机构，所述丝杠通过滚动元件(43)与作为抬升元件的滚珠螺母(48)共同作用，其中所述滚珠螺母(48)支承所述支承弹簧(20)的弹簧座圈(34)和/或支承平衡弹簧(18)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧滑柱组件，其特征在于，所述转动支承结构通过两个单独的滚动轴承形成，其中一个是滚针轴承(56)，另一个是双作用轴向轴承(58、60)。
4.根据权利要求1或2所述的弹簧滑柱组件，其特征在于，所述内支承套(54)具有一带止挡面的径向法兰(54a)，所述止挡面用于两个在支承部件(52)中设置在径向法兰(54a)两侧的滚动元件(58、60)。
5.根据权利要求1所述的弹簧滑柱组件，其特征在于，直线支承结构(64)通过在内支承套(54)中和在缸套中或者在一推套在缸套上的引导缸(62)中的多个周向分布的滚珠轨道形成，在所述滚珠轨道之间设置相应的滚珠排(64c)。
6.根据权利要求5所述的弹簧滑柱组件，其特征在于，推套在所述缓冲器(16)的缸套(26)上的引导缸(62)一方面通过形成在引导缸上的环状凸缘(62a)支承在所述缸套(26)上，另一方面通过滚压或压制与缸套(26)固定连接。
7.根据权利要求1所述的弹簧滑柱组件，其特征在于，所述支承部件(52)通过中心螺纹连接部(50)与传动轴(42)固定连接。
8.根据权利要求1所述的弹簧滑柱组件，其特征在于，所述转动支承结构通过至少一个在轴向和径向上承载的球轴承(68)形成。
9.根据权利要求1所述的弹簧滑柱组件，其特征在于，所述转动支承结构通过滚针轴承(56)和在支承部件(52”)和内支承套(54”)之间的、与所述滚针轴承共同作用的止动片(70、72)形成。
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