CN102361766A - 用于机动车底盘的机电式主动悬架系统 - Google Patents

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CN102361766A CN2010800126175A CN201080012617A CN102361766A CN 102361766 A CN102361766 A CN 102361766A CN 2010800126175 A CN2010800126175 A CN 2010800126175A CN 201080012617 A CN201080012617 A CN 201080012617A CN 102361766 A CN102361766 A CN 102361766A
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W·施密特
W·迈克尔
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车底盘的机电式主动悬架系统，所述机动车包括分别用于两个对置的车轮(9)的第一车桥和第二车桥。在此，相应地用于对置的车轮的所述第一车桥配设有具有弹簧滑柱致动器(2)的弹簧滑柱(17)，相应地用于对置的车轮的所述第二车桥配设有具有转动致动器(3)的弹性装置(18)。

Description

用于机动车底盘的机电式主动悬架系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于机动车底盘的机电式主动悬架系统，所述机动车具有分别用于两个对置车轮的第一车桥和第二车桥。
背景技术
目前，依照车辆类型、根据不同的原理来构建机电式主动悬架系统。这种系统的目的在于进一步提高行驶动力学性能和舒适性。在这种情况下，在弹簧阻尼系统的范围内已建立了多个不同的系统，这些系统可根据机电化的构件——即被动的液压减振器或可控的液压减振器或例如有效的频率调节装置——的物理作用方式，即气动、液压、电而被划分。
例如从DE 102004032081A1已知了一种能被调节的底盘，该底盘具有以能摆动的方式支承在车身上的、用于一个车桥的第一车轮的第一悬挂臂/车桥导向臂和以能摆动的方式支承的、用于该车桥的第二车轮的第二悬挂臂，其中第一和第二悬挂臂各自承载用于车身的主弹簧并且具有辅助弹簧，该辅助弹簧的预载能由一驱动设备调节。在此，每个悬挂臂的辅助弹簧都由扭杆形成，所述扭杆接合在悬挂臂上，作为驱动设备的两个电动马达对所述(扭)杆施加扭转预载。
在该原理中设有弹簧并联结构，其中车辆的静态车身重量在车轮处分别由弹簧承载。由驱动设备经过第二弹簧传递附加力。在这种实施方式中，对于主动悬架而言，在全部的两个车桥上的驱动设备是一样的。
DE 102007024769A1公开了另一种用于机动车的主动底盘。在此，在分别用于两个对置车轮的第一轮悬架装置和第二轮悬架装置上设有与机动车的车体相连接的、具有扭转弹簧特性的元件，其中在每个具有扭转弹簧特性的元件上接合有至少一个调整装置，以用于改变机动车的(悬架)高度。
此外，在现有技术中已知用螺旋弹簧作为弹簧滑柱组件、即所谓的弹簧滑柱致动器。在此，通过两个弹簧的串联结构来承载车身。与上述弹簧并行地设有致动器或者也一般地称为驱动装置，所述驱动装置包括马达和传动装置。当起动/激活致动器时，通过马达的转动运动来实现对下部弹簧的弹簧支点调节(Federfusspunktverstellung)。这种弹簧支点调节通过弹簧滑柱而作为力调节来起作用。已证实的是，所述调节作用的动态性能受到限制，因此仅能在低频范围内对车身运动的振动产生影响。鉴于此，为了对高频振动进行衰减，设有与串联的弹簧相并联的、具有恒定的特性的液压减振器。例如从DE 102004014336B3和EP 1681187A2已知这种布置方式。
从现有技术仅已知两个车桥上的致动器结构形式相同的主动悬架系统。在车辆的全部四个角部上采用相同的致动器(除了谐调部件(Abstimmteile)、例如弹簧)所具有的优点在于，由于零件数量高可实现成本优势。相反地也存在缺点，下面对所述缺点进行阐述：
通常情况下，在车辆中在前轿和后轿上所用的车桥类型是不同的。在乘用车中大多数情况下在前轿上使用弹簧滑柱或具有弹簧滑柱的多臂式悬架/多连杆式悬架，例如麦弗逊式悬架、双横臂式悬架结构、四臂式悬架/四连杆式悬架，而在后轿上使用不同的车桥结构。尤其是在高级豪华车中，除了具有弹簧滑柱的多臂式悬架之外，基于结构空间原因通常使用弹簧和减振器分开布置的组合臂式悬架或多臂式悬架。其优点在于：不会因为弹簧滑柱的围绕减振器布置的弹簧而减小行李厢中的所谓的装载宽度。在车辆中主动悬架的致动器结构形式的一致性会引起，在该车辆中很可能必须采用非常类似的或相同的车桥类型，例如前轿和后轿都设成具有弹簧滑柱的多臂式悬架。由于在许多车辆制造商中仅在高级车型中存在这样的情况(前、后桥相同)，所以这限制了主动悬架系统在制造商的车辆产品中的应用可能。作为选择，可为使用主动悬架而对车桥进行适配。但除了提高变型多样性外，这引起车辆实现成本的增大，从而使系统的技术-经济实施性非常值得怀疑。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种机电式主动悬架系统，在该悬架系统中通过持久、有目的性地改变对每个车体角部的弹性力/悬架力来进一步改善行驶性能。同时，希望对于这种用于车辆的悬架系统实现成本降低。
本发明的所述目的通过权利要求1的特征而实现。从属权利要求还给出根据本发明的思想的另外的构造方式。
在此，本发明专注于将不同的主动的调整元件/执行装置(致动器，驱动装置)进行有目的地组合和实施，以优化地实现主动悬架。这种主动悬架系统按照对钢质弹簧的弹簧支点进行调节的原则机电式地通过致动装置进行工作。在这种系统中，由于力功率密度(Kraftleistungsdichte)——例如与液压系统相比——更低，合理地按照分开承载的原则进行技术实施。该种实施方式表明，所述致动装置仅在各轮毂托架(Radtraeger)与车体之间产生附加力。在此，整个静态的车身质量都至少由第二弹簧或多个弹簧来承受。
此外，通过本发明，在机动车的前、后轿上的每个轴端部处使用相同的致动器，来实现主动悬架。通过这种构造方式可大大降低成本。
因此，本发明的目的是提供一种用于机动车的、分开承载的机电式主动悬架系统，其中在第一车桥上使用两个作为弹簧滑柱致动器的主动式弹簧滑柱，而在第二车桥上使用两个主动式转动致动器。在此优选的是，主动的弹簧滑柱致动器设置在前轿上，其中转动致动器设置在后轿上。通过这种方式，对机动车中的车桥关联/车桥系列(Serienachsen)仅有很小的影响。
在此，为了降低成本，用于主动弹簧滑柱致动器的驱动装置和用于转动致动器的驱动装置在结构空间和功率数据方面尤其是相同的。其特殊的优点在于，除了降低成本之外，还能通过车载电子装置进行相同类型的驱控。
对于弹簧滑柱提出，将转换传动装置(Uebersetzungsgetriebe)、优选滚珠丝杠传动装置用作传动装置。这种滚珠丝杠传动装置是适合于将转动运动转换成弹簧滑柱上的平移运动的传动装置。
在转动致动器中优选使用减速传动装置。这种减速传动装置例如可使用谐波传动装置/谐波减速器(Harmonic-Drive-Getriebe)。这种传动装置具有非常高的变速比并且节省了非常大的结构空间。
被证实非常有效的是，转动致动器固定在车桥支承装置(Achstraeger)或副车架或类似物上，其中车桥支承装置或副车架或类似物弹性地固定在车身上。这种连接或固定通过弹性体支座来实施。这种弹性体支座具有沿车辆高度方向的、渐增的特性曲线。这种弹性体支座非常有助于吸收压力、例如在受载时产生的压力。与不具有主动悬架的车桥——也就是说弹性力直接传导到车体中或通过减振支承件传导至车体中——不同，对于后轿上的转动致动器，加载力通过副车架或类似物传导至车身中。这导致载荷路径的变化。因此，为了在加载时限制支承件的行程并且同时在无载荷时确保副车架或类似物与车体之间充分的分离，在车辆高度方向上的支承件特性曲线是不对称的并且沿压力方向渐增。
通过本发明，与后轿相比，在前轿上具有均匀/相同的或直接的力传递(较大的传力比)。这表明，驱动装置的马达每转一转，在车轮相对于车身的弹性位置(Einfederposition)不变的情况下，在前桥上在轮基部/轮距(Radbasis)上的力变化等于或大于在后轿上在同样过程中的力变化。由此得出，机动车前轿上的传力比大于或等于机动车后轿上的传力比。弹簧滑柱和弹性装置优选都配备有液压减振器。
附图说明
下面借助示意性附图更详细地阐明本发明。
其中示出：
图1是机动车车身连同弹簧滑柱致动器和转动致动器的示意图；
图2是弹簧滑柱致动器的一个优选实施方式的示意图。
图3是转动致动器的一个优选实施方式的示意图。
具体实施方式
图1中示意性示出车体1或者说车体的一部分。在此，车体1在左侧与弹簧滑柱17相连接，在右侧与弹性装置18相连接。为了便于观察，未示出相关车桥和车轮。然而应说明的是，在一个车桥上总是分别仅使用弹簧滑柱17或弹性装置18与相应的车轮。
用于第一车桥的弹簧滑柱17的基本结构例如为：第一弹簧6与第二弹簧7相互连接成串联结构，其中，第一弹簧6的自由端直接或间接地与车体1相连接，而第二弹簧7的自由端与悬挂臂12或者轮毂托架相连接。与第一弹簧6和第二弹簧7并行地设有液压减振装置5。在弹簧6、弹簧7以及减振器5的下方还示意性地通过附图标记8表示出轮悬架结构。与第一弹簧6并行地设有作为致动器的驱动装置4，下文中仍将对所述驱动装置进行阐述。
在机动车的第二车桥上，相应地在位于第二车桥处的悬挂臂12上布置弹性装置18。这种弹性装置18主要包括转动致动器，该转动致动器具有一与弹簧滑柱17相同的驱动装置4。因此，对于机动车的每个车轮9使用相同的驱动装置4。与驱动装置4串联地设有弹簧19，通过驱动装置4可改变弹簧19的作用力。在此，与驱动装置4和弹簧19的布置结构并行地设有液压减振器5，此外，还并行地设有弹簧20。在此，弹簧20用于承载车体的主要重量。
图2中再次示意性示出弹簧滑柱17。在此，驱动装置4主要包括马达10连同传动装置11。这种传动装置优选构成为滚珠丝杠传动装置。这里为了简要起见，在该示意图中没有示出承受负载的第一弹簧6。传动装置11与第二弹簧7共同作用，以使得优选通过驱动装置4形式的致动器对第二弹簧7进行机电式调节并且优选根据弹簧支点调节原理来进行调节。不言而喻，第二弹簧7构成为钢质弹簧、优选是螺旋弹簧。马达10与车体1或类似物连接，而第二弹簧7借助其自由端铰接在悬挂臂12上。悬挂臂12同样地通过连接件13与车体1相连接。从连接件13的固定点至第二弹簧7与悬挂臂12相连接的固定点存在一距离l1。同样将从连接件13到车轮9(在图2中于左侧位于悬挂臂12的端部旁边)的距离计为l2。车轮9在图1中通过轮悬架8表示。由该图可见，在车桥上的传力比可以等于距离l1除以距离l2。
在根据图3将转动致动器3设计为弹性装置18时，也使用相同的驱动装置4，该驱动装置通过连接件14固定在车体1上。这里，驱动装置4也包括马达10连同传动装置11。在这种情况下，传动装置11构造为减速传动装置、优选为谐波传动装置。在驱动装置4上连接有一构成为扭转弹簧19的扭杆15。一传动杆16的一侧安装在扭杆15的自由端上，该传动杆的第二自由端通过连接装置与悬挂臂12相连接。此外，悬挂臂12与已根据图2所述地完全一样的方式通过连接件13与车体1相连接。在此，传动比也遵循同样的规律。通过操纵作为转动致动器3的驱动装置4使扭杆15扭转，从而造成传动杆16偏移，该偏移作用于悬挂臂12。
不仅在图2的具有弹簧滑柱致动器的实施例中，而且在图3的具有转动致动器3的实施例中都表明，驱动装置4仅在轮毂托架与车体1或类似物之间产生附加力。整个静态车身质量由图1中所示的第一弹簧6和弹簧20承载。为便于观察，图2和图3中未示出这些弹性元件并且也未示出减振器5。
通过本发明的创造性的构造方式表明，通过在一个车桥上使用弹簧滑柱致动器2而在另一车桥上使用转动致动器3实现对每个车体角部上的弹力的持久地、有目的性地改变。正是通过将不同的主动调整元件进行组合实现了极大程度的主动悬架。
附图标记列表
1    车体
2     弹簧滑柱致动器
3     转动致动器
4     驱动装置
5     液压减振器
6     第一弹簧
7     第二弹簧
8     轮悬架
9     车轮
10    马达
11    传动装置
12    悬挂臂
13    连接件
14    连接件
15    扭杆
16    传动杆
17    弹簧滑柱
18    弹性装置
19    弹簧
20    弹簧
X     正向的车辆行驶方向
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于机动车底盘的机电式主动悬架系统，所述机动车包括分别用于两个对置的车轮的第一车桥和第二车桥，其中，相应地用于对置的车轮(9)的所述第一车桥、即前桥配设有具有弹簧滑柱致动器(2)的弹簧滑柱(17)，相应地用于对置的车轮(9)的所述第二车桥、即后桥配设有具有转动致动器(3)的弹性装置(18)，其中，所述弹簧滑柱致动器(2)和所述转动致动器(3)配备有构造相同的驱动装置(4)，所述驱动装置(4)主要包括马达(10)和传动装置(11)，所述弹簧滑柱致动器(2)和所述转动致动器(3)配备有相同的马达(10)，其特征在于，所述前桥上的传力比大于或等于所述后桥上的传力比。
2.根据上述权利要求中任一项所述的悬架系统，其特征在于，所述弹簧滑柱致动器(2)的马达(10)相应地配备有将转动转换成平移的转换传动装置。
3.根据权利要求2所述的悬架系统，其特征在于，所述转换传动装置优选构造为滚珠丝杠传动装置。
4.根据上述权利要求中任一项所述的悬架系统，其特征在于，所述转动致动器(3)的马达(10)配备有减速传动装置。
5.根据权利要求4所述的悬架系统，其特征在于，所述减速传动装置构造为谐波传动装置。
6.根据上述权利要求中任一项所述的悬架系统，其特征在于，所述转动致动器(3)固定在车桥支承装置或副车架或类似物上。
7.根据权利要求6所述的悬架系统，其特征在于，通过弹性体支座实现所述车桥支承装置或副车架或类似物在车体(1)上的连接。
8.根据权利要求7所述的悬架系统，其特征在于，所述弹性体支座具有渐增的沿车辆高度方向的力特征线。
9.根据上述权利要求中一项或多项所述的悬架系统，其特征在于，所述弹簧滑柱(17)和所述弹性装置(18)分别配备有液压减振器(5)。
10.根据上述权利要求中一项或多项所述的悬架系统，其特征在于，根据分开承载的原理来构造所述弹簧滑柱(17)和所述弹性装置(18)。
11.根据上述权利要求中一项或多项所述的悬架系统，其特征在于，所述弹簧滑柱(17)的结构主要包括第一弹簧(6)和第二弹簧(7)的串联结构，其中驱动装置(4)与所述第一弹簧(6)并行地设置。
12.根据上述权利要求中一项或多项所述的悬架系统，其特征在于，所述弹性装置(18)的结构主要包括一弹簧(20)和一弹簧(19)的并联结构，其中驱动装置(4)与所述弹簧(19)串联设置。

Claims (18)

1.一种用于机动车底盘的机电式主动悬架系统，所述机动车包括分别用于两个对置的车轮的第一车桥和第二车桥，其特征在于，相应地用于对置的车轮(9)的所述第一车桥配设有具有弹簧滑柱致动器(2)的弹簧滑柱(17)，相应地用于对置的车轮(9)的所述第二车桥配设有具有转动致动器(3)的弹性装置(18)。
2.根据权利要求1所述的悬架系统，其特征在于，具有所述弹簧滑柱致动器(2)的所述弹簧滑柱(17)配设于所述机动车的前轿。
3.根据权利要求1所述的悬架系统，其特征在于，具有所述转动致动器(3)的所述弹性装置(18)配设于所述机动车的后轿。
4.根据权利要求1或2所述的悬架系统，其特征在于，所述弹簧滑柱致动器(2)和所述转动致动器(3)配备有构造相同的驱动装置(4)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的悬架系统，其特征在于，所述弹簧滑柱致动器(2)和所述转动致动器(3)配备有相同的马达(10)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的悬架系统，其特征在于，所述驱动装置(4)主要包括马达(10)和传动装置(11)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的悬架系统，其特征在于，所述弹簧滑柱致动器(2)的马达(10)相应地配备有将转动转换成平移的转换传动装置。
8.根据权利要求7所述的悬架系统，其特征在于，所述转换传动装置优选构造为滚珠丝杠传动装置。
9.根据上述权利要求中任一项所述的悬架系统，其特征在于，所述转动致动器(3)的马达(10)配备有减速传动装置。
10.根据权利要求9所述的悬架系统，其特征在于，所述减速传动装置构造为谐波传动装置。
11.根据上述权利要求中任一项所述的悬架系统，其特征在于，所述转动致动器(3)固定在车桥支承装置或副车架或类似物上。
12.根据权利要求11所述的悬架系统，其特征在于，通过弹性体支座实现所述车桥支承装置或副车架或类似物在车体(1)上的连接。
13.根据权利要求12所述的悬架系统，其特征在于，所述弹性体支座具有渐增的沿车辆高度方向的力特征线。
14.根据上述权利要求中一项或多项所述的悬架系统，其特征在于，所述弹簧滑柱(17)和所述弹性装置(18)分别配备有液压减振器(5)。
15.根据上述权利要求中一项或多项所述的悬架系统，其特征在于，根据分开承载的原理来构造所述弹簧滑柱(17)和所述弹性装置(18)。
16.根据上述权利要求中一项或多项所述的悬架系统，其特征在于，所述弹簧滑柱(17)的结构主要包括第一弹簧(6)和第二弹簧(7)的串联结构，其中驱动装置(4)与所述第一弹簧(6)并行地设置。
17.根据上述权利要求中一项或多项所述的悬架系统，其特征在于，所述弹性装置(18)的结构主要包括一弹簧(20)和一弹簧(19)的并联结构，其中驱动装置(4)与所述弹簧(19)串联设置。
18.根据上述权利要求所述的悬架系统，其特征在于，当所述车轮(9)转动时，在前轿上在轮基部上的力变化大于或等于在同样过程中在后轿上产生的力变化。
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