CN103281935B - 用于车座内安装的电动机和泵总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车座内安装的电动机和泵总成，包括电动泵单元（3），壳体（9,11）以及用于在该壳体内支撑该电动泵单元的悬挂装置，所述电动泵单元具有纵轴，该悬挂装置包括：用于支撑该电动泵单元并平衡其重量的至少一个螺旋压簧（8），该螺旋压簧的一端与壳体相连，另一端与电动泵单元相连，至少一个螺旋形弹簧（1），该螺旋弹簧的内端与该电动泵单元的一个轴端相连，该螺旋弹簧的外端部分与该壳体相连，其中，该螺旋形弹簧定位成使得螺旋线以该电动泵单元（3）的纵轴对中。

Description

用于车座内安装的电动机和泵总成

技术领域

本发明涉及一种用于车座内安装的电动机和泵总成，包括电动泵单元、壳体以及用于在该壳体内支撑该电动泵单元的悬挂装置，所述电动泵单元具有纵轴。

背景技术

如今，汽车工业中采用的电动泵总成还被应用于车座上，如提供特殊的通风功能。在车座上的其他应用为用于座椅支撑功能，例如气动空气囊，用于支撑腰部区域、提供侧枕或者按摩功能。

针对这些应用，之前已经通过提供泡沫或橡胶结构来至少部分地包围电动泵单元并隔绝噪音解决了噪音生成问题以及不期望的震动问题。在DE 4438 752A1、DE 41 07 049A1、U.S.5,711,652以及U.S.5,639,228中能够找到此类具有弹性橡胶与泡沫悬挂方式的结构的例子。

这种设计带来的一个问题是：弹性橡胶或者泡沫材料会随着时间老化，将导致降噪与减震能力的降低。另外的问题是该设计达到的减震效果有限。

对于汽车工业之外的应用，壳体或框架内的震动或旋转设备置于弹簧悬挂装置中的结构是众所周知的。在U.S.2,928,589、U.S.2,722,047和U.S.5,308,224中能够找到此类设计的例子。

这种设计带来的一个问题是：弹簧悬挂装置不吸收由泵和电动机内部组件运动产生的悬挂设备的旋转或摇摆运动。基于这样的原因，必须在此类悬挂装置内提供足够的额外空间来容纳这种旋转或摇摆运动，导致该设计从占用面积的角度来看是低效的。

进一步地，已知的设计仅仅适于悬挂这类设备的框架或壳体是静止的情况下的应用场合，即不受加速度的制约。另一方面，当在如车辆等移动物体内安装电动泵时，时常会受到源自加速或减速或该车辆在不平表面行驶时带来的加速力。这些加速度，尤其是那些来自颠簸道路的加速度是影响重大的。如果车辆内提供的电动泵是使用任一上述现有技术中的适用于静止应用场合的弹簧装置悬挂的，电动泵将四处移动并与周围结构产生碰撞。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于车座内安装的电动机和泵总成，使得电动泵单元安全悬挂，不随时间而降低性能。本发明的另一目的是提供一种结构紧凑的电动机和泵总成，即不要求针对由于电动机和泵总成的加速运动而造成的电动泵单元的可能的运动而提供额外的空间。

这些以及其他目的通过包括以下特征的电动机和泵总成实现。

根据本发明，用于电动泵单元的悬挂装置包括用于支撑所述电动泵单元并在壳体内平衡其重量的至少一个螺旋压簧。该螺旋压簧的一端与壳体相连，另一端与电动泵单元相连。此外，还有至少一个螺旋形弹簧，该弹簧的内端与电动泵单元的一个轴端相连，其中该螺旋形弹簧定位成使得螺旋线以电动泵单元的纵轴对中，且螺旋平面垂直于该纵轴。于是该螺旋形弹簧的内端与电动泵单元在纵轴穿过的位置相连。该螺旋形弹簧的外端部分与壳体相连。尽管，从严格的数学意义来说，绕线形成的螺旋线位于同一平面是没有必要的，但是，从实际应用的意义来说，螺旋形弹簧具有的绕线无明显间距。螺旋形弹簧的作用是为电动泵单元在螺旋形弹簧径向的任意位移提供偏置回程力。

在此结构中，该至少一个螺旋压簧支撑电动泵单元的重量，并吸收电动机和泵总成加速度产生的力。绕电动泵单元纵轴的附加螺旋形弹簧用来减少电动泵单元的摇晃或摆动等旋转运动，即电动泵单元绕重心的转动或绕其纵轴的跳动。利用这种结构，电动泵单元的加速和摆动等运动能够有效被吸收，而在悬挂装置的使用期限内，基本上不会降低其减震性能。此外，能够通过选择弹簧的弹性，使得通过电动泵单元在壳体内给定限度移动的悬挂装置允许在预定应用场合中车座内的期望加速运动范围。这样使得壳体的设计节省空间，即允许电动泵单元运动的额外空间能够预先确定且相当有限。

在优选的实施例中，该至少一个螺旋压簧与电动泵单元在沿着纵轴的与电动泵单元重心的轴向位置对应的位置连接。通过这种方式，电动泵单元被平衡地支撑着，而无需额外的保持平衡状态的悬挂装置。

在优选的实施例中，电动机和泵总成布置成使得当至少一个螺旋压簧在其车座内的安装位置定向时，该至少一个螺旋压簧定位于电动泵单元之下的竖直方位，且该弹簧轴向延伸穿过该电动泵单元的重心。在该实施例的更优设计中，电动机和泵总成布置成使得当第二螺旋压簧在车座内的安装位置定向时，该第二螺旋压簧在竖直方向上定位于电动泵单元之上，并且一端与壳体相连，另一端与电动泵单元相连。该第二螺旋压簧定位成使得其纵向弹簧轴线与电动泵单元之下的第一螺旋压簧的纵向弹簧轴线的延长线共线。第二螺旋压簧进一步地稳固了壳体内的电动泵单元的悬挂。在此布置的更优实施例中，两个螺旋压簧均处于压缩或预紧状态，即均向电动泵单元施加力，使得在没有加速度的情况下，电动泵单元上的弹簧力和重力相加后的合力为零。这些反作用压缩弹簧提高了悬挂的稳定，进一步地，减少或限制了电动泵单元在总成加速时的运动范围。此外，该实施例减少了任意弹簧与电动泵单元或与壳体连接时可能松动的风险。

在可选的实施例中，两个螺旋压簧设置成使得当电动机和泵总成在车座内的安装位置定向时，该两个弹簧水平设置。此种情况下，该两个螺旋压簧对称安装至电动泵单元，且每个螺旋压簧一端与电动泵单元相连，另一端与壳体侧壁相连。同样地，在这种情况下，两个螺旋压簧布置成使得它们在沿着纵轴的与电动泵单元重心对应的位置与电动泵单元相连。

同样地，在前述结构中，更优选地，使压簧处于压缩或预紧状态，以便提高结构的稳定性。

在优选地实施例中，设置有安装套管，该安装套管在沿着电动泵单元在纵轴方向与重心对应的位置安装在电动泵单元上并围绕电动泵单元相配合，且该安装套管在其外表面具有装配装置以容纳或固持螺旋压簧的端部。通过提供适配于特殊弹簧配置的不同安装套管，并从中选择期望的安装套管，本实施例允许从压簧装置的不同布置方式中进行选择，例如之前提到的竖直或水平布置，而对于不同的弹簧配置或定向，而其余组件(如壳体和电动泵单元)能够保持不变。

在更优选的实施例中，当电动机和泵总成在其车座内的安装位置定向时，该电动机和泵总成布置成使得电动泵单元的纵轴沿水平方向延伸，且横穿该车辆的纵轴。

在更优选的实施例中，柔性气管从电动泵单元的泵的出口开始延伸，并通过环路被导向壳体的出口。由于该管的灵活性以及其在环路中的路径附加了到出口的长度，该管能够跟随电动泵单元在壳体内由于加速产生的运动，同时避免该管或者与其相连部件由于电动泵单元的运动承受拉伸应变的任何风险。

在更优选的实施例中，在壳体的侧壁和所述电动泵单元之间每个螺旋压簧内或周围提供了弹性垫层元件，以限制和降低电动泵元件在过度加速情况下朝向壳体的运动。优选地，弹性垫层元件的位置和尺寸使得它们防止电动泵单元进一步移动超过在任意弹簧达到临界压缩或拉伸状态时的临界点，其中弹簧的临界压缩和拉伸状态包括弹簧将被损坏，将要产生噪声或处于与壳体或电动泵单元连接断开的风险下的压缩或拉伸的状态。

附图说明

下面结合附图中示出的优选的实施例来描述本发明，在附图中：

图1为电动机和泵总成的一些组件的分解图。

图2a-图2c为壳体构件的平面图和透视图以及容纳在一个壳体部件内部的电动泵单元的平面图。

图3为根据本发明第一实施例的由螺旋压簧悬挂的电动泵单元的端面图。

图4为根据本发明第一实施例的悬挂在壳体内的电动泵总成的侧视图。

图5为解释对应于本发明第一实施例的螺旋压簧悬挂的动态特性的原理图。

图6为进一步解释螺旋压簧悬挂在不同状态行为的原理图。

图7为根据本发明第二个实施例的由螺旋压簧悬挂的电动泵单元端视图。

图8为根据本发明第二个实施例的悬挂在壳体内的电动泵总成的端视图。

具体实施方式

图1示出了电动机和泵总成的多个基本组件。电动泵单元3具有电机和泵。电动泵单元3具有穿过立方体部件中心线和圆柱体部件中心线的纵轴。

安装套管5可以具有大致正方形(见图3和图7)，并可以由弹性材料制成。安装套管5的尺寸使得其以一定弹性变形贴近电动泵单元3的预定部分周围，使套管紧密配合在电动泵单元3的周围。对正方形或(更一般地)多边形套管(当与电动泵单元的预定部分配合时，该套管弹性变形)的这种设置能够吸收制造公差，当与电动泵单元配合时，制造公差被安装套管的弹性变形吸收。

将安装套管5安装成与电动泵单元3的圆柱部分相配合，使得该安装套管5在纵轴的位置以电动泵单元3的重心为中心。进一步地，在安装套管5上设置有允许螺旋压环8的端部与安装套管5连接的装配装置。这种装配装置可以是如在外端表面具有向外钩部的圆形突起，使得螺旋弹簧的圆环或线圈能够缠绕该圆形突起，并通过钩部保持在那里。

在泵的一端安装分配器2，以通过柔性空气管6将抽出的空气引导至栓塞7。在分配器2的同一端安装螺旋形弹簧1，使得该螺旋形弹簧1以电动泵单元3的纵轴对中。螺旋形弹簧1的内端与电动泵单元3在所述泵单元的纵轴相连，而螺旋形弹簧1的外端与周围的壳体相连。

图2a和图2b在上部示出了电动泵单元的壳体的实施例。两个壳体构件9和11组合在一起形成大致长方体状的壳体。接近壳体构件9和11的一端设置有环形的安装构件10和12。这些安装构件10和12具有适于容纳将安装在其中的螺旋弹簧1的外端部分的环形槽。

在图2c中示出了电动泵单元3被容纳并支撑于壳体构件9中。

两个螺旋压簧8与围绕电动泵单元3的安装套管5相连。这些螺旋压簧的外端与壳体相连。本实施例中，螺旋压簧处于竖直方向，即一个螺旋压簧8位于电动泵单元3的下面，它们中的另一个则位于车座内的电动机和泵总成的安装位置的电动泵单元上面。这样布置中，螺旋压簧8中的一个承载电动泵3的重量(图2c图中下面的螺旋压簧8)，而另一个位于电动泵单元3之上的压簧进一步稳定电动泵单元3的悬挂。如果仅一个螺旋压簧位于在电动泵3的下面，另一个位于电动机3的上面，有益之处在于该两个螺旋压簧的定位使得它们的纵向螺旋轴指向电动泵单元3的重心，或者换句话说，有益之处在于该两个螺旋压簧与电动泵单元3在沿着纵轴的与沿该方向重心位置对应的位置连接，因为在这种配置中，电动泵单元的重力不会附带力矩。

原则上，也能够设置多于一个螺旋压簧来支撑电动泵单元3。如果有两个相同的螺旋压簧从下面支撑电动泵单元3，它们定位于电动泵单元纵轴的以该电动泵单元的重心为中心的对称位置，即与重心的间隔相同，但方向相反。

螺旋弹簧1容纳并固定于环形装配方式10和12的环形槽中。通过该种方式支撑螺旋弹簧1使得其螺旋中心位于电动泵单元3的纵轴上。螺旋弹簧1的内端与电动泵单元3的端部相连。

图3和图4示出了具有悬挂装置的电动机和泵总成的第一实施例，该悬挂装置具有两个螺旋压簧，该两个螺旋压簧在该总成的对应于车座内的预定安装方位垂直定位。从下面支撑安装套管5和电动泵单元(图3中未示出)的下部的压簧8的压缩量大于电动泵单元上部的压簧，因为电动泵单元3的重力作为外力施加于下部的压簧上。两个压簧8均处于压缩状态，即它们在弹簧轴的轴线方向的长度低于它们在松弛状态下的长度。

图5为展示如第一实施例所示的具有两个垂直定位的压簧的悬挂的动态特性的概略示意图。请注意在该示意图中省略了电动泵单元，并由位于两个弹簧中间的示意性的平板代替。在该例子中，假设有两个弹簧，每个具有弹性常数c＝10N/mm。在左手边的情况中，两个弹簧与松弛状态相比均被压缩了2mm，对每个反作用弹簧来说，相当于20N的力。

在图5中间所示的状态中，两个弹簧中间的平板往下移动1mm。因为上面的弹簧与松弛状态相比压缩了1mm，下面弹簧与松弛状态相比压缩了3mm，意味着上面的弹簧向下施加10N的力，而下面弹簧向上施加30N的力，导致合力为20，所述移动1mm需要相当于20N的力。

在右手边所示出的情况中，两个弹簧中间的平板与图5左手边所示的平衡态相比向下移动了2mm。这样下面的被压缩4mm的弹簧相当于承受40N的力。上面的弹簧被拉长2mm，相当于弹簧的松弛状态，因此上面的弹簧不产生力，移动平板至图5右手边所示的阶段的合力为40N。

基于以上考虑，可推到出公式F＝2·x·c，该公式描述移动受如图5所示的两个相同的反作用弹簧的物体所需的力，其中x是位移距离，c是两个压簧中每个压簧的弹性常数。当两个压缩弹簧彼此相互作用时，并且在两个弹簧中每一个的压力都大于零的位移范围内，该公式是有效的。

为了进一步确定根据第一实施例的用于悬挂的弹簧的特性，考虑如下例子，该例子中电动泵单元具有0.5kg的重量，相当于由电动泵单元引起4.9N的重力。颠簸路面的最大加速度估计为2.5g，即在该加速度下，作用于电动泵单元的力为2.5倍的初始重力，即作用于电动泵单元的合力为2.5·4.9＝12.3N。力的差值(颠簸路面的标称值)为12.3N-4.9N＝7.4N。如果该设计允许的最大位移例如是4mm，通过将7.4N的力和4mm的位移代入上面的等式并求解弹性常数c，能够计算出两个螺旋压簧中每个对应的弹性常数，从等式中得到c＝0.93N/mm。

电动泵单元的重量带来的初始位移为7.4N/0.93N/mm＝5.3mm。这是在假设电动泵单元首先仅安装在下部的弹簧上时计算出的。接着，增加上部的弹簧，该弹簧例如被压缩-14mm。因为上部和下部的弹簧具有相同的弹性常数，该压缩量在上面和下面的弹簧之间分担，所以下面的弹簧压缩了-5.3-7.0mm，上面的弹簧压缩了-7mm。

在本实施例中进一步描述弹簧特性，我们假设夹紧长度为14.0mm(夹紧长度为处于压缩状态的但不受重力或加速度的已安装的弹簧的长度)。考虑到由重力带来的位移为5.3mm，得出下面的弹簧的长度14.0-5.3＝8.7mm，该长度为当电动泵单元在标称止位置时(即没有加速度的平衡位置)，下面弹簧的长度。

如果假设下部的弹簧的初始压缩量为8.7mm，下部弹簧在非压缩状态的总长度X如下：8.7mm＝X-5.3mm-7.0mm，相当于X＝21mm。

这种情况在图6中进行了说明，其中再次假设弹簧的弹性常数为c＝0.93N/mm。下面的图例以附图标记应用于图6中所示的特别的场景中。

6b：下部弹簧承受泵的重量而压缩5.3mm。

6c：泵房内的标称位置；上部的弹簧需要被压缩至少7.0mm。

6c’：下部的弹簧压缩5.3+7.0mm＝12.3mm。

6d：颠簸路部；上部的弹簧被拉长，因此压缩-7.0+4.0＝-3.0mm。

6d’：下部的弹簧压缩：5.3+7.0+4.0＝16.3mm。

6e：强颠簸路部，最大压缩量；上部的弹簧压缩-7.0+5.0mm＝-2.0mm(预紧)

6e’：L＝X--5.3-7.0-4.0mm＝X-18.3mm。

从6e’得出弹簧在最大外载荷时需要18.3mm的压缩量。考虑非压缩状态下总长度为21mm，意味着能够计算出弹簧最大的固有长度为21-18.3mm＝2.7mm。

图7和图8示出了弹簧悬挂装置的第二个实施例。在该实施例中，螺设置有两个螺旋压簧，该两个螺旋压簧在电动机和泵总成的与车座内的预定安装位置对应的方位中大致水平定位。在这样的布置中，两个反作用压簧对称设置在电动泵单元3的两侧。为了支撑电动泵单元3的重量，弹簧轻微向下弯曲，即从外端向与电动泵单元3连接的内端轻微向下弯曲。如果水平弹簧处于压缩状态，该力阻止弹簧的进一步弯曲，导致来自反作用弹簧的水平向上的力，并且压缩力施加于与安装套管相连的弹簧内端的弯曲方向，导致竖直向下的力，并且在没有加速度的平衡状态，重力必须加在在没有加速度的平衡状态的零合力上。水平弹簧弯曲到一定程度后，自动达到该平衡状态。例如，当第二实施例中的电动泵单元向下移动，如由于车辆行驶在路面的凸起上，合力为正的，并且方向向下。经过该凸起后，当加速度不再强烈(例如仅重力加速度)，由于合力为正且方向向上，电动泵单元将向上运动。电动泵单元由于系统惯性将会运动至略高于平衡位置的点。发生这种情况时，合力会再次向下。在此之后，电动泵单元将会伴随着越来越小的位移/力上下摆动，直到达到作用于泵元件的合力为零的稳定位置。

水平布置的螺旋压簧也能够设计成使得弹簧悬挂遵循以下关系：F＝2·x·c，其中x是电动泵单元的竖直位移。弹簧远离电动泵单元的外端具有较大的直径D，相反端具有较小的直径d。对于弹簧外端的直径d与弹簧的长度L的比率，d/L≥1是有利的。如果最大位移小于等于d/2也是有利的，因为这样提高了围绕弹簧轴扭转弹簧的阻力。

如图3、图7和图8所示，安装套管5可以布置成提供重力补偿。这意味着电动泵单元的纵轴在壳体的空间内具有标称或预定位置。由于电动泵单元3的重量，电动泵单元3由于承载其重量的弹簧的压缩或变形将轻微向下移动。为了保证电动泵单元的中心轴仍然在壳体内的空间中的预定标称位置，在图3的实施例中，安装套管5具有垂直凸起，电动泵单元搁置在该凸起上。该凸起的垂直高度对应于由电动泵单元引起的压缩量，因此电动泵单元在壳体内的预定标称位置。在具有水平弹簧的图7和图8的实施例中，这种“重力补偿”由螺旋形弹簧在安装套管5的外表面位置提供，即压缩弹簧不是与安装套管在其垂直中间或中心轴连接，而是在向下一点的位置，以使安装套管5的中间或中心轴设置的比螺旋压簧纵轴在垂直方向稍微高一点。此偏移的布置使得尽管由于电动泵单元的重量导致压缩弹簧变形，安装套管的中心轴以及电动泵的中心轴仍然在标准位置。上述安装套管5的实施例提供的“重力补偿”是有利的，因为它允许从如上所述的不同的弹簧配置中进行选择，同时确保了电动泵单元通过选择对应的不同的安装套管，保持在壳体内的预定标称位置。

Claims (10)

1.一种用于安装在车座内的电动机和泵总成，包括电动泵单元(3)，壳体(9,11)以及用于在所述壳体内支撑所述电动泵单元的悬挂装置，所述电动泵单元具有纵轴，其特征在于，所述悬挂装置包括：

用于支撑所述电动泵单元并平衡所述电动泵单元重量的至少一个螺旋压簧(8)，所述螺旋压簧的一端与所述壳体相连，另一端与所述电动泵单元相连，

至少一个螺旋形弹簧(1)，所述螺旋形弹簧的内端与所述电动泵单元的一个轴端相连，所述螺旋形弹簧的外端与所述壳体相连，其中所述螺旋形弹簧定位成使得螺旋线以所述电动泵单元(3)的所述纵轴对中。

2.根据权利要求1所述的电动机和泵总成，其特征在于，所述至少一个螺旋压簧(8)与所述电动泵单元在沿着所述纵轴，且对应于所述电动泵单元的重心的轴向位置的位置相连。

3.根据权利要求1所述的电动机和泵总成，其特征在于，所述电动机和泵总成布置成使得当所述电动机和泵总成置于其在车座内的安装位置时，所述至少一个螺旋压簧(8)在竖直方向上定位于所述电动泵单元之下，且弹簧轴线延长线经过所述电动泵单元重心。

4.根据权利要求3所述的电动机和泵总成，其特征在于，所述电动机和泵总成布置成当所述电动机和泵总成安装于其车座内的安装位置时，第二螺旋压簧在竖直方向位于所述电动泵单元之上，且一端与所述壳体相连，另一端与所述电动泵单元相连，其中所述第二螺旋压簧设置成使得其弹簧轴线与所述电动泵单元之下的第一螺旋压簧的弹簧轴线的延长线位于同一直线。

5.根据权利要求1所述的电动机和泵总成，其特征在于，水平布置的两个螺旋压簧设置成，当所述电动机和泵总成位于其车座内的安装位置定向时，每一个所述螺旋压缩弹簧将所述电动泵单元的一侧与壳体侧边相连，其中所述两个螺旋压簧设置成使得所述螺旋压簧与所述电动泵单元在沿着所述纵轴，且对应于所述电动泵单元重心的位置连接，而弹簧与所述电动泵单元在所述电动泵单元的重心的之下的竖直位置连接。

6.根据权利要求4或5所述的电动机和泵总成，其特征在于，所述至少一个螺旋压簧(8)中的每一个设置在所述壳体的侧壁与所述电动泵单元一侧之间处于压缩状态。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的电动机和泵总成，其特征在于，所述至少一个螺旋压簧(8)中的每一个与所述电动泵单元通过安装套管(5)相连，所述安装套管装在所述电动泵单元上，所述安装套管具有一个或多个用于连接螺旋压簧端部的安装装置。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的电动机和泵总成，其特征在于，所述总成布置成使得当所述电动机和泵总成置入其在车辆内的安装位置定向时，所述电动泵单元的所述纵轴沿水平方向延伸，并横穿车辆的纵轴。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的电动机和泵总成，其特征在于，柔性空气管(6)从所述电动泵单元(3)的泵的出口延伸，所述空气管形成环路。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的电动机和泵总成，其特征在于，在所述壳体的侧壁和所述电动泵单元之间的所述螺旋压簧(8)之内或周围设置弹性垫层元件以限制所述电动泵单元在过度加速情况下向所述壳体侧壁的移动。