CN103373191B - 汽车车身的高度调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于相对悬挂调节汽车车身高度的装置，具有至少一个螺旋弹簧(2)用于在汽车车身上支持相对汽车车身可活动的悬挂部分，并具有安装在所述螺旋弹簧(2)之内的、气密的、可以空气填充的、由可延伸材料构成的空气软管(3)，其特征在于，借助利用悬挂的振动能的气动机构(11、12、13)可改变所述空气软管(3)中的气压。借助利用悬挂的振动能的气动机构(11、12、13)可改变所述空气软管(3)中的气压。

Description

汽车车身的高度调节装置

技术领域

本发明涉及用于汽车车身的高度调节的装置。

背景技术

包含有自动或者半自动的汽车车身水平或高度调节装置的带有悬挂的道路车辆相比于带有被动悬挂的汽车而言提供了不同的优点。因为车轮的颠簸和反弹运动很大程度上并不依赖于汽车的负载，所以能够通过固定的离地距离来提高机动车的技术性能。例如同样可能在市内行驶时，也就是说在较低的行驶速度时相对于地面抬升汽车车身，并因此增大离地距离，例如为了能够在制动器胀开、街道边角情况下毫无问题的行驶或能够以较大的斜面角驶入地下车库。当行驶速度较高时，例如为了减小汽车的空气阻力，能够借助水平调节装置降低汽车车身。目前市场上可用于汽车的水平调节装置相对昂贵并且具有较大的重量。此外，其要求较大的结构空间，并且运行中在实施高度调节时，甚至在保持所设定的水平时要求相对较多的能量。

在许多实施中已知用于调节汽车车身高度的装置。例如US 6,398,198 B1公开了一种风箱状的气动弹簧和装备它的悬挂，以此可改变汽车高度。为了调节高度，汽车驾驶员能够开启压缩机，以驱使储气罐中的空气进入风箱所构成的储气罐中。风箱在其轴向端部分别具有用于活塞杆或缓冲器的圆柱体的容纳处。

EP 2 246 206 A2公开了另一个用于调节汽车车身高度的装置，其使用多个分别由主储气罐和活塞气室构成的气动弹簧装置，其中，形成主储气罐的风箱在形成活塞气室的风箱上面滚动。储气罐彼此独立，并可借助空气供给系统充满空气。

DE 103 36 779 A1同样公开了一种用于汽车的气压式高度调节装置。可以压缩空气冲击的圆柱形或风箱式压力体具有由柔软材料形成的外壁，其中，压力体在压力冲击时沿着优选的延伸方向延伸，并且至少部分地包围车轮导向系统或震荡阻尼装置的杆。压力体借助存在于汽车上的压缩空气设备或车外的压缩机来施加压力。

此外JP 2001001730 A公开了一种用于汽车的高度可调节的悬挂，其具有缓冲器、螺旋弹簧和与螺旋弹簧串联的气动弹簧。通过以压缩气体冲击气动弹簧可改变汽车高度。

DE 3519587公开了一种用于带有高度调节功能的汽车的悬挂，所述悬挂具有带有缓冲器的减震架，其中，用于设置汽车高度的主弹簧腔与活塞杆同轴的位于缓冲器的上端部。主弹簧腔部分地由风箱形成。通过将空气输入到或排放出储气罐来增大或减小汽车高度。直接在主空气弹簧腔上与活塞杆同轴的设有辅助空气弹簧腔。在下部与缓冲器的圆柱体相连的弹簧挡板和上部直接设在辅助弹簧腔的外面上的弹簧座之间使用螺旋弹簧。

发明内容

本发明在这样的背景下提出如下任务，即建立用于调节汽车车身高度的装置，其在结构上较为简单，并且构造小型轻便，以及制造上经济实惠。此外，该装置为了调节汽车车身的高度特别是在装置运行时应该实现尽可能低的能耗。

该任务将通过带有下述特征的用于调节汽车车身高度的装置得以完成。另外还公开了本发明其它的特别优选的实施方式。

本发明提供了一种用于相对悬挂调节汽车车身高度的装置，具有至少一个螺旋弹簧用于在汽车车身上支持相对汽车车身可活动的悬挂部分，并具有安装在所述螺旋弹簧之内的、气密的、可以空气填充的、由可延伸材料构成的空气软管，其中，借助利用悬挂的振动能的气动机构可改变所述空气软管中的气压。

进一步地，气动机构包括至少一个可控的排放阀和止回阀，它们分别流体传导地与所述空气软管相连，其中，通过悬挂部分相对于汽车车身的相对运动可通过止回阀将空气导入空气软管并可通过排放阀将空气导出空气软管。

进一步地，气动机构包括有被动气动泵，其中，空气软管通过止回阀与被动气动泵的压力侧流体传导地相连，其中，被动气动泵如下安装在汽车车身和悬挂部分之间，即其可通过悬挂部分相对于汽车车身的相对运动来进行操作。

进一步地，螺旋弹簧在与汽车车身相连的、车身侧的弹簧挡板和与悬挂部分相连的、悬挂侧弹簧挡板之间张紧。

进一步地一个平行于螺旋弹簧安装的缓冲器，其中螺旋弹簧和缓冲器形成了减震架。

须指出，在随后的说明中，所列举的各个特征能够与任意的、技术上有意义的方法相互组合，并且展示了本发明其它的实施方式。本说明特别结合附图描述并详细说明了本发明的特征。

根据本发明，所述用于调节汽车车身高度的装置相对于悬挂针对车身至少具有一个螺旋弹簧，用于支撑相对于汽车车身可活动的悬挂部分，例如轮架、车轮控制臂以及类似的东西。在螺旋弹簧之内，根据本发明安装有气密的、可以空气填充的并由可延伸材料所构成的空气软管，其中，借助利用悬挂振动能的气动机构可改变空气软管中的气压。

通过根据本发明，空气在空气软管中的输入和输出能够改变空气软管的膨胀度。因为空气软管安装在螺旋弹簧之内，并且空气软管在径向上的膨胀实际受限于螺旋弹簧，所以它主要沿着螺旋弹簧的纵轴膨胀。将根据本发明如下利用这一效果，即改变螺旋弹簧彼此的间距，及汽车车身相对于悬挂部分的距离或高度。因为提供气动机构用于以悬挂的振动能来改变空气软管中的气压，特别是以在压缩或弹起时的悬挂振动能，并且依据本发明的装置因而基本上并不必从外界输入其它能量来用于操作，所以依据本发明用于调节汽车车身高度的装置相比于常规的水平调整装置而言实现了尤其节约能量的操作。因为空气软管自身已经形成了封闭的、气密的体积，所以并不要求额外的预防措施用于相对其它组件隔离空气软管。就这点而言，依据本发明的装置实际上简化了结构，由此，关于生产和装配能够得到显著的成本优势。

根据本发明优选的实施方式，气动机构包括至少一个可控的，尤其是电子可控的排放阀。空气在此通过悬挂部分对于汽车车身的相对运动，尤其是通过汽车悬挂的压缩和弹起运动，通过止回阀导入空气软管并通过可控的排放阀从空气软管中导出。这样在悬挂部分相对远离汽车车身的悬挂弹起运动中能够使空气通过止回阀流入到空气软管中，因为由于悬挂部分与汽车车身部分之间的距离增大，并因此由于螺旋弹簧的端部之间的距离增大，所以暂时在空气软管中形成低压。在压缩时，也就是说在螺旋弹簧的距离缩短并且空气软管中的气压升高时，空气既能够不通过止回阀回流也能够不通过封闭的排放阀漏出。结果就是空气软管充气，并以所说明的方式延伸，由此抬高汽车车身。为了能够设置所希望汽车车身的高度，排放阀在通过方向上至少构造成可控的，尤其是电子可控的，从而空气能够以受控的方式通过在通过方向上暂时被打开的排放阀从空气软管中流出。

为了在空气软管中能够将用于汽车车身确定水平而一次设置的压力保持不变，还能够优选的设有在通过方向上可控的，尤其是电子可控的止回阀，由此能够进一步简化依据本发明的装置的水平或高度调节。

以此方式实现的气动机构能够被标记为被动气动机构，因为其实际上仅仅利用了空气软管中悬挂的振动能来改变压力。这样，依据本发明的装置特征在于非常低的能量要求，因为它为了实现汽车车身的水平或高度调节仅从汽车悬挂的振动强度中获取所必需的能量。

根据本发明其它优选的实施方式，气动机构除了可控排放阀和止回阀外此外还包括被动气动泵，其中，空气软管通过止回阀与被动气动泵的压力面流体传导的相连。被动气动泵在此如下安装在汽车车身与悬挂部分之间，即其可通过悬挂部分与汽车车身的相对运动操作。这样，悬挂相对于汽车车身的压缩和弹起运动以非常有益的方式用于被动气动泵的泵操作。这样就能够放弃用于驱动被动气动泵的外部能源，由此，依据本发明的装置的实施方式特征在于非常低的能量要求，因为其仅从汽车悬挂的振动强度中获取用于实现汽车车身的水平或高度调节所需的能量。

悬挂的弹回运动尤其使得气动泵例如从环境中(可能中间连接有过滤器)吸收空气，并且空气在压缩运动中通过止回阀被泵压入空气软管中。由此提高空气软管中的压力，因为止回阀阻止了空气的回流。结果是，空气软管以已经说明过的方式延伸。在排气侧将通过可控的、封闭的排放阀阻止空气从空气软管中的流出。只有当它在其通过方向上开启时，空气能够从空气软管中漏出。以此方式，借助悬挂动力学可通过可控排放阀、止回阀以及被动气动泵改变空气软管中的压力，并因此可设置汽车车身的高度。

另一个有益的特征在于简易结构的本发明实施方式设有与汽车车身相连的、车身侧面的弹簧挡板，螺旋弹簧张紧在其间。弹簧挡板在轴向上限制螺旋弹簧多包围的体积，空气软管安装在所述体积内。当空气软管以所述方式延伸时，空气软管在本实施方式中支撑在弹簧挡板上，空气软管由此以简单的方式改变螺旋弹簧的间距，并且因而能够实现调节汽车车身高度。

本发明其它有益的实施方式，用于调节汽车车身高度的装置包括有平行于螺旋弹簧安装的缓冲器，其例如能够构成为单管或双管缓冲器，其中，缓冲器和螺旋弹簧以有益的方式形成减震架。减震架将螺旋弹簧和平行连接的缓冲器联合成一个零件。螺旋弹簧在此例如在车身侧面的、与缓冲器的活塞杆相连的弹簧挡板和悬挂侧面的、与缓冲器的阻尼管相连的弹簧挡板之间张紧，从而缓冲器至少部分地安装在螺旋弹簧之内。换而言之，螺旋弹簧实际上与缓冲器同轴安装，并且至少逐段地围绕缓冲器。空气软管在本发明这一实施方式中安装在螺旋弹簧中的缓冲器段(例如活塞杆)和螺旋弹簧之间。该结构方式为依据本发明的装置非常紧密的结构。此外，用于调节汽车车身高度的装置作为单一组件装备在汽车上，其至少包括了螺旋弹簧、安装在其中的空气软管和缓冲器，由此显著降低了装备成本。

附图说明

图1A根据背景技术在第一工作状态中展示了用于调节汽车车身高度装置的概括侧视图，其中，图1B展示了在图1A中用于调节汽车车身高度的装置在第二工作状态中的概括侧视图。随后结合在图2A至3B中所示的两个实施例进一步阐释本发明有益的细节和效果。其中：

图2A展示了用于调节汽车车身高度的装置在第一工作状态中依据本发明的第一实施例的概括侧视图，

图2B展示了图2A中用于调节汽车车身高度的装置在第二工作状态中依据本发明的第一实施例的概括侧视图，

图3A展示了用于调节汽车车身高度的装置在第一工作状态中依据本发明的第二实施例的概括侧视图，

图3B展示了图3A中用于调节汽车车身高度的装置在第二工作状态中依据本发明的第二实施例的概括侧视图。

附图标记：

1 根据背景技术用于调节高度的装置

2 螺旋弹簧

3 空气软管

4 缓冲器

5 活塞杆

6 车身侧的弹簧挡板

7 阻尼管

8 悬挂侧的弹簧挡板

9 主动气动泵

10 依据本发明用于调节高度的装置

11 排放阀

12 止回阀

13 依据本发明用于调节高度的装置

14 被动气动泵

具体实施方式

始终为不同附图中相同的部分配备相同的附图标记，从而一般仅对它们做一次说明。

图1A和1B是用于调节汽车车身高度的装置根据背景技术在第一低(图1A)工作状态或第二高(图1B)工作状态中的概括侧视图。针对车辆尤其是汽车的车身，装置1具有螺旋弹簧2以用于支撑相对于汽车车身可活动的悬挂部分，例如轮架、车轮控制臂及类似东西。在图1A和1B中并未示出汽车车身以及悬挂或者悬挂部分。

如图1A和1B所示，在螺旋弹簧2之内安装有气密的、可以空气填充的并由可延伸材料构成的空气软管3。

此外，装置1包括缓冲器4，例如单管缓冲器或双管缓冲器。缓冲器4平行于螺旋弹簧2连接。螺旋弹簧2在车身侧的、与缓冲器4的活塞杆5相连的弹簧挡板6与悬挂面的、与缓冲器4的阻尼管7相连的弹簧挡板8之间张紧，从而缓冲器4至少部分的安装在螺旋弹簧2之内。车身侧的弹簧挡板6与在图1A和1B中未示出的汽车车身相连，并且悬挂侧的弹簧挡板8同样与未示出的悬挂部分相连。在图1A和1B所示的装置中，螺旋弹簧2实际上与缓冲器4同轴安装，并且至少逐段的围绕缓冲器4。空气软管3安装在螺旋弹簧2中的缓冲器段(例如活塞杆5)和螺旋弹簧2之间。

如图1A和1B所示，空气软管3与活性的、例如电学可驱动的气动泵9的压力侧，例如压缩机流体传导的相连。活性意味着通过引入外部能量来驱动气动泵9。通过将空气从引入或导出空气软管3能够改变空气软管3的延伸量。因为空气软管3安装在螺旋弹簧2之内，所以空气软管3的延伸在径向上实际上受限于螺旋弹簧2。这样，空气软管3主要沿着螺旋弹簧2的纵轴延伸。螺旋弹簧2在其轴向端部分别位于弹簧挡板6或8上，空气软管3还支撑在其上。如图1B所示，相应的能够通过泵入空气软管3中的空气量来改变螺旋弹簧彼此间距，并因而改变汽车车身相对于悬挂部分的距离或者高度。然而装置1必须引入外部能量以达到汽车车身的高度调节。此类装置1在此也被称为用于调节汽车车身高度的活性装置。

图2A展示了用于调节汽车车身高度的装置10在第一工作状态中的依据本发明第一实施例的概括侧视图。图2B展示了相同装置在第二个更高的工作状态中。图2A和2B所示装置10与图1A和1B中的装置1基本上区别如下，即如何以空气冲击空气软管3。余下的组件及其功能基本上与图1A和1B中的装置一致，所以在这点上能够放弃之前说明过的组件的重复介绍。

因为气动泵9的活性驱动也被称为活性的用于调节汽车车身高度的装置，相比于这样的装置1，图2A和2B所示的装置10为用于调节汽车车身高度的半活性装置，因为可借助利用悬挂的振动能的气动机构来改变空气软管3中的气压。

尤其是空气软管3在图2A和2B所示的例子中与可控的，例如电子可控的与排放阀11和止回阀12流体传导的相连。排放阀11和止回阀12在图2A和2B中用符号标记为结构单元，然而当然同样能够通过两个彼此独立的阀门来实现。空气在装置10通过悬挂相对于汽车车身的相对运动，尤其是汽车悬挂的压缩和弹回运动中可通过可控的排放阀11从空气软管3中导出。在图2A和2B所示的依据本发明的装置10的非常简单的实施方式中，通过止回阀12引入到空气软管3中的空气直接取自环境空气，中间连接有图中未示出的空气过滤器也是有利的。空气通过可控排放阀11以受控方式从空气软管3中再次被排放到环境空气中。

在悬挂的弹回运动中，其中悬挂部分相对远离汽车车身并因此增大弹簧挡板6和8之间的距离，因为在空气软管3中由于螺旋弹簧2的端部之间的距离增大而暂时构成低压，所以空气通过止回阀12流入空气软管3。在压缩运动中，就是说当螺旋弹簧的距离缩短并且空气软管3中的气压升高时，空气能够再次通过止回阀12回流，还通过可控的、封闭的排放阀11漏出。也就是说，空气软管3自身大气，并以所述方法延伸，由此抬高汽车车身。为了能够设置理想的汽车车身高度，排放阀11至少在通过方向是可控的，从而空气能够以可控的方式通过流通方向上暂时开启的排放阀11从空气软管3中流出。

以此方式，在悬挂动力学的帮助下，空气软管3中的气压借助可控的排放阀11和止回阀12是可改变的。可控排放阀11和止回阀12在图2A和2B所示的依据本发明的实施例中形成气动机构，以此可改变空气软管3中的气压。所示气动机构为被动气动机构，因为其实际上仅利用悬挂的振动能用于改变空气软管3中的压力。

为了能够在空气软管3中将用于汽车车身的确定水平而一次设置的压力保持恒定，还能够有意的在通过反向上设有可控的，尤其是电子可控的止回阀12，由此能够进一步简化依据本发明的装置10的水平或高度调节。

在图2A和2B中类似于在图1A和1B中展示了同一装置10在两个不同工作状态中的两个视图。图2A展示了在低工作状态中的装置10，于此相对的，图2B展示了在较高工作状态中的装置10。

半主动的装置10特征在于非常低的能量要求，因为其仅仅从汽车悬挂的振动强度获得为了实现汽车车身的水平或高度调节所需的能量。仅向依据本发明的装置10输入如下能量，即该能量用于接通排放阀11和可选的止回阀12，以保持希望的汽车车身水平而所需的空气软管3之内的压力。然而正如其在图1A和1B所示的装置1中的情况那样，其仅占能量的微不足道很小的一部分，所述能量例如是用于活性泵压空气软管3中的空气。

图3A展示了用于调节汽车车身高度的装置13在第一工作状态中依据本发明的第二实施例的概括侧视图。图3B展示了在第二工作状态的相同装置13。图3A和3B中所示的装置13区别于图1A和1B所示的装置1的地方仅在于以空气冲击空气软管3的方式和手段。其余结构与图1A和1B中的装置1相同，所以在这点上不再赘述之前说明过的组件。

图3A和3B所示的装置13也是用于调节汽车车身高度的半主动装置，因为借助利用悬挂的振动能的气动机构可改变空气软管3中的气压。除了图2A和2B所示的装置10的气动机构，图3A和3B所示的装置13的气动机构此外还包括有被动气动泵14。空气软管3在此通过止回阀12与被动气动泵14的压力侧流体传导的相连。如图3A和3B所示，被动气动泵14如下安装在汽车车身和悬挂部分之间，尤其是车身侧的弹簧挡板6和悬挂侧的弹簧挡板8之间，即通过悬挂部分相对于汽车车身的相对运动来操作它。相应的仅通过悬挂相对于汽车车身的压缩和弹回运动来提升被动气动泵14的泵功率。因而能够放弃用于驱动被动气动泵14的外部能源，由此，依据本发明的装置13的实施方式特征在于非常低的能量要求，因为其仅从汽车悬挂的振动强度获取为了实现调节汽车车身的水平和高度所需的能量。

装置13中悬挂的弹回运动尤其使得气动泵14从环境中(可能中间连接有过滤器)吸取空气，并且在压缩运动中通过止回阀12将空气泵入空气软管3中。因为止回阀12阻止了空气的回流，所以由此提高空气软管3中的压力。结果就是空气软管3以所说明的方式延伸。在出口侧通过可控的、封闭的排放阀11来阻止空气从空气软管3中的流出。只有当其在通过方向上(暂时)开启时，空气才能从空气软管3中漏出。以此方式，借助悬挂动力学，通过可控的排放阀11、止回阀12以及被动气动泵14可改变空气软管3中的压力，并因此可设定汽车车身的高度。可控的排放阀11、止回阀12以及被动气动泵14在图3A和3B所示的依据本发明地方实施例中形成气动机构，以此可改变空气软管3中的气压。所述气动机构为被动气动机构，因为其基本上仅利用悬挂的振动能用来改变空气软管3中的压力。

相似于在图1A和1B中在图3A和3B中展示了同一装置13在两个不同工作状态中的两个视图。图3A展示了在低工作状态中的装置13，于此相对的，图3B展示了在较高工作状态中的装置13。

半主动装置13的特征在于非常低的能量要求，因为从汽车悬挂的振动强度中获取实现汽车车身水平调节所需的能量。仅将如下能量输送到装置13，即所需该能量用于连通排放阀11以在空气软管3之内保持理想汽车悬挂水平所需的压力。然而如图1A和1B所示的例子中的情况，这仅构成微不足道很小部分的能量，例如将空气主动泵压进空气软管3所需的能量。

之前所介绍的用于调节汽车车身高度的依据本发明的装置并不局限于在此公开的实施方式，而是还包括相同作用的其它实施方式。所以例如可以想到应用其它不同于空气的气体，如氮气。此外还有可能在压力罐中准备空气或者其它气体。压力罐在这些情况下通过相应的管道与依据本发明的装置流体传导的相连。特别是例如被动气动泵的吸入侧或者止回阀的引入侧能够与储罐流体传导的相连，以使空气或者其它气体例如氮气从储罐中流出，并被输入到空气软管中。为了形成封闭的液体循环，排放阀的输出侧能够进一步与储罐流体传导的相连。

在优选的实施方式中，在车辆尤其是汽车上应用依据本发明的装置用于调节汽车车身相对悬挂的高度。

Claims (9)

1.用于相对悬挂调节汽车车身高度的装置，具有至少一个螺旋弹簧(2)用于在汽车车身上支持相对汽车车身可活动的悬挂部分，并具有安装在所述螺旋弹簧(2)之内的、气密的、可以空气填充的、由可延伸材料构成的空气软管(3)，其特征在于，借助利用悬挂的振动能的气动机构(11、12、13)可改变所述空气软管(3)中的气压，在悬挂部分相对远离汽车车身的悬挂弹起运动中空气通过止回阀流入到空气软管中，在压缩时，即在螺旋弹簧的距离缩短并且空气软管中的气压升高时，空气软管充气并沿着螺旋弹簧的纵轴膨胀，由此改变螺旋弹簧彼此的间距，抬高汽车车身。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气动机构包括至少一个可控的排放阀(11)和止回阀(12)，它们分别流体传导地与所述空气软管(3)相连，其中，通过悬挂部分相对于汽车车身的相对运动可通过止回阀(12)将空气导入空气软管(3)并可通过排放阀(11)将空气导出空气软管(3)。

3.根据权利要求1或2中任意一项所述的装置，其特征在于，所述气动机构包括有被动气动泵(14)，其中，空气软管(3)通过止回阀(12)与被动气动泵(14)的压力侧流体传导地相连，其中，被动气动泵(14)如下安装在汽车车身和悬挂部分之间，即其可通过悬挂部分相对于汽车车身的相对运动来进行操作。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述螺旋弹簧(2)在与汽车车身相连的、车身侧的弹簧挡板(6)和与悬挂部分相连的、悬挂侧弹簧挡板(8)之间张紧。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述螺旋弹簧(2)在与汽车车身相连的、车身侧的弹簧挡板(6)和与悬挂部分相连的、悬挂侧弹簧挡板(8)之间张紧。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，一个平行于螺旋弹簧(2)安装的缓冲器(4)，其中螺旋弹簧(2)和缓冲器(4)形成了减震架。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，一个平行于螺旋弹簧(2)安装的缓冲器(4)，其中螺旋弹簧(2)和缓冲器(4)形成了减震架。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，一个平行于螺旋弹簧(2)安装的缓冲器(4)，其中螺旋弹簧(2)和缓冲器(4)形成了减震架。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，一个平行于螺旋弹簧(2)安装的缓冲器(4)，其中螺旋弹簧(2)和缓冲器(4)形成了减震架。