CN109906157A - 机电的底盘执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机电的底盘执行器，其具有至少一个螺纹传动机构(9，13，15，17)，所述螺纹传动机构包括丝杠(9，17)和丝杠螺母(13，15)。此外，所述底盘执行器具有：唯一的电动机(6)，其中其转子(26)与丝杠螺母(13，15)耦联；以及与所述螺纹传动机构(9，13，15，17)共同作用的可切换的离合器(14，21)，所述离合器构成用于在所述螺纹传动机构(9，13，15，17)的高度调节模式和阻尼模式之间切换。

Description

机电的底盘执行器
技术领域
本发明涉及一种适用于机动车辆中的机电的底盘执行器。
背景技术
从DE 10 2006 052 253 B3已知一种用于局部调节底盘部件的调节驱动器。该调节驱动器具有多个彼此部分地偏心设置的轮，并且与导杆连接，导杆设计用于将车轮连接到副车架。
在DE 10 2005 059 117 A1公开了一种用于机动车辆的主动底盘的执行器，其包括液压的或气动的调节缸和补偿弹簧，其中执行器应被设计为使得机动车辆的静态结构质量由补偿弹簧承载。
发明内容
本发明的目的是提供一种机电的底盘执行器，其与现有技术相比具有扩展的功能多样性。
该目的根据本发明通过一种具有权利要求1的特征的底盘执行器以及通过一种根据权利要求10的用于运行这种执行器的方法实现。在下文中结合运行方法所阐述的实施方案和本发明的优点有意义地也适用于装置，即机电的底盘执行器，反之亦然。
底盘执行器具有两个螺纹传动机构，每个螺纹传动机构分别具有自身的丝杠和自身的丝杠螺母。在任何情况下，机电的底盘执行器只有唯一的电动机。该电动机的转子与至少一个丝杠螺母耦联或能够耦联。此外，底盘执行器具有可切换的离合器，其与底盘执行器的螺纹传动机构配合。可切换的离合器用于在螺纹传动机构的高度调节模式和阻尼模式之间切换。
如果底盘执行器的高度调节模式被激活，则例如根据DE 10 2014 215 420 A1中描述的原理进行底盘的高度调节。
然而，在阻尼模式下，丝杠的直线运动被转换成丝杠螺母的旋转，该旋转通过电磁力减弱。根据该原理工作的各种电磁减振器例如在文献EP 1 515 064 B1和DE 10 2010013 935 A1中公开。
机电的底盘执行器的电动机可以在阻尼模式下作为发电机运行。同样，在阻尼模式下可行的是，通过给电动机的定子绕组通电，主动地将扭矩施加到与丝杠螺母耦联的转子上。
如果机电的底盘执行器在高度调节模式下运行，则通过电动机将扭矩施加到丝杠螺母上可以提升车身。当降低车身的高度时，只要所述螺纹传动机构不是自锁的传动机构，特别是滚珠丝杠传动机构，电动机就可以作为发电机运行。在任何情况下，在阻尼模式下实现底盘执行器的阻尼作用的电动机与用于高度调节的电动机相同。优选地，机电的底盘执行器用于独立悬架中。原则上，也可以在其他车桥设计例如扭力梁式车桥中使用。代替一个或多个滚珠丝杠传动机构，底盘执行器还可以具有至少一个其他类型的螺纹传动机构，例如，没有滚动体的简单传动丝杠螺纹。
根据本发明的底盘执行器具有两个彼此同轴设置的螺纹传动机构，螺纹传动机构分别包括单独的丝杠和所属的丝杠螺母。在此，底盘执行器的唯一电动机的转子刚性地与两个螺纹传动机构中的一个螺纹传动机构的丝杠螺母连接。刚性连接理解为任何抗转动的连接，即使中间连接阻尼元件也是如此。与第一螺纹传动机构相比，在第二螺纹传动机构的情况下，丝杠螺母可松开地，即可通过离合器切换地，与电动机的转子连接。可选地，在此设计为减速器的传动机构连接在电动机和可接通的螺纹传动机构之间。第二可接通的螺纹传动机构优选仅用于底盘执行器的高度调节模式。离合器优选地构造为MRF离合器，也就是说作为借助磁流变液工作的离合器。替选地，例如可以使用任何结构类型的摩擦离合器或可切换的形状配合的离合器。
根据具有两个螺纹传动机构的底盘执行器的结构形式的有利的设计方案，具有能通过可切换的离合器驱动的丝杠螺母的螺纹传动机构的丝杠构造成空心轴。空心轴的构型具有的优点是，第一螺纹传动机构的，也就是说其丝杠螺母刚性地与所述电动机的转子连接的螺纹传动机构的丝杠，可以节省空间地接合在构成为空心轴的丝杠中。
所述底盘执行器的两个螺纹传动机构单义地与所述两种模式相关联，其中底盘执行器可在所述两种模式下运行，第一螺纹传动机构在阻尼模式下具有中央功能，在第一螺纹传动机构中所述电动机的转子和丝杠螺母形成在正常运行中不可分离的本身刚性的部件。为了执行所述功能，第一螺纹传动机构不设计为自锁的。相比之下，第二可接通的螺纹传动机构仅在高度调节模式下发生作用。该螺纹传动机构的自锁设计有利于底盘的高度设定的保持。替选地或附加地，可以设有锁止第二螺纹传动机构的锁定机构。
如果底盘执行器在高度调节模式下运行，也可以在底盘执行器的第一结构形式中设有弹簧座的线性移动。在底盘执行器的限定的高度设定中，弹簧座在两种结构形式中优选可借助锁止机构固定。在这种固定的设定中，底盘执行器于是在阻尼模式下作为机电的阻尼器运行。
通常，具有离合器的底盘执行器的不同运行模式可彼此如下区分：
-在所述离合器的第一切换位置中，借助电操纵的螺纹传动机构进行底盘的高度调节(高度调节模式)，
-在所述离合器的第二切换位置中，借助不必与用在高度调节模式下的螺纹传动机构一致的、但是在任何情况下与同一电驱动器耦联的螺纹传动机构实现所述底盘执行器的阻尼作用，其中阻尼力作用到所述螺纹传动机构的进行旋转的部件上(阻尼模式)。
机电的底盘执行器的优点特别是，借助唯一的也能作为发电机运行的电动机实现一方面机电的减振器的功能和另一方面高度调节或高度调整的功能。
附图说明
下面参考附图更详细地解释本发明的两个实施例。其中：
图1示出机电的底盘执行器的第一实施例的示意性剖视图，
图2示出另一机电的底盘执行器的类似于图1的图示，
图3至5示出根据图2的底盘执行器的部件。
具体实施方式
除非另有说明，以下阐述涉及两个实施例。
总体上用附图标记10表示的底盘执行器用于安装在机动车辆中。在此，底盘执行器10的壳体2由未进一步示出的机动车辆的轮架1接收。壳体2构造成多件式的并且与弹簧座3连接，底盘弹簧4支撑在弹簧座上。在壳体2中存在形成为空心轴马达的电动机6，其转子用26表示。转子26固定地与套筒8连接，套筒通过轴承装置5，7可旋转地安装在壳体2中。套筒8同心地围绕丝杠9。借助于滑动轴承元件11，丝杠9可移动地安装在壳体2中。没有设置丝杠9的扭转。丝杠9固定在车身上以防扭转。
丝杠9与丝杠螺母13一起形成螺纹传动机构。滚珠作为滚动体在丝杠螺母13和丝杠9之间滚动；因此，螺纹传动机构构造为滚珠丝杠传动机构。丝杠螺母13通过套筒8与电动机6的转子26固定连接。丝杠9的图中不可看到的上端部与车身连接。底盘弹簧4的每次压缩和回弹都伴随着丝杠9的直线运动，该直线运动被转换成电动机6的转子26的旋转。在这种情况下，电动机6作为发电机运行并且用作电磁阻尼元件，其代替或补充其它的例如液压阻尼器。
在图1的实施例中，与丝杠螺母13连接有离心力制动器12，该离心力制动器作用在丝杠螺母13和壳体2之间。以相应的方式，在根据图2的底盘执行器中也可以集成离心力制动器。在电磁减振器内的这种离心力制动器原则上由DE 10 2010 013 935 A1已知。
根据图1的底盘执行器10的壳体2包括壳体下部件18和壳体上部件28，壳体下部件保持在轮架1上，壳体上部件相对于壳体下部件18能移动。为了使壳体上部件28相对于壳体下部件18移动，在底盘执行器10内部设置有第二螺纹传动机构，所述第二螺纹传动机构由构造成空心轴的丝杠17和丝杠螺母15组成。由丝杠17和丝杠螺母15形成的螺纹传动机构是具有自锁特性的简单的传动丝杠螺纹。丝杠螺母15可以通过离合器14与套筒8耦联，该离合器14在当前情况下构造为MRF离合器。在图1中，还可看到用于将套筒8轴向支撑在丝杠螺母15上的轴承元件16。如同样由图1得知的，第一螺纹传动机构的丝杠9接合到空心的丝杠17中。
如果可切换的离合器14闭合，则丝杠螺母15可由电动机6驱动。通过闭合的离合器14激活底盘执行器10的高度调节模式。在这种情况下，转子26的旋转转换成在壳体部件18，28之间的位移，其中在壳体部件18，28之间扭转止动装置起作用。可能的位移在图1中用ΔL表示。弹簧座3的在丝杠9的纵向方向上的位移对应于该位移ΔL。因此，通过第二螺纹传动机构，即，通过包括丝杠17和丝杠螺母15的螺纹传动机构，该底盘执行器10可作为用于高度调节的执行器运行。
一旦设定期望的底盘高度，可切换的离合器14断开，以便底盘执行器10可作为阻尼器运行，即在阻尼模式下运行，其中通过丝杠9的移动能驱动转子26。在壳体部件18，28之间的线性引导装置在图1中用19表示。
在图2的实施例中，在这种情况下也可调节高度的弹簧座3与锁定套筒20连接，所述锁定套筒20可相对于壳体2调节高度并且同样如该壳体那样同心地包围丝杠9。在丝杠9和锁定套筒20之间的在该丝杠的纵向方向上不可移动的连接在根据图2的实施方案中可通过离合器21建立和取消。如果断开离合器21，也就是说在锁定套筒20和丝杠9之间在轴向方向上没有耦联，那么底盘执行器10与根据图1的实施例一致地可用作电磁阻尼器。
然而，如果离合器21闭合，则锁定套筒20可与丝杠9一起在轴向方向上移动，即可调节高度。锁定套筒20与锁定环22和切换环25配合作用，如原理上从DE 10 2014 215420A1中已知的那样。在图2中还可以看到轴承装置23，24，用于将锁定环22径向或轴向支承在壳体2上。由锁定套管20、锁定环22和切换环25形成的锁定单元整体上由27表示。锁定套筒20具有不同的引导轮廓29，30，其设置用于与锁定环22的控制凸轮31配合。借助于不同的引导轮廓29，30，锁定套筒20和借助该锁定套筒还有弹簧座3能在两个不同高度设定中锁止。一旦弹簧座3被锁止，底盘执行器10就可以在离合器21断开时作为电磁阻尼器运行，即在阻尼模式下运行。
附图标记列表
1 轮架
2 壳体
3 弹簧座
4 底盘弹簧
5 轴承装置
6 电动机
7 轴承装置
8 套筒
9 丝杠
10 底盘执行器
11 滑动轴承元件
12 离心力制动器
13 丝杠螺母
14 离合器
15 丝杠螺母
16 轴承元件
17 丝杠
18 壳体下部件
19 线性引导装置
20 锁定套筒
21 离合器
22 锁定环
23 轴承装置
24 轴承装置
25 切换环
26 转子
27 锁定单元
28 壳体上部件
29 引导轮廓
30 引导轮廓
31 控制凸轮
ΔL 位移

Claims (8)

1.一种机电的底盘执行器(10)，具有：两个彼此同轴地设置的螺纹传动机构(9，13，15，17)，所述螺纹传动机构分别具有丝杠螺母(13，15)和丝杠(9，17)；和唯一的电动机(6)，其转子(26)与一个丝杠螺母(13，15)耦联，其特征在于，设有与所述螺纹传动机构(9，13，15，17)共同作用的可切换的离合器(14，21)，所述离合器构成用于在所述螺纹传动机构(9，13，15，17)的高度调节模式和阻尼模式之间切换，其中所述转子(26)刚性地与一个螺纹传动机构(9，13)的丝杠螺母(13)耦联并且经由所述离合器(14)可切换地与另一螺纹传动机构(15，17)的丝杠螺母(15)耦联。
2.根据权利要求1所述的底盘执行器(10)，其特征在于，具有能通过所述离合器(14)驱动的丝杠螺母(15)的那个螺纹传动机构(15，17)的丝杠(17)构造成空心轴。
3.根据权利要求2所述的底盘执行器(10)，其特征在于，如下螺纹传动机构(9，13)的丝杠(9)接合到构造成空心轴(17)的丝杠中，所述螺纹传动机构的丝杠螺母(13)刚性地与所述转子(26)连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的底盘执行器(10)，其特征在于，如下螺纹传动机构(15，17)设计为自锁的螺纹传动机构，所述螺纹传动机构的丝杠螺母(15)经由所述离合器(14)能与所述电动机(6)的转子(26)耦联。
5.根据权利要求1至4中任一项的底盘执行器(10)，其特征在于，所述螺纹传动机构(9，13，15，17)构成用于使弹簧座(3)在丝杠(9，17)的轴向方向上移动。
6.根据权利要求5所述的底盘执行器(10)，其特征在于，设有锁止机构(20，22，25)，用于在所述阻尼模式下以在轴向方向上作用的方式固定所述弹簧座(3)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的底盘执行器(10)，其特征在于，所述离合器(14，21)构成为MRF(磁流变液)离合器。
8.一种用于运行设置在机动车辆的底盘中的底盘执行器(10)的方法，所述底盘执行器具有：两个螺纹传动机构(9，13，15，17)；以及唯一的设计用于操纵所述螺纹传动机构(9，13，15，17)的电驱动器(6)；以及设计用于在所述底盘执行器(10)的不同运行模式之间切换的离合器(14，21)，其中电驱动器的转子(26)与一个螺纹传动机构(9，13)连接并且经由所述离合器(14)可切换地与另一螺纹传动机构(15，17)耦联，所述方法具有以下特征：
-在所述离合器(14，21)的第一切换位置中，借助所述另一个螺纹传动机构(15，17)进行底盘的高度调节，
-在所述离合器(14，21)的第二切换位置中，借助所述一个螺纹传动机构(9，13)实现所述底盘执行器(10)的阻尼作用，其中阻尼力作用到螺纹传动机构(9，13)的进行旋转的部件(6，8，13)上。
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