CN111433060A - 用于车辆悬架的设有用于调节弹簧的垂直位置的机电调节装置的阻尼器和弹簧单元 - Google Patents

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Abstract

阻尼器和弹簧单元包括：阻尼器(10)，其具有沿着第一轴线(z)延伸的缸体(14)和杆(16)；弹簧板(18)，其围绕缸体(14)布置，并且可沿第一轴线(z)相对于后者即缸体(14)滑动；弹簧(12)，所述弹簧(12)在其底部处搁置于弹簧板(18)上；以及机电调节装置，其置于缸体(14)和弹簧板(18)之间，用于以连续且受控的方式调整弹簧(12)底端的垂直位置，并从而允许调节车辆从地面相距的高度。调节装置包括被布置为产生旋转运动的电动马达(22)和运动转换机构(24、26)，所述运动转换机构具有一个螺杆(24)和一个螺母(26)，该螺杆(24)沿平行于第一轴线(z)但与其间隔开的第二轴线(z')延伸，并且被布置成由电动机(22)驱动绕第二轴线(z')旋转，螺母(26)与螺杆(24)啮合并且驱动地连接以与弹簧板(18)一起平移。

Description

用于车辆悬架的设有用于调节弹簧的垂直位置的机电调节装 置的阻尼器和弹簧单元
技术领域
本发明总体上涉及一种用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元，该阻尼器和弹簧单元设有用于调节弹簧的垂直位置、从而调节车辆从地面相距高度的调节装置。
背景技术
在包括阻尼器和弹簧单元的车辆悬架中，其中所述阻尼器在其底端部处连接到车轮承载构件或悬架臂以及在其顶端部处连接到车辆的车身，并且其中弹簧围绕阻尼器布置并且在其底端部处搁置抵靠弹簧板而在其顶端部处搁置抵靠车辆的车身，已知的是使用间置于阻尼器的缸体和弹簧板之间的调节装置来改变弹簧的垂直位置并从而允许调节车辆的车身从地面相距的高度。
为此目的使用的调节装置可以是各种类型的，诸如液压、气动、液压-气动,和机电装置。在这些调节装置中，相对于其他种类的调节装置，机电装置由于其高的可靠性、其相对低的成本以及其小的尺寸而获得了越来越多的注意和关注。
更具体地，本发明涉及一种用于车辆悬架的使用机电调节装置的阻尼器和弹簧单元，其中调节装置包括被布置为产生旋转运动的电动马达和被布置为将由电动马达产生的旋转运动转换成弹簧板的平移运动的螺杆和螺母运动转换机构，所述运动转换机构包括单个螺杆和单个螺母，该单个螺杆被布置成由电动马达驱动绕其自身的轴线旋转，单个螺母与螺杆啮合并驱动地连接以便与弹簧板一起平移，从而在电动马达运行时，由电动马达传递到螺杆的旋转运动被转换成螺母以及与弹簧板一起的平移运动。
从US7,922,181、US8,205,864和US8,833,775中已知上述类型的用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元的示例。
此外，EP 2 332 756公开了一种用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元，该阻尼器和弹簧单元设有机电高度调节装置，其中调节装置包括至少三对螺杆和螺母，每对螺杆和螺母沿轴线延伸，该轴线平行于阻尼器的轴线延伸并与阻尼器的轴线隔开。显然，这样的解决方案是相当复杂和昂贵的，并且特别是占用相当大的空间，尤其是在径向方向上。
发明内容
本发明的目的是提供一种相对于上述现有技术的用于车辆悬架的改进的阻尼器和弹簧单元，特别是一种用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元，该阻尼器和弹簧单元允许避免弹簧板相对阻尼器的旋转，而无需使用专用的防旋转工具，该阻尼器和弹簧单元制造简单且成本低廉，并且尤其是在径向方向上具有小的尺寸。
本发明的另一个目的是提供一种用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元，该阻尼器和弹簧单元可以至少在第一阶段被设计，而与阻尼器的主体的外部尺寸无关。
根据本发明，借助于具有所附独立权利要求1中所述特征的用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元可以完全实现这些和其他目的。
在从属权利要求中限定本发明的有利实施例，从属权利要求的主题被认为构成以下描述的组成部分。
简而言之，本发明基于提供上述类型的用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元的构思，其中调节装置的运动转换机构的螺杆和螺母相对于阻尼器的轴线偏心地布置，其特征在于螺杆和螺母的轴线与阻尼器的轴线不同轴，而是在距阻尼器的轴线一定距离处延伸。螺杆和螺母相对于阻尼器和弹簧板的这种布置本质上防止了弹簧板相对于阻尼器旋转，并因此提供了所需的防旋转功能，而无需使用专用的防旋转工具，专用的防旋转工具通常会对悬架的性能产生负面影响。此外，因为螺杆和螺母相对于阻尼器的轴线偏心地布置，所以它们的尺寸至少在第一阶段不取决于阻尼器主体的外部尺寸，因此螺杆和螺母的相同尺寸可以应用于具有不同的阻尼器主体外径的几种解决方案。
根据本发明，调节装置还包括导向套筒，该导向套筒围绕阻尼器的缸体布置，从而可沿阻尼器的轴线滑动，并且刚性地连接至弹簧板并用作承载运动转换机构的螺母或螺杆的支撑臂的导向器。通过提供这种导向套筒，可以使用相对于阻尼器的轴线偏心布置的单对螺杆和螺母，同时确保垂直载荷和横向载荷的充分支撑。
附图说明
从仅通过非限制性示例的方式参考附图给出的下面的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：
图1是根据本发明实施例的用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元的轴向截面图；以及
图2是图1的阻尼器和弹簧单元的调节装置的分解视图。
具体实施方式
在下面的描述和权利要求中，术语“上”和“下”，“垂直”和“水平”等旨在表示阻尼器和弹簧单元在车辆上的安装状态。
参考附图，用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元包括阻尼器10和弹簧12。阻尼器和弹簧都是公知的部件，并且因此在本文将不详细地描述和示出。在本文仅提及对描述本发明有用的那些元件和这种部件的零件，尤其是阻尼器的零件。
阻尼器10包括：缸体14，其旨在连接至车轮承载构件(未示出)或悬架臂(未示出)；以及活塞(未示出)，其可在缸体14内部滑动并且具有从缸体14的顶端突出的并与其同轴地延伸的杆16。缸体14和带有其杆16的活塞都是本身已知类型的部件。缸体14的轴线用z指示，并且与杆16相对于缸体14的伸缩运动的方向一致。轴线z通常垂直地指向或略微倾斜于垂直方向指向。杆16旨在在其顶端部处固定至车辆的车身(未示出)。
弹簧12制成为圆柱螺旋弹簧并在其底部处搁置在围绕阻尼器10的缸体14布置的弹簧板18上。
阻尼器和弹簧单元还包括机电调节装置，通常用20指示，该机电调节装置被布置为以受控的方式相对于阻尼器10的缸体14调节弹簧板18的垂直位置，并且因此调节弹簧12的底端的垂直位置。调节装置20以如此的方式间置于阻尼器10的缸体14和弹簧板18之间，以便允许沿着轴线z调节弹簧12的底端相对于缸体14的位置并且因此调节弹簧12的底端的垂直位置，以便例如改变车辆的车身从地面相距的高度或保持车辆的车身从地面相距的高度恒定，以补偿由于车辆负载变化而引起的高度变化。
调节装置20主要包括布置成产生旋转运动的电动马达22(仅在图2中示出)以及布置成将由电动马达22产生的旋转运动转换成弹簧板18的平移运动的螺杆和螺母运动转换机构，所述运动转换机构包括螺杆24和与螺杆24接合的螺母26。在所示的实施例中，螺杆24被布置成由电动马达22驱动以绕其自身的旋转轴线(在图1中用z′指示并且平行于缸体14的轴线z延伸)旋转，而螺母26被驱动地连接以与弹簧板18一起平移，从而在电动马达22运行时，由电动马达22传递到螺杆24的旋转运动被转换成螺母26的以及与其一起的弹簧板18的平移运动。
然而，作为替代方案，代替螺杆，螺母可由电动马达驱动且弹簧板被驱动地连接以便于与螺杆一起而不是与螺母一起平移。
电动马达22与阻尼器10的缸体14驱动地连接。特别地，在所提出的实施例中，电动马达22由下部支撑臂28承载，该下部支撑臂28又例如通过焊接而固定至缸体14。如已经所述的那样，由电动马达22产生的旋转运动直接或间接地传递到运动转换机构的螺杆24，以驱动螺杆24绕其自身的旋转轴线z'旋转。优选地，如在提出的实施例中那样，在电动马达22和螺杆24之间布置有减速器机构(未示出，但是为本身已知类型的)。
运动转换机构的螺杆24布置成使其旋转轴线z′平行于阻尼器10的缸体14的轴线z，但与之间隔开给定的距离D(图1)。换言之，螺杆24相对于缸体14并且相对于于弹簧12和弹簧板18偏心地布置。在所提出的实施例中，螺杆24由适配器31承载，该适配器31通过例如制成为摩擦轴承的径向轴承30和例如制成为滚动轴承(特别是滚针轴承)的轴向轴承32由下部支撑臂28支撑。适配器31被布置成接收来自电动马达22的旋转运动，并且被牢固地连接以与螺杆24一起旋转。
运动转换机构的螺母26由上支撑臂34承载，并且由防旋转构件36防止运动转换机构的螺母26相对于后者即上支撑臂34旋转。根据本文未示出的实施例，螺母26与上支撑臂34制成为一件，并且在这种情况下，固有地防止了螺母相对于上支撑臂旋转，而无需任何额外的防旋转构件。
弹簧板18以如此的方式刚性地连接到上支撑臂34，使得弹簧板18能够与上支撑臂34一起沿着阻尼器10的缸体14的轴线z移动，并且从而当螺杆24被驱动绕其旋转轴线z'旋转时，使得弹簧板18能够与螺母26一起沿着阻尼器10的缸体14的轴线z移动。
弹簧板18例如通过焊接固定到导向套筒38的顶端，该引导套筒38围绕缸体14同轴地布置，并且可沿着轴线z相对于缸体14滑动，同时上支撑件臂34固定到导向套筒38的底端。导向套筒38和/或上支撑臂34设有抗摩擦衬套(anti-friction bushes)40，以当导向套筒38和上支撑臂34沿轴线z相对于缸体14移动时，减小在导向套筒38和/或上支撑臂34和缸体14之间的滑动摩擦。
调节装置如下操作。
电动马达22沿任一方向的旋转可能通过减速器机构(如果存在的话)传递到螺杆24，从而导致螺母26沿轴线z'向上或向下平移，并因此通过上支撑臂34导致导向套筒38和弹簧板18相对于阻尼器10的缸体14沿轴线z向上或向下平移。从而改变弹簧12的底端相对于缸体14的垂直位置。
通过适当的设计，可以使螺杆24和螺母26对的效率达到足够低的值，以使该机构不可逆。因此，在这种情况下，可以将弹簧板18固定在任何中间垂直位置，而无需通过电动马达22施加任何制动扭矩，并且无需使用任何用于防止调节装置旋转的附加装置，如例如摩擦机构。
使用如上所述的调节装置首先允许避免使用防旋转工具，以便借助于螺杆和螺母相对于缸体和弹簧板的偏心布置可以防止弹簧板相对于阻尼器的缸体旋转。另外，使用螺杆和螺母运动转换机构(由于其不可逆性)允许避免使用附加的机构来将调节装置锁定在其位置。最后，调节装置可以容易地以很少的改变而安装在常规的阻尼器和弹簧单元上，并且螺杆和螺母运动转换机构的尺寸基本上与阻尼器的缸体的外径无关。
自然地，本发明的原理保持不变，实施例和构造细节可以从纯粹通过非限制性示例的方式描述和说明的那些实施例和构造细节广泛地变化，因此不会脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (3)

1.一种用于车辆悬架的阻尼器和弹簧单元，其包括：
阻尼器(10)，所述阻尼器(10)具有沿第一轴线(z)延伸的缸体(14)和杆(16)；
弹簧板(18)，所述弹簧板(18)围绕阻尼器(10)的缸体(14)布置，并且可沿所述第一轴线(z)相对于后者即缸体(14)滑动；
弹簧(12)，所述弹簧(12)在它底部处搁置于弹簧板(18)上；以及
机电调节装置，所述机电调节装置间置于阻尼器(10)的缸体(14)和弹簧板(18)之间，以连续且受控的方式改变弹簧(12)底端的垂直位置，从而允许调节车辆从地面相距的高度；
其中调节装置包括被布置为产生旋转运动的电动马达(22)和被布置为将由电动马达(22)产生的旋转运动转换成弹簧板(18)的平移运动的螺杆和螺母运动转换机构(24、26)；
其中所述运动转换机构包括单个螺杆(24)和单个螺母(26)，所述单个螺杆(24)沿平行于所述第一轴线(z)的并与其间隔开的第二轴线(z')延伸，并且单个螺母(26)与螺杆(24)啮合；
其中螺杆(24)或螺母(26)布置成由电动马达(22)驱动绕所述第二轴线(z')旋转，而螺母(26)或螺杆(24)相应地驱动地连接以与弹簧板(18)一起平移，从而在电动马达(22)运行时，由电动马达(22)传递到螺杆(24)或螺母(26)的旋转运动被转换成螺母(26)或螺杆(24)相应地沿所述第二轴线(z')的平移运动，并且因此被转换成弹簧板(18)相对于阻尼器(10)的缸体(14)的沿所述第一轴线(z)的平移运动；
其中调节装置还包括第一支撑臂(28)、第二支撑臂(34)和导向套筒(38)，第一支撑臂(28)承载电动马达(22)和螺杆(24)或螺母(26)并刚性地连接到阻尼器(10)的缸体(14)，第二支撑臂(34)相应地承载螺母(26)或螺杆(24)并刚性地连接到弹簧板(18)，导向套筒(38)在一端部上刚性地连接到所述第二支撑臂(34)以及在另一端部上刚性地连接到弹簧板(18)，并且围绕阻尼器(10)的缸体(14)布置从而可沿所述第一轴线(z)滑动。
2.根据权利要求1所述的阻尼器和弹簧单元，其特征在于所述调节装置还包括减速器机构，所述减速器机构置于电动马达(22)和螺杆(24)或螺母(26)之间。
3.根据权利要求1或2所述的阻尼器和弹簧单元，其特征在于所述螺杆(24)和所述螺母(26)形成不可逆运动转换机构。
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