CN112334338B - 用于车辆的高度可调的弹簧组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的高度可调的弹簧组件(1)，其包括支承弹簧(40)、第一界定缸、第二界定缸以及导向缸，所述第一界定缸具有第一界定缸罐(11)和第一界定活塞(12)并且第二界定缸具有第二界定缸罐(21)和第二界定活塞，所述导向缸具有导向缸罐(31)、可移动地支承在导向缸罐(31)中的导向活塞和导向活塞杆(33)，所述导向活塞杆固定在导向活塞上并且从导向缸罐(31)沿支承弹簧(40)的纵向轴线(L)伸出并延伸穿过支承弹簧(40)，所述导向活塞杆(33)可借助第一和第二界定缸移动，并且在此作用在支承弹簧(40)上的弹簧预紧力以及支承弹簧(40)的负弹簧行程(NF)保持恒定。

Description

用于车辆的高度可调的弹簧组件
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的高度可调的弹簧组件。
背景技术
从现有技术中已知用于机动车的大量不同的弹簧组件，它们高度可调节并且因此可实现车辆的驾驶位置改变或驾驶位置调节。
尤其是在单车辙机动车、如摩托车中，车辆的驾驶位置或高度对行驶性能和转向几何结构有很大的影响。车辆的稳定性和操纵都在很大程度上取决于驾驶位置，机动车大多设计用于预定的目标驾驶位置。
机动车中的大多数弹簧组件具有支承弹簧，其具有特定于部段的行程特性，所述支承弹簧被夹紧在弹簧挡板或弹簧座之间。支承弹簧可从其初始位置弹性伸出所谓的负弹簧行程并可弹性缩入正弹簧行程。负和正弹簧行程之和为支承弹簧的总弹簧行程。
弹簧组件或支承弹簧最初被加载弹簧预紧力。这是用于在车辆的正常位置或目标驾驶位置中调节支承弹簧的弹力的参数。为了调节弹簧预紧力，改变弹簧组件的初始位置以及总弹簧行程中负和正弹簧行程的比例。例如可通过沿支承弹簧纵向轴线移动弹簧挡板或弹簧座来调节弹簧预紧力。
但在现有技术中已知的高度可调的弹簧组件中可能发生下述情况，即，弹簧的负弹簧行程通过车辆驾驶位置的下降这样变大并且有效的弹簧预紧力这样变小，以致于低于弹簧预紧力的最小值。由于弹簧预紧力的减小并且低于最小值，支承弹簧可能会在弹性伸出时、即在沿负弹簧行程的弹簧运动中损坏或引起机动车的不利行驶性能。例如支承弹簧可能由于过小的弹簧预紧力而在弹性伸出时从弹簧挡板或弹簧座上滑动，这在随后的负荷下会导致不对称的弹簧力输入到机动车中。此外，产生听觉上可察觉的噪声，这些噪声会使机动车的驾驶员感到不安。
在传统的高度可调的弹簧组件中，这大多发生在调节行程(沿该调节行程可调节弹簧组件高度)大于弹簧预紧力行程(沿该弹簧预紧力行程可调节支承弹簧的初始位置并因此可调节弹簧预紧力)时。
在传统的弹簧组件中，降低驾驶位置通常会改变正/负弹簧行程的比例。正弹簧行程减小了下降高度，负弹簧行程增加了相同的量。负弹簧行程的这种增加在弹性伸出时可导致支承弹簧没有预紧力并从其弹簧座上脱离。
发明内容
因此，本发明所基于的任务是，提供一种高度可调的弹簧组件，借助该弹簧组件可调节弹簧组件的高度或车辆的驾驶位置，同时弹簧组件的支承弹簧的弹簧预紧力和负弹簧行程保持恒定。
所述任务通过一种用于车辆、尤其是单车辙机动车的高度可调的弹簧组件得以解决。
因此，根据本发明提出一种用于车辆、尤其是单车辙机动车的高度可调的弹簧组件。所述弹簧组件包括支承弹簧、第一界定缸、第二界定缸以及导向缸。所述第一界定缸具有第一界定缸罐和第一界定活塞，并且第二界定缸具有第二界定缸罐和第二界定活塞。所述导向缸具有导向缸罐、可移动地支承在导向缸罐中的导向活塞和导向活塞杆。所述导向活塞杆固定在导向活塞上并且从导向缸罐沿支承弹簧的纵向轴线伸出并延伸穿过支承弹簧。所述第一界定缸在导向活塞杆的沿纵向轴线与导向活塞间隔开距离的区段上固定在导向活塞杆上。此外，第一界定缸确定第一支承弹簧座，支承弹簧支承在其上。第一支承弹簧座例如可固定或设置在第一界定缸上或作为替代方案由其形成。作为与第一支承弹簧座的配合件，导向缸罐确定第二支承弹簧座，支承弹簧支承在其上。第二支承弹簧座可固定或设置在导向缸罐上或作为替代方案由其形成。支承弹簧以弹簧预紧力夹紧在第一和第二支承弹簧座之间。导向活塞杆可借助第一和第二界定缸移动，由此弹簧组件的高度可调。在此，作用在支承弹簧上的弹簧预紧力以及支承弹簧的负弹簧行程保持恒定，支承弹簧可沿该负弹簧行程远离第二支承弹簧座弹性伸出。
第一界定缸尤其是构造为线性驱动装置并且第二界定缸构造为补偿容器，第二界定缸同时界定支承弹簧沿负弹簧行程的可运动性。为了升高车辆，可用泵将流体、如油或空气从第二界定缸泵入第一界定缸中，由此第一界定活塞相对于第一界定缸罐和导向活塞杆移动，并且弹簧组件的高度增加。为了降低弹簧组件，力、如车辆的重力作用在第一界定缸上，由此将流体从第一界定缸中泵入第二界定缸中。第二界定缸在此根据从第一界定缸泵出的流体界定负弹簧行程。
弹簧组件的高度是弹簧组件沿支承弹簧纵向轴线的尺寸，该高度可以通过导向活塞杆移回而减小并且可以通过导向活塞杆移出而增加。高度的减小导致相应车辆的驾驶位置下降，并且高度的增加导致相应车辆的驾驶位置升高。
弹簧组件的一种有利实施变型规定，支承弹簧、第一界定缸、第二界定缸和导向缸彼此同心地设置。
在一种有利的扩展方案中，第二界定缸具有导向活塞止挡表面，其界定行程距离，沿着该行程距离，导向活塞在导向缸罐中沿纵向轴线可移动。导向活塞可从其初始位置开始在导向缸罐中朝向支承弹簧移动负行程并且远离支承弹簧移动正行程。导向活塞的负行程界定并确定支承弹簧的负弹簧行程，并且正行程界定并确定支承弹簧的正弹簧行程。导向活塞止挡表面例如与导向活塞一起运动并且以下述方式界定负行程，即，导向活塞止挡表面贴靠在固定于导向缸罐上的止挡上。因此，通过沿纵向轴线调节导向活塞止挡表面，可界定和调节导向活塞的负行程和因此支承弹簧的负弹簧行程。
第二界定活塞与导向活塞一体地构造，由此第二界定缸和导向缸形成一个结构单元，并且第二界定缸可随着导向活塞在导向缸中移动。第二界定缸罐在朝向支承弹簧的一侧上具有导向活塞止挡表面。第二界定缸因此与导向活塞一起运动，使得第二界定缸和导向活塞可一起被视为可在导向缸罐中运动的活塞。
因此，在另一种有利的实施变型中，第二界定缸完全设置在导向缸罐中。导向缸罐的内部空间通过其导向活塞连同第二界定缸分隔成两个流体腔，但它们优选在流体技术上连接，并且导向活塞在导向缸罐中在沿纵向轴线运动时基本上不受阻尼。
弹簧组件的一种有利扩展方案规定，第一界定缸具有由第一界定缸罐和第一界定活塞形成的第一流体腔，并且第二界定缸具有由第二界定缸罐和第二界定活塞形成的第二流体腔。第一流体腔和第二流体腔通过流体通道在流体技术上连接，从而流体可通过流体通道在第一和第二流体腔之间流动。
在一种同样有利的扩展方案中规定，第一流体腔的容积通过第一界定活塞相对于第一界定缸罐的移动可改变，并且第二流体腔的容积通过第二界定活塞相对于第二界定缸罐的移动可改变。导向活塞杆可通过第一流体腔容积和第二流体腔容积的改变而沿纵向轴线移动，优选，负弹簧行程通过导向活塞止挡表面的移动而保持恒定。第一流体腔容积的改变经由流体通道导致第二流体腔的容积改变相同的量，相应界定活塞相对于相应界定缸罐移动相同的距离。因此，第一流体腔容积的改变导致导向活塞杆的移动并且同时导致导向活塞止挡表面的移动，使得在调节弹簧组件高度的同时也重新调节负行程，并且由此负弹簧行程保持恒定。
为了通过第一界定缸容积的改变而能实现导向活塞杆的移动，将第一界定缸罐固定在导向活塞杆上，第一界定活塞形成第一支承弹簧座。作为替代方案，第一界定活塞固定在导向活塞杆上，第一界定缸罐形成第一支承弹簧座。
为了节省空间地在流体技术上连接第一流体腔与第二流体腔，在一种有利的实施变型中，导向活塞杆至少在部分区段上构造为管。此外，流体通道设置在所述管中或由所述管形成。
第一流体腔、第二流体腔或流体通道处的泄漏可导致在由第一流体腔、第二流体腔和流体通道组成的流体系统中存在流体不足。为了补偿泄漏损失，本发明的一种有利的变型方案规定，弹簧组件具有止回阀。此外，所述导向缸在其导向缸罐中具有第三流体腔，第三流体腔与第一流体腔、第二流体腔和/或流体通道通过止回阀在流体技术上连接。所述止回阀阻止流体流入第三流体腔中，使得流体只能从第三流体腔流入第二流体腔或流体通道中。
为了实际上仅在第一流体腔、第二流体腔或流体通道中发生泄漏时才从导向缸中泵出流体，本发明的一种实施方式规定，所述止回阀具有复位弹簧，该复位弹簧构造用于，阻止来自第三流体腔的流体流动，直到在第二流体腔和/或流体通道中达到预定的负压。只有当无法将足够的流体泵入第一流体腔中并由此在第二流体腔或流体通道中产生负压时，复位弹簧才释放通过止回阀的流路。
在另一种有利的变型方案中，弹簧组件包括流体泵和用于高度调节和控制流体流量的调节阀。所述流体泵构造用于，借助处于第一位置的调节阀将流体从第二流体腔通过调节阀泵入第一流体腔中。优选，导向活塞杆由此沿纵向轴线移动并且弹簧组件的高度改变。
根据本发明的另一方面，提出一种具有第一叉腿和第二叉腿的弹簧叉，在第一叉腿中设置有根据本发明的弹簧组件并且在第二叉腿中设置有减震器。第一叉腿在此提供弹簧作用并且第二叉腿提供弹簧叉的减震作用。
此外，提出一种用于利用根据本发明的弹簧组件来调节车辆的驾驶位置的方法。在该方法中，通过将调节阀置于第二位置使车辆从第一驾驶位置下降。至少车辆的重力沿纵向轴线作用在弹簧组件上，由此将流体通过所述重力从第一界定缸通过调节阀和流体通道压入第二界定缸中。由此，导向活塞杆沿纵向轴线移入导向缸罐中。此外，通过将调节阀置于第一位置使车辆从第二驾驶位置升起。用泵将流体从第二界定缸通过调节阀和流体通道泵入第一界定缸中，由此，导向活塞杆沿纵向轴线从导向缸罐中移出。优选，导向活塞止挡表面平行于导向活塞杆的移动在相反的方向上移动相同的量，使得导向活塞止挡表面绝对来看相对于导向缸罐保持其位置。
导向活塞杆可通过所述界定缸或第一界定缸沿纵向轴线移动约40mm。下降和升高可分别连续地进行，在此例如可通过阀的第三位置来阻止第一和第二流体腔之间的流体流动并且阻止导向活塞杆的移动，从而可到达或调节中间位置。将流体泵入第一流体腔中直至第一流体腔完全充满需要大约10秒钟，而降低、即将流体压入第二流体腔中所需的时间少于一秒钟。
优选在第三流体腔中设有流体，该流体相对于第一和/或第二流体腔中的流体具有过压。
阀的第二位置(在其中弹簧组件或气缸活塞杆下降)优选相应于阀的基本位置，一旦阀不再被控制，则其例如在弹簧操作下退回到该位置。在出现控制故障或电源故障时，车辆由此自动降下。
导向活塞杆的移动导致驾驶位置的改变，在此导向活塞杆的移动量不必相应于驾驶位置的变化。如果例如在弹簧叉的两个叉腿中分别设置一个根据本发明的弹簧组件，则这两个导向活塞杆的相等的移动相应于车辆的高度变化或驾驶位置变化。如果仅在一个叉腿中设置根据本发明的弹簧组件并且在另一叉腿中未设置，则导向活塞杆的移动导致相应于导向活塞杆一半位移的驾驶位置变化。
上面公开的特征可任意组合，只要这在技术上是可能的并且彼此不矛盾。
附图说明
本发明的其它有利扩展方案在下面参考附图结合对本发明优选实施例的说明更详细地示出。附图如下：
图1示出移入的弹簧组件的剖视图；
图2示出移出的弹簧组件的剖视图。
具体实施方式
附图是示例性示意图。附图中相同的附图标记表示相同的功能和/或结构特征。
图1和2分别示出根据本发明的弹簧组件1的一种实施方式，所有部件均以半剖视图示出。
弹簧组件1设置在立管54中和环绕立管54的滑管53中。此外，弹簧组件1主要包括第一界定缸、第二界定缸、导向缸和支承弹簧40。导向缸具有导向缸罐31，该导向缸罐设置在立管54中并且在一侧敞开。在导向缸罐31中设置有导向活塞，在导向活塞上固定有导向活塞杆33，导向活塞杆在导向缸罐31的敞开侧上伸出导向缸罐31并延伸穿过支承弹簧40。
在导向活塞杆33的与导向活塞间隔开距离的一侧上，第一界定缸设置在导向活塞杆上。在第一界定缸和导向缸罐31之间，支承弹簧40被预加载以弹簧预紧力。第二界定缸直接设置在导向活塞上并与导向活塞一起运动。第二界定缸的第二界定活塞与导向活塞一体地构造为活塞32。第二界定缸罐21相对于活塞32和导向活塞杆33密封。在第二界定缸罐21的朝向支承弹簧40的一侧上，第二界定缸罐具有导向活塞止挡表面23，其界定导向活塞或者说活塞32和导向活塞杆33沿支承弹簧40纵向轴线L朝向支承弹簧40的可移动性。
第一界定缸具有第一界定缸罐11和第一界定活塞12，第一界定缸罐11固定在导向活塞杆33上，并且第一界定活塞12可相对于界定缸罐11移动。
导向活塞杆33既延伸穿过第一界定缸，也延伸穿过第二界定缸，各界定缸相对于导向活塞杆33密封。
支承弹簧40沿其纵向轴线L方向贴靠在第一弹簧挡板51和第二弹簧挡板52上。在所示实施例中，第二弹簧挡板52支撑在导向缸罐31上并形成第二支承弹簧座。第一弹簧挡板51在支承弹簧40的相对置侧上支撑在第一界定活塞12上并形成第一支承弹簧座。支承弹簧40可沿其纵向轴线L在正弹簧行程PF上弹性缩入并且在负弹簧行程NF上弹性伸出，所述弹簧行程分别通过活塞32在导向缸罐31中的可移动性来界定。活塞32相应地在导向缸罐31中可移动正行程PH和负行程NH，所述正行程界定支承弹簧40从其初始位置沿其正弹簧行程PF的弹性缩入并且所述负行程NH界定支承弹簧40从其初始位置沿其负弹簧行程NF的弹性伸出。
通过第一界定缸罐11和第一界定活塞12在第一界定缸中确定第一流体腔K1，其容积可通过第一界定活塞12的移动而改变。第一流体腔K1通过阀V和泵P以及通过流体管路56与流体通道K5在流体技术上连接。在所示实施例中，导向活塞杆33构造成中空的或构造为管，其形成流体通道K5。通过活塞32和第二界定缸罐21确定导向缸罐31中的第二界定缸的第二流体腔K2。流体通道K5在其背离活塞32的一侧上与第一流体腔K1在流体技术上连接并且在其朝向活塞32的一侧上与第二流体腔K2在流体技术上连接，使得流体可通过泵P和处于第一位置中的阀V或处于第二位置中的阀V在第一流体腔K1和第二流体腔K2之间流动。
此外，在导向缸罐31内部还确定第三流体腔K3，活塞32与第二界定缸罐21一起在第三流体腔中运动。第三流体腔K3也通过导向缸罐31的敞开侧与立管54中确定的第四流体腔K4在流体技术上连接。第四流体腔K4或立管54的内部空间填充有油或其它适合的流体直至流体边界55，但也可完全填满。
如果应将弹簧组件1的高度例如增加距离H，以使车辆从第二驾驶位置升高，则将阀置于第一位置中，其相应于图1中的阀位置。用泵P将流体从第二流体腔K2通过流体通道K5、通过阀V泵入第一流体腔K1中。由此增大第一流体腔K1的容积并使第一界定活塞12从第一界定缸罐11移出。在所示结构中，这导致第一界定缸罐11沿纵向轴线L远离活塞32的移动。由于第一界定缸罐11固定在导向活塞杆33上，因此导向活塞杆随着第一界定缸罐11一起沿纵向轴线L移动。同时第二流体腔K2的容积减小，从而第二界定缸罐21沿纵向轴线L远离支承弹簧40移动。第二界定缸罐21的移动或者说第二界定缸罐21上的导向活塞止挡表面23的移动补偿了导向活塞杆33的移动，使得构造在第二界定缸罐21的朝向支承弹簧40的一侧上的导向活塞止挡表面23未移动或者说其位置保持不变。因此从导向活塞止挡表面23测得的活塞32的负行程和正行程保持恒定，从而负弹簧行程NF和正弹簧行程PF也保持恒定并且导向活塞杆33沿纵向轴线L从导向缸罐31移出距离H。
图2中所示的弹簧组件1相应于图1的弹簧组件，但导向活塞杆33从导向缸罐31中完全移出距离H。此外，阀处于第二位置中。通过车辆的重力、驾驶员的重力以及沿纵向轴线作用到弹簧组件上的可能的行驶力，将流体从第一流体腔K1通过阀和流体通道K5压入第二流体腔K2中。
与图1的弹簧组件对比，清楚的是，尽管导向活塞杆33移动了距离H，但正弹簧行程PF和负弹簧行程NF保持不变。它们继续通过活塞32在导向缸罐31中的可移动性界定，因而可在不改变弹簧行程的情况下调节弹簧组件的高度。
如果在由第一流体腔K1、第二流体腔K2、流体通道K5、泵P、阀V和流体管路56形成的流体系统中存在泄漏损失，则在图1和2所示的弹簧组件1中在活塞32中设置止回阀34。止回阀34阻止流体从流体系统流入第三流体腔K3或第四流体腔K4并且仅在下述情况下才允许流体流从第三流体腔K3进入流体系统，即，在第二流体腔K2中通过泵和泄漏损失而不能再泵出流体并且因此产生足够高的负压以至少平衡止回阀34的复位弹簧的复位力，使得止回阀34释放从第三流体腔K3到第二流体腔K2或流体通道K5中的通流或流体流动。
本发明的实施不限于上面给出的优选实施例。相反，可想到多种变型方案，它们在完全不同类型的实施中使用所示解决方案。

Claims (13)

1.用于车辆的高度可调的弹簧组件(1)，包括支承弹簧(40)、第一界定缸、第二界定缸以及导向缸，所述第一界定缸具有第一界定缸罐(11)和第一界定活塞(12)，并且第二界定缸具有第二界定缸罐(21)和第二界定活塞(22)，所述导向缸具有导向缸罐(31)、可移动地支承在导向缸罐(31)中的导向活塞和导向活塞杆(33)，所述导向活塞杆固定在导向活塞上并且从导向缸罐(31)沿支承弹簧(40)的纵向轴线(L)伸出并延伸穿过支承弹簧(40)，
所述第一界定缸在导向活塞杆(33)的沿纵向轴线(L)与导向活塞(32)间隔开距离的区段上固定在导向活塞杆(33)上并且确定第一支承弹簧座，支承弹簧支承在所述第一支承弹簧座上，
导向缸罐(31)确定第二支承弹簧座，支承弹簧(40)支承在所述第二支承弹簧座上，
支承弹簧(40)以弹簧预紧力夹紧在第一和第二支承弹簧座之间，
导向活塞杆(33)能够借助第一和第二界定缸移动，并且在此作用在支承弹簧(40)上的弹簧预紧力以及支承弹簧(40)的负弹簧行程(NF)保持恒定，并且
所述第一界定缸具有由第一界定缸罐(11)和第一界定活塞(12)形成的第一流体腔(K1)，第二界定缸具有由第二界定缸罐(21)和第二界定活塞(22)形成的第二流体腔(K2)，并且第一流体腔(K1)和第二流体腔(K2)通过流体通道(K5)在流体技术上连接。
2.根据权利要求1所述的弹簧组件，其中，所述支承弹簧(40)、第一界定缸、第二界定缸和导向缸彼此同心地设置。
3.根据权利要求1或2所述的弹簧组件，其中，所述第二界定缸具有导向活塞止挡表面(23)，所述导向活塞止挡表面界定行程距离，导向活塞能够在导向缸罐(31)中沿纵向轴线(L)沿所述行程距离移动。
4.根据权利要求3所述的弹簧组件，其中，所述第二界定活塞与导向活塞一体地构造，第二界定缸罐(21)在朝向支承弹簧(40)的一侧上具有所述导向活塞止挡表面(23)。
5.根据权利要求1或2所述的弹簧组件，其中，所述第二界定缸完全设置在导向缸罐(31)中。
6.根据权利要求1或2所述的弹簧组件，其中，所述第一流体腔(K1)的容积能够通过第一界定活塞(12)相对于第一界定缸罐(11)的移动而改变，并且第二流体腔(K2)的容积能够通过第二界定活塞(22)相对于第二界定缸罐(21)的移动而改变，并且导向活塞杆(33)能够通过第一流体腔(K1)的容积和第二流体腔(K2)的容积的改变而沿纵向轴线(L)移动。
7.根据权利要求1或2所述的弹簧组件，其中，所述第一界定缸罐(11)固定在导向活塞杆(33)上并且第一界定活塞(12)形成第一支承弹簧座，或者，第一界定缸罐(11)形成第一支承弹簧座并且第一界定活塞(12)固定在导向活塞杆(33)上。
8.根据权利要求1或2所述的弹簧组件，其中，所述导向活塞杆(33)至少在部分区段上构造为管，并且流体通道(K5)设置在所述管中或由所述管形成。
9.根据权利要求1或2所述的弹簧组件，所述弹簧组件还包括止回阀(34)，其中，所述导向缸在其导向缸罐(31)中具有第三流体腔(K3)，并且第三流体腔(K3)与第一流体腔(K1)、第二流体腔(K2)和/或流体通道(K5)通过止回阀(34)在流体技术上连接，并且所述止回阀(34)阻止流体流入第三流体腔(K3)中。
10.根据权利要求9所述的弹簧组件，其中，所述止回阀(34)具有复位弹簧，该复位弹簧构造用于，阻止来自第三流体腔(K3)的流体流动，直到在第二流体腔(K2)和/或流体通道(K5)中达到预定的负压。
11.根据权利要求1或2所述的弹簧组件，所述弹簧组件还包括流体泵(P)和调节阀(V)，所述流体泵(P)构造用于，借助处于第一位置的调节阀(V)将流体从第二流体腔(K2)通过调节阀(V)泵入第一流体腔(K1)中。
12.具有第一叉腿和第二叉腿的弹簧叉，其中，在第一叉腿中设置有根据权利要求1至11中任一项所述的弹簧组件(1)并且在第二叉腿中设置有减震器。
13.用于利用根据权利要求11所述的弹簧组件(1)来调节车辆的驾驶位置的方法，其中，
通过将调节阀(V)置于第二位置，使车辆从第一驾驶位置下降，
车辆的重力沿纵向轴线(L)作用到弹簧组件(1)上，
将流体通过所述重力从第一界定缸通过调节阀(V)和流体通道(K5)压入第二界定缸中，并且
导向活塞杆(33)沿纵向轴线(L)移入导向缸罐(31)中，并且
通过将调节阀(V)置于第一位置，使车辆从第二驾驶位置升起，
将流体用流体泵(P)从第二界定缸通过调节阀(V)和流体通道(K5)泵入第一界定缸中，并且
导向活塞杆(33)沿纵向轴线(L)从导向缸罐(31)中移出。
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