JP2007531653A - 車両走行機構 - Google Patents

Abstract

２つのばね受け（２，１２）の間に張設された上部構造ばね（８）を支えるためのばね保持体と、ピストン棒（６）及び減衰器管（７ｂ）を備えた振動減衰器（７）とを有し、前記ピストン棒（６）及び／又は前記減衰器管（７ｂ）の１領域が前記上部構造ばね（８）の内部に配置され、少なくとも１つのばね受け（２）が駆動装置（４，５）と伝動装置（Ｇ）とを有する駆動ユニットで軸方向に調節可能である形式の車両走行機構において、該車両走行機構を低いエネルギ消費で運転できるようにしたい。特に調節可能なばね受けを車両走行機構の静止状態で構成状態に保つためのエネルギ消費をなくしたい。このためには車両上部構造と前記ばね受け（２）との間で有効な蓄力器（１）が設けられ、該蓄力器（１）で車両の重力を吸収することが提案された。

Description

本発明は請求項の上位概念に記載した車両走行機構に関する。

前記形式の車両走行機構は例えばＤＥ１０１０１６９４Ｃ１号明細書によって公知である。この場合にはばね受けを軸方向に調節できる駆動装置はねじスピンドルとして構成されている。この場合にはねじスピンドルは電磁的な駆動装置のロータとして構成されかつリング状のステータによって該ステータが電流で負荷された場合に回転駆動されるスピンドルナットと、該スピンドルナットのねじ山に対するおねじ山を有するばね受けとの間に構成されている。車両の重力はばね受けを負荷し、該ばね受けを介して前記ねじスピンドルに導入され、該ねじスピンドルは前記スピンドルナットに回転モーメントを発生させる。これは、ばね受けがいわゆる構成状態にある車両走行機構の静止状態でも行なわれる。これにより車両の重力によりスピンドルナットには、該スピンドルナットを回動させ、ひいてはばね受けに対抗作用が与えられていないと該ばね受けを移動させるであろう恒久的な回転モーメントが作用させられる。したがって静止状態では調節駆動装置は、車両の重力によってねじスピンドルに発生させられる回転モーメントに抗して作用し、ばね受けをその静止位置（構成位置）に保つために、十分に大きい恒久的な保持電流で負荷されなければならない。

理論的には、車両重力がねじスピンドルに自縛作用を発生させるようにねじスピンドルを自縛作用を発揮するように構成することは可能である。このような形式で、車両の重力によってねじスピンドルに作用する回転モーメントに抗して作用する回転モーメントを、恒常的にスピンドルナットに作用させる必要はなくなるものと想われる。しかしながら実地においてはこのような自縛作用を有するねじスピンドルを実現することはできない。何故ならばこの場合にはスピンドル機構の有効度が小さくなり過ぎるからである。さらにこの場合には有効度の高いスピンドル機構の場合と同じ調節出力を得るためには、より大きな出力を有する駆動装置が必要である。

本発明の課題は、請求項１の上位概念の車両走行機構を改良して、ばね受けの調節駆動装置へのエネルギ（例えば保持電流の形をしたエネルギ）の恒久的な導入が回避され、エネルギ消費が低減されるようにすることである。この場合には車両走行機構の軸方向の構成高さはできるだけ低くしたい。

車両の重力が蓄力器によって吸収される本発明による処置によって、走行機構の静止状態でエネルギ（保持電流）を調節駆動装置に導入してばね受けを所定の静止位置（構成状態）に保つ必要なく、有効度に関して最適な伝動装置、例えば自縛特性を有しないスピンドル機構又は遊星転動伝動機構を使用できることが達成された。蓄力器が構成状態で車両の重力を吸収することによって、車両の重力は伝動装置（例えばスピンドル機構）に作用しなくなる。この結果、構成状態（走行機構の静止状態）ではばね受けには力はほぼ作用しなくなる。何故ならばばね受けには車両の重力によって発生させられた、値的に等しくかつ反対方向に向けられた２つの力が作用するからである。この、大きさの等しい、反対に向けられた力は、一方では上部構造ばねによりかつ他方では蓄力器によりばね受けに伝達される。これによりばね受けは構成状態では力が平衡した状態にあり、車両が停止状態にある場合又は車両が妨げられることなく直進走行する場合には、ばね受けを所定の静止位置に保持する保持電流は不要になる。

伝動装置は有利にはスピンドル機構として構成されている。このような形式でばね受けのために、場所をとらない、信頼度の高い調節機構が実現される。ねじ山リードに関してはスピンドル機構は該スピンドル機構が好適な有効度を有するように設計されることができる。

本発明の有利な実施形態では、蓄力器はばねとして構成されている。例えば蓄力器は円錐形のコイルばねとして構成することができる。このような円錐形のコイルばねは圧縮負荷された状態で、車両上部構造とばね受けとの間で緊縮されかつ有効に作用するように車両走行機構内へ統合される。一方の側で円錐形のコイルばねは車両上部構造に支えられるのに対し、他方の側ではばね受けに支えられる。この場合にはばねは、車両上部構造の重力を吸収しかつその際に所定の量だけ緊縮されるように寸法設定されかつ構成される。円錐形のコイルばねの使用は、このばねの巻条がばねの緊縮に際して内外に押込まれるために車両走行機構の軸方向の構成高さを低く保つことができるという利点を有している。したがってこのようなばねはきわめて小さいブロック寸法を有している。

本発明の他の実施形態では、ばねとして構成された蓄力器は引っ張りばねとして形成されている。この引っ張りばねは構成状態では引っ張り応力がかけられた状態で車両上部構造とばね受けとの間に張設されている。この変化実施態様の場合にも引っ張りばねは車両上部構造の重力を吸収するように寸法設定されかつ構成されている。

有利には引っ張りばねはばね受けの外周に亙って分配配置された複数の単個ばねとして構成されていることもできる。

実施においては、ばね受けを調節するための駆動ユニットとしては電磁的な駆動装置と、該駆動装置によって駆動されるスピンドル機構を使用することができる。前記駆動装置は、電磁的なコイルの巻線を保持するリング状のステータと、同様にリング状に構成されかつ前記ステータにより少なくとも部分的に取囲まれたロータとを有している。ステータが電流で負荷されるとステータは公知の形式でロータに回転モーメントを発生させる。リング状のロータはスピンドルナットとして構成されている。すなわち、ロータは内側のリング面に、ばね受けの対応するおねじ山と協働する転動体を有し、スピンドル機構（球転動スピンドル）を構成している。おねじ山は有利にはばね受けの軸方向に延びる円筒形の付加部の周面に形成されていることができる。
車両の重力を吸収する蓄力器はケーシング内に配置されていると有利である。この場合、ケーシングは一方の端部で直接的に又は間接的にばね受けに支えられる。この場合、振動減衰器のピストン棒は減衰器支承装置を介して、車両上部構造に支えられたケーシング端部と結合されている。このようにケーシングに収められた蓄力器の配置では、蓄力器は駆動ユニット同様、汚染物及び飛散水に対し保護されるので、当該装置の機械的な確実性が高められる。

以下、図面に基づき本発明を詳細に説明する。

図１は蓄力器が円錐コイルばねとして構成された本発明の第１実施例を示した図。

図２はばね受けが最大調節位置にある、図１に示された実施例を示した図。

図３は蓄力器が複数の単個ばねによって構成された本発明の第２実施例を示した図。

図１には車両走行機構の１部が示されている。車両走行機構は減衰器管７ｂとピストン棒６とを有する振動減衰器７を備えている。ピストン棒６にはピストン棒延長部９が設けられており、該ピストン棒延長部９はケーシング１０と不動に結合されている。ピストン棒延長部９は車両上部構造に結合されている。振動減衰器７もピストン棒６も少なくとも部分的に、コイルばねとして構成された上部構造ばね８の内部に延在している。上部構造ばね８は上方領域にてスリーブ状のばね受け２によって取囲まれている。ばね受け２はヘッド側に底Ｂを有し、この底Ｂはスリーブ状のばね受け２の内部に配置された内側の表面と、この内側の表面とは反対側の表面とを有している。底Ｂの内側の表面には上部構造ばね８の上端が支えられている。底Ｂの外側の表面にはこれに対し、円錐コイルばねとして構造された負荷軽減ばね１が一端で支えられている。この負荷軽減ばね１は他端で、ピストン棒延長部９を介して車両上部構造と結合されたケーシング１０の内側の面に支えられている。

駆動装置としてはステータ５が設けられており、該ステータ５は電磁的なコイルとして構成されている。このリング状のステータ５は、電磁的な駆動装置のロータを形成するスピンドルナットとして構成されたロータ４を取囲んでいる。ロータ４はステータ５に対し球軸受１１を介して回動可能に支承されている。ロータ４の円筒形の内面はめねじ山を有しているのでロータ４はスピンドルナットとして使用されることができる。スリーブ状のばね受け２の軸方向に延びる円筒状の区分の外套にはおねじ山が存在し、該おねじ山はスピンドルナット４の転動体（図示せず）と協働する。このような形式でスピンドルナット４はばね受け２と共にスピンドル機構を形成する。

ケーシング１０は図１の上端部で車両上部構造に支えられる一方、図１の下端部でステータ５に、ひいてはばね受けに直接的に支えられている。車両の静止状態でもしくは静かな直進走行状態では車両上部構造の重力はケーシング１０を介して直接的に負荷軽減ばね１に作用し、この重力は負荷軽減ばね１によって吸収される。このためには負荷軽減ばね１は相応に寸法設定されかつ構成されている。

負荷軽減ばね１を介して前記重力はばね受け２に伝達される。ばね受け２には、負荷軽減ばね１とは反対側で上部構造ばね８がその上端で支えられる。この上部構造ばね８は下端で、振動減衰器管７ｂと固定的に結合されたばね受け１２に支えられている。したがって上部構造ばね８は静止状態（構成状態）で同様に車両の重力を吸収する。このような形式で構成状態ではばね受け２の上に２つの同じ大きさの、逆向きの力が、すなわち一方では負荷軽減ばね１の圧縮力（車両から遠ざかる方向に作用する力）と他方では上部構造ばね８の圧縮力（車両に向かって作用する力）とが作用する。前記力は値に関して同じ大きさを有している。これによってばね受け２は構成状態では力が平衡した状態に保持される。この状態ではロータ４に調節モーメントを惹起する力はスピンドル機構に作用しないので、ばね受けを構成状態に保つ保持電流を駆動ユニット４，５に導入する必要はなくなる。したがって本発明による走行機構は相応の保持電流が必要である公知技術によって知られている車両走行機構よりも低い消費エネルギしか必要としない。

構成状態（静止状態）から出発してスピンドルナット４はステータ５が電流で負荷されることによって回動させられることができ、スピンドル機構が作動させられる。このスピンドル機構はばね受けを所望の、自体公知の形式で調節する。図２には図１の車両走行機構が、図１とは異なる調節位置にばね受け２が位置する状態で示されている。

図２においてはばね受け２はその最外方の調節位置へ移動させられている。この場合、負荷軽減ばね１は最大に圧縮されている。円錐のコイルばねとして構成された負荷軽減ばねの個々の巻条はこの状態では内外は位置せしめられるので、このばねのブロック寸法は−線材直径にしか相当しない。この構成形式で調節可能なばね足装置、ひいては車両走行機構の全体システムの特に低い軸方向の構成高さが達成される。

本発明によるアクティブなばね足装置はパッシーブなばね足装置よりもわずかにしか大きくしない軸方向の構成高さしか必要としない。本発明によっては既存のパッシーブなばね足（つまり、調節可能ではないばね受けを備えたばね足）を他の変更処置なしで、アクティブな電磁機械式のばね足に置換えることが可能になる。これにより例えば従来のアクティブではない走行機構を有する乗用車にあとから相応にアクティブな走行機構を装備することができる。

図３においては本発明の別の実施例が示されている。この実施例においては負荷軽減ばね１はばね受け２の外周に沿って分配された複数の引っ張りばねによって形成されている。引っ張りばねはその一端でケーシング１０の、振動減衰器７のピストン棒６とは反対側の端部に固定されているのに対し、引っ張りばねは他方の端部でばね受け２のカラー２ａに結合されている。

この実施例においてもピストン棒６は減衰器支承部を介してケーシング１０と結合されている。ピストン棒６を介して車両上部構造の重力はケーシング１０に作用するので、この重力はケーシング１０を介して引っ張りばねへ導入される。この場合、引っ張りばねはこの重力を吸引できるように寸法設定されかつ構成されている。

引っ張りばねはこの重力をばね受け２に伝達する。これによりばね受け２には車両上部構造から遠ざかる方向に向けられた力が作用する。この力はばね受け２を介して上部構造ばね８に導入される。この上部構造ばね８は図１で既に記述したのと同じ形式で示されている。この上部構造ばね８によっては車両上部構造に向けられた力が伝達される。この力は個々の引っ張りばねからばね受け２に作用する力の合成力と同じ値を有している。これによってばね受け２に作用する力はこの場合にも値的に等しく、逆向きに向けられるので、ばね受け２は構成状態で力の平衡した状態に保たれる。すでに図１で述べたように、この状態ではロータ４に回転モーメントが伝達されるようになる力はスピンドルに機構には作用しない。したがってこの実施例においても保持電流の導入は省かれる。

本発明の原理は構成状態で車両上部構造の重力によってばね受けの調節を行なう力又は回転モーメントが発生させられ、したがってこの意図されない移動を阻止するためにエネルギ（例えば保持電流）が使用されなければならないようにばね受けを調節するための駆動ユニットが構成されている、調節可能なばね受けを有するすべてのばね足に使用できることは言うまでもない。その限りにおいては実施例の図示されためねじ山とおねじ山とによって形成されたスピンドル機構は単に１例であるに過ぎない。伝動機構は例えばボール転動スピンドルとして構成されていることもできる。同様に伝動機構は遊星転動伝動機構として構成されていることもできる。又、調節駆動装置としての他の電気機械式の又は液圧式の駆動装置も公知であると考えられる。この調節駆動装置の場合にも本発明の原理は効果的に使用することができる。

蓄力器が円錐コイルばねとして構成されている本発明の第１実施例を示した図。 ばね受けが最大調節位置に存在する、図１に示された実施例を示した図。 蓄力器が複数の単個引っ張りばねによって形成されている本発明の第２実施例を示した図。

符号の説明

１ 負荷軽減ばね
２ ばね受け
４ ロータ
５ ステータ
６ ピストン棒
７ 振動減衰器
８ 上部構造ばね
９ ピストン棒延長部
１０ ケーシング
１１ 球軸受
１２ ばね受け

Claims (9)

1. ２つのばね受け（２，１２）との間に張設された上部構造ばね（８）を支えるためのばね保持体と、ピストン棒（６）及び減衰器管（７ｂ）を備えた振動減衰器（７）とを有する車両走行機構であって、前記ピストン棒（６）及び／又は前記減衰器管（７ｂ）の１領域が前記上部構造ばね（８）の内部に配置されており、少なくとも一方のばね受け（２）が駆動装置（４，５）と伝動装置（Ｇ）とを有する駆動ユニットで軸方向に調節可能である形式の車両走行機構において、車両上部構造と前記少なくとも一方のばね受け（２）との間で有効である少なくとも１つの蓄力器（１）が設けられており、該蓄力器（１）が車両の重力を吸収していることを特徴とする、車両走行機構。
2. 前記伝動装置（Ｇ）がスピンドル機構として構成されている、請求項１記載の車両走行機構。
3. 前記蓄力器（１）がばねとして構成されている、請求項１又は２記載の車両走行機構。
4. 前記ばね（１）が圧縮負荷がかけられて車両上部構造と前記ばね受け（２）との間に緊縮された円錐状のコイルばねである、請求項３記載の車両走行機構。
5. 前記ばね（１）が引っ張り負荷がかけられて車両上部構造と前記ばね受け（２）との間に張設された引っ張りばねである、請求項３記載の車両走行機構。
6. 前記引っ張りばねが前記ばね受け（２）の外周に分配配置された複数の単個引っ張りばねを有している、請求項５記載の車両走行機構。
7. 前記駆動装置（４,５）が電磁的な駆動装置であって、リング状のステータ（５）と該ステータ（５）により少なくとも部分的に取囲まれたリング状のロータ（４）とを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の車両走行機構。
8. 前記ロータ（４）がスピンドルナットとして構成され、該スピンドルナットが内側のリング面にめねじ山を有し、該めねじ山が前記ばね受け（２）の円筒形の付加部に存在するおねじ山とスピンドル機構を形成するために協働する、請求項２から７までのいずれか１項記載の車両走行機構。
9. 前記蓄力器（３）がケーシング（１０）の内部に配置され、該ケーシング（１０）がその一端で車両上部構造に支えられかつ他端で前記ステータ（５）に支えられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の車両走行機構。

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