具有空气弹簧和振动阻尼器的车辆的高度调节装置制造方法

具有空气弹簧和振动阻尼器的车辆的高度调节装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于车辆上部结构高度调节的车辆装置，该装置一端具有在车辆簧载质量（2）上枢转的第一装置并且另一端具有在车辆非簧载质量（3）上枢转的第二装置，该装置还具有阻抑簧载质量和非簧载质量（2，3）相对运动的振动阻尼器（4）、以及使簧载和非簧载质量（2，3）以弹性方式彼此支承的自抽运空气弹簧（5）。依据本发明的振动阻尼器（4）具有运行过程中可调节、优选地无级可调的阻尼特性。本发明同样涉及一种采用这种装置的车辆上部结构高度调节方法。
【专利说明】具有空气弹簧和振动阻尼器的车辆的高度调节装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于车辆上部结构高度调节的车辆装置以及一种使用该装置的车辆上部结构高度调节方法。
【背景技术】
[0002]与具有被动车轮悬架的车辆相比，具有包含车辆上部结构主动或半主动水平或高度调节系统的车轮悬架系统的道路车辆提供了多方面优势。由于恒定的离地间隔(groundclearance),由于车轮弹簧的压缩和伸展运动不受车辆负载约束，能够改进驾驶行为。同样可能的是例如，在城区行驶即低行驶速度时，距地面升高车辆上部结构并且因此增加离地间隔，以便例如能够无问题的驶过减速带、路缘或者有高斜坡角的地下停车场入口。在高行驶速度时，能够使用驾驶高度调节系统降低车辆上部结构，以便例如减小车辆阻力。在车辆中，尤其是小汽车中，车辆上部结构的运动通常主要是液压式阻抑，例如借助于依靠液压油工作的被动冲击和振动阻尼器。另外液压式振动阻尼器也被人熟知，其阻尼特性在运行过程中能够改变。目前市售的车辆驾驶高度调节系统相对昂贵并且具有高重量。此外它们需要大量的安装空间并且使用相对大量的能量来运行。
[0003]例如DE102006055757A1公开了一种自抽运(self-pumping)空气弹簧和阻尼器单元，其依靠压缩空气工作，具有车辆底盘的自动驾驶高度调节。该空气弹簧和阻尼器单元具有由分别位于车辆上部结构及底盘上的弹簧和阻尼器单元的枢轴点之间的距离变化驱动的泵，这一距离变化由车辆弹簧的压缩和伸展运动产生，并且，该泵产生空气压力的增加，空气弹簧和阻尼器单元借此在车辆负载变化时保持既定的驾驶高度。这个泵主要由两个泵部件形成，这两个泵部件相对于彼此可运动，并且简化了压缩腔室，其中一个泵部件连接到一个枢轴点上，另一泵部件连接到另一枢轴点上，因此，在汽车的弹簧压缩和伸展运动过程中，枢轴点之间距离的变化会转移到泵部件的相互间隔上。此外，该空气弹簧与阻尼器单元具有由两个弹簧腔室形成的被动、气动振动阻尼器，这两个腔室包含压缩空气并且能够通过通流(throughf low)节流阀连接,其中在车辆的弹簧压缩和伸展运动过程中，压缩空气在由节流阀阻抑的两个弹簧腔室之间进行交换。其中一个弹簧腔室由旋转波纹管(rollingbellows)界定,该旋转波纹管在旋转对称滚动气缸(rolling cylinder)的曲面上滚动。泵的压缩腔室能够通过止回阀与其中一个弹簧腔室流体传导地连接，因此在泵的压缩冲程或弹簧压缩过程中，空气由泵泵入弹簧腔室。在弹簧伸展过程中，空气通过同样配备的排气装置从弹簧腔室排出，该排气装置实质上包含排气气缸和排气活塞。泵和排气装置彼此匹配，因此不论车辆负载，由于车辆上部结构的弹簧的压缩和伸展运动，始终保持恒定的车辆高度。
[0004]另外，DE10327485A1公开了一种机动车主动气动悬架系统，该系统具有空气弹簧和被动振动阻尼器。该空气弹簧具有填充压缩空气的弹簧腔室，其中压缩空气能够通过液压流体压缩或膨胀，该液压流体能够被泵入到弹簧腔室中，并且采用弹性膜与弹簧腔室中的压缩空气隔开。该液压流体采用电力操作的液压泵从液压储能器泵入到弹簧腔室，反之亦然。
[0005]此外，DE10034603A1公开了一种气动空气弹簧和阻尼元件，该元件具有两个被节流元件隔开的弹簧腔室，这两个腔室中至少一个是容积可变的。在两个弹簧腔室都是容积可变的情况下，螺旋弹簧形式的附加弹簧元件与空气弹簧和阻尼器元件平行地连接。
[0006]此外，DE2538805A1公开了 一种车辆车轮悬架，该悬架具有可伸缩减振器以及与该减振器平行连接的螺旋弹簧，其中管状柔性膜元件配备在减振器的外面以便形成可变气体容积的腔室。为了控制腔室中气体的容积，配备气体供应装置，用于使例如采用压缩器压缩的气体可选地供给到腔室或者供给自腔室。
[0007]DE1216126公开了一种液压可伸缩减振器，该减振器与车辆支承悬架连接，其中支承悬架例如能够形成为与减振器同轴安置的螺旋弹簧或空气弹簧。支承悬架负载由阻尼液上的移动壁支承，该阻尼液另外由四周的固体壁封闭。
[0008]在具有提供高度调节功能的空气弹簧的已知自抽运装置的运行中，通常阻尼力由空气通过相应的阀门泵入以及泵出空气弹簧的弹簧腔室产生。另外，高度调节过程中，在恒定的空气压力下，由于空气泵入以及泵出空气弹簧的弹簧腔室，空气弹簧的弹簧刚度发生改变。额外阻尼力的暂时形成以及根据驾驶高度的弹簧刚度的改变都是不希望的，因为它们尤其能够导致驾驶舒适度可察觉的损失。

【发明内容】

[0009]在此背景下，本发明的目的在于提供一种用于具有振动阻尼器和空气弹簧的车辆上部结构的高度调节的车辆装置，以及一种克服上述不足的车辆上部结构高度调节方法。另外，该装置构造特别紧凑并能通过尽可能少的外部提供的能量来运行。
[0010]这一目的通过具有以下技术特征的车辆上部结构高度调节装置以及具有以下技术特征的高度调节方法得以实现。以下还公开了本发明更多特别有利的实施例。
[0011]一种用于车辆上部结构高度调节的车辆装置，其一端具有在车辆簧载质量上枢转的第一装置并且另一端具有在车辆非簧载质量上枢转的第二装置，该装置还具有阻抑簧载质量和非簧载质量相对运动的振动阻尼器、以及使簧载和非簧载质量以弹性方式彼此支承的自抽运空气弹簧，进一步地，振动阻尼器具有运行过程中可调节的、优选地、无级可调的阻尼特性。
[0012]进一步地，无级可调的振动阻尼器与空气弹簧平行地连接。
[0013]进一步地，无级可调的振动阻尼器是液压双管阻尼器，其具有外管以及同轴地安置在外管中的内管，内管具有伸入外管中内管底板，其中内管中安装有与活塞杆连接的、轴向可移动的阻尼活塞，其中阻尼活塞上提供有至少一个可切换的节流阀以及内管底板中提供有至少一个底板阀，并且内管填充有阻尼液以及内管的外侧与外管的内侧之间的空间部分填充有阻尼液并且部分填充有气体。
[0014]进一步地，螺旋弹簧平行于空气弹簧起作用并且使簧载和非簧载质量以弹性方式彼此支承并且安置为在外围环绕空气弹簧。
[0015]进一步地，空气弹簧具有至少一个弹簧腔室、以及泵腔室，该弹簧腔室能够填充压缩空气并且至少部分由移动壁界定，该泵腔室由泵气缸和在泵气缸中轴向可移动的泵活塞界定，其中泵气缸置于簧载质量上以及泵活塞置于非簧载质量上或者反之亦然，其中另外弹簧腔室能够通过至少一个可切换的连接阀与泵腔室流体传导地连接以及泵腔室能够通过至少一个可切换的连接阀与周围大气连接。
[0016]进一步地，移动壁形成为旋转波纹管，其中旋转波纹管至少部分地在旋转对称第一体的外周上旋转，该第一体与簧载或非簧载质量中的其中一个连接。
[0017]进一步地，滚动波纹管至少部分在旋转对称、空心的第二体的内周上滚动，该第二体与簧载或非簧载质量中的另一个连接。
[0018]进一步地，第二体形成为移动壁的导向套并且第一体至少部分地安置在第二体的内部并与之同轴。
[0019]采用以上所述的装置的车辆上部结构高度调节的方法，包含:
[0020]当通过空气泵入或者泵出空气弹簧而在空气弹簧中产生阻尼力时，振动阻尼器的阻尼暂时减小，以及/或者
[0021]当空气弹簧的总弹簧刚度通过空气泵入或者泵出空气弹簧而增加或者降低时，振动阻尼器的阻尼增加或减小。应该注意的是，以下说明中单独列举的特征能够以任意的、技术上有意义的任何方式相互结合，并且构成本发明更多的实施例。说明特别是结合附图进一步表征并详细说明了本发明。
[0022]依据本发明，一种用于车辆、尤其是机动车辆的车辆上部结构高度调节的装置，其一端具有在车辆簧载质量、例如车辆上部结构上枢转的第一装置，以及另一端具有在车辆非簧载质量、例如车轮悬架或车轮悬架部件上枢转的第二装置。该枢转装置能够以任何允许本装置(铰接式地)装配到车辆的簧载和/或非簧载质量上的适当形式构造，例如以其本身已知的橡胶-金属轴承的形式。此外，依据本发明的装置具有阻抑簧载和非簧载质量之间的相对运动的振动阻尼器，以及以弹性方式使簧载和非簧载质量相互支承的自抽运空气弹簧。从本发明的意义上说，名词“自抽运”意味着空气弹簧的高度调节功能实质上仅仅由簧载和非簧载质量之间相对运动的动能来提供，并且实际上没有或者只有非常少的外部能量需要由外部提供以用于高度调节过程。这种高度调节在下面也被称为为半主动高度调节。
[0023]依据本发明，该振动阻尼器具有运行过程中可调节、优选地，无级可调的阻尼特性。运行过程中可调节的振动阻尼器的阻尼特性允许振动阻尼器阻尼能力根据空气弹簧的瞬时运行状态而针对性地变化。因此，当通过空气泵入和/或泵出空气弹簧在空气弹簧内产生阻尼力时，优选地例如暂时减小振动阻尼器的阻尼，以便通过这种方式保持依据本发明的装置的整体阻尼基本不变。同样，如果通过空气泵入或者泵出空气弹簧使车辆驾驶高度以及因此空气弹簧的总弹簧刚度增加或降低，则增加或减小振动阻尼器的阻尼是有利的，以便通过这种方式达到由依据本发明的装置的个别力元件提供的阻尼力和弹力之间的最佳平衡。因此通过依据本发明的装置，在自抽运高度调节过程中空气弹簧内产生的额外的阻尼力和/或弹力能够彼此平衡或匹配，因此驾驶舒适度就不再有可察觉的损失。同样，该装置能够结合到单独组件中，因此获得用于车辆上部结构高度调节的、节省安装空间的、特别紧凑的装置。
[0024]本发明的一有利实施例规定无级可调的振动阻尼器平行连接于空气弹簧。这意味着振动阻尼器能够例如借助一端提供的枢转装置在车辆的簧载质量上可枢转，并且借助于其另一端提供的枢转装置在车辆的非簧载质量上可枢转。通过这种方式另外实现了依据本发明的装置的紧凑结构，尤其在长度方向上，但是其也允许例如振动阻尼器和自抽运空气弹簧物理地分开安置。明显地，同样在振动阻尼器与空气弹簧的平行安置中，使用用于在车辆簧载质量上枢转的共用枢转装置和/或用于在车辆非簧载质量上枢转的共用枢转装置，装置结合到一个组件中是可能的。
[0025]在本发明的一更有利的实施例中，无级可调的振动阻尼器是一种液压双管阻尼器。其具有外管和同轴地安置在外管中的内管，内管具有伸入到外管中内管底板(innertube floor)，其中内管中安装有轴向可移动的连接活塞杆的阻尼活塞。向阻尼活塞提供至少一个可切换的、尤其可电切换的节流阀。另外，向内管底板提供至少一个底板阀(floorvalve)。内管填充有阻尼液，例如液压油，以及内管外侧和外管内侧之间的空间部分填充有阻尼液、例如液压油，并且部分填充有气体。相应的可切换阀门优选地由电力控制装置切换，另外该装置也能够采用合适的传感器监控或探测依据本发明的装置的当前运行状态和/或车辆更多的运行参数。
[0026]为了支承自抽运空气弹簧的弹力，本发明一个更加有利的实施例提供了螺旋弹簧，该螺旋弹簧与空气弹簧平行地起作用并且使簧载和非簧载质量以弹性方式彼此支承，并且为了有利的紧凑结构，该螺旋弹簧安置为在外围环绕空气弹簧。
[0027]依据本发明一个更加有利的实施例，空气弹簧具有至少一个弹簧腔室以及泵腔室，该弹簧腔室能够填充压缩空气并且至少部分由例如旋转波纹管形式的移动壁界定，该泵腔室由泵气缸和在泵气缸中轴向可移动的泵活塞界定。在这一实施例中，泵气缸置于簧载质量上而泵活塞置于非簧载质量上。同样泵气缸能够置于簧载质量上而泵活塞可以置于非簧载质量上。另外，弹簧腔室能够通过至少一个可切换的、尤其可电切换的连接阀与泵腔室流体传导地连接，以及泵腔室能够通过至少一个可切换的、尤其可电切换的连接阀与周围大气连接。相应的可切换阀门优选地由所述电力控制装置控制，该装置另外也能够采用合适的传感器监控或探测依据本发明的装置的当前运行状态和/或车辆更多的运行参数。
[0028]因此，例如当周围大气和泵腔室之间的连接阀完全开启并且弹簧腔室和泵腔室之间的连接阀关闭时，该自抽运空气弹簧能够作为传统空气弹簧运行，该空气弹簧主要提供弹力。由于弹簧腔室和泵腔室之间关闭的连接阀，没有压缩空气能够从由移动壁界定并且填充有压缩空气的弹簧腔室逸入泵气缸或泵腔室中，并且相反地，没有空气能够经由弹簧腔室和泵腔室之间的关闭的连接阀从泵气缸的泵腔室进入空气弹簧的弹簧腔室。
[0029]由于阀气缸和弹簧腔室之间的连接阀以及泵气缸的泵腔室和周围大气之间的连接阀均根据簧载和非簧载质量相对彼此的瞬时运动方向、即弹簧压缩或伸展运动的运动方向进行如下描述的切换，可以实现半主动、即具有自抽运空气弹簧的运行模式，这一运行模式中空气弹黃不仅提供弹力同时提供闻度调节功能。
[0030]例如为了相对车辆非簧载质量升高车辆上部结构，即增加车辆簧载和非簧载质量之间的距离，在弹簧伸展过程中，即当簧载和非簧载质量之间的距离增加时，将弹簧腔室和泵腔室之间的连接阀切换到关闭，同时将周围大气和泵腔室之间的连接阀切换到至少部分开启。因此，空气从周围空气被吸入到泵气缸，这是由于泵气缸与簧载或非簧载质量中的一个相连，同时泵活塞通过活塞杆与另外一个相连，并且在弹簧伸展过程中两质量之间的距离增加。在弹簧压缩运动过程中，即簧载和非簧载质量之间的距离减小时，周围大气和泵腔室之间的连接阀切换到关闭并且弹簧腔室和泵腔室之间的连接阀切换到至少部分开启，因此空气从泵气缸或泵腔室泵入到弹簧腔室，泵气缸或泵腔室通过弹簧腔室和泵腔室之间的连接阀与弹簧腔室流体传导地连接，借此弹簧腔室中的空气压力首先增加并且因此车辆上部结构(簧载质量)相对于非簧载质量升高。因此为了相对于车辆非簧载质量升高簧载质量，实质上只使用了簧载和非簧载质量相对运动的振动能量或运动动力。对用于车辆上部结构高度调节的外部能量供应仅需要切换根据本发明的装置中的可切换阀门。
[0031]为了降低例如车辆上部结构相对车辆非簧载质量的高度，即减小车辆簧载质量和车辆非簧载质量之间的距离，在弹簧伸展运动过程中、即当簧载和非簧载质量之间的距离增加时，将弹簧腔室与泵腔室之间的连接阀切换到至少部分开启，同时将周围大气与泵腔室之间的连接阀切换到关闭。因此空气从弹簧腔室被吸入泵气缸，这是由于泵气缸与簧载和非簧载质量中的一个连接并且泵活塞通过活塞杆与另一个连接，因而在弹簧伸展过程中两质量之间的距离增加。在弹簧压缩运动过程中、即当簧载和非簧载质量之间的距离减小时，将周围大气与泵腔室之间的连接阀切换到至少部分开启并且将弹簧腔室与泵腔室之间的连接阀切换到关闭，因此空气从泵气缸或泵腔室泵入周围大气，该泵气缸或泵腔室通过周围大气与泵腔室之间的连接阀与周围大气连接。通过这一泵送过程，弹簧腔室中的空气压力降低并且车辆上部结构(簧载质量)相对非簧载质量下降。因此，为了相对于车辆非簧载质量降低簧载质量，实质上只使用了簧载和非簧载质量相对运动的振动能量或运动动力。为了调节车辆上部结构高度的外部能量供应仅需要切换依据本发明的装置中的可切换阀门。
[0032]正如已经阐述的，根据依据本发明的装置或者自抽运空气弹簧的所期望的运行模式以及瞬时的弹簧压缩或伸展，采用电力控制装置对弹簧腔室和泵腔室之间的连接阀以及周围大气与泵腔室之间的连接阀进行适当切换。
[0033]本发明更加有利的实施例规定移动壁形成为滚动波纹管，其中滚动波纹管至少部分地在形成为例如滚动气缸的第一旋转对称第一体的外周上滚动，该滚动气缸与簧载和非簧载质量中的一个连接。本设计允许依据本发明的装置的舒适弹动。
[0034]为了进一步提高依据本发明的装置的弹性性能，本发明的进一步实施例另外提出旋转波纹管至少部分地在旋转对称、空心第二体的内周上滚动，该第二体与簧载和非簧载质量中的另一个连接。因此第二体可以例如形成为移动壁、尤其是形成为滚动波纹管的移动壁的导向套(guide sleeve),其中第一体、例如滚动气缸至少部分安置在与其同轴的第二体内部，尤其是以关于节省构造空间的方式。
[0035]采用依据以上描述的实施例中的一个形成的装置的、用于车辆上部结构高度调节的依据本发明的方法规定，当通过空气泵入或泵出空气弹簧在空气弹簧中产生阻尼力时，振动阻尼器的阻尼会暂时降低，以及/或者，当通过空气泵入或泵出空气弹簧而增大或减小空气弹簧的总长度，并由于恒定压力而因此增大或减小空气弹簧的总的弹簧刚度，此时，振动阻尼器的阻尼会增加或降低。通过这种方式能够实现依据本发明的高度调节装置提供的阻尼和弹力之间的最佳平衡。尤其地，使用依据本发明的方法，具有自抽运高度调节的空气弹簧中产生的额外的阻尼力和/或弹力能够彼此平衡或匹配，因此驾驶舒适度就不会有可察觉的损失。
【专利附图】

【附图说明】[0036]本发明的进一步有利细节和效果在下面参照附图示出的实施例示例中进行详尽解释。这些附图示出了:
[0037]图1依据本发明用于高度调节的装置的局部截面侧视图，以及
[0038]图2具有控制装置的图1所示装置的框图。
[0039]附图标记列表
[0040]1高度调节装置
[0041]2簧载质量
[0042]3非簧载质量
[0043]4振动阻尼器
[0044]5空气弹簧
[0045]6螺旋弹簧
[0046]7弹簧板
[0047]8弹簧板
[0048]9移动壁，滚动波纹管
[0049]10弹簧腔室
[0050]11泵气缸
[0051]12泵活塞
[0052]13泵腔室
[0053]14活塞杆
[0054]15连接阀
[0055]16连接阀
[0056]17旋转对称第一体，滚动气缸
[0057]18旋转对称、空心第二体，导向套
[0058]19封闭板
[0059]20第一固定装置，夹紧环
[0060]21第二固定装置，夹紧环
[0061]22 外管
[0062]23 内管
[0063]24内管底板
[0064]25活塞杆
[0065]26泵活塞
[0066]27节流阀
[0067]28底板阀
[0068]29阻尼液，液压油
[0069]30 气体
[0070]31控制装置
【具体实施方式】
[0071]在不同的附图中，相同的部分通常带有相同的附图标记，因此通常也只描述一次。[0072]图1基本以截面图表示依据本发明的装置1的侧视图，该装置用于簧载质量2、例如车辆上部结构相对于非簧载质量3、例如图1中未更加详细示出的车轮悬架或者车轮悬架部件部分的高度调节。由图1明显看出，装置1具有阻抑簧载和非簧载质量2、3的相对运动的振动阻尼器4以及自抽运空气弹簧5，该空气弹簧提供半主动高度调节功能并且以弹性方式使簧载和非簧载质量2、3相互支承。空气弹簧5和振动阻尼器4都具有图1中未详细不出的、在簧载质量2上枢转的第一装置，,以及同样未详细不出的、在非簧载质量3上枢转的第二装置，在图1所示实施例示例中该空气弹簧5和振动阻尼器4在簧载和非簧载质量2、3之间彼此平行地连接。各自的枢转装置能够通过任何允许振动阻尼器4和空气弹簧5在簧载和非簧载质量2、3上(铰接式地)枢转的方式构造。例如它们能够形成为橡胶-金属轴。
[0073]在图1所示的装置1中，振动阻尼器4具有运行过程中可调节、优选地无级可调的阻尼特性。可调节的阻尼特性允许振动阻尼器4的阻尼能力根据空气弹簧5的瞬时运行状态而针对性地改变。因此，举例来说，当通过空气泵入和/或泵出空气弹簧5在空气弹簧5中产生阻尼力时，如下面将要更加详细描述的，优选地暂时减小振动阻尼器4的阻尼，以便通过这种方式保持依据本发明的装置1的总阻尼基本不变。同样，如果空气弹簧5的总长度以及因此总弹簧刚度通过空气泵入和/或泵出空气弹簧而增加或减小时，振动阻尼器4的阻尼增加或减小是有利的，以便通过这种方式获得依据本发明的装置1提供的阻尼和弹力之间的最佳平衡。因此通过依据本发明的装置1，在下面描述的自抽运高度调节过程中空气弹簧5内产生的额外阻尼和/或弹力相互平衡或相互匹配，因此驾驶舒适度不再有任何可察觉的损失。
[0074]图1所示的装置1中，空气弹簧5另外被具有多个卷绕的螺旋弹簧6环绕，该螺旋弹簧与空气弹簧5平行地起作用并且使簧载和非簧载质量2、3以弹性方式彼此支承。螺旋弹簧6在外围环绕空气弹簧5并且因此允许节省结构空间的、空气弹簧5和螺旋弹簧6的组合的特别紧凑的设计。卷绕以已知的方式形成螺旋状。
[0075]由图1更加明显地看出，螺旋弹簧6夹在例如与簧载质量2连接的上方弹簧板7和例如与非簧载质量3连接的下方弹簧板8之间。除了空气弹簧5，螺旋弹簧6用于以已知方式弹性支承相对彼此可运动的车辆簧载和非簧载质量2、3。
[0076]另外由图1进一步看出，空气弹簧5具有至少一个弹簧腔室10，该弹簧腔室能够填充压缩空气并且由移动壁9至少部分地界定。如图1所示的依据本发明的装置1的实施例示例中，移动壁9形成为滚动波纹管。弹簧腔室10使车辆簧载和非簧载质量2、3以弹性方式彼此支承。另外自抽运空气弹簧5具有泵腔室13，该泵腔室由泵气缸11以及在泵气缸11中轴向可移动的泵活塞12界定。图1所示的实施例示例中，泵气缸11置于簧载质量2上以及泵活塞12通过活塞杆14置于非簧载质量3上。由图1明显看出，自抽运空气弹簧5的泵气缸11向底端开口，即非簧载质量3的方向。然而弹簧腔室10通过泵活塞12与泵腔室13液密分隔。弹簧腔室10能够只通过至少一个安置在泵气缸11中的可切换、尤其可电切换的连接阀15与泵腔室13流体传导地连接。泵腔室13同样能够通过至少一个可切换、尤其可电切换的连接阀16与周围大气连接。
[0077]为了空气弹簧5的最佳弹簧舒适度，如图1所示的移动壁9或滚动波纹管9至少部分在旋转对称第一体17的外周上滚动，该第一体与簧载或非簧载质量2或3中的一个连接。图1所示实施例示例中的第一体17形成为旋转对称滚动气缸并且置于非簧载质量3上。另外提供旋转对称空心第二体18，该第二体体与簧载质量2连接，并且在所示装置1的实施例示例中，该第二体形成为移动壁9的导向套，并且滚动波纹管9至少部分在该导向套的内周上滚动。如图1所示，导向套18的上端借助实质上垂直于空气弹簧5的纵轴延伸的封闭板19封闭。通过该封闭板19，导向套18与簧载质量2连接。同样如图1所示，连接阀16安置在所示装置1的实施例示例中的封闭板19中。同样由图1明显看出，所示装置1的实施例示例中，第一体17至少部分安置在第二体18内部并且与之同轴，尤其是以关于节省构造空间的方式。滚动波纹管9的上端通过相应的第一固定装置20、例如夹紧环保持在导向套18的内周上，并且滚动波纹管9的下端通过第二固定装置21、例如同样是夹紧环保持在滚动气缸17的外周上。
[0078]另外如图1所示，装置1的无级可调的振动阻尼器4是液压双管阻尼器。该阻尼器具有外管22以及同轴地安置在外管22中的内管23，内管具有伸入到外管22中的内管底板24，其中内管23中安装有与活塞杆25连接的轴向可移动的阻尼活塞26。阻尼活塞26上提供至少一个可切换的、尤其可电切换的节流阀27。另外内管底板24中提供至少一个底板阀28。内管23填充有阻尼液29，例如液压油，以及内管23的外侧与外管22的内侧之间的空间部分填充阻尼液29、例如液压油，并且部分填充气体30。装配有气体缓冲的液压双管阻尼器4的功能本身是已知的。
[0079]所示实施例示例中的连接阀15、连接阀16以及节流阀17均是可电切换的阀门。根据装置1的期望运行模式并且根据瞬时运动的方向、即装置1的弹簧压缩或伸展运动，采用图2所示的电力控制装置31切换这些阀门。另外控制装置31能够采用合适的传感器监控或探测依据本发明的装置1的当前运行模式和/或车辆更多的运行参数。
[0080]因此依据本发明的装置1能够作为不具有高度调节功能的单纯的空气弹簧运行，例如当连接阀16完全开启并且连接阀15关闭时。由于关闭的连接阀15，没有压缩空气能够从由移动壁9界定并且填充有压缩空气的弹簧腔室10中逸入泵气缸11或泵腔室13中，并且相反地，没有空气能够从泵气缸11的泵腔室13经由关闭的连接阀15进入弹簧腔室10。
[0081]如果节流阀27至少部分开启，就可以实现发明所述装置1的阻尼，因此，在弹簧压缩和伸展运动过程中由于阻尼活塞26在内管23中的运动引起的阻尼液29流经节流阀27的能量被消耗。依据本发明的装置1能够因此同时提供弹力和阻尼力。
[0082]根据瞬时运动方向、即装置1弹簧的压缩或伸展运动，对泵腔室13与弹簧腔室10之间的连接阀15以及泵气缸11的泵腔室13与周围大气之间的连接阀16进行如下描述的切换，因此能够实现具有半主动、即自抽运高度调节的装置1的运行模式，该模式中装置1不仅提供弹力和阻尼力，也提供高度调节功能。
[0083]例如为了相对车辆非簧载质量3升高车辆上部结构，即增加车辆簧载质量2和车辆非簧载质量3之间的距离，在弹簧伸展运动过程中、即当簧载和非簧载质量2和3之间的距离增加时，连接阀15切换到关闭，同时连接阀16切换到至少部分开启。因此周围大气中的空气被吸入泵气缸11中，这是因为泵气缸11与簧载或非簧载质量2或3中的一个连接，并且泵活塞12通过活塞杆14与另外一个连接，因而在弹簧伸展过程中两个质量2和3之间的距离增加。在弹簧的压缩运动过程中、即当簧载和非簧载质量2和3之间的距离减小时，连接阀16切换到关闭并且连接阀15切换到至少部分开启，因此空气从通过连接阀15能够与弹簧腔室10流体传导地连接的泵气缸11或泵腔室13中泵入弹簧腔室10，借此弹簧腔室10中的空气压力首先暂时增加，然后例如车辆上部结构(簧载质量2)相对于车轮悬架(非簧载质量3)升高。因此，为了相对于车辆非簧载质量3升高簧载质量2，实质上只使用了簧载质量2和非簧载质量3相对运动的振动能量或运动动力。对车辆上部结构高度调节的外部能量供应仅需要切换依据本发明的装置中的可切换阀门15、16和27。
[0084]为了降低车辆上部结构相对于车辆非簧载质量的高度、即减小车辆簧载质量2和车辆非簧载质量3之间的距离，在弹簧伸展运动过程中即当簧载质量2和非簧载质量3之间的距离增加时，连接阀15切换到至少部分开启同时连接阀16切换到关闭。因此空气从弹簧腔室10被吸入到泵气缸11中，这是由于泵气缸11与簧载或非簧载质量2或3中的一个连接，并且泵活塞12通过活塞杆14与另外一个连接，因而在弹簧伸展过程中两质量2和3之间的距离增加。在弹簧压缩运动过程中、即当簧载和非簧载质量2和3之间的距离减小时，连接阀16切换到至少部分开启并且连接阀15切换到关闭，因此空气从通过连接阀16与周围大气连接的泵气缸11或泵腔室13泵入周围大气。通过这一抽运过程，首先弹簧腔室10中的空气压力暂时降低并且车辆上部结构(簧载质量2)然后相对车轮悬架(非簧载质量3)下降。因此，为了相对于车辆非簧载质量3降低簧载质量2，实质上只使用了簧载质量2和非簧载质量3相对运动的振动能量或运动动力。对车辆上部结构高度调节的外部能量供应仅需要切换依据本发明的装置中的可切换阀门15、16和27。
[0085]在以上描述的尤其是用于高度调节的阀门15和16的切换过程中，空气弹簧5的弹簧刚度被改变并且空气弹簧5产生额外阻尼力，因此图2所示用于车辆上部结构高度调节的控制装置31执行的过程规定:除了其他的其外，当通过空气泵入和/或泵出空气弹簧5在空气弹簧5中产生阻尼力时，通过节流阀27的相应切换暂时减小振动阻尼器4的阻尼，以及/或者，当空气弹簧5的总弹簧刚度通过空气泵入或泵出空气弹簧5而增加或降低时，通过节流阀27的相应切换增加或减小振动阻尼器4的阻尼。因此通过依据本发明的装置1，自抽运高度调节过程中空气弹簧5内产生的额外阻尼力和/或弹力彼此相互平衡或相互匹配，因此驾驶舒适度不再有任何可察觉的损失。
[0086]如上面描述的用于车辆上部结构高度调节的依据本发明的装置并不局限于在此公开的实施例，而是同样包含具有相似功能的其他实施例。尤其是可切换的连接阀的数量及布置不局限于在此描述的实施例示例。
[0087]优选实施例中，依据本发明的装置和依据本发明的方法都用于车辆、尤其是机动车辆中车辆上部结构(簧载质量)相对于车轮悬架部件(非簧载质量)的高度调节。
【权利要求】
1.一种用于车辆上部结构高度调节的车辆装置，其一端具有在车辆簧载质量(2)上枢转的第一装置并且另一端具有在车辆非簧载质量(3)上枢转的第二装置，该装置还具有阻抑簧载质量和非簧载质量(2，3)相对运动的振动阻尼器(4)、以及使簧载和非簧载质量(2，3)以弹性方式彼此支承的自抽运空气弹簧(5)，其特征在于，振动阻尼器(4)具有运行过程中可调节的、优选地、无级可调的阻尼特性。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，无级可调的振动阻尼器(4)与空气弹簧(5)平行地连接。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，无级可调的振动阻尼器(4)是液压双管阻尼器，其具有外管(22)以及同轴地安置在外管(22)中的内管(23)，内管具有伸入外管(22)中内管底板(24)，其中内管(23)中安装有与活塞杆(25)连接的、轴向可移动的阻尼活塞(26)，其中阻尼活塞(26)上提供有至少一个可切换的节流阀(27)以及内管底板(24)中提供有至少一个底板阀(28)，并且内管(23)填充有阻尼液(29 )以及内管(23)的外侧与外管(22)的内侧之间的空间部分填充有阻尼液(29)并且部分填充有气体(30)。
4.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，螺旋弹簧(6)平行于空气弹簧(5)起作用并且使簧载和非簧载质量(2，3)以弹性方式彼此支承并且安置为在外围环绕空气弹簧(5 )。
5.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，空气弹簧(5)具有至少一个弹簧腔室(10)、以及泵腔室(13)，该弹簧腔室能够填充压缩空气并且至少部分由移动壁(9)界定，该泵腔室由泵气缸(11)和在泵气缸中轴向可移动的泵活塞(12)界定，其中泵气缸(11)置于簧载质量(2)上以及泵活塞(12)置于非簧载质量(3)上或者反之亦然，其中另外弹簧腔室(10)能够通过至少一个可切换的连接阀(15)与泵腔室(13)流体传导地连接以及泵腔室(13)能够通过至少一个可切换的连接阀(16)与周围大气连接。
6.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，移动壁(9)形成为旋转波纹管，其中旋转波纹管至少部分地在旋转对称第一体(17)的外周上旋转，该第一体与簧载或非簧载质量(2，3)中的其中一个连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，滚动波纹管至少部分在旋转对称、空心的第二体(18)的内周上滚动，该第二体与簧载或非簧载质量(2，3)中的另一个连接。
8.根据权利要求6和权利要求7所述的装置，其特征在于，第二体(18)形成为移动壁(9)的导向套并且第一体(17)至少部分地安置在第二体(18)的内部并与之同轴。
9.采用根据上述任意一项权利要求所述的装置的车辆上部结构高度调节的方法，其特征在于，包含:当通过空气泵入或者泵出空气弹簧(5)而在空气弹簧(5)中产生阻尼力时，振动阻尼器(4)的阻尼暂时减小，以及/或者当空气弹簧(5)的总弹簧刚度通过空气泵入或者泵出空气弹簧(5)而增加或者降低时，振动阻尼器(4)的阻尼 增加或减小。
【文档编号】B60G15/12GK103660832SQ201310410075
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2012年9月10日
【发明者】马赛厄斯·德默尔, 迈克尔·约翰内斯·弗兰岑, 迈克尔·西曼, 弗雷德里克·彼得·沃尔夫-蒙海姆 申请人:福特全球技术公司