Устройство для регулирования дорожного просвета автомобилей
Изобретение относится к машиностроению. Устройство для регулирования расположено между перемещаемой по высоте тарелкой (16) рессоры (18) подвески колеса и кузовом (54, 56) автомобиля. Приводной двигатель (10) взаимодействует через редукторную ступень (34, 36, 40) с установленной с возможностью вращения регулировочной втулкой (26) для перемещения тарелки (16) рессоры (18) по высоте. Редукторная ступень (34, 36, 40) расположена внутри регулировочной втулки (26). Достигается уменьшение размеров устройства для регулирования. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к устройству для регулирования дорожного просвета автомобилей в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы.
Такое устройство описано, например, в DE 19510032 C2. При этом телескопический амортизатор, винтовая рессора и винтовая передача собраны вместе с регулировочной втулкой, гайкой и расположенными между ними телами качения в один узел. При этом верхний конец рессоры находится под винтовой передачей, в результате чего узел имеет относительно большую габаритную длину.
Регулировочная втулка описанного устройства приводится во вращение внешним приводным двигателем. Однако кинематическая связь между приводным двигателем и регулировочной втулкой реализована таким образом, что она занимает большой объем. Так, регулировочная втулка имеет на своей верхней торцевой стороне внешний зубчатый венец, находящийся в зацеплении с ведущей шестерней электродвигателя. Радиально внутри регулировочной втулки расположена зафиксированная от вращения направляющая втулка, на которой регулировочная втулка установлена с возможностью вращения.
В основу изобретения была положена задача создания устройства для регулирования дорожного просвета, для его установки которого потребовалось бы меньшее монтажное пространство и которое было бы удобно, с конструктивной точки зрения, встраивать в автомобиль в производстве и, при необходимости, при дооснащении автомобиля.
Эта задача решается посредством признаков п.1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах.
В соответствии с отличительной частью п.1 формулы изобретения включенная между приводным двигателем и регулировочной втулкой редукторная ступень расположена не снаружи, а внутри регулировочной втулки. За счет этого уменьшается занимаемое устройством монтажное пространство, особенно в радиальном направлении. Благодаря этому кинематическая связь между редукторной ступенью и регулировочной втулкой реализована через внутренний зубчатый венец. Такой внутренний зубчатый венец имеет по сравнению с внешним зубчатым венцом существенно большее перекрытие, которое является оптимальным в отношении прочности и шумообразования.
В качестве редукторной ступени предпочтительно использовать простую в изготовлении цилиндрическую зубчатую передачу с зубчатыми колесами с внешним зубчатым венцом, которая занимает внутри регулировочной втулки небольшое монтажное пространство. Для дальнейшего уменьшения потребности в объеме для размещения устройства в оставшемся свободном внутреннем пространстве регулировочной втулки может быть расположен приводной двигатель.
Рациональным решением может быть размещение внутри регулировочной втулки ведущей шестерни приводного двигателя, предпочтительно электродвигателя, которая может опосредованно или непосредственно взаимодействовать с внутренним зубчатым венцом регулировочной втулки. При этом последняя может быть частью шариковинтовой передачи, шариковая гайка которой расположена радиально снаружи регулировочной втулки и внутри рессоры. Таким образом, удается выполнить устройство особенно коротким в осевом направлении, что при необходимости позволяет использовать его для дооснащения автомобиля. За счет радиально внутренней передачи вращения (от ведущей шестерни на внутренний зубчатый венец регулировочной втулки) регулировочная втулка и связанная с ней шариковая гайка могут иметь больший диаметр внутри рессоры, что снижает требуемые для регулировки усилия и повышает стабильность шариковинтовой передачи.
При этом перемещаемая в осевом направлении тарелка рессоры может быть технологически особенно рациональным образом сформирована над шариковинтовой передачей на соответствующем торце шариковой гайки.
Далее шариковая гайка посредством направленного радиально внутрь кольцевого выступа может быть рациональным образом установлена на участке направляющей втулки с возможностью направленного перемещения и с геометрическим замыканием в окружном направлении. Это может быть реализовано, например, за счет мелкошлицевого соединения между участком направляющей втулки и кольцевым выступом.
Кроме того, ведущая шестерня электродвигателя может передавать вращение на внутренний зубчатый венец регулировочной втулки опосредованно через промежуточное зубчатое колесо. Таким образом, как передаточное отношение между электродвигателем и шариковинтовой передачей, так и пространственное положение электродвигателя можно оптимально согласовать с конструктивными условиями.
Корпус предлагаемого в изобретении устройства в предпочтительном варианте его выполнения может быть образован расположенным со стороны кузова основанием и радиально внутренней направляющей втулкой, причем регулировочная втулка установлена на направляющей втулке с возможностью вращения посредством двух подшипников качения, расположенных на расстоянии друг от друга в осевом направлении. Это обеспечивает особенно надежную и высокотехнологичную конструкцию с точным функционированием шариковинтовой передачи. Подшипники качения могут быть, например, обычными радиально-упорными шарикоподшипниками.
Кроме того, приводной вал несущего ведущую шестерню электродвигателя и/или промежуточное зубчатое колесо могут быть установлены с возможностью вращения в основании корпуса. При этом электродвигатель может быть расположен внутри направляющей втулки и под основанием, что выгодно с точки зрения конструкции и занимаемого пространства.
Однако вместо этого электродвигатель может быть расположен над основанием корпуса таким образом, чтобы входить в полость соседнего лонжерона кузова автомобиля или по меньшей мере располагаться вблизи лонжерона. Таким образом, электродвигатель как часть устройства особенно защищен и устойчив к колебаниям.
Особенно рациональным решением может быть выполнение электродвигателя, корпуса, шариковинтовой передачи и соединенной с ее шариковой гайкой тарелкой рессоры в виде модуля, устанавливаемого на несущую пружину.
Кроме того, между основанием корпуса и перемещаемой тарелкой рессоры, а также между нижним радиальным выступом направляющей втулки и осесимметричной внешней периферией шариковой гайки может быть предусмотрена защитная манжета с резиноподобной эластичностью, которая предохраняет механически подвижные части устройства от влаги и грязи.
В другом варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства шариковая гайка может быть расположена также радиально снаружи регулировочной втулки, однако при этом перемещаемая в осевом направлении тарелка рессоры сформирована под шариковинтовой передачей на соответствующем торце шариковой гайки, а шариковая гайка соответственно расположена над рессорой и, находясь там, при взгляде в направлении средней оси рессоры, зрительно расположена в пределах внутреннего диаметра рессоры.
Ниже приведено более подробное описание примеров осуществления изобретения, поясняемое чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - схематичный вид устройства для регулирования дорожного просвета, расположенного на лонжероне кузова автомобиля, в разрезе вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через среднюю ось винтовой рессоры,
на фиг.2 - разрез, выполненный аналогично фиг.1, причем шариковая гайка расположена над рессорой, однако при взгляде в направлении средней оси пружины не выходит за ее внутренний диаметр.
Устройство для регулирования дорожного просвета автомобиля, позволяющее устанавливать автомобиль на разной высоте относительно дорожного покрытия и расположенное на задней подвеске колеса (не показана), состоит в основном из электродвигателя 10, корпуса 12 и шариковинтовой передачи 14, на которой расположена кольцевая тарелка 16, выступающая в качестве опоры для рессоры 18 (винтовая пружина сжатия) со стороны кузова.
С другой стороны рессора 18 опирается на поперечный рычаг (не показан) подвески колес, к которому, при необходимости, также может быть присоединен расположенный рядом с рессорой 18 телескопический амортизатор. Рессора также может опираться непосредственно на держатель колеса.
Корпус 12 устройства образован верхним дискообразным основанием 20 и сформированной на нем выступающей вниз направляющей втулкой 22.
На направляющей втулке 22 посредством двух расположенных на расстоянии друг от друга подшипника 24 качения или радиально-упорных шарикоподшипника с возможностью вращения, но с фиксацией от осевого перемещения установлена радиально внутренняя регулировочная втулка 26 шариковинтовой передачи 14.
Регулировочная втулка 26 имеет на участке 26а своей внешней периферии (боковой поверхности) спиралеобразные канавки (ссылочными позициями не обозначены), которые известным в шариковинтовых передачах образом взаимодействуют с канавками, выполненными на внутренней периферии выполненной в виде втулки шариковой гайки 28 шариковинтовой передачи 14 и расположенными между ними шариками 30.
На нижнем торце шариковой гайки 28 сформирован направленный радиально внутрь кольцевой выступ 28а, который посредством фиксатора 32, препятствующего проворачиванию, расположен на направляющей втулке 22 с возможностью направленного перемещения по ней и с геометрическим замыканием в окружном направлении.
Как показано на чертеже, тарелка 16 рессоры сформирована на верхнем торце шариковой гайки 28, благодаря чему шариковинтовая передача 14 находится внутри рессоры 18.
На регулировочной втулке 26 вблизи верхнего подшипника качения 24 расположено зубчатое колесо с внутренним зубчатым венцом 34, которое через промежуточное зубчатое колесо 36 кинематически связано с ведущей шестерней 40 электродвигателя 10. Ведущая шестерня 40 и промежуточное зубчатое колесо 36 находятся внутри регулировочной втулки 26, причем промежуточное зубчатое колесо 36 проходит через выемку 22а направляющей втулки 22.
Промежуточное зубчатое колесо 36 установлено с возможностью вращения на опорах 42, 44 основания 20 и направляющей втулки 22. Также ведущая шестерня 40 или ее приводной вал 46 установлена с возможностью вращения на 48 основания 20, причем опора ведущей шестерни 40 также может находиться в корпусе электродвигателя 10, закрепленного на основании 20 корпуса 12. В последнем случае в основании 20 вместо опоры 48 следует предусмотреть выемку для ведущей шестерни 40.
Между основанием 20 корпуса 12 и перемещаемой тарелкой 16 расположена защитная манжета 50 с резиноподобной эластичностью. Другая защитная манжета 52 расположена между нижним радиальным выступом 22b направляющей втулки 22 и осесимметричной внешней периферией шариковой гайки 28 шариковинтовой передачи 14.
Устройство для регулирования дорожного просвета, как оно описано выше, выполнено в виде модуля, который устанавливается на рессору 18 и монтируется вместе с ней или со всей подвеской колеса (не показана) на кузове автомобиля. Упомянутый выше кузов в данном случае имеет участок 54 колесной арки заднего колеса и расположенный рядом с ним лонжерон 56. Основание 20 устройства посредством резьбовых соединений (не показаны) закреплено на нижней стороне лонжерона 56, причем электродвигатель 10 через выемку 56а в лонжероне 56 входит в его свободную полость 58.
Поскольку шариковинтовая передача 14 и расположенная перед ней зубчатая передача с ведущей шестерней 40, промежуточным зубчатым колесом 36 и внутренним зубчатым венцом 34 регулировочной втулки 26 действуют без самостопорения, в электродвигателе 10 предусмотрен тормоз с электромагнитным управлением, который затормаживает ведущую шестерню 40 в обесточенном состоянии электродвигателя 10. Предусмотрен также датчик угловых положений (угловой энкодер), используемый в качестве измерительного устройства, посредством которого регистрируется и с помощью регулирующей аппаратуры оценивается мгновенное положение шариковой гайки 28 (соответствует дорожному просвету автомобиля) относительно регулировочной втулки 26 или кузова 54, 56 автомобиля.
За счет по меньшей мере одного промежуточного зубчатого колеса 36 можно сместить электродвигатель 10 с его ведущей шестерней 40 относительно основания 20 корпуса 12 в зависимости от конструктивных особенностей и, при необходимости, также изменить передаточное отношение.
При включении электродвигателя 10 регулировочная втулка 26 через зубчатую передачу с ведущей шестерней 40, промежуточным зубчатым колесом 36 и внутренним зубчатым венцом 34 вращается в том или ином направлении вращения, что вызывает осевое перемещение шариковой гайки 28 с тарелкой 16 рессоры. В зависимости от загрузки автомобиля и действующих на него нагрузок это приводит к изменению его дорожного просвета или к более сильному предварительному натяжению (или наоборот) рессоры 18.
Следовательно, известным образом можно управлять компенсацией продольных и поперечных колебаний автомобиля и/или регулированием дорожного просвета.
В другом варианте осуществления изобретения, отличающемся от рассмотренного выше, электродвигатель 10 также может быть расположен и закреплен также под основанием 20 корпуса 12, как это обозначено на фиг.1 штриховой линией.
На фиг.2 изображен разрез, аналогичный используемому на фиг.1.
Шариковая гайка 28 расположена радиально снаружи регулировочной втулки 26. Однако перемещаемая в осевом направлении тарелка 16 рессоры сформирована под шариковинтовой передачей 14 на соответствующем торце шариковой гайки 28.
Таким образом, шариковая гайка 28 расположена над рессорой 18. Если при таком положении шариковой гайки 28 снять проекцию в направлении средней оси А рессоры, то обнаружится, что шариковая гайка 28 при взгляде в этом направлении находится в пределах внутреннего диаметра Di рессоры 18.
Остальные технические особенности варианта, показанного на фиг.1, приведены и на фиг.2.
1. Устройство для регулирования дорожного просвета автомобилей, расположенное между перемещаемой по высоте тарелкой (16) рессоры (18) подвески колеса и кузовом (54, 56) автомобиля и содержащее приводной двигатель (10), взаимодействующий через редукторную ступень (34, 36, 40) с установленной с возможностью вращения регулировочной втулкой (26) для перемещения тарелки (16) рессоры по высоте, отличающееся тем, что включенная между приводным двигателем (10) и регулировочной втулкой (26) редукторная ступень (34, 36, 40) расположена внутри регулировочной втулки (26).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулировочная втулка (26) является частью шариковинтовой передачи (14), шариковая гайка (28) которой расположена радиально снаружи регулировочной втулки (26) и внутри рессоры (18).
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что редукторная ступень содержит ведущую шестерню (40), расположенную со стороны приводного двигателя внутри регулировочной втулки (26) и взаимодействующую опосредованно или непосредственно с внутренним зубчатым венцом (34) регулировочной втулки (26).
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что расположенная внутри регулировочной втулки (26) редукторная ступень (34, 36, 40) представляет собой цилиндрическую зубчатую передачу с зубчатыми колесами с внешним зубчатым венцом.
5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что перемещаемая в осевом направлении тарелка (16) рессоры сформирована над шариковинтовой передачей (14) на соответствующем торце шариковой гайки (28).
6. Устройство по одному из пп.2-4, отличающееся тем, что радиально внутри регулировочной втулки (26) предусмотрена направляющая втулка (22), на которой с возможностью вращения установлена регулировочная втулка (26).
7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что ведущая шестерня (40) приводного двигателя (10) передает вращение на внутренний зубчатый венец (34) регулировочной втулки (26) опосредованно через промежуточное зубчатое колесо (36).
8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что шариковая гайка (28) посредством направленного радиально внутрь кольцевого выступа (28а) установлена на участке направляющей втулки (22) с возможностью направленного перемещения по нему и с геометрическим замыканием в окружном направлении.
9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что направляющая втулка (22) вместе с основанием (20), расположенным со стороны кузова, образует корпус (12) устройства, причем приводной вал (46) приводного двигателя (10), несущего ведущую шестерню (40), и/или промежуточное зубчатое колесо (36) предпочтительно установлены в основании (20) корпуса (12) с возможностью вращения.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что приводной двигатель (10) расположен внутри регулировочной втулки (26) или направляющей втулки (22).
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что приводной двигатель (10) расположен над регулировочной втулкой (26) в осевом направлении таким образом, что он входит в полость (58) соседнего лонжерона (56) кузова автомобиля.
12. Устройство по одному из пп.9-11, отличающееся тем, что приводной двигатель (10), корпус (12), шариковинтовая передача (14) и соединенная с ее шариковой гайкой (28) тарелка (16) рессоры образуют модуль, устанавливаемый на рессору (18).
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что между основанием (20) корпуса (12) и перемещаемой тарелкой (16) рессоры предусмотрена защитная манжета (50) с резиноподобной эластичностью.
14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что между нижним радиальным выступом (22b) направляющей втулки (22) и осесимметричной внешней периферией шариковой гайки (28) предусмотрена защитная манжета (52) с резиноподобной эластичностью.
15. Устройство по одному из пп.1, 7-11, 13 и 14, отличающееся тем, что шариковая гайка (28) расположена радиально снаружи регулировочной втулки (26), причем перемещаемая в осевом направлении тарелка (16) рессоры сформирована под шариковинтовой передачей (14) на соответствующем торце шариковой гайки (28), а шариковая гайка (28) соответственно расположена над рессорой (18) и, находясь там, при взгляде в направлении средней оси (А) рессоры (18) зрительно расположена в пределах внутреннего диаметра (Di) рессоры (18).
16. Устройство по п.6, отличающееся тем, что шариковая гайка (28) расположена радиально снаружи регулировочной втулки (26), причем перемещаемая в осевом направлении тарелка (16) рессоры сформирована под шариковинтовой передачей (14) на соответствующем торце шариковой гайки (28), а шариковая гайка (28) соответственно расположена над рессорой (18) и, находясь там, при взгляде в направлении средней оси (А) рессоры (18) зрительно расположена в пределах внутреннего диаметра (Di) рессоры (18).
17. Устройство по п.12, отличающееся тем, что шариковая гайка (28) расположена радиально снаружи регулировочной втулки (26), причем перемещаемая в осевом направлении тарелка (16) рессоры сформирована под шариковинтовой передачей (14) на соответствующем торце шариковой гайки (28), а шариковая гайка (28) соответственно расположена над рессорой (18) и, находясь там, при взгляде в направлении средней оси (А) рессоры (18) зрительно расположена в пределах внутреннего диаметра (Di) рессоры (18).
