CN100465471C - 与空气压力成比例的阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种悬架系统，包括空气弹簧和设置在车辆的簧上部分和簧下部分之间的减振器。车辆的高度传感器发送信号给控制系统，控制系统通过增加或减少弹簧中的空气压力来整车辆的高度。相同的空气压力也提供给减振器，以便针对高负载提高阻尼比，针对低负载降低阻尼比。提供给阻尼器的空气压力提供给阀组件，阀组件控制减振器的工作腔和储油腔之间的流体流动。

Description

与空气压力成比例的阻尼器
技术领域
本发明涉及适用于诸如用于汽车的悬架系统之类的悬架系统的液压阻尼器或减振器.更具体地，本发明涉及用在下述悬架系统中的液压阻尼器或减振器，即包括根据车辆的负载为减振器在硬阻尼特性和软阻尼特性中进行选择的气动控制装置的悬架系统.
背景技术
近年来，具备能够为车辆提供改进的舒适性和道路操控性的悬架系统的机动车辆，能带来实质性的利益.通过利用“智能”悬架系统，可实现对悬架系统的改进.这种“智能”悬架系统能够响应于车辆的一或多割操控特性.控制由位于机动车辆每个角上的液压阻尼器或减振器所产生的悬挂力，
总的来说，车辆悬架系统在控制车身和车轮运动的同时，过滤道路表面的不规则或将车身与道路表面的不规则隔离开.另外，需要悬架系统保持平衡的行驶姿态，以提高车辆在加速时的稳定性.传统的非智能悬架系统包括弹簧和与弹簧平行地安装在簧上质量(车身)和簧下质量(车轮和悬架系统
Figure C200480037091D0004190855QIETU
之间的阻尼装置.
诸如减振器和/或支杆之类的液压制动器，用于与传统的非智能或被动悬架系统结合，以吸收行驶过程中出现的不需要的振动。为吸收这些不需要的振动，传统的液压制动器一般包括位于压力缸中并通过活塞杆连接到汽车车身的活塞.压力缸与车辆的悬架系统相连.因为在制动器被可伸缩地移动时，活塞可限制在压力缸中的工作腔里的液压流体的流动，所以制动器可以产生抵消振动的阻尼力，否则振动将直接从悬架系统传递到车身。工作腔中的液压流体受活塞限制的程度越高，由制动器产生的阻尼力就越大。
为保持在各种负载状态下的行驶姿态，往往需要具备与车辆相关的调整系统.这种车辆调整系统可与液压阻尼器相连，可与车辆的弹簧相连，或者与液压阻尼器和车辆的弹簧都分开.这种调整系统用于改变车辆悬架系统和车身之间的关系.调整系统用于补偿与车辆相关的重量变化。重量变化由静态负载变化或动态负载变化所导致.静态负载是指简单的由悬架系统支撑的负载，其与车上乘客的重量、车上装载的货物的重量等相关。与静态负载相比，动态负载包括随不同类型道路状况而正常变化的负载。
当车辆高度响应于车辆重量而改变时，需要调整车辆的液压阻尼器的阻尼特性.相比于重量较大的车辆，重量较小的车辆典型地需要较软和或较低的阻尼特性。悬架系统的后续发展都针对此类方法，即响应于对车辆的重量作出反应的调整系统来调整液压阻尼器的阻尼特性的方法。
发明内容
本发明针对一种响应于车辆的负载进行自调整的悬架系统。这种悬架系统包括充当调整系统并同时调整车辆的液压减振器或阻尼器的阻尼特性的气动控制装置.本发明包括与各个减振器相连的阀，该阀开启或关闭减振器的工作腔与减振器的储油腔之间的旁路通道.通过阀实现的旁路通道的开启和关闭，由供应给车辆的调整系统的空气压力来控制.
通过下述说明书、所附权利要求和附图，本发明其他优点和目的对于本领域技术人员来说将变得清楚.
附图说明
附图示出了当前预期用于实现本发明的最佳方式，包括:
图1为包括与负载相关的悬架系统的汽车的示意性透视图，该与负载相关的悬架系统包括根据本发明的与空气压力成比例的阻尼系统；
图2为根据本发明的用于与负载相关的悬架系统的气动控制系统的示意图；
图3为根据本发明的与空气压力成比例的阻尼器的垂直截面图；以及
图4为用于图3所示与空气压力成比例的阻尼器的控制阀的放大截面图.
具体实施方式
现在参见附图，在所有附图中，相似的附图标记标识相似或相应的部分，在图1中示出了包括根据本发明的与负载相关的悬架系统的车辆，其始终由附图标记10来标识.虽然附图中所示出的本发明与汽车联系在一起，但是用在其它类型车辆中的本发明的与受负载相关的悬架系统，同样包括在本发明的范围之内.另外，这里使用的术语“减振器”指的是常用习语意义上的减振器，其中包括麦弗逊支柱.
现在参见图1和图2，车辆10包括车身12、后悬架组件14和前悬架组件16.后悬架组件14包括横向延伸的后轮轴组件，该组件用于操作地支撑车辆的后轮18.后悬架系统14通过一对减振器20以及一对空气弹簧22操作连接到车身12.前悬架系统16包括横向延伸的前轮轴组件，该组件用于操作地支撑车辆的前轮24.前悬架系统16通过一对减振器26以及另一对空气弹簧22操作地连接到车身12.减振器20和减振器26用于抑制车辆10的簧下部分(前悬架组件16和后悬架组件14)与簧上部分(车身12)之间的相对运动.应理解，参考附图仅用于详细解释术语“空气振动”和“与空气压力成比例的减振器”.应理解，这里所说的“空气”也可代之以液体或其它气体，而不背离于本发明.
参见图1和图2，车辆10包括控制系统30，控制系统30与位于车辆10各个角处的高度传感器32连通.各个高度传感器32监控车身12相对于悬架组件14和悬架组件16的高度.控制系统30还包括气动压力线34，气动压力线34将各个空气弹簧22连接到由控制系统30控制的压缩机36。每根压力线34都包括连接压力线38，连接压力线38将各根压力线34连接到对应的减振器20或对应的减振器26.当一或多个高度传感器32指示车身12的位置低于特定量时，控制系统30启动压缩机36，以提供受压空气到毗邻特定高度传感器32的空气弹簧22.受压空气扩充到独立的空气弹簧22，以便将车身12提升回特定高度.连接线38向毗邻的减振器20或减振器26提供受压空气，以调整毗邻的减振器20或减振器26的阻尼特性，下文对此有详细说明.当一个或者多个高度传感器32指示车身12的位置高于特定量时，控制系统30从毗邻特定高度传感器32的空气弹簧22中释放空气压力。受压空气的释放将车身12降低回特定高度。连接线38从毗邻的减振器20或减振器26中释放受压空气，以调整毗邻的减振器20或减振器26的阻尼特性，下文对此有详细说明.
尽管控制系统30被示为分别控制各个减振器20和减振器26，但是控制系统30同时控制两个减振器20和同时控制两个减振器26也包括在本发明的范围之内.并且，如果需要的话，同时控制四个减振器20和26也包括在本发明的范围之内.
参见图3和图4，其中更加详尽地示出了减振器20.尽管图3和图4示出减振器20，但是应理解，减振器26也包括根据本发明的与空气压力成比例的阻尼系统.
减振器20是双缸减振器，其包括一个伸长的压力缸40，该压力缸
Figure C200480037091D0007190925QIETU
限定容纳于工作腔42中的阻尼流体.可滑动运动的活塞组件44将腔42分割为下工作腔46和上工作腔48.
减振器20进一步包括位于压力缸40的下端的底阀50，底阀50允许压阻尼流体在下工作腔46与由储油缸54限定的环形储油腔52之间流动。
参见减振器20的上端，导向座和密封组件56安装在压力缸40和储油缸54的上端盖58内.导向座和密封组件56限制沿轴向推动的活塞杆60的径向运动，并且提供流体密封，以防止流体在活塞杆60的往复运动中从上工作腔48中或从储油腔52中泄漏.进一步，导向座和密封组件56密封减振器20，以防止污垢、尘土或其它污染物进入减振器20的流体部分。
可调阀组件100通过流体缸102和延伸过导向座和密封组件56的流体通道104与上工作腔48流体地连通.可调阀组件100包括:阀外壳110、内阀体112、上阀体114、柱塞座116、柱塞外壳118、柱塞组件120、接头外壳组件122和卡圈124.阀外壳110是杯状的外壳，其延伸过孔126，而孔126延伸过储油缸54.外壳110限定内腔128，该内腔通过孔130与储油腔52连通.
内阀体112设置在孔130内，并且限定流体缸102设置在其中的流体通道132.为叙述清楚起见，可调阀组件100在图4中旋转了90度。流体通道132是L形的通道，其通过径向部分容纳流体缸102，并与通道142连通。内阀体112还限定毗邻通道132配置的轴向通道134.通道134也使内腔128与储油腔52连通.
上阀体114为圆柱状阀体，其限定中心流体通道136和沿轴向延伸的流体通道138。柱塞座116位于上阀体114的凹进区域140内。上阀体114设置在内腔128的底部区域，并以下述方式安装，即柱塞座116与内阀体112密封地配合，以使流体通道132通过延伸过柱塞座116的通道142，与中心流体通道136流体地连通.
柱塞外壳118设置在毗邻上阀体114的内腔128内，并与上阀体114的凹进区域144配合以限定流体腔146.O型环148密封柱塞外壳118和阀外壳110之间的接合部位.柱塞组件120滑动地设置在延伸过柱塞外壳118的孔150内.O型环152密封柱塞组件120和柱塞外壳118之间的接合部位。柱塞组件120包括柱塞154和柱塞头156.柱塞154具有增大的末部158、该端部设置在通道136内，并与柱塞座116配合以控制经过柱塞座116的通道142的流体流动.因此，当柱塞154的增大的端部158与柱塞座116分隔开时，允许从上工作腔48经通道104、缸102、通道132、通道142和通道136到腔146的流体流动.流体随后从腔146经通道138和通道134流入储油腔52.这使得上工作腔48与储油腔52可以流体连通。当增大的端部158被推向柱塞座116时，通过通道142的流体流动被禁止，并且上工作腔48并不与储油腔52开连通.柱塞头156保护柱塞154的与增大的端部158
Figure C200480037091D0008190942QIETU
对的一端。
接头外壳组件122设置在毗邻柱塞外壳118的内腔128中，且柱塞外壳118限定第一压力腔160。接头外壳组件122包括接头外壳162、盘封组件164和接头组件166。盘封组件164与接头外壳162密封地接合，且接头外壳162限定第二压力腔170。接头组件166密封地设置在孔172内，其中孔172由接头外壳162限定。接头组件166限定通过控制口176与第二压力腔170连通的流体通道174。
因此，当连接线38密封地连接到接头组件166时，毗邻的空气弹簧22中的受压流体与第二压力腔170连通。第二压力腔170中的受压流体使盘封组件164偏转，以推动其压向柱塞头156，并推动柱塞154的端部158压向柱塞座116。空气弹簧22中的压力量将决定推动端部158压向柱塞座116的负载，并且这将依次决定上工作腔48中用于使端部158离开柱塞座116、且允许上工作腔48和储油腔52之间的流体流动所需的流体压力。
当车辆处于卸货或低负载状态下时，一或多个空气弹簧22中的空气压力由控制系统30降低。空气弹簧22中空气压力的降低，同时降低了各根压力线38中的空气压力，并因此降低了各个第二压力腔170中的空气压力。腔170中压力的降低，将释放由盘封组件164施加到柱塞154的阻塞头156上的压力。这使得柱塞154的端部158能够方便地离开柱塞座116，以使上工作腔48和储油腔52之间能够进行流体流动。在减振器20的回弹行程中当处于卸货状态时，上工作腔48中的流体被压缩，这导致流体流过活塞组件44，并最终流过阀组件100。这种针对上工作腔48中的流体的双流路，在空气弹簧22中的压力相对较低时，提供了待被产生的较柔和或较低的阻尼力。
当车辆处于载货或高负载状态下时，一或多个空气弹簧22中的空气压力由控制系统30提高。空气弹簧22中的空气压力的提高，同时提高了各根压力线38中的空气压力，并因此提高了各个第二压力腔170中的空气压力腔170中的压力的提高，将增加由盘封组件164施加到柱塞154的阻塞头156上的压力。这接下来使得柱塞154的端部158压向柱塞座116，以限制上工作腔48和储油腔52之间的流体流动。在减振器20的回弹行程中，当处于载货状态时，上工作腔48中的流体被压缩，这导致流体流经活塞组件44。上工作腔48中的流体压力以及液体通道104和流体缸102中的流体压力将会增加。受压流体将反抗柱塞154的端部158，一旦流体压力足以使端部158与柱塞座116分离，流体将流过阀组件。针对上工作腔48中的流体的固有单流路(仅经过活塞组件44)提供了待被产生的较坚固或较高的阻尼力。阻尼程度由来自弹簧22的空气压力施加到被偏压向座116的柱塞154的力来控制。
减振器20和可调阀组件还包括失效安全功能。当空气压力供给出现故障时，例如，如果连接线38出现泄漏，则仅有很少或者根本没有空气压力作用到盘封组件164和柱塞154上。结果，来自通道132和通道142的受压油不会受到来自柱塞154的阻力，并且柱塞154会被推向形成在上阀体114上的上柱塞座180。最后，油将不会经通道136流到流体腔146，并且由减振器20产生的阻尼力，将增至高于或等于高负载状态下的阻尼水平或被称为失效安全功能下的阻尼水平。
上述具体描述说明了本发明的优选实施例，应理解，在不背离所附权利要求的范围和最大含义的前提下，本发明允许修改、变体和变更。

Claims (16)

1、一种用于具有车身和簧下部分的车辆的悬架阻尼系统，所述阻尼系统包括：
弹簧，用于连接所述簧下部分和所述车身，所述弹簧中具有流体；
用于确定车身相对于所述簧下部分的位置的装置；
减振器，用于连接所述簧下部分和所述车身；
控制系统，用于当所述车身的位置低于第一特定量和所述车身的位置高于第二特定量时，将所述车身定位在距所述簧下部分的特定高度处，所述控制系统基于所述车身的位置与所述特定高度的不同将所述车身定位在所述特定高度处；以及
设置在所述减振器与所述弹簧之间的阀组件，所述阀组件总是与所述弹簧中的所述流体直接连通，以在所述特定高度下基于所述弹簧中的所述流体的压力控制所述减振器的阻尼特性。
2、根据权利要求1所述的悬架阻尼系统，其中所述减振器限定工作腔和储油腔，所述阀组件可操作以控制所述腔之间的流体流动。
3、根据权利要求2所述的悬架阻尼系统，其中所述阀组件限定所述工作腔和所述储油腔之间的流体通道。
4、根据权利要求3所述的悬架阻尼系统，其中所述阀组件包括具有开启位置和关闭位置的阀，当所述阀处于所述开启位置时流体流动被允许经过所述流体通道，当所述阀处于所述关闭位置时流体流动被禁止经过所述流体通道。
5、根据权利要求4所述的悬架阻尼系统，其中所述阀在处于特定压力下的所述流体的作用下，在所述开启位置和所述关闭位置之间移动。
6、根据权利要求5所述的悬架阻尼系统，其中所述阀组件与所述减振器是一体的。
7、根据权利要求4所述的悬架阻尼系统，其中处于特定压力下的所述流体推动所述阀进入所述关闭位置。
8、根据权利要求4所述的悬架阻尼系统，其中所述工作腔中的工作流体的流体压力推动所述阀进入所述开启位置。
9、根据权利要求1所述的悬架阻尼系统，其中所述阀组件与所述减振器是一体的。
10、根据权利要求1所述的悬架阻尼系统，其中所述减振器限定工作腔和储油腔，所述阀组件可在开启位置和关闭位置之间移动，其中在所述开启位置所述工作腔通过阀组件与所述储油腔连通，在所述关闭位置所述工作腔与所述储油腔之间通过所述阀组件的连通被禁止。
11、根据权利要求10所述的悬架阻尼系统，其中所述阀组件在处于特定压力下的所述流体的作用下，在所述开启位置和所述关闭位置之间移动。
12、根据权利要求11所述的悬架阻尼系统，其中所述阀组件与所述减振器是一体的。
13、根据权利要求10所述的悬架阻尼系统，其中处于特定压力下的所述流体推动所述阀组件进入所述关闭位置。
14、根据权利要求13所述的悬架阻尼系统，其中所述工作腔中的工作流体的流体压力推动所述阀组件进入所述开启位置。
15、根据权利要求1所述的悬架阻尼系统，其中所述减振器限定工作腔和储油腔，所述阀组件包括：
外壳，其限定与处于特定压力下的所述流体连通的流体压力腔；
与所述工作腔连通的第一通道；
与所述储油腔连通的第二通道；
设置在所述第一通道和所述第二通道之间的阀；以及
设置在所述流体压力腔和所述阀之间的控制部件，响应于处于所述特定压力下的所述流体，推动所述阀进入所述第一通道和所述第二通道之间的液体流动被禁止的关闭位置。
16、根据权利要求15所述的悬架阻尼系统，其中所述工作腔中的工作流体的流体压力推动所述阀进入所述第一通道和所述第二通道之间的液体流动被允许的开启位置。
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