CN101844494A - 交叉连接的可变活塞空气悬架 - Google Patents

Abstract

一种空气悬架包括第一以及第二空气弹簧组件，这些弹簧组件各自包括一个活塞气囊以及一个主气囊。一个第一流体连接将该第一空气弹簧组件的一个第一活塞气囊以及一个第一主气囊之一连接到该第二空气弹簧组件的一个第二活塞气囊以及一个第二主气囊之一上。一个第二流体连接将该第一活塞气囊以及该第一主气囊中的另一个连接到该第二活塞气囊以及该第二主气囊中的另一个上。通过该第一以及第二流体连接的空气流动单独地响应于道路负载输入而被动地受控制，以减少侧倾刚度并且改善铰接。

Description

交叉连接的可变活塞空气悬架

技术领域

本发明总体上涉及带有多个交叉连接的空气弹簧组件的一种空气悬架系统。

背景技术

空气悬架利用空气弹簧来提供所希望的输出特性，例如像乘坐舒适性以及车辆性能。一种已知的主动式空气悬架使用了一个空气弹簧组件，该空气弹簧组件包括围绕一个活塞气囊安装的一个主气囊，这样该活塞气囊为该主气囊提供一个滚动表面。活塞气囊体积的变化改变了主气囊的有效活塞面积。该有效活塞面积中的一个相对小的变化提供了该空气弹簧组件的弹簧系数中的一个变化。对活塞气囊中以及主气囊中的压力选择性地进行控制，从而在弹簧系数中提供无穷的变化而无需任何附加储箱以及相关联的致动器。相对于该主气囊的较大体积，该活塞气囊的较小体积允许压力以及体积的迅速改变以使得能够进行主动的悬架控制。

这种可调整的活塞配置通过调节有效的活塞面积还改变了空气弹簧组件的负载。当车辆越野驾驶或者经受不良的道路条件时，侧倾刚度应该被最小化以改善铰接。通过具有一个单独气囊配置的一种传统的空气弹簧组件，通过将这些空气弹簧进行交叉连接可以使侧倾刚度减至最小；然而，需要多个大直径的软管以便在这些空气弹簧之间移动大的空气体积。这对于封装以及成本方面来说是不利的。

发明内容

一个第一空气弹簧组件通过一种被动式控制与一个第二空气弹簧组件进行流体交叉连接。在该第一与第二空气弹簧组件之间通过这种交叉连接的空气流动是通过多个道路负载输入单独控制的。这提供了减小的侧倾刚度以及更大的铰接，连同改进的牵引。

在一个实例中，该第一空气弹簧组件包括一个第一活塞气囊以及围绕该第一活塞气囊安装的一个第一主气囊，这样该第一活塞气囊提供了用于该第一主气囊的一个滚动表面。该第二空气弹簧组件包括一个第二活塞气囊以及围绕该第二活塞气囊安装的一个第二主气囊，这样该第二活塞气囊提供了用于该第二主气囊的一个滚动表面。一个第一流体连接将该第一空气弹簧组件的这些气囊之一连接到该第二空气弹簧组件的这些气囊之一上。一个第二流体连接将该第一空气弹簧组件的这些气囊中的另一个连接到该第二空气弹簧组件的这些气囊中的另一个上。

在一个实例中，该第一活塞气囊通过该第一流体连接与该第二主气囊相连接，而该第二活塞气囊通过该第二流体连接与该第一主气囊相连接。该第一以及第二空气弹簧组件与对应的第一以及第二车轮相关联。当该第一车轮经受一种道路负载输入时，该第一活塞气囊被压缩，这导致空气经由该第一流体连接而与该第二主气囊联通。这在该第一车轮处提供了更大的铰接并且在该第二车轮处提供了改进的牵引。对于在该第二车轮处的一个道路负载输入，相反的流动以一种类似的方式发生，从而导致空气经由该第二流体连接从被压缩的第二活塞气囊中流出以使该第一主气囊膨胀。

在一个实例中，该空气悬架包括一种主动控制，该主动控制独立地控制到达并来自该第一活塞气囊、该第一主气囊、该第二活塞气囊、以及该第二主气囊的空气供给。这种主动控制也是独立于通过该第一以及第二流体连接的空气流动的被动式控制。在一个实例中，通过该第一以及第二流体连接的空气流动的被动式控制仅当该主动控制被关闭时发生。

从以下说明书和附图中可以最好地理解本发明的这些以及其他特征，以下部分是一个简要说明。

附图说明

图1是如安装在车辆上的主动式空气悬架的一个实例的总侧视图。

图2是如在图1的主动式空气悬架中使用的一个空气弹簧组件的一个截面图。

图3是在一个第一位置中的该空气弹簧的一个截面图。

图4是在一个第二位置中的该空气弹簧的截面图。

图5是在与一对横向间隔开的车轮相关联的多个气囊组件之间的一种被动式交叉连接控制的一个示意图。

具体实施方式

图1展示了用于车辆的一个空气悬架系统10。空气悬架系统10总体上包括一个托架12、一个纵向构件14、一个空气弹簧组件16、一个阻尼器18、以及一个轴组件20。空气悬架系统10被固定到车辆的一个框架或底盘(以22示意性示出)上。纵向构件14可以包括(例如)一个悬架臂，并且轴组件20可以包括任何类型的轴，如一个驱动轴、非驱动轴、挂车轴，等等。轴组件20在横向间隔的车轮(未示出)之间延伸。应该理解，该空气悬架系统10在轴组件20的每一横向末端处包括一个纵向构件14、一个空气弹簧组件16、以及一个阻尼器18。

参见图2，以截面展示了空气弹簧组件16。空气弹簧组件16是沿一条中央垂直轴线A限定的并且包括一个下安装座24(示意性地示出)、被附接到下安装座24上的一个活塞支撑件26、一个活塞气囊28、以及一个主气囊30。一个上安装座32被附接到主气囊30上。上安装座32以及下安装座24在纵向构件14与底盘22(见图1)之间提供了用于空气弹簧组件16的附接。

活塞支撑件26是围绕轴线A限定的一个圆柱形构件。在下安装座24处活塞支撑件26可以被附接到许多不同结构(例如，像一个支柱、撞击、减振、或其他相似的机构)上。在一个实例中，活塞支撑件26在多个焊接点W被附接到下安装座24上；然而也可以使用其他附接方法。活塞支撑件26以及下安装座24是相对刚性的部件。

活塞气囊28是一个柔性的、有弹性的构件并且通过一个第一带件36以及一个第二带件38被附接到活塞支撑件26上。第一带件36被紧固在活塞支撑件26的一个下端处并且第二带件38被紧固在活塞支撑件26的一个上端或相反端处。虽然示出了带件，但应该理解，可以使用其他附接结构和/或方法来将活塞气囊28紧固到活塞支撑件26上。活塞气囊28限定了一个第一体积V1，该第一体积被垂直地封闭在这些带件36、38之间并且在活塞气囊28的一个内表面与活塞支撑件26的一个外表面之间。

主气囊30通过一个第三带件42被安装到活塞气囊28上，该第三带件相对于第二带件38被径向向外间隔，使主气囊30位于第二带件38与第三带件42之间。换言之，主气囊30被夹在第三带件42与第二带件38之间。主气囊30限定了一个第二体积V2。应该理解，虽然在所展示的实施方案中披露了两个体积V1和V2，按需要在弹簧组件16之内也可以使用额外的多个体积。此外，这些体积中的任何一个都可以被选择性地分段，以提供进一步递增的体积的变化。

一个空气供给系统40(在图2中示意性地示出)对应地响应于一个控制器46(示意性地展示)通过第一以及第二供给导管44a、44b而独立地使空气输送到体积V1、V2中。控制器46是一个悬架控制器，它提供了主动式悬架控制方法。多个端口48通过活塞支撑件26将空气供给到第一体积V1中。

活塞气囊28作为用于主气囊30的一个滚边活塞表面来运行。换言之，主气囊30在一个活塞组件之上提供一个滚动囊片L，该滚动囊片具有由活塞气囊28的可变体积提供的一个可变直径。当空气弹簧组件16经受道路负载的输入时，主气囊30的囊片L沿活塞气囊28的外表面滚动。通过改变活塞气囊28内的体积V1或压力P1，活塞气囊28的外部直径改变。由此，活塞气囊28的体积V1的变化改变了主气囊30的有效活塞面积。还应该理解，主气囊30将施加一个对抗活塞气囊28的压力P2，趋向于减小活塞气囊28的外部直径，直至达到一个平衡的直径。因此，压力P1的一个变化将改变活塞气囊28的径向弹簧系数并且将改变同样影响该主气囊弹簧系数的平衡直径。

参见图3，在体积V1内增加空气压力使活塞气囊28的直径增加，以获得一个更大的弹簧系数以及行车高度。即，因为体积V1有效地提供了一个更大的滚边活塞，所以活塞气囊28的直径的增加导致了气囊组件16的一种扩展。当随着体积V1对应地减小而使活塞气囊28内的压力被减小时(图4)获得了相反的结果。这减小了行车高度以及弹簧系数。

当该滚边表面的直径被选择性地改变时，体积V1的一个相对小的变化提供了主气囊30的弹簧系数的变化。当体积V2之内的压力得到保持时，体积V1内的压力变化使弹簧系数的变化与行车高度的变化相关联。通过同时改变V1与V2二者的体积可以替代性地使压缩以及回弹系数解除关联。

通过选择性地控制体积V1与V2内的压力，提供了弹簧系数的无限改变而无需一个附加储箱以及相关的致动器。体积V1相对于体积V2的相对更小的体积允许压力以及体积的迅速改变，这使得能够进行主动式悬架控制。

如以上所讨论的，这种可调节的活塞配置通过调整有效的活塞面积而改变了空气弹簧组件的负载。当车辆越野驾驶或者经受不良的道路条件时，侧倾刚度应该被减至最小以便改进铰接和牵引。这是通过如在图5中示意性地示出的一种被动式控制配置中的多个交叉连接的空气弹簧组件来完成的。

在图5的实例中，一个轴梁50包括支撑一个第一车轮54的一个第一端52以及支撑一个第二车轮58的一个第二端56，用于围绕一条轴线A的旋转。一个第一空气弹簧组件16a与第一车轮54相关联而一个第二空气弹簧组件16b与第二车轮58相关联。应理解，虽然这些空气弹簧组件16a、16b被示出为支撑在框架或底盘22与轴梁50之间，但这些空气弹簧组件16a、16b也可以定位在如图1所示的一个悬架臂或纵向构件14上。

第一空气弹簧组件16a包括一个第一活塞气囊28a以及按上述方式围绕第一活塞气囊28a安装的一个第一主气囊30a。类似地，第二空气弹簧组件16b包括一个第二活塞气囊28b以及一个第二主气囊30b。这些空气弹簧组件16a、16b以上述方式受到主动控制。

第一活塞气囊28a通过一个第一流体连接60与第二主气囊30b流体地连接而第二活塞气囊28b通过一个第二流体连接62与第一主气囊30a流体地连接。在一个实例中，第一流体连接60以及第二流体连接62包括柔性软管构件；然而，还可以使用其他类型的连接。此外，应该理解，每个流体连接构件通过多个适当的密封装配件被连接到这些空气弹簧组件的相关联的部件上。

当在崎岖的越野条件下驾驶时，第一车轮54以及第二车轮58经受由岩石、孔洞、等导致的显著的/严峻的道路负载输入。当第一车轮54体验到一个显著的(如在图5中所示通过在一个岩石R上行进所导致的)道路负载输入L时，第一活塞气囊28a压缩，从而自动地导致空被气联通到使第二主气囊30b膨胀。由于包括第一流体连接60，第一活塞气囊28a能够压缩一个显著的量值而减少弹簧负载/弹簧系数以进一步改进铰接。同样，当第二主气囊30b膨胀时，弹簧负载/弹簧系数被增加而导致第二车轮58处的改进的牵引。从第二活塞气囊28b到第一主气囊30a的传输以相同的方式发生。此外，如果该空气悬架包括带有与一个第二轴相关联的一对额外的空气弹簧组件的一种四轮配置，这对额外的空气弹簧组件能以与以上描述的相同方式而彼此交叉连接。

因此，穿过第一流体连接60以及第二流体连接62的往复的空气流动是单独地由多个道路负载输入来控制的，即，空气流动在该空气悬架系统内是被动地受控制的。可替代地，流体连接60、62可以通过经过一个开关或控制器46利用多个阀门按照希望被打开和关闭，以便按照希望来调整侧倾刚度。

如以上所讨论的，这些空气弹簧组件还可以是一个主动控制系统的一部分，该部分独立于经过第一流体连接构件60以及第二流体连接构件62的空气流动来运行。在一个实例中，在第一流体连接构件60以及第二流体连接构件62中的空气流动仅发生在该主动系统关闭时。然而，在图5中所示的这些交叉连接的空气弹簧还可以用作被简化的空气弹簧组件配置的一部分，该部分仅包括如以上描述的被动式控制。此外，虽然该交叉连接被示出为将一个活塞气囊连接到一个相对侧的主气囊上，也可以使用其他的配置，如将相反的活塞气囊和/或相反的主气囊彼此进行流体连接。

尽管已经披露了本发明的一个优选实施方案，但本领域普通技术人员将会认识到在本发明的范围之内可以作出某些改变。为此原因，应该研究以下权利要求来确定本发明的真正范围和内容。

Claims (14)

1.一种空气悬架系统，包括：

一个第一空气弹簧组件，该第一空气弹簧组件包括一个第一活塞气囊以及围绕所述第一活塞气囊安装的一个第一主气囊，这样所述第一活塞气囊提供了用于所述第一主气囊的一个滚动表面；

一个第二空气弹簧组件，该第二空气弹簧组件包括一个第二活塞气囊以及围绕所述第二活塞气囊安装的一个第二主气囊，这样所述第二活塞气囊提供了用于所述第二主气囊的一个滚动表面；

一个第一流体连接，该第一流体连接将所述第一空气弹簧组件的所述第一活塞气囊以及所述第一主气囊之一连接到所述第二空气弹簧组件的所述第二活塞气囊以及所述第二主气囊之一上；以及

一个第二流体连接，该第二流体连接将所述第一空气弹簧的所述第一活塞气囊以及所述第一主气囊中的另一个连接到所述第二空气弹簧组件的所述第二活塞气囊以及所述第二主气囊中的另一个上。

2.根据权利要求1所述的空气悬架系统，其中所述第一流体连接将所述第一活塞气囊连接到所述第二主气囊上而所述第二流体连接将所述第一主气囊连接到所述第二活塞气囊上。

3.根据权利要求2所述的空气悬架系统，其中所述第一空气弹簧组件是有待与一个第一车轮相关联而所述第二空气弹簧组件是有待与同该第一车轮横向间隔开的一个第二车轮相关联，并且其中响应于该第一车轮处的一个道路负载输入，所述第一空气弹簧组件的压缩自动导致空气从所述第一活塞气囊流动穿过所述第一流体连接从而使所述第二主气囊膨胀。

4.根据权利要求3所述的空气悬架系统，其中，响应于在该第二车轮处的另一个道路负载输入，所述第二空气弹簧组件的压缩自动导致空气从所述第二活塞气囊流动穿过所述第二流体连接从而使所述第一主气囊膨胀。

5.根据权利要求3所述的空气悬架系统，该空气悬架系统包括一个轴构件，该轴构件具有联接到该第一车轮上的一个第一端以及联接到该第二车轮上的一个第二端。

6.根据权利要求1所述的空气悬架系统，其中，所述第一以及所述第二流体连接协作以便包括一种被动式交叉连接控制，其中穿过所述第一以及所述第二流体连接的空气流动是单独地由多个道路负载输入来控制的。

7.根据权利要求6所述的空气悬架系统，该空气悬架系统包括一个控制器，该控制器独立于穿过所述被动式交叉连接控制的空气流动主动地控制到达以及来自所述第一活塞气囊、所述第一主气囊、所述第二活塞、以及所述第二主气囊的空气供给。

8.根据权利要求1所述的空气悬架系统，其中，所述第一以及所述第二流体连接包括多个柔性软管。

9.控制一个空气悬架中的侧倾刚度的一种方法，包括以下步骤：

(a)通过一个第一流体连接将一个第一空气弹簧组件的一个第一活塞气囊以及一个第一主气囊之一流体地连接到一个第二空气弹簧组件的一个第二活塞气囊以及一个第二主气囊之一上；

(b)通过一个第二流体连接将该第一弹簧组件的该第一活塞气囊以及该第一主气囊中的另一个流体地连接到该第二空气弹簧组件的该第二活塞气囊以及该第二主气囊中的另一个上；以及

(c)单独地响应于多个道路负载输入而被动地控制穿过该第一以及第二流体连接的空气流动。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤(a)包括通过该第一流体连接将该第一活塞气囊流体地连接到该第二主气囊上，并且其中步骤(b)包括通过该第二流体连接将该第二活塞气囊流体地连接到该第一主气囊上。

11.根据权利要求10所述的方法，该方法包括将一个空气供给系统流体地连接到该第一空气弹簧组件以及该第二空气弹簧组件上，并且独立于该第一以及第二流体连接主动地控制对该第一以及第二空气弹簧组件的空气供给。

12.根据权利要求11所述的方法，该方法包括提供一个控制器，以便主动地控制到达以及来自所述第一活塞气囊、所述第一主气囊、所述第二活塞、以及所述第二主气囊的空气供给。

13.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(c)仅当主动控制关闭时发生。

14.根据权利要求9所述的方法，该方法包括将该第一主气囊围绕该第一活塞气囊安装，这样该第一活塞气囊提供了用于该第一主气囊的一个滚动表面，并且将该第二主气囊围绕该第二活塞气囊安装，这样该第二活塞气囊提供了用于该第二主气囊的一个滚动表面。

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