CN102138023A - 气弹簧-气减振器组件及方法 - Google Patents

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Abstract

一种气弹簧-气减振器组件，包括：第一端元件；第二端元件；柔性壁，其至少部分限定所述第一端元件和所述第二端元件之间的第一弹簧室。减振室壁至少部分限定减振室。减振器活塞容纳在所述减振室内并可操作地连接在所述第一端元件和所述第二端元件之间、而且位于所述第一弹簧室内。还包括一种包括气弹簧-气减振器组件的悬挂系统以及一种组装方法。

Description

气弹簧-气减振器组件及方法
本申请要求于2009年4月1日提交的美国临时专利申请号61/165,781、于2008年12月23日提交的美国临时专利申请号61/140,495、于2008年12月8日提交的美国临时专利申请号61/120,719、以及于2008年7月9日提交的美国临时专利申请号61/079,276的优先权的权益，所述临时专利申请中的每一个的主题其整体由此通过参考而合并在本文中。
技术领域
本发明广义地涉及弹簧装置领域，而且更具体地涉及一种包括与气减振器结合使用的气弹簧的气弹簧-气减振器组件、以及一种车辆悬挂系统和一种操作这种气弹簧-气减振器组件的方法。
背景技术
悬挂系统(举例来说，诸如可采用于机动车辆中的那些)一般包括一个或多个弹簧元件，所述一个或多个弹簧元件用于调节与相应系统或装置(例如机动车辆)的操作和使用相关的力和负荷。在这些应用中，常认为可取的是选择具有最低合适弹簧刚度的弹簧元件，因为这能有利地影响某些性能特性，举例来说，诸如车辆行驶质量和舒适性。就是说，在本领域中容易理解的是，采用的弹簧具有的弹性刚度越高(即更刚性的弹簧)，将向簧载质量传递的输入(例如道路输入)的量值越大，而且在一些应用中，这会不良地影响簧载质量，举例来说，诸如通过导致车辆行驶更不平坦更不舒适。但是，采用的弹簧元件具有的弹簧刚度越低(即更软更顺从的弹簧)，将向簧载质量传递的输入的量越少。在许多情况下，这将被视为对簧载质量的可取的影响，举例来说，诸如通过提供更舒适的行驶。
这样的悬挂系统一般还包括一个或多个减振器或减振元件，所述一个或多个减振器或减振元件可操作成分散所不希望的输入和簧载质量的运动，举例来说，诸如车辆动态操作下发生的道路输入。通常，这样的减振器被液体填充并可操作地连接在簧载质量和非簧载质量之间，举例来说，诸如在车辆的车身和车轴之间。然而，在其它布置中，减振元件可以为采用气态流体而非液体作为工作介质的型号和种类。在这种公知的构造中，气减振器部分允许气体诸如经由一个或多个孔口(举例来说，如美国专利申请公开号2004/0124571中所给出的)或者经由一个或多个阀口(举例来说，如在美国专利申请公开号2003/0173723中所给出的)而在两个或多个加压气体的容积之间流动。一般地，对加压气体穿过这些通道或口的运动存在着一些阻力，而且这种阻力起到消耗与气弹簧部分相关的能量并由此提供一些尺度的减振的作用。
采用公知气弹簧-气减振器组件的一个难点涉及使弹簧刚度和减振性能之间达到平衡。一般理解的是，减振性能增加可通过采用气减振器的气室之间增加的压差来实现。在一些情况下，这可通过使气减振器在之间的内部气体压力下操作来实现。然而，在一些情况下，这个增加的气体压力能对气弹簧的弹簧刚度具有不良影响，举例来说，诸如通过在希望更低弹簧刚度的应用中不合乎需要地增加弹簧刚度。
由此，希望开发一种气弹簧-气减振器组件、以及采用所述气弹簧-气减振器组件的悬挂系统及方法，它们均克服了与公知构造相关的前述和其它困难。
发明内容
根据本发明主题，一个实例的气弹簧-气减振器组件可包括：第一端元件；第二端元件，以与所述第一端元件纵向间隔开的关系设置。柔性壁可操作地连接在所述第一端元件和所述第二端元件之间，以使得在所述第一端元件和所述第二端元件之间至少部分地限定弹簧室。减振室壁位于所述第一端元件上并至少部分地设置在所述弹簧室内。所述减振室壁至少部分地限定减振室。减振器活塞设置在所述减振室内，以使得沿所述减振器活塞的一侧形成所述减振室的第一部分、而沿所述减振器活塞的相对侧形成所述减振室的第二部分。所述减振器活塞可操作地连接于所述第二端元件并能够在所述减振室内沿近似纵向方向往复运动。所述减振室的所述第一部分设置成与所述弹簧室流体连通，以使得在所述减振器活塞往复运动期间能在所述第一部分和所述弹簧室之间传输气体，以由此消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能。所述减振室的所述第二部分设置成与所述减振室的所述第一部分和相关的所述气弹簧-气减振器组件外部的气体大气中的一个流体连通。
依据本发明主题，另一个实例的气弹簧-气减振器组件可包括：第一端元件；以及第二端元件，以与所述第一端元件纵向间隔开的关系设置。所述第二端元件包括内侧壁和外侧壁。所述内侧壁至少部分地限定内腔。所述组件还包括：气减振器活塞，具有相对的活塞表面并至少部分地容纳在所述内腔内，以使得所述内腔的第一部分和第二部分至少部分地由所述相对的活塞表面来限定。所述气减振器活塞可滑动地接合所述内侧壁并适于沿所述内侧壁纵向位移。所述组件还包括：气减振器连接杆，可操作地将所述第一端元件和所述气减振器活塞连接，以使得所述第一端元件和所述第二端元件之间的相对纵向位移引起所述气减振器活塞在所述内腔内沿所述内侧壁位移。所述组件还包括：柔性套筒，可操作地连接在所述第一端元件和所述第二端元件之间，至少部分地限定位于所述第一端元件和所述第二端元件之间的弹簧室。所述内腔的所述第一部分经由延伸穿过所述第二端元件的至少一个通道而与所述弹簧室流体连通。
根据前一段落的气弹簧-气减振器组件可设置成，其中在所述气减振器活塞和所述第二端元件的所述内侧壁之间形成基本不漏流体的密封，而且所述内腔的所述第二部分向外部大气敞开。
根据前述两段落中的任一段落的气弹簧-气减振器组件可设置成，其中在所述气减振器活塞和所述第二端元件的所述内侧壁之间形成基本不漏流体的密封，而且所述内腔的所述第一部分和所述第二部分彼此流体连通。
根据本发明主题，又一个实例的气弹簧-气减振器组件可包括：第一端元件；第二端元件，以与所述第一端元件纵向间隔开的关系设置。所述第二端元件包括端壁和侧壁，所述端壁和所述侧壁至少部分地限定所述第二端元件的内腔。所述端壁包括延伸穿过其的第一通道和第二通道。第三端元件至少部分地设置在所述第二端元件的所述内腔内并通过所述第二元件的所述第一通道与所述第一端元件刚性互连。第一柔性壁可操作地连接在所述第一端元件和所述第二端元件之间，以使得在所述第一端元件和所述第二端元件之间至少部分地限定弹簧室。第二柔性壁可操作地连接在所述第二端元件和所述第三端元件之间，以使得所述第二端元件的所述内腔被分成第一室和第二室，所述第一室和所述第二室彼此基本流体隔离。通过穿过所述第二端元件的所述第二通道，所述内腔的所述第一室与所述弹簧室流体连通。所述内腔的所述第二室与外部大气流体连通。
根据本发明主题，再一个实例的气弹簧-气减振器组件可包括：第一端元件，具有端元件壁和延伸穿过所述端元件壁的开口。第二端元件以与所述第一端元件纵向间隔开的关系设置，而柔性壁可操作地连接于所述第一端元件和所述第二端元件，以使得在所述柔性壁与所述第一端元件和所述第二端元件中的一个之间形成基本不漏流体的密封，以由此在所述第一端元件和所述第二端元件之间至少部分地限定弹簧室。气减振器组件可操作地连接于所述第一端元件和所述第二端元件中的至少一个并至少部分地设置在所述弹簧室内。所述气减振器组件包括减振器壳体、减振器活塞和减振器杆。所述减振器壳体支撑在所述第一端元件和所述第二端元件中的一个上且包括壳体壁，所述壳体壁至少部分地限定减振室。所述壳体壁包括延伸穿过其的第一流体通道和第二流体通道。所述减振器活塞包括：第一活塞侧；第二活塞侧，以与所述第一活塞侧纵向间隔开的关系设置；以及外周壁，在所述第一活塞侧和所述第二活塞侧之间纵向延伸。所述减振器活塞容纳在所述减振器壳体的所述减振室内，以使得所述减振室被分为沿所述第一活塞侧设置的第一室部分和沿所述第二活塞侧设置的第二室部分。所述第一室部分和所述第二室部分通过所述减振器活塞彼此基本流体隔离。所述减振器活塞适于在所述减振室内沿所述壳体壁的至少一部分沿纵向往复运动。所述减振器杆在相对的所述第一端和所述第二端之间纵向延伸。所述减振器杆的所述第一端可操作地连接于所述减振器活塞，而且所述减振器杆的所述第二端从所述减振器壳体向外突出并可操作地连接于所述第一端元件和所述第二端元件中的另一个。所述第一流体通道设置成在所述减振室的所述第一部分和相关的所述气弹簧-气减振器组件外部的气体大气之间流体连通，以使得在所述减振器活塞往复运动期间通过所述第一流体通道将气体传输到所述减振室的所述第一室部分中和从所述减振室的所述第一室部分中传输出气体。所述第二流体通道设置成在所述减振室的所述第二部分和所述弹簧室之间流体连通，以使得在所述减振器活塞往复运动期间气体可在所述第二室部分和所述弹簧室之间传输，以由此消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能。
根据本发明主题，一个实例的悬挂系统可包括：根据前述段落中的任一段落所述的气弹簧-气减振器组件；以及加压气体系统。所述加压气体系统包括加压气体源，所述加压气体源与所述气弹簧-气减振器组件的所述弹簧室流体连通。
根据本发明主题，一个实例的操作气弹簧-气减振器组件的方法的可包括：设置第一端元件和第二端元件，同时所述第二端元件包括至少部分限定减振室的减振室壁。所述方法还可包括：将减振器活塞设置成容纳在所述减振室内，以使得所述减振室在所述减振器活塞的相对侧上具有第一部分和第二部分，并通过将所述减振器活塞可操作地连接于所述第一端元件而形成气减振器，以使得所述第一端元件和所述第二端元件的相对位移引起所述减振器活塞在所述减振室内的位移。所述方法还可包括：由固定在所述第一端元件和所述第二端元件之间的第一柔性壁形成围绕所述气减振器的弹簧室。所述方法还可包括：在所述弹簧室和所述减振室的所述第一部分之间传输加压气体，以消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能。
依据本发明主题，另一个实例的操作气弹簧-气减振器组件的方法可包括：设置第一端元件和第二端元件，同时所述第一端元件包括至少部分限定端元件腔的侧壁。所述方法还可包括：由减振器活塞形成气减振器，所述减振器活塞在所述端元件腔内容纳成使所述端元件腔在所述减振器活塞的相对侧上具有第一和第二部分，并通过可操作地将所述减振器活塞连接于所述第二端元件，以使得所述第一端元件和所述第二端元件的相对位移引起所述减振器活塞在所述端元件腔内沿所述侧壁位移。所述方法还包括由第一柔性壁围绕所述减振器形成弹簧室，所述柔性壁沿所述第一端元件和所述第二端元件固定。所述方法还包括在所述弹簧室和所述端元件腔的所述第一部分之间传输加压气体，以消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能。
依据本发明主题，又一个实例的操作气弹簧-气减振器组件的方法可包括：设置第一端元件、第二端元件和第三端元件。所述第二端元件包括端壁和侧壁，所述端壁和所述侧壁至少部分地限定所述第二端元件的内腔。所述端壁至少包括延伸穿过其的第一通道和第二通道。所述第三端元件至少部分地容纳在所述第二端元件的所述内腔内。所述方法还包括将第一柔性壁固定在所述第一端元件和所述第二端元件之间，以至少部分限定弹簧室，所述弹簧室通过所述第一通道与所述第二端元件的所述内腔流体连通。所述方法还包括将第二柔性壁固定在所述第二端元件和所述第三端元件之间，以将所述内腔分成第一室和第二室，所述第一室通过所述第一通道与所述弹簧室流体连通，所述第二室与外部大气连通。所述方法还包括将所述第一端元件和所述第三端元件互连，以使得：(1)随着所述第一端元件和所述第二端元件彼此远离地移动，所述弹簧室的容积增加而所述第一室的容积减少；以及(2)随着所述第一端元件和所述第二端元件朝彼此运动，所述弹簧室的容积减少而所述第一室的容积增加。所述方法还包括在(1)和(2)中的运动期间将加压气体在所述弹簧室和所述第一室之间传输，并由此消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能。
依据本发明主题，再一个实例的操作气弹簧-气减振器组件的方法可包括：设置第一端元件、第二端元件和柔性壁。所述方法还包括设置气减振器组件，所述气减振器组件包括减振器壳体、减振器活塞和减振器杆。所述减振器壳体包括壳体壁，所述壳体壁至少部分地限定减振室。所述壳体壁包括穿过其的第一流体通道和第二流体通道。所述减振器活塞容纳在所述减振室内，以使得所述减振室被分为第一室部分和第二室部分，所述第一室部分和所述第二室部分彼此流体隔离，同时所述第一流体通道与所述第一室部分连通而所述第二通道与所述第二室部分流体连通。所述减振器杆包括可操作地连接于所述减振器活塞的一端和从所述减振器壳体向外突出的第二端。所述方法还包括使所述减振器壳体和所述第一及第二端元件中的一个互连并使所述减振器杆的所述第二端与所述第一及第二端元件中的另一个互连，以使得所述气减振器组件至少部分地设置在所述第一端元件和所述第二端元件之间。所述方法还包括将所述柔性壁固定在所述第一端元件和所述第二端元件之间，以在所述第一端元件和所述第二端元件之间至少部分地限定弹簧室，同时所述气减振器组件至少部分地设置在所述弹簧室内。所述方法还包括：使所述第一流体通道与所述气弹簧外部的气体大气流体互连，并使所述第二通道与所述弹簧室流体互连，以使得：1)随着所述第一端元件和所述第二端元件朝向彼此运动，所述第二室部分的容积增加，以使得所述弹簧室内的气体经由所述第二流体通道流入到所述第二室中，以由此消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能；2)随着所述第一端元件和所述第二端元件彼此背离地运动，所述第二室部分的容积减少，以使得所述第二室部分内的气体经由所述第二流体通道流入到所述弹簧室内，以由此消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能。所述方法还包括：在所述第一端元件和所述第二端元件如1)和2)所述的朝向和背离彼此运动期间，将加压气体经由所述第一流体通道在所述气弹簧外部的气体大气和所述第一室部分之间传输。
附图说明
图1是根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件的一个实例的示意表示。
图2是气体压力与力的曲线图表示。
图3是根据本发明主题的采用气弹簧-气减振器组件的悬挂系统的一个实例的示意表示。
图4是根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件的另一实例的示意表示。
图5是根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件的又一实例的示意表示。
图6是根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件的再一实例的示意表示。
图7是根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件的还一实例的示意表示。
具体实施方式
现在参考附图，附图中所示出的仅是出于示出本发明新颖性构思的示范性实施例的目的而非出于限制本发明新颖性构思的目的，图1示出了气弹簧-气减振器组件100，气弹簧-气减振器组件100包括：第一或上端元件102；以及第二或下端元件104，以与所述第一端元件纵向间隔开的关系设置。组件100还包括大体在第一端元件102和第二端元件104之间延伸的纵向延伸轴线AX。第二端元件104包括侧壁106和端壁108，侧壁106和端壁108至少部分限定第二端元件104内的端元件腔110。
组件100还相应包括：第一或内柔性壁112；以及第二或外柔性壁114。内柔性壁112围绕轴线AX周向设置并在第一或上端116和第二或下端118之间纵向延伸。类似地，外柔性壁114围绕轴线AX周向设置并在第一或上端120和第二或下端122之间纵向延伸。内柔性壁112的第一端116沿第一端元件102可操作地被连接、而所述内柔性壁的第二端118沿第二端元件104被固定，以使得通过所述内柔性壁在所述第一端元件和所述第二端元件之间至少部分地限定第一或内弹簧室124。另外，外柔性壁114的第一端120沿第一端元件102被固定而所述外柔性壁的第二端122沿第二端元件104被固定，以使得通过外柔性壁114在所述第一端元件和所述第二端元件之间至少部分地限定第二或外弹簧室126。
将认识到的是，第一端元件102和第二端元件104可以为任意合适的型号、种类、构型、布置和/或构造。在图1所示的示范性实施例中，第一端元件102为单个或一体构造且包括至少一个侧壁，沿所述至少一个侧壁固定柔性壁的端部。这种端元件在本领域可以称为顶板或盖。第一端元件102与常规顶板不同之处在于，第一端元件102包括：第一或内侧壁128；以及第二或外侧壁130，与所述内侧壁径向向外间隔。第一端元件102还示出为包括第一通道132，第一通道132贯穿所述第一端元件且适于例如通过与所述第一端元件可操作连接的气体输送管线134将内弹簧室124与外部大气(例如，诸如借助通气孔或排气管)或加压气体系统(例如空气压缩机、压缩空气贮存器、阀总成或其它装置)相互流体连接。第一端元件102还可任选地包括第二通道136，第二通道136贯穿所述第一端元件并适于例如通过气体输送管线138将外弹簧室126与外部大气或加压气体系统或装置相互流体连接。另外，将认识到的是，可任选地包括任何其它合适的配件、连接器、和/或流体控制装置(例如阀)。
第二端元件104(在本领域中有时称为活塞)在图1中示出为包括侧壁106，侧壁106从端壁108朝第一端元件102纵向延伸。侧壁106的外表面140在图1中示出为基本圆柱形。然而，将认识到的是，所述第二端元件的外表面或外轮廓可以为任意合适的大小、形状和/或构型，举例来说，诸如圆柱形、截锥形、曲线形或它们的任意组合。侧壁106还包括内表面142，内表面142至少部分地限定端元件腔110。在一个优选布置中，内表面142沿其纵向长度将为基本圆柱形。
此外，内柔性壁112和外柔性壁114可以为任意合适的种类、型号、构型、布置和/或构造。在所示出的示范性布置中，所述内柔性壁和所述外柔性壁均为具有合适构造的细长柔性套筒或波纹管。然而，可替代地或另外地采用一个或多个旋绕波纹板型柔性壁。用于内壁112和/或外壁114的合适构造的一个实例可包括一个或多个弹性材料层(例如橡胶或热塑性弹性体)，而且可任选地包括一个或多个织物层(例如棉、尼龙或芳纶层)或者任何其它加强元件、材料和/或构件。
此外，将认识到的是，所述内和外柔性壁可以以任意合适的方式固定在所述第一和第二端元件上或者沿所述第一和第二端元件固定。例如，内柔性壁112的第一端116和外柔性壁114的第一端120分别沿第一端元件102的内侧壁128和外侧壁130被容纳并利用卡环144A和144B固定于内侧壁128和外侧壁130上。然而，将认识到的是，可替代地采用任何其它合适的布置。作为替代构造的一个实例，可采用两个卷边板(bead plate)，其中第一卷边板为沿埋置在所述内柔性壁的第一端内的卷边线(bead wire)夹紧的内卷边板。随后可沿埋置在所述外柔性壁的第一端内的卷边线夹紧第二卷边板。随后，所述第一卷边板和所述第二卷边板可以以任何合适的方式彼此固定。
另外，内柔性壁112的第二端118和外柔性壁114的第二端122可以以任何合适的方式沿第二端元件104分别被固定。例如，第二端118和122在图1中示出为沿侧壁106的外表面140设置并分别利用卡环144C和144D固定于外表面140上。虽然侧壁106的外表面140在图1中示出为基本圆柱形，但是将认识到的是，实际上可设置用于将所述柔性壁的所述端部沿所述侧壁保持在所需位置的一个或多个特征(例如台阶、凹口、槽、肩)。不管沿第二端元件104固定所述内和外柔性壁的第二端的方式如何，内柔性壁112和外柔性壁114均各示出为形成分别由附图标记112A和114A表示的卷动凸角(rollinglobe)，随着所述第一端元件和所述第二端元件相对彼此纵向位移，所述卷动凸角沿侧壁106的外表面140卷动或者以其它方式位移。
气弹簧-气减振器组件100还在图1中示出为包括减振器活塞146，减振器活塞146容纳在端元件腔110内，以用于沿侧壁106的内表面142纵向位移。因此，内弹簧室124(以其它方式与端元件腔110流体互连)被分为：主内弹簧室，沿减振器活塞146的一侧并由附图标记124表示；以及辅内弹簧室124A，沿减振器活塞146的与所述主内弹簧室相对的侧形成在端元件腔110内。减振器杆148将减振器活塞146可操作地连接于第一端元件102，以使得第一端元件102和第二端元件104相对彼此的位移将产生或以其它方式导致减振器活塞146在端元件腔110内运动。减振器活塞146的这种运动可操作成消耗作用在组件100上的动能并由此衰减振动和其它输入，如本领域技术人员理解的。
将认识到的是，减振器杆148和第一端元件102之间的相互邻接可以以任何合适的方式并通过任何合适的连接机构和/或布置来做出。例如，减振器杆148在图1中示出为刚性连接于第一端元件102，举例来说，诸如可能由熔融金属接合部(例如焊接)或者螺纹紧固件连接来完成。作为另一实例，可任选地采用适于允许所述减振器杆相对所述第一端元件的由图1的箭头PVT表示的枢转运动或其它角位移的连接机构。这种连接机构在图1中由虚线框150来示意表示。将允许枢转运动的连接机构的实例可包括球窝接头、球轴承和/或万向接头。然而，将认识到的是，这种连接机构可以为任何合适的型号、种类、布置、构型和/或构造。
在本发明的示范性布置中，通过随着减振器活塞146沿侧壁106的内表面142位移而允许气体在主内弹簧室124和辅内弹簧室124A之间流动，组件100起到衰减动能的作用。将认识到的是，可以以任何合适的方式来设置这种气体流动，诸如通过在所述减振器活塞的外周边缘和所述侧壁的内表面之间设置间隙并允许气体随着所述减振器活塞位移而流动穿过所述间隙。一种可替代布置在图1中示出为减振器活塞146包括合适的密封元件152，密封元件152用于在所述减振器活塞和所述侧壁的内表面之间形成基本不漏流体的密封。减振器活塞146还包括贯穿其的一个或多个通道，所述一个或多个通道允许气体随着所述减振器活塞位移而在所述主内弹簧室和所述辅内弹簧室之间流动。在所示出的示范性布置中，减振器活塞146包括第一通道145和可任选的第二通道156。
在一些情况下，可取的是，所述减振器活塞在一个运动方向上提供的减振性能和/或输出不同于沿相对的运动方向提供的性能和/或输出。因此，第一通道154可包括与第一行进方向相关的可操作的第一性质或特性(例如大小、形状、构型、气体流动方向)。另外，如果设置可任选的第二通道156，则第二通道156可包括与第一通道154不同的第二性质或特性(例如大小、形状、构型、气体流动方向)，以使得可在减振器活塞146的每个行进方向上提供不同的减振性能。作为一个实例，通道154和156的这种不同性质和/或性能特性可通过可任选的阀158和160来提供，阀158和160在图1中示意地表示为分别沿所述第一通道和所述第二通道设置。
如上所述，将认识到的是，在最广泛的意义上，气弹簧-气减振器组件为公知的且已被提议用于各种应用和/或操作环境中。另外，一般理解的是，通过在增加的内气体压力下操作气减振器，可由气减振器实现增加的减振性能。就是说，减振性能随着减振器内的气体压力的增加而增加。然而，还已认识到，公知的气弹簧-气减振器组件由于它在升高的气体压力下的延伸操作会遭受不良的作用，所述升高的气体压力否则会提供改进的减振性能。因此，公知的气弹簧-气减振器组件一般在更低的额定操作压力下操作，这不合乎希望地导致更低的减振性能。然而，根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件(举例来说，诸如组件100)与公知构造的不同在于，在本主题的气弹簧-气减振器组件内可采用显著更高的气体压力，这导致减振性能显著改善。
图2以曲线图示出常规气弹簧-气减振器产生的减振性能和根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件的预期性能。更具体地，图2示出了力随着气弹簧-气减振器组件位移以及气弹簧-气减振器组件的气减振器活塞在减振腔内经历位移时的变化。在本发明的示范性布置中，内弹簧室124和124A作为气弹簧-气减振器组件100的这种减振室来操作。
图2的曲线A表示常规气弹簧-气减振器组件的预期性能且包括峰值力，在图2中峰值力由附图标记F1和F2表示。图2的曲线B表示根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件(举例来说，诸如组件100)的预期性能。曲线B包括峰值力，在图2中峰值力由附图标记F3和F4表示，且F3和F4与曲线A的相应峰值F1和F2相比显著加大。作为一个示范性估计，与公知构造的大小类似的气弹簧-气减振器组件相比，通过采用根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件，可获得力的增加在约100％到约200％的范围内。
一般而言，公知构造的气弹簧-气减振器组件将在相对低的额定操作压力下操作，举例来说，诸如在约60psi到约120psi的范围内的额定压力下操作。由此，这种公知的气弹簧-气减振器组件的减振性能受到这个相对低的额定操作压力限制。然而，根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件应该包括将在显著更高的额定操作压力下操作的减振室，举例来说，诸如在约200psi到约350psi的范围内的额定压力下操作。由此，针对本主题的气弹簧-气减振器构造，可预计减振性能的前述增加的结果。
在安装条件和使用期间，例如，根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件(举例来说，诸如组件100)将包括：一个弹簧室，在第一额定气体压力下操作；以及第二弹簧室，在比所述第一弹簧室的额定值低的第二额定气体压力下操作。例如，气弹簧-气减振器组件100的内弹簧室124和124A可在第一额定气体压力P1下操作，举例来说，诸如在约200psi至约350psi的范围内的额定气体压力。外弹簧室126可在第二额定气体压力P2下操作，举例来说，诸如在约60psi至约175psi的范围内的额定气体压力。
将认识到的是，气弹簧组件的常规柔性壁在约175psi的额定压力下操作可能导致气弹簧组件的性能降低，而且因此一般避免常规气弹簧组件在这种压力水平下操作。然而，将认识到的是，本主题的气弹簧-气减振器组件的外弹簧室126包围且基本包封内柔性壁112。因此，内柔性壁112仅承受内弹簧室124和124A的额定操作压力P1与外弹簧室126的额定操作压力P2之间的压差(即根据关系式DP＝P1-P2)。通过选择性地使所述内弹簧室和所述外弹簧室充气来保持所述压差处于预定范围内，在由于所述减振室内(即内弹簧室124和124A内)的压力显著增加而提供增加的减振性能的同时，由于所述内弹簧室内的压力增加导致内柔性壁112的任何性能降低被最小化。
可以以任意合适的方式来设置所述选择性的充气和保持所需压差。作为一个实例，内弹簧室124和124A通过通道132可选择性地充气和/或放气，而外弹簧室126可通过通道136来选择性地充气和/或放气。加压气体的这种选择性转换可通过合适的加压气体系统和/或控制装置来配合地进行。作为另一实例，可在所述内弹簧室和所述外弹簧室之间设置可操作成允许流体流动通过的通道，由此随着一个室内的气体压力变化而改变另一个室内的气体压力。在所示出的示范性布置中，通道162贯穿第二端元件104的侧壁106。另外，流动控制装置(举例来说，诸如阀)能可任选地进行设置，以用于选择性地控制流动通过通道162的气体。这种阀的示意表示示出在图1中并由附图标记164表示。如果设置这种流动控制装置，则这种流动控制装置可为任意合适的型号和/或种类，举例来说，诸如泄压阀和/或比例流量阀。
还将认识到的是，根据本发明主题所述的气弹簧-气减振器组件(举例来说，诸如组件100)可适于用在任意弹簧装置和减振装置彼此并行地操作的任何应用和/或操作环境中。这种应用和使用的一个实例与车辆座椅悬架相关，举例来说，诸如可用于重型车辆驾驶室、牵引车挂车驾驶室、以及农用机械驾驶室。合适应用和使用的另一个实例为在操作上与车辆悬挂系统相关。根据本发明主题的包括多个气弹簧-气减振器组件的车辆悬挂系统的一个示范性布置示出在图3中并由附图标记200表示。悬挂系统200示出为设置在相关车辆VHC的簧载质量(举例来说，诸如相关车辆的车体BDY)和非簧载质量(举例来说，诸如相关的车轮WHL或相关的车轮接合元件WEM)之间。将认识到的是，任何这种悬挂系统可包括任意数量的一个或多个系统、构件和/或装置，而且所述任何这种悬挂系统能以任何合适的方式可操作地连接在簧载质量和非簧载质量之间。
悬挂系统200示出为包括支撑在相关车辆的簧载质量和非簧载质量之间的多个气弹簧-气减振器组件。在图1所示的实施例中，悬挂系统200包括四个气弹簧-气减振器组件202，朝所述相关车辆的与相应车轮WHL相邻的每个拐角设置一个气弹簧-气减振器组件。然而，将认识到的是，任何其它数量的气弹簧-气减振器组件可以以任何其它合适的构型或布置而可替代地使用。
如图3所示，气弹簧-气减振器组件202均支撑在相关车辆VHC的车轮接合元件WEM和车身BDY之间。如前详细讨论的，气弹簧-气减振器组件202包括第一柔性壁204和第二柔性壁206以及气减振器部分208。如上所讨论的，将认识到的是，在本文中示出并说明的气弹簧-气减振器组件(例如气弹簧-气减振器组件100和202)均为卷动凸角型构造。然而，将认识到的是，本发明的新颖构思可与气弹簧-气减振器组件布置和/或其它任何合适型号的构造和/或构造结合使用。
悬挂系统200还包括加压气体供给系统210，加压气体供给系统210可操作地关联于所述气弹簧-气减振器组件，以用于选择性地将加压气体(例如空气)供给到所述气弹簧-气减振器组件和选择性地自所述气弹簧-气减振器组件中传输加压气体。在图3所示的示范性实施例中，气体供给系统210包括用于产生加压空气或其它气体的加压气体源(举例来说，诸如压缩机212)。所述气体供给系统还可包括任意数量的任意合适型号、种类和/或构造的一个或多个控制装置，所述控制装置能够实现加压气体的选择性传输。例如，阀总成214示出为与压缩机212连通并且可为任意合适的构型或布置。在所示出的示范性实施例中，阀总成214包括阀体216，阀体216带有支撑在其上的多个阀(未示出)。阀总成214还可任选地包括合适的排气管(举例来说，诸如回气管(muffler)218)，以用于从所述系统中排出加压气体。任选地，加压气体供给系统210还可包括与阀总成214流体连通并适于存储加压气体的贮存器220。
所述一个或多个控制装置(举例来说，诸如阀总成214)可以以任何合适的方式(举例来说，诸如通过合适的气体输送管道222)而与气弹簧-气减振器组件202通讯。因此，经由阀总成214可选择性地向气弹簧-气减振器组件传输和/或自气弹簧-气减振器传输加压气体，以例如改变或保持在车辆的一个或多个拐角处的高度。
悬挂系统200还包括控制系统224，控制系统224能够与悬挂系统200的任意一个或多个其它系统和/或构件(未示出)和/或车辆VHC通讯，以用于选择性地操作和控制所述悬挂系统。控制系统224包括控制器或电子控制单元(ECU)226，控制器或电子控制单元(ECU)226与压缩机212和/或阀总成214通讯(举例来说，诸如经由导体或引线228)，以例如用于选择性地操作和控制它们，所述操作和控制包括向气弹簧-气减振器组件202提供加压流体和自气弹簧-气减振器组件202中排出加压流体。控制器226可为任意合适型号、种类和/或构型。
控制系统224还可任选地包括一个或多个高度或距离感测装置(未示出)以及任何其它所需的系统和/或构件(例如压力传感器和加速计)。如果设置这些高度传感器，则这些高度传感器优选能够产生或以其它方式输出具有与高度或距离(举例来说，诸如车辆的间隔构件之间的)相关的信号。将认识到的是，如果设置任何这种高度传感器或任何其它距离判定装置，则可为任意合适型号、种类、构造和/或构型，举例来说，诸如机械连接传感器、诸如可以利用超声波或电磁波操作的超声波传感器或电磁波传感器。
另一示范性实施例的气弹簧-气减振器组件300示出在图4中，气弹簧-气减振器组件300包括：第一或上端元件302；以及第二或下端元件304，以与所述第一端元件纵向间隔开的关系设置。组件300还包括大体在第一端元件302和第二端元件304之间延伸的纵向延伸轴线AX。第二端元件304包括侧壁306和端壁308，侧壁306和端壁308至少部分限定所述第二端元件内的端元件腔310。
组件300还包括柔性壁112，柔性壁312围绕轴线AX周向设置并在第一或上端314和第二或下端316之间纵向延伸。柔性壁312的第一端314沿第一端元件302可操作地被连接、而所述内柔性壁的第二端316沿第二端元件304被固定，以使得在所述第一端元件和所述第二端元件之间至少部分地限定弹簧室318。
将认识到的是，第一端元件302和第二端元件304可以为任何合适的型号、种类、构型、布置和/或构造。在图4所示的示范性实施例中，第一端元件302包括外周壁320，沿外周壁320以基本流体密封方式固定柔性壁312的第一端314(举例来说，诸如通过采用常规卡环322)。第一端元件302还示出为包括通道324，通道324延伸穿过所述第一端元件且适于例如通过气体输送管326将弹簧室318与外部大气(例如，诸如借助通气孔或排气管)或加压气体系统(例如空气压缩机、压缩空气贮存器、阀总成或其它装置)相互流体连接。
第二端元件304(在本领域中有时称为活塞)在图4中示出为包括侧壁306，侧壁306从端壁308背离第一端元件302纵向延伸。侧壁306的外表面328在图4中示出为基本圆柱形。然而，将认识到的是，所述第二端元件的外表面或外轮廓可以为任意合适的大小、形状和/或构型，举例来说，诸如圆柱形、截锥形、曲线形或它们的任意组合。柔性壁312的第二端316沿侧壁306的外表面328设置并以基本流体密封方式固定于所述外表面上(举例来说，诸如通过采用卡环330)。侧壁306还包括内表面332，内表面332至少部分地限定端元件腔310。在一个优选布置中，内表面33沿其纵向长度将为基本圆柱形。
将认识到的是，柔性壁312可以为任意合适的种类、型号、构型、布置和/或构造。在所示出的示范性布置中，柔性壁312为具有合适构造的细长柔性套筒或波纹管。然而，可替代地采用具有一匝或多匝的旋绕波纹板型柔性壁。在本示范性实施例中，柔性壁312示出为形成卷动凸角型构造，其中随着所述第一端元件和所述第二端元件相对彼此纵向位移，卷动凸角334沿侧壁306的外表面328卷动或者以其它方式位移。
气弹簧-气减振器组件300还在图4中示出为包括减振器活塞336，减振器活塞336容纳在端元件腔310内，以用于沿侧壁306的内表面332纵向位移。因此，端元件腔310被分为位于减振器活塞336相对侧上的第一部分310A和第二部分310B。减振器杆148将减振器活塞336可操作地连接于第一端元件302，以使得所述第一端元件和所述第二端元件相对彼此的位移将产生或以其它方式导致减振器活塞336在端元件腔310内运动。减振器活塞336的这种运动可操作成消耗作用在气弹簧-气减振器组件300上的动能并由此衰减振动和其它输入，如本领域技术人员理解的。将认识到的是，如上述针对图1所讨论的，减振器杆338和第一端元件302之间的所述互连可以以任意合适的方式并通过任意合适的连接结构和/或布置做出。
在图4所示的示范性布置中，通过随着减振器活塞336沿侧壁306的内表面332位移而允许气体在弹簧室318和端元件腔310的第一部分310A之间流动，组件300起到衰减动能的作用。将认识到的是，可以以任何合适的方式来实现这种气体流动，诸如通过设置延伸穿过第二端元件304的端壁308的一个或多个通道340。然而，将认识到的是，可替代地采用任何其他合适的布置。另外，将认识到的是，可以以任何合适的方式(举例来说，诸如节流元件、阀和/或多孔过滤元件)沿通道340或在通道340上流体连接由虚线框342表示的一个或多个任选的构件和/或部件。
在使用时，根据本发明主题的气弹簧-气减振器组件(举例来说，诸如组件300)将操作成通过使得气体在弹簧室318和端元件腔310之间流动而消耗作用在所述组件上的动能。当第一端元件302和第二端元件304朝向彼此位移时，弹簧室318的容积将减少而端元件腔310的第一部分310A的容积将增大，后者是由于减振器活塞336运动远离第二端元件304的端壁308而造成的。如上所述，通过在气减振器内采用增加的内压差，可实现增加的减振性能。所述端元件腔的第一部分310A的容积随弹簧室318容积的减少而增加所带来的一个合乎需要的益处是由附图标记P3表示的弹簧室压力和由附图标记P4表示的端元件腔压力之间的压差不应明显减少。
在图4的示范性实施例中，端壁344横跨第二端元件304的大体与端壁308相对的敞开端(未给附图标记)而被固定。这导致端元件腔310的第二部分310B为基本包封的或封闭的容积，这会在减振器活塞316移动远离端壁308期间反作用于减振器活塞336。为了最小化或至少减少任何这种反作用力，可取的是允许或以其他方式容许气体随着所述减振器活塞沿侧壁332位移而在端元件腔310的第一部分310A和第二部分310B之间流动。
将认识到的是，可以以任何合适的方式来设置这种气体流动，诸如通过在所述减振器活塞的外周边缘和所述侧壁的内表面之间设置间隙并允许气体随着所述减振器活塞位移而流动穿过所述间隙。可替代地，如图4所示，减振器活塞336可包括合适的密封元件346，密封元件346用于在所述减振器活塞和所述侧壁的所述内表面之间形成基本不漏流体的密封。在这种情况下，一个或多个流体通道348可以以任何合适的方式设置成穿过减振器活塞336。另外，沿通道348可任选地流体互连有节流元件、阀或气体装置(诸如在图4中整体由附图标记350表示的)。
气弹簧-气减振器组件300的替代实施例以组件300′示出在图5中。将认识到的是，组件300和组件300′相类似，而且因此，类似的附图标记用于说明共同的特征和部件。在图5中，新的或不同的特征或部件采用具有撇号(′)的附图标记来示出并说明。
气弹簧-气减振器组件300′与组件300的不同之处在于，第二端元件304′包括端壁344′，端壁344′具有贯穿其的开口或通道352′。因此，端元件腔310′的第二部分310B′敞开于大气压力下。在这种情况下，所述端元件腔的所述第二部分内的气体在减振器活塞336′沿侧壁306的内表面332运动期间不明显反作用于减振器活塞336′。因此，图4所示的在组件300中延伸穿过减振器活塞336的通道346可在图5所示的布置中省略。
根据本发明主题实施例的再一实例的气弹簧-气减振器组件400示出在图6中。气弹簧-气减振器组件400包括第一端元件(举例来说，诸如卷边板402)和相对的第二端元件(举例来说，诸如第一活塞404)，所述第二端元件与所述第一端元件纵向间隔开，以使得轴线AX在所述第一端元件和所述第二端元件之间纵向延伸。第一柔性壁406围绕轴线AX周向设置并在相对的第一端408和第二端410之间纵向延伸。所述相对的第一和第二端可以以任何合适的方式(举例来说，诸如通过采用压接连接结构412或压配连接结构414)分别固定于所述第一端元件和所述第二端元件，以用于在所述柔性壁和所述端元件之间形成基本不漏流体的密封。通过第一柔性壁406在卷边板402和第一活塞404之间至少部分地限定弹簧室416。
第一活塞404包括：端壁418，近似横向(例如垂直于)于轴线AX延伸；以及侧壁420，从所述端壁大体纵向延伸。在图6所示的示范性实施例中，侧壁420为大体圆柱形。然而，将认识到的是，可替代地采用任何其他合适的形状和/或构型，举例来说，诸如圆柱形、截锥形、曲线形或它们的任意组合。第一柔性壁406沿侧壁420的外表面424形成卷动凸角422、并随着组件400使用期间延伸并被压缩而以常规方式沿所述外表面位移。端壁418和侧壁420的内表面426至少部分地限定具有敞开端430的活塞腔428。盖壁423横跨敞开端430延伸，以进一步限定活塞腔428。盖壁423可以以任何合适的方式(举例来说，诸如提供采用熔融材料接合部434)固定于所述侧壁上或沿所述侧壁固定，以用于抵抗组件400产生的预期负荷。
气弹簧-气减振器组件400还包括第二柔性壁436，第二柔性壁436设置成至少部分地处于活塞腔328内。在图6所示的示范性布置中，第二柔性壁436围绕轴线AX周向设置并在相对的第一端438和第二端440之间延伸。第二柔性壁436的第一端438示出为固定在第一活塞440上而且可以以任何合适的方式连接于所述第一活塞。例如，安装板442可在活塞腔428内固定于端壁418上。所述安装板可包括外周壁444，第一端438固定于外周壁444(举例来说，诸如通过采用压接环446)。安装板442可以以任何合适的方式(举例来说，诸如通过将所述安装板连接于端壁418)固定在第一活塞404上或沿第一活塞404固定。
在气弹簧-气减振器组件400中，第二柔性壁436优选地横跨活塞腔428延伸或以其他方式连接，以使得所述活塞腔被分成彼此基本流体隔离的第一室450和第二室452。这种布置可以以任何合适的方式来设置。例如，第三端元件(举例来说，诸如第二或减振器活塞454)可设置在活塞腔428内。在所示出的示范性布置中，第二活塞454包括：第二端壁456，近似横向(例如垂直)于轴线AX设置；以及第二侧壁458，从所述第二端壁大体纵向延伸。第二柔性壁436的第二端440可以以任何合适的方式固定在第二活塞454上或沿第二活塞454固定，举例来说，诸如沿第二侧壁458利用压接环460。在所示出的示范性布置中，第二柔性壁436可在第一活塞404的侧壁420和第二活塞454的第二侧壁458之间形成卷动凸角462。在这种情况下，随着如下文将要讨论的所述第二活塞相对所述第一活塞运动，卷动凸角462将沿着侧壁420和458卷动或以其他方式位移。
在一个优选布置中，弹簧室416和活塞腔428的第一室450彼此流体连通，以使得在组件400动态操作和使用期间所述气弹簧-气减振器内的加压气体可在所述弹簧室和所述第一室之间流动。然而，将认识到的是，所述弹簧室和所述第一室可以以任何合适的方式设置成彼此流体连通。在图6所示的示范性实施例中，活塞404包括延伸穿过端壁418的通道464，加压气体可通过通道464流动而在所述弹簧室和所述第一室之间通过。如前面针对其他实施例所讨论的，将认识到的是，可采用任何合适数量的一个或多个通道，且任何这种数量的一个或多个通道可以为任何合适的大小、形状、构型、布置或它们的组合。另外，节流元件、阀或其他流体流动相关装置可任选地相互流体连接在任何这种一个或多个通道上或沿任何这种一个或多个通道可任选地相互流体连接，或者以其他方式将所述弹簧室和所述第一室相互流体连接。
在图6所示的示范性布置中，第二活塞454通过减振器杆或连接杆466与所述第一端元件(例如卷边板402)互连。所述第二活塞可以以任何合适的方式固定于连接杆406，举例来说，诸如通过采用螺纹连接结构或熔融材料接合部468。另外，连接杆466可以以任何合适的方式固定于卷边板402，举例来说，诸如通过采用沿连接杆466形成的多个螺纹470和与所述螺纹相互接合的螺母472。振动隔离元件474可任选地互连在所述连接杆和所述卷边板之间。在所示出的示范性实施例中，振动隔离元件474包括弹性体476，弹性体476容纳在穿过卷边板402形成的开口478内。第一相当刚性的垫圈480接合在所述连接杆上形成的肩部482。第二相当刚性的垫圈484沿所述弹性体相对所述第一垫圈设置并抵接地接合螺母472，这将连接杆466包封在卷边板402上。
使用期间，所述第一端元件和所述第二端元件(例如，卷边板402和第一活塞404)相对彼此纵向运动，且将认识到的是，所述第一端元件和所述连接杆以基本刚性方式彼此轴向互连。为了适应这种相对纵向运动，所述第二端元件优选地允许所述连接杆出入于以合适方式于此形成的活塞腔(例如活塞腔428)，举例来说，诸如通过沿第一活塞404的端壁418形成的滑动接合部486。另外，将认识到的是，所述第一端元件和所述第二端元件相对彼此的运动可以不是单纯的轴向。而是，当所述第一端元件和所述第二端元件彼此朝向和背离位移时，所述第二端元件可沿弧形或其他路径运动。在一些情况下，振动隔离元件474可以能够适应这种运动路径。然而，第一活塞404可以任选地包括适于允许所述第一活塞和所述连接件之间的枢转运动或旋转的球轴承488或其他元件。
如上所述，气弹簧-气减振器组件400在正常操作和使用期间沿大体纵向方向延伸和收折。当所述组件的所述第一端元件和所述第二端元件(例如卷边板402和第一活塞404)朝向彼此位移时，所述弹簧室(例如弹簧室416)容积减少，这导致包含在所述弹簧室内的气体的动态压力增加。然而，同样是这个所述第一端元件和所述第二端元件朝向彼此位移的运动还引起所述活塞腔(例如腔428)的所述第一室(例如第一室450)的容积增加，这导致容纳在所述第一室内的气体的动态压力减少。所述弹簧室和所述第一室之间的压差至少部分地引起气体从所述弹簧室流入到所述活塞腔的所述第一室中，举例来说，诸如经由将所述弹簧室和所述第一室相互流体连接的所述一个或多个通道。如上所述，这个流体流动可以用于消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件400上的动能。
以类似但相反的方式，当组件40的所述第一端元件和所述第二端元件彼此背离位移时，所述弹簧室容积增加，这导致容纳在所述弹簧室内的气体的动态压力减少。同样是这个所述第一端元件和所述第二端元件彼此背离地的运动还引起所述活塞腔的所述第一室的容积减少，这导致容纳在所述第一室内的气体的动态压力增加。此外，所述弹簧室和所述第一室之间的压差引起气体从所述活塞腔的所述第一室流入到所述弹簧室中，而且可用于将动能转换成热，如上所述。
在所示出的示范性实施例中，所述第一室(例如第一室450)的容积增加是由于连接杆466位移进入到活塞腔428中导致的，所述位移将使第二活塞454朝盖壁432位移并由此增加第一室450的容积且减少所述活塞腔的第二室452的容积。为了减少第二活塞454在活塞腔428内运动的阻力，一个或多个通气孔490可设置成穿过盖壁432和/或侧壁420，以允许第二室452和外部大气ATM流体连通。
依据本发明主题的实施例的再一实例的气弹簧-气减振器500示出在图7中。气弹簧-气减振器500包括整体由附图标记502表示的气弹簧和整体由附图标记504表示的气减振器。在所示出的示范性实施例中，气减振器504至少部分地容纳在气弹簧502内或以其他方式由气弹簧502包封。然而，将认识到的是，可替代地采用其他构型和/或布置。
在所示出的示范性实施例中，气弹簧502包括第一或上端元件506(举例来说，诸如卷边板或顶盖)，第一或上端元件506包括端元件壁508、外周壁部分510和通道壁512，通道壁512至少部分限定延伸穿过端元件壁508的通道(未给出附图标记)。气弹簧502还包括第二或下端元件514(举例来说，诸如卷边板或活塞)，第二或下端元件514以与第一端元件506相隔关系设置，以使得轴线AX在第一端元件506和第二或下端元件514之间纵向延伸。在图7所示的示范性实施例中，第二端元件514示出为活塞。因此，将认识到的是，气弹簧502为卷动凸角型构造。然而，应理解的是，本发明的主题可同样适用于与其他型号、种类、构造和/或布置的气弹簧结合使用，举例来说，诸如旋绕波纹管式设计。
第二端元件514示出为包括侧壁516，侧壁516在所述第二端元件的第一端518和相对的第二端520之间大体纵向延伸。端壁522沿第一端518近似横向(例如垂直)于轴线AX延伸，以形成所述第二端元件的基本封闭端。在图7所示的示范性实施例中，侧壁516沿第二端520至少部分地限定敞开端。另外，侧壁516示出为形状上近似圆柱形。然而，将认识到的是，可替代地采用任何其他布置、构型和/或构造，举例来说，诸如圆柱形、截锥形、曲线形或它们的任意组合。
端壁522示出为包括第一或内壁部分524和第二或外壁部分526，第二或外壁部分526从所述内壁部分径向向外设置。另外，内壁部分524从外壁部分526(例如以纵向间隔开的关系)轴向向外设置，以使得内侧壁部分528在所述内壁部分和所述外壁部分之间纵向延伸。
气弹簧502还包括柔性壁530，柔性壁530在图7中示出为在第一或上端532和第二或下端534之间延伸的细长套筒型柔性壁。在所示出的示范性实施例中，柔性壁530的第一端532沿第一端元件506的外周壁部分510被容纳并采用合适的保持元件(举例来说，诸如压接环536)固定在所述外周壁部分上，以使得在它们之间形成基本密不漏流体的密封。所述柔性壁的第二端534沿第二端元件514(举例来说，诸如沿与第一端518相邻的侧壁516)被容纳并采用合适的保持元件(举例来说，诸如压接环538)固定在所述第二端元件上，以使得在它们之间形成基本密不漏流体的密封。柔性壁530围绕轴线AX周向设置并至少部分地限定处于所述第一端和所述第二端之间的弹簧室540。另外，柔性壁530沿所述第二端元件的侧壁516的外表面544形成卷动凸角542、并随着组件500在使用期间延伸和压缩而以常规方式沿所述外表面位移。
气减振器504包括减振器壳体546和设置在所述减振器壳体内的减振器活塞548。气减振器504还可包括可操作地连接于减振器活塞548的减振器杆550和其他合适的元件。在所示出的示范性布置中，减振器壳体546包括壳体壁552，壳体壁552至少部分地限定减振室554。壳体壁552示出为包括：第一或上壁部分556；第二或下壁部分558，以与所述第一壁部分纵向间隔开的关系设置；以及侧壁部分560，在所述第一或上壁部分和所述第二或下壁部分之间大体纵向延伸。
减振器活塞548包括活塞本体562，活塞本体562带有第一侧564和相对的与所述第一侧轴向间隔的第二侧566。外周侧壁568在所述减振器活塞的所述第一侧和所述第二侧之间纵向延伸。可任选地包括环形槽570，环形槽570径向向内延伸到所述活塞本体中，举例来说，诸如所述环形槽可适于容纳密封元件572。
减振器活塞548容纳在减振器壳体546的减振室554内，以使得所述减振器活塞将所述减振室分为第一或上室部分574和第二或下室部分576。在图7所示的示范性实施例中，减振器活塞548的外周区域与壳体壁552的侧壁部分560的内表面互补，以使得所述减振器活塞能够在所述减振器壳体内沿轴线方向往复运动(即沿侧壁部分560的至少一部分纵向)。另外，减振器活塞548的所述外周区域和侧壁部分560的所述内表面之间的互补关系导致所述减振器活塞将所述减振室554的所述第一部分和所述第二部分彼此至少部分地流体隔离。在图7所示的示范性实施例中，密封元件572可操作成与侧壁部分560的内表面578形成基本不漏流体的密封，以使得减振室554的第一室部分574和第二室部分576彼此基本流体隔离。
将认识到的是，气减振器504能以任何合适的方式可操作地连接在所述组件的所述第一端元件和所述第二端元件之间的所述气弹簧内，以用于在所述气弹簧-气减振器组件动态操作和使用期间引起所述气减振器活塞和所述减振器壳体之间的相对运动，由此将消耗作用所述气弹簧-气减振器组件上的动能。例如，所述减振器壳体可刚性连接或以其他方式可操作地连接于所述气弹簧的所述第一和第二端元件的其中之一，同时所述减振器活塞连接或以其他方式可操作地连接于所述第一和第二端元件中的另一个。
在图7所示的示范性实施例中，减振器壳体546包括连接壁580，连接壁580从上壁部分556纵向突出并容纳在所述第一端元件506中的由通道壁512限定的所述通道内。连接壁580能以任何合适的方式附接或以其他方式可操作地连接于端元件壁508，举例来说，诸如通过采用螺纹连接结构或熔融材料接合部582。在这种方式下，减振器壳体546可视为第一端元件506的一部分。在替代布置中，所述减振器壳体可一体为或以其他方式为所述端元件的一部分。
另外，减振器杆550示出为可操作地连接在减振器活塞548和第二端元件514之间，以使得在所述气弹簧-气减振器组件动态操作和使用期间所述第一端元件和所述第二端元件之间的相对运动引起所述减振器活塞和所述减振器壳体之间的相对运动，以由此消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件的动能。在图7所示的示范性实施例中，减振器杆550在第一端584和相对第二端586之间纵向延伸。第一端584示出为可操作地连接于减振器活塞548，举例来说，诸如沿所述减振器活塞的第二侧566。所述减振器杆的第二端586从减振器壳体546向外突出，举例来说，诸如通过延伸穿过所述壳体壁的下壁部分558的杆开口588。
第二端586可以以任何合适的方式可操作地连接于减振器活塞548和第二端元件514。例如，减振器杆550的第一端584可刚性连接于减振器活塞548，举例来说，诸如通过采用螺纹连接结构或熔融材料接合部。作为另一实例，所述减振器杆的第二端586可刚性连接于第二端元件514，举例来说，诸如通过采用螺纹连接结构或熔融材料接合部。然而，将认识到的是，所述第一端元件和所述第二端元件相对彼此的运动经常不是沿单纯的轴线方向起作用。而是，所述第一端元件和所述第二端元件将相对彼此成一角度设置和/或当所述第一端元件和所述第二端元件彼此朝向和背离位移时沿弧形或其他路径运动。由此，沿减振器杆550的所述第一端和/或所述第二端，可采用能够允许枢转运动或其他角位移的连接结构，在图7中以箭头PVT来表示。这种连接结构在图7中示意地由分别沿减振器杆550的第一端584和第二端586的虚线框590和592表示。将认识到的是，如果设置任何这种连接结构，则任何这种连接结构可以为任何合适的型号、种类、布置、构型和/或构造，举例来说，诸如球窝接头、球轴承和/或万向接头。
如上所讨论的，气弹簧-气减振器组件500在其正常操作和使用期间沿大体纵向方向延伸和收折。随着第一端元件506和第二端元件514朝向彼此位移，减振器活塞548朝壳体壁560的第一壁部分556纵向位移。所述减振器活塞沿这个第一或收折方向的运动引起第一室部分574容积减少而第二室部分576容积增加。另外，随着所述第一端元件和所述第二端元件彼此背离地位移时，减振器活塞548朝壳体壁560的第二壁部分558纵向位移。所述减振器活塞沿这个第二或延伸方向的运动引起第一室部分574容积增加而第二室部分576容积减少。
可取的是，减振器活塞548的所述运动产生引起出入于减振室554的气体流动，以由此消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能。将认识到的是，这种气体流动可以以任何合适的方式并通过采用任何合适的大小、形状、数量、构型和/或布置来实现。另外，将认识到的是，另外的构件、连接器和/或其他元件可以以任何合适的方式与减振室554流体互连。此外，还可任选地包括与减振室554流体连通的任何合适型号和/或种类的流动控制装置和/或元件，举例来说，诸如节流元件、阀、和/或多孔过滤元件。
在所示出的示范性实施例中，减振器壳体548包括延伸穿过其的适于将输送气体出入于减振室554的多个流体通道。例如，壳体壁560在图7中示出为包括：第一或上流体通道594，延伸穿过上壁部分556；以及一个或多个第二流体通道，延伸穿过下壁部分568。在所示出的示范性实施例中，多个第二流体通道596延伸穿过所述下壁部分。
将认识到的是，气体大气ATM将通常存在成处于气弹簧-气减振器组件500的外部。在优选布置中，第一流体通道594和第二流体通道596中的之一设置成与外部气体大体流体连通，而第一流体通道594和第二流体通道596中的另一个设置成与气弹簧502的所述弹簧室流体连通。在所示出的示范性实施例中，连接壁580至少部分地限定连接通道598，连接通道598经由第一流体通道594在一端向气体大气ATM敞开而在另一端与减振室554的第一室部分574流体连通。这样，响应减振器活塞548在减振室554内的运动，来自大气ATM的气体可被输送出入与第一室部分574，如箭头FL1表示。
另外，在图7所示的示范性实施例中，第二室部分576经由第二流体通道596与弹簧室540流体连通。因此，弹簧室540内的加压气体可流动出入于减振室554的第二室部分576，举例来说，诸如由箭头FL2表示。如上述针对其他实施例所讨论的，这种流体流动可用于消耗作用在气弹簧-气减振器组件500上的动能。此外，在弹簧室540和减振室554的第二室部分576之间的这种流体流动的特性可以以任何合适的方式来变化或以其他方式来控制，诸如通过包括与所述第一流体通道和所述第二流体通道中的一个或两者流体连通的一个或多个流动控制装置和/或元件。这种流动控制装置在图7中示意地由虚线框600、602和604表示。将认识到的是，这种流动控制装置可彼此基本类似或彼此不同，以使得在不同区域和/或流体流动方向上可实现不同的流体流动特性，举例来说，诸如上述已经针对其他实施例所讨论的。
如在本文中参照某些元件、构件和/或结构(例如“第一端元件”和“第二端元件”)所使用的，数值次序仅表示多个中的不同单体，而且并非暗含任意顺序或次序，除非权利要求用语具体限定。另外，本文中使用的术语“气体”广义指的是任何气态或汽化流体。更一般地，空气用作悬挂系统及其构件(诸如本文中描述的那些构件)的工作介质。然而，将理解的是，可替代地采用任何合适的气态流体。
尽管参照前述实施例已说明了本主题的新颖构思且在本文中大量重点集中于结构和在所公开的实施例的构成部件之间的结构关系，但是将认识到的是，在不脱离本发明的本主题新颖性构思的原理的情况下，可作出其它实施例并对所示出和所说明的实施例作出许多变化。对他人而言，一旦阅读并理解前述详细说明，修改和改变将会显而易见地产生。由此，应明确理解的是，前述说明性内容将仅作为本发明新颖性构思的说明而非作为限制来进行解释。因此意欲是，只要所有这些修改和改变落入到随附权利要求及其任何等同物范围内，本主题的新颖构思可解释为包括所有这些修改和改变。

Claims (17)

1.一种气弹簧-气减振器组件，包括：
第一端元件；
第二端元件，其以与所述第一端元件纵向间隔开的关系被设置，
柔性壁，其可操作地连接在所述第一端元件和所述第二端元件之间，以使得在所述第一端元件和所述第二端元件之间至少部分地限定弹簧室；
减振室壁，其位于所述第一端元件上并至少部分地设置在所述弹簧室内，所述减振室壁至少部分地限定减振室；以及，
气减振器活塞，其设置在所述减振室内，以使得沿所述减振器活塞的一侧形成所述减振室的第一部分、而沿所述减振器活塞的相对侧形成所述减振室的第二部分，所述减振器活塞可操作地连接于所述第二端元件并能够在所述减振室内沿近似纵向方向往复运动；
所述减振室的所述第一部分设置成与所述弹簧室流体连通，以使得在所述减振器活塞往复运动期间能在所述第一部分和所述弹簧室之间传输气体，以由此消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能；以及，
所述减振室的所述第二部分设置成与所述减振室的所述第一部分和相关的所述气弹簧-气减振器组件的外部大气中的一个流体连通。
2.根据权利要求1所述的气弹簧-气减振器组件，其中，所述减振室壁包括延伸穿过其的一个或多个通道，所述减振室的所述第一部分经由所述一个或多个通道与所述弹簧室流体连通。
3.根据权利要求2所述的气弹簧-气减振器组件，其还包括以沿延伸穿过所述减振室壁的所述一个或多个通道中的一个通道流体连通的方式设置的节流元件、阀和多孔金属过滤器中的一个。
4.根据权利要求1所述的气弹簧-气减振器组件，其中，所述减振器活塞包括延伸穿过其的一个或多个通道，并且所述减振室的所述第二部分经由所述一个或多个通道与所述第一部分流体连通。
5.根据权利要求4所述的气弹簧-气减振器组件，其还包括以沿延伸穿过所述减振室壁的所述一个或多个通道中的一个通道流体连通的方式设置的节流元件、阀和多孔金属过滤器中的一个。
6.根据权利要求1所述的气弹簧-气减振器组件，其中，所述减振室壁为所述第二端元件的第一壁，而所述第二端元件包括第二壁，所述第二壁带有延伸穿过所述第二壁的一个或多个通道，所述减振室的所述第二部分设置成经由延伸穿过所述第二壁的所述一个或多个通道而与所述相关的外部大气流体连通。
7.根据权利要求1所述的气弹簧-气减振器组件，其还包括：减振器杆，所述减振器杆可操作地连接所述减振器活塞和所述第一端元件。
8.根据权利要求7所述的气弹簧-气减振器组件，其中，所述减振器杆可枢转地连接于所述第一端元件和所述减振器活塞中的至少一个。
9.根据权利要求7所述的气弹簧-气减振器组件，其中，所述第二端元件包括枢转接头，且所述减振器杆在所述枢转接头处可操作地接合所述第二端元件，以使得所述第二端元件能相对所述减振器杆枢转。
10.根据权利要求1所述的气弹簧-气减振器组件，其中，在所述减振器活塞和所述第二端元件之间形成基本不漏流体的密封。
11.根据权利要求10所述的气弹簧-气减振器组件，其中，在所述减振器活塞和所述减振室壁之间可压缩地定位有密封元件，以在所述减振器活塞在所述减振室内往复运动期间通过所述密封元件滑动地接合所述减振室来形成所述基本不漏流体的密封。
12.根据权利要求10所述的气弹簧-气减振器组件，其中，所述柔性壁为第一柔性壁，且所述气弹簧-气减振器组件还包括第二柔性壁，所述第二柔性壁可操作地连接在所述减振器活塞和所述第二端元件之间，以形成所述基本不漏流体的密封，所述第二柔性壁形成卷动凸角，所述卷动凸角在所述减振器活塞往复运动期间沿所述减振室壁卷动。
13.一种悬挂系统，包括：
根据权利要求1-12中任一项所述的气弹簧-气减振器组件；以及
加压气体系统，包括加压气体源，所述加压气体源与所述气弹簧-气减振器组件的至少所述弹簧室流体连通。
14.根据权利要求13所述的悬挂系统，其中，所述气弹簧-气减振器组件为与所述加压气体源流体连通的多个气弹簧-气减振器组件中的一个。
15.根据权利要求13所述的悬挂系统，其还包括与所述加压气体系统电气通信的控制系统，且所述控制系统可操作成控制所述加压气体系统，以选择性地将加压气体输入到所述气弹簧-气减振器组件中和从所述气弹簧-气减振器组件中输出加压气体。
16.一种操作气弹簧-气减振器组件的方法，所述方法包括：
a)设置第一端元件和第二端元件，所述第二端元件包括至少部分限定减振室的减振室壁；
b)将减振器活塞设置成容纳在所述减振室内，以使得所述减振室在所述减振器活塞的相对侧上具有第一部分和第二部分，并通过将所述减振器活塞可操作地连接于所述第一端元件而形成气减振器，以使得所述第一端元件和所述第二端元件的相对位移引起所述减振器活塞在所述减振室内位移；
c)由固定在所述第一端元件和所述第二端元件之间的第一柔性壁形成围绕所述气减振器的弹簧室；以及
d)在所述弹簧室和所述减振室的所述第一部分之间传输加压气体，以消耗作用在所述气弹簧-气减振器组件上的动能。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
e)在所述减振室的所述第二部分与所述减振室的所述第一部分和相关的所述气弹簧-气减振器组件的外部大气中的一个之间传输气体。
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