CN105378326A - 一种动态可调的悬挂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态可调悬挂装置，其包括具有相似或不同弹簧比率的一个或多个弹簧，其中，所述一个或多个弹簧被设置在预设定的配置中，以及一个动态可调阻尼器。所述动态可调阻尼器包括耦合到动态可调阻尼器的可旋转的旋钮以实时动态地改变阻尼系数，转动所述旋钮的装置，以便使用动态可调悬挂装置时实时调节阻尼系数，识别所述一个或多个弹簧的压缩量的装置，通过实时感测弹簧在完全伸长状态和完全压缩状态之间的一个或多个位置。

Description

一种动态可调的悬挂装置

发明领域

本发明通常涉及悬挂系统，更具体地涉及一种动态可调的悬挂装置。

发明背景

上道路行驶的车辆必须满足一项基本要求是-乘客乘坐的舒适性与最佳操控特性。乘坐舒适性主要依赖于车辆提供的用于吸收冲击的悬挂系统。通常地，所述悬挂系统包括带阻尼器的螺旋弹簧的各种布置。任意悬挂的螺旋弹簧是依据地形车辆的类型来选择的。对于越野车来说，其目的是为了在不平整的道路上行驶，螺旋弹簧的刚度(k)较高，然而，在公路路面条件下，道路更平滑，螺旋弹簧的刚度(k)更低。换句话说，为越野车而建的悬挂需要是坚韧的，而为道路车辆而建的悬挂应温和。

然而，这种安排限制车辆只使用在根据所提供的悬挂类型所决定的特定地形。在不均一道路上，为公路道路条件而建的悬挂可能不能提供给乘客所要求的舒适度，通过吸收来自不均一道路的冲击，因为该悬挂中螺旋弹簧的刚度(k)是较低的。同样地，在公路道路条件下，为越野车而建的悬挂可能不能提供给乘客以轿车的舒适，因为该悬挂中的刚度是较高的。

现阶段，本领域不能提供一种动态可调的车辆悬挂装置。因此，有必要提供一种在车辆行驶过程中能够实时自我调节的悬挂装置，以适应车辆行驶时的地形并为驾驶者提供最大的舒适度。此外，有必要提供一种螺旋弹簧悬挂式的动态可调系统。每个乘客所要求的车辆舒适水平可能是不同的。因此，有必要提供一种悬挂系统，用户可以根据他/她的需要来设置由悬挂系统所提供的舒适水平。

发明概述

本发明提供了一种动态可调的车辆悬挂装置，包括一个或多个弹簧，具有至少一种弹簧比率，其中，所述一个或多个弹簧设置在一个预设定的配置中，以及一个动态可调的阻尼器。所述动态可调的阻尼器，包括一个耦合到动态可调阻尼器的可旋转的旋钮，以改变动态可调阻尼器的孔口直径，从而实时动态地改变阻尼系数，意味着当使用动态可调悬挂装置时，旋转所述旋钮以便实时调节阻尼系数，意味着识别一个或多个弹簧的压缩，通过实时感测弹簧在完全伸长状态和完全压缩状态之间的一个或多个位置，其中，所述阻尼系数依赖于所述一个或多个弹簧的压缩，因此，所述一个或多个弹簧以及所述动态可调的阻尼器协同工作，以提供一种优化的悬挂，其中，所述一个或多个弹簧和所述动态可调阻尼器两者在所有的时刻都是临界阻尼的。

在本发明的一个实例中，具有动态可调车辆悬挂装置的车辆还配置有用户界面以调整动态可调悬挂装置的悬挂性能来适应地形类型、车辆年龄、悬挂的年龄、车辆的有效载荷等。

本发明使得动态可调的悬挂装置能够用于但不限于车辆、机器人、和要求减震的平台。本发明能够根据车辆正在行驶时的地形来实时动态调整悬挂装置。所述动态调整是指在运行时持续调整悬挂装置以提供给乘客不同程度的舒适度，而车辆在行驶时，影响悬挂系统的因素取决于，例如但不限于道路条件、地形、车辆状况以及车辆的有效载荷。

附图的简要说明

图1所示为根据一个实施例，采用多个可变刚度的螺旋弹簧串联的减震器的示意图。

图2所示为在较小道路反作用力中减震器响应的示意图。

图3所示为在较大道路反作用力中减震器响应的示意图。

图4A所示为本发明公开的减震器的刚度曲线测试结果绘制成的曲线图。

图4B所示为传统减震器的刚度曲线测试结果绘制成的曲线图。

图5所示为本发明的一个实例中的左前轮轴的功率谱密度曲线。

图6所示为本发明的一个实例中的左前底盘的功率谱密度曲线。

图7A和7B根据一个实施例，示出了电子调节车辆悬挂装置中多个弹簧串联布置在两个位置的状态，一是完全伸长，另一个是完全压缩。

图8A和8B根据一个实施例，示出了动态调节车辆悬挂装置中各种弹簧的混合式配置在两个位置的状态，一是完全伸长，另一个是完全压缩。

发明详述

本发明公开一种动态可调悬挂装置，具有多个螺旋弹簧和一动态可调的阻尼器，部署在诸如，但不限于，各种类型的车辆、机器人、需要减振器系统或隔绝地形的平台和机械装置。所述多个螺旋弹簧和所述动态可调阻尼器协同工作，以提供一种实时优化的悬挂。具有相似或不同弹簧比率的多个螺旋弹簧设置在预设定的配置中来提供随着动态调节的阻尼系数而变动的可变弹簧比率，以提供最优化的悬挂和车辆中乘客的舒适度。最重要的是，当车辆处于运动中时，所述悬挂装置实时自动调整取决于多种因素，例如但不限于道路状况、地形、车辆状况、和车辆有效载荷。另外，当车辆处于运动中时，驾驶员可以实时调整悬挂装置，以适应他/她对悬挂装置所提供的舒适度的要求。所述动态可调悬挂装置是可调节的，以便在不同类型的道路地形中提供可变的悬挂舒适度，例如但不限于越野路况和公路路况。所述多个螺旋弹簧的组合提供了一个变化的刚度来吸收不均一道路状况的冲击以及提供一种在所有类型的地形中更平稳地驾驶。

在传统的减震器中，螺旋弹簧的刚度是基于将要使用减震器的车辆类型来设计的。也就是说，如果采用螺旋弹簧的减震器是专为公路路况设计的，刚度(K)小。另一方面，如果采用螺旋弹簧的减震器是专为越野路况设计的，刚度(K)更高。因此，刚度(K)是较高或较低，是基于将要使用减震器的车辆类型、具有带固定刚度的螺旋弹簧和固定阻尼系数的减震器，不是动态可调的。这不适合于具有非均一地形的道路。

在整个文件中，术语“螺旋弹簧的刚度”和“弹簧比率”在本发明的背景下可互换使用。术语“动态可调阻尼器”指的是一种减振器，当车辆处于运动中时，基于所识别的螺旋弹簧的压缩量或者是基于驾驶者所要求的舒适水平，其减振系数是动态变化的。

图1所示为根据本发明的一个实施例，采用多个可变刚度的螺旋弹簧串联布置的动态可调悬挂装置的示意图。如图1所示，所述减震器100采用3个螺旋弹簧(102、104、和106)的组合。所述串联布置的3个弹簧具有相同的线圈直径和不同的横截面线径，以便提供可变的刚度/弹簧比率。例如，该弹簧线圈具有从K1、102(最软)的刚度变化至K3、106(最硬)的刚度，归因于其线径的变化。例如，当车辆采用所述减振器100遭遇较小的凹凸时，所述具有较低刚度的螺旋弹簧102吸收来自该凹凸的冲击，而剩余的螺旋弹簧104与106作为刚性连接。此外，当车辆遭遇到更大的凹凸时，所述螺旋弹簧102被完全压缩而且负荷被逐渐转移到具有更高刚度的螺旋弹簧104。最后，在螺旋弹簧102和104被完全压缩的状况下，负荷移动到螺旋弹簧106，其被压缩以吸收来自较大凹凸的冲击。当车辆处于运动中时，基于串联排列的三个弹簧的压缩量，所述可调阻尼器的阻尼系数是动态调整的，以确保弹簧和阻尼器在所有时刻均是临界阻尼的，为驾驶者提供最大的舒适度。因此，具有串联组合的螺旋弹簧与动态可调阻尼器的所述悬挂装置，有效地提供一种在所有类型的地形中更平稳的驾驶。但应该指出的是，三个弹簧的串联使用仅是示例性的，具有可变刚度的任意数量的弹簧都可根据需要串联使用。另外，当车辆处于运动中时，驾驶员可以实时调整阻尼器的阻尼系数，以适应他/她对悬挂装置所提供的舒适度的要求。

在一个可替换的实施例中，串联布置的多个弹簧具有不同的线圈直径和相同的横截面线径，以便提供可变的刚度/弹簧比率。具有可变线圈直径的这种弹簧的任意数目，也可根据需要串联使用。

在一个实施例中，弹簧通过焊接弹簧的非活动线圈以形成焊接端108。然而，值得注意的是，还可使用本领域已知的各种连接弹簧的其它方式，例如但不限于焊接、钎焊、熔接等，而不脱离本发明的范围。

在一个可替换的实施例中，多个弹簧可以通过一个套筒或接合器或本领域已知的其他任何类似的方法相连接。

进行一项比较研究，旨在突出本发明相较于现有技术中存在的悬挂系统的效能。实验中，记录和分析阻尼器的能量消耗需求。对于实验中提供给两个主体较大的路面反作用力，阻尼器需要的降低能量消耗的相关数据如下：

(A)传统的现代弹簧：

弹簧刚度—20牛顿/毫米-K

自由长度—350毫米

最大挠度—175毫米-x

最大应力—3500牛顿＝Kx

最大存储能量—306250牛顿毫米＝1/2Kx²

(B)本发明公开的弹簧：

弹簧刚度—17、20和35牛顿/毫米—K₁、K₂和K₃

自由长度—分别为100、150和100毫米

最大挠度—分别为50、75和50毫米—x₁，x₂和x₃

最大应力—4100牛顿＝K₁x₁+K₂x₂+K₃x₃

最大存储能量—121250牛顿毫米＝1/2(K₁x₁ ²+K₂x₂ ²+K₃x₃ ²)

其中，

x＝传统弹簧的形变，单位为毫米

x1＝弹簧100的形变，单位为毫米

x2＝弹簧200的形变，单位为毫米

x3＝弹簧300的形变，单位为毫米

K＝传统弹簧的刚度，单位为牛顿/毫米(20牛顿/毫米)

K1＝弹簧100的刚度，单位为牛顿/毫米(17牛顿/毫米)

K2＝弹簧200的刚度，单位为牛顿/毫米(20牛顿/毫米)

K3＝弹簧300的刚度，单位为牛顿/毫米(30牛顿/毫米)

对于所有的最大挠度，自由长度的50％已被考虑。

在上述比较中，弹簧中存储的能量是阻尼器需要消耗的能量。对于推荐选择的弹簧刚度，存储在所推荐的弹簧中的能量比存储在传统弹簧中的能量要少得多，伴随着对应于最大挠度的最大应力的上升。

图2所示为对更软或更小的道路反作用力起作用的弹簧线圈的示意图。本发明所公开的弹簧线圈在较柔和的负荷时开始响应。如图2所示，负荷水平(L1)由一具有与施加的负荷成比例的曲线的基线表示。圆点线列表示弹簧的线圈，而圆点的颜色和圆点之间的距离表示压缩水平相同，即，红色表明线圈被完全压缩，绿色表示为未压缩状态，黄色表示该线圈正承受负荷但尚未被完全压缩。如图所示，在较低载荷的情况下，本发明公开的悬挂装置的临界值(T1)相较于传统装置中的临界值(T2)更低。这表明本发明所公开的包括可变刚度的螺旋弹簧与动态可调阻尼器的悬挂装置，基于被识别的弹簧压缩量调整阻尼系数，在较低的负载下，比传统悬挂装置更好地响应，因此，提供了更大的舒适性。

图3所示为在较大的道路反作用力中减震器响应的示意图。如图3所示，负荷水平(L2)是由一具有与施加的负荷成比例的曲线的基线表示。圆点线列表示弹簧的线圈，而圆点的颜色和圆点之间的距离表示压缩水平相同，即，红色表明线圈被完全压缩，绿色表示为未压缩状态，黄色表示该线圈正承受负荷但尚未被完全压缩。通过重负载测试的对比分析，如图3所示，本发明公开的悬挂装置的减震器即使在较大的负荷下仍保持有效。因此，一种“具有不同弹簧比率的被动式弹簧”连同动态可调阻尼器提供一个更大的悬挂范围，不管是在较小的负载下还是在较大的负载下均能良好响应，不同于传统弹簧。

图4A所示为本发明公开的减震器的刚度曲线测试结果绘制成的曲线图。如图4A所示，该曲线图是基于实验数据绘制的静应力(x轴)和位移(y轴)。不同的斜率显然能够证明，对于具有不同弹簧比率(即K₁、K₂、和K₃)的同一弹簧来说，新斜率的弹簧比率实现更低和更高的刚度是可行的。800牛顿开始挠曲，因此，它在柔和的道路反作用力下提供了更平稳地驾驶。此外，它可设计为超过3300牛顿的值，从而可以在甚至更硬的路面反作用力上提供平稳的驾驶。因而，使得本发明的弹簧悬挂和动态可调阻尼器适合部署在所有地形或车辆片段类型中。

图4B所示为传统减震器的刚度曲线测试结果绘制成的曲线图。如图4B所示，该曲线图是基于实验数据绘制的静应力(x轴)和位移(y轴)。该图显示，弹簧能够吸收的在初始挠曲的最小应力和最大应力的有限范围。传统弹簧的挠曲在1700牛顿才开始，低于这一水平的任意负荷被直接传送到车体。此外，传统弹簧最大负荷可以达到3300牛顿，而任何超过该水平的负荷被传送到车体。因此，传统的减震器在特定时间域内仅仅具有有限负荷范围的处理容量。

图4A和4B显示了本发明所公开的弹簧线圈和传统弹簧的测试结果，前者在800牛顿开始响应，而后者在1700牛顿才响应。因此，所公开的悬挂装置在较柔和的道路反作用力和较坚硬的道路反作用力中均表现出了卓越的减震效果。

值得赞赏的是，具有多个串联弹簧悬挂的动态可调车辆悬挂装置可以被设计用于最大负载与最小负载的任何实用价值。最重要的是，刚性的调节并不涉及任何悬挂装置/产品的成本的显著增加或任何对悬挂系统的重大修改。

图5所示为本发明的一个实例中的左前轮轴的功率谱密度(PSD)曲线。该图显示本发明中公开的左前轮轴的功率谱密度和随着弹簧线圈传送的能量比传统的少得多(58％)。根据传统弹簧和本发明弹簧线圈的功率谱密度曲线显示，本发明中传递到轮轴的最大能量显著低于传统弹簧。

图6所示为本发明的一个实例中的左前底盘的功率谱密度(PSD)曲线。其显示峰值处的左前底盘的功率谱密度和传递的能量比传统的峰值更低63％。因此，曲线图中标绘的值验证了具有由一系列的弹簧线圈形成的串联弹簧线圈悬挂的车辆悬挂装置具有更大的悬挂范围同时伴随着较少的能量传递至底盘。

多个弹簧设置在一个预设定的配置中，取决于多种因素，例如但不限于，地形或车辆片段类型的要求。在一个实施例中，预设定的配置包括一个或多个串联弹簧的布置，使得具有不同弹簧比率的多个弹簧被耦合而形成一个单个的弹簧，以提供可变弹簧比率及动态调整阻尼系数，从而提供最优化的悬挂。

在一个替代实施例中，预设定的配置仅包括具有可变横截面直径的单个弹簧，以提供可变的弹簧比率。当车辆处于运动中时，基于所述单个弹簧的压缩量，可调节阻尼器的阻尼系数是动态调整的，从而确保弹簧和阻尼器在所有时刻均为临界阻尼，为驾驶者提供最大的舒适度。因此，具有单个弹簧及动态可调阻尼器的悬挂装置，有效地提供了一个在所有类型的地形上更平稳地驾驶。另外，当车辆处于运动中时，驾驶者可以实时调整阻尼器的阻尼系数，以适应他/她对悬挂装置所提供的舒适度的要求。

在又一个实施例中，预设定的配置包括具有不同弹簧比率且彼此平行的一个或多个弹簧的布置，其中，具有较低弹簧比率的一个弹簧在其他的具有相对较高弹簧比率的一个或多个弹簧之前被压缩。当车辆处于运动中时，基于平行设置的多个弹簧的压缩量，可调阻尼器的阻尼系数是动态调整的，从而确保弹簧和阻尼器在所有时刻均为临界阻尼，为驾驶者提供最大的舒适度。因此，具有多个平行设置的弹簧及动态可调阻尼器的悬挂装置，有效地提供了一个在所有类型的地形上更平稳地驾驶。另外，当车辆处于运动中时，驾驶者可以实时调整阻尼器的阻尼系数，以适应他/她对悬挂装置所提供的舒适度的要求。

在又一个替代实施例中，预设定的配置包括一个或多个弹簧以混合方式设置，该混合方式具有一个或多个弹簧以串联和/或平行的方式组合布置。当车辆处于运动中时，基于设置在混合配置中的多个弹簧的压缩量，可调阻尼器的阻尼系数是动态调整的，从而确保弹簧和阻尼器在所有时刻均为临界阻尼，为驾驶者提供最大的舒适度。因此，具有混合弹簧配置及动态可调阻尼器的悬挂装置，有效地提供了一个在所有类型的地形上更平稳地驾驶。另外，当车辆处于运动中时，驾驶者可以实时调整阻尼器的阻尼系数，以适应他/她对悬挂装置所提供的舒适度的要求。

本发明所述的可调车辆悬挂装置可以有利地用作任何涉及使用弹簧的机械系统的减震器或避震叉，机械系统例如但不限于车辆、重型卡车、越野车、野营车、全地形车、以及任何类型的摩托车。

多个弹簧悬挂可以纯粹用作车辆中的机械系统。或者，多个弹簧悬挂可以通过一个电子系统来控制，其中，不同的阻尼器通过一个控制逻辑基于车辆类型、弹簧刚度、地形等等来驱动。

图7A和7B根据一个实施例，示出了通过电子系统控制的动态可调悬挂装置中多个弹簧串联布置在两个位置的状态，一个是完全伸长，另一个是完全压缩。一动态可调阻尼器716连同本发明的弹簧悬挂使用，以提高悬挂效率和提供更大的舒适性。如图7A和7B所示，所述悬挂装置具有一组弹簧(710、712和714)，刚度可变。所述弹簧710的刚度最小，而所述弹簧714的刚度最大。所述弹簧712的刚度介于710和714之间。刚度的变化是通过选择具有不同线圈直径、不同线径或不同材料的多个弹簧来实现的。然而，优选地，刚度的变化是通过选择具有不同线圈直径或不同线径的多个弹簧来实现的。具有不同刚度/弹簧比率的弹簧的数量可根据地形需要或车辆类型而有所不同。

所述可调阻尼器716具有一装配顶部的可旋转旋钮704。旋转旋钮改变孔口直径从而改变阻尼系数。本发明提供了一种用于旋转所述旋钮的装置，即，执行机构702。值得指出的是，本领域中已知的任何其它装置都可用于旋转所述旋钮。在一个实施例中，电机电子控制地驱动旋钮。在一个替代的实施例中，上述目的也可以通过使用一机械联动装置来完成，其中，将旋转旋钮转为阻尼器的活塞行程功能，即，利用减震器的运动。

此外，动态可调阻尼器配置有用于鉴定一个或多个弹簧的压缩量的装置，设置在各种预设定的配置中，通过感测在完全伸长状态和完全压缩状态之间的一个或多个位置。当车辆处于运行时，所述阻尼器的阻尼系数基于设置在不同预设定的配置中的一个或多个弹簧的弹簧压缩量进行动态调整。因此，该装置对实时输入所接收到的弹簧压缩的所有状态进行动态调整。因此，所述动态调整是在车辆运动过程中的一个连续的过程。因此，所述一个或多个弹簧和所述动态可调阻尼器协同工作，以提供一种优化的悬挂，为驾驶者提供最大的舒适度。这提供了在冲击吸收质量和旅客/驾驶者的舒适度两方面的协同作用。另外，当车辆处于运动中时，驾驶者可以实时调整阻尼器的阻尼系数，以适合他/她对悬挂装置所提供的舒适水平的要求。

在一个实施例中，通过感测一个或多个位置来识别一个或多个弹簧的压缩，是通过部署分别安装在所述悬挂装置的顶部和底部的一组超声波发射器和接收器来实现的。超声波发射器706和接收器708感测阻尼器716的各个位置，即，任何位置，包括并且在一个完全伸长的阻尼器和一个完全压缩的阻尼器之间。另外，任何距离传感器可用于识别弹簧的压缩量。但应该指出的是，本领域中已知的任何其他类似的装置可以被用来识别弹簧压缩量。

根据阻尼器的位置，执行机构702转动所述旋钮704以获得所需的阻尼系数。当阻尼器716完全伸长(图7A)时，其阻尼系数最小，而当它被完全压缩(图7B)是，阻尼系数最大。动态可调阻尼器716和弹簧悬挂的组合如此起作用，使得当经历较柔和的负荷时，具有最小刚度的弹簧710首先发生形变并且阻尼系数也相应地较低。随着压缩的继续，具有较大刚度的多个弹簧712、714(串联设置)开始发挥作用并且阻尼系数也增加。本发明允许一个或多个弹簧和动态可调阻尼器两者在所有的时刻都为临界阻尼，以提供给乘客最大的舒适度。另外，当车辆处于运动中时，驾驶者可以实时调整阻尼器的阻尼系数，以适合他/她对悬挂装置所提供的舒适水平的要求。

现有市场上的可调阻尼器在车辆处于车库或在静止状态时提供阻尼器调节，并且它不能动态控制。现有的主动悬挂系统不能提供当车辆处于运动中时，能够实时动态调节的螺旋弹簧式悬挂系统。此外，现有的悬挂系统不能提供一种当车辆在行驶时，弹簧和阻尼器两者在所有时刻都是临界阻尼的悬挂。现有的弹簧式悬挂系统中，由于阻尼系数不能被动态调整，当车辆处于运动中时，根据预设定的阻尼系数，弹簧不是超过阻尼就是达不到阻尼。因此，提供给驾驶者的舒适程度不是最佳的。然而，利用本发明的动态可调悬挂装置，当车辆处于运动中时，阻尼器将实时自动调整到与弹簧相应的临界阻尼，以提供最大的舒适水平给驾驶者。因此，利用本发明中协同工作的弹簧设计和可调阻尼器，驾驶车辆时，根据多种因素，例如道路类型、地形、车辆类型等，车辆悬挂可以实时动态调整，以提供更大的舒适度给乘客。

此外，可以在仪表盘上设置供驾驶者动态调整车辆悬挂装置的控件。所述仪表板上设置有一个或多个可转动的旋钮或开关或按钮或它们的组合，由驾驶者调节，在驾驶时，用于调节由本发明的悬挂系统所提供的舒适程度。例如，就像音量旋钮，驾驶员手动调节旋钮直至他/她感觉舒适，同样地，优化车辆的悬挂性能。根据用户的舒适度要求，用户旋转旋钮改变阻尼器的阻尼系数，从而确保设置在各种配置中的弹簧的最优阻尼。因此，用户根据他/她的舒适水平要求通过旋转旋钮来设置阻尼器的阻尼系数，以提供最大的舒适水平给驾驶者。

在一个替代实施例中，设置有带触摸屏的数字用户界面，驾驶员可以输入例如但不限于车辆类型、道路类型、地形、车辆的年龄、悬挂的年龄、车辆有效载荷等。各种输入参数需要进行校准，以提供用于不同输入值的预设定的最优化悬挂性能。所述ECU读取这些输入信号，并根据这些输入参数，控制逻辑调整车辆的悬挂系统以优化不同弹簧位置的阻尼系数。因此，本发明所述的悬挂系统在驾驶的任何时刻都能提供最大的舒适水平给乘客。

图8A和8B根据一个实施例，示出了动态调节车辆悬挂装置中各种弹簧的混合式配置在两极限位置时的状态，一个是完全伸长时的位置，另一个是完全压缩时的位置，通过电子系统控制。所述混合配置包括以串联配置和平行配置组合的方式设置的一组弹簧，进一步提高弹簧悬挂装置的效能，从而提供了更大的舒适度。

弹簧802和弹簧804彼此串联设置，使得它们在弹簧初始压缩期间提供对道路反作用力的响应。弹簧806和弹簧808彼此平行地设置，并且与弹簧802和弹簧804相平行地设置。管810和管812为中空同心圆柱体，由软钢制成，并为弹簧导向以使得当减震器处于完全压缩的状态时，管810可以完全坐落于管812里面。管810充当弹簧808的导向，而管812充当弹簧806的导向。动态可调阻尼器的设置类似于图7A和7B所示的实施例中的设置。

在减震器初始移动时，仅仅只有弹簧802和弹簧804的串联组合起作用，从而对较小的道路反作用力提供卓越的响应。随着减震器被进一步压缩，弹簧806击中底端的支撑并与弹簧802和804相平行。因此，弹簧806现在是平行的，它提供了一个更大的刚度；因此，该组合现在可以承受较大的道路反作用力。再进一步的压缩，所述弹簧808接触到上端的支撑。它现在开始起作用并平行于弹簧802、弹簧804和弹簧806。现在，在一个单个的减震器中的弹簧混合组合能够承受较柔和的道路反作用力同样地也能够承受大得多的道路反作用力。在完全压缩的状态下，如图8B中所描绘的，管810完全位于管812内。所述弹簧808的线圈直径是最小的，而弹簧806具有更大的线圈直径。弹簧802和弹簧804的线圈直径相同且最大。当车辆处于运动中时，基于设置在混合式配置中的弹簧的压缩量，可调节阻尼器的阻尼系数是动态调整的，从而确保弹簧和阻尼器在所有时刻均为临界阻尼，以提供最大的舒适度给驾驶者。因此，具有设置在混合配置中的弹簧与动态可调阻尼器的悬挂装置，有效地提供了一种在所有类型的地形上平稳地驾驶。另外，当车辆处于运动中时，驾驶者可以实时调整阻尼器的阻尼系数，以适合他/她对悬挂装置所提供的舒适水平的要求。

所利用的多个弹簧的线圈直径或横截面线径可以是相同或不同的，这取决于它被设计用于的车辆和道路类型。例如，在轿车中，与车辆自重相比，有效载荷不是很高；因此，所需要的悬挂范围不是很高。因此，相同线径的所有弹簧都可使用。而商用车辆的有效载荷比车辆自重大得多，所需要的悬挂范围是非常高的。因此，使用具有不同横截面面积的线圈来实现更好的悬挂。

可以使用由标准材料制成的弹簧。然而，本领域已知的其它任何与所要求的机械性能相匹配的材料，也可以使用。

正如所看到的，本发明可以有效地用于任何需要悬挂范围的应用中。除了轿车，它可以用于车辆自重和有效载荷有巨大差异的轻型商用车。它适用于各种车辆类型中的悬挂系统，但不限于如重型车辆、军用车辆、越野车等等，它也可以用在需要有效悬挂的自动化工业中。无论上面提出的系统或任何组合都可以用来实现大的悬挂范围而无需大幅改变悬挂尺寸以保证它性价比高。

悬挂是一种通用要求，本发明并不限定于汽车领域，也可以用在任何其他的领域，尤其是在需要隔离所有地形的状况，即军事技术，机器人技术等。

本发明的具体实施例已经详细描述，那些本领域的普通技术人员将理解，各种对这些细节的修改和替换可根据本公开的全部教导进行发展。例如，对于多个串联弹簧，具体化在串联配置中使用的多个弹簧的数目，对于混合式配置，具体化串联放置的多个弹簧的数目和平行放置的多个弹簧的数目，对于串联和混合弹簧配置两者，线圈直径可能改变或者是线径可能改变或者是两者的组合可能被利用等等。关于上面的描述，应该认识到的是，各种修改可能适用在尺寸、材料、形状、形式、功能和操作方式、组装和使用，并且被本领域技术人员认为是显而易见的。这些附图中所示的和说明书中所描述的所有等效替换被认为是涵盖在本发明的范围内。用于说明本发明具体实现的实施例，并非对本发明作任何适用性的限制。

Claims (14)

1.一种动态可调悬挂装置，包括：

具有至少一种弹簧比率的一个或多个弹簧，所述一个或多个弹簧设置在预设定的配置中；以及

动态可调阻尼器，包括：

耦合到动态可调阻尼器的一个能够转动的旋钮，用于改变动态可调阻尼器的孔口直径，从而实时动态地改变阻尼系数；

转动所述旋钮的装置，以便使用动态可调悬挂装置时实时调节阻尼系数；和

识别所述一个或多个弹簧的压缩量的装置，通过实时感测在完全伸长状态和完全压缩状态之间的一个或多个位置，

其中，所述阻尼系数取决于所述一个或多个弹簧的压缩量，因此，所述一个或多个弹簧和所述动态可调阻尼器协同工作，以提供优化的悬挂；

其中，所述一个或多个弹簧和所述动态可调阻尼器两者在所有时刻均为临界阻尼。

2.根据权利要求1所述的动态可调悬挂装置，其中，所述动态可调悬挂装置部署在车辆中，实时调节阻尼系数，并且所述一个或多个弹簧和动态可调阻尼器在车辆运行过程中的所有时刻均为临界阻尼。

3.根据权利要求1所述的车辆悬挂装置，其中，所述一个或多个弹簧的不同弹簧比率是通过线圈直径和线径中的至少一个不同来实现的。

4.根据权利要求1所述的车辆悬挂装置，其中，所述预设定的配置包括串联设置的一个或多个弹簧，使得具有不同弹簧比率的多个弹簧耦合而形成单个弹簧，用于提供变化的弹簧比率，和动态调节阻尼系数一起以提供优化的悬挂。

5.根据权利要求1所述的车辆悬挂装置，其中，所述预设定的配置包括具有不同弹簧比率的一个或多个弹簧彼此平行地设置，其中，具有较低弹簧比率的弹簧先于其他的具有相对较高弹簧比率的一个或多个弹簧被压缩，连同动态调节阻尼系数一起以提供优化的悬挂。

6.根据权利要求1所述的车辆悬挂装置，其中，所述预设定的配置包括一个或多个弹簧以混合方式设置，该混合方式具有一个或多个弹簧以串联和/或平行的方式组合布置，连同动态调节阻尼系数一起以提供优化的悬挂。

7.根据权利要求1所述的车辆悬挂装置，其中，所述预设定的配置包括具有变化的线径的单个弹簧，用于提供变化的弹簧比率，连同动态调整阻尼系数一起以提供优化的悬挂。

8.根据权利要求1所述的车辆悬挂装置，其中，所述转动旋钮的装置是马达或利用减震器的运动的至少一个机械连杆。

9.根据权利要求1所述的车辆悬挂装置，其中，所述识别压缩量的装置是分别安装在所述悬挂装置的顶部的和底部的一组超声波发射器和接收器。

10.根据权利要求1所述的车辆悬挂装置，其中，所述识别压缩量的装置是距离传感器。

11.根据权利要求1所述的动态可调悬挂装置，还包括一用户界面，用于调整当车辆运行时的动态可调悬挂装置的悬挂性能，以适应地形和有效载荷和车辆类型其中之一。

12.根据权利要求11所述的动态可调悬挂装置，其中，所述用户界面是一个手动界面，包含一个或多个能够转动的旋钮、开关和按钮中的至少一个，用于当车辆运行时调节悬挂装置。

13.根据权利要求11所述的动态可调悬挂装置，其中，所述用户界面是数字界面，包括带触摸屏的显示单元，允许用户输入与以下数据相关的至少一个：车辆类型、道路类型、地形、车辆年龄、悬架年龄和车辆有效载荷。

14.根据权利要求13所述的动态可调悬挂装置，其中，所述数字界面允许用户选择预设定与以下相关的至少一个条件：车辆类型、道路类型、地形、车辆的年龄、悬挂年龄、和车辆的有效载荷。