CN108081897A - 用于控制车辆行驶高度的液压操作致动器 - Google Patents

Abstract

一种液压致动器组件配置为从泵接收加压流体。液压致动器组件包括相对于纵向轴线同心布置的壳体和活塞，其中该壳体配置为接收加压流体的第一部分以相对于壳体移位活塞。液压致动器组件还包括套筒，该套筒相对于壳体和活塞同心布置并且配置为相对于壳体限制活塞并从泵接收加压流体的第二部分以选择性地释放活塞。还公开了一种车辆，该车辆包括将车辆车轮连接到车辆车身的悬架角部、流体泵以及液压致动器组件，从而改变在悬架角部处的车辆的行驶高度。该车辆还可以包括配置为控制致动器组件的控制器。

Description

用于控制车辆行驶高度的液压操作致动器

技术领域

本公开涉及一种用于控制车辆的行驶高度的液压操作致动器。

背景技术

现代的公路车辆和越野车辆常常采用的是通常包括弹簧系统、减震器和将车身连接到车辆车轮的联动装置的悬架系统。由于大部分作用在车身上的力是通过道路与轮胎之间的接触面进行传递，因此，车辆悬架的主要目的之一在于维持车辆的车轮与路面之间的接触。

车辆悬架系统通常有利于车辆的道路保持/操纵和制动，并且为车辆乘员提供舒适性并合理地隔离路噪、颠簸和振动。由于这些目标彼此之间通常是不一致的，因此，悬架的调节涉及到找出适合于每个车辆预期目的的折衷点。例如，可以对运动车辆的悬架加以调节，以牺牲一些乘坐舒适度来换取更好的操作者控制性，而对于豪华车辆悬架的调节而言，就是为了实现相反的结果。

车辆的预期目的以及车辆悬架的具体设计也对车辆的行驶高度(即，车辆车身相对于路面的设定高度)产生影响。为了适应各种车辆目的(有时这些车辆目的还是相互矛盾的)，可调节车辆行驶高度悬架变得越来越受欢迎。

发明内容

公开了一种液压致动器组件。这种液压致动器组件可以用于车辆中，该车辆包括车身、配置为产生与路面的接触的车轮、将车轮连接到车身并且配置为维持车轮与路面之间的接触的悬架角部、以及配置为供给加压流体的泵。

液压致动器组件配置为从泵接收加压流体。液压致动器组件包括相对于纵向轴线同心布置的壳体和活塞，其中该壳体配置为接收加压流体的第一部分以相对于壳体移位或平移活塞。液压致动器组件还包括套筒，该套筒相对于壳体和活塞同心布置并且配置为相对于壳体限制活塞并从泵接收加压流体的第二部分以选择性地释放活塞。

套筒可以包括由内径限定的内表面和由外径限定的外表面。套筒可以限定沿着纵向轴线延伸并连接内径和外径的狭缝。因此，套筒可以配置成与活塞过盈配合的非连续环。

套筒还可以限定布置在内表面上的第一通道和布置在外表面上的第二通道，每个通道配置为接受加压流体的第二部分的相应一小部分，从而释放活塞。

壳体可以包括第一壳体部分、第二壳体部分、以及布置在第一壳体部分与第二壳体部分之间并固定到第一壳体部分和第二壳体部分中的每一个的第三壳体部分。第一壳体部分可以包括配置为接收加压流体的第一部分的第一端口。第二壳体部分可以包括配置为接收加压流体的第二部分的第二端口。另外，第三壳体部分可以配置为保持套筒、从第二壳体部分接收流体的第二部分、以及响应于流体的第二部分而膨胀，从而便于套筒发生膨胀以释放活塞。

由第一通道接受的加压流体的第二部分的相应一小部分在套筒处或周围使第三壳体部分膨胀。由第二通道接受的加压流体的第二部分的相应一小部分在狭缝处使套筒膨胀。第三壳体部分的膨胀与套筒在狭缝处的膨胀一起将活塞释放。

液压致动器组件可以包括环形间隔件，该环形间隔件配置为相对于第三壳体部分沿着纵向轴线固定套筒。

第一壳体部分和第三壳体部分一起可以限定配置为接受活塞的凹部。在这种情况下，活塞可以配置为在凹部内滑动。

套筒可以配置为相对于第三壳体部分选择性地将活塞限制在无级可变(即非离散)位置。

液压致动器组件可以包括配置为相对于第二壳体部分固定第一壳体部分的多个紧固件。

液压致动器组件附加地可以包括配置为将第一壳体部分流体地密封到第三壳体部分的第一密封元件、配置为将第二壳体部分流体地密封到第三壳体部分的第二密封元件、以及配置为将第三壳体部分流体地密封到活塞的第三密封元件。

液压致动器组件还可以包括配置为吸收和抑制车轮从路面接收的撞击冲力的阻尼器。阻尼器可以相对于活塞同心地延伸，并且例如经由卡环相对于活塞固定。

活塞可以限定孔。阻尼器可以包括延伸穿过孔并且配置为受到加压流体的第一部分的作用的突起。

液压致动器组件可以包括配置为将阻尼器流体地密封到活塞的第四密封元件。

阻尼器可以包括配置为将阻尼器和活塞相对于彼此保持同心的引导件。

车辆还可以包括传感器，该传感器配置为检测车身相对于路面的在悬架角部处的高度并且产生指示所检测到的车身高度的信号。车辆还可以包括配置为控制加压流体的第一部分到第一端口的供应的第一阀以及配置为控制加压流体的第二部分到第二端口的供应的第二阀。车辆还可以包括控制器，该控制器与传感器以及第一阀和第二阀中的每一个阀连通，并且配置为接收指示所检测到的车身高度的信号、调节第一阀以在第一端口处产生第一流体压力、以及调节第二阀以在第二端口处产生第二流体压力以释放套筒。由此，控制器可以根据所检测到的车身高度改变车身相对于路面的在悬架角部处的高度。

结合附图和所附权利要求，通过以下对用于实施本公开的实施例和最佳方式的详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的具有悬架系统的机动车辆的平面图。

图2是根据本公开的具有弹簧、阻尼器和致动器的图1所示车辆的代表性悬架角部的示意性放大剖视图。

图3是图2所示的致动器的示意性剖视图，该致动器包括配置为限制活塞的液压致动套筒，其中该致动器是示出为处于延伸位置。

图4是图2和图3所示的致动器的示意性剖视图，其中该致动器是示出为处于示例性中间位置。

图5是图2至图4所示的致动器的示意性剖视图，其中该致动器是示出为处于压缩位置。

图6是图3至图5所示的液压致动套筒的示意性特写透视图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1示出了包括车身12的机动车辆10的示意图。车辆10还包括配置为推进车辆的动力传动系统14。如图1所示，动力传动系统14包括发动机16和可变器18。动力传动系统14还可以包括一个或多个电机/发电机以及燃料电池(这两者都未示出)，但是采用这类装置的动力传动系统配置将会被本领域技术人员所理解。

车辆10还包括包括前轮20和后轮22在内的多个车轮，每个车轮配置为产生与路面13的接触。尽管在图1中示出了四个车轮(即一对前轮20和一对后轮22)，但是也可以设想具有更少或更多车轮的车辆。如图所示，车辆悬架系统24将车身12可操作地连接到前轮20和后轮22，用于维持车轮与路面13之间的接触并且还维持车辆10的操纵性。悬架系统24包括多个转向节26，每一个转向节配置为经由轮毂和轴承组件(未示出)支撑相应的车轮20、22。每一个转向节26可以经由上控制臂30和下控制臂32可操作地连接到车身12。图2至图3示出了悬架系统24的代表性角28，其包括代表性的转向节26。

如图2至图3所示，在每一个单独的悬架角部28处，车身12的特征在于相对于路面13的特定高度H，即在相应悬架角部处的车辆行驶高度。悬架系统24包括配置为从储存器35A供应加压流体35的流体泵34。流体泵34可以经由电动机(未示出)驱动。此外，悬架系统24包括电子控制器36。根据本公开，控制器36配置为调节泵34的操作(例如经由电动机)，从而改变在悬架角部28处的车辆行驶高度H。例如，控制器36可以配置为通过启动泵34的操作来增大悬架角部28处的车辆行驶高度H。

控制器36可以是配置为操作车辆10的其他系统(如制动和稳定性控制系统)的车身控制器，这些系统并未具体示出，但却是本领域技术人员应该理解的。因此，控制器36与流体泵34和各种传感器电连通，从而便于实时地调节车辆悬架系统24，如下面将详细讨论的。为了恰当地控制悬架系统24的操作，控制器36包括存储器，其中至少一些是有形的和非暂时的。存储器可以是参与提供计算机可读数据或处理指令的任何可记录介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。

用于控制器36的非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他持久存储器。例如，易失性介质可以包括动态随机存取存储器(DRAM)，其可以构成主存储器。这样的的指令可以由一个或多个传输介质传输，包括同轴电缆、铜线和光纤，其中包括包含联接到计算机的处理器的系统总线的线。控制器36的存储器还可以包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质等。控制器36可以配置或配备有其他所需的计算机硬件，例如高速时钟、必需的模拟(A/D)和/或数模(D/A)电路、任何必要的输入/输出电路和装置(I/O)以及适当的信号调节和/或缓冲电路。控制器36所需的或由其可访问的任何算法可以存储在存储器中并且自动地被执行以提供所需功能。

悬架系统24还包括弹簧38和连接到前轮20和后轮22中的每一者的液压致动器组件40，如单独的悬架角部28所表示(图2至图3所示)。根据车辆10的操作条件，液压致动器组件40从泵34接收加压流体35。响应于弹簧38和阻尼器的路面输入来控制转向节26的运动，这将在下面更详细地讨论，而弹簧和阻尼器缓冲和/或抑制了在车辆10经过路面13时在车轮20、22处产生的力。尽管在图1至3中示出了悬架系统24的具体配置，但是也同样可以想到其他车辆悬架设计，例如图4所示的单独悬架角部28的另一个实施例。

致动器组件40响应于从泵34接收的加压流体35的体积而选择性地延伸和收缩，并且还配置为锁定在适当位置并液压地解锁，如下面将要详细描述的。当致动器组件40选择性地延伸和收缩时，这种动作选择性地改变(即增大或减小)车身12相对于路面13的在悬架角部28处的高度H。因此，致动器组件40的锁定位置设定了车身12相对于路面13的在悬架角部28处的特定高度H。致动器组件40包括相对于纵向轴线Y同心布置的壳体42和活塞44。壳体42配置为从泵34接收加压流体35的第一部分35-1，以使活塞44相对于壳体移位或平移。液压致动器组件40还包括相对于壳体42和活塞44同心布置的液压致动套筒46。套筒46配置为相对于壳体42限制活塞44，从而锁定车身12相对于路面13的在悬架角部28处的高度H。套筒46另外配置为从泵34接收加压流体35的第二部分35-2，从而选择性地释放活塞44。

如图3至图6所示，套筒46包括由内径D1限定的内表面46-1(图6所示)和由外径D2限定的外表面46-2(如图6所示)。套筒46还可以限定沿着纵向轴线Y延伸并连接内径D1和外径D2的狭缝48。因此，如图所示，套筒46通常配置为(即构造为)在其默认状态下产生与活塞44的过盈配合并限制活塞的非连续环。如图所示，套筒46还可以限定布置在内表面46-1上的至少一个第一通道50以及布置在外表面46-2上的至少一个第二通道52。如图6的特写图所示，套筒46包括单个第一通道50和两个第二通道52，然而，每种相应通道的数量以及它们的相对位置可以是不同的。每一个通道50、52配置为接受加压流体35的第二部分35-2的相应一小部分或体积，从而释放活塞44---具体地，如图所示，第一通道50接收一小部分35-2A，而第二通道52接收一小部分35-2B。

如图3至图5所示，壳体42包括第一壳体部分42-1、第二壳体部分42-2和第三壳体部分42-3。第三壳体部分42-3布置在第一壳体部分42-1与第二壳体部分42-2之间并且固定到这两者中的每一个。致动器组件40包括多个紧固件54，其配置为相对于第二壳体部分42-2固定第一壳体部分42-1并在其间捕获第三壳体部分42-3。还如图3至图5所示，第一壳体部分42-1可以包括第一端口56，该第一端口配置为接收加压流体35的第一部分35-1，以便使活塞44移位。第二壳体部分42-2可以包括第二端口58，该第二端口配置为接收加压流体35的第二部分35-2，以便解锁套筒46。

如图3至图5另外示出的，第三壳体部分42-3配置为保持套筒46、从第二壳体部分42-2接收加压流体35的第二部分35-2、以及响应于流体的第二部分而膨胀。第三壳体部分42-3的这种膨胀有助于套筒46的膨胀，进而释放活塞44。套筒46可以配置为当其中的流体压力没有升高时，相对于第三壳体42-3地将活塞44选择性限制在无级可变或非离散位置。因此，活塞44由套筒46保持，而套筒又经由相应界面处的摩擦而被第三壳体部分42-3保持。可以限定第三壳体部分42-3、活塞44和套筒46的相应材料，以实现在活塞-套筒界面处的期望的摩擦系数和活塞保持力。具体地，第三壳体部分42-3、活塞44和套筒46中的每一个可以具有金属或工程塑料结构。

由第一通道50接受的加压流体的第二部分35-2的相应一小部分35-2A具体地在套筒46处使第三壳体部分42-3膨胀。第三壳体42-3的这种膨胀为套筒46提供了径向空间，以使其远离活塞44膨胀。由第二通道52接受的加压流体的第二部分35-2的相应一小部分35-2B在狭缝48处使套筒46膨胀。因此，第三壳体部分42-3的膨胀与套筒46在狭缝48处的膨胀一起将活塞44释放，从而允许调节致动器组件40来改变车身12相对于路面13的在悬架角部28处的高度H。可以根据需要经由致动器组件40改变车身12的高度H，从最大设计高度H1(图3所示)到任何中间高度H2(图4所示)再到最小设计高度H3(如图5所示)。

活塞44沿着纵向轴线Y相对于壳体42的位置可以在活塞的最小行程与最大行程之间连续地改变，即没有任何设定或预定位置。因此，车身12相对于路面13的在悬架角部28处的高度H也可以连续地改变。

如图3至图5所示，致动器组件40还可以包括环形间隔件60，该环形间隔件配置为相对于第三壳体部分42-3沿着纵向轴线Y固定套筒46。致动器组件40还可以包括第一密封元件62、第二密封元件64和第三密封元件66。第一密封元件62配置为将第一壳体部分42-1流体地密封到第三壳体部分42-3。第二密封元件64配置为将第二壳体部分42-2流体地密封到第三壳体部分42-3。第三密封元件66配置为将第三壳体部分42-3流体地密封到活塞44。如图3至图5所示，第一壳体部分42-1和第三壳体部分42-3一起限定配置为接受活塞44的凹部68，从而使得活塞44可以在凹部内滑动。

如图2至图5所示，致动器组件40还可以包括阻尼器70，该阻尼器配置为吸收和抑制相应车轮20或22从路面13接收的撞击冲力。如图所示，阻尼器70相对于活塞44同心地延伸，并且例如经由卡环72相对于活塞固定。活塞44可以限定配置为定位阻尼器70的孔74(图3至图5所示)。在这种实施例中，阻尼器70可以包括突起76，该突起延伸穿过孔74，并且配置为在车身12在悬架角部28处的高度H的调节期间受到加压流体35的第一部分35-1的作用。致动器组件40还可以包括配置为将阻尼器70流体地密封到活塞44的第四密封元件78。阻尼器70还可以包括配置为将阻尼器和活塞44相对于彼此保持同心的引导件80。引导件80可以配置为从阻尼器70径向延伸出并与活塞44固定接触的环。致动器组件40还可以包括配置为向弹簧38提供反作用表面的弹簧座82，同时阻尼器70布置成延伸穿过活塞44。虽然弹簧座82是示出为布置在活塞44上，但是没有排除如下情况：致动器组件40配置为使得弹簧座布置在第一壳体部分42-1上，并且致动器组件倒置地布置在车辆10中以适应这样的实施例。

继续参考图1和图2，车辆10可以包括单独的传感器84。每一个传感器84配置为检测车身12相对于路面13的在相应悬架角部28处的高度H，并产生指示相应检测到的高度H的信号。车辆10还可以包括配置为控制加压流体35的第一部分35-1到第一端口56的供应的第一阀86以及配置为控制加压流体的第二部分35-2到第二端口58的供应的第二阀88(图2中示出)。此外，控制器36编程为在活塞44已被套筒46释放之后改变在特定悬架角部28处的车辆行驶高度H。行驶高度H的改变是由与第一阀86和第二阀88一起选择性地调节流体泵34的操作的控制器36来完成的。流体泵34的调节可以经由旨在调节泵的操作速度以将流体35输送到阀86、88的具体电压或电流命令来实现。流体泵34和阀86、88的具体调节可以取决于目标行驶高度H、具体道路状况(如路面13的轮廓，即车辆10是否经过不平坦的地形)、车辆的道路速度以及车辆操作者所预期的车辆总体性能。

控制器36还可以配置为监测每一个悬架角部28处的车辆行驶高度H，例如经由与传感器84的通信。此外，控制器36还可以配置为响应于所监测到的车辆行驶高度来确定是否需要改变在任何悬架角部28处的车辆行驶高度H。而且，控制器36可以配置为接收改变在悬架角部28处的车辆行驶高度H的请求。另外，响应于所接收到的改变车辆行驶高度H的请求，控制器36可以配置为确定是否需要改变车辆行驶高度。车辆10还可以包括与控制器36可操作地通信的基于用户界面的手动开关90(图1所示)。手动开关90可以布置在车辆10的乘员舱92内的车辆操作者的伸手可及范围内，例如方向盘94上。手动开关90可以配置为从车辆的操作者接受改变在悬架角部28处的车辆行驶高度H的请求，并将所请求的改变传送给控制器36。

如图所示，控制器36与传感器84以及与第一阀86和第二阀88中的每一个阀连通。控制器36配置为从传感器84接收指示所检测到的车身高度的信号。控制器36还可以配置为将所检测到的车身12的高度与期望高度H进行比较，所述期望高度可以被预编程到控制器中，例如作为查找表96的一部分。控制器36还配置为调节第一阀86以在第一端口56处产生第一流体压力P1，并且调节第二阀88以在第二端口58处产生第二流体压力P2以释放套筒46。针对车身12的各种高度H，可以基于经验确定第一流体压力P1，并且将该第一流体压力作为查找表96的一部分编程到控制器36中。可替代地，第一流体压力P1可以经由编程到控制器36中的计算算法来确定，并且实时地由其访问。第二阀88可以经由控制器36进行操作以实现第二流体压力P2，从而经由套筒46释放活塞44。因此，在设定了第一流体压力P1且经由第二流体压力P2释放套筒46的这一顺序之后，车身12的高度H可以在相应悬架角部28处从所检测到的高度改变到期望高度。

如图1所示，车辆10还可以包括配置为检测车辆的道路速度并将所检测到的道路速度传送到控制器36的第二传感器98。控制器36可以配置为响应于所检测到的车辆10的道路速度而自动地产生改变在任何悬架角部28处的车辆行驶高度H的命令。控制器36的编程可以包括算法或子例程，用于协调利用所检测到的道路速度来改变车辆行驶高度H的请求。例如，如果所检测到的车辆10的道路速度高于预定值100(如大于每小时50英里)，则控制器36可以拒绝命令增大车辆行驶高度H，以便保持高速车辆操纵性并最大程度地提高车辆燃油效率。另一方面，如果所检测到的车辆10的道路速度低于预定值(如在车辆停车操纵期间)，则控制器36可以命令增大车辆行驶高度H。另外，控制器可以编程为经由套筒46自动地释放活塞44，并且在车辆10已经停止且在变速器18中已经选择了驻车模式而使得车辆乘员能够下车之后，将车辆行驶高度H降低到在任何或所有悬架角部28处的最小行程P2限值。

详细描述和附图或图示是用于支持和描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求来限定。尽管已经详细描述了用于实施所要求保护的公开内容的一些最佳方式和其他实施例，但是仍存在有用于实践所附权利要求中限定的公开内容的各种替代设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特征不一定被理解为彼此无关的实施例。相反，可以将在实施例的一个示例中描述的每个特征与来自其他实施例的一个或多个其他期望特征相组合，从而产生并未以文字描述或未参考附图描述的其他实施例。因此，这样的其他实施例落在所附权利要求的范围框架内。

Claims (10)

1.一种配置为从泵接收加压流体的液压致动器组件，所述液压致动器包括：

相对于纵向轴线同心布置的壳体和活塞，其中所述壳体配置为接收所述加压流体的第一部分以相对于所述壳体移位所述活塞；

套筒，所述套筒相对于所述壳体和所述活塞同心布置，并且配置为相对于所述壳体限制所述活塞并从所述泵接收所述加压流体的第二部分以选择性地释放所述活塞。

2.根据权利要求1所述的液压致动器组件，其中所述套筒包括由内径限定的内表面和由外径限定的外表面，并且其中所述套筒限定：

沿着所述纵向轴线延伸并连接所述内径和所述外径的狭缝；以及

布置在所述内表面上的第一通道和布置在所述外表面上的第二通道，每个通道配置为接受所述加压流体的所述第二部分的相应一小部分，从而释放所述活塞。

3.根据权利要求2所述的液压致动器组件，其中所述壳体包括第一壳体部分、第二壳体部分、以及布置在所述第一壳体部分与所述第二壳体部分之间并固定到所述第一壳体部分和所述第二壳体部分中的每一个的第三壳体部分，并且其中

所述第一壳体部分包括配置为接收所述加压流体的所述第一部分的第一端口；

所述第二壳体部分包括配置为接收所述加压流体的所述第二部分的第二端口；并且

所述第三壳体部分配置为保持所述套筒、从所述第二壳体部分接收所述流体的所述第二部分、以及响应于所述流体的所述第二部分而膨胀，从而便于所述套筒发生膨胀以释放所述活塞。

4.根据权利要求3所述的液压致动器组件，其中

由所述第一通道接受的所述加压流体的所述第二部分的所述相应一小部分在所述套筒处使所述第三壳体部分膨胀；

由所述第二通道接受的所述加压流体的所述第二部分的所述相应一小部分在所述狭缝处使所述套筒膨胀；并且

所述第三壳体部分的所述膨胀与所述套筒在所述狭缝处的所述膨胀一起将所述活塞释放。

5.根据权利要求3所述的液压致动器组件，其中所述致动器组件包括环形间隔件，所述环形间隔件配置为相对于所述第三壳体部分沿着所述纵向轴线固定所述套筒。

6.根据权利要求3所述的液压致动器组件，其中所述第一壳体部分和所述第三壳体部分一起限定配置为接受所述活塞的凹部，并且其中所述活塞配置为在所述凹部内滑动。

7.根据权利要求3所述的液压致动器组件，其中所述壳体包括：

第一密封元件，其配置为将所述第一壳体部分流体地密封到所述第三壳体部分；

第二密封元件，其配置为将所述第二壳体部分流体地密封到所述第三壳体部分；以及

第三密封元件，其配置为将所述第三壳体部分流体地密封到所述活塞。

8.根据权利要求7所述的液压致动器组件，还包括配置为吸收和抑制撞击冲力的阻尼器，其中所述阻尼器相对于所述活塞同心地延伸，并且相对于所述活塞固定。

9.根据权利要求8所述的液压致动器组件，其中所述阻尼器包括配置为将所述阻尼器和所述活塞相对于彼此保持同心的引导件。

10.根据权利要求8所述的液压致动器组件，其中所述活塞限定孔，并且所述阻尼器包括延伸穿过所述孔并且配置为受到所述加压流体的所述第一部分的作用的突起，并且其中所述致动器包括配置为将所述阻尼器流体地密封到所述活塞的第四密封元件。