CN108474434A - 带有动态可变孔的阻尼空气弹簧 - Google Patents

带有动态可变孔的阻尼空气弹簧 Download PDF

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Abstract

一种用于重型车辆的空气弹簧，其包括波纹管腔室、活塞腔室和至少一个开口(233)。活塞腔室可操作地连接到波纹管腔室。所述至少一个开口(233)与波纹管腔室和活塞腔室流体连通，以在波纹管腔室和活塞腔室之间提供流体连通。孔组件邻近所述至少一个开口(233)设置以用于可变地改变开口的尺寸。空气弹簧为重型车辆提供阻尼。

Description

带有动态可变孔的阻尼空气弹簧
相关申请的交叉参考
本申请要求于2016年2月23日提交的美国临时专利申请序列No.62/298,671的权益。
技术领域
本发明总体涉及用于重型车辆的车轴/悬架系统的技术。更具体地，本发明涉及用于重型车辆的车轴/悬架系统，其利用空气弹簧来缓冲车辆的行驶。更具体地，本发明涉及一种用于重载车辆的车轴/悬架系统的具有阻尼特性的空气弹簧，其中空气弹簧利用动态可变孔来促进车轴/悬架系统在更广范围的负载、车轮运动和频率上的阻尼，从而改善重型车辆在操作期间的乘坐质量。
背景技术
多年来，在重型卡车和拖拉机-拖车行业中使用气动纵臂或导向臂刚性梁式车轴/悬架系统已经非常普遍。尽管此种车轴/悬架系统发现于广泛变化的结构形式，但是它们的结构大体是类似的，即每个车轴/悬架系统通常包括悬挂组件对。在一些重型车辆中，悬架组件直接连接到车辆的主框架。在其它重型车辆中，车辆的主框架支撑副框架，并且悬架组件直接连接到副框架。对于支撑副框架的重型车辆，副框架可以是不可移动的或可移动的，后者通常被称为滑块箱、滑块副框架、滑块底架或辅助滑块架。为了方便和清楚起见，通过以下理解对本文中的主构件进行参考，即，此种参考是作为示例，并且本发明适用于从主构件悬挂的重型车辆车轴/悬架系统，主构件包括：主框架、可移动副框架和不可移动副框架。
具体地，车轴/悬架系统的每个悬架组件包括纵向延伸的细长梁。通常，每个梁位于形成车辆框架的间隔开的纵向延伸主构件对中的相应一个以及一个或多个横梁附近并在其下方。更具体地，每个梁在其一个端部处可枢转地连接到吊架，吊架又附接到车辆的主构件中的相应一个并从其悬挂。在从每个梁的中点附近到梁的与其枢转连接端部相对的端部的选定位置处，车轴在悬挂组件对的梁之间横向延伸并且通常通过某些手段连接到梁上。梁的与枢转连接端部相对的端部也连接到空气弹簧或其它弹簧机构，所述空气弹簧或其它弹簧机构又连接到主构件中的相应一个上。高度控制阀安装在主构件或其它支撑结构上，并且可操作地连接到梁和空气弹簧，以便保持车辆的行驶高度。制动系统以及可选地用于对车辆的车轴/悬架系统提供阻尼的一个或多个减震器也安装在车轴/悬架系统上。梁可以从枢转连接部相对于车辆的前部向后或向前延伸，从而分别限定通常被称为纵臂或导向臂车轴/悬架系统的部分。然而，为了本文所包含的描述的目的，应当理解，术语“纵臂”将包括相对于车辆的前端向后或向前延伸的梁。
重型车辆的车轴/悬架系统用于缓冲行驶、给振动提供阻尼、和稳定车辆。更具体地，当车辆在道路上行驶时，车辆车轮遇到道路状况，该道路状况将各种力、负荷和/或应力(本文中统称为力)施加到安装有车轮的相应车轴上，并且进而施加到连接到车轴并支撑车轴的悬架组件。为了在车辆运行时最小化这些力对车辆的不利影响，车轴/悬架系统设计为抵抗和/或吸收它们中的至少一些。
这些力包括在车轮遇到某些路况时由车轮的竖直运动产生的竖直力、车辆加速和减速以及某些路况引起的纵向力、以及与横向车辆运动(诸如车辆转弯和换道操纵)相关的侧向负载和扭转力。为了解决此种不同的力，车轴/悬架系统具有不同的结构要求。更具体地，期望车轴/悬架系统具有相当刚性的梁，以便最小化车辆所经受的摆动量，并且因此提供本领域已知的侧倾稳定性。然而，还期望车轴/悬架系统相对柔性以帮助缓冲车辆受到的竖直冲击，并且提供顺应性以使得车轴/悬架系统的组件抵抗失效，由此增加车轴/悬架系统的耐久性。还期望给由此种力引起的振动或振荡提供阻尼。缓冲车辆行驶受到的竖直冲击的车轴/悬架系统的关键组件是空气弹簧。过去，在车轴/悬架系统上利用减震器来为车轴/悬架系统提供阻尼特性。最近，已经开发出具有阻尼特性的空气弹簧，其消除了减震器，并且空气弹簧为车轴/悬架系统提供阻尼。在当前申请的受让人所拥有的美国专利No.8,540,222中示出和描述了一种具有阻尼特性的空气弹簧。
用于重载气动车轴/悬架系统的不具有阻尼特性的传统空气弹簧包括三个主要部件：柔性波纹管、活塞和波纹管顶板。波纹管通常由橡胶或其它柔性材料形成，并且可操作地安装在活塞的顶部。活塞通常由钢、铝、纤维增强塑料或其它刚性材料形成，并且通过本领域通常公知的类型的紧固件安装在悬架组件的梁的顶板的后端上。包含在空气弹簧内的加压空气体积或“空气体积”是决定空气弹簧的弹簧刚度的主要因素。更具体地，该空气体积包含在波纹管内，并且在一些情况下包含在空气弹簧的活塞内。空气弹簧的空气体积越大，空气弹簧的弹簧刚度越低。通常，在重型车辆工业中较低的弹簧刚度更为理想，因为其在操作过程中为车辆提供较平稳的行驶。
现有技术的没有阻尼特性的空气弹簧虽然在车辆运行期间为车辆货物和乘客提供缓冲，但是对车轴/悬架系统提供极少的阻尼特性(如果有的话)。此种阻尼特性通常由液压减震器对提供，但是也已经使用单个减震器并且在本领域中是通常公知的。减震器中的每一个安装在车轴/悬架系统的相应一个悬架组件的梁和车辆的相应一个主构件上并在其之间延伸。这些减震器增加了车轴/悬架系统的复杂性和重量。此外，因为减震器是需要定期维护和/或更换的车轴/悬架系统的服务项目，所以它们还为车轴/悬架系统增加额外的维护和/或更换成本。
车辆可以承载的货物数量受当地、州和/或国家道路和桥梁法律的管辖。大多数道路和桥梁法律下的基本原则是限制车辆可承载的最大负载，并限制可以由单个车轴承受的最大负载。由于减震器相对较重，这些部件会给车轴/悬架系统增加不希望的重量，并且因此减少可以由重型车辆承载的货物数量。根据所采用的减震器，它们也为车轴/悬架系统增加了不同程度的复杂性，这也是不希望的。
具有阻尼特性的空气弹簧(诸如在当前申请的受让人Hendrickson USA，LLC所拥有的美国专利No.8,540,222中示出和描述的一种)包括具有空腔的活塞，该空腔经由至少一个开口与波纹管流体连通，开口在车轴/悬架系统的操作期间提供活塞与波纹管体积之间的受限制的空气连通。空气弹簧的空气体积与车辆的高度控制阀流体连通，高度控制阀又与空气源(诸如空气供应箱)流体连通。通过引导气流进出车轴/悬架系统的空气弹簧，高度控制阀有助于保持车辆的期望行驶高度。
在操作期间，活塞腔室和波纹管腔室之间的受限制的空气连通将阻尼提供到车轴/悬架系统。更具体地，当车轴/悬架系统经历颠簸事件时，诸如当车辆的车轮在道路上遇到路缘或凸起块时，车轴朝向车辆底盘竖直向上移动。在此种颠簸事件中，随着车辆的车轮越过道路上的路缘或凸起块，波纹管腔室被车轴/悬架系统压缩。空气弹簧波纹管的压缩导致波纹管腔室的内部压力增加。因此，在波纹管腔室和活塞腔室之间产生压力差。该压力差导致空气从波纹管腔室通过开口流入活塞腔室。空气将继续通过波纹管腔室和活塞腔室之间的开口来回流动，直到活塞腔室和波纹管腔室的压力均衡。空气通过开口的受限的来回流动会导致阻尼的发生。
相反，当车轴/悬架系统经历回跳事件时，诸如当车辆的车轮在道路上遇到大孔洞或凹陷时，车轴竖直向下远离车辆底盘移动。在此种回跳事件中，随着车辆的车轮行进到道路上的大孔洞或凹陷中，波纹管腔室被车轴/悬架系统扩展。空气弹簧波纹管腔室的扩展导致波纹管腔室的内部压力降低。结果，在波纹管腔室和活塞腔室之间产生压力差。该压力差导致空气从活塞腔室通过开口流入波纹管腔室。空气将继续通过波纹管腔室和活塞腔室之间的开口来回流动，直到活塞腔室和波纹管腔室的压力均衡。空气通过开口的受限的来回流动会导致阻尼的发生。
现有技术的具有阻尼特性的空气弹簧在满意地执行其预定功能的同时，由于其结构组成而具有一定的限制。首先，因为现有技术的空气弹簧仅包括位于波纹管腔室和活塞腔室之间的具有固定尺寸的开口，所以空气弹簧的阻尼范围通常限于特定负载或车轮运动。对空气弹簧阻尼范围的这些限制条件限制了为给定应用场合“调整”阻尼的能力。因此，期望具有一种具有阻尼特征的空气弹簧，该空气弹簧使其能在较宽的负载和车轮运动范围内具有更宽的阻尼范围，从而扩大了阻尼空气弹簧的工作范围。
其次，现有技术的具有阻尼特性的空气弹簧通常提供依赖频率的最大阻尼。这意味着由空气弹簧在1Hz的频率下提供的最大阻尼可能在10Hz的频率下大大降低。因此，需要具有一种具有阻尼特征的空气弹簧，该空气弹簧减少或消除频率依赖性。
第三，现有技术的具有阻尼特征的空气弹簧通常需要较大的空气体积。这种较大的空气体积需求又增加了车轴/悬架系统所需的空间量，这通常在重型车辆工业中是不期望的，因为增加车轴/悬架系统所需的空间量增加了重量并减少了允许用于有效负载的空间，结果是车辆可以承载较少的有效负载。因此，需要具有一种具有阻尼特性的空气弹簧，该空气弹簧使其能减少对较大空气体积的需求以增加阻尼。这又减少了车轴/悬架系统所需的空间量，这为有效负载或货物提供了更多的空间和重量。
本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧通过提供如下的动态可变孔来克服与现有技术的具有阻尼特征的空气弹簧和不具有阻尼特征的空气弹簧相关的问题，该动态可变孔提供改进的气流控制，从而优化空气弹簧的阻尼特性。通过为具有优化阻尼特性的重型车辆提供空气弹簧，可以消除车轴/悬架系统的减震器或减小其尺寸，从而降低复杂性、减轻重量和降低成本、并且允许重型车辆能够拖运更多货物。此外，消除减震器潜在地消除与这些系统相关的昂贵维修和/或维护成本。
此外，本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧在较宽的阻尼范围上为车轴/悬架系统提供阻尼特征以适应更宽的负载和车轮运动范围，从而减少了对阻尼空气弹簧的工作范围的约束。本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧减少或消除了频率依赖性。此外，本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧使其能够减少对较大的空气体积的需求以增加阻尼特性，这又减少车轴/悬架系统所需的空间量，并且允许为有效负载或货物提供更多的空间和重量。
发明内容
本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧的目的包括提供用于重型车辆的具有阻尼特性的空气弹簧，其在较宽的阻尼范围上为车轴/悬架系统提供阻尼特征以适应更宽的负载和车轮运动范围，从而减少了对阻尼空气弹簧的工作范围的约束。
本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧的另一个目的是提供用于重型车辆的具有阻尼特性的空气弹簧，其减少或消除空气弹簧的频率依赖性阻尼。
本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧的又一个目的是提供用于重型车辆的具有阻尼特性的空气弹簧，其在车轴/悬架系统的空气弹簧的腔室之间提供改进的气流控制。
本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧的另一个目的是提供用于重型车辆的具有阻尼特性的空气弹簧，其使得能够减少对较大空气体积的需求以增加阻尼特征，这又减少车轴/悬架系统所需的用于空气弹簧的空间量，并且因此允许为有效负载或货物提供更多的空间和重量。
这些目的和优点通过本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧获得，该空气弹簧包括波纹管腔室；活塞腔室，其可操作地连接到波纹管腔室；至少一个开口，其与波纹管腔室和活塞腔室流体连通以用于提供腔室之间的流体连通；以及孔组件，其邻近至少一个开口设置，该孔组件可变地改变至少一个开口的尺寸，其中空气弹簧向重型车辆提供阻尼。
附图说明
说明其中申请人已经考虑应用原理的最佳模式的本发明的优选实施例在以下描述中阐述并且在附图中示出，并且在所附权利要求中特别且明确地指出和阐述。
图1是结合现有技术的非阻尼空气弹簧对的车轴/悬架系统的顶后部驾驶员侧透视图，并且示出了减震器对，其中减震器对中的每一个安装在车轴/悬架系统的悬架组件的相应一个上；
图2是现有技术的具有阻尼特性的空气弹簧在截面上的透视图，其示出了经由开口对连接到活塞腔室的波纹管腔室；
图3是本发明具有动态可变孔的第一示例性实施例的阻尼空气弹簧在截面上的透视图，其示出了在充气状态下设置在孔中的环形囊，用于在操作期间增加活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；
图4是本发明的第一示例性实施例阻尼空气弹簧的动态可变孔的放大顶部透视图，其示出了在充气状态下设置在孔中的环形囊，用于在操作期间增加活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；
图5是类似于图3的放大透视图，其示出了在充气状态下设置在孔中的环形囊，用于在操作期间增加活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制，并且示出了与环形囊流体连通的导管；
图6是类似于图5的放大图；
图7是本发明具有动态可变孔的第一示例性实施例的阻尼空气弹簧在截面上的透视图，其示出了在未完全充气状态下设置在孔中的环形囊，用于在操作期间减少活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；
图8是本发明的第一示例性实施例阻尼空气弹簧的动态可变孔的放大顶部透视图，其示出了在未完全充气状态下设置在孔中的环形囊，用于在操作期间减少活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；
图9是类似于图7的放大透视图，其示出了在未完全充气状态下设置在孔中的环形囊，用于减少活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制，并且示出了与环形囊流体连通的导管；
图10是类似于图9的放大图；
图11是本发明具有动态可变孔的第二示例性实施例的阻尼空气弹簧在截面上的透视图，其示出了在收缩状态下设置在孔中的膜片，用于在操作期间增加活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；
图12是本发明的第二示例性实施例阻尼空气弹簧的动态可变孔的放大顶部透视图，其示出了在收缩状态下设置在孔中的膜片，用于在操作期间增加活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；
图13是类似于图11的放大透视图，其示出了在收缩状态下设置在孔中的膜片，用于在操作期间增加活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；
图14是类似于图13的放大图；
图15是本发明具有动态可变孔的第二示例性实施例的阻尼空气弹簧在截面上的透视图，其示出了在未完全收缩状态下设置在孔中的膜片，用于在操作期间减少活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；
图16是本发明的第二示例性实施例阻尼空气弹簧的动态可变孔的放大顶部透视图，其示出了在未完全收缩状态下设置在孔中的膜片，用于在操作期间减少活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；
图17是类似于图15的放大透视图，其示出了在未完全收缩状态下设置在孔中的膜片，用于在操作期间减少活塞腔室和波纹管腔室之间的气流限制；以及
图18是类似于图17的放大图；
在整个附图中相似的附图标记指代相似的部分。
具体实施方式
为了更好地理解其中利用本发明的重载车辆的具有阻尼特性的空气弹簧的环境，在图1中示出了结合现有技术的不具有阻尼特性的空气弹簧对24的纵臂上悬梁式气动车轴/悬架系统，通常以10指示，并且现在将在下面详细地描述。
应当注意，车轴/悬架系统10通常安装在重型车辆的纵向延伸的间隔开的主构件对上(未示出)，主构件通常代表用于重载车辆的各种类型的框架，包括不支撑副框架的主框架和支撑副框架的主框架和/或底板结构。对于支撑副框架的主框架和/或底板结构，副框架可以是不可移动的或可移动的，后者通常被称为滑块箱。因为车轴/悬架系统10通常包括相同的悬架组件对14，为了清楚起见，下面将仅描述悬架组件中的一个。
悬架组件14经由纵臂上悬梁18枢转地连接到吊架16。更具体地，梁18形成为具有大致倒置的一体形成的U形，并且具有侧壁对66和顶板65，其中梁的开口部分大致朝下。底板(未示出)在侧壁66的最下端之间延伸，并通过任何合适的方法(诸如焊接)附接至侧壁66的最下端以完成梁18的结构。纵臂上悬梁18包括具有衬套组件22的前端20，该衬套组件包括如本领域所公知的衬套、枢轴螺栓和垫圈以便于将梁枢转连接到吊架16。梁18还包括后端26，该后端焊接或以其它方式刚性地附接到横向延伸的车轴32。
悬架组件14还包括空气弹簧24，该空气弹簧安装在梁后端26和主构件上(未示出)并在其之间延伸。空气弹簧24包括波纹管41和活塞42。波纹管41的顶部部分与波纹管顶板43密封接合。继续参考图1，空气弹簧安装板44通过紧固件45安装在顶板43上，紧固件还用于将空气弹簧24的顶部部分安装到车辆主构件(未示出)。活塞42大致为圆柱形，并且具有大致平坦的底板和顶板(未示出)。波纹管41的底部部分与活塞顶板(未示出)密封接合。活塞底板在梁后端26处位于梁顶板65上，并以本领域技术人员公知的方式附接到梁顶板上，诸如通过紧固件或螺栓(未示出)。活塞顶板形成为没有开口，使得活塞42和波纹管41之间不存在流体连通。结果，活塞42通常不会对空气弹簧24产生任何可感知的体积。减震器40的顶端经由安装支架19和紧固件15以本领域公知的方式安装在吊架16的内侧延伸翼17上。减震器40的底端以本领域技术人员公知的方式安装到梁18(未示出的安装件)上。为了相对完整性，包括制动室30的制动系统28示出为安装在现有技术的悬架组件14上。
如上所述，车轴/悬架系统10设计成在车辆运行时吸收作用在车辆上的力。更具体地，为了抵抗侧倾力并且因此为车辆提供侧倾稳定性，期望车轴/悬架系统10是刚性或坚硬的。通常，这通过使用梁18来实现，该梁是刚性的并且刚性地附接到车轴32。然而，还期望车轴/悬架系统10是柔性的，以帮助缓冲车辆(未示出)免受竖直冲击，并且提供顺应性以使得车轴/悬架系统抵抗故障。通常，通过利用衬套组件22将梁18枢转连接到吊架16来实现此种柔性。空气弹簧24缓冲货物和乘客的乘坐，同时减震器40控制货物和乘客的乘坐。
上述现有技术的空气弹簧24具有非常有限的阻尼能力或者没有阻尼能力，因为如上所述其结构不提供阻尼能力。相反，现有技术的空气弹簧24依靠减震器40来为车轴/悬架系统10提供阻尼。由于减震器40相对较重，这会增加车轴/悬架系统10的重量，并且因此减少可以由重型车辆承载的货物数量。减震器40还增加了车轴/悬架系统10的复杂性。此外，因为减震器40是需要定期维护和/或更换的车轴/悬架系统10的服务项目，所以它们还为车轴/悬架系统增加额外的维护和/或更换成本。
现有技术的具有阻尼特征的空气弹簧在图2中示出在附图标记124处。与现有技术的空气弹簧24类似，现有技术的空气弹簧124被结合到类似于车轴/悬架系统10的车轴/悬架系统中或其它类似的气动车轴/悬架系统中，但没有减震器。空气弹簧124包括波纹管141和活塞142。波纹管141的顶端以本领域公知的方式与波纹管顶板143密封接合。空气弹簧安装板(未示出)通过紧固件147安装在顶板143的顶表面上，紧固件也用于将空气弹簧124的顶部部分安装到车辆的相应一个主构件(未示出)上。或者，波纹管顶板143也可以直接安装在车辆的相应一个主构件(未示出)上。活塞142大致为圆柱形并且包括附接到大致平坦的底板150的连续的大致阶梯式侧壁144，并且包括顶板182。底板150形成有向上延伸的中心毂152。中心毂152包括形成有中央开口153的底板154。紧固件151通过开口153设置，以便将活塞142在梁后端(未示出)处附接到梁顶板(未示出)。
活塞142的顶板182、侧壁144和底板150限定具有内部容积V1的活塞腔室199。活塞142的顶板182形成有圆形向上延伸的突起183，该突起具有围绕其圆周的唇缘180。正如本领域普通技术人员所公知的，唇缘180与波纹管141的最下端配合以在波纹管和唇缘之间形成气密密封。波纹管141、顶板143和活塞顶板182限定了波纹管腔室198，该波纹管腔室在标准静态行驶高度处具有内部容积V2。缓冲器181通过本领域中通常公知的方式刚性地附接到缓冲器安装板186。缓冲器安装板186又通过紧固件184安装在活塞顶板182上。缓冲器181从缓冲器安装板186的顶部表面向上延伸。缓冲器181用作活塞顶板182和波纹管顶板143之间的缓冲，以便在车辆运行期间防止板彼此接触，接触可能潜在地导致板和空气弹簧124的损坏。
活塞顶板182形成有开口对185，该开口对允许容积V1的活塞腔室199和容积V2的波纹管腔室198彼此连通。更具体地，在车辆运行期间，开口185允许流体或空气在活塞腔室199和波纹管腔室198之间通过。开口185是圆形形状的。
以in.2测量的开口185的横截面积与以in.3测量的活塞腔室199的容积与以in.3测量的波纹管腔室198的容积的比率在约1：600：1200至约1：14100：23500的比率范围之间。上面列出的比率范围是包括端值的比率范围，其可以备选地表示为1：600-14100：1200-23500，包括两者之间的比率的任何组合，并且例如将必须包括以下比率：1：600：23500和1：14100：1200。
作为示例，用于具有约20,000磅的轴GAWR的重载拖车的车轴/悬架系统10的空气弹簧124使用具有等于约485in.3的容积V2的波纹管腔室198，具有约240in.3的容积V1的活塞腔室199，和具有约0.06in.2的组合横截面积的开口185。
现在已经描述了空气弹簧124的结构，下面将详细描述空气弹簧的阻尼特性的操作。当车轴/悬架系统10的车轴32经历颠簸事件时，诸如当车辆的车轮在道路上遇到路缘或凸起块时，车轴朝向车辆底盘竖直向上移动。在此种颠簸事件中，随着车辆的车轮越过道路上的路缘或凸起块，波纹管腔室198被车轴/悬架系统10压缩。空气弹簧波纹管腔室198的压缩导致波纹管腔室的内部压力增加。结果，在波纹管腔室198和活塞腔室199之间产生压力差。该压力差导致空气从波纹管腔室198流经活塞顶板开口185进入活塞腔室199。空气在波纹管腔室198之间通过活塞顶板开口185进入活塞腔室199内的受限流动导致阻尼的发生。作为通过开口185的气流的附加结果，波纹管腔室198和活塞腔室199之间的压力差减小。空气继续流过活塞顶板开口185，直到活塞腔室199和波纹管腔室198的压力均衡为止。
相反，当车轴/悬架系统10的车轴32经历回跳事件时，诸如当车辆的车轮在道路上遇到大孔洞或凹陷时，车轴竖直向下远离车辆底盘移动。在此种回跳事件中，随着车辆的车轮行进到道路上的大孔洞或凹陷中，波纹管腔室198被车轴/悬架系统10扩展。空气弹簧波纹管腔室198的扩展导致波纹管腔室的内部压力降低。结果，在波纹管腔室198和活塞腔室199之间产生压力差。该压力差导致空气从活塞腔室199流经活塞顶板开口185进入波纹管腔室198。空气在活塞腔室199之间通过活塞顶板开口185进入波纹管腔室198内的受限流动导致阻尼的发生。作为通过开口185的气流的附加结果，波纹管腔室198和活塞腔室199之间的压力差减小。空气将继续流过活塞顶板开口185，直到活塞腔室199和波纹管腔室198的压力均衡为止。当几秒钟的时间段内极少发生或没有发生悬架运动时，波纹管腔室198和活塞腔室199的压力可以被认为是相等的。
如上所述，在标准温度和压力下，活塞腔室199的容积V1、波纹管腔室198的容积V2以及开口185的横截面在车辆的操作期间全部彼此相关地将特定应用的阻尼特性提供到空气弹簧124。
现有技术的具有阻尼特性的空气弹簧124虽然满意地执行其预期的阻尼功能，但由于其结构组成而具有一定的限制。首先，因为现有技术的空气弹簧124包括直接位于波纹管腔室和活塞腔室之间的固定尺寸的开口，所以空气弹簧的阻尼范围通常限于特定负载或车轮运动。对现有技术的空气弹簧124阻尼范围的此种约束限制了为给定应用场合“调整”阻尼的能力。其次，现有技术的具有阻尼特性的空气弹簧124通常提供依赖频率的最大阻尼。这意味着由空气弹簧124在1Hz的频率下提供的最大阻尼可能在10Hz的频率下大大降低。第三，现有技术的具有阻尼特征的空气弹簧124通常需要相对大的空气体积。这种较大的空气体积需求又增加了车轴/悬架系统所需的空间量，这通常在重型车辆工业中是不期望的，因为增加车轴/悬架系统所需的空间量增加了重量并减少了允许用于有效负载的空间，结果是车辆可以承载较少的有效负载。
本发明的具有动态可变孔的阻尼空气弹簧克服了上述现有技术的非阻尼空气弹簧24和阻尼空气弹簧124的缺点，并且现在将在下面进行详细描述。
本发明的具有动态可变孔的第一示例性实施例阻尼空气弹簧在图3至图10中示出在附图标记224处，并且现在将在下面进行详细描述。
与现有技术的空气弹簧24和124类似，本发明的空气弹簧224结合到具有类似于车轴/悬架系统10或其它的气动车轴/悬架系统的结构的车轴/悬架系统中，但通常没有减震器。特别参考图3和图7，空气弹簧224包括波纹管241、波纹管顶板243和活塞242。顶板243包括紧固件对245(仅示出一个)，其每个形成有开口246。利用紧固件245将空气弹簧224安装到空气弹簧板(未示出)上，该空气弹簧板又安装到车辆的主构件(未示出)上。活塞242大致为圆柱形并且包括侧壁244、扩口部分247和顶板282。
继续参考图3和图7，缓冲器(未示出)设置在保持板286的顶表面上。缓冲器(未示出)由橡胶、塑料或其它柔顺材料形成，并且从安装在活塞顶板282上的保持板286大致向上延伸。保持板286和活塞顶板282分别形成有对准的开口260、264。诸如螺栓的紧固件(未示出)穿过形成在缓冲器(未示出)中的开口、保持板开口260以及活塞顶板开口264设置。缓冲器(未示出)和保持板286通过紧固件(未示出)安装在活塞顶板282的顶表面上。缓冲器(未示出)用作活塞顶板282和波纹管顶板243的下侧之间的缓冲，以在车辆的操作期间防止板彼此损坏。保持板286包括模制到波纹管241的下端的扩口端部280，该扩口端部将波纹管保持在活塞242上的适当位置并且在波纹管和活塞之间形成气密密封。应该理解，保持板286的扩口端部280也可以与波纹管241的下端分离。在此种布置中，单独的扩口端部280将波纹管241的下端捕获并保持在活塞242上的适当位置，以在波纹管和活塞之间形成气密密封，而不改变本发明的整体概念或操作。波纹管241、保持板286和波纹管顶板243大体限定波纹管腔室298，该波纹管腔室在标准行驶高度处具有内部容积V2。波纹管腔室298的容积优选为约305in.3至约915in.3。
大致圆形的盘270附接或配合到本发明的第一示例性实施例阻尼空气弹簧224的活塞242的底部。圆形盘270形成有开口(未示出)，以用于直接地或利用梁安装基座(未示出)将活塞242紧固到梁后端顶板65(图1)，以将空气弹簧224的活塞242附接到梁18(图1)。一旦附接，圆形盘270的顶表面289与活塞侧壁244的下表面287配合，以在圆形盘和活塞242之间提供气密密封。圆形盘270沿着圆形盘的周边在其顶表面上形成有连续凸起的唇缘278，其中当圆形盘配合到活塞上时，连续凸起的唇缘大致设置在活塞242的扩口部分247和侧壁244之间。圆形盘270到活塞242的附接可以经由紧固装置来实现，诸如螺纹紧固件、或其它类型的紧固件等。可选地，圆形盘270到活塞242的附接可以通过额外的附接方式来补充，诸如焊接、软焊、压接、摩擦焊接、O形环、垫圈、或粘合剂等。圆形盘270可以由金属、塑料和/或复合材料或本领域技术人员已知的其它材料构成，而不改变本发明的整体概念或操作。圆形盘270可以可选地包括形成于顶表面289中的凹槽(未示出)，该凹槽周向地布置在圆形盘的周围，并且配置成与活塞242的向下延伸的毂(未示出)配合，从而加强盘与活塞的底部的连接。O形环或垫圈材料可以可选地设置在凹槽中，以确保圆形盘270与活塞242的气密配合。一旦圆形盘270附接到活塞242，顶板282、侧壁244和圆形盘限定具有内部容积V1的活塞腔室299。在车辆操作期间，活塞腔室299大体能够承受车轴/悬架系统10(图1)所需的破裂压力。活塞腔室299的容积优选为约150in.3至约550in.3。
现在转到图4至图6和图8至图10，并且根据本发明的主要特征中的一个，在保持板286中形成开口274，并且在活塞242的顶板282中形成大致对准的开口275。动态可变孔组件230大致设置在保持板开口274中。更具体地，动态可变孔组件230包括环形安装板232，该环形安装板形成有围绕安装板的顶表面周向间隔开的多个开口234。包括向外延伸支架238的可膨胀囊236设置在保持板开口274内。应该理解，囊236具有大致圆形或环形形状的水平横截面，但可以具有其它形状而不改变本发明的整体概念或操作。安装板232安装在保持板开口274和向外延伸的支架238上，并通过将多个紧固件(未示出)中的每一个设置到相应的一个开口234中而固定到保持板286上。以此种方式，安装板232将可膨胀囊236牢固地紧固在保持板开口274内。形成在可膨胀囊支架238中的导管231提供可膨胀囊236和供气装置(未示出)之间的流体连通。
控制模块235可操作地连接至可膨胀囊236和/或导管231，使得可膨胀囊236在操作期间膨胀以减小囊开口233的尺寸、或收缩以增大囊开口的尺寸。囊开口233具有大致圆形形状的水平横截面，但可以具有其它形状，包括卵形、椭圆形、多边形或其它形状，而不改变本发明的整体概念或操作。控制模块235可以是电子类型设备(诸如微处理器)，该电子类型设备可操作地连接到位于车辆上的一个或多个传感器以在操作期间监测车辆的某些状况，从而响应于选定的状况，可膨胀囊236膨胀或收缩以减小或增大囊开口233的尺寸。此外，控制模块235可以是机械类型设备，诸如具有臂或其它机械特征的阀，该机械类型设备在操作期间响应于车辆的选定的状况，从而响应于该状况，可膨胀囊236膨胀或收缩以在操作期间减小或增大囊开口233的尺寸。例如，控制模块235可以监测空气弹簧本身内的空气弹簧压力、车辆的整个空气系统内的空气压力等。控制模块235还可以监测车辆的横向加速度或侧倾加速度。囊236的膨胀或收缩以增大或减小开口233的尺寸，这促进了空气弹簧224中的优化阻尼(图3和图7)。
目前已经描述了本发明的具有动态可变孔的第一示例性实施例阻尼空气弹簧224的总体结构，现在将在下面详细描述阻尼空气弹簧的操作。
更具体地，当已经替代地配置有本发明的空气弹簧224的车轴/悬架系统10(图1)的车轴32(图1)经历颠簸事件时，诸如当车辆的车轮在道路上遇到路缘或凸起块时，车轴朝向车辆底盘竖直向上移动。在此种颠簸事件中，随着车辆的车轮越过道路上的路缘或凸起块，波纹管腔室298被车轴/悬架系统10压缩。空气弹簧波纹管腔室298的压缩导致波纹管腔室的内部压力增加。结果，在波纹管腔室298和活塞腔室299之间产生压力差。该压力差导致空气从波纹管腔室298流经囊开口233进入活塞腔室299。空气在波纹管腔室298和活塞腔室299之间通过囊开口233的受限流动导致阻尼的发生。作为通过囊开口233的气流的附加结果，波纹管腔室298和活塞腔室299之间的压力差减小。空气将继续通过囊开口233在活塞腔室299和波纹管腔室298之间来回流动，直到活塞腔室和波纹管腔室中的压力均衡或者活塞腔室和波纹管腔室之间达到压力均衡为止。
相反，当已经替代地配置有本发明的空气弹簧224的车轴/悬架系统10(图1)的车轴32(图1)经历回跳事件时，诸如当车辆的车轮在道路上遇到大孔洞或凹陷时，车轴竖直向下远离车辆底盘移动。在此种回跳事件中，随着车辆的车轮行进到道路上的大孔洞或凹陷中，波纹管腔室298被车轴/悬架系统10扩展。空气弹簧波纹管腔室298的扩展导致波纹管腔室的内部压力降低。结果，在波纹管腔室298和活塞腔室299之间产生压力差。该压力差导致空气从活塞腔室299流经囊开口233进入波纹管腔室298。空气在活塞腔室299和波纹管腔室298之间通过囊开口233的受限流动导致阻尼的发生。作为通过囊开口233的气流的附加结果，波纹管腔室298和活塞腔室299之间的压力差减小。空气将继续通过囊开口233在波纹管腔室298和活塞腔室299之间来回流动，直到活塞腔室和波纹管腔室中的压力均衡或者活塞腔室和波纹管腔室之间达到压力均衡为止。
此外，当控制模块235感测到选定的状况时，诸如降低的系统空气压力(表明车辆的负载相对较小)，控制模块可以通过将空气供应到导管231来使囊236膨胀。膨胀的囊236减小囊开口233的尺寸，并且进而在车辆的操作期间在活塞腔室299与波纹管腔室298之间提供减小的气流，以便促进空气弹簧224的优化阻尼。
相反，当控制模块235感测到不同的状况时，诸如增加的系统空气压力(表明车辆的负载相对较大)，控制模块可以通过从管道231排出空气来使囊236收缩。囊236的收缩增大囊开口233的尺寸，并且进而在车辆的操作期间在活塞腔室299与波纹管腔室298之间提供增大的气流，以便促进空气弹簧224的优化阻尼。
本发明的第一示例性实施例阻尼空气弹簧224的动态可变孔响应于车辆的感测状况而促进空气弹簧的优化阻尼。如上所述，所感测的状况可以是空气弹簧中的压力、空气弹簧的特定腔室中的压力、或者甚至空气弹簧外部的空气系统的总体压力、或者其它此种状况等。此外，所述状况还可以是对应于车辆重量增加的状况，诸如安装在车辆上的部件相对于安装在车辆的车轴/悬架系统上的部件(例如高度控制阀)的竖直高度。所述状况也可以是对应于增加的横向加速度或侧倾加速度的状况。
本发明的具有动态可变孔的第一示例性实施例阻尼空气弹簧224通过消除对减震器的需求或通过允许使用减小尺寸的减震器而克服了与现有技术空气弹簧24相关的问题，由此降低复杂性、减轻重量和降低成本、并允许重型车辆运送更多货物。此外，消除减震器潜在地消除与这些系统相关的昂贵维修和/或维护成本。
本发明的具有动态可变孔的第一示例性实施例阻尼空气弹簧224还克服了与现有技术的具有阻尼特征的空气弹簧124相关联的问题。通过在波纹管腔室和活塞腔室之间提供动态可变孔口，空气弹簧224提供更好的气流控制，从而导致空气弹簧的阻尼特性的优化。本发明的具有动态可变孔的第一示例性实施例的阻尼空气弹簧224在较宽的阻尼范围上为车轴/悬架系统提供阻尼特征以适应更宽的负载和车轮运动范围，从而扩大了阻尼空气弹簧车辆的工作范围。另外，本发明的第一示例性实施例阻尼空气弹簧224降低或消除了频率依赖性。此外，本发明的第一示例性实施例阻尼空气弹簧224减少对较大的空气体积的需求以增加阻尼特性，这又减少车轴/悬架系统所需的空间量，并且允许为有效负载或货物提供更多的空间和重量。此外，本发明的第一示例性实施例阻尼空气弹簧224增加了在较宽频率范围内针对不同应用场合调节由空气弹簧提供的阻尼的能力，例如基于在宽频率范围上提供优化阻尼的车辆的状况通过改变活塞腔室299与波纹管腔室298之间的开口尺寸。
本发明的具有动态可变孔的第二示例性实施例阻尼空气弹簧在图11至图18中示出在附图标记324处，并且现在将在下面进行详细描述。
与现有技术的空气弹簧24和124类似，本发明的第二示例性实施例324结合到具有类似于车轴/悬架系统或其它的气动车轴/悬架系统的结构的车轴/悬架系统中，但通常没有减震器。特别参考图11和图15，空气弹簧324包括波纹管341、波纹管顶板343和活塞342。顶板343包括紧固件对345(仅示出一个)，其每个形成有开口346。利用紧固件345将空气弹簧324安装到空气弹簧板(未示出)上，该空气弹簧板又安装到车辆的主构件(未示出)上。活塞342大致为圆柱形，并且包括侧壁344、扩口部分347和顶板382。
继续参考图11和图15，缓冲器(未示出)设置在保持板386的顶表面上。缓冲器(未示出)由橡胶、塑料或其它柔顺材料形成，并且从安装在活塞顶板382上的保持板386大致向上延伸。保持板386和活塞顶板382分别形成有对准的开口360、364。诸如螺栓的紧固件(未示出)通过缓冲器中形成的开口(未示出)、保持板开口360和活塞顶板开口364设置。缓冲器(未示出)和保持板386通过紧固件(未示出)安装在活塞顶板382的顶表面上。缓冲器(未示出)用作活塞顶板382和波纹管顶板343的下侧之间的缓冲，以在车辆的操作期间防止板彼此损坏。保持板386包括模制到波纹管341的下端的扩口端部380，该扩口端部将波纹管保持在活塞342上的适当位置并且在波纹管和活塞之间形成气密密封。应该理解，保持板386的扩口端部380也可以与波纹管341的下端分离。在此种布置中，单独的扩口端部380捕获波纹管341的下端并将其保持在活塞342上的适当位置，以在波纹管和活塞之间形成气密密封，而不改变本发明的整体概念或操作。波纹管341、保持板386和波纹管顶板343大体限定波纹管腔室398，该波纹管腔室在标准行驶高度处具有内部容积V2。波纹管腔室398的容积优选为约305in.3至约915in.3。
大致圆形盘370附接或配合到本发明的第二示例性实施例阻尼空气弹簧324的活塞342的底部。圆形盘370形成有开口(未示出)以用于直接地或利用梁安装基座(未示出)将活塞342紧固到梁后端顶板65(图1)，以将空气弹簧324的活塞342附接到梁18(图1)。一旦附接，圆形盘370的顶表面389与活塞侧壁344的下表面387配合，以在圆形盘和活塞342之间提供气密密封。圆形盘370沿着圆形盘的周边在其顶表面上形成有连续凸起的唇缘378，其中当圆形盘配合到活塞上时，唇缘大致设置在活塞342的扩口部分347和侧壁344之间。圆形盘370到活塞342的附接可以经由紧固装置来实现，诸如螺纹紧固件、或其它类型的紧固件等。可选地，圆形盘370到活塞342的附接可以通过额外的附接方式来补充，诸如焊接、软焊、压接、摩擦焊接、O形环、垫圈、或粘合剂等。圆形盘370可以由金属、塑料和/或复合材料或本领域技术人员已知的其它材料构成，而不改变本发明的整体概念或操作。圆形盘370可以可选地包括形成于顶表面389中的凹槽(未示出)，该凹槽周向地布置在圆形盘的周围，并且配置成与活塞342的向下延伸的毂(未示出)配合，从而加强圆形盘与活塞的底部的连接。O形环或垫圈材料可以可选地设置在凹槽中以确保圆形盘370与活塞342的气密配合。一旦圆形盘370附接到活塞342，顶板382、侧壁344和圆形盘限定具有内部容积V1的活塞腔室399。在车辆操作期间，活塞腔室399大体能够承受车轴/悬架系统10(图1)所需的破裂压力。活塞腔室399的容积优选为约150in.3至约550in.3。
现在转到图12至图14和图16至图18，并且根据本发明的主要特征中的一个，在保持板386中形成开口374，并且在活塞342的顶板382中形成大致对准的开口375。动态可变孔组件330大致设置在保持板开口374中。更具体地，动态可变孔组件330包括环形安装板332，所述环形安装板形成有围绕安装板的顶表面周向间隔开的多个开口334。包括向外延伸的致动器338的机械膜片336设置在保持板开口374内。安装板332安装在保持板开口374和向外延伸的致动器338上，并通过将多个紧固件(未示出)中的每一个设置到相应的一个开口334中而固定到保持板386上。以此种方式，安装板332将机械膜片336牢固地紧固在保持板开口374内。
控制模块335可操作地连接到致动器338，使得机械膜片336在操作期间关闭以减小膜片开口333的尺寸，或者打开以增大膜片开口的尺寸。控制模块335可以是电子类型设备(诸如微处理器)，所述电子类型设备可操作地连接到位于车辆上的一个或多个传感器以在操作期间监测车辆的某些选定状况，从而响应于该状况，机械膜片336打开或关闭以减小或增大开口333的尺寸。此外，控制模块335可以是机械类型设备，诸如具有臂或其它机械特征的阀，所述机械类型设备在操作期间响应于车辆的选定的状况，从而响应于给定的状况，机械膜片336打开或关闭以在操作期间增加或减小开口333的尺寸。例如，控制模块335可以监测空气弹簧本身内的空气弹簧压力、车辆的整个空气系统内的空气压力等。控制模块335还可以监测车辆的横向加速度或侧倾加速度，并且然后基于该状况打开或关闭机械膜片336。机械膜片336的关闭或打开以减小或增大开口333的尺寸，这促进了空气弹簧324中的优化阻尼(图11和图15)。
目前已经描述了本发明的具有动态可变孔的第二示例性实施例阻尼空气弹簧324的总体结构，现在将在下面详细描述阻尼空气弹簧的操作。
更具体地，当已经替代地配置有本发明的第二示例性实施例空气弹簧324的车轴/悬架系统10(图1)的车轴32(图1)经历颠簸事件时，诸如当车辆的车轮在道路上遇到路缘或凸起块时，车轴朝向车辆底盘竖直向上移动。在此种颠簸事件中，随着车辆的车轮越过道路上的路缘或凸起块，波纹管腔室398被车轴/悬架系统10压缩。空气弹簧波纹管腔室398的压缩导致波纹管腔室的内部压力增加。结果，在波纹管腔室398和活塞腔室399之间产生压力差。该压力差导致空气从波纹管腔室398流经膜片开口333进入活塞腔室399。空气在波纹管腔室398和活塞腔室399之间通过膜片开口333的受限流动导致阻尼的发生。作为通过膜片开口333的气流的附加结果，波纹管腔室398和活塞腔室399之间的压力差减小。空气将继续通过膜片开口333在活塞腔室399和波纹管腔室398之间来回流动，直到活塞腔室和波纹管腔室中的压力均衡或者活塞腔室和波纹管腔室之间达到压力均衡为止。
相反，当已经替代地配置有本发明的第二示例性实施例空气弹簧324的车轴/悬架系统10(图1)的车轴32(图1)经历回跳事件时，诸如当车辆的车轮在道路上遇到大孔洞或凹陷时，车轴竖直向下远离车辆底盘移动。在此种回跳事件中，随着车辆的车轮行进到道路上的大孔洞或凹陷中，波纹管腔室398被车轴/悬架系统10扩展。空气弹簧波纹管腔室398的扩展导致波纹管腔室的内部压力降低。结果，在波纹管腔室398和活塞腔室399之间产生压力差。该压力差导致空气从活塞腔室399流经膜片开口333进入波纹管腔室398。空气在活塞腔室399和波纹管腔室398之间通过膜片开口333的受限流动导致阻尼的发生。作为通过膜片开口333的气流的附加结果，波纹管腔室398和活塞腔室399之间的压力差减小。空气将继续通过膜片开口333在波纹管腔室398和活塞腔室399之间来回流动，直到活塞腔室和波纹管腔室中的压力均衡或者活塞腔室和波纹管腔室之间达到压力均衡为止。
此外，当控制模块335感测到特定状况时，诸如降低的系统空气压力(这表明车辆的负载相对较小)，则控制模块可以移动膜片336的致动器338以关闭膜片。关闭的膜片336减小膜片开口333的尺寸，并且进而在车辆的操作期间在活塞腔室399与波纹管腔室398之间提供减小的气流，以便促进空气弹簧324的优化阻尼。
相反，当控制模块335感测到特定状况时，诸如增加的系统空气压力(这表明车辆的负载相对较大)，则控制模块可以移动膜片336的致动器338以便进一步打开膜片。这增加膜片开口333的尺寸，并且进而在车辆的操作期间在活塞腔室399与波纹管腔室398之间提供增大的气流，以便促进空气弹簧324的优化阻尼。
本发明的第二示例性实施例阻尼空气弹簧324的动态可变孔响应于车辆的感测状况而促进空气弹簧的优化阻尼。如上所述，所感测的状况可以是空气弹簧中的压力、空气弹簧的特定腔室中的压力、或者甚至空气弹簧外部的空气系统的总体压力、或者其它此种状况。此外，所述状况还可以是对应于车辆增加的重量的状况，诸如安装在车辆上的部件相对于安装在车辆的车轴/悬架系统上的部件(例如高度控制阀)的竖直高度。所述状况也可以是对应于增加的横向加速度或侧倾加速度的一种状况。
本发明的具有动态可变孔的第二示例性实施例阻尼空气弹簧324通过消除对减震器的需求或通过允许使用减小尺寸的减震器而克服了与现有技术空气弹簧24相关的问题，由此降低复杂性、减轻重量和降低成本、并允许重型车辆运送更多货物。此外，消除减震器潜在地消除与这些系统相关的昂贵维修和/或维护成本。
本发明的具有动态可变孔的第二示例性实施例阻尼空气弹簧324还克服了与现有技术的具有阻尼特征的空气弹簧124相关联的问题。通过在波纹管腔室和活塞腔室之间提供动态可变孔口，空气弹簧324提供更好的气流控制，从而导致空气弹簧的阻尼特性的优化。本发明的具有动态可变孔的第二示例性实施例的阻尼空气弹簧324在较宽的阻尼范围上为车轴/悬架系统提供阻尼特征以适应更宽的负载和车轮运动范围，从而扩大了阻尼空气弹簧车辆的工作范围。另外，本发明的第二示例性实施例阻尼空气弹簧324降低或消除了频率依赖性。此外，本发明的第二示例性实施例阻尼空气弹簧324减少对较大的空气体积的需求以增加阻尼特性，这又减少车轴/悬架系统所需的空间量，并且允许为有效负载或货物提供更多的空间和重量。此外，本发明的第二示例性实施例阻尼空气弹簧324增加了在较宽频率范围内针对不同应用场合调节由空气弹簧提供的阻尼的能力，例如通过基于在更宽频率范围上提供优化阻尼的车辆的状况而改变活塞腔室399与波纹管腔室398之间的开口尺寸。
可以预期的是，本发明的示例性实施例空气弹簧224、324可以用在具有一个或多于一个车轴的拖拉机-拖车或重型车辆(诸如公共汽车、卡车、拖车等)上，而不改变本发明的整体概念或操作。还可以预期的是，本发明的示例性实施例空气弹簧224、324可以用在具有可移动或不可移动的框架或副框架的车辆上，而不改变本发明的整体概念或操作。还甚至进一步预期的是，本发明的示例性实施例空气弹簧224、324可以用于本领域技术人员已知的所有类型的气动行驶导向臂和/或纵臂梁式车轴/悬架系统设计，而不改变本发明的整体概念或操作。还可以预期的是，本发明的示例性实施例空气弹簧224、324可以用在具有上悬式/顶部安装构造或下悬式/底部安装构造的车轴/悬架系统上，而不改变本发明的整体概念或操作。也可以预期的是，本发明的示例性实施例空气弹簧224、324可以与其它类型的气动刚性梁式车轴/悬架系统(诸如使用U形螺栓，U形螺栓支架/轴座等的那些)结合使用，而不改变本发明的整体概念或操作。还可以预期的是，本发明的示例性实施例空气弹簧224、324可以由各种材料形成，包括复合材料、金属等，而不改变本发明的整体概念或操作。甚至可以预期的是，示例性实施例空气弹簧224、324可以与现有技术减震器和其它类似设备等结合使用，而不改变本发明的整体概念或操作。
可以预期的是，利用其它附接可以将盘270、370分别附接到活塞242、342，诸如软焊、涂覆、压接、焊接、扣合、拧接、O形圈、声波、胶水、按压、熔化、可膨胀密封剂、按压配合、螺栓、闩锁、弹簧、粘合、层压件、带、钉、粘合剂、收缩配合和/或所列的任何组合，而不改变本发明的整体概念或操作。甚至可以预期的是，在不改变本发明的整体概念或操作的情况下，盘270、370可以由本领域技术人员已知的不是金属、塑料和/或复合材料的材料构成。
可以预期的是，如上所述和所示，孔组件230、330可以分别设置在波纹管保持板286、386内，或者它们可以分别位于活塞顶板282、382内，或者位于空气弹簧外部并经由导管连接到波纹管腔室和活塞腔室，而不改变本发明的整体概念或操作。可以预期的是，如上所述和所示，可膨胀囊236或机械膜片336可以是大致环形的，或者它们可以是任何合适的形状，而不改变本发明的整体概念或操作。
可以预期的是，第一示例性实施例224的大致对准的开口274、275以及第二示例性实施例324的大体对准的开口374、375可以分别相对于开口260、360分别形成在活塞242、342的保持板286、386和顶板282、382内的不同位置中，而不改变本发明的整体概念或操作。还可以预期的是，可以分别在活塞242、342的保持板286、386和顶板282、382中形成任何数量的开口，诸如包括多个孔组件230、330的多个小开口，而不改变本发明的整体概念或操作。
可以预期的是，本发明的示例性实施例的空气弹簧224、324所示的概念可以用于与重型车辆结合使用的任何类型的空气弹簧，而不改变本发明的整体概念或操作。又可以预期的是，本发明的示例性实施例空气弹簧224、324可以结合封闭腔室的任何类型的活塞，而不改变本发明的整体概念或操作。甚至还可以预期的是，本发明的示例性实施例空气弹簧224、324可以结合远程空气箱来代替活塞腔室299、399，而不改变本发明的整体概念或操作。
在前面的描述中，为了简洁、清楚和便于理解，已经使用了某些术语，但是不需要对其进行超出现有技术范围的限制，因为这些术语用于描述目的并且应作宽泛的理解。
参考具体实施例描述了本发明。应该理解，这个说明是作为示例而不是作为限制。在阅读和理解本公开时，其他人作出可能的修改和变化，并且应该理解，本发明包括其所有这些修改、变更和等同物。
因此，具有本发明的动态可变孔的阻尼空气弹簧被简化，提供了实现所有列举目的的有效、安全、便宜和高效的结构和方法，提供了消除具有或不现有技术的具有阻尼特性的空气弹簧遇到的困难，并解决问题，并获得本领域中的新的结果。
现已经描述了本发明的特征、发现和原理，在所附权利要求书中阐述了以下内容：使用和安装其中具有动态可变孔的阻尼空气弹簧的方式；结构、布置和方法步骤的特征；以及获得的有利的、新的和有用的结果；新的和有用的结构、设备、元件、布置、过程、部件和组合。

Claims (16)

1.一种用于重型车辆的空气弹簧，所述空气弹簧包括：
波纹管腔室；
活塞腔室，所述活塞腔室可操作地连接到所述波纹管腔室；
至少一个开口，所述至少一个开口与所述波纹管腔室和所述活塞腔室流体连通，以用于提供所述波纹管腔室和所述活塞腔室之间的流体连通；以及
孔组件，所述孔组件邻近所述至少一个开口设置，所述孔组件可变地改变所述至少一个开口的尺寸，其中，所述空气弹簧为所述重型车辆提供阻尼。
2.根据权利要求1所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述孔组件还包括控制模块，以用于响应于由所述控制模块感测到的选定状况而可变地改变所述至少一个开口的尺寸。
3.根据权利要求1所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述至少一个开口包括水平横截面，所述水平横截面包括选自由圆形、卵形、椭圆形和多边形组成的组中的形状。
4.根据权利要求2所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述选定状况包括所述空气弹簧中的压力。
5.根据权利要求2所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述选定状况包括所述波纹管腔室中的压力。
6.根据权利要求2所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述选定状况包括所述活塞腔室中的压力。
7.根据权利要求2所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述选定状况包括所述重型车辆的空气系统中的空气压力。
8.根据权利要求2所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述选定状况包括所述重型车辆的横向加速度。
9.根据权利要求2所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述选定状况包括所述重型车辆的侧倾加速度。
10.根据权利要求2所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述控制模块包括可操作地连接到至少一个传感器的微处理器，所述传感器位于所述重型车辆上以在操作期间感测所述重型车辆的选定状况。
11.根据权利要求2所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述控制模块包括机械设备。
12.根据权利要求1所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述孔组件包括囊，所述囊可变地改变所述至少一个开口的所述尺寸。
13.根据权利要求12所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述囊包括环形状。
14.根据权利要求1所述的用于重型车辆的空气弹簧，其中，所述孔组件包括膜片，所述膜片可变地改变所述至少一个开口的所述尺寸。
15.根据权利要求1所述的用于重型车辆的空气弹簧，所述孔组件设置在所述至少一个开口中。
16.根据权利要求1所述的用于重型车辆的空气弹簧，所述至少一个开口设置在所述波纹管腔室和所述活塞腔室之间。
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