CN1466664A - 悬挂系统 - Google Patents

Abstract

一种悬挂组件或悬挂系统，包括用来保存处于气体压力下的流体的蓄力器(112)和用来贮存受压流体的运动阻尼组件(114)，它们之间彼此流体连通。位于蓄力器(112)和运动阻尼组件(114)之间的阀装置(126)，它允许受压流体在蓄力器(112)和运动阻尼组件(114)之间流动。响应蓄力器(112)和运动阻尼组件(114)相对移动的活塞(122)用来控制移动和流经阀(126)的流体，使得能够调节蓄力器(112)和运动阻尼组件(114)的相对位置。在一个实施例中，蓄力器(112)与运动阻尼组件(114)分开并通过柔性软管或其它导管连接，但是在另一个实施例中，蓄力器(112)和运动阻尼组件(114)是单一组件，它们通过阀装置(126)彼此流体连通。

Description

悬挂系统

概括地说，本发明涉及悬挂组件和/或悬挂系统，具体地说，涉及适用于但不局限于车辆及其类似物中的悬挂组件和/或悬挂系统，包括沿封闭道路行进的车辆的悬挂组件和/或悬挂系统和越野行进的车辆的悬挂组件和/或悬挂系统，例如包括摩托车在内的越野赛车，军车，用在采矿工业中特别是用来运输矿石材料等的车辆。悬挂系统还可用在工业用途中，如在工业互换机中的应用，座椅特别是车辆座椅的悬挂系统，卡车驾驶室的悬挂系统等。

更为具体地说，本发明涉及具有可移动活塞的气体液体联合型车辆悬挂系统，该系统不具有任何板簧、卷簧等金属弹簧作为悬挂系统的一部分。

再更为具体地说，本发明涉及油液气压悬挂系统，该系统具有贮藏室或蓄力器用来存贮或者保存处于气压状态下的液压油、硅油等流体，并且与具有阀门装置等的运动阻尼装置流体连通，使得在车辆运行时，随着与系统相联系的车辆车轮的运动，在蓄力器和运动阻尼装置之间连续地传输流体。为了替代金属弹簧，悬挂系统利用受压气体为系统提供弹性并且影响悬挂构件的受控回弹以及车轮的控制运动和/或调节悬挂系统的高度，特别是车辆的底盘高度。本发明还试图将一个紧凑的悬挂系统和运动阻尼系统应用于广泛的多种车辆中，这个悬挂系统具有一个单独的组件，该组件是一个用来调节车辆底盘高度的组合悬挂系统，而车辆则包括摩托车，或多或少属于传统范畴的在正常路况行驶的车辆和四轮驱动车辆以及军车和工业车辆等特种车辆。

尽管本发明将特别参照不同类型的悬挂系统来描述，应该注意本发明不限于所描述的实施例的范围，本发明的范围将更广阔，包括悬挂系统的其它构件和布置方式，还包括除了描述的特定实施例以外的用途，这包括了除了调节两个可移动部件的空间布置和控制它们之间相对运动以外的应用。

一个和穿越崎岖不平地形的车辆相关的问题是悬挂系统所需要的行程量。除非提供不实际的没有限制的悬挂系统的行程量，当悬挂系统到达它的行程极限时，一个构件会和另一个构件接触，这将导致颠簸的行驶并且最终互相接触的构件会疲劳失效并且失去对车辆的牵引和控制。在传统的具有金属弹簧的悬挂系统中，即使利用了各种规格的金属弹簧，如卷簧和辅助弹簧，由于金属弹簧的压缩/回弹特性，悬挂系统经常达到它的行程极限，使得悬挂系统的构件接触到车身，例如悬挂臂接触到设在车辆上的缓冲止挡器或者车辆的“最低点”。当这种情况发生时，不只车辆上的乘客感到摇晃或者所携带的货物承受震动，悬挂系统各种单独部件的互相接触经常导致一个或多个悬挂构件以及车身或底盘的破裂。破裂的悬挂构件经常发生在不同的行动区域，例如在越野比赛中车辆必须快速地通过崎岖地形，在采矿工业中车辆必须在严酷的具有腐蚀的环境中运载极重的货物穿过崎岖的路面，在军事应用中车辆必须在险峻的环境中运载军人和装备，甚至包括伞投车辆，这些四轮驱动车辆和吉普车等从低空飞行的飞机上投放到地面上，车辆在着陆时伴有震动，由于这种车辆悬挂系统的有限的柔性，一般会使车辆和车载设备失效。

在很多应用中，即使车辆用于严酷的环境中，也希望车辆具有更柔顺的悬挂系统。在这些应用中，悬挂构件不仅必须耐用和可靠，并且其运行必须非常平稳或者至少悬挂系统不能到达它的行程极限或“最低点”。因此，本发明的一个目的是提供一种悬挂系统，它可应用于诸如崎岖路面等严酷环境，并且提供足够柔顺的行驶，特别是不需要使用金属弹簧和其它构件。

存在于具有金属弹簧或类似构件的传统悬挂系统的问题和车辆的底盘高度以及底盘高度的可调节性有关。在很多情况，不可调节的底盘高度由悬挂系统的各种部件确定，例如卷簧等。为了改变底盘高度，有必要对构件进行实际交换，这将昂贵、耗时间并且造成材料和构件的浪费。通常一种车辆，例如越野赛车的底盘高度，在同一比赛中需要一次或者多次的快速调节。传统的悬挂系统一般不允许这么快速地调节。因此，需要一种悬挂系统能够允许调节车辆的底盘高度，特别是可以快速而有效地调节。

在其它的应用中，如正常类型的私人拥有的家庭用车或者摩托车，需要在小汽车、脚踏车或类似车辆所限定的范围内只占较小空间的悬挂系统，而且在日常应用中至少要尽量和传统悬挂系统工作的一样好。因此，需要一种更为紧凑的悬挂系统，它只在车辆上或者车辆内占有一个较小的空间，并且可以提供可接受的行驶和舒适性，这样的悬挂系统适用于在正常路况行驶的小汽车。

根据本发明的一个方面，提供一种适用于某一物体的悬挂组件，诸如工业机械，机动车辆等，它包括密封连接的第一部分和第二部分，或者它们彼此流体连通并且相互之间可以相对运动，所述的第一部分基本上用于存贮气体，所述的第二部分基本上用于存贮流体，一个位于第一部分或者第二部分内的可移动活塞用于将气体和流体分开，作为第一部分和第二部分相对于彼此的运动的响应，所述的活塞可相对于第一部分或第二部分运动，相对于第一部分或第二部分放置一个阀门装置，用来控制流体通过其中的流动，使得第一部分和第二部分相对于彼此的移动引起活塞的移动，从而迫使流体通过阀门装置，因此控制第一部分和第二部分相对于彼此的移动或位置。

根据本发明的另一个方面，提供一种适用于某一物体的悬挂系统，诸如工业机械，机动车辆等，它包括用来保存或保持受压流体的蓄力器或者存贮装置。所述的蓄力器具有用来存贮受压气体的第一腔体，一个可以在蓄力器内移动的活塞，该移动是对气体施加给流体的压力的响应，和一个用来贮存受压流体的第二腔体，一个充满流体的与蓄力器流体连通的运动阻尼装置，所述的运动阻尼装置能够在伸出的位置和缩回的位置移动，使得当阻尼装置伸出时，利用来自第一腔体内的气体施加给流体的气体压力通过活塞的运动流体从蓄力器的第二腔体输送到阻尼装置，当运动阻尼装置缩回时，导致流体从运动阻尼装置流向蓄力器的第二腔体从而推动活塞以增大第一腔体内气体的气体压力，其中蓄力器装置第二腔体的尺寸对应于运动阻尼装置的尺寸使得受压流体以预定的受控速率在蓄力器和运动阻尼装置之间传输。

代表性地，悬挂组件是一个紧凑的组件，最理想用于摩托车，特别是行驶于越野地形或全地形时摩托车，比赛用摩托车，并且适用于在传统路面行驶的小汽车等。

代表性地，第一部分是腔体室或者类似部分，或者在其中设有腔体等。更为代表性地，第一部分是蓄力器或者存贮受压气体的存贮器，并且根据可移动活塞的位置周期性地或者部分地包含流体。

代表性地，可移动活塞在第一部分内沿轴向移动。代表性地，第一和第二部分互相密封地连接并且可以在轴向或者可伸缩地互相相对移动。因此，第一或第二部分的一部分相对于另一部分移动。

代表性地，阀装置牢固地固定于、优选连接于包含流体的第二部分。更为代表性地，阀门是一个双向阀门，允许流体在两个方向上通过阀门，优选以两个不同的速率在两个方向上通过阀。

代表性地，悬挂组件是组合了蓄力器和阻尼组件的一个单一体、外壳室或者组件。更为代表性地，悬挂组件是蓄力器与阻尼组件在不同主体或外壳内分开的组件，但是它们之间流体连通，使得阻尼组件的一部分相对于蓄力器移动。更为代表性地，分开的蓄力器和阻尼装置分别设有活塞，优选为一个浮动活塞。甚至更为代表性地，阻尼组件设有一个阀装置。

代表性地，悬挂组件或者具有该组件的悬挂系统可以对底盘高度进行高度自控制或者自调节。更为代表性地，悬挂系统是可调节的，从而改变底盘高度。

代表性地，每个车辆的悬挂系统具有蓄力器和阻尼装置。悬挂系统除了具有蓄力器和阻尼装置之外可选择性地具有一个或多个减震器。

代表性地，蓄力器或贮存器的第一腔体是一个充满气体的室，其中气体处于受压状态。更为代表性地，气体是空气，氮气，氧气，惰性气体或其它包括这些气体的组合或混合气体。更为代表性地，蓄力器的第一腔体设有气体阀门，允许气体进入或者抽出蓄力器。更为代表性地，蓄力器可以利用其特定应用来决定处于任意适当的预定压力。压力可以在一个如小于20psi的很低压力到一个非常高的压力之间变化。代表性地，预定压力可处于小于20psi到超过2000psi之间。但是，低压用于自行车、摩托车或其它重量较轻的车辆中，而大约200psi的压力用于载重车辆，并且更高的压力用于特种车辆。更为代表性地，蓄力器中的气体压力可根据车辆的要求调节为任意值，根据以下条件本发明的悬挂系统可适合任何车辆，这些条件包括车辆的尺寸，车辆的类型，车辆的用途，车辆的底盘高度，驾驶车辆的速度以及其它类似变量。代表性地，通过调节气体压力可以调节底盘高度。

代表性地，活塞位于第一腔体和第二腔体的交接面上并且将第一腔体内的气体和第二腔体内的流体分开。更为代表性地，第一和第二腔体的尺寸根据活塞的位置和活塞的移动变化。代表性地，活塞是一个浮动活塞或是一个自由移动活塞，特别是可以相对于蓄力器的侧壁自由地移动。

代表性地，蓄力器在充满气体和/或流体之前是一个空心圆柱体并且活塞是双侧的，其中活塞根据蓄力器内条件的变化在圆柱体的孔内沿轴向移动。

代表性地，蓄力器第一和第二腔体的组合体积保持恒定，与活塞的位置和移动无关。更为代表性地，在悬挂系统的运行中，蓄力器的体积变化，特别是随着阻尼装置相对于蓄力器位置的变化而变化。

代表性地，运动阻尼装置用于控制车辆的底盘高度。代表性地，悬挂组件或系统设有一个或者多个附加的外部减震器或者其本身象一个减震器或者其作用与减震器相同或相似，但是没有传统减震器的活塞和轴装置。更为代表性地，阻尼装置是一个速率可变化的底盘高度构件，其中在一个方向上控制流体以第一速率流动而在第二个方向上控制流体以第二个速率流动。第一个速率可以与第二个速率相同或者不同。一个速率与阻尼装置的压缩有关，而另一个速率与阻尼装置的伸出有关。

更为代表性地，阻尼装置或包括阻尼装置的组合组件设有阀门，例如可以控制流体以一个或多个预定受控速率流过构件或组件的速率可变阀门。更为代表性地，阀门是单向或者双向阀门。甚至更为代表性地，根据流体在组合组件或阻尼组件内的流动方向双向阀门具有不同的流动特性。更为代表性地，阀门装置固定在阻尼组件或构件主体内。

代表性地，第一腔体或蓄力器室的体积与阻尼组件或悬挂组件的体积相应。更为代表性地，流体流进或流出第一腔体室的流动速率几乎和流体流进或流出运动阻尼装置的流动速率相同。甚至更为代表性地，蓄力器的尺寸与运动阻尼装置的尺寸相同。甚至更为代表性地，蓄力器的直径，优选为第一腔体的内径，与运动阻尼装置的直径，优选为运动阻尼装置的内径相同。甚至更为代表性地，运动阻尼装置在伸出和缩回位置之间的体积差几乎与蓄力器第二腔体的体积差相同。

代表性地，在蓄力器内活塞的移动量与运动阻尼装置的移动量或者运动阻尼装置活塞的移动量相应。更为代表性地，活塞的行进范围与运动阻尼装置的缩回/伸出的范围一致。

代表性地，当运动阻尼装置伸出时，活塞向流体出口移动一个和伸出量一样的行进长度；当运动阻尼装置缩回时，活塞远离流体出口的量与行进长度一样。

代表性地，运动阻尼装置和第一腔体的组合体积在大约500毫升到大约3.5升之间。但是，每个单独构件和系统的整个容量可以根据应用、尺寸、类型和布置取任意值。

代表性地，根据蓄力器和运动阻尼装置的尺寸选择运动阻尼装置阀的尺寸，以允许流体在蓄力器和运动阻尼装置之间自由流动。

代表性地，阻尼组件在组件的侧面设有与其相互连接的旁路通道、导管、管、管道系统等，根据活塞的位置为阻尼装置中的活塞的不同移动速率提供阀调节。代表性地，旁路通道位于阻尼组件的外部。更为代表性地，可变化速率的调节来自阻尼组件的外面通过调节经过旁路通道的流体流动来实现。

代表性地，组成悬挂组件或悬挂系统的部件具有低摩擦性，例如对它们涂一层特氟纶涂料或类似物。

代表性地，悬挂组件或悬挂系统是主动悬挂系统，优选为计算机控制的悬挂系统。更为代表性地，悬挂组件或悬挂系统包括一个辅助贮存器、罐、容器等，它们与主悬挂组件流体连通。罐利用活塞包含保持在预定压力下的气体。罐还和另一个具有活塞且包含受压油的容器流体连通，使得油作用在气体活塞上对气体加压或者保持气体处于压力状态下。传感器控制油罐内活塞的运行以保持气罐内的压力。甚至更为代表性地，这个装置是一个为主悬挂组件提供的后备装置或一个即使失效依然安全的装置。

将参照附图通过实例来描述本发明，其中附图为：

图1是一个侧面示意性示图，它示出了一种具有悬挂系统的车辆，悬挂系统包括位于车辆前部和后部的本发明的悬挂组件；

图2是一个沿图1线2-2俯视图；

图3是沿图2线3-3的悬挂系统的主视图，该系统处于第一状态，即正常使用位置；

图4是图2悬挂系统的主视图，该系统处于第二状态，即一个相对升高的位置；

图5是图2悬挂系统的主视图，该系统处于第三状态，即一个相对降低的位置；

图6是本发明一种形式的充满流体的阻尼组件或悬挂组件的剖面图；

图7是本发明用于悬挂系统中蓄力器的剖面图；

图8是一个示意图，它示出了一种情况下蓄力器和阻尼组件的流体连接，该情况对应于当车轮处于图4示出的位置时减震器的伸出位置；

图9是一个和图8类似的示意图，它示出了悬挂系统的另一种情况，该情况对应于当车轮处于图5示出的位置时阻尼组件的缩回位置；

图10是本发明另一种形式的悬挂组件的剖面图，这个悬挂组件的蓄力器和阻尼组件组合成一个单一组件；

图11是示于图10中悬挂组件的部分剖面图，它更详细地示出了两部分之间的连接。

图1示出了一种形式的机动车辆，该车辆具有悬挂系统，该悬挂系统并入了本发明的一种形式的悬挂组件。这种形式的机动车辆是一种越野车辆，代表性地是越野赛车，通常用标号2表示。车辆2设有车身4，一组车轮6和一个位于或靠近车辆前部的悬挂系统8以及另一个位于车辆后部的悬挂系统8。需要指出的是，在车辆前部的悬挂系统8与车辆后部的悬挂系统8可以相同、几乎相同或者不同。为了使描述清晰并且容易，将详细描述位于车辆前部的悬挂系统。后悬挂系统在本质上与前悬挂系统是一样的，尽管根据环境可以有一些具体的变化。

在图2到图5中，示出了悬挂系统8在不同的运行位置时的不同视图。从图2开始示出了构成悬挂系统的各个悬挂部件的总体布置视图，在这个视图中，车辆处于正常的静止位置。这种形式的悬挂系统包括分成两个不同部件的悬挂组件，它们之间流体连通。悬挂系统8包括两个蓄力器10a和10b，它们几乎彼此平行地并排放置，在它们各自的顶部设有允许气体进入的气阀12，进入蓄力器10a和10b的气体可以是受压的空气、氮气、氧气等以及不同气体的混合物，用来对蓄力器施压并且保持任何处于蓄力器中的流体受压。蓄力器是本发明一种形式悬挂组件的一部分。

将特别参考图7来描述一种形式的单蓄力器10。蓄力器10为圆柱形状，围绕着蓄力器的内圆柱壁15设有圆柱形水套14。提供有两个进口/出口16用来允许水或者水和乙二醇酯的混合物等冷却剂循环流动于每个蓄力器10的水套14中。提供一个散热器用来在车辆运行时冷却冷却剂。导管19用来从或者向散热器输送冷却剂。应该注意每个蓄力器都可以有其自己的散热器或者一个单独的散热器用来冷却蓄力器10a和10b。在另一个实施例中，蓄力器没有冷却水套，而是设有散热片或者通过蓄力器的壁进行冷却。

在由蓄力器的圆柱形内壁15形成的孔内设有一个双面活塞17，它将蓄力器分为两个腔体，100和102。处于压力状态下的气体存贮在腔体100内，而流体存贮在腔体102内，在使用悬挂系统时，在腔体100中的气体压力通过活塞17将压力施加给处于腔体102内的流体。在活塞17的侧壁上设有两个密封环101，它们用来帮助将腔体100内的气体与腔体102内的流体分开。当活塞17沿轴向向阀12移动时，位于腔体100内的气体压力增加，当活塞17沿轴向向导管18移动时，将迫使流体流出蓄力器10，从而减小了腔体100内的气体压力。应该注意蓄力器10a是提供给车辆2右手侧的悬挂系统的，而蓄力器10b只提供给左手侧的前悬挂系统。另外，应该注意用于左手侧悬挂系统的流体连接和连通与右手侧的流体连接和连通隔离，所以在分别对应于车辆每一侧的两个分开的且独立的系统之间没有流体的传输。

现在来描述车辆2右手侧的悬挂系统，在左手侧的对应物几乎与之完全相同。一根软导管18从蓄力器10a上与气阀12端相对的一端伸到阻尼组件20a的一端，根据车轮6相对于车辆2的位置用来允许受压的流体在蓄力器10a和阻尼组件20a之间流动。阻尼组件20a是悬挂组件的另一部分，它与蓄力器分开，但与蓄力器流体连通。

尽管阻尼组件20a在结构和操作上与减震器类似，但它与传统的减震器还是非常不同的，这是因为阻尼组件不具有传统减震器所具有的可移动阀和轴的布置并且传统的减震器不能保持车辆的底盘高度。

阻尼组件20a包括两个可伸缩的部件，外管23和位于其内的内管21。一个以阀的形式出现的流量调节器位于两个可伸缩部件21和23之间，在车辆2处于应用状态时，调节器根据车轮6的运动调节流过阻尼组件的流体的流动。阻尼组件20a的内部件21的末端通过枢转接头26a稳固地和底盘部件24连接。阻尼组件20a的外部件23的末端通过枢转接头32a与支杆装置28a可旋转地连接在一起，而支杆装置28a与上叉形杆30a稳固地连接。通过枢转接头27a上叉形杆30a的一端可旋转地和底盘部件24连接在一起，同时它的另一端与车轮6的轮毂34连接。当车辆2在运行中车轮6在垂直方向上上下运动时，和轮毂34连接的叉形杆30a端部在垂直方向上相应地上下运动。随后，与支杆装置28a连接的阻尼组件20a的外管23在轴向上沿着减震器的长度方向运动，以伸出或缩回阻尼组件。这里应该注意的是阻尼组件20a可以设置一个外部减震器60，它可以是替代阻尼组件20a和/或位于阻尼组件20a内部的流体控制阀的部件，也可以是一个另外的单独部件。

将主要参照图6更详细地描述阻尼组件20a的结构。外伸缩管23以管的形式形成，其远端封闭而近端敞开，或者如果两端都敞开则远端用一个密封帽25进行密封。在一个实施例中，在外管23的内壁上开有螺纹以承接相应的螺纹帽25和弹性材料如橡胶等制成的‘O’形环(未示出)。外管23的近端敞开以承接内管21的近端。内管21的远端设有典型材料为黄铜的衬套40，在这个管的里面设有一个用来控制流经阻尼组件20a的流体流速的部件，例如一个其上具有多个孔的溢出阀(未示出)，用来控制流体在阻尼组件一端到该组件另一端的双向流动速率。在溢出阀的一个实施例中，其上有两组孔；一组孔控制当阻尼组件伸出以增加它体积时的流体流动，另一组孔控制当组件缩回以减小它的体积时的流体流动。在一个实施例中，两组孔可以具有同样的大小，使得阻尼组件伸出的速率与其缩回的速率相等；在另一个实施例中，两组孔可以具有不同的大小，使得伸出速率不同于缩回速率。在每个方向上的流动速率是可以调节的，例如利用垫片部分地打开或者关闭阀的孔。

在一个优选实施例中，阻尼组件伸出的速率大于其缩回的速率，从而允许当车辆经过下斜坡时车轮可以更快地追随地形的变化，然后再更慢地压缩，从而减缓悬挂系统回弹到它的处于静止位置的速度。内管21和外管23各自的近端通过适当的密封装置互相密封连接。在一个实施例中，密封装置包括内轴承42和与外管23的远端连接的塑料或尼龙密封阵列44以及与内管21远端连接的特氟纶环46，特氟纶环46的布置使得当阻尼组件完全缩回的时候，特氟纶环46位于轴承42内。在内外管之间设有刮环48，所有的装配利用螺帽或者其它适当的紧固件固定在一起以防止在应用中内管21和外管23分离。在内管21的壁上设有进口50，用于连接导管18以允许在蓄力器10和阻尼组件20之间传输流体。

如果需要或者刚刚描述的悬挂系统不足以限制车轮的移动时，提供减震装置用来进一步限制车轮6的移动量。这个附加的装置包括一个支杆装置，支杆装置由支杆70和72构成，它们形成了一个和底盘部件24牢固连接的大体为三角形的框架。具有向下悬垂柱塞76的减震器74牢固地设在支杆70和72的远端。在车辆2的使用中，当车轮6在垂直方向上大幅度地升起时，柱塞76通过与支架30a的接触被迫使缩进减震器74的主体内。应该注意只有在异常的情况下，如主悬挂系统达到它的能力极限或者经历流体泄露等类似情况时，才启动和/或需要这个装置。

现在描述本发明悬挂系统的操作。在操作中，当沿着一段平坦的道路或在类似的情况下驾驶车辆2时，如图3所示悬挂系统处于一个正常的静止位置，其中阻尼组件20的内管21和外管23处于它们的正常静止位置上，使得两管的接合点位于组件长度方向的中间。

当车轮6遇到颠簸时，如沟、坑、下斜坡等，如图4所示，与底盘部件24相比，车轮6位于一个相对更低的位置。在这个位置，上叉形杆30a和轮毂34连接的一端如图3的箭头A所示向下偏斜，呈现了图4所示的位置，接着如图3的箭头B所示，向下旋转支杆装置28a使其呈现图4所示的位置，这将使得外管23相对于内管21伸出，而内管21通过将其与底盘部件24连接的枢转接头26a被保持在其位置上，内外管的相对运动伸长了阻尼组件20a的长度。随着外管23的伸长，阻尼组件20a的体积增加而阻尼组件20a内的压力减小，由于蓄力器10a中的流体处于腔体100内的气体压力之下，通过活塞17在蓄力器10内的轴向运动，这允许更多的流体从蓄力器10a的腔体102经过导管18和入口50流进阻尼组件20a，同时有减小蓄力器10a腔体100内气体压力的后果。和车轮6下降相关的流体传输用图的形式示于图8中，图中示出活塞17位于更靠向导管18的位置，因此减小了腔体102的体积，同时增加了腔体100的体积。

当车轮遇到耸起、隆起、或突出等类型的颠簸时，特别参照图5和图9，车轮6将如图5所示被迫在垂直方向向上运动，从而与底盘部件24几乎等高。在这个位置，上叉形杆30a与轮毂34连接的一端在如图5的箭头D所示方向向上垂直升起，这接着在图5的箭头E所示方向上升起支杆装置28a，这将通过迫使外管23朝着内管21运动使得阻尼组件20a缩回，从而随着可伸缩的内管21和外管23的远端被迫相互靠近减小了该组件内的流体体积。这将迫使流体从阻尼组件20a经过入口50和导管18流进蓄力器10a的腔体102，从而在轴向上向位于蓄力器顶部的阀12推动活塞17，因此增加了贮存在蓄力器腔体100内的气体压力。如图9所示，活塞17的位置相对更靠近阀12，这将增加腔体100内的气体压力。图9还示出了处于缩回位置的阻尼组件20a。由于蓄力器10a腔体100的体积是一个较小的体积，这个体积内的气体压力处于最大值，所以它将迫使车轮6返回它的正常静止位置，或者当车轮6遇到路面或地面向下倾斜时，由于气体的压力将流体输送进阻尼组件20a使之伸出，活塞17被迫下降，车轮6返回它的正常静止位置或者返回到图4所示的位置。在使用车辆时，随着车辆所行驶的路面变化，车轮连续地且反复地在垂直方向上向上或向下运动，当阻尼组件20a伸出或者缩回时，流体连续地流进或流出阻尼组件20a。流体在蓄力器10a和阻尼组件20a之间的流动速率通过设在组件自身上的溢出阀或装在外部减震器60上的阀来调节，并且这个速率通过蓄力器20a内的活塞17的移动被传递，而活塞的移动又被蓄力器一端腔体100内压缩气体所施加的压力量控制。随着流体连续地流进或者流出蓄力器，将产生热量，这些热量将通过蓄力器的内壁15散出，为了保持流体的运行温度，循环在蓄力器水套14中的冷却剂将热量带走。

现在将特别参考图10和图11描述本发明悬挂系统的另一个实施例。在这个实施例中，蓄力器和阻尼装置被包含在一个单独构件中，其中由第一管件形成的蓄力器可伸缩地位于作为阻尼装置的第二管件内，这两个管件同轴布置并且流体连通。蓄力器用类似于图6所示的装置密封地和阻尼装置连接在一起，这将参考图11描述。

本发明悬挂系统的示于图10的另一个实施例具有构件110的形式，它是蓄力器和阻尼装置的组合，它们相互流体连通，这个构件类似于前面说明和描述的装置，但是是一个更加紧凑的装置，它可以更加灵活地装配到标准的机动车辆、摩托车、卡车、驾驶室的悬挂系统以及座椅悬挂系统等装置上，它可以作为私人拥有的机动车辆的传统悬挂系统的替代物或附加物，这些传统悬挂系统包括McPherson支杆，板簧，靠空气运行的波纹管等。

组合构件110具有作为蓄力器的第一圆柱管112，它容纳在作为阻尼装置的第二圆柱管114内。管112和管114通过连接装置116连接在一起，更详细的布置示于图11并且将在随后的详细说明中详细描述。管112外侧的一端或者近端设有填充阀118，用来将处于压力下的诸如氮等气体引入管112中，以充满第一室120，第一室120位于或者靠近管112的近端，用来贮存处于压力状态下的气体。一个双侧活塞122设在蓄力器管112两端的中间。第一室形成在填充阀118和活塞122之间。第二室124形成在活塞122和管112的内端或远端之间。液压流体填充蓄力器112的第二室124。一个双作用阀装置126设在或者靠近蓄力器管112的内端或远端，根据阀装置是固定还是可以移动，阀装置126在液压流体中移动或者液压液体穿过阀装置流动。优选将阀装置固定。

阀126的单独调节功能允许当管112在第一方向运动时流体在一个方向上以一个速率流动，而管112在反方向运动时流体在反方向上以第二个速率流动。流体通过阀调节的流动速率依赖于以下因素，即在阀126内形成单独的阀调节功能的孔、口或通道的数目、大小以及布置。应该注意阀126的构造和操作与前面参照图6描述的溢出阀类似。另外，应该注意组合组件的构造，特别是具有固定的阀装置，允许悬挂系统除了提供悬挂和阻尼等特点外，还用于控制和/或保持车辆的底盘高度。

阻尼管114从位于该管内端或远端的连接装置116延伸到位于管114的外端或近端的组合构件110的另一端。阻尼管114充满液压流体。因为阀126将室124和管114的内部分开，管112和114通过阀126相互流体连通。

组合构件110的两端都设有适当的配件，使得这个构件能够作为机动车辆悬挂系统的一部分处在适当的位置。应该注意任何适当的配件都可以设在这种形式的构件的一端或者两端。如果需要并且想要的话，管112和114可以设有外部冷却水套，用来容纳循环冷却剂以冷却使用中的构件110。作为一种附加的或者是取代现有的冷却办法的是在阻尼管114的外表面设置可移动的、可替换的和/或可互换的空气冷却散热片，如果需要可将其环绕管114的外壁的外侧放置用来增强冷却。

特别参考图11，在图中更详细地显示了连接器116的结构，现在将描述这个连接器的布置。蓄力器管112的内端容纳于阻尼管114的内端。一个头部覆盖件130稳固地连接到阻尼管114的内端并且从阻尼管114的内端向蓄力器管112延伸。头部覆盖件130通过螺纹连接到位于阻尼管114内端相应的螺纹部分。头部覆盖件130的远端也设有一个内螺纹部分，用来在其内容纳紧固螺帽132。螺帽132通过O形环密封到头部覆盖件130上。紧固螺帽132设有一个位于中心的孔134，穿过这个孔容纳了蓄力器管112的内端。摩擦密封136和O形环138设在紧固螺帽132孔的内壁的适当的槽内，用来密封管112经过连接器116的移动。衬套140位于头部覆盖件130的内部用来引导蓄力器管112的移动并且进一步密封构件110以防止泄露。密封件142设在衬套140和螺帽132之间。阀装置126位于蓄力器管112的远端或内端。阀126用簧环146保持在管112的远端。外水套148绕着管114的外部布置，用来容纳穿过其中的循环冷却剂，在运行中帮助冷却构件。

当这种形式的悬挂系统运行时，阻尼管114的外端牢固地定位于机动车辆的车轮或者处于另外一个直接或间接与一个车辆车轮连接的构件中。因此，在经过颠簸或崎岖等地形时，管114随着车辆车轮的几乎垂直运动而运动。蓄力器管112的外端与机动车辆的车身件或者其它固定部件连接，因此固定在它的位置上。

因为在一个实施例中阀126稳固地连接在管112的内端，在悬挂系统的运行过程中阀126保持静止不动而液压流体流经阀。

在运行中，当车轮遇到峰状或升起等类似形式的颠簸时，阻尼管124被迫向蓄力器管112使得组合构件110的长度减小。随后，管112的内端被进一步迫向管114的主体内，因此将液压流体从管114内经阀126抽进设在活塞122的内端表面和阀126之间的室124内。随着被迫进室124内的流体体积的增加，活塞122在轴向上沿管112的内壁向这个管的外端或近端行进，因此进一步压缩了室120内的气体并且增加了构件110的内部压力。这反过来进一步增加了管114的运动阻力，因此限制了管114的行进量，这反过来又限制了车轮在几乎垂直向上的方向上的行进量。

当车轮返回它的正常位置时，例如回到正常路面或者在路上遇到槽或者峰时，通过管112和114相互之间的可伸缩地伸出增加了组合组件110的长度，因此允许流体从室124流进管114中，这减小了室124内的流体量从而允许活塞122在存贮于室120内的压缩气体增大的气体压力下移动，这反过来减小了室120中气体的压缩或者气体的压力。流体进一步抽入管114中，直到所有的压力处于平衡。流体穿过阀126可能的速率限制了车轮在几乎垂直向下的方向上的行进量。

在本发明对组合构件改进的悬挂系统的另一个实施例中，包括一个与蓄力器管112相关的附加的可卸下的/可替换的/可互换的罐或其它容器。在这个实施例中，以罐或类似形式出现的可互换容器，例如一个类似于旋转打开/旋转关闭的滤油器的容器利用位于或靠近蓄力器112外端的适当延伸的T形件、可取下的或者类似的出口设在或靠近管112的近端蓄力器管112的一侧。罐的内部体积给位于蓄力器管112室120内的气体提供了一个贮存器，这是为了增加这种形式的悬挂构件在运行中的可用气体量，并且因此增加悬挂组件的运动速率。

另一个改进包括提供一个和第二贮油器流体连通的第二罐，贮油器设有一个可移动的活塞，用来独立地以预定的或者选定的速率将流体抽入罐中，或者在车辆的运行中根据悬挂系统的运动抽取流体。

本发明另一个实施例涉及主动悬挂系统，优选是一种具有能测量车辆运动类型和运动量的传感器的计算机控制的主动悬挂系统。在这个实施例中，包含受压气体的第一贮存器、罐或者容器与悬挂组件的气体空间或室流体连通。利用可移动活塞使气体保持在受压状态下。充满油的第二罐或容器与第一罐流体连通。设在第二罐中的活塞连接着一个传感器，一个典型例子是一个用于主动悬挂系统中的计算机控制的运动传感器，活塞随着传感器所探测的运动而移动，用来将油从第二个罐中抽进第一个罐中以增加气体压力从而通过改变悬挂组件的伸出量来改变车辆的底盘高度。利用这个实施例，万一作为辅助构件的传感器失效，在第一个罐中的活塞被迫返回，将第二个罐与第一个罐密封隔开从而防止气体从第一个罐中泄露，因此确保悬挂系统仍然可以工作来保持车辆的底盘高度，从而作为一个即使失效仍然安全的或者后备系统用来允许车辆继续运行。

本发明的另一个实施例包括沿组合管道的长度方向上等间距布置的旁路管道或类似物。旁路管道位于组件主体的外部，它提供了一种精细调节组件压缩和回弹特点的装置。典型地，提供有一个、两个、三个或者更多个旁路管道，其中两个管的布置允许其中一个用来调节压缩，另一个调节回弹，而三个管的布置允许其中两个用来调节压缩，另一个调节回弹。

应该注意本发明的构件除了用于悬挂构件中外，还可以通过改变各种构件的尺寸、用于系统中液压流体量、气体贮存器的体积、气体压力、可互换的罐和与其相关的第二贮油器的尺寸，用于调节车辆的底盘高度。因此，本发明的构件不仅可用于悬挂构件，还可用来改变机动车辆的底盘高度，或控制和/或保持机动车辆的底盘高度，和/或调节车辆的底盘高度。该系统还提供一个高度自控制悬挂系统或一个将车辆的底盘高度保持在预定高度的系统。

本发明包括以下优点。系统的弹簧等级特性可以通过改变蓄力器第一腔体内气体压力、和/或改变蓄力器和/或运动阻尼装置和/或与运动阻尼装置相关的阀的尺寸大小、和/或装配不同尺寸的罐来改变。

系统内没有金属弹簧或弹簧构件，避免了断裂或变形。

即使车辆在非常颠簸的道路上以很快的速度行驶，仍然可以提供自如的流畅的行驶。

利用本发明可以提供一个紧凑的但有效的悬挂系统。

通过悬挂系统可以保持/控制车辆的底盘高度，这是因为它是自支撑的并且提供一个不能被车辆或其运载物的重量克服的阻力，同时还提供了一种高度自控制行驶。

已经通过解释完成了装置的描述并且在不偏离本发明的精神和范围内可以实施很多改进，本发明的精神和范围包括所有这里披露的新颖特点和特点的新颖组合。

那些本领域技术人员应该理解，这里描述的发明可以进行没有包括在这里明确描述的变化和改进。应该理解，本发明包括所有落在本发明精神和范围内的变化和改进。

Claims (28)

1.一种适用于某一物体的悬挂组件，该物体是诸如工业部件、机器、机动车辆或类似物等，悬挂组件包括：

第一部分和第二部分，在用于悬挂组件中时，它们相互之间可以相对运动，所述的第一部分基本上用于存贮气体，所述的第二部分基本上用于存贮流体；

一个位于第一部分和第二部分内的可移动活塞，用于将气体和流体以气体向流体施加压力的方式彼此分开，在用于悬挂组件中时，作为第一部分和第二部分相对于彼此的运动的响应，所述的活塞相对于第一部分或第二部分运动；和

相对于第一部分或第二部分放置的一个阀装置，用来响应于可移动活塞的移动控制通过其中的流体流动，使得第一部分和第二部分相对于彼此的移动引起活塞的移动，从而迫使流体流过阀装置，因而控制第一部分和第二部分相对于彼此的移动或位置。

2.一种特别适用于某一物体的悬挂系统，该物体是诸如工业部件、机器、机动车辆或类似物等，悬挂系统包括：

一个用来保存或保持受压流体的蓄力器或者贮存器，所述的蓄力器具有用来存贮受压气体的第一腔体；

一个可以在蓄力器内移动的活塞，该移动是气体所施加给流体的压力的响应，和一个用来贮存受压流体的第二腔体；

一个充满流体的与蓄力器流体连通的运动阻尼装置，所述的运动阻尼装置能够在伸出的位置和缩回的位置之间移动，使得当阻尼装置伸出时，利用来自第一腔体内的气体施加给流体的气体压力、通过活塞的移动、流体从蓄力器的第二腔体输送到阻尼装置，并且当运动阻尼装置缩回时，导致流体从阻尼装置流向蓄力器的第二腔体从而推动活塞以增大第一腔体内气体的气体压力，其中蓄力器装置内第二腔体的尺寸对应于运动阻尼装置的尺寸，使得受压流体以预定受控速率在蓄力器和运动阻尼装置之间传输。

3.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于悬挂组件是一个紧凑的组件，包括在一个单一组件内的蓄力器和运动阻尼装置。

4.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，适用于摩托车或正常路面行驶的车辆。

5.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于第一部分是腔体或室，根据可移动活塞相对于第一部分的位置，用于存贮受压气体和/或周期性地或者部分地包含受压流体。

6.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于第二部分是腔体或室，用于存贮受压流体，其中流体是液压油、硅油或类似物。

7.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于可移动活塞在组件的第一部分内可沿轴向移动。

8.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于第一和第二部分互相密封地连接并且可以在轴向上可伸缩地互相相对移动或者相互流体连通。

9.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于阀装置牢固地固定于组件内。

10.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于阀装置牢固地固定于组件中包含流体的第二部分。

11.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于阀装置是一个溢出阀或者类似的阀，允许流体在两个不同的方向流过阀门。

12.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于悬挂组件是在不同主体或外壳内的分开的蓄力器和运动阻尼组件，它们之间相互流体连通。

13.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于蓄力器设有一个浮动活塞。

14.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于阻尼组件设有一个阀装置。

15.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于悬挂组件或者悬挂系统是高度自控制、自调节组件，用来确定车辆的底盘高度。

16.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于受压气体的压力值处于以下范围内的任意压力，最低压力可以小于20psi，最高压力可以超过2000psi，典型地，压力值超过2000psi并且流体承受此压力。

17.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于蓄力器第一和第二腔体的组合体积保持恒定，与活塞在轴向沿着蓄力器的位置或移动无关。

18.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于阻尼装置是一个速率可变的底盘高度的调节构件，其中阀装置控制流体以第一个速率在一个方向上流动，并且阀装置控制流体以第二个速率在第二个方向上流动。

19.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于第一个速率可以与第二个速率相同或者不同。

20.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于流体流进和流出第一腔体室的流动速率几乎和流体流进和流出运动阻尼装置的流动速率相同。

21.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于在缩回和伸出位置之间的运动阻尼装置的体积差几乎与在两个不同位置之间的蓄力器的第二腔体的体积变化相同。

22.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于还包括位于运动阻尼组件外部的旁路导管以提供可变的阀调节。

23.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于还包括冷却装置，用来减小组件在运行时的温度。

24.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于还包括至少具有一个减震器的减震器装置。

25.根据前面任何一项权利要求的悬挂组件或系统，其特征在于冷却装置包括用来循环冷却剂的外冷却水套，外冷却散热片或类似物。

26.根据前面任何一项权利要求的组件或系统，其特征在于还包括一个可卸下的、可替换的、可互换的罐或其它容器，用来改变组件或系统的液压流体容量，或者用来改变由于受压气体引起的组件或系统运行时所处的压力。

27.根据前面任何一项权利要求的组件或系统，其特征在于还包括一个主动悬挂系统，其中传感器控制包含油的次级容器内活塞的移动，所述的次级容器与主容器流体连通，主容器具有一个活塞用来在主容器内包含受压气体，所述的主容器与悬挂组件的包含气体的室流体连通，其中作为响应传感器的次级容器的活塞的移动引起悬挂组件的移动从而改变了车辆的底盘高度，并且万一传感器或者次级容器不正常工作时，在主容器的气体压力下第一容器的活塞移动密封了主容器，从而停止了主容器和次级容器之间的流体连接，因此通过保持车辆的底盘高度作为一个即使失效仍然安全或后备系统。

28.一种参照附图在上文中描述的悬挂组件或系统。

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