CN1930013A - 车辆悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的悬架系统，该悬架系统包括对应于车辆的各个车轮并且具有各自的液压腔(28)的多个悬架缸如减振器(10，12，14，16)，以及具有缸体(52；104)和活塞组件(50；102)的控制缸(48；100)，该活塞组件流体密封地且可滑动地嵌合在该缸体内并且包括多个活塞(70，72，74，76；110，112，114)以及至少一个连接所述多个活塞的连杆(66，68；116，118)。该控制缸具有多个分别与所述多个悬架缸的液压腔相连的液压腔(70，72，74，76；130，132，134，138，140)。该活塞组件的所述多个活塞包括至少两个直径分别不同的活塞。通过将控制缸布置成使得所有液压腔中承受液压的压力承受面面积彼此相等，可以提高控制缸的液压腔与悬架缸的连接自由度。

Description

车辆悬架系统

技术领域

本发明总体上涉及一种车辆悬架系统，更具体地，涉及多个悬架缸的液压腔连接到一个控制缸的相应液压腔的这一类型的悬架系统的改进。

背景技术

美国专利No.3,024,037公开了上述类型的车辆悬架系统的一个例子。该车辆悬架系统包括分别为车辆的左右前轮和左右后轮提供的相应的四个悬架缸，并且这四个悬架缸具有连接到控制缸中相应的四个液压腔的四个液压腔。控制缸包括由两个活塞和连接这两个活塞的连杆构成的活塞组件，其中所述两个活塞及连杆流体密封地且可滑动地嵌合在缸体中。为车辆的左右前轮提供的两个悬架缸连接到两个相应的内部液压腔，所述内部液压腔在相应的两个活塞与连杆流体密封地从中延伸穿过的分隔壁之间形成，而为车辆的左右后轮提供的两个悬架缸连接到两个相应的外部液压腔，所述外部液压腔在相应的两个活塞的远离连杆的轴向外侧形成。

该车辆悬架系统能够防止或限制车身的侧倾运动，使得作用在车身上的侧倾力矩使得沿相对的轴向方向作用在控制活塞的活塞组件上的液压平衡，从而活塞组件在其中间位置保持静止。如果左右前轮和左右后轮中的一个在路面凸起部分上行驶并且朝车身方向向上运动，则控制缸的活塞组件轴向移动，允许在凸起部分上行驶的车轮较容易地向上运动，由此有效地避免了车身不希望有的运动。此外，通过适当选择所述两个活塞的直径与连杆的直径之比，能够调节该车辆悬架系统的前后轮侧的侧倾刚度。

发明内容

然而，由于控制缸的活塞组件的两个活塞的部分地限定相应的四个液压腔并承受这些液压腔内的液压的四个压力承受面面积之间关系的限制，上述车辆悬架系统存在设计自由度有限的问题。所述限制是由其中两个活塞直径相同并且连杆流体密封地延伸穿过分隔壁的活塞组件的布置产生的。鉴于上述问题做出了本发明，本发明的目的是改进包括控制缸的车辆悬架系统的设计自由度。

根据本发明的原理可以实现上述目的，所述原理为，提供一种用于车辆的悬架系统，该悬架系统包括对应于所述车辆的各个车轮并且具有各自的液压腔的多个悬架缸，以及具有缸体和流体密封地且可滑动地嵌合在所述缸体内并包括多个活塞和至少一个连接所述多个活塞的连杆的活塞组件的控制缸，所述控制缸具有分别与所述多个悬架缸的所述液压腔相连的多个液压腔，所述悬架系统的特征在于，所述控制缸的所述活塞组件的所述多个活塞包括至少两个直径分别不同的活塞。

悬架缸可以是减振器或简单结构的液压缸。当每个悬架缸都是减振器时，减振器的两个液压腔中的一个连接到控制缸的相应的一个液压腔上。当每个悬架缸都是简单的液压缸时，该液压缸优选与机械弹簧装置、气动弹簧装置或其它任何设置以产生弹力或回弹力的弹力产生装置串联连接。控制缸的缸体可以在相邻两个活塞之间形成或不形成分隔壁。当控制缸的活塞组件具有三个或更多活塞时，可以在活塞组件的每对邻近的两个活塞之间或选定的至少一对活塞中每一对的两个活塞之间形成或不形成分隔壁。

在本发明的车辆悬架系统中，控制缸的活塞组件的所述多个活塞包括至少两个直径分别不同的活塞。该布置增大了悬架系统的设计自由度。例如，当活塞组件由两个活塞和连接这两个活塞的连杆构成并且缸体在这两个活塞之间不具有分隔壁时，活塞组件与缸体共同限定两个外部液压腔和一个内部液压腔。例如，这样构造的控制缸可以这样使用，即，使得在相应两个活塞的外侧形成的两个外部液压腔连接到相应的悬架缸，而一个内部液压腔连接到合适的压力控制装置。当两个悬架缸具有不同的液压时，控制缸的这种使用方式尤其有效。

例如，控制缸的内部液压腔连接到合适的液压源，并且控制从液压源作用在内部液压腔上的液压以控制连接到相应的两个外部液压腔的两个悬架缸的工作特性。当内部液压腔连接到贮存器时，活塞组件移动到由两个外部液压腔内的液压乘以两个活塞的部分地限定这两个外部液压腔的相应的压力承受面面积表示的两个力平衡的位置。在这种情况下，能够控制两个悬架缸的液压腔内的液压。例如，两个活塞的压力承受面面积可以确定为与在车辆正常状态下作用在相应的两个悬架缸上的负荷成反比。在这种情况下，在车辆正常状态下控制缸的活塞组件保持在其平衡位置，并且当作用在两个活塞上的负荷从车辆正常状态下的正常值变化时，即，当车辆状态从正常状态变化时，活塞组件移动。作为活塞组件移动的结果，两个悬架缸中的每一个固定在其上的车辆的车轮侧部件与车身侧部件之间的距离变化，从而负荷增大的悬架缸的距离减小，使得车辆相应的车轮向上运动，而负荷减小的另一个悬架缸的距离增大，使得相应的车轮向下运动。

根据本发明的悬架系统的第一优选形式，所述活塞组件包括在所述控制缸的轴向上彼此串联布置的第一活塞、第二活塞和第三活塞，连接所述第一活塞和所述第二活塞的第一连杆，以及连接所述第二活塞和所述第三活塞的第二连杆，并且所述控制缸的所述多个液压腔包括在所述第一活塞的远离所述第二活塞的一侧形成的第一液压腔，在所述第一活塞与所述第二活塞之间形成的第二液压腔，在所述第二活塞与所述第三活塞之间形成的第三液压腔，以及在所述第三活塞的远离所述第二活塞的一侧形成的第四液压腔；并且所述第二活塞的直径与所述第一活塞和所述第三活塞中至少一个的直径不同。

第二活塞的直径可以大于或小于第一活塞和第二活塞中所述至少一个的直径。第一活塞和第三活塞的直径可以相同。在这种情况下，第二活塞的直径可以大于第一活塞和第三活塞的直径。直径分别不同的两个相邻活塞具有部分限定内部液压腔(上述第二液压腔和第三液压腔中的一个)并且具有分别不同的面积的彼此相对的内部压力承受面。基于上述内部液压腔内的液压的两个力在控制缸的相对的轴向上分别作用在所述两个相邻活塞的相对的内部压力承受面上。在一个方向上作用在两个相邻活塞中的直径较大的活塞的内部压力承受面上的力大于在相反方向上作用在直径较小的另一个活塞的压力承受面上的力。因此，在两个相邻活塞之间形成的内部液压腔的在上述一个方向上承受液压的压力承受面的有效面积等于直径较大的活塞的压力承受面面积减去直径较小的活塞的压力承受面面积。

在根据上述本发明的第一优选形式的悬架系统中，所述多个悬架缸可以由分别对应于所述车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的四个悬架缸构成。在这种情况下，所述控制缸的所述第一液压腔、所述第二液压腔、所述第三液压腔和所述第四液压腔可以分别连接到所述四个悬架缸。可选地，控制缸的第一液压腔、第二液压腔、第三液压腔和第四液压腔中的多个(两个或三个)可以分别连接到所述多个悬架缸，并且第一液压腔、第二液压腔、第三液压腔和第四液压腔中其它液压腔中的至少一个(一个或两个)可以连接到压力控制装置和贮存器中的至少一个。在这些情况下，大大提高了悬架系统的设计自由度。

当如上所述活塞组件包括第一活塞、第二活塞和第三活塞时，尤其希望第二活塞的直径大于第一活塞和第三活塞的直径。第一活塞和第三活塞可以具有相同的直径或者分别不同的直径。

在其中第二活塞的直径大于第一活塞和第三活塞的直径的悬架系统的一个有利的布置中，所述第二活塞的直径与所述第一活塞和所述第三活塞的直径被确定为，使得与第二活塞的相对的内部压力承受面的面积减去分别与第二活塞的相对的内部压力承受面共同部分地限定第二液压腔和第三液压腔的第一活塞和第三活塞的内部压力承受面的面积相等的第二液压腔和第三液压腔中每一个的压力承受面的有效面积，等于分别部分地限定第一液压腔和第四液压腔的第一液压腔和第三液压腔的外部压力承受面的面积。即，当所述第一活塞和所述第二活塞限定所述第二液压腔在所述轴向上的相对轴端，而所述第二活塞和所述第三活塞限定所述第三液压腔在所述轴向上的相对轴端时，所述第二活塞的直径与所述第一活塞和所述第三活塞的直径被确定为满足以下等式：S1＝S2-S1＝S3，其中，S1、S2和S3分别表示所述第一活塞、所述第二活塞和所述第三活塞的横截面面积。在这种情况下，当在第一液压腔和第四液压腔内的液压等于第二液压腔和第三液压腔内的液压时，控制缸的活塞组件保持在其中间位置。注意，在此使用的术语每个活塞或连杆的“横截面面积”应解释为表示在垂直于活塞或连杆的轴向的平面内的截面面积。

根据上述有利布置的悬架系统在控制缸的四个液压腔与悬架缸连接方面具有非常高的自由度。在四个液压腔与悬架缸的一种连接配置中，第一液压腔和第三液压腔分别连接到车辆的左前轮和右前轮的悬架缸，而第二液压腔和第四液压腔分别连接到车辆的左后轮和右后轮的悬架缸。在另一种连接配置中，第二液压腔和第四液压腔分别连接到车辆的左前轮和右前轮的悬架缸，而第一液压腔和第三液压腔分别连接到车辆的左后轮和右后轮的悬架缸。在另一种连接配置中，第一液压腔和第四液压腔分别连接到车辆的左前轮和右前轮的悬架缸，而第二液压腔和第三液压腔分别连接到车辆左后轮和右后轮的悬架缸。在另一种连接结构中，第二液压腔和第三液压腔分别连接到车辆的左前轮和右前轮的悬架缸，而第一液压腔和第四液压腔分别连接到车辆的左后轮和右后轮的悬架缸。

当第一活塞和第三活塞的直径分别不同时，四个液压腔可以具有分别不同的有效压力承受面面积，或者四个液压腔的两对液压腔可以具有分别不同的有效压力承受面面积，每对中的两个液压腔具有相同的有效压力承受面面积。

根据本发明的第二优选形式，所述活塞组件包括在所述控制缸的轴向上彼此串联布置的第一活塞、第二活塞和第三活塞，连接所述第一活塞和所述第二活塞的第一连杆，以及连接所述第二活塞和所述第三活塞的第二连杆，并且所述缸体具有在所述第一活塞与所述第二活塞之间形成并且所述第一连杆流体密封地且可滑动地从中延伸穿过的第一分隔壁，和在所述第二活塞与所述第三活塞之间形成并且所述第二连杆流体密封地且可滑动地从中延伸穿过的第二分隔壁；并且所述多个液压腔包括在所述第一活塞的远离所述第一分隔壁的一侧形成的第一液压腔，在所述第一活塞与所述第一分隔壁之间形成的第二液压腔，在所述第一分隔壁与所述第二活塞之间形成的第三液压腔，在所述第二活塞与所述第二分隔壁之间形成的第四液压腔，在所述第二分隔壁与所述第三活塞之间形成的第五液压腔，以及在所述第三活塞的远离所述第二分隔壁的一侧形成的第六液压腔。

在根据本发明的第二优选形式的悬架系统的一种有利布置中，所述第一活塞和所述第三活塞的直径相同，所述第二活塞的直径小于所述第一活塞和所述第三活塞的直径。当所述多个悬架缸包括分别对应于车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的四个悬架缸时，这四个悬架缸可以如下所述连接到控制缸。即，所述四个悬架缸中的两个分别连接到所述第一液压腔和所述第六液压腔中的一个和另一个，所述四个悬架缸中的另外两个中的一个连接到所述第二液压腔和所述第四液压腔，而所述另外两个悬架缸中的另一个连接到所述第三液压腔和所述第五液压腔。在这种情况下，所述第二活塞的直径、所述第一活塞和所述第三活塞的直径、以及所述第一连杆和所述第二连杆的直径被确定为满足以下等式：

S1＝S2+S4＝S5+S3＝S6，其中

S1：部分地限定所述第一液压腔的所述第一活塞的外部压力承受面的面积，该面积等于所述第一活塞的横截面面积；

S2：部分地限定所述第二液压腔的所述第一活塞的内部压力承受面的面积，该面积等于所述第一活塞的横截面面积减去所述第一连杆的横截面面积；

S3：部分地限定所述第三液压腔的所述第二活塞的相对的内部压力承受面中一个的面积，该面积等于所述第二活塞的横截面面积减去所述第一连杆的横截面面积；

S4：部分地限定所述第四液压腔的所述第二活塞的所述相对的内部压力承受面中另一个的面积，该面积与等于S3并且等于所述第二活塞的横截面面积减去与所述第一连杆的横截面面积相等的所述第二连杆的横截面面积；

S5：部分地限定所述第五液压腔的所述第三活塞的相对的内部压力承受面中一个的面积，该面积等于S2并且等于所述第三活塞的横截面面积减去所述第二连杆的横截面面积；以及

S6：部分地限定所述第六液压腔的所述第三活塞的所述相对的内部压力承受面中另一个的面积，该面积等于所述第三活塞的横截面面积。

当悬架系统还包括压力控制装置和/或贮存器并且所述多个悬架缸包括分别对应于车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的四个悬架缸时，所述四个悬架缸以及控制装置和贮存器中的至少一个可以如下所述连接到控制缸。即，所述四个悬架缸分别连接到所述第一液压腔、所述第二液压腔、所述第五液压腔和所述第六液压腔，并且所述第三液压腔和所述第四液压腔连接到所述压力控制装置和所述贮存器中的所述至少一个。在这种情况下，所述第一连杆和所述第二连杆的直径相同，并且所述第二活塞的直径、所述第一活塞和所述第三活塞的直径、以及所述第一连杆和所述第二连杆的直径被确定为满足以下等式：

S1＝S2+S4＝S5+S3＝S6，其中

S1：部分地限定所述第一液压腔的所述第一活塞的外部压力承受面的面积，该面积等于所述第一活塞的横截面面积；

S2：部分地限定所述第二液压腔的所述第一活塞的内部压力承受面的面积，该面积等于所述第一活塞的横截面面积减去所述第一连杆的横截面面积；

S3：部分地限定所述第三液压腔的所述第二活塞的相对的内部压力承受面中一个的面积，该面积等于所述第二活塞的横截面面积减去所述第一连杆的横截面面积；

S4：部分地限定所述第四液压腔的所述第二活塞的所述相对的内部压力承受面中另一个的面积，该面积与等于S3并且等于所述第二活塞的横截面面积减去与所述第一连杆的横截面面积相等的所述第二连杆的横截面面积；

S5：部分地限定所述第五液压腔的所述第三活塞的相对的内部压力承受面中一个的面积，该面积等于S2并且等于所述第三活塞的横截面面积减去所述第二连杆的横截面面积；以及

S6：部分地限定所述第六液压腔的所述第三活塞的所述相对的内部压力承受面中另一个的面积，该面积等于所述第三活塞的横截面面积。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的第一实施例构造的车辆悬架系统的视图；

图2是示意性地示出根据本发明的第二实施例构造的车辆悬架系统的视图；

图3是示意性地示出根据本发明的第三实施例构造的车辆悬架系统的视图。

具体实施方式

将参照附图详细说明本发明的车辆悬架系统的优选实施例。

首先参照图1，该图示出根据本发明的第一实施例构造的车辆悬架系统，该车辆悬架系统包括以为相应的左右前轮和左右后轮设置的四个减振器10、12、14、16的形式的悬架缸。这四个减振器10、12、14、16中的每一个都设置在车轮侧部件20与车身侧部件22之间，并且包括壳体24及流体密封地且可滑动地嵌合在该壳体24内的活塞26。车身侧部件22直接固定在车身上，车轮侧部件20间接固定在车身上并支承相应的车轮。在本实施例中，壳体24安装在车轮侧部件20上，而固定在活塞26上的活塞杆安装在车身侧部件22上。活塞22与壳体24共同限定在活塞22的各相对侧形成的两个液压腔28、30，并且具有用于这两个液压腔28、30之间的流体连通的流体通道。该流体通道设有流动限制器或节流器32，该流动限制器限制两个液压腔28、30之间液压工作流体的流动，并由此限制活塞26相对于壳体24的运动速度，从而减振器10、12、14、16根据受限制的活塞26与壳体24的相对运动速度提供阻尼力。流动限制器32是对通过其中的流体的流动具有预定的恒定阻力的固定限制器。在设有以下详细说明的控制缸48的本实施例中，流动限制器48具有较小的流体流动横截面积，从而减振器表现出较硬的阻尼特性。

四个减振器10-16通过相应的流体通道40、42、44、46连接到控制缸48。控制缸48包括具有三个活塞的活塞组件50，以及活塞组件50流体密封地且可滑动地嵌合在其中的缸体52。活塞组件50的三个活塞包括第一活塞60、第二活塞62以及第三活塞64，所述三个活塞在控制缸48的轴向上如图1所示在向右方向上按所述顺序彼此串联布置。控制缸48的活塞组件50还包括连接第一活塞60和第二活塞62的连杆66，以及连接第二活塞62和第三活塞64的连杆68。这样，三个活塞60、62、74以及两个连杆66、68彼此串联连接以构成活塞组件50。

缸体52具有由中央大径部和两个小径部构成的阶梯型缸孔，所述两个小径部邻接该中央大径部的各相对轴端形成且比该大径部的直径小。活塞组件50容纳在缸体52的该阶梯型缸孔中，使得活塞组件50与该阶梯型缸孔共同限定四个液压腔：在第一活塞60的远离第二活塞62的一侧形成的第一液压腔70；在第一活塞60与第二活塞62之间形成的第二液压腔72；在第二活塞62与第三活塞64之间形成的第三液压腔74；以及在第三活塞64的远离第二活塞62的一侧形成的第四液压腔76。第一活塞60具有部分地限定以第一液压腔70的形式的外部液压腔的外部压力承受面80，和部分地限定以第二液压腔72的形式的内部液压腔的内部压力承受面82。第二活塞62具有部分地限定第二液压腔72的内部压力承受面84，和部分地限定以第三液压腔74的形式的内部液压腔的内部压力承受面86。第三活塞64具有部分地限定第三液压腔74的内部压力承受面88，和部分地限定以第四液压腔76的形式的外部液压腔的外部压力承受面90。

第一液压腔70通过流体通道40与左前轮的减振器10的液压腔28连接，从而外部压力承受面80承受减振器10的液压腔28内的液压。第四液压腔76通过流体通道42与右前轮的减振器12的液压腔28连接，从而外部压力承受面90承受减振器12的液压腔28内的液压。在本实施例中，第一活塞60和第三活塞64的直径相同，且外部压力承受面80、90的压力承受面面积相同。

在相邻的第一活塞60与第二活塞62之间形成的第二液压腔72通过流体通道46与右后轮的减振器16的液压腔28相连，并且第一活塞60和第二活塞62的相对的两个内部压力承受面82和84承受减振器16内的液压。如图1所示，基于作用在直径小于第二活塞62的第一活塞60的内部压力承受面82上的液压的力沿向左方向作用，而基于作用在第二活塞62的内部压力承受面84上的液压的力沿向右方向作用。因此，活塞组件50的第二液压腔72具有这样的有效压力承受面面积，即该面积承受沿向右方向作用在活塞组件50上的液压，且等于第二活塞62的压力承受面84的面积减去第一活塞60压力承受面82的面积。

在相邻的第二活塞62与第三活塞64之间形成的第三液压腔74通过流体通道44与左后轮的减振器14的液压腔28相连，并且第二活塞62和第三活塞64的相对的两个内部压力承受面86和88承受减振器14内的液压。基于作用在较大的第二活塞62的内部压力承受面86上的液压的力沿向左方向作用，而基于作用在较小的第三活塞64的内部压力承受面88上的液压的力沿向右方向作用。因此，活塞组件50的第三液压腔74具有这样的有效压力承受面面积，即该面积承受沿向左方向作用在活塞组件50上的液压，且等于第二活塞62的压力承受面86的面积减去第三活塞64的压力承受面88的面积。

因此，活塞组件50承受作为第二液压腔72内的液压与该液压腔72的压力的乘积的沿向右方向作用在其上的力，和作为第三液压腔74内的液压与该液压腔74的压力的乘积的沿向左方向作用在其上的力。

由于第一活塞60和第三活塞64的直径相同，所以活塞组件50的第二液压腔72和第三液压腔74的有效压力承受面面积相同。在本实施例中，第二活塞62的直径被确定为使得第二液压腔72和第三液压腔74的有效压力承受面面积等于第一液压腔70和第四液压腔74的有效压力承受面面积，即，等于第一活塞60和第三活塞64的压力承受面80、90的面积。

当车轮侧部件20与车身侧部件22之间的距离增大时，与第一至第四液压腔70-76中相应的一个相连的四个减振器10-16中的每个的液压腔28内的液压升高。由于控制缸48不是连接到各个减振器10-16的液压腔30，而是连接到液压腔28，所以各个减振器10-16提供较大的阻尼力。详细地说，除非流体通过流动限制器32在液压腔28、30之间流动，否则液压腔28的体积不会变化。另一方面，当由还部分地限定液压腔30的分隔活塞33部分地限定的气体腔PG的体积变化时，液压腔30的体积变化。因此，与控制缸48连接到液压腔30时相比，如在本实施例中当控制缸48连接到液压腔28时，减振器10-16提供更大的阻尼力。

将说明如以上所述构造的车辆悬架系统的工作。活塞组件50承受基于左前轮的减振器10的液压腔28内的液压的力(由第一液压腔70内的液压与外部压力承受面80的面积的乘积表示的力)，基于右后轮的减振器16的液压腔28内的液压的力(由第二液压腔72内的液压与该液压腔72的有效压力承受面面积的乘积表示的力)，基于右前轮的减振器12的液压腔28内的液压的力(由第四液压腔76内的液压与外部压力承受面90的面积的乘积表示的力)，以及基于左后轮的减振器14的液压腔28内的液压的力(由第三液压腔74内的液压与该液压腔74的有效压力承受面面积的乘积表示的力)。在车辆正常状态下，车辆被设计为在左右侧的质量分配对称，使得作用在左前轮和右前轮上的负荷彼此相等，而作用在左后轮和右后轮上的负荷彼此相等。因此，在车辆正常状态下，活塞组件50保持在中间位置。

当车身具有例如导致车辆前侧的车轮侧部件20与车身侧部件22之间的距离增大而车辆后侧的该距离减小的俯仰运动时，左前轮和右前轮的减振器10、12的液压腔28内的液压升高，而左后轮和右后轮的减振器14、16的液压腔28内的液压降低，从而作用在外部压力承受面80、90上的液压升高，而作用在内部压力承受面84、86上的液压降低。上述车辆的对称设计使得即使在车身俯仰运动的情况下活塞组件50仍保持在其中间位置，并且各个减振器10-16在限制车身俯仰运动的速度的同时提供足够大的阻尼力。

当车身具有例如导致车辆左侧的车轮侧部件20与车身侧部件22之间的距离增大而车辆右侧的该距离减小的侧倾运动时，左前轮和左后轮的减振器10、14的液压腔28内的液压升高，而右前轮和右后轮的减振器12、16的液压腔28内的液压降低，从而作用在外部压力承受面80和内部压力承受面86上的液压升高，而作用在内部压力承受面84和外部压力承受面90上的液压降低。当包括本发明的悬架系统的车辆设计成使得左前减振器10和右前减振器12的液压腔28中的液压彼此基本相等时，即使在车身侧倾运动的情况下活塞组件50仍在其中间位置保持静止，并且减振器10-16仿佛它们彼此无关一样工作，使得各个减振器10-16在限制车身侧倾运动的速度的同时根据车轮侧部件20和车身侧部件22的相对运动提供足够大的阻尼力。

当减振器10-16中的一个，例如，左前轮的减振器10受到导致车轮侧部件20与车身侧部件22之间距离减小的力时，或者当两个对角相对的车轮的两个减振器受到导致这两个车轮在朝向或远离车身的相同方向上运动的力时，例如，左前轮的减振器10和右后轮的减振器16受到导致这两个减振器10、16的车轮侧部件20与车身侧部件22之间的距离同时减小的力，则减振器10、16的液压腔28内的液压降低，而减振器12、14的液压腔28内的液压升高，从而作用在外部压力承受面80和内部压力承受面84上的液压降低，而作用在内部液压承受面86和外部液压承受面90上的液压升高。结果，如图1所示沿向左方向作用在活塞组件50上的力变得大于沿向右方向作用在活塞组件50上的力，从而活塞组件50向左轴向移动。因此，第一液压腔70和第二液压腔72的体积减小，而第三液压腔74和第四液压腔76的体积增大。因此，液压工作流体从减振器12、14排入第三液压腔74和第四液压腔76，而工作流体从第一液压腔70和第二液压腔72排入减振器10、16。因而，车辆悬架系统仿佛减振器10、16与减振器12、14通过控制缸48彼此连通并且流体从减振器12、14流入减振器10、16一样工作。因此，各个减振器10-16的液压腔28、30内的液压之间的差异降低，并且通过流动限制器32的流体流动速度减小，从而由各个减振器产生的阻尼力减小。因此，各个车轮可以很容易地朝向或远离车身运动，并且两个对角相对的车轮可以很容易地朝向或远离车身沿向上或向下方向运动，从而可以有效地限制车身的垂直运动。

因此，根据本发明的本实施例的车辆悬架系统在车身侧倾或俯仰运动时提供足够大的阻尼力，并且在存在沿垂直方向施加到一个车轮上的力或沿相同的向上或向下方向施加到两个对角相对的车轮上的力时提供较小的阻尼力，从而可以在允许一个车轮的平滑垂直运动或两个对角相对的车轮在相同的向上或向下方向上的平滑协调运动的同时，有效地限制侧倾或俯仰运动。为了优化依赖于车身姿态的具体变化或路面起伏的具体状态的阻尼力，本悬架系统不需要为每个减振器10-16提供控制阻尼力的控制装置。

在上述第一实施例的车辆悬架系统中，控制缸48的缸体52在第一活塞60与第二活塞62之间或第二活塞62与第三活塞64之间没有分隔壁。然而，缸体可以具有至少一个分隔壁，每个分割壁设置在相邻的两个活塞之间。将参照示出根据本发明的第二实施例构造的车辆悬架系统的图2说明该变型的例子。在第二实施例中，使用如第一实施例中使用的相同的参考标记来表示功能相同的元件，为了避免重复说明，不再说明这些元件。

根据第二实施例的悬架系统采用包括具有三个活塞的活塞组件102以及活塞组件流体密封地且可滑动地嵌合在其中的缸体104的控制缸100。活塞组件102的三个活塞包括第一活塞110、第二活塞112和第三活塞114，这三个活塞通过两个连杆116、118彼此连接并且流体密封地且可滑动地嵌合在缸体104的阶梯型缸孔中。活塞组件102由三个活塞110、112、114以及两个连杆116、118构成。缸体104具有在第一活塞110与第二活塞112之间形成的分隔壁120，和在第二活塞112与第三活塞114之间形成的分隔壁122。

缸体104的阶梯型的缸孔和分隔壁120、122与装配在该阶梯型缸孔中的活塞组件102共同限定总共六个液压腔：在第一活塞110的远离分隔壁120的一侧形成的第一液压腔130；在第一活塞110与分隔壁120之间形成的第二液压腔132；在分隔壁120与第二活塞112之间形成的第三液压腔134；在第二活塞112与分隔壁122之间形成的第四液压腔136；在分隔壁122与第三活塞114之间形成的第五液压腔138；以及在第三活塞114的远离分隔壁122的一侧形成的第六液压腔140。第一活塞110具有外部压力承受面150和内部压力承受面152，第二活塞112具有两个内部压力承受面154、156，而第三活塞114具有内部压力承受面158和外部压力承受面160。

第一液压腔130与左前轮的减振器10的液压腔28相连，从而外部压力承受面150承受减振器10的液压腔28内的液压。第六液压腔140与右前轮的减振器12的液压腔28相连，从而外部压力承受面160承受减振器12的液压腔28内的液压。在本第二实施例中，第一活塞110和第三活塞114的直径也相同，从而外部压力承受面150和158的压力承受面面积相同。

第二液压腔132和第四液压腔136与左后轮的减振器14的液压腔28相连，从而都位于活塞110、112的相同右侧的第一活塞110的内部压力承受面152和第二活塞112的内部压力承受面156承受减振器14的液压腔28。在本实施例中，压力承受面156的面积(等于第二活塞112的横截面面积减去连杆118的横截面面积)等于连杆116、118的横截面面积。承受左后轮的减振器14的液压腔28内的液压的总压力承受面面积为第一活塞110的内部压力承受面152的面积(等于第一活塞110的横截面面积减去连杆116的横截面面积)与第二活塞112的内部压力承受面156的面积(等于第二活塞112的横截面面积减去连杆118的横截面面积)的总和。该总和等于外部压力承受面150、160的面积。在本说明书中，术语每个活塞或连杆的“横截面面积”应解释为表示在垂直于活塞或连杆的轴向的平面内的截面面积。

类似地，承受右后轮的减振器16的液压腔28内的液压的总压力承受面面积为第二活塞112的内部压力承受面158的面积与第三活塞114的内部压力承受面158的面积与第二活塞112的内部压力承受面154的面积的总和。该总和等于外部压力承受面150、160的面积。

因此，活塞组件102承受基于减振器10、16内的液压如图2所示沿向右方向作用在其上的力，和基于减振器12、14内的液压沿向左方向作用在其上的力。本车辆悬架系统也设计为在左右侧的质量分配对称，从而活塞组件102在车辆正常状态下保持在其中间位置。

如在第一实施例的悬架系统中一样，第二实施例的悬架系统这样布置，使得基于减振器10和16的液压腔28内的液压沿向右方向作用在活塞组件102上的力等于基于减振器12、14的液压腔28内的液压沿向左方向作用在活塞组件102上的力。即，在第一和第二实施例中，承受四个减振器10-16内的液压的控制缸48、100的液压腔的压力承受面面积彼此相等。此外，第二实施例的悬架系统的减振器10-17以及其它方面与第一实施例中的相同。因此，第二实施例的悬架系统以与上文关于第一实施例所述相同的方式工作，在允许一个车轮的平滑垂直运动或两个对角相对的车轮在相同的向上或向下方向上的平滑协调运动的同时，限制车身的侧倾和俯仰运动。

如上所述，由于第一和第二实施例布置成使得承受四个减振器10-16内的液压的控制缸48、100的液压腔的压力承受面面积彼此相等，减振器10-16与控制缸48、100的液力连接不限于第一和第二实施例中的方式，可以根据需要进行修改。根据配备该悬架系统的车辆的具体特性或构造，控制缸48、100的这种布置允许与减振器10-16的液力连接的高自由度。

尽管控制缸48、100的所有液压腔都与左右前轮和左右后轮的减振器10-16中选定的一个相连，但是一些液压腔不需要连接到减振器10-16中的任何一个，而是可以连接到压力控制装置或贮存器上。示出本发明的第三实施例的图3中示出了应用到第二实施例的这种修改的例子，其中控制缸100的第三液压腔134和第四液压腔136与压力控制装置170相连。在该第三实施例中，第一液压腔130与左后轮的减振器14的液压腔28相连，第二液压腔132与左前轮的减振器10的液压腔28相连。此外，第五液压腔138与右前轮的减振器12的液压腔28相连，第六液压腔140与右前轮的减振器16的液压腔28相连。

压力控制装置170包括连接到第三液压腔134的电磁操作开关阀172，连接到第四液压腔136的电磁操作开关阀174，与开关阀172、174和贮存器180串联连接并且彼此并联连接的泵176和压力安全阀178，以及与串联连接的对应开关阀172、174和泵176并联连接并且连接到贮存器180的两个电磁操作开关阀182、184。设置压力安全阀178是为了防止泵176的输送液压升高至超过预定的上限。所有的电磁操作开关阀172、174、182、184都为常闭阀。

如以上关于第二实施例所述，减振器10-16的液压腔28内的液压作用在活塞组件102上，使得活塞组件102在车辆正常状态下保持在其中间位置。即，在车辆正常状态下，也就是说，只要第三液压腔134内的液压与第四液压腔136内的液压保持彼此相等，在限制车身侧倾运动的同时保持在其中间位置的活塞组件102维持车身在正常姿态。例如，当第三液压腔134和第四液压腔136通过压力控制装置170的保持打开的电磁操作开关阀182、184与贮存器180保持连通时，活塞组件102保持在其中间位置。在这种情况下，压力控制装置170不产生任何阻止活塞组件102的轴向运动的力，从而，当所关注的一个或多个车轮在路面有凸起的情况下朝车身向上移动导致相应的一个或多个车轮的车轮侧部件20与车身侧部件22之间的距离减小时，活塞组件102可自由运动以有效地限制四个车轮中的一个的垂直运动或对角相对的两个车轮的垂直运动传递到车身。

图3的本第三实施例的悬架系统与图2的第二实施例的悬架系统以基本相同的方式工作，其中压力控制装置170被控制以将与减振器10-16的液压腔28中相同的液压作用到第三液压腔134和第四液压腔136。

此外，可以通过控制压力控制装置170以适当地改变第三液压腔134和第四液压腔136内的液压来调节悬架系统前轮侧和后轮侧的侧倾刚度(阻尼特性)。例如，当作用在右侧车轮上的负荷增加引起导致左侧车轮的减振器10、14的流体腔28内的液压增加的车身侧倾运动时，开关阀182可操作到打开状态以使第三液压腔134与贮存器180连通，并且泵176的输送压力作用到第四液压腔136上。压力控制装置170的这种控制提供了与通过增大部分地限定第二液压腔132的内部压力承受面152的面积(通过减小部分地限定第五液压腔138的内部压力承受面158的面积)而获得的结果实质相同的结果，从而前侧车轮的减振器10、12的活塞32可以很容易地移动，结果悬架系统前轮侧的侧倾刚度减小。另一方面，如果开关阀184操作到打开状态以使第四液压腔136与贮存器180连通，并且第四液压腔136内的液压通过泵176的输送压力而增大，则前车轮的减振器10、12的活塞32的运动阻力增大，结果悬架系统前轮侧的侧倾刚度增大。因此，控制第三液压腔134或第四液压腔136内的液压实质上相当于改变活塞组件102的承受第一液压腔130、第二液压腔132、第五液压腔138或第六液压腔140内的液压的压力承受面面积。即，本悬架系统的工作特性可以通过控制压力控制装置170根据需要进行调节。

控制缸100可以用来设计这样的常规控制缸，该常规控制缸具有两个直径相同并且流体密封地且可滑动地嵌合在缸孔中并通过流体密封地且可滑动地延伸穿过分隔壁的连杆彼此连接的活塞。即，控制缸100替代常规的控制缸结合在安装在车辆上的悬架系统中，否则该悬架系统结合常规的控制缸。对车辆进行试验，通过控制控制缸100的压力控制装置170以改变第三液压腔134和第四液压腔136内的液压，试图调查悬架系统的各种侧倾控制特性例如侧倾刚度的前后分配，并且确定为了获得期望的悬架系统侧倾控制特性第三液压腔134和第四液压腔136内的液压的最优值。基于这样获得的第三液压腔134和第四液压腔136的最优液压，能够确定常规控制缸的两个活塞与连杆之间的直径关系，以便获得最优侧倾控制特性例如最优侧倾刚度的前后分配。

在上述三个实施例中，减振器10-16的液压腔28连接到控制缸48、100。然而，减振器10-16的液压腔30可以连接到控制缸48、100。此外，控制缸48、100可以连接到不具有产生阻尼力的功能的液压缸，例如，连接到具有产生弹力或回弹力的功能的液压缸。

尽管上文已参照附图说明了本发明的优选实施例，但这仅是示意性的，应当理解，本发明可以体现为本领域技术人员可得出的各种变型和修改。

Claims (12)

1.一种用于车辆的悬架系统，该悬架系统包括对应于所述车辆的各个车轮并且具有各自的液压腔的多个悬架缸，以及具有缸体和流体密封地且可滑动地嵌合在所述缸体内并包括多个活塞和至少一个连接所述多个活塞的连杆的活塞组件的控制缸，所述控制缸具有分别与所述多个悬架缸的所述液压腔相连的多个液压腔，所述悬架系统的特征在于：

所述控制缸的所述活塞组件的所述多个活塞包括至少两个直径分别不同的活塞。

2.根据权利要求1所述的悬架系统，其特征在于，所述活塞组件包括在所述控制缸的轴向上彼此串联布置的第一活塞、第二活塞和第三活塞，连接所述第一活塞和所述第二活塞的第一连杆，以及连接所述第二活塞和所述第三活塞的第二连杆，并且所述控制缸的所述多个液压腔包括在所述第一活塞的远离所述第二活塞的一侧形成的第一液压腔，在所述第一活塞与所述第二活塞之间形成的第二液压腔，在所述第二活塞与所述第三活塞之间形成的第三液压腔，以及在所述第三活塞的远离所述第二活塞的一侧形成的第四液压腔；并且所述第二活塞的直径与所述第一活塞和所述第三活塞中至少一个的直径不同。

3.根据权利要求2所述的悬架系统，其特征在于，所述第二活塞的直径大于所述第一活塞和所述第三活塞中所述至少一个的直径。

4.根据权利要求3所述的悬架系统，其特征在于，所述第一活塞和所述第三活塞的直径相同，所述第二活塞的直径大于所述第一活塞和所述第三活塞的直径。

5.根据权利要求4所述的悬架系统，其特征在于，所述第一活塞和所述第二活塞限定所述第二液压腔在所述轴向上的相对轴端，而所述第二活塞和所述第三活塞限定所述第三液压腔在所述轴向上的相对轴端，并且所述第二活塞的直径与所述第一活塞和所述第三活塞的直径被确定为满足以下等式：

S1＝S2-S1＝S3，其中，S1、S2和S3分别表示所述第一活塞、所述第二活塞和所述第三活塞的横截面面积。

6.根据权利要求2所述的悬架系统，其特征在于，所述多个悬架缸由分别对应于所述车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的四个悬架缸构成，并且所述控制缸的所述第一液压腔、所述第二液压腔、所述第三液压腔和所述第四液压腔分别连接到所述四个悬架缸。

7.根据权利要求2所述的悬架系统，其特征在于，还包括压力控制装置和贮存器中的至少一个，其中所述控制缸的所述第一液压腔、所述第二液压腔、所述第三液压腔和所述第四液压腔中的多个分别连接到所述多个悬架缸，并且所述第一液压腔、所述第二液压腔、所述第三液压腔和所述第四液压腔中其它液压腔中的至少一个连接到所述压力控制装置和所述贮存器中的所述至少一个。

8.根据权利要求1所述的悬架系统，其特征在于，所述活塞组件包括在所述控制缸的轴向上彼此串联布置的第一活塞、第二活塞和第三活塞，连接所述第一活塞和所述第二活塞的第一连杆，以及连接所述第二活塞和所述第三活塞的第二连杆，并且所述缸体具有在所述第一活塞与所述第二活塞之间形成并且所述第一连杆流体密封地且可滑动地从中延伸穿过的第一分隔壁，和在所述第二活塞与所述第三活塞之间形成并且所述第二连杆流体密封地且可滑动地从中延伸穿过的第二分隔壁；并且所述多个液压腔由在所述第一活塞的远离所述第一分隔壁的一侧形成的第一液压腔、在所述第一活塞与所述第一分隔壁之间形成的第二液压腔、在所述第一分隔壁与所述第二活塞之间形成的第三液压腔、在所述第二活塞与所述第二分隔壁之间形成的第四液压腔、在所述第二分隔壁与所述第三活塞之间形成的第五液压腔以及在所述第三活塞的远离所述第二分隔壁的一侧形成的第六液压腔构成。

9.根据权利要求8所述的悬架系统，其特征在于，所述第一活塞和所述第三活塞的直径相同，所述第二活塞的直径小于所述第一活塞和所述第三活塞的直径。

10.根据权利要求9所述的悬架系统，其特征在于，所述多个悬架缸由分别对应于所述车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的四个悬架缸构成，所述四个悬架缸中的两个分别连接到所述第一液压腔和所述第六液压腔中的一个和另一个，所述四个悬架缸中的另外两个中的一个连接到所述第二液压腔和所述第四液压腔，而所述另外两个悬架缸中的另一个连接到所述第三液压腔和所述第五液压腔；并且所述第二活塞的直径、所述第一活塞和所述第三活塞的直径、以及所述第一连杆和所述第二连杆的直径被确定为满足以下等式：

S1＝S2+S4＝S5+S3＝S6，其中

S1：部分地限定所述第一液压腔的所述第一活塞的外部压力承受面的面积，该面积等于所述第一活塞的横截面面积；

S2：部分地限定所述第二液压腔的所述第一活塞的内部压力承受面的面积，该面积等于所述第一活塞的横截面面积减去所述第一连杆的横截面面积；

S3：部分地限定所述第三液压腔的所述第二活塞的相对的内部压力承受面中一个的面积，该面积等于所述第二活塞的横截面面积减去所述第一连杆的横截面面积；

S4：部分地限定所述第四液压腔的所述第二活塞的所述相对的内部压力承受面中另一个的面积，该面积与等于S3并且等于所述第二活塞的横截面面积减去与所述第一连杆的横截面面积相等的所述第二连杆的横截面面积；

S5：部分地限定所述第五液压腔的所述第三活塞的相对的内部压力承受面中一个的面积，该面积等于S2并且等于所述第三活塞的横截面面积减去所述第二连杆的横截面面积；以及

S6：部分地限定所述第六液压腔的所述第三活塞的所述相对的内部压力承受面中另一个的面积，该面积等于所述第三活塞的横截面面积。

11.根据权利要求9所述的悬架系统，其特征在于，还包括压力控制装置和贮存器中的至少一个，并且所述多个悬架缸由分别对应于车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的四个悬架缸构成，所述四个悬架缸分别连接到所述第一液压腔、所述第二液压腔、所述第五液压腔和所述第六液压腔，并且所述第三液压腔和所述第四液压腔连接到所述压力控制装置和所述贮存器中的所述至少一个；并且所述第一连杆和所述第二连杆的直径相同。

12.根据权利要求11所述的悬架系统，其特征在于，所述第二活塞的直径、所述第一活塞和所述第三活塞的直径、以及所述第一连杆和所述第二连杆的直径被确定为满足以下等式：

S1＝S2+S4＝S5+S3＝S6，其中

S1：部分地限定所述第一液压腔的所述第一活塞的外部压力承受面的面积，该面积等于所述第一活塞的横截面面积；

S2：部分地限定所述第二液压腔的所述第一活塞的内部压力承受面的面积，该面积等于所述第一活塞的横截面面积减去所述第一连杆的横截面面积；

S3：部分地限定所述第三液压腔的所述第二活塞的相对的内部压力承受面中一个的面积，该面积等于所述第二活塞的横截面面积减去所述第一连杆的横截面面积；

S4：部分地限定所述第四液压腔的所述第二活塞的所述相对的内部压力承受面中另一个的面积，该面积与等于S3并且等于所述第二活塞的横截面面积减去与所述第一连杆的横截面面积相等的所述第二连杆的横截面面积；

S5：部分地限定所述第五液压腔的所述第三活塞的相对的内部压力承受面中一个的面积，该面积等于S2并且等于所述第三活塞的横截面面积减去所述第二连杆的横截面面积；以及

S6：部分地限定所述第六液压腔的所述第三活塞的所述相对的内部压力承受面中另一个的面积，该面积等于所述第三活塞的横截面面积。

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