RU2801906C1 - Dual-mode suspension system of a vehicle with adjustable ground clearance - Google Patents

Dual-mode suspension system of a vehicle with adjustable ground clearance Download PDF

Info

Publication number
RU2801906C1
RU2801906C1 RU2023106521A RU2023106521A RU2801906C1 RU 2801906 C1 RU2801906 C1 RU 2801906C1 RU 2023106521 A RU2023106521 A RU 2023106521A RU 2023106521 A RU2023106521 A RU 2023106521A RU 2801906 C1 RU2801906 C1 RU 2801906C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spring
suspension system
coil spring
vehicle
mode
Prior art date
Application number
RU2023106521A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Майкл Фрэнсис Энтони АДАМОВСКИ
Лоренс Дж. ХОЛЬТ
Original Assignee
Малтиматик Инк.
Filing date
Publication date
Application filed by Малтиматик Инк. filed Critical Малтиматик Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2801906C1 publication Critical patent/RU2801906C1/en

Links

Abstract

FIELD: springs.
SUBSTANCE: invention relates to a spring structure comprising a cylindrical damper (5), a main coil spring (9) with a first predetermined spring stiffness K1 and an auxiliary coil spring (11) with a second predetermined spring stiffness K2, wherein the coil springs are sequentially arranged around the cylindrical damper (5) creating an overall stiffness KT of the springs, an actuator (20) configured to compress and decompress the coil springs (9, 11), a stop (12) configured to disable the auxiliary coil spring (11) at the stop location, so that when the system is in the first comfort mode, the total spring rate of the suspension is given by the sequence equation KT = K1.
EFFECT: selectively switching both low stiffness and high stiffness.
11 cl, 21 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к системе подвески для колесных транспортных средств, в частности, к системе подвески, которая может работать в двух разных режимах. Для того чтобы найти компромисс между оптимальным комфортом во время поездки и оптимальной управляемостью дорожного транспортного средства, настоящее изобретение предлагает двухрежимную систему подвески, в которой жесткость основной пружины подвески можно переключать между режимами оптимальной управляемости и оптимальной комфортности езды.The invention relates to a suspension system for wheeled vehicles, in particular to a suspension system that can operate in two different modes. In order to compromise between optimum ride comfort and optimum road vehicle handling, the present invention provides a dual-mode suspension system in which the main suspension spring rate can be switched between optimum handling and optimum ride comfort.

Уровень техникиState of the art

Основное назначение подвески автотранспортного средства состоит в том, чтобы по неровностям дороги, таким как ухабы, могли независимо перемещаться вверх и вниз колеса транспортного средства, а не всё транспортное средство с пассажирами. Когда пассажиры не подвергаются непосредственному воздействию неровностей дороги, значительно повышается комфорт пассажиров во время поездки. При наезде только колес, а не всего транспортного средства на неровности дороги экономится значительное количество энергии. Кроме того, с увеличением скорости значительно улучшается управляемость транспортным средством, поскольку масса всего транспортного средства в целом не подпрыгивает при наезде на неровности дороги.The main purpose of a vehicle suspension is to allow the wheels of the vehicle to move up and down independently over bumps in the road, such as bumps, rather than the entire vehicle with passengers. When the passengers are not directly affected by the bumps in the road, the comfort of the passengers during the journey is greatly improved. Driving only the wheels, rather than the entire vehicle, into bumps in the road saves a significant amount of energy. In addition, as the speed increases, the controllability of the vehicle is greatly improved, since the mass of the entire vehicle as a whole does not bounce when it encounters bumps in the road.

Подвеска транспортного средства может быть выполнена разными способами, но обычно она выполняется так, чтобы изолировать основной кузов транспортного средства, называемый «подрессоренной массой», от колесных систем, которые называют «неподрессоренной массой», с помощью средства аккумулирования энергии, как правило, какой-либо пружины. Пружина аккумулирует энергию, в то время как колесная система, содержащая ступицу, тормоз и рычаги управления движением, при наезде на неровности дороги может перемещаться относительно основного кузова транспортного средства. После прохождения неровности, пружина высвобождает накопленную энергию, чтобы вернуть колесную систему в исходное положение. Во избежание неконтролируемой вибрации в качестве реакции на воздействие простой пружинно-массовой системы используется демпфирующее устройство какого-либо типа. Как правило, гидравлический компонент создает усилие, пропорциональное скорости, для получения силы сопротивления, действующей в обоих направлениях перемещения пружины, и, следовательно, уменьшает скорость смещения пружины до нуля в положении покоя. Указанный демпфер является вспомогательным компонентом подвески, поскольку он не может поддерживать массу транспортного средства.Vehicle suspension can be configured in a number of ways, but typically it is configured to isolate the vehicle's main body, referred to as the "sprung mass", from the wheel systems, referred to as the "unsprung mass", by means of an energy storage means, typically some or springs. The spring accumulates energy, while the wheel system, containing the hub, brake and movement control levers, can move relative to the main body of the vehicle when hitting bumps in the road. After passing the bump, the spring releases the stored energy to return the wheel system to its original position. To avoid uncontrolled vibration, some type of damping device is used as a reaction to the action of a simple spring-mass system. Typically, the hydraulic component creates a force proportional to the speed to produce a resistance force acting in both directions of spring travel and therefore reduces the spring displacement speed to zero at rest. Said damper is an auxiliary suspension component because it cannot support the mass of the vehicle.

При приближении к границам динамических характеристик транспортного средства система подвески, содержащая рычаги управлением движения, а также энергоаккумулирующий и демпфирующий компоненты, становится ограничивающим фактором, препятствующим достижению оптимального уровня комфорта. Если пружины и демпферы перемещаются достаточно мягко (обеспечивается высокий уровень изоляции пассажира от неровностей дороги), подрессоренная масса совершает слишком большие перемещения в результате воздействия боковых и продольных сил, возникающих при повороте водителем рулевого колеса, а также нажатии на педали газа и тормоза. Эту реакцию, как правило, называют «отзывчивость управления», а качество изолирования пассажира от неровностей дороги называют «чувствительностью передвижения».When approaching the limits of the dynamic characteristics of the vehicle, the suspension system, containing the control levers of the movement, as well as energy storage and damping components, becomes a limiting factor preventing the achievement of an optimal level of comfort. If the springs and dampers move gently enough (providing a high level of passenger isolation from road irregularities), the sprung mass moves too much as a result of the lateral and longitudinal forces that arise when the driver turns the steering wheel, and also presses the gas and brake pedals. This response is generally referred to as "handling responsiveness" and the quality of the passenger's isolation from road bumps is referred to as "movement sensitivity".

За счет изменения жесткости пружины и коэффициентов демпфирования на каждом из четырех колес в углах транспортного средства можно оптимизировать характеристики поездки и управления транспортного средства. В целом, более высокая жесткость пружин, измеряемая в величине силы на единицу смещения, обеспечивает более устойчивое передвижение и отличную управляемость транспортного средства, в то время как более мягкие пружины подвески обеспечивают более «мягкое» передвижение, но снижают управляемость. Коэффициенты демпфирования, как правило, выбирают в зависимости от жесткости. К сожалению, оптимальная чувствительность передвижения достигается при более низкой жесткости пружин, а оптимальная отзывчивость управления, наоборот, при более высокой жесткости пружин. Таким образом, разработчики транспортных средств были вынуждены находить компромисс между чувствительностью передвижения и отзывчивостью управления.By changing the spring rate and damping coefficients on each of the four wheels at the corners of the vehicle, the ride and handling characteristics of the vehicle can be optimized. In general, higher spring rate, measured in force per unit of displacement, provides a more stable ride and excellent vehicle handling, while softer suspension springs provide a "softer" ride but less handling. Damping coefficients are usually chosen depending on the stiffness. Unfortunately, optimal travel feel is achieved with lower spring rates, while optimum steering response is achieved with higher spring rates. Thus, vehicle designers were forced to find a compromise between the sensitivity of the movement and the responsiveness of the control.

В рассматриваемой области техники описано большое количество двухрежимных адаптивных систем подвески с ручным управлением. Однако до настоящего времени ни одна из них не могла обеспечить требуемые характеристики автомобилей с высокими динамическими характеристиками, используя металлические устройства для накопления энергии, такие как спиральные, листовые или торсионные пружины.A large number of dual-mode adaptive manual suspension systems have been described in the art. However, to date, none of them has been able to provide the required performance of high performance vehicles using metal energy storage devices such as coil springs, leaf springs, or torsion springs.

В документе PCT/US2017/012588, Холт и др., описана избирательно переключаемая двухрежимная система подвески. Приводимый в действие толкателем внутренний пружинный механизм содержит последовательно расположенные торсион и спиральную пружину, имеющие собственную жесткость. Параллельно спиральной пружине расположено блокировочное исполнительное устройство. В первом режиме спиральная пружина может свободно перемещаться, так что общая жесткость состоит из жесткости торсиона и жесткости спиральной пружины. Во втором режиме блокировки спиральная пружина не может перемещаться, тем самым изменяя общую жесткость на жесткость торсиона. Это избирательно обеспечивает как комфортную регулировку оптимального дорожного просвета с низкой жесткостью, так и регулировку оптимальной управляемости при небольшом дорожном просвете. Несмотря на то, что указанная избирательно переключаемая двухрежимная система подвески является весьма эффективной, использование механизма с толкателем ограничивает ее использование в основном до автомобилей с очень высокими динамическими характеристиками. Таким образом, существует необходимость в избирательно переключаемой двухрежимной системе подвески, которая может использоваться в более широком диапазоне автотранспортных средств.Document PCT/US2017/012588, Holt et al., describes a selectively switchable dual mode suspension system. Driven by the pusher, the internal spring mechanism contains a torsion bar and a spiral spring arranged in series, having their own rigidity. A blocking actuator is located parallel to the spiral spring. In the first mode, the coil spring is free to move, so that the total stiffness consists of the stiffness of the torsion bar and the stiffness of the coil spring. In the second locking mode, the coil spring cannot move, thereby changing the overall stiffness to that of the torsion bar. This selectively provides both a comfortable adjustment for optimum ride height with low stiffness and an optimum handling adjustment for low ride height. Although this selectively switchable two-mode suspension system is very efficient, the use of a pushrod mechanism limits its use mainly to vehicles with very high dynamic performance. Thus, there is a need for a selectively switchable dual-mode suspension system that can be used in a wider range of vehicles.

Предпринимался ряд попыток спроектировать более общеприменимые двухрежимные системы подвески. Однако ни одна из них не является активной избирательно переключаемой системой, которая обеспечивает уменьшенный дорожный просвет в оптимальном режиме управления с высокой жесткостью пружины. Например, в документе US 2009/0302559, Доерфель, приводится описание конструкции без ручной регулировки с двумя спиральными пружинами, расположенными вокруг стойки. Пружинный узел содержит основную пружину, направляющую, упор и, по меньшей мере, одну вспомогательную пружину, последовательно соединенную с основной пружиной. Во время сжатия пружинного узла, когда вспомогательная пружина сжимается до определенной точки, упор контактирует с направляющей для препятствования дальнейшему сжатию вспомогательной пружины. Также приведено описание другой конструкции с параллельно соединенными пружинами. В документах US 9,162,548, Уэйкман, и US 9,821,621, Мэйсон, описаны сходные конструкции. Ни одна из двух конструкций не обеспечивает полную блокировку одной пружины. Мэйсон, в общем, предлагает поддерживать дорожный просвет, в то время как Уэйкман предлагает возможность увеличения дорожного просвета из ненагруженного или нейтрального состояния без его уменьшения. Ни одна из двух конструкций не содержит средство уменьшения дорожного просвета в оптимальном режиме управления при высокой жесткости пружин.A number of attempts have been made to design more generally applicable dual-mode suspension systems. However, none of them is an active selective shifting system that provides a reduced ground clearance in an optimal driving mode with a high spring rate. For example, US 2009/0302559, Doerfel, describes a non-manually adjustable design with two coil springs arranged around a strut. The spring assembly comprises a main spring, a guide, an abutment and at least one auxiliary spring connected in series with the main spring. During compression of the spring assembly, when the auxiliary spring is compressed to a certain point, the stop contacts the guide to prevent further compression of the auxiliary spring. A description is also given of another design with springs connected in parallel. US 9,162,548, Wakeman, and US 9,821,621, Mason, describe similar designs. Neither of the two designs provides complete blocking of one spring. Mason, in general, suggests maintaining the ride height, while Wakeman suggests the possibility of increasing the ride height from idle or neutral without reducing it. Neither of the two designs contains a means of lowering the ride height in the optimal control mode with high spring rates.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Согласно основному аспекту изобретения избирательно переключаемая двухрежимная система подвески транспортного средства содержит пружинную конструкцию, ориентированную между неподрессоренной массой и подрессоренной массой одного угла транспортного средства и содержащую цилиндрический демпфер, основную спиральную пружину с первой предварительно заданной жесткостью K1 пружины и вспомогательную спиральную пружину со второй предварительно заданной жесткостью K2 пружины, причем спиральные пружины последовательно расположены вокруг цилиндрического демпфера, создавая общую жесткость KT пружин, исполнительный механизм, выполненный с возможностью сжатия и разжатия спиральных пружин, упор, выполненный с возможностью перевода в нерабочее состояние вспомогательной спиральной пружины в месте установки упора, так что, когда система находится в первом комфортном режиме, общая жесткость пружин подвески транспортного средства определяется уравнением последовательности 1/KT = 1/K1 + 1/K2 и, когда система находится во втором режиме управления, общая жесткость пружин подвески транспортного средства определяется уравнением последовательности KT = K1, тем самым обеспечивая избирательно с возможностью переключения как низкую жесткость, обеспечивающую оптимальные настройки комфортного передвижения, так и высокую жёсткость, обеспечивающую оптимальные настройки управляемости и более низкий дорожный просвет.According to the main aspect of the invention, a selectively switchable dual-mode vehicle suspension system comprises a spring structure oriented between the unsprung mass and the sprung mass of one corner of the vehicle and comprising a cylindrical damper, a main coil spring with a first predetermined spring stiffness K1 and an auxiliary coil spring with a second predetermined stiffness K2 springs, wherein the coil springs are arranged in series around the cylindrical damper, creating a common spring constant KT, an actuator configured to compress and decompress the coil springs, a stop configured to disable the auxiliary coil spring at the place where the stop is installed, so that, when the system is in the first comfort mode, the total spring rate of the vehicle suspension is given by the sequence equation 1/KT = 1/K1 + 1/K2 and when the system is in the second control mode, the total spring rate of the vehicle suspension is given by the sequence equation KT = K1 , thereby providing selectively switchable both low stiffness, providing optimal ride comfort settings, and high stiffness, providing optimal handling settings and lower ride height.

Согласно другому аспекту изобретения основная спиральная пружина и вспомогательная спиральная пружина соединены с промежуточной опорой пружины.According to another aspect of the invention, the main coil spring and the secondary coil spring are connected to an intermediate spring seat.

Согласно другому аспекту изобретения исполнительный механизм воздействует на вспомогательную спиральную пружину с помощью нижней опоры пружины.According to another aspect of the invention, the actuator actuates the secondary coil spring via the lower spring seat.

Согласно другому аспекту изобретения исполнительный механизм содержит гидроцилиндр и гидравлический поршень.According to another aspect of the invention, the actuator comprises a hydraulic cylinder and a hydraulic piston.

Согласно другому аспекту изобретения вспомогательная спиральная пружина при разжатии переводится в нерабочее состояние.According to another aspect of the invention, the auxiliary coil spring is rendered inactive when released.

Согласно другому аспекту изобретения промежуточная опора пружины содержит гидроцилиндр с гидравлическим поршнем.According to another aspect of the invention, the intermediate spring seat comprises a hydraulic cylinder with a hydraulic piston.

Согласно другому аспекту изобретения вспомогательная спиральная пружина при сжатии переводится в нерабочее состояние.According to another aspect of the invention, the auxiliary coil spring is rendered inoperative when compressed.

Согласно другому аспекту изобретения гидроцилиндр перемещается по наружной стенке цилиндрического демпфера.According to another aspect of the invention, the hydraulic cylinder moves along the outer wall of the cylindrical damper.

Согласно другому аспекту изобретения упор содержит упорный участок наружной стенки цилиндрического демпфера, в который упирается контактный участок гидравлического цилиндра.According to another aspect of the invention, the abutment comprises a thrust portion of the outer wall of the cylindrical damper against which the contact portion of the hydraulic cylinder abuts.

Согласно другому аспекту изобретения система подвески дополнительно содержит блокировочное средство, выполненное с возможностью удерживания вспомогательной спиральной пружины в месте установки упора.According to another aspect of the invention, the suspension system further comprises a blocking means configured to hold the auxiliary coil spring in place of the stop.

Согласно другому аспекту изобретения система подвески дополнительно имеет третий режим маневрирования, в котором вспомогательная спиральная пружина разжимается, и основная спиральная пружина поднимается для увеличения дорожного просвета сверх настройки оптимального комфортного передвижения транспортного средства.According to another aspect of the invention, the suspension system further has a third maneuvering mode in which the secondary coil spring is decompressed and the main coil spring is raised to increase ground clearance beyond the optimum vehicle ride comfort setting.

Согласно другому аспекту изобретения цилиндрический демпфер обеспечивает регулируемое демпфирование с целью соответствия изменениям жесткости пружин для оптимального комфорта и управления транспортным средством.According to another aspect of the invention, the cylindrical damper provides adjustable damping to match changes in spring rate for optimum comfort and vehicle control.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1A показан передний механизм цилиндра одностороннего действия в сборе, установленный в обычной системе независимой двухрычажной подвески, для использования в одном углу транспортного средства, как правило, в переднем углу, вид в перспективе;In FIG. 1A shows a front single acting cylinder assembly mounted in a conventional double wishbone suspension system for use in one corner of a vehicle, typically the front corner, in perspective view;

на фиг. 1B, 1C и 1D – передний механизм цилиндра одностороннего действия в сборе под различными углами, виды в перспективе;in fig. 1B, 1C, and 1D are perspective views of the single-acting cylinder front assembly from various angles;

на фиг. 2A – часть механизма цилиндра одностороннего действия, вид в вертикальном разрезе;in fig. 2A - part of the mechanism of the single-acting cylinder, a view in vertical section;

на фиг. 2B – часть механизма цилиндра одностороннего действия и определенных компонентов демпфера, вид в перспективе;in fig. 2B is a perspective view of part of the single acting cylinder mechanism and certain damper components;

на фиг. 3A, 3B и 3C – передний механизм цилиндра одностороннего действия в сборе в нескольких вариантах высоты, установленный в обычной системе независимой двухрычажной подвески, соответственно, в пониженной, сбалансированной и приподнятой конфигурациях высоты транспортного средства;in fig. 3A, 3B, and 3C are single-acting front mechanism cylinder assemblies in multiple heights mounted in a conventional double wishbone suspension system, respectively, in lowered, balanced, and raised vehicle height configurations;

на фиг. 4A и 4B – передний механизм цилиндра одностороннего действия в сборе в пониженной конфигурации высоты транспортного средства, вид в вертикальном разрезе и главный вид;in fig. 4A and 4B are front single acting cylinder assembly in low vehicle height configuration, vertical sectional and top view;

на фиг. 4C и 4D – передний механизм цилиндра одностороннего действия в сборе в сбалансированной конфигурации высоты транспортного средства, вид в вертикальном разрезе и главный вид; in fig. 4C and 4D are front single acting cylinder assembly in vehicle height balanced configuration, vertical sectional view and top view;

на фиг. 4E и 4F – передний механизм цилиндра одностороннего действия в сборе в приподнятой конфигурации высоты транспортного средства, вид в вертикальном разрезе и главный вид;in fig. 4E and 4F are front single acting cylinder assembly in raised vehicle height configuration, vertical sectional view and main view;

на фиг. 5A – другой вариант переднего механизма цилиндра двухстороннего действия в сборе, вид в перспективе;in fig. 5A is another perspective view of a double-acting cylinder front mechanism assembly;

на фиг. 5B – передний механизм цилиндра двухстороннего действия в сборе по фиг. 5A, вид в увеличенном масштабе в перспективе;in fig. 5B is the front mechanism of the double-acting cylinder assembly of FIG. 5A is an enlarged perspective view;

на фиг. 5B – механизм цилиндра двухстороннего действия в сборе по фиг. 5A под другим углом, вид в увеличенном масштабе;in fig. 5B shows the assembly of the double-acting cylinder of FIG. 5A, another angle, enlarged view;

на фиг. 6 – часть механизма цилиндра двухстороннего действия, вид в вертикальном разрезе;in fig. 6 - part of the double-acting cylinder mechanism, vertical section view;

на фиг. 7A – другой вариант переднего механизма цилиндра двухстороннего действия в сборе, установленного в обычной системе независимой двухрычажной подвески, вид в вертикальном разрезе;in fig. 7A is another version of the front mechanism of the double-acting cylinder assembly installed in a conventional double wishbone suspension system, vertical sectional view;

на фиг. 7B – другой вариант переднего механизма цилиндра двухстороннего действия в сборе, вид в перспективе.in fig. 7B is another perspective view of a double-acting cylinder front mechanism assembly.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Варианты выполнения, примеры и возможные варианты из предыдущих параграфов, формулы изобретения или нижеприведенного писания, включая сюда их различные аспекты или соответствующие индивидуальные признаки, могут использоваться по отдельности или в комбинации. Признаки, описанные со ссылкой на какой-либо вариант выполнения, могут использоваться во всех вариантах выполнения, если такие признаки не являются несовместимымиEmbodiments, examples, and options from the preceding paragraphs, the claims, or the writings below, including various aspects thereof or respective individual features, may be used alone or in combination. Features described with reference to an embodiment may be used in all embodiments as long as such features are not incompatible.

В первом варианте выполнения система 1 подвески содержит передний механизм 3 цилиндра одностороннего действия в сборе. В обычной системе независимой двухрычажной 7 подвески поглощение толчков обеспечивается цилиндрическим демпфером 5 или стойкой. В отличие от обычного механизма стойки c одиночной спиральной пружиной, установленной соосно вокруг стойки, в рассматриваемом варианте выполнения вокруг цилиндрического демпфера 5 или стойки последовательно соосно установлены две спиральные пружины, имеющие разные жесткости. Эти пружины представляют собой основную спиральную пружину 9 с жесткостью K1 и вспомогательную спиральную пружину 11 с жесткостью K2. Для соединения двух спиральных пружин 9, 11 служит общая опора 13 пружины. На свободном конце 16 стойки 5 основная спиральная пружина 9 соединена с верхней опорой 15 или упирается в нее. Нижняя опора 17 пружины соединена со вспомогательной спиральной пружиной 11 или упирается в нее на удалении от общей опоры 13 пружины.In the first embodiment, the suspension system 1 comprises a front mechanism 3 of a single-acting cylinder assembly. In a conventional system of independent double wishbone suspension 7, shock absorption is provided by a cylindrical damper 5 or a strut. In contrast to the conventional strut mechanism with a single coil spring mounted coaxially around the strut, in the embodiment under consideration, two coil springs having different stiffnesses are sequentially coaxially mounted around the cylindrical damper 5 or strut. These springs are a main coil spring 9 with a stiffness of K1 and an auxiliary coil spring 11 with a stiffness of K2. To connect two helical springs 9, 11 is a common support 13 of the spring. At the free end 16 of the column 5, the main coil spring 9 is connected to the upper support 15 or abuts against it. The lower support 17 of the spring is connected to the auxiliary coil spring 11 or abuts against it at a distance from the common support 13 of the spring.

В пружинной системе, содержащей две последовательно соединенные пружины, общий коэффициент жесткости KT определяется из уравнения 1/KT = 1/K1+ 1/K2.In a spring system containing two springs connected in series, the overall stiffness factor KT is determined from the equation 1/KT = 1/K1+ 1/K2.

Между нижней опорой 17 пружины и несвободным концом 21 цилиндрического демпфера 5 вокруг указанного цилиндрического демпфера 5 установлен исполнительный механизм 20 с гидроцилиндром. Несмотря на то, что приведено описание предпочтительного исполнительного механизма с гидроцилиндром, исполнительный механизм может быть любым пригодным механизмом, включая сюда электрический, пневматический или иной механизм.Between the lower support 17 of the spring and the non-free end 21 of the cylindrical damper 5, an actuator 20 with a hydraulic cylinder is installed around the said cylindrical damper 5. While a preferred hydraulic ram actuator has been described, the actuator may be any suitable mechanism, including electric, pneumatic, or other mechanism.

Когда вспомогательная спиральная пружина 11 полностью растянута, так что нижняя опора 17 пружины опирается на расположенные ниже компоненты 23 подвески, и исполнительный механизм 20 втянут, вспомогательная пружина 11 не оказывает влияния на общий коэффициент жесткости KT. В этих условиях коэффициент жесткости K2 вспомогательной пружины выпадает из уравнения, так что жесткость пружины определяется как 1/KT = 1/K1. Это соответствует более жесткой подвеске, поскольку общий коэффициент жесткости двух последовательно расположенных пружин всегда ниже коэффициента жесткости одиночной пружины, взятой из двух указанных пружин. Это также соответствует меньшему дорожному просвету для оптимальной управляемости в дорожных условиях, таких как ровная автомагистраль или гоночная трасса. Указанный вариант уменьшенного дорожного просвета показан на фиг. 3A, 4A и 4B.When the sub-coil spring 11 is fully extended so that the lower spring seat 17 rests on the suspension components 23 below and the actuator 20 is retracted, the sub-spring 11 has no effect on the overall stiffness coefficient KT. Under these conditions, the coefficient of constant K2 of the auxiliary spring drops out of the equation, so that the spring constant is given by 1/KT = 1/K1. This corresponds to a stiffer suspension, since the combined spring constant of the two springs in series is always lower than that of a single spring taken from the two said springs. It also corresponds to a lower ground clearance for optimal handling in road conditions such as a flat motorway or race track. This reduced ground clearance option is shown in FIG. 3A, 4A and 4B.

Когда исполнительный механизм 20 выдвигается под действием гидравлического давления, он сжимает вспомогательную спиральную пружину 11 до тех пор, пока в определенный момент опора 13 пружины не оторвется от ограничителя 12 хода пружины, и вспомогательная спиральная пружина 11 снова не начнет оказывать влияние на общую жесткость пружины согласно формуле 1/KT = 1/K1 + 1/K2. Это соответствует менее жесткой подвеске для оптимального комфорта передвижения, наиболее подходящего в условиях более ухабистой дороги. В этом режиме также увеличивается клиренс транспортного средства в условиях более ухабистой дороги. Указанный вариант комфортного дорожного просвета или сбалансированный режим показан на фиг. 3B, 4C и 4D.When the actuator 20 extends under the action of hydraulic pressure, it compresses the auxiliary coil spring 11 until, at a certain moment, the spring seat 13 breaks away from the spring stop 12, and the auxiliary coil spring 11 again begins to influence the total spring constant according to formula 1/KT = 1/K1 + 1/K2. This corresponds to a less stiff suspension for optimum ride comfort, most suited to rougher road conditions. This mode also increases the vehicle's ground clearance in rougher road conditions. Said comfort ride height or balanced mode is shown in FIG. 3B, 4C and 4D.

В дорожных условиях, соответствующих нормальному распределению, настройки оптимального комфортного передвижения и высоты, или сбалансированный режим, могут выбираться посредством блокировки исполнительного механизма 20 в определенном положении относительно цилиндрического демпфера 5. В показанном гидравлическом исполнительном механизме 20 это достигается посредством закрывания клапана 25 для прекращения течения 27 гидравлической жидкости в исполнительный механизм 20 и из него.Under normal distribution road conditions, optimal ride comfort and height settings, or a balanced mode, can be selected by locking the actuator 20 in a certain position relative to the cylindrical damper 5. In the hydraulic actuator 20 shown, this is achieved by closing the valve 25 to stop the flow 27 hydraulic fluid into and out of the actuator 20.

Исполнительный механизм 20 может содержать гидроцилиндр 19, герметично соединенный с гидравлическим поршнем 29 с возможностью его скольжения, который, в свою очередь, герметично соединен с наружной стенкой цилиндрического демпфера 5 с возможностью его скольжения. Положение гидравлического поршня 29 определяется объемом гидравлической жидкости в гидравлической камере 33, ограничиваемой внутренней стенкой 35 гидроцилиндра 19, наружной стенкой 31 гидравлического демпфера 5 и поршнем 29. Поршень 29 может контактировать с нижней опорой 17 пружины, так что гидравлический поршень 29 и нижняя опора 17 пружины совершают возвратно-поступательное движение относительно цилиндрического демпфера 5. Как указано выше, уплотнения 39 препятствуют вытеканию гидравлической жидкости между указанными компонентами, в то же время допуская возвратно-поступательное движение с относительно малым трением. Клапан 25 может быть закрыт для фиксирования объема гидравлической жидкости в гидравлической камере 33 для блокировки исполнительного механизма 20 в требуемом положении в сбалансированном режиме системы подвески.The actuator 20 may include a hydraulic cylinder 19, hermetically connected to the hydraulic piston 29 with the possibility of sliding, which, in turn, is tightly connected to the outer wall of the cylindrical damper 5 with the possibility of sliding. The position of the hydraulic piston 29 is determined by the volume of hydraulic fluid in the hydraulic chamber 33 bounded by the inner wall 35 of the hydraulic cylinder 19, the outer wall 31 of the hydraulic damper 5 and the piston 29. The piston 29 can contact the lower spring seat 17 so that the hydraulic piston 29 and the lower spring seat 17 reciprocate relative to the cylindrical damper 5. As stated above, the seals 39 prevent hydraulic fluid from flowing out between said components while allowing reciprocation with relatively little friction. The valve 25 may be closed to fix the volume of hydraulic fluid in the hydraulic chamber 33 to lock the actuator 20 in position in the balanced mode of the suspension system.

Для определенных целей маневрирования транспортного средства как преимущество следует еще больше увеличить дорожный просвет транспортного средства. Например, если транспортное средство должно спускаться по крутой подъездной дороге для въезда на шоссе, дополнительный дорожный просвет транспортного средства может быть полезным для препятствования контакту компонентов транспортного средства с подъездной дорогой или дорожной поверхностью. В этой ситуации исполнительный механизм 20 может дополнительно выдвигаться для подъема передней части транспортного средства. В указанном дополнительно поднятом положении система может именоваться режимом маневрирования, показанным на фиг. 3C, 4E и 4 F. Это не означает, что транспортное средство должно двигаться со значительной скоростью, но в определенных условиях указанный вариант является полезным решением.For certain purposes of maneuvering the vehicle, the ground clearance of the vehicle should be further increased as an advantage. For example, if the vehicle must descend a steep access road to enter a highway, the additional vehicle ground clearance may be useful in preventing vehicle components from contacting the access road or road surface. In this situation, the actuator 20 may further extend to raise the front of the vehicle. In said additional raised position, the system may be referred to as the maneuvering mode shown in FIG. 3C, 4E and 4 F. This does not mean that the vehicle must move at a significant speed, but in certain conditions this option is a useful solution.

Во втором варианте выполнения, показанном на фиг. 5A – 5C, 6 и 7A – 7B, система содержит передний механизм цилиндра двухстороннего действия в сборе. Как и в первом варианте выполнения с механизмом цилиндра одностороннего действия, система подвески второго варианта выполнения содержит цилиндрический демпфер 5 с основной и вспомогательной спиральными пружинами 9, 11, соединенными последовательно и установленными соосно вокруг цилиндрического демпфера 5. Однако в этом варианте выполнения опора 13 пружины, соединяющая спиральные пружины 9, 11, также содержит возвратно-поступательный цилиндр 41, который движется вдоль цилиндрического демпфера 5. Кроме того, вспомогательная спиральная пружина 11 прикреплена на дальнем конце от опоры 13 пружины относительно компонентов 23 подвески, к которым крепится цилиндрический демпфер 5. Таким образом, сжатие или разжатие пружин 9, 11 от места между пружинами обеспечивается гидроцилиндром 41.In the second embodiment shown in FIG. 5A - 5C, 6 and 7A - 7B, the system contains the front mechanism of the double-acting cylinder assembly. As in the first embodiment with the single-acting cylinder mechanism, the suspension system of the second embodiment comprises a cylindrical damper 5 with main and auxiliary coil springs 9, 11 connected in series and mounted coaxially around the cylindrical damper 5. However, in this embodiment, the spring support 13, connecting the coil springs 9, 11 also includes a reciprocating cylinder 41 that moves along the cylindrical damper 5. In addition, the auxiliary coil spring 11 is attached at the distal end of the spring support 13 relative to the suspension components 23 to which the cylindrical damper 5 is attached. Thus, the compression or expansion of the springs 9, 11 from the place between the springs is provided by the hydraulic cylinder 41.

Гидроцилиндр 41 установлен так, что он совершает возвратно-поступательное движение по участку наружной стенки 37 цилиндрического демпфера 5. С каждой стороны поршня между гидроцилиндром 41 и наружной стенкой 37 цилиндрического демпфера 5 расположены гидравлические камеры. Благодаря подаче гидравлической жидкости в одну из гидравлических камер 43, 45, гидроцилиндр 41 принудительно перемещается в одном направлении вдоль цилиндрического демпфера 5. В показанном варианте выполнения увеличение давления гидравлической жидкости в первой гидравлической камере 43 вынуждает гидроцилиндр 41 сжимать основную спиральную пружину 9 и увеличивает дорожный просвет транспортного средства. И, наоборот, увеличение давления гидравлической жидкости во второй гидравлической камере 45 вынуждает гидроцилиндр 41 сжимать вспомогательную спиральную пружину 11 и уменьшает дорожный просвет транспортного средства. Когда дорожный просвет транспортного средства становится достаточно небольшим, клапан 25 может быть закрыт для прекращения дальнейшего течения гидравлической жидкости в гидравлические камеры 43, 45. Это блокирует гидроцилиндр 41 относительно цилиндрического демпфера 5, и поскольку он удерживается от перемещения, также блокируется вспомогательная спиральная пружина 11, так чтобы она не могла оказывать влияния на общую жесткость KT пружин. В этом оптимальном режиме управления общая жесткость KT пружин равна жесткости K1 основной спиральной пружины, и жесткость пружин определяется равенством 1/KT = 1/K1.The hydraulic cylinder 41 is installed so that it reciprocates along the section of the outer wall 37 of the cylindrical damper 5. Hydraulic chambers are located on each side of the piston between the hydraulic cylinder 41 and the outer wall 37 of the cylindrical damper 5. Due to the supply of hydraulic fluid to one of the hydraulic chambers 43, 45, the hydraulic cylinder 41 is forcibly moved in one direction along the cylindrical damper 5. In the embodiment shown, the increase in hydraulic fluid pressure in the first hydraulic chamber 43 forces the hydraulic cylinder 41 to compress the main coil spring 9 and increases the ground clearance vehicle. Conversely, an increase in the pressure of the hydraulic fluid in the second hydraulic chamber 45 forces the hydraulic cylinder 41 to compress the auxiliary coil spring 11 and reduces the ground clearance of the vehicle. When the vehicle's ground clearance becomes low enough, the valve 25 can be closed to stop further flow of hydraulic fluid into the hydraulic chambers 43, 45. This locks the hydraulic cylinder 41 against the cylindrical damper 5, and as it is kept from moving, the auxiliary coil spring 11 is also blocked. so that it cannot influence the total spring stiffness KT. In this optimal control mode, the total stiffness KT of the springs is equal to the stiffness K1 of the main coil spring, and the stiffness of the springs is given by 1/KT = 1/K1.

Когда клапан 25 открыт, и вспомогательная спиральная пружина 11 снова может оказывать влияние на общую жесткость пружин согласно формуле 1/KT = 1/K1 + 1/K2. В этом сбалансированном режиме, который является оптимальным комфортным режимом, гидроцилиндр 41 свободно перемещается в продольном направлении за счет сжатия основной и вспомогательной спиральных пружин 9, 11, гидравлическая жидкость свободно течет между первой и второй гидравлическими камерами 43, 45, и дорожный просвет остается больше просвета в оптимальном режиме управления.When the valve 25 is open and the auxiliary coil spring 11 can again influence the total spring rate according to the formula 1/KT = 1/K1 + 1/K2. In this balanced mode, which is the optimal comfort mode, the hydraulic cylinder 41 moves freely in the longitudinal direction due to the compression of the main and auxiliary coil springs 9, 11, the hydraulic fluid flows freely between the first and second hydraulic chambers 43, 45, and the ground clearance remains greater than the clearance in optimal control mode.

На наружной стенке 37 цилиндрического демпфера 5 может быть предусмотрен упор 47 для упирания контактного участка 49 гидроцилиндра 41. Контактный участок 49 упирается в упор 47 стенки, когда в первую гидравлическую камеру 43 принудительно поступает достаточное количество гидравлической жидкости, что увеличивает дорожный просвет транспортного средства. Режим маневрирования на указанной увеличенной высоте дорожного просвета может поддерживаться посредством закрывания клапана 25, чтобы снова остановить течение гидравлической жидкости между первой и второй гидравлическими камерами. 43, 45.An abutment 47 may be provided on the outer wall 37 of the cylindrical damper 5 to abut the contact portion 49 of the hydraulic cylinder 41. The contact portion 49 abuts against the abutment 47 of the wall when a sufficient amount of hydraulic fluid is forced into the first hydraulic chamber 43, which increases the ground clearance of the vehicle. The mode of maneuvering at said increased ride height can be maintained by closing the valve 25 to again stop the flow of hydraulic fluid between the first and second hydraulic chambers. 43, 45.

Следует отметить, что регулируемая система демпфирования очень полезна для использования совместно с описанной системой подвески для компенсации изменений жесткости пружин и дорожного просвета.It should be noted that an adjustable damping system is very useful when used in conjunction with the described suspension system to compensate for changes in spring rate and ride height.

Также следует понимать, что, несмотря на то, что в представленном варианте выполнения описана конкретная компоновка компонентов, могут быть предусмотрены другие компоновки. Несмотря на то, что описаны и заявлены конкретные последовательности этапов, следует понимать, что этапы могут выполняться в любом порядке, по отдельности или совместно, если не указано иное, обеспечивая при этом преимущества настоящего изобретения.It should also be understood that while a particular arrangement of components is described in the illustrated embodiment, other arrangements may be envisaged. While specific sequences of steps have been described and claimed, it should be understood that the steps may be performed in any order, individually or in combination, unless otherwise indicated, while still providing the benefits of the present invention.

Несмотря на то, что в различных примерах содержатся специальные компоненты, показанные на чертежах, варианты выполнения настоящего изобретения не ограничиваются до указанных конкретных комбинаций. Существует возможность использования некоторых компонентов или признаков из одного из примеров в комбинации с признаками или компонентами из другого из примеров.While the various examples contain specific components shown in the drawings, embodiments of the present invention are not limited to these particular combinations. It is possible to use some components or features from one of the examples in combination with features or components from another of the examples.

Несмотря на описанный пример варианта выполнения, специалисту средней квалификации в рассматриваемой области техники должно быть понятно, что могут быть выполнены определенные модификации в объеме приложенной формулы изобретения. По этой причине следует изучить приведенную ниже формулы изобретения, чтобы определить ее истинный объем и содержание.Despite the exemplary embodiment described, one of ordinary skill in the art will appreciate that certain modifications may be made within the scope of the appended claims. For this reason, the following claims should be examined to determine their true scope and content.

Claims (17)

1. Избирательно переключаемая двухрежимная система подвески транспортного средства, выполненная с возможностью ориентирования между неподрессоренной массой и подрессоренной массой одного угла транспортного средства и содержащая:1. Selectively switchable two-mode vehicle suspension system, configured to orient between the unsprung mass and the sprung mass of one corner of the vehicle, and comprising: цилиндрический демпфер;cylindrical damper; основную спиральную пружину с первой предварительно заданной жесткостью K1 пружины и вспомогательную спиральную пружину со второй предварительно заданной жесткостью K2 пружины, причем спиральные пружины соединены с общей опорой пружины и последовательно расположены вокруг цилиндрического демпфера, создавая общую жесткость KT пружин;a main coil spring with a first predetermined spring rate K1 and an auxiliary coil spring with a second predetermined spring rate K2, the coil springs being connected to a common spring seat and arranged in series around the cylindrical damper to provide a common spring rate KT; исполнительный механизм, установленный на демпфере и выполненный с возможностью сжатия и разжатия спиральных пружин,an actuator mounted on the damper and configured to compress and decompress the coil springs, упорное средство, выполненное с возможностью перевода в нерабочее состояние вспомогательной спиральной пружины в по меньшей мере одном месте установки упора,thrust means configured to disable the auxiliary coil spring in at least one stop installation location, так что, когда система находится в первом режиме, общая жесткость пружин подвески определяется уравнением последовательности 1/KT = 1/K1 + 1/K2 и, когда система находится во втором режиме, общая жесткость пружин подвески транспортного средства определяется уравнением последовательности 1/KT = 1/K1, тем самым обеспечивая избирательно с возможностью переключения как низкую жесткость, обеспечивающую оптимальные настройки комфортного передвижения в первом режиме, так и высокую жесткость, обеспечивающую оптимальные настройки управляемости и более низкий дорожный просвет.so that when the system is in the first mode, the total spring rate of the suspension is given by the sequence equation 1/KT = 1/K1 + 1/K2 and when the system is in the second mode, the total spring rate of the vehicle suspension is given by the sequence equation 1/KT = 1/K1, thereby providing selectively with the possibility of switching both low stiffness, providing optimal settings for comfortable movement in the first mode, and high stiffness, providing optimal handling settings and lower ground clearance. 2. Система подвески по п. 1, в которой исполнительный механизм содержит гидроцилиндр и гидравлический поршень.2. Suspension system according to claim 1, wherein the actuator comprises a hydraulic cylinder and a hydraulic piston. 3. Система подвески по п. 2, в которой гидроцилиндр перемещается по наружной стенке цилиндрического демпфера.3. Suspension system according to claim. 2, in which the hydraulic cylinder moves along the outer wall of the cylindrical damper. 4. Система подвески по п. 3, в которой упорное средство содержит упорный участок наружной стенки цилиндрического демпфера, в который упирается контактный участок гидравлического цилиндра.4. Suspension system according to claim 3, in which the thrust means comprises a thrust section of the outer wall of the cylindrical damper against which the contact section of the hydraulic cylinder abuts. 5. Система подвески по любому из пп. 1-4, в которой исполнительный механизм способен воздействовать на вспомогательную спиральную пружину с помощью нижней опоры пружины.5. Suspension system according to any one of paragraphs. 1-4, wherein the actuator is capable of acting on the secondary coil spring via the lower spring seat. 6. Система подвески по любому из пп. 1-5, в которой вспомогательная спиральная пружина при разжатии переводится в нерабочее состояние.6. Suspension system according to any one of paragraphs. 1-5, in which the auxiliary coil spring, when released, is rendered inoperative. 7. Система подвески по любому из пп. 1-6, дополнительно содержащая третий режим маневрирования, в котором вспомогательная спиральная пружина и основная спиральная пружина сжимаются вне пределов первого режима для увеличения дорожного просвета транспортного средства выше дорожного просвета при оптимальных настройках комфортного передвижение в первом режиме.7. Suspension system according to any one of paragraphs. 1-6, further comprising a third maneuvering mode in which the secondary coil spring and the main coil spring are compressed outside the first mode to increase the vehicle's ride height above the ride height at the optimum ride comfort setting in the first mode. 8. Система подвески по любому из пп. 1-3, в которой исполнительный механизм содержит общую опору пружины.8. Suspension system according to any one of paragraphs. 1-3, in which the actuator comprises a common spring seat. 9. Система подвески по п. 8, в которой упорное средство содержит блокировочное средство, выполненное с возможностью удерживания вспомогательной спиральной пружины во множестве выбранных мест расположения упора.9. The suspension system of claim. 8, wherein the stop means comprises a blocking means configured to hold the secondary coil spring at a plurality of selected stop locations. 10. Система подвески по п. 9, в которой блокировочное средство содержит клапанное средство для препятствования течению гидравлической жидкости в гидроцилиндр.10. The suspension system of claim 9, wherein the blocking means comprises valve means for preventing hydraulic fluid from flowing into the hydraulic cylinder. 11. Система подвески по любому из пп. 8-10, дополнительно содержащая третий режим маневрирования, в котором вспомогательная спиральная пружина разжимается и основная спиральная пружина поднимается для увеличения дорожного просвета транспортного средства сверх настройки оптимального комфортного передвижения в первом режиме.11. Suspension system according to any one of paragraphs. 8-10, further comprising a third maneuvering mode in which the secondary coil spring is decompressed and the main coil spring is raised to increase the vehicle's ride height beyond the first mode's optimum ride comfort setting. 12. Система подвески по любому из пп. 1-11, в которой цилиндрический демпфер обеспечивает регулируемое демпфирование с целью соответствия изменениям жесткости пружин для оптимального комфорта и управления транспортным средством.12. Suspension system according to any one of paragraphs. 1-11, in which the cylindrical damper provides adjustable damping to match changes in spring rate for optimum comfort and vehicle control.
RU2023106521A 2020-08-21 Dual-mode suspension system of a vehicle with adjustable ground clearance RU2801906C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2801906C1 true RU2801906C1 (en) 2023-08-18

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0520928A1 (en) * 1991-06-24 1992-12-30 Mauro Bianchi S.A. Vehicle suspension having two stiffnesses, one for obtaining a good level of comfort and the other for a good level of vehicle alignment
RU2010141817A (en) * 2008-05-15 2012-06-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся (Jp) VEHICLE SUSPENSION SYSTEM

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0520928A1 (en) * 1991-06-24 1992-12-30 Mauro Bianchi S.A. Vehicle suspension having two stiffnesses, one for obtaining a good level of comfort and the other for a good level of vehicle alignment
RU2010141817A (en) * 2008-05-15 2012-06-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся (Jp) VEHICLE SUSPENSION SYSTEM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9586456B2 (en) Recuperating passive and active suspension
CN108473017B (en) Dual ratio vehicle suspension system
US5682980A (en) Active suspension system
US5598903A (en) Acceleration sensitive flow sensitive mcpherson strut
US6776269B1 (en) Twin piston shock absorber
US20030173754A1 (en) Method and apparatus for rebound control
JPS63159119A (en) Suspension system and fluid cylinder device
JP3513423B2 (en) Passive damping device for shock absorber
EP1312827B1 (en) Floating port blocker for the piston of a damper
RU2801906C1 (en) Dual-mode suspension system of a vehicle with adjustable ground clearance
WO1998014718A1 (en) ACCELERATION SENSITIVE FLOW SENSITIVE McPHERSON STRUT
US20230302862A1 (en) Dual rate vehicle suspension system with adjustable ride height
US20200309228A1 (en) Variable damping force shock absorber
JPH0361856B2 (en)
JP4318071B2 (en) Hydraulic shock absorber
KR100235322B1 (en) Shock absorber
KR960004424Y1 (en) Damping valve of shock absorber for a vehicle
KR970010361B1 (en) Damping apparatus
JPH0249404Y2 (en)
KR19990050310A (en) Car shock absorber structure
JPS60237236A (en) Damper with variable spring constant
JPH07229534A (en) Hydraulic buffer
JP2003011636A (en) Suspension device
KR19990054269A (en) Hydraulic Damper of Pressure Shock Absorber
KR19990031636U (en) Rolling Control of Car Suspension