专利名称：车辆悬架系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及车辆悬架系统，更具体而言涉及这样一种车辆悬架系统，其包括多个悬架油缸，每个都布置在车辆底盘和多个承载车轮的车轴中相应一个之间；以及经由各个管道连接到悬架油缸的控制油缸。
背景技术：
美国专利No.3,024,037公开了这样一种车辆悬架系统的示例，其包括四个悬架油缸，每个都布置在连接到车辆底盘的底盘侧构件中相应一个和连接到承载各个车轮的车轴的车轮侧构件中相应一个之间；以及界定四个室的控制油缸，这些室通过各个个别管道与四个悬架油缸各自的室保持连通。控制油缸具有壳体，该壳体的内部空间被分隔壁分成两个空间。
两个活塞各自液密且可滑动地布置在由分隔壁划分的两个空间中，并且通过液密且可滑动地配合装入分隔壁的通孔中的连杆而彼此一体连接。尽管其构造简单，但在车轮之一行驶在路面的突起部分上的情况下，以及在所谓“对角车轮的同相移动”(其中对角相对的两个车轮同时在相同方向上向上或向下移动)的情况下，该车辆悬架系统能够允许所关注的一个或多个车轮在向上或向下方向上平稳移动，同时适当地限制车身的侧倾和纵倾，由此改善驾驶车辆的舒适性。注意在以下包括“具体实施方式
”的说明中，例如上述两个由连杆一体连接的活塞的多个活塞将被称为“活塞组件”。
在该美国专利文献所公开的车辆悬架系统中，控制油缸必须具有很大的尺寸，因为要求由控制油缸界定的四个室中的每一个都具有允许按需要驱动四个悬架油缸中相应油缸的容量。就是说，每个室都必须具有足够大的容量，以接纳从相应悬架油缸排出的工作油以及存储要供应到相应悬架油缸的工作油。大尺寸的控制油缸导致难以将其安装在车辆上并导致车辆重量的增大，这引起制造车辆的成本增大。
虽然已经描述了在控制油缸具有四个室的情况下遇到的问题，但在控制油缸具有两个室的情况下也有相同的问题。另外，在以下情况下可以有同样的事情，其中控制油缸具有三个或五个或更多室，这些室除了与悬架油缸的室连通的室以外还包括用于产生作用在活塞组件上的控制力的一个室。
发明内容
考虑到上述背景技术而做出了本发明。所以本发明的目的是提供一种大小紧凑的车辆悬架系统。该目的可以根据本发明的原理来实现，其提供了一种车辆悬架系统，用于具有底盘和车轴的车辆，所述车轴承载车轮，所述系统包括(a)多个悬架油缸，每个都布置在连接到所述底盘的底盘侧构件和连接到承载车轮的所述车轴的多个车轮侧构件中的相应一个车轮侧构件之间；(b)控制油缸，其包括壳体和可滑动地安装在所述壳体中的至少一个活塞，使得所述壳体和所述至少一个活塞协作来界定多个室，每个室都具有在所述至少一个活塞相对于所述壳体滑动运动时可变的体积；(c)个别管道，每个都连通所述控制油缸的所述多个室中的相应一个与所述多个悬架油缸中相应一个的室；和(d)悬架油缸操作方便装置，其可操作来方便所述多个悬架油缸中每一个的操作，以允许在所述控制油缸的所述至少一个活塞已到达其行程末端之后所述多个车轮侧构件中每一个相对于所述底盘侧构件的位移。
在如上所述构造的本车辆悬架系统中，与其中控制油缸适合于在悬架油缸的活塞在其行程范围内移动期间能够允许工作油流入或流出控制油缸的传统车辆悬架系统相比，控制油缸可以制造得尺寸更紧凑。如果在例如车轮之一行驶在路面的突起部分上的情况下，以及在“对角车轮的同相移动”(其中对角相对的两个车轮同时在相同方向上向上或向下移动)的情况下，在悬架油缸的活塞移动期间控制油缸的活塞到达其行程末端，则控制油缸无法实现其允许每个车轮平稳垂直移动的功能，由此恶化驾驶舒适性。为了避免这样一个问题，在传统悬架系统中控制油缸不可避免地尺寸很大。但是，在根据本发明的悬架系统中，由于设置了悬架油缸操作方便装置，即使在控制油缸的活塞到达其行程末端之后每个悬架油缸也可以继续其平稳操作，由此使得可以限制驾驶舒适性的恶化。
通过结合附图阅读本发明当前优选实施例的以下详细说明，将更好地理解本发明的上述和其他目的、特征、优点以及技术和工业重要性，附图中图1是示出根据本发明第一实施例构造的车辆悬架系统的示意图；图2是图1的车辆悬架系统中的控制油缸的正剖视图；图3是沿图2的线A-A所取的剖视图；图4是用于解释图2的控制油缸的功能的视图；图5是在根据本发明第二实施例构造的车辆悬架系统中的控制油缸的正剖视图；图6是示出图5的车辆悬架系统中的一个减振器和控制器的示意图；图7是示出根据本发明第三实施例构造的车辆悬架系统的示意图；图8是示出根据本发明第四实施例构造的车辆悬架系统的示意图；和图9是示出根据本发明第五实施例构造的车辆悬架系统的示意图。
具体实施例方式
首先将参考图1-4详细说明根据本发明第一实施例构造的车辆悬架系统。如图1所示，用于车辆的车辆悬架系统包括多个悬架油缸，形式为分别为左右前轮和左右后轮设置的减振器10、12、14、16。这四个减振器10、12、14、16中的每一个都置于车轮侧构件20(与承载相应一个车轮的车轴相连接)和底盘侧构件22(与车辆的底盘相连接)之间，并包括壳体24和液密且可滑动地配合装入壳体24中的活塞26。在本实施例中，壳体24附装到车轮侧构件20，而从活塞26延伸并突出壳体24的活塞杆27附装到底盘侧构件22。活塞26与壳体24协作界定分别在活塞26相对两侧上形成的两个液压室28、30，并且活塞26具有用于在两个液压室28、30之间油液连通的油液通道。该油液通道设有限流器或节流阀32，其限制两个液压室28、30之间的液压工作油的流动，并由此限制活塞26相对于壳体24的运动速度，使得减振器10、12、14、16根据活塞26和壳体24的相对运动的被限制速度来提供阻尼力。注意，虽然限流器32在图1中示为似乎由单个固定限流器(对通过其的油液流动具有预定不变阻力)构成，但限流器32实际上由固定限流器和至少一个阀的组合构成，以使得与减振器收缩时相比，在减振器伸长时减振器10、12、14、16所提供的阻尼力更大。
四个减振器10-16通过各个个别管道40、42、44、46连接到控制油缸48。控制油缸48包括活塞组件50和油缸壳体52，活塞组件50包括连接到彼此的三个活塞，活塞组件50液密且可滑动地配合装入油缸壳体52中。活塞组件50的三个活塞包括第一活塞60、第二活塞62和第三活塞64，这三个活塞在控制油缸48的轴向上沿图1中所见的向右的方向按此描述顺序彼此串联排列。控制油缸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。于是，三个活塞60、62、64和两个连杆66、68彼此串联连接构成活塞组件50。
油缸壳体52具有台阶状的油缸孔，该油缸孔包括一个中间的大直径部分和与中间大直径部分的各个相反轴向端相邻形成的两个小直径部分，这些小直径部分的直径小于大直径部分的直径。活塞组件50被接纳在油缸壳体52的该台阶状油缸孔中，使得活塞组件50与台阶状孔协作界定四个液压室在第一活塞60远离第二活塞62的一侧上形成的第一液压室70；在第一活塞60和第二活塞62之间形成的第二液压室72；在第二活塞62和第三活塞64之间形成的第三液压室74；以及在第三活塞64远离第二活塞62的一侧上形成的第四液压室76。第一活塞60具有外承压表面80和内承压表面82，前者部分界定了形式为第一液压室70的外液压室，后者部分界定了形式为第二液压室72的内液压室。第二活塞62具有内承压表面84和内承压表面86，前者部分界定了第二液压室72，后者部分界定了形式为第三液压室74的内液压室。第三活塞64具有内承压表面88和外承压表面90，前者部分界定了第三液压室74，后者部分界定了形式为第四液压室76的外液压室。
第一液压室70通过个别管道40连接到用于左前轮的减振器10的液压室28，使得外承压表面80承受减振器10的液压室28中的液压。第四液压室76通过个别管道42连接到用于右前轮的减振器12的液压室28，使得外承压表面90承受减振器12的液压室28中的液压。在本实施例中，第一活塞60和第三活塞64具有相同的直径，并且外承压表面80和90具有相同的承压表面积。
形成在相邻的第一活塞60和第二活塞62之间的第二液压室72通过个别管道46连接到用于右后轮的减振器16的液压室28，并且第一活塞60和第二活塞62的相对的两个内承压表面82和84承受减振器16中的液压。基于作用在直径小于第二活塞62的第一活塞60的内承压表面82上的液压的力作用在如图1所示的向左的方向上，而基于作用在第二活塞62的内承压表面84上的液压的力作用在向右的方向上。因此，活塞组件50的第二液压室72具有这样的有效承压表面积，其承受向右作用在活塞组件50上的液压，并且其等于第二活塞62的承压表面84的面积减去第一活塞60的承压表面82的面积。
形成在相邻的第二活塞62和第三活塞64之间的第三液压室74通过个别管道44连接到用于左后轮的减振器14的液压室28，并且第二活塞62和第三活塞64的相对的两个内承压表面86和88承受减振器14中的液压。基于作用在相对较大的第二活塞62的内承压表面86上的液压的力作用在向左的方向上，而基于作用在相对较小的第三活塞64的内承压表面88上的液压的力作用在向右的方向上。因此，活塞组件50的第三液压室74具有这样的有效承压表面积，其承受向左作用在活塞组件50上的液压，并且其等于第二活塞62的承压表面86的面积减去第三活塞64的承压表面88的面积。
于是，活塞组件50承受向右作用在其上的力和向左作用在其上的力，前者是第二液压室72中的液压和上述有效承压表面积(等于第二活塞62的承压表面84的面积减去第一活塞60的承压表面82的面积)的乘积，后者是第三液压室74中的液压和上述有效承压表面积(等于第二活塞62的承压表面86的面积减去第三活塞64的承压表面88的面积)的乘积。
因为第一活塞60和第三活塞64具有相同的直径，所以活塞组件50的第二液压室72和第三液压室74具有相同的有效承压表面积。在本实施例中，确定第二活塞62的直径，以使得第二液压室72和第三液压室74的有效承压表面积等于第一液压室70和第四液压室76的承压表面积，即等于第一活塞60和第三活塞64的承压表面80和90的面积。
当车轮侧构件20和底盘侧构件22之间的距离增大时，四个减振器10-16的每一个的液压室28(其连接到第一至第四液压室70-76中相应一个)中的液压增大。在本实施例中，与由于车轮侧构件20和底盘侧构件22之间的距离减小而使得每个减振器10-16收缩期间相比，在由于车轮侧构件20和底盘侧构件22之间的距离增大而使得每个减振器10-16伸长期间的阻尼力更大，这样与其中控制油缸48连接到液压室30的布置相比，在控制油缸48连接到液压室28的本实施例中可以更有效地控制阻尼力。
在如上所述构造的本车辆悬架系统中，控制油缸48设有悬架油缸操作方便装置，该悬架油缸操作方便装置在活塞组件50到达其任一行程末端附近之后可操作来方便每个减振器10-16的操作，以使得即使在活塞组件50到达其行程末端之后也允许车轮侧构件20相对于底盘侧构件22位移。如作为控制油缸48剖视图的图2所示，连通槽102、104、106、108、110、112形成在油缸壳体52的内周表面的各个部分中，当活塞组件50位于其每个相反行程末端附近时活塞60、62、64配合装入这些部分。
每个连通槽102-112具有这样的长度，当活塞组件50位于其任一行程末端附近时，该长度允许液压室70-76中的每对相邻液压室(其作为位于活塞60、62、64中相应一个的各个相反侧上的可连通室)之间油液连通。就是说，在活塞组件50位于其任一行程末端附近的情况下，每对相邻液压室70-76经由相应的连通槽102-112而保持彼此连通，由此允许工作油从相邻液压室中的一个向着相邻液压室中的另一个流动。注意，虽然油缸壳体52由于其制造的方便而实际上由多个构件或多个块构成，但是壳体52示为似乎其由单个块提供，因为其在装配好后作为单个块起作用。
将描述如上所述构造的车辆悬架系统的操作。活塞组件50受到以下力基于左前轮的减振器10的液压室28中的液压的力(由第一液压室70中的液压和外承压表面80的面积之积所表示的力)；基于右后轮的减振器16的液压室28中的液压的力(由第二液压室72中的液压和室72的有效承压表面积之积所表示的力)；基于右前轮的减振器12的液压室28中的液压的力(由第四液压室76中的液压和外承压表面90的面积之积所表示的力)；以及基于左后轮的减振器14的液压室28中的液压的力(由第三液压室74中的液压和室74的有效承压表面积之积所表示的力)。车辆设计成其质量分布左右两侧对称，以使得在车辆的正常状态下，作用在左前轮和右前轮上的负荷彼此相等，同时作用在左后轮和右后轮上的负荷彼此相等。所以，在车辆的正常状态下活塞组件50保持在中立位置处(由图2中的双点划线表示)。
例如，当由于车辆加速使车身具有纵倾运动，而导致车辆前侧上车轮侧构件20和底盘侧构件22之间的距离增大，并导致车辆后侧上的距离减小时，左前轮和右前轮的减振器10、12的液压室28中的液压增大，同时左后轮和右后轮的减振器14、16的液压室28中的液压减小，从而作用在外承压表面80、90上的液压增大，同时作用在内承压表面84、86上的液压减小。即使在车身的纵倾运动中，车辆的上述对称设计也将活塞组件50维持在其中立位置处，并且每个减振器10-16提供足够大的阻尼力，同时限制车身纵倾运动的速度。
例如，当车身具有侧倾运动而导致车辆左侧上车轮侧构件20和底盘侧构件22之间的距离增大，并导致车辆右侧上的距离减小时，左前轮和左后轮的减振器10、14的液压室28中的液压增大，同时右前轮和右后轮的减振器12、16的液压室28中的液压减小，从而作用在外承压表面80和内承压表面86上的液压增大，同时作用在内承压表面84和外承压表面90上的液压减小。在包括本悬架系统的车辆被设计为使得左前和右前减振器10、12的液压室28中的液压基本上保持相等的情况下，即使在侧倾运动中，活塞组件50也被保持在其中立位置处不动，并且减振器10-16似乎彼此独立地操作，使得每个减振器10-16根据车轮侧构件20和底盘侧构件22的相对运动提供足够大的阻尼力，同时限制车身侧倾运动的速度。
当减振器10-16中之一，例如用于左前轮的减振器10受到导致车轮侧构件20和底盘侧构件22之间距离减小的力时，或者当用于两个对角车轮的两个减振器受到导致这两个车轮在向着或离开车身的相同方向上移动的力，例如用于左前轮和右后轮的减振器10、16受到导致这两个减振器10、16的车轮侧构件20和底盘侧构件22之间距离同时出现减小的力时，减振器10、16的液压室28中的液压减小，同时减振器12、14的液压室28中的液压增大，从而作用在外承压表面80和内承压表面84上的液压减小，同时作用在内承压表面86和外承压表面90上的液压增大。结果，在如图1中所示向左的方向上作用在活塞组件50上的力比在向右的方向上作用在活塞组件50上的力变得更大，从而活塞组件50向左轴向移动。从而，第一液压室70和第二液压室72的体积减小，而第三液压室74和第四液压室76的体积增大。所以，液压工作油从减振器112、14排出到第三液压室74和第四液压室76中，同时工作油从第一液压室70和第二液压室72排出到减振器10、16中。于是，车辆悬架系统被操作成好像这样，即减振器10、16和减振器12、14通过控制油缸48彼此连通，并且油液从减振器12、14流入减振器10、16。所以，每个减振器10-16的液压室28、30中的液压之间的差减小，并且通过限流器32的油液流的速度降低，使得由每个减振器产生的阻尼力减小。因此，每个车轮可以容易地向着和离开车身移动，并且两个对角车轮可以容易地在向上或向下的方向上向着或离开车身移动，从而可以有效限制车身的垂直运动。
于是，根据本发明实施例的车辆悬架系统在车身的侧倾或纵倾运动时提供足够大的阻尼力，并在向一个车轮沿垂直方向施加力或向两个对角车轮沿相同的向上或向下方向施加力时提供相对较小的阻尼力，从而可以有效限制侧倾或纵倾运动，同时允许一个车轮的平稳垂直运动或两个对角车轮在相同的向上或向下方向上的平稳同步运动。本悬架系统不要求每个减振器10-16都设有控制阻尼力的控制设备，以根据车身姿态的具体变化或路面起伏的具体状态优化阻尼力。
当减振器10-16的操作量(伸长或收缩量)很大时，布置在控制油缸48中的活塞组件50到达其行程末端之一。在此情况下，如果悬架油缸操作方便装置不设置在悬架系统中，则控制油缸48就不可能允许工作油流入或流出控制油缸48，由此使得每个减振器10-16的阻尼力突然增大，并导致驾驶舒适性的相应恶化。但是，在根据本实施例的悬架系统中，在活塞组件50到达其任一行程末端之前，位于活塞60、62、64中相应一个的各个相反侧上的每对相邻液压室70-76经由相应的连通槽102-112而彼此连通。因此，即使在活塞组件50已到达其任一行程末端之后使得活塞组件50无法进一步移动时，也可以继续使工作油流入或流出控制油缸48。因此可以维持每个减振器10-16的平稳伸长或收缩，使得可以避免驾驶舒适性的恶化。在本实施例中，悬架油缸操作方便装置由协作来用作连通建立器的连通槽102-112构成，当控制油缸48的活塞组件50位于其任一行程末端附近时，该连通建立器可操作来在每对相邻液压室70-76之间建立油液连通。
如上所述，当活塞组件50位于其任一行程末端附近时，位于活塞60、62、64中相应一个的各个相反侧上的每对相邻液压室70-76通过相应的连通槽102-112而彼此连通。于是，可以使控制油缸48的轴向长度与传统布置相比更小，并且控制油缸48的尺寸和重量的减小导致车重和车辆制造成本的减小。另外，因为活塞组件50的实际操作范围小于最大有效范围(即在每对相邻液压室70-76不处于经由相应的连通槽102-112彼此连通的情况下活塞组件50可以移动的最大距离)，所以如同具有未设连通槽102-112的控制油缸的传统方案那样，可以限制车身的纵倾和侧倾运动。
在上述实施例中，悬架油缸操作方便装置由连通建立器提供，当控制油缸的活塞位于其任一行程末端附近时，该连通建立器可操作来在两个可连通室，即位于相应活塞60、62、64的各个相反侧上的每对相邻液压室70-76之间建立连通。连通建立器由形成在油缸壳体52的内周表面中的连通槽102-112构成。于是，本发明的目的通过这样一种低成本的简单构造有利地实现。但是，连通建立器可以以其他方式构成。例如，连通建立器可以包括(a)检测器构件，其由控制油缸的至少一个活塞保持，并可操作来检测该至少一个活塞是否位于其行程末端附近；(b)形成在该至少一个活塞中的连通通道，以使得位于该至少一个活塞的每一个的各个相反侧上的两个可连通室可通过该连通通道彼此连通；(c)常闭式阀，其布置在连通通道中，并且当由检测器构件检测到该至少一个活塞已到达其行程末端附近时打开。在此方案中，检测器构件、连通通道和常闭式阀协作来构成连通建立器。
接着将描述本发明的第二至第五实施例。在以下说明中，与第一实施例中所用的相同标号将被用来表示功能上相应的元件，并且不提供这些元件的多余说明。应该注意到第二至第五实施例的每一个中未在附图中示出的元件具有与第一实施例的功能上相应元件相同的构造。
图5和6示出根据本发明第二实施例构造的车辆悬架系统。如图5所示，控制油缸118设有形式为检测器开关120、122的检测器，每个检测器开关都可操作来检测活塞组件50是否位于其相反行程末端中的相应一个附近。同时，如图6所示，作为悬架油缸的每个减振器130都设有可变限流器132(其包括可基于向其供应的电信号而操作的作为驱动源的电动机)用于改变对工作油流动的限制程度，以由此控制减振器130的阻尼力。在此第二实施例中，悬架油缸操作方便装置除了检测器开关120、122和可变限流器132之外还包括控制器134，其可基于向其供应的开关120、122的输出信号而操作来控制限流器132。
根据此第二实施例的悬架系统以与根据第一实施例的上述悬架系统相同的方式操作，同时控制油缸118的活塞组件50的运动量很小。但是，在根据此第二实施例的悬架系统中，当由检测器开关120、122中的任一个检测到活塞组件50已到达其行程末端中相应一个附近时，检测器开关120、122中的一个向控制器134供应表示该事实的信号。响应于所供应的信号，控制器134使得可变限流器132减小对油液流动的限制程度，即控制器134将可变限流器132置于其低限制状态。当控制油缸118的活塞组件50在未到达其行程末端的情况下可移动时，例如在车轮之一行驶在路面的突起部分上的情况下，或在“对角车轮的同相运动”的情况下都允许每个车轮的平稳垂直运动，即使可变限流器132被置于使减振器表现出相对较大阻尼力的高限制状态下。但是，当活塞组件50已到达其任一行程末端时，即在使控制油缸118不可操作时，不允许至少一个车轮的平稳垂直运动。在其中如上所述可变限流器132被置于其低限制状态的此第二实施例中，可以限制驾驶舒适性的恶化。
从以上说明很清楚，在根据此第二实施例的车辆悬架系统中，作为悬架油缸的四个减振器130中的每一个都设有阻尼力改变器，其可操作来改变由减振器130所产生的阻尼力。悬架油缸操作方便装置除了阻尼力改变器之外还包括形式为控制器134的阻尼力控制器，其可响应于作为检测器的检测器开关120、122检测到活塞组件50已到达其任一行程末端附近，而操作来使得阻尼力改变器减小阻尼力。换言之，控制器134响应于检测器进行的行程末端检测而方便了悬架油缸的操作。
注意第二实施例可以被修改，例如用布置成可与减振器连接的多个储油器来代替每个减振器150-156中所包括的可变限流器132。在此修改方案中，每个储油器通过例如电磁操作阀而可选地连接到相应一个减振器或从其断开。
在上述实施例中，控制油缸48、118具有由三个活塞60、62、64所界定的四个液压室。但是，本发明同样可应用于上述美国专利No.3,024,037中的方案，其中控制油缸具有由两个活塞和一个分隔壁所界定的四个液压室。
图7示出了根据本发明第三实施例构造的车辆悬架系统，其中设置了两个控制油缸160、162，每个都具有由单个活塞界定的两个液压室。如图7所示，为左前轮和左后轮设置的减振器150、154通过控制油缸160和个别管道166、168彼此连接，同时为右前轮和右后轮设置的减振器152、156通过控制油缸162和个别管道170、172彼此连接。控制油缸160、162中的每一个都具有油缸壳体180和活塞182。连通槽184形成在油缸壳体180的内周表面的各个部分中，当活塞182位于其行程末端附近时活塞182配合装入这些部分。活塞182在正常情况下由形式为压缩螺旋弹簧186、188的弹性构件保持在其中立位置中，这些压缩螺旋弹簧布置在活塞182的各个相反侧上。另外，储油器192、194、196、198被设置成连接到各个减振150-156。
在根据此第三实施例构造的悬架系统中，在车身侧倾运动的情况下，不激活控制油缸160、162，即每个控制油缸160、162的油缸壳体180内的活塞182基本上不运动，就令人满意地限制了侧倾运动。另一方面，在车轮之一行驶在路面的突起部分上的情况下，或在“对角车轮的同相运动”的情况下，通过激活控制油缸160、162中的至少一个而允许这一个或两个车轮的相对平稳垂直运动。当在控制油缸160、162的每一个中活塞182到达其任一行程末端附近时，位于活塞182的各个相反侧上的两个液压室通过连通槽184而彼此连通，从而(分别与两个液压室连通的)减振器彼此连通。于是，即使在活塞182已到达其行程末端之后也允许减振器150-156的平稳激活，由此允许将控制油缸160、162制造得比没有连通槽184的方案在尺寸上更加紧凑。注意此第三实施例可以修改成这样，使得每个减振器150-156用没有减振功能的液压油缸代替，并使得固定或可变的限流器可以设置在连接每个减振器150-156和相应储油器192-198的管道中。
图8示出了根据本发明第四实施例构造的车辆悬架系统，其除了悬架油缸操作方便装置之外，还如同根据上述第二实施例的悬架系统那样包括可操作来检测控制油缸的活塞组件是否已到达其任一行程末端附近的检测器。但是，根据第四实施例的悬架系统在悬架油缸操作方便装置和检测器方面不同于根据上述第一至第三实施例的悬架系统。
在此第四实施例中，作为悬架油缸的四个减振器150、152、154、156通过各个个别管道40、42、44、46连接到控制油缸48。另外，个别管道40、42通过旁路管道202彼此连接，而个别管道44、46通过旁路管道204彼此连接。旁路管道202、204分别设有电磁操作开关阀206、208。每个开关阀206、208正常情况下被置于其关闭状态以关闭旁路管道202、204中相应一个，并当控制油缸48的活塞组件50已到达其任一行程末端附近时被置于其打开状态以打开相应的旁路管道202、204。应该注意术语“行程末端”不一定解释为指活塞组件50物理上不可移动超过其的机械行程末端，而可以解释为还指位于机械行程末端之内并在设计控制油缸时预定的设计行程末端。但是，为了可靠限制车身的侧倾和纵倾运动，要求允许活塞组件在控制油缸的壳体内移动某个最小距离。因此，为了在满足这样一个要求的同时使得控制油缸尺寸紧凑，优选的是上述设计行程末端尽可能靠近机械行程末端，只要悬架系统的操作不受到阻碍。该优选布置在技术是重要的，特别是在其中不直接检测活塞组件是否已到达其行程末端附近的此第四实施例中，以及还在本发明的其他实施例中。
在本第四实施例中，四个车高传感器212布置在车辆底盘中减振器150-156所在的各个局部部分中，以检测车辆底盘的各个局部部分离路面的高度或水平。这四个车高传感器212与控制器214协作来检测控制油缸48的活塞组件50是否已到达其每个行程末端附近。控制油缸48的活塞组件50的位置依赖于各个减振器150-156的活塞26的位置，这些位置对应于车辆底盘的各个局部部分的高度。于是，作为行程末端判断器的控制器214基于由各个车高传感器212检测到的高度，可以认定或判断活塞组件50是否已到达其每个行程末端附近。例如，控制油缸48的活塞组件50在正常状态下位于油缸壳体52的轴向中心中，在该状态中车辆在水平路面上保持静止或者车辆在水平路面上以恒定速度直行，同时车辆底盘的各个局部部分的高度分别由四个车高传感器212检测为具有正常值。在出现使左前轮和右后轮同时向上移动的接合部的情况下，使减振器150、156收缩，由此活塞组件50如图8所示向右移动，并最终到达其右边的行程末端。在此情况下，车高传感器212检测(表示各个减振器150、156的活塞26的位置的)车辆底盘的各个局部部分的高度，并且控制器214基于由车高传感器212检测到的局部部分高度的变化量而认定或判断活塞组件50已到达右边行程末端的附近。
在判断活塞组件50已到达行程末端附近时，控制器214允许向电磁操作开关阀206、208供应电流，由此将开关阀206、208置于其各自的打开状态，使得即使在活塞组件50已停止在机械行程末端处之后左前轮和右后轮也可以继续向上平稳移动。如果在上述判断之后开关阀206、208被保持在其关闭状态，即如果在判断之后旁路管道202、204保持关闭，则左前轮和右后轮的向上运动将由于减振器150、156的限流器32的阻尼效果而受到很强的限制。在根据本发明的此第四实施例的车辆悬架系统中，控制油缸48可以由允许活塞组件50的相对较短行程的小尺寸油缸提供，同时每个车轮可以垂直移动足够大的距离。因此可以获得特别适合于为在条件较差或不平的路面上行驶而设计的车辆的车辆悬架系统。注意电磁操作开关阀206、208同样在车辆的正常状态下可以被置于打开状态，使得用于左前轮和右前轮的减振器150、152中的液压可以彼此相等，并且用于左后轮和右后轮的减振器154、156中的液压可以彼此相等。
从以上说明很明显，在第四实施例中，每个电磁操作开关阀206、208都用作连接控制器，并且开关阀206、208与旁路管道202、204协作构成悬架油缸操作方便装置。另外，控制器214用作行程末端判断器，其可操作来基于由车高传感器212检测到的高度来判断或认定活塞组件50是否已到达其每个行程末端附近。控制器214与车高传感器212协作来构成可操作来检测活塞组件50是否已到达其每个行程末端附近的检测器。注意，在侧倾或纵倾力矩作用在车身上的情况下，在各个相反轴向上作用在控制油缸48的活塞组件50上的液压基本上彼此相等。在侧倾或纵倾力矩作用在车身上的这样一种情况下，在每个减振器150-156中产生很大的阻尼力，而控制油缸48的活塞组件50在其中立位置中基本保持静止，由此可以令人满意地限制车身的侧倾或纵倾运动。
在第四实施例中，作为连接控制器的电磁操作开关阀206设置在旁路管道202中，该旁路管道202设置来连接用于左前轮和右前轮的减振器150、152以旁路控制油缸48。类似地，作为连接控制器的电磁操作开关阀208设置在旁路管道204中，该旁路管道204设置来连接用于左后轮和右后轮的减振器154、156以旁路控制油缸48。但是，旁路管道202、204可以用以下这样的旁路管道代替，其中一个连接用于左前轮和左后轮的减振器150、154，并且另一个连接用于右前轮和右后轮的减振器152、156，以使得连接控制器设置在旁路控制油缸48的各个旁路管道中。换言之，设置旁路控制油缸的旁路管道来连接两个悬架油缸，这两个悬架油缸使得液压在彼此相反的各个方向上作用在控制油缸的至少一个活塞上，并且旁路管道设有例如开关阀的连接控制器，所述开关阀被布置来在正常情况下关闭旁路管道并在控制油缸的活塞已到达其行程末端附近时打开旁路管道。注意此处所使用的术语“使得液压在彼此相反的各个方向上作用在控制油缸的至少一个活塞上”被解释为在至少一个活塞由单个活塞组成的情况下指“使得液压在彼此相反的各个方向上作用在单个活塞上”，并且还在至少一个活塞由如第四实施例中的活塞组件组成的情况下指“使得液压在彼此相反的各个方向上作用在活塞组件上”。
图9示出了根据本发明第五实施例构造的车辆悬架系统，其与根据上述第一实施例的系统的不同之处在于另外设置了可操作来检测控制油缸48的活塞组件50是否已到达其每个行程末端附近的检测器，并在于悬架油缸操作方便装置由电磁操作方向控制阀222、224和可操作来控制阀222、224的控制器226提供。检测器可以与第二实施例中的检测器(参见图5)或第四实施例中的检测器(参见图8)相同。
在根据此第五实施例的车辆悬架系统中，在出现使左前轮和右后轮同时向上移动的接合部的情况下，即在如图9所示使活塞组件50到达其左边行程末端的情况下，响应于检测器检测到该事实，控制器226允许向每个电磁操作方向控制阀222、224供应电流。在向其供应电流的情况下，每个阀222、224从其第一位置(如图9所示的正常或去激励状态)切换到其第二位置(激励状态)，由此改变从控制油缸48向着减振器10、16流动并使得活塞组件50向左移动的工作油的流动方向，从而基于工作油流动的被改变方向而迫使活塞组件50向右移动。因为允许活塞组件50从其左边的行程末端的向右运动，所以允许减振器10、16继续收缩。当活塞组件50到达其右边行程末端附近时，响应于检测到该事实，控制器226中止向每个电磁操作方向控制阀222、224供应电流，由此每个阀222、224切换回到其第一位置(如图9所示)，从而使得活塞组件50再次向左移动。就是说，在本第五实施例中，每个电磁操作方向控制阀222、224按需要被交替激励和去激励，由此减振器10、16可以继续以无限的方式收缩，直到活塞26到达其机械行程末端。于是，在根据此第五实施例的车辆悬架系统中，控制油缸48也可以由允许活塞组件50的相对较短行程的小尺寸油缸提供，同时每个车轮可以垂直移动足够大的距离。注意每个电磁操作方向控制阀222、224的操作状态的切换不一定要完成两次或更多次。即使在每个阀222、224的操作状态的切换仅进行一次的情况下，也可以获得本发明的效果。
例如电磁操作方向控制阀222、224的切换器的方案不限于如上所述的细节，而可以按需要修改，只要该切换器可操作来可选地建立第一状态和第二状态，在第一状态中两个悬架油缸(其供应在彼此相反的各个方向上作用在控制油缸的至少一个活塞上的液压)之一连接到控制油缸的两个液压室中的一个，而两个悬架油缸中的另一个连接到两个液压室中的另一个，在第二状态中两个悬架油缸之一连接到两个室中的所述另一个，而两个悬架油缸中的另一个连接到两个室中的所述一个。
上述连接控制器和切换器中的每一个都不一定要由电磁操作阀提供，而可以由例如液控阀或机械操作阀提供，其包括在将至少一个活塞定位于其行程末端附近时机械操作来切换其操作状态的机构。另外，每个阀可以由多个阀设备的组合提供，例如可以提供来代替方向控制阀的两个开关阀。
在上述五个实施例中，每个悬架油缸都由具有阻尼器的减振器提供，所述阻尼器例如是设置在其活塞中的限流器。但是，每个悬架油缸可以由其活塞中没有阻尼器的液压油缸提供。在此情况下，液压油缸可以或可以不配备减振功能，该功能由例如其中液压油缸通过阻尼器连接到储油器的布置提供。另外，控制油缸可以连接到外力施加器，其可操作来向控制油缸施加外力以控制控制油缸的操作。
还应注意以上说明中所使用的术语“悬架油缸操作方便装置”可以解释为指这样的操作特性变化限制器，其可操作来在控制油缸的至少一个活塞到达其行程末端之后避免或限制每个悬架油缸的操作特性的变化，即将每个悬架油缸的操作特性保持成与活塞到达其行程末端之前相同或者基本不改变。
应当理解到，在需要时每个上述实施例的某些元件可以用其他实施例的功能上对应的元件代替，并且本发明可以用本领域技术人员可想到的各种变化和修改来实施。
本申请基于2004年12月3日递交的日本专利申请No.2004-351155，其内容通过引用而包含于此。
权利要求
1.一种车辆悬架系统，用于具有底盘和车轴的车辆，所述车轴承载车轮，所述系统包括多个悬架油缸，每个都布置在连接到所述底盘的底盘侧构件和连接到承载车轮的所述车轴的多个车轮侧构件中相应一个车轮侧构件之间；控制油缸，其包括壳体和可滑动地安装在所述壳体中的至少一个活塞，使得所述壳体和所述至少一个活塞协作来界定多个室，每个室都具有在所述至少一个活塞相对于所述壳体滑动运动时可变的体积；个别管道，每个都连通所述控制油缸的所述多个室中的相应一个与所述多个悬架油缸中相应一个的室；和悬架油缸操作方便装置，其可操作来方便所述多个悬架油缸中每一个的操作，以允许在所述控制油缸的所述至少一个活塞已到达其行程末端之后所述多个车轮侧构件中每一个相对于所述底盘侧构件的位移。
2.根据权利要求1所述的车辆悬架系统，其中所述控制油缸的所述多个室包括位于所述控制油缸的所述至少一个活塞中至少一个的每一个的相反侧上的两个可连通室，并且其中所述悬架油缸操作方便装置包括连通建立器，当所述控制油缸的所述至少一个活塞位于其所述行程末端附近时，所述连通建立器可操作来在所述两个可连通室之间建立连通。
3.根据权利要求2所述的车辆悬架系统，其中所述连通建立器包括形成在所述壳体的内表面中的槽，使得当所述控制油缸的所述至少一个活塞位于其所述行程末端附近时，所述两个可连通室经由所述槽界定的连通通道而彼此连通。
4.根据权利要求1所述的车辆悬架系统，其中所述多个悬架油缸包括两个悬架油缸，所述两个悬架油缸可操作来供应液压到所述控制油缸的所述多个室中，以使得分别从所述两个悬架油缸供应的所述液压在彼此相反的方向上作用在所述至少一个活塞上，并且其中所述悬架油缸操作方便装置包括(i)旁路所述控制油缸并连接所述两个悬架油缸的旁路管道；以及(ii)连接控制器，其在所述控制油缸的所述至少一个活塞位于其所述行程末端附近时打开所述旁路管道，并在所述控制油缸的所述至少一个活塞未位于其所述行程末端附近时关闭所述旁路管道。
5.根据权利要求1所述的车辆悬架系统，其中所述多个悬架油缸包括两个悬架油缸，所述两个悬架油缸分别连接到所述控制油缸的所述多个室中的两个室，以使得分别从所述两个悬架油缸供应到所述两个室中的液压在彼此相反的方向上作用在所述至少一个活塞上，其中所述悬架油缸操作方便装置包括可操作来可选地建立第一状态和第二状态的切换器，在所述第一状态中所述两个悬架油缸中的一个连接到所述两个室中的一个，而所述两个悬架油缸中的另一个连接到所述两个室中的另一个，在所述第二状态中所述两个悬架油缸中的所述一个连接到所述两个室中的所述另一个，而所述两个悬架油缸中的所述另一个连接到所述两个室中的所述一个，并且其中所述切换器建立根据所述控制油缸的所述至少一个活塞是否已到达其所述行程末端附近而选择出的所述第一状态和第二状态之一。
6.根据权利要求1、2、4和5中任一项所述的车辆悬架系统，其中所述悬架油缸操作方便装置包括可操作来检测所述控制油缸的所述至少一个活塞是否位于其所述行程末端附近的检测器，并且其中当由所述检测器检测到所述控制油缸的所述至少一个活塞已到达其所述行程末端附近时，所述悬架油缸操作方便装置被操作来方便所述多个悬架油缸中每一个的操作。
7.根据权利要求6所述的车辆悬架系统，其中所述悬架油缸操作方便装置包括阻尼力改变器，其可操作来改变由所述多个悬架油缸中至少一个所产生的阻尼力；和阻尼力控制器，其在由所述检测器检测到所述控制油缸的所述至少一个活塞已到达其所述行程末端附近时，可操作来使得所述阻尼力改变器减小所述阻尼力。
8.根据权利要求6所述的车辆悬架系统，其中所述检测器包括高度传感器，其可操作来检测所述多个悬架油缸中至少一个的每一个在其对应位置处的所述车辆底盘部分的高度；和行程末端判断器，其可操作来基于由所述高度传感器检测到的所述高度，判断所述控制油缸的所述至少一个活塞是否已到达其所述行程末端附近。
全文摘要
本发明公开了一种用于车辆的车辆悬架系统，包括(a)多个悬架油缸，每个都布置在底盘侧构件和多个车轮侧构件中的相应一个之间；(b)控制油缸，其包括壳体和可滑动地安装在所述壳体中的至少一个活塞，使得所述壳体和所述至少一个活塞协作来界定多个室，每个室都具有在所述至少一个活塞相对于所述壳体滑动运动时可变的体积；(c)个别管道，每个都连通所述控制油缸的所述多个室中的相应一个与所述多个悬架油缸中相应一个的室；和(d)悬架油缸操作方便装置，其可操作来方便所述多个悬架油缸中每一个的操作，以允许在所述控制油缸的所述至少一个活塞已到达其行程末端之后所述多个车轮侧构件中每一个相对于所述底盘侧构件的位移。
文档编号B60G21/06GK1781748SQ200510127409
公开日2006年6月7日 申请日期2005年12月2日 优先权日2004年12月3日
发明者水野和之, 金谷正基, 梶野英纪, 本间干彦 申请人:丰田自动车株式会社