专利名称：使用单个压力传感器的悬架的控制单元的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于调节一个气动悬架的方法和装置，包括提供用 于多个气动悬架元件的、具有单个压力传感器的一个控制单元。
背景技术：
车辆可以配置为使用不同类型的悬架，例如，这些悬架包括机械片 弹簧悬架、气动悬架、以及主动式或半主动式悬架。对于相关的车辆应 用，每种类型的悬架都具有一些优点/缺点。某些类型的悬架比其他类 型的悬架更适合于某些车辆应用。例如，用于军事应用的机械悬架很耐 用并可以在恶劣的环境条件下可靠地运行，但是却经常不能提供所希望 的乘坐和性能特性。气动悬架提供了更理想的乘坐特性，但是对于军用 车辆应用来说还是比较新的。气动悬架使用 一个加压气源来向多个气动 悬架元件(例如，空气弹簧)提供空气。这样一种构造中的气流的供应 和控制对于保持所希望的系统性能是很关键的。在气源构造中的一个单 个的故障(例如泄漏)会影响整个系统的完整性，造成一台车辆不能运 行。传统上，空气悬架系统是用简单的气动阀门来控制。 一个控制臂连 接至一个联动器。当底盘和悬挂的元件之间的距离小于一个设定点时， 对该联动器进行调节以使阀门向气嚢提供空气，而当该距离大于该设定 点时，将空气从气嚢中排出。该阀被构造为在该设定点周围有一定量的 滞后作用，这就足以限制空气的消耗。尽管这些系统简单且耐用，但它们有限制。它们只以一个单一的高 度设置来运作，并且这必须通过调节阀联动器来进行手动标定。电子控制空气悬架系统可以响应于驾驶指令或车辆运行状况以可 变悬桂高度来运行。假如在某一点处该悬架被置于该控制器可以用作一 个参照点来得出高度传感器定标的一个已知的位置(例如，紧靠着撞击 止动块)，就不需要进行传感联动器的调节。电子控制系统的另一个优点是提供改进的诊断能力和故障响应。 发明内容用于调节一个悬架的方法和装置包括提供多个气动悬架元件、多个 气动控制阀、以及一个歧管。每个气动悬架元件都与一个气动控制阀相 关联。歧管包括有待与一个气源流体连接的一个供气阀、 一个排气阀、 以及一个单个压力传感器。该歧管流体连接至多个气动控制阀中的每一 个，以使供气阀经由 一个相关的气动控制阀向这些气动悬架元件提供空 气，并且使排气岡经由 一个相关的气动控制阀中从这些气动悬架元件排 出空气。该单个压力传感器被用于对每个气动悬架元件确定各自的压力水 平。基于对每个气动悬架元件检测到的一个相应的压力水平，通过歧管 和多个气动控制阀中相应的一个可以单独地控制每个气动悬架元件的 压力。 一个控制单元产生控制信号来按需要改变压力以调节悬架的行车 高度。基于每个气动悬架元件所检测到的压力水平，该控制单元还可以 识别系统泄漏或确定支撑在这些气动悬架元件上的一个载荷。在所披露的一个实例中，每个气动控制阀通常处于一个关闭的位 置。这就将每个气动悬架元件都隔离开，以使气动悬架元件中某一个的 故障或泄漏不会影响其余气动悬架元件的运行。本发明提供了一种成本有效的方法和装置，用于确定每个气动悬架 元件各自的压力水平，这样可以根据需要改变压力水平来满足不同的操 作参数。从以下说明书和附图可以更好地理解本发明的这些和其他特征，下 面是其简要说明。
图l是用于调节气动悬架压力的一个控制系统的示意图。图2是用在图1的控制系统中的一个歧管的示意图。 图3A是图2的歧管一侧的透视图。图3B是图3A的歧管相对侧的透视图。
具体实施方式
图1中总体上以10表示用于一台车辆(诸如一辆军用车辆)的一 个悬架。该悬架IO包括多个气动悬架元件12(诸如空气弹簧)。在所示 的实例构造中，示出了四(4)个空气弹簧Sl-4，然而，根据需要可以 在悬架10中使用更少或额外的空气弹簧。每个气动悬架元件12都与一个气动控制阀14相关联。在所示的实 例中，气动控制阀14包括电磁阀，然而，也可以使用其他类型的阀门。 气动控制阀14通常位于一个关闭位置，从而每个气动悬架元件12都与 其他的气动悬架元件12隔离。因此，这些气动悬架元件12之一的故障 或泄漏不会影响其余气动悬架元件12的运行。一个歧管16经由这些气动控制阀14与多个气动悬架元件12中的 每一个处于流体连通。在所示实例中，歧管16包括一个供气阀18，它 流体连接到一个气源20、 一个排气岡22、 一个单个压力传感器24、以 及这些气动控制阀14。在所示实例中，排气阀22和供气阀18是电磁阀， 并且该压力传感器包括一个压力变换器；然而，也可以使用其他类型的 阀门和传感器。压力传感器24用于测量这些气动悬架元件12各自的压力水平。系 统地将每个气动控制阀14打开以检查、测量、和/或监控相应气动悬架 元件12的压力。这些检查可以是在限定时间间隔执行的定期检查，和/ 或是响应于一些运行情况或环境而执行的检查.歧管16还包括一个控制器或电子控制单元(ECU) 28和一条通信 总线30 (例如， 一条控制器局域网(CAN)总线)。ECU 28读取来自 压力传感器24的压力；控制这些气动控制阀14、排气阀22、以及供气 阀18;并且例如4吏用J1939协i义传送至CAN总线30。歧管16形成在一台车辆的不同位置中可以容易地进行安装的一个 紧凑的单元。如果一台车辆要求多于一套的气动装置(例如， 一套气动 悬架元件)，可以邻近每套气动装置放置一个歧管16。这会避开用于控 制多个气动装置的一个中央途径，该中央途径的缺点是需要用于连接至多个气动元件的长的空气管线。此外，该歧管配置具有的优点是为每个 气动装置提供更多的流动面积.可以利用软件对ECU 28进行编程以提供可以用于检测这些气动悬 架元件12中的泄漏或不均匀的压力分布的诊断程序。因此，由于弹簧 损坏或泄漏造成的潜在的功能损失可以容易地被识别。此外，可以对 ECU 28编程从而基于检测到的每个气动悬架元件12中的压力水平来确 定由这些气动悬架元件12支撑的一个栽荷。如上所述，ECU 12被编程为系统地并且单独地检查这些悬架元件 12中每一个的压力水平。这是通过每次只打开这些气动控制阀14中的 一个以使压力传感器24能够测量相关的气动悬架元件12的压力水平来 实现。因此，使用了一个单个或公共压力传感器24来监控并测量所有 气动悬架元件12各自的压力水平。此外，通过打开供气阀18可将压力 传感器24用于检查气源处的压力，以及如果需要甚至可以通过打开排 气岡22来检查环境压力。使用 一个单个压力传感器24导致显著的成本 降低、改善的悬架性能、以及比现有封装构造改进了的封装构造。控制器的功能是调节悬架行车高度。ECU 28通过读取安装在车辆 关键点处的悬架高度传感器来确定当前悬架行车高度。该当前悬架行车 高度可以与一个命令值进行比较，和/或可以用于与车辆应用和/或载荷 信息相结合来确定是否应调节悬架行车高度。为了调节悬架行车高度，ECU 28产生一个或多个控制信号以按照 需要将空气从各个气动悬架元件12中排出，或向各个气动悬架元件12 供气。为了向某一气动悬架元件供气，ECU 28会打开相关的气动控制 阀14和供气阀18，以允许空气从气源20流进气动悬架元件12。通过 打开相关的气动控制阀14和排气阀22可以将空气从气动悬架元件12 中排出。通常，将空气供给多个气动悬架元件12以增加行车高度，而 将空气排出以降低行车高度。使空气供给或排出一个气动悬架元件12 直到达到由压力传感器24测量到的一个希望的压力水平。在图2和图3A-3B中更清晰地示出了歧管的构造。在该示例性构造 中，该歧管包括 一个壳体40，具有六(6)个电磁阀，即，四(4)个 气动控制阀14、供气阀18、以及排气阀22。压力传感器24与每个阀都处于流体组合中。该壳体包括一个连接接口 42，用于向ECU28和相关 部件提供电力。可任选地，可以使用与多个控制阀结合运行的附加的压力传感器。例 如，如果一个系统包括八个控制阀，则可以使用两个压力传感器，其中每 个压力传感器与这些控制阀中的四个相关联。尽管已经披露了本发明的一个优选实施例，但是本领域技术人员将 会意识到在本发明的范围内可以进行一些修改。为此原因，应该研究所 附权利要求以确定本发明真正的范围和内容。
权利要求
1.一种车辆悬架，包括多个气动悬架元件；多个气动控制阀，每个气动悬架元件都与所述多个气动控制阀之一相关联；一个歧管，包括有待与一个气源流体连接的一个供气阀，一个排气阀、以及一个单个压力传感器，该单个压力传感器被配置为用于确定多个所述气动悬架元件各自的压力水平，所述歧管提供到所述多个气动控制阀的流体连接；以及一个控制器，该控制器与所述歧管协作来基于对每个气动悬架元件的一个相应的检测到的压力水平、经由所述供气阀和所述多个气动控制阀中相应的一个单独地向每个气动悬架元件供气。
2. 根据权利要求1所述的车辆悬架，其中，所述控制器通过打开 所述多个气动控制阀中相关的 一个来系统地检查每个气动悬架元件处 的压力，以使所述单个压力传感器可以对多个所述气动悬架元件测量各 自的压力水平。
3. 根据权利要求2所述的车辆悬架，其中，所述单个压力传感器 产生多个压力信号，每个压力信号表示所述多个气动悬架元件之一的一 个检测到的压力水平。
4. 根据权利要求3所述的车辆悬架，其中，所述控制器产生一个 控制信号，以便基于所述多个压力信号中相关的一个来单独地调节每个 气动悬架元件处的悬架行车高度。
5. 根据权利要求4所述的车辆悬架，其中，所述多个气动悬架元件包括至少 一个第 一气动悬架元件和一个第 二气动悬架元件；所述多个气动控制阀包括至少流体连接至所述第一气动悬架元件的一个第一气动控制阀，以及流体连接至所述第二气动悬架元件的一个第二气动控制阀；所述多个压力信号包括至少表示所述第一气动悬架元件的一个第 一压力水平的一个第一压力信号，以及表示所述第二气动悬架元件的一个第二压力水平的一个第二压力信号；以及 其中所述至少一个控制信号包括一个第一控制信号，该第一控制信号经所述第一气动控制阀来供 给或排出空气，以便基于所述第一压力信号调节所述第一气动悬架元件 的一个压力水平；以及一个第二控制信号，该第二控制信号经所述第二气动控制阀来供 给或排出空气，以便基于所述第二压力信号调节所述第二气动悬架元件 的一个压力水平。
6. 根据权利要求2所述的车辆悬架，其中，所述供气阀、所述排 气阀、以及所述多个气动控制阀包括电磁阀。
7. 根据权利要求2所述的车辆悬架，其中，所述多个气动控制阀 被结合在所述歧管中。
8. 根据权利要求2所述的车辆悬架，包括与所述控制器相关联的 一条通信总线，用于同所述单个压力传感器进行通信、以及将由所述控 制器产生的控制信号传送至所述多个气动控制阀中的每一个。
9. 根据权利要求l所述的车辆悬架，其中，所述控制器系统地检 查每个气动悬架元件处的压力，以识别可能的泄漏。
10. —种用于调节气动悬架压力的方法，包括以下步骤(a)提供多个气动悬架元件、多个气动控制阀，每个气动悬架元 件都与一个气动控制阀相关联，以及一个歧管，包括该多个气动控制阀，有待与一个气源流体连接的一个供气阀， 一个排气岡、以及一个单个压力传感器；(b) 利用该单个压力传感器对所述多个气动悬架元件确定各自的 压力水平；并且(c) 基于对每个气动悬架元件的一个检测到的相应压力水平经所 述歧管和所述多个气动控制阀中相应的一个来单独地控制每个气动悬 架元件的一个压力。
11.根据权利要求10所述的方法，其中的步猓(b)包括通过打开 所述多个气动控制阀中相关联的一个来检查每个气动悬架元件处的压 力，并测量所述气动悬架元件的压力水平。
12.根据权利要求ll所述的方法，包括每次只打开多个气动控制 阀中的一个.
13.根据权利要求ll所述的方法，包括产生多个离散的压力信号， 使每个压力信号代表该多个气动悬架元件之一 的 一个检测到的压力水平。
14.根据权利要求11所述的方法，包括在一个第 一时间间隔产生一个第 一组压力信号，使该第 一组压力信号中的每一压力信号代表所述多个气动悬架元件之一的一个检测到 的压力水平；以该第 一时间间隔后的 一个第二时间间隔产生一个笫二组压力信 号，使该第二组压力信号中的每一压力信号代表所述多个气动悬架元件 之一 的 一个检测到的压力水平；将该第一组压力信号与该第二组压力信号进行比较；并且基于所述第一组压力信号和所述第二组压力信号之间的比较、按 需要单独地调节这些气动悬架单元中每一个的压力。
15.根据权利要求14所述的方法，包括通过比较该第一和第二组 压力信号来识别任何系统泄漏。
16.根据权利要求13所述的方法，包括基于该多个离散的压力信 号来确定由该多个气动悬架元件所支撑的一个载荷。
全文摘要
一种车辆悬架包括多个气动悬架元件，每个气动悬架元件都与一个气动控制阀相关联。一个公共歧管流体地连接至每个气动控制阀。歧管包括有待连接至一个气源的供气阀、一个排气阀、以及一个单个压力传感器。该单个压力传感器用于测量每个气动悬架元件处的压力水平。一个控制器与歧管协作来基于各个检测到的压力水平来分别调节每个气动悬架元件的压力水平。控制器可以利用检测到的压力水平来调节悬架的行车高度、识别系统泄漏并隔离有缺陷的悬架元件、识别不均匀的压力分布、以及确定支撑在这些气动悬架元件上的一个载荷。
文档编号B60G17/04GK101264725SQ20081000735
公开日2008年9月17日 申请日期2008年3月11日 优先权日2007年3月14日
发明者维恩·A·卡龙, 阿利·法尼·马利基, 马克·C·史密斯 申请人:阿文美驰技术有限责任公司