用于运载工具的复合悬吊系统的制作方法

专利名称：用于运载工具的复合悬吊系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于运载工具的复合悬吊系统。在此所使用的用语“运载工具 (vehicle)”意欲包含但不限于客车、运动型多用途车(sport utility vehicle)、小货 车(pick-up truck)、商用卡车(commercial truck)、 公交车、箱车(van)、休旅车、露营 车(motor home)、农场装备及运送马、船、车与其它负载的非机动拖车(non-motorized trailer)。
背景技术：
自运载工具的出现以来，已经设计出许多悬吊系统以改善运载工具的乘坐性，通 过提供足够的抬升能力、运载工具稳定性与改良的操纵，不仅是为了乘员的舒适度，而且也 是为了维持结构的完整性与内容的美感。举例来说，自二十世纪早期，在使用中的机动运载 工具已经使用简易的片弹簧(leaf spring)后悬吊系统，如具有某些非机动运载工具，例如 拖车。当然，相当数量的现代运载工具，包含但不限于小货车、箱车、运动型多用途车、商用 卡车与拖车，一直在使用简易的片弹簧后悬吊系统。一些运载工具也使用螺旋弹簧(coil spring)悬吊。
除了简易的片弹簧或螺旋弹簧后悬吊系统之外，空气弹簧也已长久地被使用在各 种类型的运载工具中的许多悬吊系统中。在已知利用空气弹簧的悬吊系统中，空气弹簧在 其顶部与底部处稳固地附接至运载工具的支撑构件。这些系统通常要求具有非常高的空气 压力，这致使空气弹簧以及由此在空气悬吊上的乘坐是僵硬的。虽然利用空气弹簧的系统 在运送或拖拉重的负载方面提供了额外优势，但是其乘坐一般较僵硬。因此，当负载重时， 空气弹簧悬吊系统提供抬升，但却是以运载工具在无重负载的操作期间乘员的舒适度的降 低为代价，这是不合适的。
当运送重负载时，已经发展出许多后继市场(aftermarket)装置以提供运载工具 增进的抬升能力与稳定性。一般来说，悬吊系统足够强劲以在负载始终加载于其上时提供 充分的抬升，并在卸载操作期间使其乘坐较僵硬。不妨碍卸载操作的悬吊系统在负载时可 能不够强劲而不能提供足够抬升。此外，在大多数运载工具中通常没有足够空间来安设多 于一个的悬吊系统。虽然一些系统相当简单且容易加设到现有的运载工具，但是其它系统 需要对标准“初始设备制造商(original equipment manufacturer ;0ΕΜ) ”产品作较大的 修改及/或需要复杂的安装。
因此，本发明的目的是要利用容易安装的改装(retrofit，加装)悬吊系统来改进 现有的运载工具的乘坐性与负载运送能力，该改装悬吊系统不妨害工厂安装的运载工具的 悬吊系统。也可将相同的系统整合至新的运载工具中，以改进乘坐性、操纵与负载运送能 力。本发明的另一目的是要提供“随选的(on demand)”及/或“备用的(standby)”悬吊 系统，运载工具操作者可视需要将之接合或脱开。
本发明实现了这些需求并提供了其它相关的优点。发明内容
本发明针对一种用于运载工具的复合悬吊系统，该复合悬吊系统包括机械悬吊系 统与气动悬吊系统。该机械悬吊系统将该运载工具的本体连接至轴。该气动悬吊系统在膨 胀位置与收缩位置之间是可移动的。在该膨胀位置，该气动悬吊系统相对于该轴支撑该运 载工具的本体。在该收缩位置，该气动悬吊系统并不相对该轴支撑该本体。
该机械悬吊系统包括片弹簧悬吊、螺旋弹簧悬吊或减振器(shock absorber) 0该 气动悬吊系统优选地包括空气弹簧悬吊，其由该本体所支撑或邻接该轴。该复合悬吊系统 可进一步包括支撑托架，该支撑托架邻接该轴安装，且当该本体安装在该机械悬吊系统上 时，该支撑托架处于该本体下方的一预定距离处。在该支撑托架的上侧上或该本体的上侧 上可包含支撑环、棒或其它结构，以在处于该膨胀位置时接收该气动悬吊系统。
该复合悬吊系统进一步包括控制系统，该控制系统用以使该气动悬吊系统膨胀 (inflate)或收缩(deflate)。该控制系统优选地包括空气管线、第一软管(hose)与第二 软管，该空气管线附接至该气动悬吊系统，该第一软管将该空气管线连接至空气压缩机，该 第二软管将该空气管线连接至真空源，该真空源与该第二软管之间具有阀。
该复合悬吊系统可进一步包括控制面板，该控制面板用以控制该压缩机与阀。该 控制面板优选为安装在该运载工具上的客厢中。使用该控制系统，该气动悬吊系统通过启 动该空气压缩机直到达到最佳压力与本体高度、并关闭该阀来膨胀。相反地，该气动悬吊系 统是通过开启该阀来收缩。为了缩回该气动悬吊系统或空气弹簧至它们的最小高度，通常 由运载工具引擎所提供的真空源或负压源被引入至该控制系统。这使得当该气动悬吊系统 处于其“备用”位置时能够具有最大间隙。
通过下文以例举的方式结合


本发明原理的更详细的描述后，本发明的其 它特征与优点将变得明显。

下列附图阐示了本发明，其中
图1为根据本发明的复合悬吊系统的优选实施例的提高的立体图2为阐示空气弹簧悬吊的控制系统的配置的示意图3为根据本发明的复合悬吊系统的优选实施例中的空气弹簧悬吊的特写立体 图，该空气弹簧悬吊处于收缩位置；
图4为根据本发明的复合悬吊系统的优选实施例中的空气弹簧悬吊的特写立体 图，该空气弹簧悬吊处于膨胀位置；
图5为根据本发明的复合悬吊系统的优选实施例中的空气弹簧悬吊的后视图，该 空气弹簧悬吊处于收缩位置；
图6为根据本发明的复合悬吊系统的优选实施例中的空气弹簧悬吊的后视图，该 空气弹簧悬吊处于膨胀位置；
图7为根据本发明的复合悬吊系统的替代实施例的后视图，该空气弹簧悬吊处于 收缩位置；
图8为根据本发明的复合悬吊系统的替代实施例的后视图，该空气弹簧悬吊处于 膨胀位置；4
图9为根据本发明的复合悬吊系统的另一替代实施例的提高的立体图10为根据本发明的复合悬吊系统的另一替代实施例的侧视图，该空气弹簧悬 吊处于收缩位置；
图11为根据本发明的复合悬吊系统的另一替代实施例的侧视图，该空气弹簧悬 吊处于膨胀位置；
图12为阐示根据本发明的复合悬吊系统的又一替代实施例的后视图，该空气弹 簧悬吊处于收缩位置；
图13为阐示根据本发明的复合悬吊系统的又一替代实施例的后视图，该空气弹 簧悬吊处于膨胀位置；
图14为阐示根据本发明的复合悬吊系统的又一替代实施例的后视图，该空气弹 簧悬吊处于收缩位置；
图15为根据本发明的复合悬吊系统的又一替代实施例的后视图，该空气弹簧悬 吊处于膨胀位置；
图16为阐示根据本发明的复合悬吊系统的又一替代实施例的后视图，该空气弹 簧悬吊处于收缩位置；以及
图17为根据本发明的复合悬吊系统的又一替代实施例的后视图，该空气弹簧悬 吊处于膨胀位置。
具体实施方式
本发明针对用于运载工具的复合悬吊系统，其在现有的悬吊系统上提供改善的乘 坐性与负载运送能力。具体而言，如图1至图17总体上所阐示的，本发明是针对包括机械 悬吊系统与气动悬吊系统的复合悬吊系统，其中，可选择性地接合或脱开该气动悬吊系统。
图1阐示了本发明的复合悬吊系统10的一优选实施例。在此实施例中，轴 (axle) 12连同机械悬吊系统14被图示，在此案例中，该机械悬吊系统14是片弹簧悬吊。该 机械悬吊系统14通过现今所使用的任何公知的方法固定至该轴12。该机械悬吊系统14以 其末端固定至运载工具的框架/本体16。在此方式中，该机械悬吊系统14以公知方式提供 对该框架/本体16的支撑。
该复合悬吊系统10也包含气动悬吊系统18 (在此案例中包括空气弹簧)。该空 气弹簧18可安装至该框架/本体16的下侧，如图1与图3至图6所示。或者，该空气弹簧 18可安装在支撑托架(support bracket) 20的上表面上，该支撑托架20本身安装在该轴 12的上方。图1阐示了该支撑托架20如此的安装方式，以便夹合(clamp)至该片弹簧14 上或其四周。可利用任何方式来安装该支撑托架20，只要使得它被固定且无法相对该轴12 移动即可。此种安装的实例在第7，500, 688号美国专利中有描述，在此通过这种援引并入 该专利。直接将该支撑托架20安装在该轴12上可能是不被期望的。在此种情况下，转接 器板(未图示)可能是必要的。此外，修改该支撑托架20的形状可能是必要的(也就是说 包含偏移(offset))，使得该支撑托架20容纳该运载工具上已有的结构，例如该轴12上的 万向接头。此种修改是本发明所属技术领域的通常知识。
图1、图5与图6阐示了该支撑托架20上的支撑环22。当如下文所进一步描述地 处于膨胀位置时，该支撑环22是要接收该空气弹簧18的一端。在那些情况下，该支撑环224也可安装在该框架/本体16的下侧上，其中，该空气弹簧18是安装在该支撑托架20上且 当膨胀时朝向该框架/本体16向上延伸。该支撑环22是可选择的特征，以增加该空气弹 簧18相对于该支撑托架20或框架/本体16的稳定性。可从该支撑托架20或该框架/本 体16的下侧整个地去除该支撑环22，如图3与图4所示。
该空气弹簧18在膨胀位置与收缩位置之间是可移动的。图1、图3、图5与图7阐 示了处于收缩或备用位置的空气弹簧18。当该空气弹簧18收缩时，它们不相对于该轴12 支撑框架/本体16。换句话说，该空气弹簧18与该框架/本体16与该支撑托架20两者均 不接触。因此，当收缩时，该空气弹簧18不提供对该本体16的支撑，本体16仅依靠该片弹 簧14支撑。
当该空气弹簧18膨胀时，它们相对于该轴12支撑框架/本体16。当处于膨胀位 置时，该空气弹簧18的尺寸足以与该框架/本体16与该支撑托架20两者接触。在此方式 中，除了该片弹簧14所提供的支撑之外，该空气弹簧18也提供对该框架/本体16的支撑。 在该运载工具运送重负载(其对于片弹簧悬吊14本身是过量的)时，该空气弹簧18所提 供的额外支撑尤其有用。
图2阐示了调节该气动悬吊系统18的膨胀或收缩的控制系统。空气弹簧18与附 接至空气弹簧18的空气管线M —同被示出。第一软管沈与第二软管观被示意地图示为 附接至该空气管线M。该第一软管沈从该空气管线M延伸至压缩机30。该压缩机30提 供用来膨胀该空气弹簧18的空气。该压缩机30依次连接至控制面板32，该控制面板32可 安装在该运载工具上的客厢中或该运载工具的外表面上。依照该空气弹簧18是否要膨胀 或收缩，该控制面板32调节该压缩机30的操作。在该控制面板32中包含压力量规34，使 得使用者可以调节该空气弹簧18中的空气压力。
该第二软管28从该空气管线M延伸至阀36，该阀36依序连接至真空源或负压源 38。该阀36可操作地连接至该控制面板32。在此方式中，该控制面板32可在该阀36开启 与关闭时进行调节。该控制面板32还可操作地连接至真空源，以便在允许该真空源38从 该系统吸出空气来使该空气弹簧收缩时进行控制。
为使该空气弹簧18膨胀，该控制面板32开启该压缩机30，该压缩机30泵送 (pump)空气以使空气通过该第一软管沈与该空气管线M流到该空气弹簧18中。同时， 该控制面板关闭该阀36以阻断从该空气管线M流向该第二软管观的空气流，该第二软管 28连接至该真空源或负压源38。在此配置中，该压缩机30泵送空气至该空气弹簧18中， 直到该空气弹簧18膨胀至所需压力且达到运载工具本体高度，然后该控制面板32关断该 压缩机30。通过开启该阀36以使该空气弹簧18收缩，该阀36使该空气弹簧流体连通该真 空源或负压源38。该真空源或负压源38经由开启阀36、第二软管观与空气管线M将空 气从该空气弹簧18吸出，以使该空气弹簧18缩回到它们的最小高度。这使得当该气动悬 吊系统处于其“备用”位置时能够具有最大间隙。该真空源或负压源38可包含位于运载工 具上的已有的真空源，例如引擎真空源。或者，该真空源可来自安装在该运载工具上的额外 组件，其被特别设计为产生负压以将该空气从该空气弹簧18吸出。该空气管线对、第一软 管沈、第二软管观、空气压缩机30、阀36与真空源38包括用于该气动悬吊系统18的控制 系统40。
图9、图10与图11阐示了本发明的复合悬吊系统10的替代实施例。本实施例与前一优选实施例的差别在于该支撑托架20及该等同物连接至该轴12或机械悬吊系统14 的方式。在此实施例中，该支撑托架20并不从一个机械悬吊系统14横跨该轴12至该轴的 另一端上的成对的机械悬吊系统14。当该机械悬吊系统14定位在如图9、图10与图11所 示的角度时，偏移托架42容许该支撑托架20被安装在大体水平的位置上。如这些图式所 示，安装在该支撑托架20的一侧上的偏移托架42被安装得比安装在该支撑托架20的另一 侧上的偏移托架42更高。该支撑托架20可包含调整孔43，以提供该偏移托架42的不同的 附接位置。此配置确保了在该支撑托架20上方形成大体水平的表面，以在如图11所示的 膨胀时接收该空气弹簧18、或者如其它附图所示的使该空气弹簧18安装于其上。当该气动 悬吊系统18在使用中时，该大体水平的表面通过该气动悬吊系统18而确保较大的稳定性 与支撑。
图12至图15阐示了本发明的复合悬吊系统10的另一替代实施例。最显著的差 别是该机械悬吊系统14的配置。在这些附图中，该机械悬吊系统14被图示为螺旋弹簧及 /或减振器。例如这些的螺旋弹簧已经在现有技术的悬吊系统中使用了相当一些时间。
另一个差别在于该支撑托架20的配置。考虑到如何将该螺旋弹簧14附接至该轴 12，有必要将该支撑托架20附接至相比于使用片弹簧所允许的位置更接近该轴的中心的 位置处的该轴12。除此之外，该支撑托架20的配置大体上相同于前述实施例。如图12与 图14所示，该气动悬吊系统或空气弹簧18可安装在该框架/本体16的下侧上或该支撑托 架20的上侧上。在另一案例中，当该空气弹簧18膨胀时，其与该框架/本体16和该支撑 托架20两者均接触，如图13与图15所示。
图14与图15阐示了本发明的复合悬吊系统10的又一变型。该复合悬吊系统10 可包含橡胶垫44，以为该复合悬吊系统10提供额外的支撑。将该橡胶垫44配置成使得该 螺旋弹簧14没有被在该空气弹簧18膨胀前置于该运载工具框架/本体16上的重负载所 完全压缩。当承受重负载时，该橡胶垫44可接触该支撑托架20或者接触在该框架/本体 16下方的另一表面。该橡胶垫44对于该复合悬吊系统10的操作并不是关键的，因而可被 省略。
图16与图17阐示了本发明的复合悬吊系统10的又一变型。在本实施例中，该支 撑托架20包括两个独立的支撑托架46。各独立的支撑托架46安装在该轴12之上，且将该 独立的支撑托架46配置成在该气动悬吊系统18中独立地支撑各空气弹簧18。图16阐示 了处于收缩位置的该气动悬吊系统18。图17阐示了处于膨胀位置的该气动悬吊系统18。 尽管没有图示，该气动悬吊系统18也可安装至该本体16的下侧，且将该气动悬吊系统18 配置成在膨胀时朝向该独立的支撑托架46向下延伸。
虽然为了说明的目地而详细描述了许多实施例，但是在不背离本发明的范畴与精 神的情况下可作各种修改。因此，除了所附权利要求书的内容外，上述内容并非用来限制本 发明。
权利要求
1.一种用于运载工具的复合悬吊系统，包括机械悬吊系统，该机械悬吊系统将该运载工具的本体连接至轴；以及气动悬吊系统，该气动悬吊系统在膨胀位置与收缩位置之间是可移动的，其中，该气动 悬吊系统在该本体与该轴之间延伸，且在膨胀时相对于该轴支撑该本体，而在收缩时不相 对于该轴支撑该本体并且与该本体和该轴其中之一脱离。
2.如权利要求1所述的复合悬吊系统，其中，该气动悬吊系统包括空气弹簧悬吊。
3.如权利要求1所述的复合悬吊系统，其中，该机械悬吊系统包括片弹簧悬吊、螺旋弹 簧悬吊或减振器。
4.如权利要求1所述的复合悬吊系统，其中，该气动悬吊系统由该本体支撑或邻接该轴ο
5.如权利要求1所述的复合悬吊系统，进一步包括支撑托架，该支撑托架邻接该轴安 装，并且当该本体安装在该机械悬吊系统上时，该支撑托架处于该本体下方的一预定距离 处。
6.如权利要求5所述的复合悬吊系统，进一步包括支撑环，该支撑环位于该支撑托架 的下侧上或该本体的下侧上，用以在膨胀时接收该气动悬吊系统。
7.如权利要求1所述的复合悬吊系统，进一步包括控制系统，该控制系统用以使该气 动悬吊系统膨胀或收缩。
8.如权利要求7所述的复合悬吊系统，其中，该控制系统包括空气管线、第一软管和第 二软管，其中，该空气管线附接至该气动悬吊系统，该第一软管将该空气管线连接至空气压 缩机，该第二软管将该空气管线连接至真空源或负压源，该真空源或负压源与该第二软管 之间具有阀。
9.如权利要求8所述的复合悬吊系统，进一步包括控制面板，该控制面板用以控制该 压缩机和阀。
10.如权利要求8所述的复合悬吊系统，其中，通过启动该空气压缩机并关闭该阀来使 该气动悬吊系统膨胀，且通过关断该空气压缩机并开启该阀来使该气动悬吊系统收缩。
11.如权利要求8所述的复合悬吊系统，其中，该真空源或负压源包括运载工具引擎真 空源。
12.一种用于运载工具的复合悬吊系统，包括机械悬吊系统，该机械悬吊系统将该运载工具的本体连接至轴；以及空气弹簧悬吊系统，该空气弹簧悬吊系统仅由该本体和该轴其中之一所支撑，或邻接 该轴，且在膨胀位置与收缩位置之间是可移动的，其中，该空气弹簧悬吊系统在该本体与该 轴之间延伸，且在膨胀时相对于该轴支撑该本体，而在收缩时不相对于该轴支撑该本体。
13.如权利要求12所述的复合悬吊系统，其中，该机械悬吊系统包括片弹簧悬吊、螺旋 弹簧悬吊或减振器。
14.如权利要求12所述的复合悬吊系统，进一步包括支撑托架，该支撑托架邻接该轴 安装，并且当该本体安装在该机械悬吊系统上时，该支撑托架处于该本体下方的一预定距 离处。
15.如权利要求14所述的复合悬吊系统，进一步包括支撑环，该支撑环位于该支撑托 架的下侧上或该本体的下侧上，用以在膨胀时接收该空气弹簧悬吊系统。
16.如权利要求12所述的复合悬吊系统，进一步包括控制系统，该控制系统用以使该 空气弹簧悬吊系统膨胀或收缩。
17.如权利要求16所述的复合悬吊系统，其中，该控制系统包括空气管线、第一软管和 第二软管，其中，该空气管线附接至该气动悬吊系统，该第一软管将该空气管线连接至空气 压缩机，该第二软管将该空气管线连接至真空源或负压源，该真空源或负压源与该第二软 管之间具有阀。
18.如权利要求17所述的复合悬吊系统，进一步包括控制面板，该控制面板用以控制 该压缩机和阀。
19.如权利要求17所述的复合悬吊系统，其中，通过启动该空气压缩机并关闭该阀来 使该空气弹簧悬吊系统膨胀，且通过关断该空气压缩机并开启该阀来使该空气弹簧悬吊系 统收缩。
20.如权利要求17所述的复合悬吊系统，其中，该真空源或负压源包括运载工具引擎真空源。
21.一种用于运载工具的复合悬吊系统，包括片弹簧悬吊系统、螺旋弹簧悬吊系统或减振器悬吊系统，所述悬吊系统将该运载工具 的本体连接至轴；支撑托架，该支撑托架邻接该轴安装，且当该本体安装在该片弹簧悬吊系统或螺旋弹 簧悬吊系统上时，该支撑托架处于该本体下方的一预定距离处；以及空气弹簧悬吊系统，该空气弹簧悬吊系统由该本体所支撑或邻接该轴，且在膨胀位置 与收缩位置之间是可移动的，其中，该空气弹簧悬吊系统在膨胀时相对于该轴支撑该本体， 而在收缩时不相对于该轴支撑该本体。
22.如权利要求21所述的复合悬吊系统，进一步包括支撑环，该支撑环位于该支撑托 架的下侧上或该本体的下侧上，用以在膨胀时接收该空气弹簧悬吊系统。
23.如权利要求21所述的复合悬吊系统，进一步包括控制系统，该控制系统，用以使该 空气弹簧悬吊系统膨胀或收缩。
24.如权利要求23所述的复合悬吊系统，其中，该控制系统包括空气管线、第一软管和 第二软管，其中，该空气管线附接至该气动悬吊系统，该第一软管将该空气管线连接至空气 压缩机，该第二软管将该空气管线连接至真空源或负压源，该真空源或负压源与该第二软 管之间具有阀。
25.如权利要求M所述的复合悬吊系统，进一步包括控制面板，该控制面板用以控制 该压缩机和阀。
26.如权利要求M所述的复合悬吊系统，其中，通过启动该空气压缩机并关闭该阀来 使该空气弹簧悬吊系统膨胀，且通过关断该空气压缩机并开启该阀来使该空气弹簧悬吊系 统收缩。
27.如权利要求M所述的复合悬吊系统，其中，该真空源或负压源包括运载工具引擎真空源。
全文摘要
一种用于运载工具的复合悬吊系统，包含机械悬吊系统与气动悬吊系统，该机械悬吊系统相对于一轴支撑该运载工具的本体，该气动悬吊系统选择性地提供相对于该轴的该本体的支撑。在重负载下，可使该气动悬吊系统膨胀以相对于该轴支撑该本体。当不在重负载下时，可使该气动悬吊系统收缩，以便不干涉由该机械悬吊系统所提供的支撑。控制系统调节被连接至该气动悬吊系统的压缩机以使该气动悬吊系统膨胀。该控制系统也调节该气动悬吊系统至真空源的通路，以使该气动悬吊系统收缩。
文档编号B60G11/46GK102036841SQ200980118317
公开日2011年4月27日 申请日期2009年3月19日 优先权日2008年3月20日
发明者弗农·T·马利肯, 弗农·杰弗里·马利肯 申请人:Tlc悬浮有限责任公司