专利名称：用于双空气弹簧配置的取决于速度的控制的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种空气悬架系统，该空气悬架系统被配置为根据车辆的速度 来维持一个希望的车辆舒适乘坐水平。
背景技术：
空气悬架利用空气弹簧来提供所希望的输出特性，例如像乘坐舒适性以及车辆性 能。一种已知的空气悬架使用了一个空气弹簧组件，该空气弹簧组件包括围绕一个活塞气 囊安装的一个主气囊，这样该活塞气囊为该主气囊提供一个滚动表面。活塞气囊体积的变 化改变了主气囊的有效活塞面积。该有效活塞面积中的一个相对小的变化提供了该空气弹 簧组件的弹簧刚度中的一个变化。对活塞气囊中以及主气囊中的压力选择性地进行控制， 从而在弹簧刚度中提供无穷的变化而无需任何附加储箱以及相关联的致动器。相对于该主 气囊的较大体积，该活塞气囊的较小体积允许压力以及体积的迅速改变以使得能够进行主 动的悬架控制。为了在不同速度下提供一个希望的车辆乘坐舒适性，悬架系统通常将弹簧调整为 使其在车辆的前桥与后桥之间具有一个特定的悬架有效刚度差值。这个悬架有效刚度差 值对于低车速是有效的，然而，在较高车速下这个悬架有效刚度差值不利地影响了乘坐舒 适性。传统地，主动式空气悬架系统通过可切换的空气弹簧体积而在悬架弹簧刚度上做出 了总的不连续的改变，但是已经证明这对于维持一种连续的所希望的乘坐舒适水平是无效 的。因此，存在着一种需要为一种主动式空气悬架提供取决于速度的可变的乘坐控制，这种 控制使用了一种可变的双空气弹簧配置。
发明内容
一种空气悬架系统被配置为根据车速来维持一个希望的车辆舒适乘坐水平。该空 气悬架系统包括多个可变力以及刚度的双空气弹簧组件。这些空气弹簧组件的一个第一组 被调整到一个第一悬架有效刚度而这些空气弹簧组件的一个第二组被调整到一个第二悬 架有效刚度。持续地改变该第一组以及第二组空气弹簧内的压力，以便在一个第一车速的 情况下在该第一悬架有效刚度与该第二悬架有效刚度之间维持一个第一预定悬架有效刚 度差值，并且在不同于该第一车速情况的一个第二车速的情况下，使该第一悬架有效刚度 与该第二悬架有效刚度之间维持一个第二预定悬架有效刚度差值。每个空气弹簧组件包括一个活塞气囊以及围绕该活塞气囊安装的一个主气囊。在 一个实例中，一个控制器持续地调整这些活塞气囊中的空气压力，以便在特定车速情况下 维持这些希望的悬架有效刚度。此外，该控制器还独立于任何其他的空气弹簧组件通过控 制进入以及离开每个活塞气囊以及每个主气囊的空气流动来持续地调整每个空气弹簧组 件的弹簧力以及弹簧刚度。在一个实例中，该第一车速情况包括地面街道速度而该第二车速情况包括公路速度。
在一个实例中，该第一预定悬架有效刚度差值包括在彼此相对的一个至少百分之 十的范围内的一个差值而该第二预定悬架有效刚度差值包括的一个差值为彼此相对接近 百分之零的差值。从以下说明书和附图中可以最好地理解本发明的这些以及其他特征，以下部分是 一个简要说明。
图1是如安装在车辆上的主动式空气悬架的一个实例的总侧视图。图2是如在图1的主动式空气悬架中使用的一个空气弹簧组件的一个截面图。图3是在一个第一位置中的该空气弹簧的一个截面图。图4是在一个第二位置中的该空气弹簧的一个截面图。图5是由一个控制器来控制以改善乘坐合适性的一个前组空气弹簧以及一个后 组空气弹簧的示意性俯视图。
具体实施例方式图1展示了用于车辆的一个空气悬架系统10。空气悬架系统10总体上包括一个 托架12、一个纵向构件14、一个空气弹簧组件16、一个阻尼器18、以及一个轴组件20。该空 气悬架系统10被固定到车辆的一个框架或底盘(以22示意性示出)上。纵向构件14可 以包括(例如)一个悬架臂，并且轴组件20可以包括任何类型的轴，如一个驱动轴、非驱动 轴、挂车轴，等等。轴组件20在横向间隔的车轮(未示出)之间延伸。应该理解，该空气悬 架系统10在轴组件20的每一横向末端处包括一个纵向构件14、一个空气弹簧组件16、以 及一个阻尼器18。参见图2，以截面展示了空气弹簧组件16。空气弹簧组件16是沿一条中央垂直轴 线A限定的并且包括一个下安装座24 (示意性地示出)、被附接到下安装座24上的一个活 塞支撑件26、一个活塞气囊28、以及一个主气囊30。一个上安装座32被附接到主气囊30 上。上安装座32以及下安装座24在纵向构件14与底盘22 (见图1)之间提供了用于空气 弹簧组件16的附接。活塞支撑件26是围绕轴线A限定的一个圆柱形构件。在下安装座24处活塞支撑 件26可以被附接到许多不同结构(例如，像一个支柱、撞击、减振、或其他相似的机构)上。 在一个实例中，活塞支撑件26在多个焊接点W被附接到下安装座24上；然而也可以使用其 他附接方法。活塞支撑件26以及下安装座24是相对刚性的部件。活塞气囊28是一个柔性的、有弹性的构件并且通过一个第一带件36以及一个第 二带件38被附接到活塞支撑件26上。第一带件36被紧固在活塞支撑件26的一个下端处 并且第二带件38被紧固在活塞支撑件26的一个上端或相反端处。虽然示出了带件，但应 该理解，可以使用其他附接结构和/或方法来将活塞气囊28紧固到活塞支撑件26上。活 塞气囊28限定了一个第一体积VI，该第一体积被垂直地封闭在这些带件36、38之间并且在 活塞气囊28的一个内表面与活塞支撑件26的一个外表面之间。主气囊30通过一个第三带件42被安装到活塞气囊28上，该第三带件相对于第二 带件38被径向向外间隔，使主气囊30位于第二带件38与第三带件42之间。换言之，主气囊30被夹在第三带件42与第二带件38之间。主气囊30限定了一个第二体积V2。应该理 解，虽然在所展示的实施方案中披露了两个体积Vl和V2，按需要在弹簧组件16之内也可以 使用额外的多个体积。此外，这些体积中的任何一个都可以被选择性地分段，以提供进一步 递增的体积的变化。一个空气供给系统40 (在图2中示意性地示出)对应地响应于一个控制器46 (示 意性地展示)通过第一以及第二供给导管44a、44b而独立地使空气输送到体积VI、V2中。 控制器46是一个悬架控制器，它提供了主动式悬架控制方法。多个端口 48通过活塞支撑 件26将空气供给到第一体积Vl中。活塞气囊28作为用于主气囊30的一个滚边活塞表面来运行。换言之，主气囊30 在一个活塞组件之上提供一个滚动囊片L，该滚动囊片具有由活塞气囊28的可变体积提供 的一个可变直径。当空气弹簧组件16经受道路负载的输入时，主气囊30的囊片L沿活塞 气囊28的外表面滚动。通过改变活塞气囊28内的体积Vl或压力Pl，活塞气囊28的外部 直径改变。由此，活塞气囊28的体积Vl的变化改变了主气囊30的有效活塞面积。还应该 理解，主气囊30将施加一个对抗活塞气囊28的压力P2，趋向于减小活塞气囊28的外部直 径，直至达到一个平衡的直径。因此，压力Pl的一个变化将改变活塞气囊28的径向弹簧刚 度并且将改变同样影响该主气囊弹簧刚度的平衡直径。参见图3，在体积Vl内增加空气压力使活塞气囊28的直径增加，以获得一个更大 的弹簧刚度以及行车高度。即，因为体积Vi有效地提供了一个更大的滚边活塞，所以活塞 气囊28的直径的增加导致了气囊组件16的一种扩展。当随着体积Vl对应地减小而使活塞 气囊28内的压力被减小时(图4)获得了相反的结果。这减小了行车高度以及弹簧刚度。当该滚边表面的直径被选择性地改变时，体积Vl的一个相对小的变化提供了主 气囊30的弹簧刚度的变化。当体积V2之内的压力得到维持时，体积Vl内的压力变化使弹 簧刚度的变化与行车高度的变化相关联。通过同时改变Vl与V2 二者的体积可以替代性地 使压缩以及回弹系数解除关联。通过选择性地控制体积Vl与V2内的压力，提供了弹簧刚度的无限改变而无需一 个附加储箱以及相关的致动器。体积Vl相对于体积V2的相对更小的体积允许压力以及体 积的迅速改变，这使得能够进行主动式悬架控制。为了在不同的车速下提供所希望的车辆乘坐舒适性，悬架系统10主动地调整这 些空气弹簧组件16内的空气压力。图5示出了一个实例，其中一个第一组空气弹簧组件 16a是与一个前桥50相关联而一个第二组空气弹簧组件16b是与一个后桥52相关联。每 个空气弹簧组件16a、16b被配置为类似于在图2中所示的空气弹簧组件16。控制器46被配置为根据车速来维持一个希望的车辆乘坐舒适水平。控制器46持 续地监测并测量车速56，即，车辆的一个纵向速度。控制器46可以从感知的或测量的车轮 速度中、从车辆传动系中的一个档位速度、或者通过不同的其他已知的方法来估算车速56。 当车速改变时，控制器46调整空气弹簧组件16a、16b中的空气压力，以维持最佳的乘客乘 坐舒适性。在一个实例中，该第一 组空气弹簧组件16a被调整到一个第一悬架有效刚度而该 第二组空气弹簧组件16b被调整到一个第二悬架有效刚度。为了维持基于车速的一个希望 的车辆乘坐舒适水平，控制器46主动地改变第一组空气弹簧组件16a以及第二组空气弹簧组件16b内的压力，以便在一个第一车速情况下在该第一悬架有效刚度与该第二悬架有效 刚度之间维持一个第一预定的悬架有效刚度差值，并且在不同于该第一车速情况的一个第 二车速情况下在该第一悬架有效刚度与该第二悬架有效刚度之间维持一个第二预定悬架 有效刚度差值。如以上所讨论的，第一组空气弹簧组件16a是由前桥50支撑的，而第二组空气弹 簧组件16b是由后桥52支撑的。在每个车桥上的这些空气弹簧组件被设计为用于一个基 本的悬架有效刚度差值，该基本悬架有效刚度差值提供了预定的车辆乘坐舒适水平。当车 速变化时，控制器46主动地改变在前空气弹簧组件与后空气弹簧组件之间的悬架有效刚 度的差值，以继续提供该预定的车辆乘坐舒适水平。 在一个实例中，该第一车速情况包括一个低速度情况，该低速度情况将包括地面 街道速度，而该第二车速情况包括一个高速度的情况，该高速度的情况包括公路速度。因 此，该第一预定悬架有效刚度差值被设置为用于低速度而该第二预定悬架有效刚度差值被 设置为用于高速度。在一个实例中，该第一预定悬架有效刚度差值包括彼此相对在百分之十到百分之 二十的范围内的一个差值。换言之，当车辆低速运行时，第一组空气弹簧组件16a以及第二 组空气弹簧组件16b之一被调整到一个特定的悬架有效刚度而第一组空气弹簧组件16a以 及第二组空气弹簧组件16b中的另一个被调整到与该初始设定系数相差百分之十到百分 之二十的一个悬架有效刚度。这仅仅是百分比范围的一个实例，并且可以根据车辆特征来 使用其他范围。例如，该差值是车辆轴距的一个函数。一个长的轴距可能已经具有一个小 差值，而一个短轴距车辆将具有一个相对大的差值。当车辆以高速运行时，该第二预定悬架有效刚度包括一个接近零的差值。换言之， 当车辆经历速度增加时，控制器46将这些空气弹簧内的空气压力调整为使第一组空气弹 簧16a与第二组空气弹簧16b之间的悬架有效刚度差值接近零。在一个实例中，该第一预定悬架有效刚度被总体上维持在低于每小时五十英里的 速度而该第二预定悬架有效刚度被维持在大于每小时五十英里的速度。然而，应该理解，这 仅仅是一个举例速度并且可以将该系统配置为根据不同的车速在该第一预定悬架有效刚 度与该第二预定悬架有效刚度之间进行调整。此外，控制器46还可以被配置为在多于两个 特定悬架有效刚度的情况之间进行调整，或者该第一以及第二预定悬架有效刚度中的每一 个都可以被细分为多个预定悬架有效刚度，在它们之间控制器46将持续地调整这些空气 弹簧内的空气压力。在一个实例中，控制器46持续地调整每个空气弹簧组件16a、16b的活塞气囊28 内的空气压力。由于相对于主气囊30活塞气囊28的较小的体积，可以迅速并且容易地维 持所希望的乘坐舒适水平。尽管已经披露了本发明的一个优选实施方案，但本领域普通技术人员将会认识到 在本发明的范围之内可以作出某些改变。为此原因，应该研究以下权利要求来确定本发明 的真正范围和内容。
权利要求
一种空气悬架系统，包括多个空气弹簧组件，每个空气弹簧组件包括一个活塞气囊以及围绕该活塞气囊安装的一个主气囊，并且其中所述多个空气弹簧组件包括被调整到一个第一悬架有效刚度的至少一个第一组空气弹簧以及被调整到一个第二悬架有效刚度的至少一个第二组空气弹簧；以及一个控制器，该控制器被配置为根据车速来维持一个希望的车辆乘坐舒适水平，其中，所述控制器主动地改变所述第一组以及所述第二组空气弹簧内的压力，以便在一个第一车速情况下在所述第一悬架有效刚度与所述第二悬架有效刚度之间维持一个第一预定悬架有效刚度差值，并且在不同于所述第一车速情况的一个第二车速情况下在所述第一悬架有效刚度与所述第二悬架有效刚度之间维持一个第二预定悬架有效刚度差值。
2.根据权利要求1所述的空气悬架系统，其中所述控制器在车辆运行过程中独立于任 何其他空气弹簧组件主动地改变每个空气弹簧组件的弹簧力以及弹簧刚度。
3.根据权利要求2所述的空气悬架系统，其中所述控制器通过控制进入以及离开每个 活塞气囊以及每个主气囊的空气流动来持续地调整每个空气弹簧组件的弹簧力以及弹簧 刚度。
4.根据权利要求1所述的空气悬架系统，其中所述第一预定悬架有效刚度差值包括彼 此相对的一个至少百分之十的差值。
5.根据权利要求4所述的空气悬架系统，其中所述第一预定悬架有效刚度差值包括彼 此相对的一个至少百分之二十的差值。
6.根据权利要求1所述的空气悬架系统，其中所述第二悬架有效刚度差值包括的一个 差值为彼此相对接近百分之零的差值。
7.根据权利要求1所述的空气悬架系统，其中所述第一车速情况包括一个低速度的情 况而所述第二车速情况包括一个高速度的情况。
8.根据权利要求7所述的空气悬架系统，其中所述低速度的情况包括小于或等于每 小时五十英里的一个车速，而所述高速度的情况包括大于或等于每小时五十英里的一个车 速。
9.根据权利要求1所述的空气悬架系统，其中所述第一预定悬架有效刚度差值包括彼 此相对的一个至少百分之十的差值而所述第二预定悬架有效刚度差值包括的一个差值为 彼此相对接近百分之零的差值。
10.根据权利要求9所述的空气悬架系统，其中所述第一车速情况包括地面街道速度 而所述第二车速情况包括公路速度。
11.根据权利要求1所述的空气悬架系统，其中所述控制器连续调整所述活塞气囊中 的空气压力，以便在所述对应的第一以及第二车速情况下维持所述第一以及所述第二预定 悬架有效刚度差值。
12.通过一个空气悬架系统维持一个希望的车辆乘坐舒适水平的一种方法，该方法包 括以下步骤(a)提供多个空气弹簧组件，每个空气弹簧组件包括一个活塞气囊以及围绕该活塞气 囊安装的一个主气囊；(b)将来自该多个空气弹簧组件的一个第一组空气弹簧调整到一个第一悬架有效刚度； (C)将来自该多个空气弹簧组件的一个第二组空气弹簧调整到一个第二悬架有效刚 度；以及(d)主动地改变该第一组以及第二组空气弹簧内的压力，以便在一个第一车速情况下 使该第一悬架有效刚度与该第二悬架有效刚度之间维持一个第一预定悬架有效刚度差值， 并且在不同于该第一车速情况的一个第二车速情况下在该第一悬架有效刚度与该第二悬 架有效刚度之间维持一个第二预定悬架有效刚度差值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中步骤(d)包括持续地调整这些活塞气囊中的空 气压力，以便在对应的第一以及第二车速情况下维持该第一以及该第二预定悬架有效刚度 差值。
14.根据权利要求12所述的方法，其中该第一车速情况包括地面街道速度而所述第二 车速情况包括公路速度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中该第一预定悬架有效刚度差值包括彼此相对的 一个至少百分之十的差值，而该第二预定悬架有效刚度差值包括的一个差值为彼此相对接 近百分之零的差值。
16.根据权利要求12所述的方法，该方法包括通过控制进入以及离开每个活塞气囊以 及每个主气囊的空气流动，独立于任何其他空气弹簧组件持续地调整每个空气弹簧组件的 弹簧力以及弹簧刚度。
全文摘要
一种空气悬架系统被配置为根据车速来维持所希望的车辆乘坐舒适水平。该空气悬架系统包括多个空气弹簧组件，这些空气弹簧组件各自包括一个活塞气囊以及围绕该活塞气囊安装的一个主气囊。这些空气弹簧组件中的一个第一组被调整到一个第一悬架有效刚度而这些空气弹簧组件中的一个第二组被调整到一个第二悬架有效刚度。连续改变该第一组以及第二组空气弹簧内的压力，以便在一个低车速的情况下在第一悬架有效刚度与第二悬架有效刚度之间维持一个第一预定悬架有效刚度差值，并且在一个高的车速情况下在第一悬架有效刚度与第二悬架有效刚度之间维持一个第二预定悬架有效刚度差值。
文档编号B60G11/27GK101844495SQ20101011743
公开日2010年9月29日 申请日期2010年2月21日 优先权日2009年3月11日
发明者约翰·阿什利·彼得森 申请人:阿文美驰技术有限责任公司