气动防侧倾系统的制作方法

本申请要求2016年8月22日提交的第62/378,081号美国专利申请的权益和优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

本专利申请涉及车辆悬架，更具体地说，涉及防侧倾系统。

背景技术：

典型的机械防侧倾杆或摇摆杆是连接在车辆悬架的左侧和右侧之间的扭转弹簧。防侧倾杆独立于主悬架弹簧发挥作用。当悬架的一侧移动时，防侧倾杆往往会迫使悬架的相对侧经由扭转弹簧沿相同方向移动。因此，防侧倾杆增加了车辆悬架的侧倾刚度，从而提高了车辆在转弯时避免侧倾的能力。

附图说明

通过结合附图来参考以下详细描述，可以更好地理解本申请介绍的气动防侧倾系统的实施例，其中相同的附图标记表示相同或功能相似的元件：

图1是代表性的半挂车的侧视图。

图2是传统的空气悬架高度控制系统的示意图。

图3是根据代表性实施例的气动防侧倾系统的示意图。

图4是图3所示的高度控制阀的放大视图。

图5是图1所示的半挂车的后视图。

图6是双叉臂独立挂车悬架的等轴测视图。

图7是图6所示的悬架的端视图。

图8是根据另一代表性实施例的气动防侧倾系统的示意图。

本申请提供的标题仅为了方便，并不一定影响所要求保护的实施方案的范围或含义。此外，附图不一定按比例绘制。例如，可以放大或缩小图中的一些元件的尺寸，以帮助提高对实施例的理解。此外，尽管所公开的技术可以进行各种修改及采用替代形式，但是已经在附图中通过示例的方式示出了特定实施例，并且在下面进行了详细描述。然而，并非旨在限制所描述的实施例。相反，实施例旨在覆盖落入由所附权利要求限定的实施例的范围内的所有修改、等同物和替代物。

具体实施方式

概述

公开了一种用于车辆悬架上的气动防侧倾系统。气动防侧倾系统减少了侧向载荷传递对诸如挂车之类的车辆的影响，从而改进了正常驾驶条件下对车辆的操纵和控制并且减少了轮胎磨损。在重型卡车和挂车中，空气悬架采用空气弹簧作为悬架的主弹簧。所公开的气动防侧倾系统利用这些空气弹簧来实现所需的防侧倾性能，但不需要增加扭转弹簧(例如，防侧倾杆)的额外重量和复杂性。

在一个实施例中，气动防侧倾系统包括可连接在车辆底盘和车辆悬架的轮轴之间的左侧和右侧空气弹簧。左侧和右侧高度控制阀安装在底盘上，并且左侧和右侧连杆分别连接在左侧和右侧高度控制阀与轮轴的相应左端部和右端部之间。左侧和右侧控制空气管线分别连接在左侧和右侧高度控制阀与相应的左侧和右侧空气弹簧之间。

一般说明

现在将更详细地描述上面介绍的装置和系统的各种实例。以下描述提供了具体细节，以便彻底理解并能够描述这些实例。然而，相关领域的技术人员将理解，可以在没有许多这些细节的情况下实践本文所讨论的技术。同样地，相关领域的技术人员还将理解，该技术可以包括本文未详细描述的许多其他特征。另外，下面可能未详细示出或描述一些众所周知的结构或功能，以避免给相关描述造成不必要的模糊。

下面将以最广泛合理的方式来解释所使用的术语，即使其与实施例的一些具体示例的详细描述一起使用。实际上，下面甚至可以强调一些术语；但是，任何旨在以任何受限方式解释的术语都将在本节中明确和具体地定义。

图1示出了典型的半挂车10，包括连接到半挂车14的牵引车单元12。半挂车14包括具有两个轮轴18的串列轮轴悬架16。通常，每个轮轴18都包括四个车轮20。进一步参考图2，传统的串列轮轴悬架16包括气动高度控制系统24。气动高度控制系统24包括空气供应装置(例如，空气罐30)、高度控制阀26和四个空气弹簧22。每个轮轴18的两端都分别由相应的空气弹簧22支撑。

高度控制阀26用于响应于变化的负载通过改变空气弹簧22中的空气压力来调节半挂车14的行驶高度。高度控制阀26安装在挂车的底盘上，阀杆28连接到其中一个轮轴18的中部。当挂车14处于所需的行驶高度时，阀杆28大致水平并且阀“关闭”。如果向挂车14增加额外的重量，则空气弹簧22在增加的载荷下将被压缩，从而降低行驶高度。这将把阀杆28向上推入“充气”位置，从而打开阀26，这会将来自空气罐30的压缩空气添加到全部四个空气弹簧22中，直到空气弹簧22充分膨胀以恢复正确的行驶高度。如果从挂车14移除额外的重量，则空气弹簧22将延伸，从而将挂车的行驶高度增加到所需高度以上。这又将阀杆28向下移动到“排气”位置，这允许压缩空气从空气弹簧22中逸出，从而减小行驶高度，直到恢复所需高度。

在图3所示的气动防侧倾系统100中，多个高度控制阀用于控制挂车14的行驶高度以及补偿由于转弯引起的不对称负载。一个特定实施例使用一对阀126l和126r，用于挂车14的左侧和右侧。通过分离左侧空气弹簧122l和右侧空气弹簧122r的压力控制，可以调节挂车上由于转弯时的重量传递或由于挂车中货物的不均匀装载造成的不对称载荷。

气动防侧倾系统100包括通过供应管线136连接到左侧高度控制阀126l和右侧高度控制阀126r的空气供应装置，例如空气罐30。如图4所示，每个高度控制阀126l和126r都连接到控制管线，以选择性地从空气罐130向空气弹簧供应空气，并通过排气口从空气弹簧排出压力。例如，高度控制阀126l可操作以经由控制管线140l从空气罐130向左侧空气弹簧122l供应空气压力，并且通过排气口138l从空气弹簧122l排出过量压力。回到图3，每个高度控制阀126l和126r都通过相应的支架(例如，左侧阀支架134l)安装到挂车底盘。每个高度控制阀126l和126r都另外包括相应的阀杆128l和128r，阀杆128l和128r分别通过连杆132l和132r连接到轮轴18的左端和右端(也参见图5)。

当挂车14如图5所示右拐弯时，轮轴18的左端部朝向底盘向上移动，而外侧(即左侧)空气弹簧122l被压缩；局部地减小行驶高度，从而打开高度控制阀126l，使得额外的压缩空气将被添加到左侧的空气弹簧122l。在转弯内侧(即右侧)，空气弹簧122r伸展；局部地增加行驶高度，由此高度控制阀126r从右侧空气弹簧122r排出压缩空气。向左侧空气弹簧122l添加空气并从右侧空气弹簧122r排出空气压力用于抵抗由转弯产生的侧向载荷，使得挂车趋于保持水平并且减小挂车的车身侧倾。

在由于道路中的凸起(例如坑洞)而由单个车轮载荷引起的载荷不对称的情况下，系统的响应性足够慢，以至于不会影响任何空气弹簧中的压力。然而在转弯时，由横向载荷产生的不对称载荷保持足够长的时间，使得系统能够做出响应。

这里描述的气动防侧倾系统提供了机械防侧倾杆的所需功能，但没有增加重量和复杂性，因为其使用了现有的主悬架空气弹簧。这也意味着随着车辆的总重量增加，气动系统能够容易地适应额外的货物增加的载荷。这对于机械扭转弹簧来说是不可能的，该弹簧的尺寸根据车辆的总重量而定。因此除了最重的负载条件外，该弹簧的尺寸对于所有其他负载条件而言都显得过大。基于气动的系统还适用于计算机控制或激活，并且可以适用于主动悬架系统。在一些实施例中，可以通过改变阀的尺寸来调节系统的响应性，以便控制填充速率和排气速率。在一些实施例中，机械阀可以被计算机控制系统代替，使得该系统可以成为主动悬架控制系统的一部分。在另一代表性的实施例中，系统可以针对每个车轮使用高度控制阀。因此，串列轮轴系统将具有例如四个阀。

尽管已经相对于传统的实心串列轮轴挂车悬架描述了气动防侧倾系统，但是所公开的技术也可以应用于单轮轴悬架或具有多于两个轮轴的悬架。此外，气动防侧倾系统可以应用于包含空气弹簧的其他悬架系统配置。例如，气动防侧倾系统可应用于图6和图7中所示的双叉臂独立挂车悬架200。双叉臂悬架200包括支撑多根车轮轴204的副车架202。每根车轮轴204都悬挂在上部208和下部206的叉臂控制臂上。多个空气弹簧210定位在上控制臂208和副车架202之间，以支撑挂车的重量。减震器212(例如，阻尼器)连接在下控制臂206和副车架202之间，以帮助控制悬架的运动。在至少一个实施例中，气动防侧倾系统的高度控制阀安装在副车架202上，并且连杆将阀杆连接到上控制臂或下控制臂以致动高度控制阀。双叉臂悬架在2016年8月22日提交的题为“双叉臂独立挂车悬架(doublewishboneindependenttrailersuspension)”的第62/378077号共同未决美国专利申请(代理人案卷号89143-8080.us00)中进一步描述，其公开内容通过引用整体并入本文。

图8示出了根据另一代表性实施例的气动防侧倾系统300。气动防侧倾系统300包括由一组电子微型计算机控制的气动阀326。每个空气弹簧322中都安装有非接触式高度传感器323，该非接触式高度传感器323是一种能够测量空气弹簧322的上安装板342和下安装板344之间距离的装置。高度传感器323将电信号输出到较小的微型计算机350，微型计算机350使用这些信号来确定每个车轮处的车辆行驶高度。如果微型计算机350感测到车轮端不再处于预定的标称行驶高度，则能够通过操作相应的阀326来调节给定空气弹簧中的空气压力，以便从空气罐330向空气弹簧322提供更多的空气压力，或者通过排气口346从空气弹簧322排出空气压力。在一些实施例中，预定的标称行驶高度包括一系列可接受的行驶高度，例如标称行驶高度加上或减去公差，例如但不限于±0.25英寸。具有非接触式高度传感器的适用空气弹簧的一些实例在2014年4月9日提交的题为“单电缆高度传感器的非接触式电源(non-contactpowersupplyforheightsensorwithsinglecable)”的第9,694,640号美国专利中进一步进行了描述，其公开内容通过引用整体并入本文。

本系统具有许多优点。例如，高度传感器323位于空气弹簧322内部，因此保护其免受天气、污垢和其他污染物的影响。气动控制阀326也可以定位成使得其不会暴露于污染或天气。本系统是由微型计算机控制的，因此可以通过软件变更轻松地调节系统的响应性和用于确定车辆侧倾控制的控制算法。

附注

以上描述和附图是说明性的，而不应被解释为限制性的。描述了许多具体细节以便透彻理解本公开。然而在某些情况下，未描述众所周知的细节以避免使描述变得模糊。此外，在不脱离实施例范围的情况下，可以进行各种修改。因此，除了所附权利要求之外，实施例不受限制。

本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。在说明书中多次出现的短语“在一个实施例中”不一定全部指代相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的单独或替代实施例。此外，描述了可以由一些实施例而非由其他实施例展示的各种特征。类似地，描述了各种要求，这些要求可能是对某些实施例的要求，但不是对其他实施例的要求。

本说明书中使用的术语通常在本领域、在本公开的上下文中以及在使用每个术语的特定上下文中具有其普通含义。应当理解，可以以多种方式陈述同样的事情。因此，替代语言和同义词可以用于本文所讨论的任何一个或多个术语，并且无论本文是否阐述或讨论了术语，都不会有任何特殊意义。提供了一些术语的同义词。列举一个或多个同义词不排除使用其他同义词。本说明书中任何地方使用的示例，包括本文所讨论的任何术语的示例，都仅是说明性的，并非旨在进一步限制本公开或任何示例性术语的范围和含义。同样地，本公开不限于本说明书中给出的各种实施例。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语都与本公开所属领域的普通技术人员通常的理解具有相同的含义。如果发生冲突，将以本文件(包括定义)为准。