气弹簧组件的制作方法

专利名称：气弹簧组件的制作方法
技术领域：
本公开文献广义地涉及车辆悬挂系统的技术，而更具体地说，涉 及一种适合在车辆悬挂系统上使用的气弹簧组件。气弹簧组件包括多 孔限流器，该多孔限流器能够保持由多孔限流器相互连接的两个气室 之间的层流气流。
背景技术：
车辆悬挂系统通常包括用于适应与车辆的操作和使用相关的力和 载荷的多个弹簧元件。在这种车辆悬挂系统的应用中，常常认为理想 的是，选择具有最低适当弹簧刚度的弹簧元件，因为这有利地影响乘 坐质量和舒适性。也就是说，在本技术领域充分理解，使用具有较高 弹簧刚度的弹簧元件(即较硬弹簧)将把道路输入的较大数值传递到 车辆的簧上质量中，并且这样通常导致较颠簸而不舒适的乘坐。而使 用具有较低弹簧刚度的弹簧元件(即较软而柔顺弹簧)将把道路输入 的较小数值传递到簧上质量中，并因此将提供更舒适的乘坐。
在更具体地参考气弹簧情况下，有可能通过增加与气弹簧操作相 关的加压气体的容积来减小气弹簧的弹簧刚度，由此提高乘坐的舒适 性。这通常通过将用加压气体填充的辅助室、腔或容积置于与气弹簧 的主弹簧室流体连通来完成，本领域的普通技术人员人所共知。这种 辅助容积可在气弹簧本身的部件内形成，例如像美国专利 No.5，954，316中所示的那样，或者单独提供并通过一个或多个通道连 接，例如像美国专刮No.6，691，989中所示的那样。车辆悬挂系统还通常包括多个减振器或减振元件，这些减振器或 减振元件可操作，以消耗车辆不希望有的输入和运动，特别是在其动 态操作期间。通常，这种减振器被液体填充，并且操作地连接在车辆 的簧上质量与簧下质量之间。然而，在其它配置中，减振元件可以是 利用气态流体、而不是液体作为工作介质的类型和种类。在这种已知 构造中，气体减振器部分允许气体在两个或更多个加压气体容积之间 流动，比如通过一个或多个孔口，例如像美国专利申请>^报
No.2004/0124571 Al中所示的那样，或者通过一个或多个阀口，例如 像美国专利申请公报No.2003/0173723中所示的那样。通常，对加压 气体通过这些通道或孔口的运动有一些阻力，并且这种阻力起作用消 耗与气弹簧部分相关的能量并由此提供某种减振措施。
包括辅助气体容积以帮助降低气弹簧的弹簧刚度的已知气弹簧构 造存在各种缺点，并且这些缺点中的至少一些涉及空气在两个容积之 间的运动。也就是说，加压气体在两个容积之间的流动至少部分地取 决于连接两个容积的流体通路的尺寸、长度、形状和数量。将要认识 到， 一个或多个非常大的流体连通通路将允许增量的加压气体在两个 容积之间流动。然而，这种通路将对气流提供减小的阻力，并因此提 供最小减振特性。而且，给定与车辆悬挂系统通常相关的限制操作和 安装包层(envelope),这种非常大的通路经常难以提供。
增大减振性能当然通过减小尺寸、增大长度、改变形状和/或减少 两个容积之间的流体通路数量能达到。然而，这样的改变通常会以气 弹簧的其它使用特性为代价提供增大的减振性能。也就是说，增加对 通过通道的流动的阻力，并因此增大减振性能的变化通常还将减小辅 助气体容积降低气弹簧的弹簧刚度的有效性。例如，这种改变可使通
路对阻塞流动条件变得更敏感，在这种阻塞流动条件期间，通过通道 的气流显著地减小，乃至停止。
这种已知配置的另一个缺点是，给定尺寸的通路、孔口或阀口通 常只能提供较小频率范围内的减振性能，比如大约士2.5 Hz至大约士5 Hz。因此，对于尺寸设定成减振10Hz的标称频率的孔口，可以减振大约7.5 Hz至大约12.5 Hz的频率范围，或可能如同大约5Hz至大约 15 Hz那么宽的频率范围。不幸的是，与车辆的操作和使用相关的振 动范围通常来自非常低的频率，例如像大约0.1Hz至大约40Hz,以 及显著较高的频率，例如像大约40Hz至大约100Hz。因此，经常最 理想的是，车辆悬挂系统在这种频率范围内衰减振动，即比由简单地 使用 一个或多个孔口的气体减振器通常减振更宽的频率范围，例如像 大约O.lHz至大约100Hz。不幸的是，已知气体减振装置通常不能衰 减这样宽的振动频率范围。
因此，希望开发一种气弹簧组件，以及使用这种气弹簧组件的车 辆悬挂系统，该车辆悬挂系统克服了与已知构造相关的上述和其它问 题及缺点。

发明内容
提供一种本新颖概念的气弹簧组件，其用于具有相关簧下质量和 相关簧上质量的相关车辆。所述气弹簧组件包括第一端件和第二端 件，所述第一端件操作地连接到相关簧上质量和相关簧下质量中的一 个上，所述第二端件朝向相关簧上质量和相关簧下质量中的另一个而 与第一端件间隔开。柔性壁被固定在第一端件与第二端件之间，并且 在两者之间至少部分地形成第一气室。密封部(confinement)至少部 分地限定第二气室。多孔限流器在第一气室与第二气室之间流体连通 地被设置。该多孔限流器限定多个流体流动通道，这些流体流动通道 可操作，以在气弹簧的第一端件与第二端件之间的相对移动下保持层 流气流，该相对移动通过多孔限流器在第一气室与第二气室之间产生 气流。
根据以上段落的气弹簧组件，其中，第一端件、第二端件和柔性 壁一起形成具有弹簧刚度的气弹簧，该弹簧刚度与第一气室有关。弹 簧刚度作为振动频率的函数而变化，并且具有第一谐振频率。而且， 第二气室和多孔限流器可操作，以产生减小弹簧刚度区，该减小弹簧
刚度区基本上与在第一谐振频率以下整个频率范围上的振动频率无关。
根据以上两个段落中任一个的气弹簧组件，其中，第一频率范围 包括在大约零与大约第一谐振频率之间频率范围的至少大约百分之五 十。
根据以上三个段落中任一个的气弹簧组件，其中，第一端件、第 二端件和柔性壁一起形成具有弹簧刚度的气弹簧，该弹簧刚度作为振 动频率的函数而变化，其峰值弹簧刚度与第一谐振频率相对应。并且， 第二气室和多孔限流器可操作，以减小第一谐振频率以下第一频率范
围的弹簧刚度。
根据以上四个段落中任一个的气弹簧组件，其中，减小弹簧刚度 区基本上与频率无关的频率范围是在零与第一谐振频率之间频率范围 的至少大约百分之十。
根据以上五个段落中任一个的气弹簧组件，其还包括与第一气室 与第二气室之间多孔限流器串联地流体连接的阀组件。阀组件可操作， 以有选择地控制流过多孔限流器的气流。
根据以上六个段落中任一个的气弹簧组件，其还包括壁结构，该 壁结构被设置成与多孔限流器相邻，并包括与第一多孔限流器串联城 流体连接的孔口。孔口可操作，以将第一气室与第二气室之间气流的 第一频率范围作为目标。
根据以上七个段落中任一个的气弹簧組件，其还包括与多孔限流 器和孔口串联地流体连接的阀组件。阀组件可操作，以有选择地控制
通过多孔限流器和孔口在第一气室与笫二气室之间的气流。
根据以上八个段落中任一个的气弹簧组件，其中，多孔限流器是 在第一气室与第二气室之间相互流体连通并联设置的多个多孔限流器 中的一个。
根据以上九个段落中任一个的气弹簧组件，其还包括阀组件，该 阀组件与多个多孔限流器中的一个串联地流体连接，并且可操作有选 择地控制从中通过的气流。
根据以上十个段落中任一个的气弹簧组件，其中，阀组件是多个
1阀组件中的 一个，并且多个阀组件中的每一个与多个多孔限流器中的 一个串联地流体连接。
根据以上十一个段落中任一个的气弹簧组件，其还包括壁结构， 该壁结构被设置成与多孔限流器中的一个相邻，并且包括与一个多孔 限流器串联地流体连接的孔口。孔口可操作，以将第一气室与第二气 室之间气流的第一频率范围作为目标。
根据以上十二个段落中任一个的气弹簧组件，其中，孔口是第一 孔口 ，并且壁结构包括每个与多个多孔限流器中的 一个串联流体连接 的多个孔口，而且多个孔口中的一个孔口可操作，以将气流的第一频 率范围作为目标，并且多个孔口中的另一个孔口可操作，以将气流的 第二频率范围作为目标。
根据以上十三个段落中任一个的气弹簧组件，其还包括与多个多 孔限流器中的 一个和多个孔口中的对应 一个串联地流体连接的阀组 件，而且阀组件可操作，以有选择地控制从中流过的气流。
根据以上十四个段落中任一个的气弹簧组件，其中，阀组件是多 个阀组件中的一个，并且多个阀组件中的每一个与多个多孔限流器中 的一个和多个孔口中的对应一个串联地流体连接。
提供一种本新颖概念的悬挂系统，其用于具有相关簧上质量和相 关簧下质量的相关车辆。悬挂系统包括气弹簧组件，该气弹簧组件操 作地连接在相关簧上质量与相关簧下质量之间。气弹簧组件包括第一 端件、与第一端件间隔开的第二端件、和柔性壁，该柔性壁被固定在
第一端件与笫二端件之间，且在两者之间至少部分地形成第一气室。 密封部至少部分地限定第二气室。多孔限流器流体连通地被设置在第 一气密与第二气室之间。该多孔限流器限定多个流体流动通道，这些 流体流动通道可操作，以在气弹簧的第一端件与第二端件之间的相对 移动下保持层流气流，该相对移动由此产生在第一气室与第二气室之 间流过多孔限流器的气流。加压气体源与第一气室和第二气室中的一 个流体连通。阀组件在加压气体源与第一气室和第二气室中的至少一 个之间流体连接。控制系统可操作，以有选择地激发阀组件，用于在加压气体源与第一气室和第二气室中的至少一个之间控制流体连通。 根据以上段落中的一种悬挂系统，其中，气弹簧组件具有弹簧刚
度，该弹簧刚度作为振动频率的函数而变化，其峰值弹簧刚度与第一
谐振频率相对应，并且，第二气室和多孔限流器可操作，以减小在第
一谐振频率以下第一频率范围的弹簧刚度。
根据以上两个段落中任一个的悬挂系统，其中，第一频率范围包
括在零与第 一谐振频率之间的频率范围的至少大约百分之五十。
根据以上三个段落中任一个的悬挂系统，其中，第一频率范围包
括在零与第 一 谐振频率之间的频率范围的至少大约百分之六十六。
根据以上四个段落中任一个的悬挂系统，其中，第一频率范围包 括在零与第 一谐振频率之间的频率范围的至少大约百分之七十五。
根据以上五个段落中任一个的悬挂系统，其中，第一频率范围包 括在零与第 一谐振频率之间的频率范围的至少大约百分之九十。
提供一种本新颖概念的气弹簧组件，该气弹簧组件包括第一端件、
与第一端件间隔开的第二端件、和柔性壁，该柔性壁固定在第一端件 与第二端件之间，并在两者之间至少部分地形成第一气室。密封部至 少部分地限定第二气室。多孔限流器流体连通地被设置在第一气室与 第二气室之间。第一端件、第二端件和柔性壁一起形成具有弹簧刚度 的气弹簧，该弹簧刚度与第一气室相对应。弹簧刚度作为振动频率的 函数而变化，并且具有第一谐振频率。第二气室和多孔限流器可操作， 以产生与第一谐振频率以下的频率范围上的频率基本上无关的减小弹 簧刚度的效能区。
根据以上段落的气弹簧组件，其中，多孔限流器限定多个流体流 动通道，这些流体流动通道可操作，以在气弹簧的第一端件与第二端 件之间的相对移动下保持层流气流，该相对移动产生通过多孔限流器 在第一气室与第二气室之间的气流。
根据以上两个段落中任一个的气弹簧组件，其中，减小弹簧刚度 区基本上与频率无关的频率范围是在零与第一谐振频率之间频率范围 的至少大约百分之十。根据以上三个段落中任一个的气弹簧组件，其中，减小弹簧刚度
区基本上与频率无关的频率范围是在零与第一谐振频率之间频率范围 的至少大约百分之二十。
根据以上四个段落中任一个的气弹簧组件，其中，减小弹簧刚度
区基本上与频率无关的频率范围是在零与第一谐振频率之间频率范围 的至少大约百分之三十。
提供一种根据本公开在相关车辆上使用的气弹簧和气体减振器组 件，该相关车辆具有相关簧上质量和相关簧下质量。气弹簧和气体减 振器组件包括第 一 气弹簧组件，该第 一 气弹簧组件操作地连接在相关
簧上质量与相关簧下质量之间。第一气弹簧组件包括第一端件，其 朝向相关簧上质量设置；第二端件，其朝向相关簧下质量与第一端件 间隔开；和柔性壁，其固定在第一端件与第二端件之间，并在两者之 间至少部分地形成第一气室。第一气体减振器操作地连接到气弹簧组 件上，并且包括第一密封部和多孔限流器，所述第一密封部至少部分 地限定第二气室，所述多孔限流器流体连通地设置在第一气室与第二 气室之间。多孔限流器限定多个流体流动通路，并且可操作，以在第 一端件和第二端件彼此相对运动时保持流过多个流体流动通路的层流 气流，并由此消耗与气弹簧組件相关的动能。
提供一种根据本公开用于相关车辆的悬挂系统，该相关车辆具有 相关簧上质量和相关簧下质量。悬挂系统包括气弹簧组件，该气弹簧 组件操作地连接在车辆的相关簧上质量与相关簧下质量之间。气弹簧 组件包括第一端件、与第一端件间隔开的笫二端件、和柔性壁，该柔 性壁固定在第一端件与第二端件之间，并在两者之间至少部分地形成 第一气室。悬挂系统还包括气体减振器，该气体减振器操作地设置在 相关簧上质量与相关簧下质量之间。气体减振器包括密封部和多孔限 流器，所述密封部至少部分地限定第二气室，所述多孔限流器流体连 通地设置在第一气室与第二气室之间，用于消耗与悬挂系统的运动相 关的动能。多孔限流器限定多个流体流动通道，这些流体流动通道可 操作，以在气弹簧的所述第一端件与第二端件之间的相对移动下保持层流气流，该相对移动产生在第一气室与第二气室之间流过多孔限流 器的气流。加压气体源与第一气室和第二气室中的一个流体连通。阀 组件流体连接在加压气体源与第一气室和第二气室中的一个之间。控 制系统可操作，以有选择地激发阀组件，用于控制在加压气体源与第 一气室和第二气室中的一个之间的流体连通。
提供一种根据本公开制造用于车辆的气弹簧和气体减振器悬挂系
统的方法，该车辆具有簧上质量和簧下质量。该方法包括将具有第
一气室的气体填充密封部设置在车辆上；和通过将气弹簧的第一部分
沿着簧上质量固定和将气弹簧的第二部分沿着车辆的簧下质量固定而 将具有第二气室的气弹簧设置在车辆上。该方法也包括形成流体连接
第一气室和第二气室的通道。所述方法还包括将多孔限流器设置在通
道中，用于保持通过多孔限流器的层流气流。气流至少部分地是由于
气弹簧的第一弹簧部分和第二弹簧部分的相对移动所造成的。
提供一种根据本公开操作车辆的悬挂系统的方法，该车辆具有簧 上质量和簧下质量，并且该方法包括提供气弹簧组件，该气弹簧组件 操作地支撑在车辆的簧上质量与簧下质量之间。气弹簧组件包括第一 气室。所述方法也包括提供至少部分地限定第二气室的密封部；和 提供流体连接第一气密和第二气室的通道。该方法还包括将多孔限 流器沿着在第一气室与第二气室之间的通道设置；和使用多孔限流器 抑制流过通道的气流。
以上段落的方法还包括设置与所述通道流体连通的阀组件；和 使用所述阀组件有选择地控制通过所述通道和所述多孔限流器的气 流。
根据以上段落中任一个的方法还包括通过设置与所述通道成间 隔关系的壁结构，而所述壁结构包括与所述第一频率范围相关而操作 的孔口 ，从而将通过所述通道和所述多孔限流器的气流限制成在第一 频率范围内流动的气体。


图1是本公开文献的车辆悬挂系统的一个典型实施例的示意图。
图2是本公开的气弹簧組件的一个典型实施例的横断面侧视图。 图3是曲线图，示出气弹簧的弹簧刚度相对于振动频率的变化。
具体实施例方式
现在转向附图，图中所示是为了具体说明本新颖概念的典型实施 例而不是为了限制它，图1示出车辆100，该车辆100具有簧上质 量，例如^象车身102;和簧下质量，例如^象车轴104和/或车轮106。 另外，多个液压减振件，例如像减振器108能以适当方式固定在车辆 的簧上质量与簧下质量之间。然而，将要认识到，这种减振件可选择 地包括在图1的典型实施例中。另外，多个气弹簧组件110 (该气弹 簧组件本文也可称作"气弹簧和气体减振器组件")被设置在车辆的簧 上质量与簧下质量之间，例如像图1中所示的相邻车轮106与减振器 108之间。
车辆100还包括加压气体系统112，该加压气体系统112与气弹 簧组件110连通，并且可操作，以有选择地向其供给加压气体和从中 排出加压气体。加压气体系统112包括加压气体源，比如压缩机114， 并能可选择地包括储存容器，例如像储罐116，用于接受和储存加压 气体，该加压气体比如可由加压气体源产生。系统112还能包括适当 的排气管，例如像回气管118，用于自系统排出加压气体。
加压气体系统112能以任何适当方式与气弹簧组件连通。例如， 系统112能包括阀组件120或其它适当装置或配置，用于对一个加压 气体源或多个加压气体源、排气管和/或气弹簧组件向其、从中和/或 其间有选择地分配加压气体。如图1的典型实施例中所示的那样，压 缩机114、储罐116和回气管118与阀组件120流体连通，并能有选 择地被置于经其彼此流体连通。另外，组件110经传输管线122与阀 组件120流体连通，并因此有选择地被置于经其与压缩机、储罐回气 管和/或彼此连通。
将要认识到，气弹簧组件110能采取本新概念的任何适当形式、构造和/或结构。在图l所示的实施例中，每个组件IIO包括与传输管 线122连通的密封部124、和连通设置在密封部与气弹簧组件之间的 多孔限流器126。另外， 一个或多个阀组件或其它适当气流控制装置 能可选择地被置于在组件(例如组件110中的一个)与相关密封部(例 如密封部124中的相应一个)之间流体连通，用于有选择地控制两者 之间流过相关多孔限流器(例如限流器126中的相应一个)的气流。 在图1所示的典型实施例中，所示阀组件128被设置在每个密封部124 内。然而，将要认识到，可替换地能使用任何其它适当配置、构造和/ 或结构。
在图1所示的典型实施例的操作中，阀组件120能有选择地被致 动，以将加压气体从压缩机和/或储罐经密封部和多孔限流器转移到气 弹簧组件中的一个或多个。另外，阀组件120能有选择地被致动，以 将加压气体从气弹簧组件中的一个或多个通过回气管118或另一适当 装置排出。将要认识到，上述加压气体系统及其操作仅是示范性的， 并能可替换地使用本新颖概念的任何其它适当加压气体源、系统和/ 或操作方法。
车辆IOO还包括控制系统130，用于有选择地操作、调节或另外 影响或控制效能或一个或多个悬桂系统部件，例如像气弹簧组件110 和/或加压气体系统112。控制系统130包括例如l象通过通信线路134 与阀组件120中的一个或多个部件通信的电子控制单元132，用于其 有选择地致动和/或操作。电子控制单元132在图1中也表示为与适当 高度检测装置(图1中未示出)通信，这些高度检测装置与气弹簧组 件110结合使用。将要认识到，这种通信能以任何适当方式实施，例 如像通过通信线路136。另外，将要认识到，能使用任何适当类型、 种类、结构和/或构造的高度传感器或任何其它距离测定装置，例如像 机械联动传感器、利用波WVS的超声波传感器或电磁波传感器。
参照图2,气弹簧组件的一个典型实施例(该气弹簧组件本文也 可称作"气弹簧和气体减振器组件")，可以适合于例如像图1中所示的 用途，该气弹簧组件通常用200表示，并且包括气弹簧部分、密封部和在两者之间流体相通设置的至少一个多孔限流器。在图2所示的典 型实施例中，气弹簧部分202表示为被设置在第 一结构件或上部结构 件USM，例如像车辆的车身与第二结构件或下部结构件LSM，例如 像车辆的车轴或其它车轮啮合件之间。另外，图2中的典型实施例包 括密封部204、和与气弹簧部分操作连通的多个多孔限流器206A-D。
组件200的气弹簧部分202包括第一端件或上部端件208,其 沿着上部结构件USM设置；第二端件或下部端件210，其沿着下部结 构件LSM设置；和柔性弹性壁212，其固定在两者之间，并且至少部 分地限定第一气室或弹簧室214。气弹簧部分202在图2中表示为滚 动凸起型结构。然而，将要认识到，可替换地能使用任何其它适当类 型、种类、构造和/或结构的气弹簧，例如像盘旋波紋管式气弹簧。
在图2所示的典型实施例中，弹性壁212的第一开口端216使用 型钢或扣环218固定在第一端件208上。类似地，弹性壁212的相对 第二开口端220使用型钢或扣环222固定在第二端件210上。然而， 将要认识到，在形成气弹簧部分的任一端或两端时，能使用任何其它. 适当类型、种类和/或构造的端件和/或连接装置。在图2所示的典型 实施例中，本技术领域通常被称作活塞的第二端件210与柔性壁212 的凸起部分224结合操作。第二端件或活塞210包括第一端壁或上部 端壁226、沿着下部结构件LSM设置的相对第二端壁或下部端壁228、 和在两者之间延伸的侧壁230。.
在一些已知结构中，活塞型端件将包括或至少部分地限定第二容 积或室，并在一些配置中，该第二容积或室与第一室或弹簧室流体连 通。例如，在图2所示的典型实施例中，端壁226和228与侧壁230 一起限定第二气室232。因此，在本新颖概念的一个典型实施例中， 活塞210既能作为第二端件又能作为至少部分地限定第二气室的密封 部操作。然而，将要认识到，在其它典型实施中，这种至少部分地在 第二端件或活塞内形成的第二气室将是可选择的，例如像凡是另外设 置辅助气室的地方，这例如像在下面论述的那样。另外，将要认识到， 任何这种第二气室，如果设置，则可以是任何适当尺寸、形状、结构和/或构造。此外，第二端件210表示为使用紧固件234被固定到下部 结构件LSM上。然而，将要认识到，可替换地能使用任何其它适当 的安装件或固定装置。
密封部204在图2中表示为限定第三气室236，该第三气室236 在本新颖概念的实施中可以是可选择的，其中，设置除弹簧室214以 外的辅助气室(例如第二弹簧室232 )。另外，将要认识到，密封部204 及其第三气室236可以是任何适当尺寸、形状、构造和/或结构。如图 2中典型实施例所示的那样，密封部204包括相对第一端壁238和第 二端壁240，及一个或多个在两者之间延伸的侧壁242,这些侧壁242 一起至少部分地限定第三气室236。密封部204在图2中表示为支撑 在上部结构件USM上，然而将要认识到，可替换地能使用任何适当 支撑或安装装置。
第一气密214和第二气室232能彼此连通，使得其中的加压气体 能在两者之间流动，例如像随着气弹簧部分的端件相对运动。因此， 一个或多个通道244 (其中只有一个在图2中示出)能穿过上部端壁 226形成，使得第一气室和第二气室彼此流体连通。多孔限流器206A 设置在通道244内，并且可操作，以在第一气室与第二气室之间的气 体转移期间加速层流气流。多孔限流器206A包括壳体246、贯穿其中 的壳体通道248、和沿壳体通道保持在壳体内的多孔限流器元件250。 多孔限流器206A的壳体246能包括任何适当安装件或固定件(未示 出)，用于将壳体保持在第二端件的上部端壁上。
另外、或以可替换方案，第一气室214和第三气室236可彼此连 通，使得其中的加压气体能在两者之间流动，例如像随着气弹簧部分 的端件相对运动。因此， 一个或多个通道252表示为穿过上部端件208 形成。 一个或多个对应通道254表示为穿过密封部204的第二端壁或 下部端壁240形成。在图2中，三个通道252A-C贯穿上部端件，而 三个对应通道254A-C贯穿密封部的下部端壁。在所示典型实施例中， 通道254还贯穿螺紋安装螺母256，该螺紋安装螺母256沿着密封部 204的第二端壁240固定。多孔限流器206B-D分别沿着通道252A-C和254A-C设置在第一 气室和第三气室之间，并且可操作，以在第一气室与第三气室之间气 体转移期间增进层流气流。然而将要认识到，能使用任何数量的一个 或多个多孔限流器206B-D,多孔限流器206B-D中的每一个包括壳体 258、贯穿壳体的壳体通道260、和沿着壳体通道保持在壳体内的多孔 限流器元件262。多孔限流器206B-D能以任何适当方式固定在第一气 室和第三气室上且在两者之间，例如像通过使用壳体258的螺紋通道 和/或固定螺母啮合螺紋部分(未示出)。另外，上部结构件USM在图 2中表示为包括开口 OPN,多孔限流器206B-D能通过该开口 OPN。 然而，将要认识到，可替换地能使用任何其它适当装置。
本新颖概念的气弹簧组件还能可选择地包括阀组件和其它适当流 量控制装置，该阀组件和其它适当流量控制装置操作地被设置成在第 一气室与第二气室和/或第一气室与第三气室之间连通。用于有选择地 允许气体在两者之间转移。在图2所示的典型实施例中，气弹簧组件 200包括可选择的阀组件264,该可选择阀组件264操作地祐 没置成与 壳体通道260连通并与其串联配置。阀组件能有选择地以任何适当方 式操作，例如像通过导线266经由ECU (例如图1中的ECU 132)， 以有选择地允许气体通过相关壳体通路转移。
本新颖概念的气弹簧组件还能可选择地包括壁或其它适当结构，
该壁或其它适当结构具有一个或多个孔口，这些孔口适合于将第一气 室与第二气室和/或第一气室与第三气室之间的气流的频率范围作为
目标。在图2所示的典型实施例中，气弹簧组件200包括可选择的壁 结构268,该壁结构268能以任何适当方式设置、提供或固定在其上， 例如像通过使用紧固件270。如图所示，壁结构268包括三个分立壁 部分272A-C，这些壁部分272A-C每个包括孔口 274A-C。如能在图2 中观察到的那样，孔口 274A-C操作地被设置成与多孔限流器206B-D 的壳体通道260串联连通。另外，从图2中可以认识到，壁部分272A-C 中的孔口的每一个具有不同尺寸，并因此能将气流的不同频率范围作 为目标。如上论述的那样，多孔限流器126和206能具有能够限定或用其 它方法提供多个(例如几百个至数千个)相对小的通道或流体流动通 路的任何适当类型、种类、构造及/或结构，这些相对小的通道或流体 流动通路可操作，以保持从中流过的气体的层流效能。另外，将要认 识到，多孔限流器元件，例如像元件250和262能具有任何适当类型、 种类、和/或构造，以及由任何适当材料(例如金属、陶瓷或塑料)或 结构制成。在一'个典型实施例中，元件中的一个或多个以能保持从中 流过的层流已知方式由金属制成，例如像通过烧结相对小的金属颗粒。 在一个典型实施例中，多孔限流器元件能由不锈钢、镍合金、镍钼合 金或其任何组合中的一个制成。然而，将要理解，可以使用其它材料， 只要能适合在任何预期环境中和在任何预期条件下使用，例如像在车 辆下面环境中使用具有足够的耐腐蚀性和性能。适合在实施本新颖概 念中使用市场上可买到的多孔限流器的一个示例能从康涅狄格州法明 顿市的Mott公司(Mott Corporation of Farmhigton， Connecticut)得 到。
本新颖概念的气弹簧和气体减振器能可选择地包括任何另外的部 件或特征，只要可以是合乎需要和/或有用。例如，距离检测装置276 能以任何适当方式支撑在弹簧室214内气弹簧部分202上。这种距离 检测装置能操作，以产生指示检测距离的信号，例如像通过利用超声 波或电磁波WVS。由检测装置276产生或另外输出的任何这种信号能 以适当方式，例如像通过图1中的通信导线136传递到适当部件和/ 或系统，例如像图1中的ECU 132。
在使用中，由于气弹簧部分的相对端件的相对运动，在气弹簧组 件的气室中的两个或更多个之间产生压差。这种运动通常是由于车辆 在其动态操作期间簧上质量和簧下质量的相对移动造成的。然而，将 要认识到，在其它应用场合和使用环境中，这种运动可能是由于其它 结构件的相对移动所致。气室之间的压差使气体从相对较高压力的气 室流到相对较低压力的气室。可以预计，通过在两个气室之间提供流 体连通的多孔限流器，能将层流气流保持在很宽的操作条件的范围内，从而导致气弹簧组件的改善的效能。
气弹簧组件的这种改善的效能的一个方面在图3中示出，该图3 对几种气弹簧构造提出弹簧刚度与振动频率的关系曲线。曲线A表示 没有加压气体辅助密封部或容积的传统气弹簧(即标准气弹簧组件) 的弹簧刚度与振动频率的关系曲线。曲线B表示与辅助容积操作连通 的气弹簧的预期或其它通用的效能，并且其中，加压气体通过传统孔
口在两个室之间被转移。曲线C表示根据本新颖概念的气弹簧和密封 部的预期效能，该气弹簧和密封部通过在两者之间流体连接的多孔限 流器流体连通。
更具体地参考曲线A，该曲线A包括本文将更详细论述的一些区 域或特征。 一个这样的区域在f。的零或甚低频处开始，并在图3中用 附图标记&表示。在这个区域中，曲线具有较低的斜率，该较低斜率 表示气弹簧在弹簧刚度基本上不随振动频率变化期间的效能。因此，
曲线A在大约f!处起始，开始过渡到峰值A2，该峰值A2表示第一谐
振频率或谐波，该第一谐振频率或谐波表示为发生在频率&附近处。 将要认识到，传统气弹簧的第一谐振频率将因气弹簧而异，并且这种 第一谐振频率已知发生在相对宽的频率范围内，例如像从大约150 H！ 至大约300 Hz。
如上所示，曲线B表示气弹簧的减小弹簧刚度，该减小弹簧刚度 通过使用加压气体的辅助容积而气体通过传统孔口在辅助容积与气弹 簧之间流过而实现。这种正常弹簧刚度SPN减小到较低弹簧刚度 在图3中用尺度Dsp表示。将要认识到，这种弹簧刚度的减小在图3 中曲线B上表示为在频率f。附近到达最大值。然而，随着气弹簧的振 动频率增大，通过孔口在气室之间流过的加压气体开始变得停止或阻 塞。因此，辅助容积的有效性立即或几乎立即减小，如曲线B的斜率 表示的那样。最终，流过孔口的气流变得完全阻塞，而且辅助容积变 得无效，如曲线B与曲线A在频率f2附近汇合所示的那样。
曲线C表示通过多孔限流器流体连通的气弹簧和辅助容积的预期 效能。曲线C的第一区域或部分d在图3中从零频率fo附近一直延
21伸到频率&附近。所述第一区域表示气弹簧在大约相同的实际降低弹 簧刚度SPi下的效能，如以上论述的那样。然而，将要认识到，这种 实际减小弹簧刚度预计保持在相当宽的频率范围内，例如像从频率f0
附近到频率f3附近，如图3所示。通过比较，在与曲线B所示的孔口
装置相关联的频率处的弹簧刚度，在频率f3时将预计已经显著地增大，
而本主题装置的弹簧刚度预计保持在弹簧刚度SPi附近。而且，通过
图3中的频率f2，用曲线C表示的弹簧刚度预计在正常弹簧刚度SPN
处或其附近，这显著地在传统弹簧刚度以下，并且在孔口型装置的辅
助容积将变得完全无效的频率附近。曲线C在图3中表示为最终在频
率f4处或其附近与曲线A汇合。
鉴于以上所述，可以预计，具有辅助气体容积而使多孔限流器设 置成在弹簧室与辅助容积之间流体连通的气弹簧组件将能在频率范围
(例如图3中频率fo至频率f4)内提供减小的弹簧刚度(相对于没有辅
助容积的相同气弹簧的弹簧刚度)，该频率范围是从气弹簧在零频率
(例如图3中的频率f。)处或其附近到气体弹簧的第一谐振频率(例如 图3中的频率fR)的频率范围的至少大约百分之五十，且可能多达百 分之九十。另外，可以预计，这种气弹簧组件将能在频率范围(例如 图3中频率fo至频率f3)内提供基本上与振动频率无关的减小弹簧刚 度，所述频率范围是从气弹簧在零频率(例如图3中的频率f0)或其 附近到第一谐振频率(例如图3中的频率fR)的频率范围的至少大约 百分之十，而且可能多达百分之四十。
本主题气弹簧组件的这种效能改进的另一个方面涉及减振能力， 该减振能力由具有至少一个多孔限流器流体连接的至少两个气室的本 主题结构产生。至少部分由于气室之间的压差，其中的被加压气体流 过设置在气室之间通道中的多孔限流器。多孔限流器的多孔限流器元 件通常将包括数百个或数千个气流通道，并且具有类似孔口装置的数 百倍或数千倍的表面面积。因此，流过多孔限流器元件的气体能够在 很宽范围的操作条件下保持层流性能。通常，层流条件是更加可预测 的，并且可以用来更准确地将待被减振的振动频率作为目标。另外，层流气流通常在比紊流气流条件下可能被要求的压差低的压差下能被 启动。因此，可以预计，能减振很宽的振动频率范围。
如本文参考一些元件、部件和/或结构(例如"第一气室"、"第二 气室"、和"第三气室，，)使用的那样，数字序数仅表示多个中的不同单 个，并不意味着任何顺序或次序，除非权利要求书文字有明确的规定。 另外，术语"气体"本文用来泛指任何气态或汽化的流体。最通常地， 空气被用作悬挂系统及其部件，比如本文所述的那些悬挂系统及其部 件的工作介质。然而，将要理解，可替换地能使用任何适当气态流体。
尽管参考上述实施例已经描述了本主题新颖概念，并且显著重点
但将要认识到，可以作出其它实施例，并且在不脱离本主题新颖概念 的原理情况下，可以在示出和所述的实施例中进行许多改变。显然， 对于其它方面的修改和变化将在阅读和理解前面详细说明之上进行。 因此，将要清楚地理解，前面描述的主题仅被解释为本新颖概念的举 例说明，并非作为限制。因此，可以预计，本主题新颖概念被解释为
包括所有这种修改和变化，只要这些修改和变化处于附属权利要求书 及其任何等效物的范围内。
权利要求
1.一种用于相关车辆的气弹簧和气体减振器组件，该相关车辆具有相关簧上质量和相关簧下质量，所述组件包括第一气弹簧组件，其操作地连接在相关簧上质量与相关簧下质量之间，所述第一气弹簧包括第一端件，其朝向相关簧上质量设置；第二端件，其朝向相关簧下质量与所述第一端件间隔开；和柔性弹性壁，其固定在所述第一端件与第二端件之间，并在该第一端件和第二端件之间至少部分地限定第一气室；以及第一气体减振器，其操作地连接到所述气弹簧组件上，并且包括第一密封部和多孔限流器，所述第一密封部至少部分地限定第二气室，所述多孔限流器流体连通地设置在所述第一气室与第二气室之间，所述多孔限流器限定多个流体流动通路，并且所述多孔限流器可操作，以在所述第一端件和第二端件彼此相对运动时保持通过所述多个流体流动通路的层流气流，并由此消耗与所述气弹簧组件相关联的动能。
2. 根据权利要求1所述的气弹簧和减振器组件，其中，所述第一气弹簧具有与所述第一气室有关的弹簧刚度，所述弹簧刚度作为振动的频率的函数而变化，并且具有第一谐振频率；并且，所述第二气室和所述多孔限流器可操作，以产生减小的弹簧刚度区，该减小弹簧刚度区基本上与在所述第一谐振频率以下整个频率范围上的振动频率无关。
3. 根据权利要求2所述的气弹簧组件，其中，所述第一频率范围包括在大约零与大约所述第一谐振频率之间的频率范围的至少大约百分之五十。
4. 根据权利要求l所述的气弹簧组件，其中，所述第一气弹簧具有弹簧刚度，该弹簧刚度具有第一初始值，并且作为振动的频率的函数而变化，而一峰值弹簧刚度与第一谐振频率相对应；并且，所述第二气室和所述多孔限流器可操作，以对于所述第一谐振频率以下的第一频率范围将所述弹簧刚度从所述第一初始值减小到第二较低初始值。
5. 根据权利要求4所述的气弹簧组件，其中，所述减小弹簧刚度区基本上与频率无关的所述频率范围是零与所述第一谐振频率之间的频率的范围的至少大约百分之十。
6. 根据权利要求1所述的组件，其还包括与所述第一气室与第二气室之间的所述多孔限流器串联地流体连接的阀组件，所述阀组件可操作，以有选择地控制通过所述多孔限流器的气流。
7. 根据权利要求1所述的组件，其还包括壁结构，该壁结构被设置成与所述多孔限流器相邻，并包括与所述第一多孔限流器串联地流体连接的孔口，所述孔口可操作，以将在所述第一气室与第二气室之间气流的第 一 频率范围作为目标。
8. 根据权利要求7所述的组件，其还包括与所述多孔限流器和所述孔口串联地流体连接的阀组件，所述阀组件可操作，以有选择地控制通过所述多孔限流器和所述孔口的在所述第一气室与第二气室之间的气流。
9. 根据权利要求l所述的组件，其中，所述多孔限流器是在所述第一气室与第二气室之间相互流体连通地并联设置的多个多孔限流器中的一个。
10. 根据权利要求9所述的组件，其还包括阀组件，该阀组件与所述多个多孔限流器中的一个串联地流体连接，并且可操作以有选择地控制从其中通过的气流。
11. 根据权利要求IO所述的组件，其中，所述阀组件是多个阀组件中的一个，并且所述多个阀组件中的每一个与所述多个多孔限流器中的一个串联地流体连接。
12. 根据权利要求9所述的组件，其还包括壁结构，该壁结构被设置成与所述多孔限流器中的一个相邻，并且包括与所述一个多孔限流器串联地流体连接的孔口，所述孔口可操作以将在所述第一气室与第二气室之间气流的第一频率范围作为目标。
13. 根据权利要求12所述的组件，其中，所述孔口是第一孔口，并且所述壁结构包括每个与所述多个多孔限流器中的一个串联地流体 连接的多个孔口，而所述多个孔口的一个孔口可操作，以将气流的第 一频率范围作为目标，且所述多个孔口的另一个孔口可操作，以将气 流的第二频率范围作为目标。
14. 稂据权利要求13所述的组件，其还包括与所述多个多孔限流 器中的一个和所述多个孔口中的相应的一个串联地流体连接的阀组 件，所述阀组件可操作，以有选择地控制从其中通过的气流。
15. 根据权利要求14所述的组件，其中，所述阀组件是多个阀组 件中的一个，并且所述多个阀组件中的每一个与所述多个多孔限流器 中的一个和所述多个孔口中的相应一个串联地流体连接。
16. —种用于相关车辆的悬挂系统，该相关车辆具有相关簧上质 量和相关簧下质量，所述悬挂系统包括气弹簧组件，其操作地连接在相关簧上质量与相关簧下质量之间， 所述气弹簧组件包括 第一端件；第二端件，其与所述第一端件间隔开；和柔性弹性壁，其固定在所述第一端件与第二端件之间，且在 该第一端件和第二端件之间至少部分地形成第一气室；气体减振器，其操作地被设置在相关簧上质量与相关簧下质量之 间，所述气体减振器包括密封部，其至少部分地限定笫二气室；和 多孔限流器，其流体连通地被设置在所述第一气室与第二气 室之间，用于消耗与所述悬挂系统相关的动能，所述多孔限流器限定 多个流体流动通道，这些流体流动通道可操作，以在所述气弹簧的所 述第一端件与第二端件之间的相对移动下保持层流气流，该相对移动 通过所述多孔限流器在所述第一气室与第二气室之间产生气流；加压气体源，其与所述第一气室和第二气室中的一个流体连通； 阀组件，其在所述加压气体源与所述第一气室和第二气室中的所 述一个之间流体连接；和控制系统，其可操作，以有选择地激发所述阀组件，用于在所述 加压气体源与所述第一气室和第二气室中的所述一个之间控制流体连 通。
17. 根据权利要求16所述的悬挂系统，其中，所述多孔限流器包 括多孔元件，该多孔元件由从金属、塑料和陶瓷中的一个选择的材料 制成。
18. 根据权利要求17所述的悬挂系统，其中，所述多孔限流器包 括多孔金属元件，该多孔金属元件由从不锈钢、镍合金和镍钼合金中 的一个选择的材料制成。
19. 根据权利要求17所述的悬挂系统，其中，所述气弹簧是操作 地连接在相关簧上质量与相关簧下质量之间的多个气弹簧中的一个， 所述气体减振器是操作地设置在相关簧上质量与相关簧下质量之间的 多个气体减振器中的一个，而所述多个气体减振器中的每一个与所述 多个气弹簧中的一个操作结合。
20. 根据权利要求17所述的悬挂系统，其中，所述气弹簧的所述 第二端件包括端件壁，该端件壁至少部分地形成所述密封部，使得所 述第二气室至少部分地设置在所述第二端件内。
21. 根据权利要求17所述的悬挂系统，其中，所述气体减振器的 所述密封部是第一密封部，所述气弹簧的所述第二端件包括端件壁， 该端件壁至少部分地限定第二密封部和通道，所述第二密封部至少部 分地限定通过所述通道与所述第 一 气室流体连通的第三气室。
22. 根据权利要求21所述的悬挂系统，其中，所述多孔限流器是 第一多孔限流器，并且所述組件还包括流体连接在所述第一气室与第 三气室之间的第二多孔限流器，用于在该第一气室与第三气室之间, 持层流气流。
23. —种制造用于车辆的气弹簧和气体减振器悬挂系统的方法， 该车辆具有簧上质量和簧下质量，所述方法包括a) 将具有第一气室的气体填充密封部设置在所述车辆上；b) 通过将所述气弹簧的第一部分沿着所述簧上质量固定和将所述气弹簧的第二部分沿着所述车辆的所述簧下质量固定而将具有第二气室的气弹簧设置在所述车辆上；c) 形成流体连接所述第一气室和第二气室的通道；以及d) 将多孔限流器设置在所述通道中，用于保持通过所述多孔限 流器的层流气流，所述气流至少部分地是由于所述气弹簧的所述第一弹簧部分和第二弹簧部分的相对移动造成的。
24. 根据权利要求23所述的方法，其中，c)包括形成流体连接 所述第一气室和第二气室的多个通道，并且d)包括将多孔限流器设 置在所述多个通道中的一个或多个中。
25. 根据权利要求23所述的方法，其还包括设置沿着所述通道流 体连通的阀组件，该阀组件能够控制通过所述通道和所述多孔限流器 的气流。
26. 根据权利要求23所述的方法，其还包括将壁结构设置成与所 述多孔限流器成间隔开关系，所述壁结构包括与所述通道流体连通的 孔口 。
全文摘要
一种适合在车辆悬挂系统上使用的气弹簧组件(200)，该气弹簧组件(200)包括第一端件(208)、和与第一端件间隔开的第二端件(210)。柔性壁(212)被固定在第一端件与第二端件之间，并且至少部分地在两者之间限定第一气室(214)。密封部(204)至少部分地形成与第一气室连通的第二气室(232、236)。多孔限流器(206A-D)操作地被设置在气室之间。此外还包括一种悬挂系统以及一种方法，所述悬挂系统包括这种气弹簧组件。
文档编号F16F9/00GK101688581SQ200880016550
公开日2010年3月31日 申请日期2008年5月16日 优先权日2007年5月18日
发明者B·W·海斯, P·N·莫林克, S·凯尔西 申请人:Bfs多样产品有限责任公司