專利名稱：將空氣彈簧壓力用于與負(fù)載相關(guān)的減振器的具有彈簧的增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與頻率相關(guān)(frequency dependent)的阻尼器或減振器，更特別地，涉及用于將空氣彈簧壓力用于與負(fù)載相關(guān)的減振器的增壓器。
背景技術(shù)：
減振器與車輛懸架系統(tǒng)結(jié)合使用，用以吸收在行駛過程中產(chǎn)生的不需要的振動。為吸收這些不需要的振動，減振器通常連接在車輛的簧上部分(車身)和簧下部分(懸架)之間?；钊挥跍p振器的壓力缸內(nèi)，并且壓力缸通常連接到車輛的簧下部分?；钊ǔＭㄟ^穿過壓力缸延伸的活塞桿連接到車輛的簧上部分?；钊麑毫Ω讋澐譃樯瞎ぷ髑缓拖鹿ぷ髑?。減振器通過限制上工作腔和下工作腔之間的流體流動產(chǎn)生抑制振動的阻尼力，否則振動將從車輛的簧下部分傳遞至車輛的簧上部分。
彈簧裝置與減振器一起工作，以便將車輛彈性地支撐在懸架系統(tǒng)上。示例性的彈簧裝置包括螺旋彈簧、扭力桿和空氣彈簧。隨著車輛負(fù)載的增加，彈簧裝置壓縮。不過，減振器的阻尼性能保持恒定，而與車輛負(fù)載無關(guān)。盡管某些應(yīng)用中允許恒定的阻尼能力，但是，其它應(yīng)用將希望減振器的阻尼特性隨車輛負(fù)載變化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了用于車輛的懸架系統(tǒng)，包括具有可變阻尼特性的減振器。該懸架系統(tǒng)包括限定第一受壓工作腔的與頻率相關(guān)的阻尼器(FDD)或減振器，和限定第二受壓工作腔的空氣彈簧組件。增壓器使該第一受壓工作腔與該第二受壓工作腔之間能夠壓力連通。該增壓器包括影響增壓器性能的彈性件。
在一個特征中，該增壓器包括限定分割腔的殼體和滑動地設(shè)置在這些分割腔內(nèi)的活塞組件。
在另一個特征中，該活塞組件包括用于劃分第一分割腔和第二分割腔的第一活塞，以及與該第一活塞互連并劃分該第二分割腔和第三分割腔的第二活塞。該第一分割腔與該第二受壓工作腔流體連通，并且該第三工作腔與該第一受壓工作腔流體連通。該第一活塞的直徑大于該第二活塞的直徑。該彈性件偏壓該第一活塞。
在再一個特征中，節(jié)流裝置設(shè)置在該空氣彈簧組件和該增壓器之間，以限制它們之間的受壓流體流動。
在又一個特征中，該增壓器包括限定腔的殼體和滑動地設(shè)置在該腔中以限定分割腔的活塞。該彈性件偏壓該活塞。
通過下文提供的詳細(xì)說明，本發(fā)明更廣泛的使用范圍將變得清楚。應(yīng)理解，盡管詳細(xì)的說明和特定的實(shí)施例表明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是它們僅用于解釋的目的，而非用于限制本發(fā)明的范圍。


借助于詳細(xì)說明和附圖，本發(fā)明將變得更加易于理解，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有包括與頻率相關(guān)的阻尼器的懸架的車輛的透視圖；圖2是包括與頻率相關(guān)的阻尼器和空氣彈簧組件的集成減振組件的側(cè)視截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的包括與頻率相關(guān)的阻尼器、空氣彈簧組件和增壓器的懸架的透視圖；和圖4是根據(jù)本發(fā)明的包括與頻率相關(guān)的阻尼器、空氣彈簧組件和可替代的增壓器的懸架的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下述對優(yōu)選實(shí)施例的說明本質(zhì)上僅是示例性的，而非用于限制本發(fā)明、本發(fā)明的應(yīng)用或使用。
參見圖1，車輛10包括后懸架系統(tǒng)12、前懸架系統(tǒng)14和車身16。后懸架系統(tǒng)12包括一對支撐一對后輪20的獨(dú)立懸架18。借助于與頻率相關(guān)的阻尼器或減振器22與空氣彈簧組件24，每一后獨(dú)立懸架18都連接到車身16。類似地，前懸架系統(tǒng)14包括一對支撐一對前輪28的獨(dú)立懸架26。每一獨(dú)立前懸架26都連接到車身16，并包括具有減振器22和空氣彈簧組件24的集成減振組件30。
減振器22抑制車輛10的簧下部分(亦即前懸架系統(tǒng)12和后懸架系統(tǒng)14)相對于車輛10的簧上部分(亦即車身16)的相對運(yùn)動。盡管車輛10已經(jīng)被描述為具有獨(dú)立前懸架和獨(dú)立后懸架的客車，但是減振器22和空氣彈簧組件24可包括在具有其它類型懸架的其它類型車輛中。還能想見，減振器22和空氣彈簧24可包括在其它類型的應(yīng)用中，這些應(yīng)用包括但不限于具有空氣彈簧、鋼板彈簧、非獨(dú)立前懸架系統(tǒng)和/或非獨(dú)立后懸架系統(tǒng)的車輛。進(jìn)一步，此處使用的“減振器”一詞，意指通常意義上的阻尼器，因此其包括麥弗遜支柱、彈簧座單元以及其它在本領(lǐng)域內(nèi)公知的減振器設(shè)計(jì)。
現(xiàn)在參見圖2，其中示出了集成減振組件30。集成減振組件30包括減振器22和空氣彈簧組件24。于2001年2月7日遞交的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.09/778,455中詳盡地公開了減振器22，該申請通過參考明確地合并于此。減振器22包括壓力缸32、活塞組件34、活塞桿36和導(dǎo)向座組件38。壓力缸32限定工作腔40，工作腔40填充有處于特定壓力以便充當(dāng)阻尼介質(zhì)的氣體，優(yōu)選為空氣。活塞組件34可滑動地設(shè)置在工作腔40中，并將工作腔40劃分為上工作腔42和下工作腔44。密封組件46設(shè)置在活塞組件34和壓力缸32之間，以確?；钊M件34在壓力缸32中的滑動而不會產(chǎn)生過度的摩擦力。密封組件46使上工作腔42與下工作腔44相隔絕。
活塞桿36連接到活塞組件34，并穿過上工作腔42和封閉壓力缸32的上端的導(dǎo)向座組件38延伸?；钊麠U36的與活塞組件34相對的端通過上裝配組件48固定到車輛10的簧上部分。壓力缸32的與導(dǎo)向座組件38相對的端由連接到車輛10的簧下部分的端蓋50封閉。還可想見，活塞桿36可連接到車輛10的簧下部分，而端蓋50可連接到車輛10的簧上部分。
現(xiàn)在參見圖2和圖3，集成減振組件30的空氣彈簧組件24包括彈性囊52，囊52利用保持架54固定到減振器22，并借助保持架56固定到上裝配組件48。囊52限定腔58，腔58容納用于支撐車輛10的車身16的受壓氣體。通過增壓器60，囊52的腔58和減振器22的下工作腔44的壓力為互相相關(guān)的。
增壓器60提高減振器22的下工作腔44內(nèi)的空氣壓力。增壓器60包括殼體62和在殼體62中滑動地設(shè)置的活塞組件64。殼體62限定工作腔66，工作腔66被活塞組件64分割為第一工作腔68、第二或中間工作腔70和第三工作腔72?；钊M件64包括滑動地設(shè)置在殼體62的第一部分76中的大直徑活塞74和滑動地設(shè)置在殼體62的第二部分80中的小直徑活塞78。大直徑活塞74通過活塞桿82連接到小直徑活塞78。
第一工作腔68通過導(dǎo)管84與空氣彈簧組件24的腔58流體連通。中間工作腔70通過瀉流孔86與大氣流體連通。第三工作腔72通過導(dǎo)管88與減振器22的下工作腔44流體連通?？梢蕴峁┕?jié)流裝置90，以限制經(jīng)過導(dǎo)管84的流體流動。節(jié)流裝置90限制空氣彈簧組件24和減振器22之間的動態(tài)相互作用?？梢蕴峁椥约?2，以影響活塞組件64的滑動。當(dāng)活塞組件64壓縮彈性件92時(shí)，彈性件92施加反作用力到活塞組件64。
對于集成減振組件30以及分離的減振器22和空氣彈簧組件24來說，空氣彈簧組件24中的空氣壓力低于減振器22中的壓力。增壓器60能夠提高減振器22中的空氣壓力，并能夠根據(jù)車輛10的負(fù)載調(diào)節(jié)減振器22的功率消耗能力。在達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)之前，隨著車輛負(fù)載的增加，負(fù)載力FLoAD作用在空氣彈簧組件24上。FLOAD增加了空氣彈簧組件24中的壓力(PASA)。PASA作用于大直徑活塞74的表面積(ALDP)，從而施加力(FLDP)并引起大直徑活塞74的運(yùn)動。大直徑活塞74運(yùn)動直至達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。
由于大直徑活塞74發(fā)生運(yùn)動，小直徑活塞78相應(yīng)地運(yùn)動。下工作腔室44中的壓力(PLWC)作用于小直徑活塞78的表面積(ASDP)。因此，在達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)之前，小直徑活塞78發(fā)生運(yùn)動且PLWC增加。此外，隨著自身的運(yùn)動，大直徑活塞74接觸并壓縮彈性件92。在達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)處，這些作用于活塞組件64的力平衡，即FLDP＝FSDP+FRES(1)其中FLDP等于作用在大直徑活塞74的力；FSDP等于作用在小直徑活塞78的力；且FRES等于由彈性件92作用在大直徑活塞74的力。
壓力可換算為以PASA和PLWC來表示，且彈性件的力可換算為以其彈簧剛度(k)來表示，即PASAALDP＝PLWCASDP+kx (2)其中，x等于彈性件92已經(jīng)被壓縮的距離。
ALDP可表示為ASDP的倍數(shù)。該關(guān)系式可表示為ALDP＝nASDP(3)其中n＞1。
結(jié)合公式2和公式3得到PLWC=nPASA-kxASDP---(4)]]>其中， 等于由FRES緩解的壓力。
因此，增壓器60使PASA乘以系數(shù)n，并在該壓力中減去由FRES緩解的壓力后，作為PLWC施加到下工作腔44。
根據(jù)下式，PASA可表示為FLOAD的函數(shù)，PASA=FLOADAASA---(5)]]>其中AASA等于PASA作用在其上的囊52的總表面積。
公式5可代入到公式4中，即PLWC=nFLOADAASA-kxASDP---(6)]]>根據(jù)公式6可知，PLWC與FLOAD成比例，因此，減振器22的阻尼能力與FLOAD相關(guān)。
現(xiàn)在參見圖4，其中示出了可替代的增壓器60′。增壓器60′適應(yīng)空氣彈簧組件24的腔58內(nèi)的空氣壓力和減振器22的下工作腔44內(nèi)的空氣壓力。增壓器60包括殼體62′和在殼體62′中滑動地設(shè)置的活塞組件64′。殼體62′限定工作腔66′，工作腔66′被活塞組件64′分割為第一工作腔68′和第二工作腔70′。彈性件92′設(shè)置在第一工作腔內(nèi)并偏壓活塞64′。更具體地，當(dāng)車輛10空載時(shí)，彈性件92′使活塞64′保持在中間位置。
第一工作腔68′通過導(dǎo)管84與空氣彈簧組件24的腔58流體連通。第二工作腔70′通過導(dǎo)管88與減振器22的下工作腔44流體連通?？梢蕴峁┕?jié)流裝置90，以限制經(jīng)過導(dǎo)管84的流體流動。節(jié)流裝置90限制空氣彈簧組件24和減振器22之間的動態(tài)相互作用。
在空載狀態(tài)下，壓力和力都是靜態(tài)的。這提供了在活塞上的力平衡，可表示為FFDD＝FASA+FRES(7)其中FFDD等于由PLWC產(chǎn)生的作用在活塞64′的力；FASA等于作用在空氣彈簧組件24的力；且FRES等于由彈性件92作用在大直徑活塞74的力。因此，當(dāng)車輛空載時(shí)，空氣彈簧組件24中的壓力小于下工作腔44中的壓力。隨著車輛的裝載，PASA增加，導(dǎo)致活塞64′運(yùn)動，直至達(dá)到新的靜止?fàn)顟B(tài)。新的靜止?fàn)顟B(tài)的力平衡近似地表示為FFDD＝FASA+FRES(8)假設(shè)活塞64′已經(jīng)充分地運(yùn)動至彈性件92′不再向活塞64′施加壓力處，公式8可表示為FFDD＝FASA(9)公式9能夠改寫為換算成PASA和PLWC，即PLWCAPLSTON＝PASAAPLSTON(2)
其中APISTON等于活塞94′每一側(cè)的表面積。可以看出，當(dāng)車輛裝載時(shí)，PLWC等于PASA。
在空氣彈簧組件24和減振器22之間采用增壓器60和60′可實(shí)現(xiàn)與負(fù)載相關(guān)的減振器22。更具體地說，由減振器22消耗的功率是減振器22中的靜態(tài)壓力的函數(shù)。空氣彈簧組件24中的空氣壓力與車輛20的負(fù)載成比例。增壓器60使空氣彈簧組件24中的空氣壓力能夠用于減振器22中的壓力。
對本發(fā)明的說明在本質(zhì)上僅是示例性的，因此，那些不背離本發(fā)明精神的變體，應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。這些變體不應(yīng)被認(rèn)為背離于本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的懸架系統(tǒng)，包括限定第一受壓工作腔的與頻率相關(guān)的阻尼器；限定第二受壓工作腔的空氣彈簧組件；和使所述第一受壓工作腔與所述第二受壓工作腔之間能夠壓力連通的增壓器，所述增壓器包括影響增壓器性能的彈性件。
2.如權(quán)利要求1所述的懸架系統(tǒng)，其中所述增壓器包括限定分割腔的殼體；和滑動地設(shè)置在所述分割腔內(nèi)的活塞組件。
3.如權(quán)利要求2所述的懸架系統(tǒng)，其中所述活塞組件包括劃分第一分割腔和第二分割腔的第一活塞；和與所述第一活塞互連并劃分所述第二分割腔和第三分割腔的第二活塞。
4.如權(quán)利要求3所述的懸架系統(tǒng)，其中所述第一分割腔與所述第二受壓工作腔流體連通，所述第三工作腔與所述第一受壓工作腔流體連通。
5.如權(quán)利要求4所述的懸架系統(tǒng)，其中所述第一活塞的直徑大于所述第二活塞的直徑。
6.如權(quán)利要求3所述的懸架系統(tǒng)，其中所述彈性件偏壓所述第一活塞。
7.如權(quán)利要求1所述的懸架系統(tǒng)，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述空氣彈簧組件和所述增壓器之間以限制它們之間的受壓流體流動的節(jié)流裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的懸架系統(tǒng)，其中所述增壓器包括限定腔的殼體；和滑動地設(shè)置在所述腔中以限定分割腔的活塞。
9.如權(quán)利要求8所述的懸架系統(tǒng)，其中所述彈性件偏壓所述活塞。
10.一種設(shè)置在車輛的簧上部分和簧下部分之間的懸架系統(tǒng)，包括限定第一受壓工作腔的與頻率相關(guān)的阻尼器；與所述減振器集成在一起并限定第二受壓工作腔的空氣彈簧組件；和使所述第一受壓工作腔與所述第二受壓工作腔能夠壓力連通的增壓器，所述增壓器包括影響增壓器性能的彈性件。
11.如權(quán)利要求9所述的懸架系統(tǒng)，其中所述增壓器包括限定分割腔的殼體；和滑動地設(shè)置在所述分割腔內(nèi)的活塞組件。
12.如權(quán)利要求11所述的懸架系統(tǒng)，其中所述活塞組件包括劃分第一分割腔和第二分割腔的第一活塞；和與所述第一活塞互連并劃分所述第二分割腔和第三分割腔的第二活塞。
13.如權(quán)利要求12所述的懸架系統(tǒng)，其中所述第一分割腔與所述第二受壓工作腔流體連通，所述第三工作腔與所述第一受壓工作腔流體連通。
14.如權(quán)利要求13所述的懸架系統(tǒng)，其中所述第一活塞的直徑大于所述第二活塞的直徑。
15.如權(quán)利要求12所述的懸架系統(tǒng)，其中所述彈性件偏壓所述第一活塞。
16.如權(quán)利要求9所述的懸架系統(tǒng)，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述空氣彈簧組件和所述增壓器之間以限制它們之間的受壓流體流動的節(jié)流裝置。
17.如權(quán)利要求9所述的懸架系統(tǒng)，其中所述增壓器包括限定腔的殼體；和滑動地設(shè)置在所述腔中以限定分割腔的活塞。
18.如權(quán)利要求17所述的懸架系統(tǒng)，其中所述彈性件偏壓所述活塞。
19.一種車輛，包括簧上元件；簧下元件；和設(shè)置在所述簧上部分和所述簧下部分之間的懸架系統(tǒng)，所述懸架系統(tǒng)包括限定第一受壓工作腔的與頻率相關(guān)的阻尼器；限定第二受壓工作腔的空氣彈簧組件；和使所述第一受壓工作腔與所述第二受壓工作腔能夠壓力連通的增壓器，所述增壓器包括影響增壓器性能的彈性件。
20.如權(quán)利要求19所述的車輛，其中所述增壓器包括限定分割腔的殼體；和滑動地設(shè)置在所述分割腔內(nèi)的活塞組件。
21.如權(quán)利要求19所述的車輛，其中所述活塞組件包括劃分第一分割腔和第二分割腔的第一活塞；和與所述第一活塞互連并劃分所述第二分割腔和第三分割腔的第二活塞。
22.如權(quán)利要求21所述的車輛，其中所述第一分割腔與所述第二受壓工作腔流體連通，并且所述第三分割腔與所述第一受壓工作腔流體連通。
23.如權(quán)利要求22所述的車輛，其中所述第一活塞的直徑大于所述第二活塞的直徑。
24.如權(quán)利要求21所述的車輛，其中所述彈性件偏壓所述第一活塞。
25.如權(quán)利要求19所述的車輛，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述空氣彈簧組件和所述增壓器之間以限制它們之間的受壓流體流動的節(jié)流裝置。
26.如權(quán)利要求19所述的車輛，其中所述增壓器包括限定腔的殼體；和滑動地設(shè)置在所述腔中以限定分割腔的活塞。
27.如權(quán)利要求26所述的車輛，其中所述彈性件偏壓所述活塞。
28.如權(quán)利要求19所述的車輛，其中所述與頻率相關(guān)的阻尼器和所述空氣彈簧組件組成集成減振組件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于車輛的懸架系統(tǒng)，該懸架系統(tǒng)包括用于限定第一受壓工作腔的與頻率相關(guān)的阻尼器(FDD)或減振器，以及限定第二受壓工作腔的空氣彈簧組件。增壓器使該第一受壓工作腔與該第二受壓工作腔之間能夠壓力連通。該增壓器包括影響增壓器性能的彈性件。
文檔編號B60G11/26GK1867469SQ200480030503
公開日2006年11月22日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者盧克·雷蒙斯, 詹考伯斯·斯凱爾 申請人:坦尼科汽車操作有限公司