[发明专利]车辆悬架系统及方法

说明书

技术领域

本发明广泛地涉及车辆悬架(suspension)系统领域，更特别地，涉及基于空气弹簧压力利用可电子改变阻尼的车辆悬架系统、和使用该车辆悬架系统控制车辆悬架的方法。

本发明发现了与有轮车辆的悬架系统相结合的特别应用和使用，并且将在本文中具体参照有轮车辆的悬架系统来说明本发明。然而，应当理解，本发明还可用于其它用途和环境中，本文中示出和说明的具体应用仅是示例性的。

背景技术

众所周知，大多数类型的陆地车辆都装有在车辆的簧下质量(例如，车轴或与车轮接合的构件)上支承车辆的簧上质量(例如，车体或底盘)的悬架系统。已知的悬架系统典型地包括多个弹簧元件(例如，螺旋弹簧、板簧、扭力弹簧和/或空气弹簧)，这些弹簧元件响应于作用在车辆的簧上和/或簧下质量上的力和/或负载。另外，已知的悬架系统通常包括多个阻尼构件，这些阻尼构件用于耗散能量输入，例如耗散作用在车辆的簧上和/或簧下质量上的力和/或负载。

然而，众所周知，阻尼部件不期望地将道路及其它输入传递到车辆的簧上质量，并且阻尼构件的阻尼作用的程度与通过阻尼构件被传递到车辆的簧上质量的道路输入的量或大小有关。通常，阻尼构件的阻尼作用越强，传递到车辆的簧上质量的道路或其它输入的量越大。因此，经常利用较低的相对阻尼率来实现更舒适的乘坐。然而，还能理解，车辆性能受到悬架系统的阻尼作用的程度的影响，并且通常在较高的阻尼率下实现较好的操纵和/或性能。结果，在很多情况下，车辆制造者会在性能和乘坐质量二者之间作出折衷，以避免由于使用太低的阻尼率而不期望地降低性能，或由于使用过大的阻尼率而不期望地造成乘坐不舒适。

为了提高车辆的性能和/或乘坐质量，已经开发了响应于作用在车辆上的输入而工作以改变阻尼构件的阻尼率的悬架系统和/或该系统的部件。适用于这样的悬架系统的阻尼率可变的阻尼器的一个例子是众所周知的空气比例阻尼器，该空气比例阻尼器通常包括作为悬架系统的工作弹簧构件的空气弹簧。一般地，空气比例阻尼器包括阀(valving)，调节该阀以与空气弹簧的空气压力的变化成比例的方式改变阻尼构件的阻尼率。也就是说，该阀与空气弹簧流体关联，使得空气弹簧的压力变化直接改变阻尼器的阀，从而，直接改变阻尼构件的阻尼率。

然而，空气比例阻尼器及其使用带来一些问题和/或缺点，这些问题和缺点导致其至少在某些应用方面用得很有限。一个缺点是空气比例阻尼器包括多个流体体积、零件和连接器，可由于在或沿着许多部件的相互连接处的密封不完整而导致流体泄漏。另一缺点是这些附加的体积和部件占用了车辆上的宝贵空间。这对于较小的或致力于美观的车辆来说可能尤其成问题，这些车辆例如乘用车、皮卡和运动型车辆，在这些车辆中可用于这些部件的空间非常少。

作为机械可变的阻尼构件的替代方案，已开发出电控阻尼器。该装置被普遍使用，并且可包括使用磁致流变阻尼液或电致流变阻尼液的阻尼器，还包括使用可由电动机调节的大小可变的孔的阻尼器。这些装置普遍在利用基于道路输入条件而连续地调整阻尼构件的阻尼率的主动或半主动阻尼控制的悬架系统中被采用。也就是说，主动和半主动阻尼控制方案基于对应于道路和/或驾驶条件的传感器信号实时或接近实时地调整阻尼器的阻尼率。一般地，主动和半主动阻尼控制方案的目的和目标是即时感测和抵消道路或其它输入，从而避免该输入到达车辆的簧上质量，或者至少实质上减少到达车辆的簧上质量的道路输入的量。

然而，为了能够感测道路输入(例如，路面凹坑对车轮的冲击)，接收和处理与道路输入有关的来自各种传感器的数据和/或信号，然后即时对电气可调的阻尼器作出相应的调整，使得道路输入在到达车辆的簧上质量之前被抵消，通常需要很强的处理能力和复杂的控制方案。因此，这样的系统通常连续或接近连续地工作，并且通常非常复杂和昂贵。结果，这些系统不太适合用在更经济型的车辆型号上。

还已知调整一个或多个阻尼构件的阻尼率的其它系统。在US专利No.5,582,385(’385)中公开了这种系统的一个例子，其涉及使用可调的阻尼器控制运动的方法。然而，从该’385专利可知，这种系统常常与那些用于主动或半主动控制系统的系统一样复杂。例如，’385专利使用许多部件和控制算法，这些部件和控制算法一起用于计算作用在质量上的输入力的值。该系统然后利用连续力控制型阻尼器即时产生抵消响应。

因此，理想的是开发一种克服了前述及其它问题和缺点的车辆悬架系统及控制该车辆悬架系统的方法。

发明内容