[发明专利]通过可切换空气容积悬架控制车辆振荡

说明书

本发明涉及通过可切换空气容积悬架控制车辆振荡。一种空气悬架系统，其包括调节一个或多个空气弹簧的工作空气容积、压力和弹簧刚度，以减少或消除各种类型的车辆振荡的能力。可切换或可变容积空气弹簧组件具有改变空气弹簧容积的能力，这导致空气弹簧刚度的变化，从而导致施加到每个车轮的正常载荷的变化。车轮正常载荷的变化会改变车轮牵引力(打滑)和车辆动态(俯仰、滚转、偏航位移、速率和加速度)。当检测到车辆振荡时，空气弹簧组件中的一个或多个的弹簧刚度被自动调节。该车辆振荡是从原始车辆信号计算的，或者另一个车辆模块可以检测振荡并向空气悬架模块发送改变弹簧刚度的命令。这改变了车辆的固有频率，抑制了振荡。

技术领域

本发明整体涉及空气悬架系统，其包括具有多个空气容积的空气弹簧组件，其中每个空气弹簧组件的空气容积可以自动调节以减少或消除各种类型的车辆振荡。

背景技术

制造机动车辆的OEM公司通常选择悬架和传动系部件，这些部件在舒适性和性能之间提供最佳折衷。用于机动车辆的悬架系统为车辆乘客提供了更舒适的乘坐。空气悬架系统使用空气弹簧，而不是传统的螺旋弹簧，并且提供不同的悬架质量，这可能优于在一些车辆中的传统的螺旋弹簧悬架。

常规的空气弹簧是一种布置在车身和底盘之间的装置，使得空气弹簧向相应的车轮施加所谓的“正常载荷”。典型的空气弹簧具有至少一个工作空间或空腔，其被填充有由压缩机产生的压缩空气。一些空气弹簧具有多个空腔，这些空腔可以具有不同的尺寸，使得空腔中的一个或多个可以用作空气弹簧组件的工作空间。填充有压缩空气的一个或多个空腔至少部分地填充波纹管和其他周围区域。还存在空气悬架系统，其中空气压力是可调节的，使得车辆的行车高度和每个空气弹簧的弹簧刚度可以被调节。一些空气悬架系统用于具有越野能力的车辆。这些越野车辆通常在悬架颠簸最大化的条件下操作，并且每个空气弹簧中的压力在压缩行程期间增加。车辆中的一些部件可以允许车辆和传动系在极端操纵中发生振荡。这些振荡可以用不同的弹簧刚度来减轻，但是会导致乘坐舒适性降低，这对车辆驾驶员来说是不希望的。

存在可能发生的不同类型的车辆振荡，一种类型的振荡被称为“滚转跳跃”。滚转跳跃是车辆沿其纵向轴线的振荡。这发生在高动态横向操纵(例如紧急变道)期间。如果不加控制，滚转跳跃可能导致车辆翻车，并且不符合联邦翻车缓解要求（federal roll overmitigation requirement）。

另一种类型的车辆振荡被称为“拖车摇摆”。拖车摇摆是车辆围绕其偏航轴线的振荡。这发生在车辆牵引不平衡的拖车，并且超过系统的临界阻尼速度时。车辆/拖车的临界阻尼速度主要是车辆转弯刚度、拖车载荷、质量和拖车/车辆几何形状的函数。

又一种类型的车辆振荡被称为“动力跳跃”。动力跳跃是车辆传动系在加速事件期间的扭转振荡。当一个或多个轮胎以重复的方式失去和恢复牵引力时，动力跳跃发生。

另一种类型的车辆振荡被称为“俯仰振荡”。俯仰振荡是围绕车辆的横向轴线的振荡。俯仰振荡发生在制动或加速事件期间。

一些空气悬架系统能够调节每个空气弹簧中的空气质量(压力和容积的乘积)，以增加行车高度和弹簧刚度两者。然而，当前的空气悬架系统通常由驾驶员调节，并且不具有调节行车高度或弹簧刚度以减少或消除各种车辆振荡的能力，并且不自动调节。

因此，需要在空气弹簧组件中使用多个空腔来改变车辆动态，并减少不同类型的车辆振荡的能力。

发明内容

在一个实施例中，本发明是一种空气悬架系统，其包括调节一个或多个空气弹簧的工作空气容积、压力和弹簧刚度，以减少或消除各种类型的车辆振荡的能力。可切换或可变容积空气弹簧组件具有改变空气弹簧容积的能力。空气弹簧容积的这些变化导致空气弹簧刚度的变化，从而导致施加到每个车轮的正常载荷的变化。车轮正常载荷的变化会改变车轮牵引力(打滑)和车辆动态(俯仰、滚转、偏航位移、速率和加速度)。