[发明专利]可调节架乘高度的双刚度车辆悬架系统

说明书

一种弹簧构造包括圆柱形阻尼器(5)、具有第一预定弹性刚度K1的主螺旋弹簧(9)和具有第二预定弹性高度K2的副螺旋弹簧(11)，这些螺旋弹簧围绕圆柱形阻尼器(5)串联布置以提供总的组合弹性刚度KT，致动器(20)构造成压缩和减压螺旋弹簧(9、11)，止挡件(12)构造为在止挡位置停用副螺旋弹簧而使得：当系统处于第一舒适模式时，总悬架弹性刚度由级数等式1/KT＝1/K1+1/K2定义，并且当系统处于第二操纵模式时，总车辆悬架弹性刚度由级数等式KT＝K1定义，由此选择性地且可切换地提供低刚度的最佳架乘舒适性设定和高刚度的最佳操纵较低架乘高度设定。

技术领域

本发明涉及一种用于轮式车辆的悬架系统，特别地涉及一种提供两种不同操作模式的悬架系统。为了克服必须在最佳驾乘舒适性与最佳道路车辆操纵性能之间做出的固有折衷，本发明提供了一种双模式悬架系统，其中主车用弹簧的刚度可以在最佳操纵设定和最佳驾乘设定之间切换。

背景技术

机动车辆悬架的基本前提是允许车辆的车轮独立地行驶翻越过道路干扰(诸如颠簸)，而不是让整个车辆及其乘员这样地行驶。当乘客未直接受到道路干扰的影响时，乘客的乘坐舒适性得以显著提高。通过仅仅使车轮而不是整个车辆运动而越过道路干扰，也可以实现显著的节能。此外，因为整个车辆质量不会因越过道路干扰而倾斜，所以，在速度增加的情况下，车辆转向控制得以显著增强。

虽然车辆悬架可以以多种方式构造，但通常使用储能介质(通常为某种类型的弹簧)将主车身(称为“簧上质量”)与车轮系统(称为“簧下质量”)隔离。当响应于道路干扰使包括轮毂、制动器和运动控制连杆装置在内的车轮系统能够相对于主车身运动时，弹簧存储能量。一旦干扰过去，弹簧就会释放其所储存的能量而使车轮系统恢复其未受干扰的状态。为了避免在简单弹簧-质量系统中不受控制的振动响应，采用了某种形式的阻尼装置。典型地，基于液压的部件产生与速度成比例的力，以在弹簧运动的两个方向上提供阻力，用以帮助弹簧在其未受干扰的位置返回到零速度。该减振器是辅助部件，其不支撑车辆的重量。

当接近车辆动态响应极限时，悬架系统(包括运动控制连杆装置以及储能和阻尼器部件)成为达到最佳性能水平的制约因素。如果为了提供乘员与道路干扰间的高程度隔离而使弹簧和阻尼器变得相对柔和，则簧上质量倾向于响应驾驶员的转向、加速和制动需求所产生的横向和纵向力而过度运动。这些需求导致了通常所称的“操纵响应”，而乘员隔离的质量被称为“架乘响应”。

通过改变四个车轮角部每一者处的弹性刚度和阻尼系数，可以优化车辆的架乘和操纵性能。通常，越硬的弹性刚度(以每单位位移的力测量)带来越硬实的架乘体验和越好的车身控制，而越软的弹性刚度则提供越柔和的架乘体验但越少的控制。阻尼系数通常直接转成其相关的弹性刚度。不幸的是，在较低的弹性刚度下会产生较佳的架乘响应，而在较高的弹性刚度下会产生较佳的操纵响应。在历史上，这已导致了车辆会转为架乘响应与操纵响应的折衷产物。

本领域中描述了许多自适应与手动双刚度悬架系统。然而，直到最近，没有一个系统能够使用金属储能装置(诸如螺旋弹簧、板弹簧或扭力弹簧)提供性能车辆所需的特性。

Holt等人的PCT/US2017/012588中描述了一种可选择性切换的双刚度悬架系统。推杆激活式内侧弹簧构造包括串联的扭力杆和螺旋弹簧，其每一者有自己的弹性刚度。锁定致动器与螺旋弹簧平行地布置。在第一模式中，允许螺旋弹簧自由移动，使得总弹性刚度既有扭力杆弹性刚度的贡献，也有螺旋弹簧弹性刚度的贡献。在第二锁定模式中，螺旋弹簧的运动被阻止，由此将总弹性刚度改变为扭力杆的弹性刚度。这选择性地提供了低刚度的最佳架乘高度舒适性设定和高刚度的较低架乘高度最佳操纵设定。尽管这种可选择性切换的双刚度悬架系统非常有效，但其推杆构造的使用限制了其在一般高性能车辆上的使用。因此，需要一种可选择性切换的双刚度悬架系统，其可以用于更广泛的自动车辆。