專(zhuān)利名稱(chēng)：拖臂懸架及其帶有機(jī)動(dòng)式閥門(mén)的高度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一方面，本發(fā)明涉及一種汽車(chē)拖臂懸架。另一方面，本發(fā)明涉及一種用于控制相對(duì)于汽車(chē)的懸架裝載高度的高度控制系統(tǒng)。再一方面，本發(fā)明涉及一種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式高度控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
帶有以機(jī)械方式聯(lián)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)的高度控制閥的拖臂懸架是為人熟知的。圖1圖示這樣一種結(jié)合高度控制閥12的拖臂懸架10。拖臂懸架10包括對(duì)置的兩個(gè)拖臂組件11，裝在汽車(chē)的對(duì)置兩側(cè)上，最好是裝于汽車(chē)車(chē)架兩部圍欄16。每一拖臂懸架組件包括拖臂14，一端由樞轉(zhuǎn)連接件20可樞轉(zhuǎn)地連接于吊架18。吊架由汽車(chē)車(chē)架?chē)鷻?6垂下。拖臂14的另一端裝于空氣彈簧22，后者固定于車(chē)架?chē)鷻?6?？諝鈴椈?2可阻尼拖臂14相對(duì)于車(chē)架?chē)鷻?6圍繞吊架18的樞轉(zhuǎn)。
心軸組件28一般跨接或安裝于兩個(gè)拖臂14，或由后者托持。心軸組件28可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝有各觸地車(chē)輪(未畫(huà)出)。各車(chē)輪回應(yīng)于其與地面的接觸的任何運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致兩拖臂14的轉(zhuǎn)動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)受各空氣彈簧22的阻抗。
各空氣彈簧22一般包括氣囊24和活塞26?；钊?6裝于拖臂14，而氣囊24把活塞連接于車(chē)架。可以送入或排出加壓流體以調(diào)節(jié)空氣彈簧的阻尼功能。此外，空氣彈簧中的空氣容積可以調(diào)節(jié)以變更各車(chē)架?chē)鷻谙鄬?duì)于各拖臂的的高度。往往，存在一個(gè)拖車(chē)的最佳或參照裝載高度，而且取決于拖車(chē)承受的載荷或操作環(huán)境，實(shí)際或當(dāng)前的裝載高度可隨時(shí)間改變。壓縮空氣被送入或排出各氣囊以調(diào)節(jié)拖車(chē)車(chē)架?chē)鷻陉P(guān)于各拖臂的相對(duì)高度以針對(duì)特定載荷或環(huán)境條件把裝載高度保持在參照高度上。
裝載高度的調(diào)節(jié)是由高度控制閥13實(shí)現(xiàn)的，此閥具有進(jìn)氣口、空氣彈簧口和排氣口。進(jìn)氣口流體連接于汽車(chē)的壓縮空氣源?？諝鈴椈煽诹黧w連接于各空氣彈簧的氣囊24，而排氣口流體連接于大氣。高度控制閥可控制空氣彈簧口與進(jìn)氣口和排氣口的流體連接而從空氣彈簧送入或排出空氣以從而調(diào)節(jié)汽車(chē)高度。
高度控制閥一般裝于汽車(chē)車(chē)架16并具有可轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿臂32，經(jīng)由可調(diào)節(jié)的直桿34可操作地連接于拖臂14，從而拖臂14的任何運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致杠桿臂的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)以移動(dòng)閥門(mén)而把空氣彈簧口連接于進(jìn)氣口或排氣口這二者中的一個(gè)。
典型的高度控制閥具有三個(gè)位置充氣位置、中性位置和排氣位置。在充氣位置上，杠桿壁32向上轉(zhuǎn)動(dòng)而空氣彈簧口連接于進(jìn)氣口。在中性位置上，杠桿臂32大致上是水平的而空氣彈簧口不連接于或者進(jìn)氣或是排氣口。在排氣位置上，杠桿臂向下轉(zhuǎn)動(dòng)而空氣彈簧口連接于排氣位置。
當(dāng)前可供使用的多種高度控制閥的操作可以在時(shí)間上滯后于高度變化，或者可以及時(shí)回應(yīng)于高度變化。這種閥門(mén)的閥門(mén)結(jié)構(gòu)一般包括多個(gè)由彈簧推壓的活塞或類(lèi)似器件，它們可回應(yīng)于拖臂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)密封多個(gè)孔口。這類(lèi)高度控制閥的實(shí)例披露在1992年11月10日發(fā)布的美國(guó)專(zhuān)利第5161579號(hào)、1996年10月1日發(fā)布的美國(guó)專(zhuān)利第5560591號(hào)，以及1994年12月27日發(fā)布的美國(guó)專(zhuān)利第5375819號(hào)之中。
這種閥門(mén)趨向于使用狀為○形圈等的密封件，圍繞動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)的活塞以相對(duì)于閥門(mén)外殼密封活塞。這種“動(dòng)力”密封件隨著活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)而經(jīng)受磨損，導(dǎo)致其最終失敗。
其他適當(dāng)?shù)拈y門(mén)包括沒(méi)有任何密封件的閥門(mén)。一組這種閥門(mén)被稱(chēng)作剪切閥門(mén)而包括一些貼靠著的板片，其一相對(duì)于另一是可動(dòng)的。各板片由來(lái)自汽車(chē)空氣系統(tǒng)的壓縮空氣壓持在一起，不需要任何動(dòng)力密封件。這樣一種閥門(mén)披露在PCT/US00/23278之中，納入作為參考。
當(dāng)前最為普遍使用的高度控制閥，無(wú)論其閥門(mén)結(jié)構(gòu)如何，都因拖臂與高度控制閥之間的機(jī)械聯(lián)接而經(jīng)受損傷。機(jī)械聯(lián)接直接暴露于拖臂懸架的環(huán)境，后者可能是非常嚴(yán)苛的。此外，大多數(shù)機(jī)械操作式的閥門(mén)，如果不正規(guī)地使用，都是容易“卡滯”的。
針對(duì)機(jī)械驅(qū)動(dòng)和控制的高度控制閥的各種缺點(diǎn)，已經(jīng)研制出電子控制和驅(qū)動(dòng)的高度控制系統(tǒng)?；陔姎獾南到y(tǒng)構(gòu)成了高度控制閥市場(chǎng)的一小部分。這種電子控制的系統(tǒng)一般采用多種傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)汽車(chē)高度位置并采用一些電氣驅(qū)動(dòng)的閥門(mén)，諸如電磁閥，以控制空氣從空氣彈簧的送入和排出。電子控制的系統(tǒng)的一項(xiàng)缺點(diǎn)是，它們要比機(jī)械系統(tǒng)在部件成本、維護(hù)成本和操作成本方面昂貴很多。不過(guò)，它們的好處在于，它們趨向于對(duì)汽車(chē)高度變化有更大的反應(yīng)。
因而，在汽車(chē)高度控制系統(tǒng)方面仍然需要具有一種高度控制系統(tǒng)，把傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的低成本與電子系統(tǒng)的性能結(jié)合在一起。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于懸架的一種裝載高度控制系統(tǒng)，懸架相對(duì)于汽車(chē)支承著裝有各觸地車(chē)輪的心軸。此裝載高度控制系統(tǒng)可把汽車(chē)保持在相對(duì)于地面的某一參照裝載高度處。懸架包括高度傳感器，可檢測(cè)當(dāng)前的汽車(chē)裝載高度并生成和輸出代表當(dāng)前裝載高度的信號(hào)?？沙錃獾臍饽铱刹僮鞯芈?lián)接在心軸與汽車(chē)之間，從而空氣進(jìn)入氣囊和從氣囊排出分別可增可減心軸與汽車(chē)之間的相對(duì)距離以調(diào)節(jié)汽車(chē)裝載高度。壓縮空氣源設(shè)置得用于為氣囊充氣。閥門(mén)選擇性地把氣囊流體聯(lián)接于壓縮空氣源或大氣以從而分別為氣囊送入或排出空氣。
裝載高度控制系統(tǒng)的特征在于，一種閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器，聯(lián)接于高度傳感器和閥門(mén)，其中閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器作為輸入而接收高度傳感器輸出信號(hào)并有選擇在中性位置、充氣位置和排氣位置之間-在中性位置處，氣囊不連接于或是壓縮空氣源或是大氣，在充氣位置處，氣囊連接于壓縮空氣源以把空氣送入氣囊，而在排氣位置處，氣囊連接于大氣以從氣囊排出空氣。通過(guò)使氣囊流體聯(lián)接于壓縮空氣源或大氣這二者之任一，閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器使得裝載高度控制系統(tǒng)能夠相對(duì)于參照裝載高度來(lái)調(diào)節(jié)汽車(chē)裝載高度。
閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器最好是包括控制器，后者以邏輯線路予以編程?？刂破骼酶叨葌鞲衅鬏敵鲂盘?hào)結(jié)合控制邏輯線路以驅(qū)動(dòng)閥門(mén)而調(diào)節(jié)裝載高度。馬達(dá)可以配有閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器并可操作地聯(lián)接于控制器和連接于閥門(mén)，從而控制器可驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以選擇性地驅(qū)動(dòng)閥門(mén)。
馬達(dá)最好是包括輸出齒輪，后者嚙合于裝于閥門(mén)齒圈的傳動(dòng)齒輪，以致驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪以轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪并從而推動(dòng)閥門(mén)在充氣與排氣兩位置之間。馬達(dá)最好是可倒轉(zhuǎn)的，而控制器在第一方向上操縱馬達(dá)以移動(dòng)閥門(mén)進(jìn)入充氣位置并在第二方向上移動(dòng)閥門(mén)進(jìn)入排氣位置。最好是，輸出齒輪是蝸輪。
傳感器輸出信號(hào)最好是電壓信號(hào)，本身帶有正或負(fù)號(hào)，而控制器利用電壓信號(hào)的符號(hào)來(lái)確定馬達(dá)的操作方向?？刂七壿嬀€路致使控制器最好是把汽車(chē)裝載高度保持在參照裝載高度處?？刂破骼秒妷盒盘?hào)符號(hào)來(lái)指明汽車(chē)是高于還是低于參照裝載高度。
閥門(mén)最好是包括進(jìn)氣口，用于連接于壓縮空氣源；氣囊口，用于流體連接于氣囊；排氣口，用于流體連接于大氣，以及可轉(zhuǎn)動(dòng)的閥件，具有控制通道，一當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)閥件就把氣囊口流體連接于進(jìn)氣口或排氣口。閥門(mén)也可以包括閥門(mén)外殼，形成內(nèi)腔，進(jìn)氣口、氣囊口和排氣口都流體連接于它。
閥件可以在流體上隔開(kāi)進(jìn)氣口和排氣口。在這樣一種結(jié)構(gòu)中，從進(jìn)氣口進(jìn)入外殼的壓縮空氣將推壓閥件密封貼靠閥門(mén)外殼。
閥件最好是可轉(zhuǎn)動(dòng)的盤(pán)片并座放在裝于外殼的固定盤(pán)片上面?？赊D(zhuǎn)動(dòng)的和固定的這兩個(gè)盤(pán)片最好是由陶瓷或其他類(lèi)似的材料制成。
高度傳感器最好是變換器，諸如光傳感器、可變?nèi)菘闺娙萜?，或者可變電阻器?br> 另一方面，本發(fā)明涉及汽車(chē)的一種可調(diào)節(jié)高度的懸架。懸架包括裝有各觸地車(chē)輪的心軸，各車(chē)輪適配得可活動(dòng)地裝于汽車(chē)。高度傳感器設(shè)置得可檢測(cè)當(dāng)前的汽車(chē)裝載高度并生成代表當(dāng)前裝載高度的輸出信號(hào)。可充氣的氣囊可操作地聯(lián)接在心軸與汽車(chē)之間，從而空氣向氣囊的送入和從氣囊的排出分別可增可減心軸與汽車(chē)之間的相對(duì)距離以調(diào)節(jié)汽車(chē)裝載高度。壓縮空氣源用于為氣囊充氣。閥門(mén)設(shè)置得用于選擇性地把氣囊流體聯(lián)接于壓縮空氣源或大氣以從而分別為氣囊送入或排出空氣。
可調(diào)節(jié)高度的懸架的特征在于閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器，聯(lián)接于高度傳感器和閥門(mén)，其中閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器作為輸入接收高度傳感器輸出信號(hào)并選擇性地驅(qū)動(dòng)閥門(mén)在中性位置、充氣位置和排氣位置之間＿在中性位置處，氣囊不連接于或是壓縮空氣源或是大氣，在充氣位置上，氣囊流體連通于壓縮空氣源以把空氣送入氣囊，而在排氣位置處，氣囊流體連接于大氣以從氣囊排出空氣，以及從而基于由高度傳感器檢測(cè)到的當(dāng)前裝載高度來(lái)調(diào)節(jié)裝載高度。


圖1是先前技術(shù)中拖臂懸架的立面?zhèn)纫晥D，裝有已知的機(jī)械控制和驅(qū)動(dòng)式高度控制閥；圖2是一種拖臂懸架的立面?zhèn)纫晥D，懸架帶有符合本發(fā)明的高度控制系統(tǒng)，包括一高度傳感器，由一控制器聯(lián)接于一機(jī)動(dòng)式高度控制閥；圖3是沿著圖2中3-3所取的局部切除端視圖，圖示高度傳感器與拖臂懸架之間的機(jī)械連接；圖4是圖2和3中傳感器的剖視圖，圖示在相對(duì)于一光傳感裝置光橋的一參照位置上用于傳感器的一發(fā)光器；圖5等同于圖4，只不過(guò)發(fā)光器畫(huà)在相對(duì)光橋的另一位置上；圖6是符合本發(fā)明的一種機(jī)動(dòng)式高度控制閥的分解透視圖，為清晰起見(jiàn)，拿掉了一部分外殼；圖7是圖6高度控制閥外殼的頂視圖，為清晰起見(jiàn)，拿掉了殼蓋和閥門(mén)總成；圖8是沿著圖7中直線8-8所取的剖視圖，圖示經(jīng)由外殼的各流徑；圖9是圖7中閥門(mén)總成一固定剪切盤(pán)片的放大透視圖；圖10是一透視圖，表明圖7閥門(mén)總成的一動(dòng)力剪切盤(pán)片；圖11是示意圖，圖示在一中性位置上的、圖7的高度控制閥；圖12是示意圖，圖示在一注入位置上的、圖7的高度控制閥；圖13是示意圖，圖示在一排氣位置上的、圖7的高度控制閥；圖14是符合本發(fā)明的控制系統(tǒng)的方框圖；圖15圖示符合本發(fā)明的第二實(shí)施例高度傳感器；圖16圖示一種裝有符合本發(fā)明的第三實(shí)施例高度傳感器的拖臂懸架；圖17是第三實(shí)施例高度傳感器的剖視圖；圖18是符合本發(fā)明的第四實(shí)施例高度傳感器的剖視圖；圖19是沿著第四實(shí)施例傳感器的圖18直線19-19所取的剖視圖；圖20圖示符合本發(fā)明的第五實(shí)施例高度傳感器；圖21圖示在一種吸震器方面符合本發(fā)明的第六實(shí)施例高度傳感器；圖22圖示符合本發(fā)明的第七實(shí)施例高度傳感器；以及圖23是沿著圖22直線23-23所取的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖2圖示一種符合本發(fā)明的拖臂懸架110。拖臂懸架包括一對(duì)(只畫(huà)出一個(gè))拖臂裝置112，安裝于汽車(chē)車(chē)架114并裝有符合本發(fā)明的機(jī)動(dòng)式高度控制閥116。拖臂裝置112包括拖臂118，一端經(jīng)由帶襯套的連接件可樞轉(zhuǎn)地安裝于從汽車(chē)車(chē)架114垂下的車(chē)架托架122?？諝鈴椈?24，包括活塞126，安裝于拖臂118的一部分，而氣囊128，經(jīng)由平板130安裝于車(chē)架114，把拖臂118連接于汽車(chē)車(chē)架114。心軸支架132由一對(duì)帶襯套的連接件134在車(chē)架托架122與空氣彈簧124之間安裝于拖臂118。心軸支架裝上心軸136，汽車(chē)的各觸地車(chē)輪(未畫(huà)出)可活動(dòng)地安裝于它。吸震器138伸展在心軸支架132與車(chē)架122之間。
雖然拖臂懸架的基本操作是廣為人知的，但是簡(jiǎn)短的綜述在理解以下闡述方面可能是有用的。當(dāng)汽車(chē)車(chē)輪遇到路面變化時(shí)，會(huì)施加反作用力給拖臂，使拖臂14相對(duì)于車(chē)架托架122和汽車(chē)車(chē)架12作樞轉(zhuǎn)。拖臂14的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由空氣彈簧20予以阻尼。
除了阻尼拖臂14的轉(zhuǎn)動(dòng)之外，空氣彈簧20還用以調(diào)節(jié)車(chē)架12相對(duì)于地面的高度。比如，假定靜態(tài)狀況時(shí)，隨著空氣被送入氣囊24，汽車(chē)車(chē)架12會(huì)相對(duì)于拖臂14被升高，由于，因?yàn)榈孛媾c各觸地車(chē)輪之間的接觸，拖臂14相對(duì)于地面是有效固定的。同樣，如果壓縮空氣從氣囊24中被排出，汽車(chē)車(chē)架12將相對(duì)于地面降低高度。
防蠕動(dòng)裝置140設(shè)置在汽車(chē)車(chē)架114上并起到限制拖臂118在裝載期間轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，這樣可降低汽車(chē)車(chē)架的高度。這一現(xiàn)象在本技術(shù)領(lǐng)域中被稱(chēng)作拖車(chē)蠕動(dòng)，而發(fā)生的原因是，空氣彈簧的氣源一般在裝載期間是被關(guān)斷的。隨著更多的重量添加于拖車(chē)，空氣彈簧不能被充氣以抗衡增加的重量，導(dǎo)致車(chē)架下降。隨著車(chē)架的下降，拖臂有效地圍繞套筒式連接件而樞轉(zhuǎn)，這樣導(dǎo)致車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)并使拖車(chē)從裝卸臺(tái)移開(kāi)。
防蠕動(dòng)裝置140包括止動(dòng)臂桿142，此臂桿可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于汽車(chē)車(chē)架114。止動(dòng)臂桿可以從收進(jìn)位置(一如虛線所示)轉(zhuǎn)動(dòng)到放出位置，在此位置上，止動(dòng)臂桿142的端部位于拖臂118上方并限制拖臂118相對(duì)于汽車(chē)車(chē)臂的向上轉(zhuǎn)動(dòng)。止動(dòng)臂桿142在收進(jìn)與放出兩位置之間的轉(zhuǎn)動(dòng)一般是由回應(yīng)于來(lái)自驅(qū)動(dòng)器的壓縮空氣的送入或排出的一個(gè)氣驅(qū)器予以控制。這種類(lèi)型的防蠕動(dòng)裝置140是為人熟知的并將不作更為詳細(xì)的說(shuō)明。
高度控制傳感器144安裝于車(chē)架托架122并可操作地連接于拖臂118，以致傳感器144可監(jiān)測(cè)拖臂的方位并輸出對(duì)應(yīng)于該方位的信號(hào)。高度控制傳感器144電氣聯(lián)接于機(jī)動(dòng)式高度控制閥門(mén)116，以便把指出拖臂位置的信號(hào)供給高度控制閥116。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2和3，傳感器144固定地安裝于車(chē)架托架122內(nèi)部并經(jīng)由聯(lián)動(dòng)裝置146機(jī)械聯(lián)接于套筒式連接件120。車(chē)架托架122具有對(duì)置的兩側(cè)壁148，由端壁150連接起來(lái)。套筒式連接件120包括外套管152，壓配在拖臂118之內(nèi)，和內(nèi)套管154，同心地裝放在外套管152之內(nèi)。內(nèi)套筒154的兩端分別頂靠?jī)蓚?cè)壁148的各自?xún)?nèi)表面。裝配螺栓156以加壓方式裝配兩側(cè)壁148而頂住內(nèi)套管154的兩端以相對(duì)于車(chē)架托架122固定內(nèi)套管。在這種結(jié)構(gòu)下，拖臂的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致外套管152相對(duì)于內(nèi)套筒154的轉(zhuǎn)動(dòng)是由彈性環(huán)圈155實(shí)現(xiàn)的，后者能使外套管152相對(duì)于內(nèi)套管154轉(zhuǎn)動(dòng)。
傳感器144包括外部轉(zhuǎn)軸160，聯(lián)接于聯(lián)動(dòng)裝置146，后者連接于外套管152。聯(lián)動(dòng)裝置146可以具有任何適當(dāng)?shù)男螤?，只要外套管的轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)地被傳遞給外部轉(zhuǎn)軸160的轉(zhuǎn)動(dòng)即可。比如，聯(lián)動(dòng)裝置可以包括臂桿162、164，二者通過(guò)一個(gè)臂桿的銷(xiāo)柱裝放在另一臂桿端部上的槽孔之中而連接起來(lái)，從而外套管的轉(zhuǎn)動(dòng)被相應(yīng)地傳遞給傳感器144的外部轉(zhuǎn)軸160，同時(shí)容放臂桿162、164之間的任何相對(duì)鉛直運(yùn)動(dòng)。
圖4和5圖示傳感器144的一種優(yōu)先形式。傳感器144包括發(fā)光器170，安裝于外部轉(zhuǎn)軸160。發(fā)光器170最好是由金屬或塑料的實(shí)心塊體172制成，具有光源室174和光通道176，后者以光學(xué)方式把光源室174連接于發(fā)光器176的外部。光源178，諸如發(fā)光二極管或激光器，設(shè)置在光源室174之內(nèi)并發(fā)出沿著路徑A經(jīng)由光通道176射出塊體172的光線。
高度傳感器144還包含光傳感裝置190，后者包括光密箱體192，箱體具有一敞開(kāi)端部，其中固定地安放彌散元件194，諸如毛玻璃。狀為光橋196的光檢測(cè)器設(shè)置在彌散元件194后面光密箱體之內(nèi)。光橋196包括兩個(gè)間隔開(kāi)來(lái)的傳感器198、200，可以是光電導(dǎo)管或光電二極管檢測(cè)器。每一光傳感器可以輸出代表它們所接受的光線強(qiáng)度的電壓信號(hào)。這些電壓信號(hào)以及它們的差別用以評(píng)估汽車(chē)高度上的變化。光橋196最好是單臂橋路，在或是半橋(兩管)或是全橋(4管)配置中采用各光電導(dǎo)管。
光傳感器144的操作通過(guò)參照?qǐng)D4和5可以作出最好的說(shuō)明。圖4圖示汽車(chē)處在參照行車(chē)高度時(shí)發(fā)光器170的位置。應(yīng)當(dāng)指出，雖然圖4圖示的發(fā)光器170的方向當(dāng)汽車(chē)處在參照行車(chē)高度時(shí)基本上垂直于光傳感裝置190，但可以使發(fā)光器170相對(duì)于光傳感裝置190指向某一角度以建立參照行車(chē)高度。
在示于圖4之中的參照位置上，發(fā)光器170沿著路徑A發(fā)出一束光線。隨著這束光線接觸光傳感裝置190的彌散元件194，已彌散的光線接觸間隔開(kāi)來(lái)的光傳感器198。光線從彌散元件194到光傳感器198、200分別行進(jìn)距離D1和D2。光線行進(jìn)的距離會(huì)影響由各光傳感器所獲知的光強(qiáng)度，導(dǎo)致自各傳感器的相應(yīng)電壓輸出。
參照?qǐng)D5，如果改變了汽車(chē)高度，諸如對(duì)汽車(chē)由于裝載或卸載產(chǎn)品，拖臂118會(huì)相對(duì)于車(chē)架托架122轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致外套管152的轉(zhuǎn)動(dòng)，后者又導(dǎo)致高度傳感器144外部轉(zhuǎn)軸160的相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著高度傳感器外部轉(zhuǎn)軸160的轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)光器170轉(zhuǎn)動(dòng)到新的位置而光束A在不同的部位處射向彌散元件194。從彌散元件194發(fā)散并進(jìn)入各光傳感器198的光線現(xiàn)在必須行經(jīng)距離D3和D4。對(duì)比于距離D1、D2可以看出，光線進(jìn)入傳感器186的距離D3小于原先的距離D1。相反，距離D4小于光線進(jìn)入光傳感器200的距離D2。從圖4到圖5發(fā)光器170位置上的改變結(jié)果導(dǎo)致傳感器198接收較大強(qiáng)度光線而傳感器100接收較小強(qiáng)度光線。強(qiáng)度上的改變對(duì)應(yīng)于光傳感器198、200的電壓輸出信號(hào)上的改變。出自傳感器198、200的輸出信號(hào)上的改變直接相關(guān)于拖臂118相對(duì)于汽車(chē)車(chē)架114的轉(zhuǎn)動(dòng)改變并提供了離開(kāi)預(yù)定位置汽車(chē)高度改變的一種度量手段。出自光傳感器198、200的輸出可以用以控制壓縮空氣送入或排出各空氣彈簧以抬高或降低汽車(chē)車(chē)架，直至發(fā)光器170被轉(zhuǎn)回到參照位置為止。
圖6圖示符合本發(fā)明的機(jī)動(dòng)式高度控制閥116的各部件。機(jī)動(dòng)式高度控制閥116包括一兩件式箱體，具有底座202和箱蓋204，后者畫(huà)得是從底座202卸掉的。底座202從功能上劃分為兩部分電氣連接部分206和流體控制部分208。電氣連接部分包括輸入/輸出界面210，它具有必需的一些電氣接頭以連接高度控制傳感器144和任何別的傳感器。流體控制部分208包括閥門(mén)總成212和流體總管214，具有進(jìn)氣口216和空氣彈簧口218。排氣口220設(shè)置在不同于進(jìn)氣口216和空氣彈簧口218的、底座202的對(duì)面一側(cè)上。閥門(mén)總成212可控制流體從空氣彈簧口218到進(jìn)氣口216和排氣口220二者之中的任一的流動(dòng)以從而控制壓縮空氣自空氣彈簧的送入和排出。
閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器222可在操作上連接于閥門(mén)總成212。閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器222包括電氣馬達(dá)224，具有輸出軸226，上面裝有驅(qū)動(dòng)齒輪228。傳動(dòng)齒輪230聯(lián)接于驅(qū)動(dòng)齒輪228并具有控制軸232，后者聯(lián)接于閥門(mén)總成，從而啟動(dòng)馬達(dá)224就可轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪228，后者經(jīng)由傳動(dòng)齒輪230轉(zhuǎn)動(dòng)控制軸232以從而控制閥門(mén)總成并控制空氣彈簧與或是進(jìn)氣口214或是排氣口218之間的流體連通。
控制器240也設(shè)置在機(jī)動(dòng)式高度控制閥116之內(nèi)。最好是，控制器240由電路板242構(gòu)成，電路板上裝有馬達(dá)224和傳動(dòng)齒輪230。微處理機(jī)244設(shè)置在電路板242上，后者電氣聯(lián)接于輸入/輸出界面210并聯(lián)接于馬達(dá)224。閥門(mén)位置傳感器246也設(shè)置在電路板242上并電氣聯(lián)接于處理器244。閥門(mén)位置傳感器246包括驅(qū)動(dòng)器248，位于閥門(mén)總成212上面。
參照?qǐng)D7和8，底部202畫(huà)得已經(jīng)卸掉閥門(mén)總成212。底座202包括內(nèi)腔260，在一側(cè)面上敞開(kāi)用于容放閥門(mén)總成。內(nèi)腔260部分地由內(nèi)部箱體側(cè)壁262和內(nèi)部周邊壁板264形成，后者從側(cè)壁262外伸出去。供氣導(dǎo)管266和空氣彈簧導(dǎo)管268從內(nèi)腔260伸向進(jìn)氣口216和空氣彈簧口218。供氣導(dǎo)管在周邊壁板264上形成槽孔狀孔口266A?？諝鈴椈蓪?dǎo)管在壁板262形成孔口268A。排出導(dǎo)管270從底座202外部伸向排氣口220。
供氣導(dǎo)管266適配得使加壓氣源流體連接于內(nèi)腔260?？諝鈴椈蓪?dǎo)管268使內(nèi)腔260流體連接于空氣彈簧抬升氣囊24。排出導(dǎo)管270使內(nèi)腔260流體連接于大氣。
參照?qǐng)D9和10，閥門(mén)總成212包括一剪切閥，包含靜力剪切盤(pán)片272和動(dòng)力盤(pán)片273。靜力盤(pán)片272具有狀為孔口274的軸向通道和狀為孔眼276的流體通道，二者都穿過(guò)盤(pán)片272。靜力剪切盤(pán)片272包括調(diào)準(zhǔn)盲孔278和280，容放從底座200伸進(jìn)內(nèi)腔260的定位短柱282和284以相對(duì)于底座202調(diào)準(zhǔn)靜力剪切盤(pán)片272，以致孔眼276調(diào)準(zhǔn)于空氣彈簧導(dǎo)管268的孔口268A。軸向孔口274調(diào)準(zhǔn)于排出導(dǎo)管270。因而，孔眼276和軸向孔口274在靜力盤(pán)片272的上部表面與空氣彈簧口218和排氣口220之間的流體連通。
參照?qǐng)D10，動(dòng)力剪切盤(pán)片273是從其下部表面觀看的。動(dòng)力剪切盤(pán)片273定位在底座202的內(nèi)腔260之內(nèi)，以致動(dòng)力剪切盤(pán)片的下部表面貼靠于靜力剪切盤(pán)片270的上部表面。動(dòng)力剪切盤(pán)片273包括扇段部分282，從那里伸出圓形瓣輪284。狀為大體上T形凹槽286的通道制成在動(dòng)力剪切盤(pán)片273并包括弧形部分288和槽道290?；⌒尾糠?88主要位于扇段部分282上并包括對(duì)置的兩個(gè)出口成型槽孔294。入口成型槽孔296設(shè)置在扇段部分282的外側(cè)上并對(duì)應(yīng)于兩出口成型槽孔294之一。盲槽孔298制成在動(dòng)力剪切盤(pán)片273上部表面上并把尺寸定得可容放控制軸232的端部。
組裝之后，剪切盤(pán)片60的孔眼64將處在各對(duì)出口成型槽孔294與入口成型槽孔296的一對(duì)之間。盲槽孔298容放控制軸232的下端。槽道290經(jīng)由排出導(dǎo)管270使弧形部分288和各入口成型槽孔流體連接于排氣口220。
圖11-13圖示剪切閥的三個(gè)主要操作位置充氣位置、中性位置和排氣位置。為說(shuō)明目的，將假定高度控制閥開(kāi)始在中性位置上。在示于圖11之中的中性位置上，動(dòng)力剪切盤(pán)片273相對(duì)于剪切盤(pán)片272的取向是致使剪切盤(pán)片孔眼276定位在內(nèi)部槽孔294與外部槽孔296之間并貼靠動(dòng)力剪切盤(pán)片273，有效地密封空氣彈簧導(dǎo)管268的孔口268A和阻擋從或是供氣孔口266或是排氣口270到空氣彈簧導(dǎo)管268的流體連通。
如果由于任何范圍，諸如拖車(chē)的載荷增大，拖臂14朝向車(chē)架?chē)鷻?6存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則閥被推向一如圖12之中圖示的充氣位置，以將空氣送進(jìn)氣囊24而抬高汽車(chē)車(chē)架。一如圖12之中所見(jiàn)，在這種情況下，馬達(dá)224轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力剪切盤(pán)片273，以致孔眼276移動(dòng)到與外部槽孔296流體連通以使空氣彈簧導(dǎo)管268開(kāi)向內(nèi)腔260。由于內(nèi)腔260始終面臨供氣口266，壓縮空氣將被引進(jìn)空氣彈簧導(dǎo)管268和把壓縮空氣送進(jìn)空氣彈簧。
如果拖臂14和車(chē)架?chē)鷻?6彼此相對(duì)離開(kāi)，諸如在從拖車(chē)上卸載貨物的時(shí)候，空氣必須從氣囊中24中排出以將車(chē)架移回到其參照高度。一如圖13之中所見(jiàn)，在這種情況下，閥門(mén)由相對(duì)于剪切盤(pán)片272推動(dòng)動(dòng)力剪切盤(pán)片273的馬達(dá)224推向排氣位置，以致內(nèi)部槽孔294形成與孔眼276的流體連通。在排氣位置上，空氣彈簧導(dǎo)管268經(jīng)由槽道290與排出導(dǎo)管270流體連通。
圖14是懸架110高度控制系統(tǒng)的示意簡(jiǎn)圖并表明汽車(chē)主控制器300、懸架控制器240、高度傳感器144和閥門(mén)總成212之間的相互連接。示意圖還包含傳感器302，用于檢測(cè)防蠕動(dòng)裝置各臂桿142的位置。空氣儲(chǔ)器304設(shè)置得把壓縮空氣供向懸架空氣系統(tǒng)和剎車(chē)空氣系統(tǒng)。
汽車(chē)主控制器300控制許多汽車(chē)操縱裝置的操作。汽車(chē)主控制器300一般連接于控制特定操縱裝置的操作的多個(gè)分散的控制器，諸如懸架控制器240。汽車(chē)主控制器300包括電力導(dǎo)管310，把電力供向懸架控制器240。數(shù)據(jù)接線312、314分別向懸架控制器240提供(輸出)數(shù)據(jù)和從它那里接收(輸入)數(shù)據(jù)。最好是，輸出接線312從汽車(chē)主控制器300向懸架控制器240發(fā)送用戶(hù)選定的功能/模式數(shù)據(jù)信號(hào)，懸架控制器240用它來(lái)確定其操作模式。輸入接線。
高度傳感器144包括電力接線316，從懸架控制器242向高度傳感器144提供電力。數(shù)據(jù)接線318把表明當(dāng)前汽車(chē)高度的輸入信號(hào)供給懸架控制器240。
閥門(mén)總成212包括動(dòng)力接線320，從懸架控制器240向閥門(mén)總成212提供電力。數(shù)據(jù)接線322把表明動(dòng)力盤(pán)片相對(duì)于靜止盤(pán)片的位置的輸入信號(hào)供給懸架控制器。驅(qū)動(dòng)接線333從懸架控制器240向閥門(mén)總成212供給數(shù)據(jù)信號(hào)用于控制電氣馬達(dá)的操作。一如以前所述，高度控制閥的進(jìn)氣口214流體連接于汽車(chē)的壓縮空氣儲(chǔ)器304。同樣，空氣彈簧口216流體連接于空氣彈簧24。排氣口218流體連接于大氣。
電力接線324從懸架控制器240向傳感器302供給電力。一如其他各傳感器那樣，數(shù)據(jù)接線326向懸架控制器240提供表明臂桿142位置的輸入信號(hào)。許多適當(dāng)?shù)膫鞲衅骺晒┯糜诓?dāng)前用于檢測(cè)臂桿142的位置。假定臂桿142是由于從氣動(dòng)駐車(chē)剎車(chē)釋放壓縮空氣而被驅(qū)動(dòng)的，則通常的傳感器是壓力開(kāi)關(guān)，當(dāng)空氣從駐車(chē)剎車(chē)中被排出時(shí)輸出電信號(hào)。
懸架控制器240包括一存儲(chǔ)器，最好是長(zhǎng)存式存儲(chǔ)器，具有用于操縱汽車(chē)懸架，尤其是控制汽車(chē)高度的必需邏輯線路?？刂破?40還裝有一過(guò)濾演段，用以處理自高度傳感器144接收的數(shù)據(jù)。過(guò)濾演段可過(guò)濾自高度傳感器144接收的數(shù)據(jù)以消除高頻變化_它們一般表明暫時(shí)的高度變化并從而避免不必要地調(diào)節(jié)汽車(chē)高度。道路表面上的伸縮節(jié)點(diǎn)和其他重復(fù)或非重復(fù)的畸變都是汽車(chē)高度方面高頻變化的實(shí)例，為此并不希望使汽車(chē)變更為正確高度。
避免不必要地調(diào)節(jié)汽車(chē)高度這種要求對(duì)于操縱汽車(chē)是很重要的。政府規(guī)定要求剎車(chē)空氣管線與所有其他空氣管線，包括懸架空氣管線在內(nèi)，都分離開(kāi)來(lái)。在多數(shù)汽車(chē)上，只有兩條空氣管線或空氣系統(tǒng)剎車(chē)空氣管線和懸架空氣管線，后者也向任何氣動(dòng)輔助裝置供應(yīng)空氣。多數(shù)空氣系統(tǒng)通過(guò)采用一種一旦空氣儲(chǔ)器中的壓力降至預(yù)定大小以下就只向剎車(chē)空氣管線提供空氣的閥門(mén)(壓力保護(hù)閥)從同一空氣儲(chǔ)器304為兩個(gè)系統(tǒng)吸進(jìn)壓縮空氣。如果汽車(chē)高度不必要地予以調(diào)節(jié)，諸如回應(yīng)于暫時(shí)的高度變化，則有可能以大于車(chē)載壓縮機(jī)能夠重新充氣空氣儲(chǔ)氣304的速率從空氣儲(chǔ)器304中吸取壓縮空氣，導(dǎo)致高度控制系統(tǒng)過(guò)早而不必要的關(guān)斷，直至空氣壓力升高到門(mén)檻值以上為止。
在操作中，汽車(chē)用戶(hù)起動(dòng)選定懸架的操作模式，此模式隨后傳達(dá)給懸架控制器240。模式選定可以包括預(yù)定的汽車(chē)正確高度。另外，最佳的裝載高度和用戶(hù)作出的輸入可以設(shè)定得等于當(dāng)前的裝載高度。一當(dāng)初始操作模式和汽車(chē)裝載高度被設(shè)定，則懸架114的控制被過(guò)渡到懸架控制器240。
雖然懸架控制器240可以控制許多相關(guān)于懸架的操作，但為了用于符合當(dāng)前發(fā)明的高度控制系統(tǒng)，大多數(shù)由懸架控制器240控制的相關(guān)操作是回應(yīng)于由高度傳感器144提供的裝載高度數(shù)據(jù)來(lái)控制汽車(chē)裝載高度和通過(guò)控制空氣彈簧氣囊24中區(qū)域的容積來(lái)相應(yīng)地調(diào)節(jié)汽車(chē)裝載高度。懸架控制器240最好是經(jīng)由數(shù)據(jù)接線318從高度傳感器144接收一系列裝載高度數(shù)據(jù)。這一系列裝載高度數(shù)據(jù)由懸架控制器240予以分析以監(jiān)測(cè)裝載高度方面的高頻和低頻變化二者。最好是，懸架控制器240施用一過(guò)濾器于此系列裝載高度數(shù)據(jù)以除去相關(guān)于汽車(chē)裝載高度中高頻變化的各數(shù)據(jù)點(diǎn)，它們一般是由于不經(jīng)過(guò)過(guò)濾的裝載高度數(shù)據(jù)然后被監(jiān)測(cè)并對(duì)比于參照汽車(chē)裝載高度。一當(dāng)當(dāng)前裝載高度中的變化超過(guò)參照裝載高度某一預(yù)定數(shù)值“Delta”，懸架控制器240相應(yīng)地通過(guò)從空氣彈簧24送入或排出壓縮空氣而調(diào)節(jié)當(dāng)前汽車(chē)裝載高度。通常，當(dāng)前裝載高度被監(jiān)測(cè)達(dá)到某一預(yù)定時(shí)段“樣本時(shí)間”，以確保當(dāng)前裝載高度中相對(duì)于參照裝載高度的變化不是暫態(tài)的。如果當(dāng)前裝載高度超過(guò)樣本時(shí)間的Delta，通常這就是顯示在汽車(chē)裝載高度方面已有永久變化而當(dāng)前裝載高度應(yīng)當(dāng)被調(diào)節(jié)到參照裝載高度。值得指出的是，Delta的絕對(duì)值，無(wú)論當(dāng)前裝載高度是高于還是低于參照裝載高度，都是一樣的。不過(guò)，在本發(fā)明的范疇之內(nèi)，Delta，取決于當(dāng)前裝載高度是否高于或低于參照裝載高度，具有不同的數(shù)值。還應(yīng)當(dāng)指出，Delta的數(shù)值一般是由用戶(hù)確定的并可以取決于汽車(chē)、懸架、操作環(huán)境或其他各種因素而改變。
如果當(dāng)前裝載高度高于參照裝載高度一個(gè)大于樣本時(shí)間的Delta的數(shù)值，則當(dāng)前裝載高度太大而必須被降低到參照裝載高度。為了挪動(dòng)懸架到參照裝載高度，懸架控制器240沿著接線233發(fā)送控制信號(hào)給閥門(mén)總成212以供能給馬達(dá)224并從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力盤(pán)片273的轉(zhuǎn)動(dòng)而把閥門(mén)推向排氣位置，在此，氣囊孔口216流體連通于排氣口212以便從氣囊24排出空氣而把當(dāng)前裝載高度降低到參照裝載高度。懸架控制器240繼續(xù)從高度傳感器144接收高度數(shù)據(jù)，同時(shí)空氣經(jīng)由閥門(mén)總成212被從氣囊24中排出。當(dāng)懸架控制器240從高度數(shù)據(jù)中確定當(dāng)前裝載高度基本上等于參照裝載高度時(shí)，懸架控制器240發(fā)送控制信號(hào)給馬達(dá)224以將動(dòng)力剪切盤(pán)片273挪回到中性位置而終止空氣被從氣囊24中排出。
如果當(dāng)前裝載高度低于參照裝載高度一個(gè)大于樣本時(shí)間的Delta的數(shù)值，則當(dāng)前裝載高度太小而必須被提高到參照裝載高度。為了挪動(dòng)懸架到參照裝載高度，懸架控制器240沿著接線233發(fā)送控制信號(hào)給閥門(mén)總成212以供能給馬達(dá)224并從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力盤(pán)片273的轉(zhuǎn)動(dòng)而把閥門(mén)安放在充氣位置上，在此，空氣彈簧口216流體連通于進(jìn)氣口214以便從氣囊24送入空氣而把當(dāng)前裝載高度提高到參照裝載高度。懸架控制器繼續(xù)從高度傳感器144接收高度數(shù)據(jù)，同時(shí)空氣經(jīng)由閥門(mén)總成212被從氣囊24中排出。當(dāng)懸架控制器240從高度數(shù)據(jù)中確定當(dāng)前汽車(chē)高度基本上等于參照裝載高度時(shí)，懸架控制器240發(fā)送控制信號(hào)給馬達(dá)224以將動(dòng)力剪切盤(pán)片273挪回到中性位置而終止空氣被從氣囊24中排出。
最好是，懸架控制器240，經(jīng)由其程序邏輯線路，隨著裝載高度趨近參照裝載高度而監(jiān)測(cè)裝載高度的變化速率以避免過(guò)沖參照裝載高度，如果過(guò)沖量足夠大，則可能需要在相反方向上進(jìn)一步調(diào)節(jié)汽車(chē)裝載高度。在最壞的情況下，這可能導(dǎo)致一種起伏效應(yīng)，此時(shí)裝載高度不斷地在參照高度的上下移動(dòng)，這最可能導(dǎo)致空氣儲(chǔ)器304中的空氣壓力下降到門(mén)檻值以下。
雖然存在許多方式，懸架控制器240可以依之發(fā)送控制信號(hào)給閥門(mén)總成212以實(shí)現(xiàn)電氣馬達(dá)224的啟動(dòng)而控制動(dòng)力盤(pán)片273的位置并從而控制壓縮空氣從氣囊24的送入和排出，但最好是，懸架控制器240和控制信號(hào)都具有或是正的或是負(fù)的電壓。電壓信號(hào)的符號(hào)將相應(yīng)地控制電氣馬達(dá)的前行或倒行操作。結(jié)合正的或負(fù)的電壓信號(hào)，懸架控制器240沿著接線322接收關(guān)于動(dòng)力剪切盤(pán)片273位置的一系列數(shù)據(jù)。位置信息用以確定動(dòng)力剪切盤(pán)片并向懸架控制器240提供所需信息以確定所需電壓信號(hào)的符號(hào)而把動(dòng)力剪切盤(pán)片273移向所需部位以安放閥門(mén)在充氣、中性或排氣位置上。
圖15圖示與本發(fā)明一起使用的第二實(shí)施例高度傳感器440。高度傳感器440在許多方面類(lèi)似于第一實(shí)施例高度傳感器，因此，同樣的數(shù)字將用以標(biāo)識(shí)同樣的零部件并將只是詳細(xì)說(shuō)明第一與第二實(shí)施例之間的一些主要差異。高度傳感器440包括發(fā)光器470，裝于外部轉(zhuǎn)軸160并發(fā)射經(jīng)過(guò)衍射的光圖案到光傳感器490上面。發(fā)光器470包括框體472，具有光室474和衍射槽縫476，在光學(xué)上連接光室474于框體472的外部。發(fā)光器，諸如LED或二極管極光器，設(shè)置在光室474之內(nèi)。準(zhǔn)直透鏡設(shè)置在光源478與衍射槽縫476之間。
光傳感裝置490包括光橋496，具有間隔開(kāi)來(lái)的光傳感器498、500。光橋490不像第一實(shí)施例那樣被圍封在箱體之內(nèi)。同樣，沒(méi)有彌散元件位于光橋496與發(fā)光器470之間。
發(fā)光器470發(fā)出一衍射圖案，一如虛線B所示。虛線B代表光線相對(duì)于光傳感器498、500的強(qiáng)度。一如所見(jiàn)，在圖示于圖7之中的參照位置上，衍射圖案的最大強(qiáng)度基本上居中于光傳感器498、500之間。光傳感器498、500最好是設(shè)置得以致它們經(jīng)受大致上50％最大強(qiáng)度的衍射圖案部分。隨著外部轉(zhuǎn)軸460回應(yīng)于汽車(chē)高度上的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，衍射圖案相對(duì)于光橋496向側(cè)面移動(dòng)，一如由衍射圖案C所示。衍射圖案的移動(dòng)改變了由傳感器498、500經(jīng)受的光強(qiáng)度。光橋496輸出一電壓信號(hào)，對(duì)應(yīng)于當(dāng)前由光傳感器498、500經(jīng)受的強(qiáng)度。這一輸出信號(hào)以與如前所述對(duì)于第一實(shí)施例的輸出信號(hào)一樣的方式予以處理。
對(duì)于第二實(shí)施例，最好是，發(fā)光器是或者一種高輸出窄帶紅外LED(大致上940nm)，或者一種紅外二極管激光器。出自發(fā)光器的光線最好是匹配或最適于光傳感器498、500的靈敏度，這些光傳感器比如可以或是光電導(dǎo)管，或是紅外光二極管、紅光阻擋層光電池。
對(duì)本發(fā)明同樣重要的是，由發(fā)光器470發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直而后通過(guò)一槽縫發(fā)出以生成衍射圖案。因此，槽縫的形狀必須精確地予以控制以獲得衍射圖案。比如，如果發(fā)光器發(fā)出940nm的波長(zhǎng)，則槽縫應(yīng)當(dāng)是在0.00005m到0.0001m的量級(jí)上。離開(kāi)槽縫476的光線應(yīng)當(dāng)在接觸光橋之前行經(jīng)一段對(duì)比于槽縫為相對(duì)較大的距離，在以上實(shí)例中，5cm的距離就足夠了。
圖16和17圖示在示于圖1之中的拖臂懸架和汽車(chē)的環(huán)境下的第三實(shí)施例高度傳感器540。第三實(shí)施例傳感器540基本上等同于第一實(shí)施例，例外的是，高度傳感器540監(jiān)測(cè)拖臂118上的高度變化而不是拖臂118的轉(zhuǎn)動(dòng)變化來(lái)評(píng)估汽車(chē)車(chē)架離開(kāi)參照位置的高度變化。因此，第三實(shí)施例中相比于第一和第二實(shí)施例同樣的零部件將用同樣的數(shù)字予以標(biāo)識(shí)。比如，高度傳感器570可以采用第一實(shí)施例中闡述的同樣發(fā)光器170和光傳感裝置190。
高度傳感器540與高度傳感器440之間的主要差別是，發(fā)光器570是固定的而橫向移動(dòng)的弗萊爾透鏡442位于發(fā)光器570與光傳感裝置190之間。弗來(lái)爾透鏡542以機(jī)械方式由聯(lián)動(dòng)裝置544聯(lián)接于拖臂118。隨著拖臂相對(duì)于車(chē)架托架122作樞轉(zhuǎn)，聯(lián)動(dòng)裝置544相對(duì)于高度傳感器540往復(fù)運(yùn)動(dòng)并相對(duì)于發(fā)光器170和光傳感裝置190的固定位置移動(dòng)弗萊爾透鏡542。
一如為人熟知那樣，弗萊爾透鏡542包括一系列同心圓環(huán)548，每一圓環(huán)具有以不同角度取向的一端面或反射表面，以致照射弗萊爾透鏡平面表面546的光線穿過(guò)透鏡并由各同心圓環(huán)聚焦到預(yù)定的焦點(diǎn)。
在高度傳感器540中，弗萊爾透鏡542的平面表面546面對(duì)發(fā)光器170而各同心圓環(huán)548面對(duì)光傳感裝置190的彌散元件394。因此，自發(fā)光器170發(fā)出并照射弗萊爾透鏡平面表面546的光線由各同心圓環(huán)聚焦到彌散元件194上的一點(diǎn)。由各同心槽溝產(chǎn)生的各折射表面的角度取向選定得以致自發(fā)光器發(fā)出的光線聚焦在彌散元件194的部位處。
隨著拖臂相對(duì)于汽車(chē)而移動(dòng)，弗萊爾透鏡相對(duì)于彌散元件沿側(cè)向移動(dòng)而改變焦點(diǎn)在彌散器上的部位并從而改變由光傳感器398、400經(jīng)受的光強(qiáng)度。在穿過(guò)弗萊爾透鏡542之后光線接觸彌散元件194的點(diǎn)以基本上與針對(duì)第一實(shí)施例所述的同樣方式予以處理。
圖18和19圖示符合本發(fā)明的第四實(shí)施例高度傳感器640。第四實(shí)施例高度傳感器640類(lèi)似于第一和第二實(shí)施例之處在于，它可對(duì)拖臂118相對(duì)于汽車(chē)車(chē)架114的轉(zhuǎn)動(dòng)作出回應(yīng)。高度傳感器640的不同之處在于，它依靠容抗方面的變化來(lái)生成控制信號(hào)，用于確定汽車(chē)車(chē)架相對(duì)于拖臂118的高度變化。
高度傳感器640具有一可變電容器，包括一組間隔開(kāi)來(lái)的靜止板片644，其間設(shè)置一組可動(dòng)板片646，這樣構(gòu)成電容器橋路642。各靜止板片644是由一對(duì)對(duì)置的半圓648組成的，每一半圓裝于支承管筒650。各半圓板片648以如下方式裝在支承管筒650上，即致使它們彼此稍許間隔開(kāi)來(lái)以有效地分別把各靜止板片644分成第一和第二系列652、654。第一和第二系列在電氣上是截然不同的。各可動(dòng)板片646具有扇段或餅塊尖楔形狀并裝于可轉(zhuǎn)動(dòng)的控制轉(zhuǎn)軸656-后者裝在支承管筒650之內(nèi)并連接于外部轉(zhuǎn)軸160，以致轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致各可動(dòng)板片646相對(duì)于各靜止板片644的轉(zhuǎn)動(dòng)。
在最佳的參照位置上，各活動(dòng)板片646相對(duì)于第一和第二系列652、654的固定板片644予以定位，以致第一與第二系列652、654之間的間隙相對(duì)于可動(dòng)板片大致上是居中的。各固定板片與各可動(dòng)板片之間的間隔最好是充填以一種適當(dāng)?shù)慕殡姴牧稀?br> 在操作中，隨著拖臂118回應(yīng)于汽車(chē)高度上的變化而相對(duì)于汽車(chē)車(chē)架114轉(zhuǎn)動(dòng)，外部轉(zhuǎn)軸160相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)控制軸656，使各可動(dòng)板片646相對(duì)于第一和第二系列652、654的各半圓板片轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著各活動(dòng)板片在一個(gè)系列的半圓板片上覆蓋更多的面積，此系列半圓板片上的容抗增大了，導(dǎo)致第一與第二系列板片之間的電容差值。容抗差值關(guān)系于高度變化的大小并由高度傳感器輸出供調(diào)節(jié)汽車(chē)高度之用。
圖20圖示符合本發(fā)明的第五實(shí)施例高度傳感器740。不同于第一至第四實(shí)施例，高度傳感器740不直接連接于拖臂118。相反，高度傳感器740位于空氣彈簧20內(nèi)部之中。高度傳感器740包括簧板742，一端連接于空氣彈簧20的頂板25而另一部分連接于空氣彈簧20的活塞22。撓性可變電阻器744固定于簧板742。撓性可變電阻器是為人熟知的并詳細(xì)說(shuō)明在美國(guó)專(zhuān)利第5086785號(hào)之中，后者納入作為參考。撓性電阻器744隨著其被彎曲而改變電阻。
撓性可變電阻器744回應(yīng)于其彎曲而改變其電阻的特性用以表明汽車(chē)相對(duì)于參照位置的高度變化的大小。比如，隨著汽車(chē)高度回應(yīng)于汽車(chē)的裝載或卸載而變化，氣囊24將相應(yīng)地收縮或膨脹，導(dǎo)致簧板742和撓性可變電阻器744的彎曲。撓性可變電阻器744的電阻變化于是成為高度變化程度的標(biāo)示。
為協(xié)調(diào)起見(jiàn)，重要的是撓性可變電阻器744以同一方式反復(fù)彎曲?；砂?42為撓性可變電阻器744提供了底基并有助于撓性可變電阻器744的反復(fù)的協(xié)調(diào)的彎曲。
圖21圖示符合本發(fā)明的第六實(shí)施例高度傳感器840。高度傳感器840類(lèi)似于高度傳感器740之處在于，它采用一種撓性可變電阻器744，繞成螺旋或螺圈彈簧842的各圈。螺圈彈簧842設(shè)置在吸震罩138的內(nèi)部之中。
吸震罩包括外部蓋罩844，可活動(dòng)地安裝于并蒙在圓柱846上方，從圓柱那里伸出活塞轉(zhuǎn)軸848，也穿過(guò)蓋罩844。螺圈彈簧842圍繞活塞轉(zhuǎn)軸848并有一端裝接于蓋罩844和另一端裝接于圓柱846的上部。
高度傳感器840基本上起到等同于高度傳感器740的作用，原因在于，隨拖架14相對(duì)于汽車(chē)車(chē)架12轉(zhuǎn)動(dòng)，吸震蓋罩844相對(duì)于箱體846往復(fù)運(yùn)動(dòng)以壓縮和伸張螺圈彈簧842，使撓性可變電阻器744彎曲。一如高度傳感器740那樣，撓性可變電阻器744和高度傳感器840的彎曲可導(dǎo)致高度傳感器840輸出對(duì)應(yīng)于汽車(chē)車(chē)架12與拖臂14的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。
圖22和23圖示符合本發(fā)明并在吸震器138方面的第七實(shí)施例高度傳感器940。第七實(shí)施例高度傳感器940與第六實(shí)施例高度傳感器840之間的不同之處是，代替螺圈彈簧842采用簧板942?；砂?42卡持在制成在吸震器蓋罩844之中的單獨(dú)腔室645之內(nèi)。
一如高度傳感器740那樣，高度傳感器的簧板可以具有多種初始彎曲形狀。比如，如高度傳感器740中所述的簧板具有主要是C形的輪廓，而簧板942則具有半周正弦波的輪廓，或者換句話說(shuō)，慢移蠕蟲(chóng)狀的輪廓。這種輪廓可以很容易地正好是或是沿垂直方向或是沿水平方向取向的S形狀，或者是多個(gè)正弦波。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其某些具體實(shí)施例作了具體說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解，這是作為例證而非限制的，而所附各項(xiàng)權(quán)利要求的范疇?wèi)?yīng)當(dāng)認(rèn)為是像先前技術(shù)所能允許的那樣寬廣。
權(quán)利要求
1.一種裝載高度控制系統(tǒng)，用于相對(duì)于汽車(chē)支承安裝有各觸地車(chē)輪的心軸(136)的懸架并用于相對(duì)于地面保持汽車(chē)的參照裝載高度，懸架包括一高度傳感器(144)，檢測(cè)當(dāng)前的汽車(chē)裝載高度并生成和輸出代表當(dāng)前裝載高度的信號(hào)；一可充氣氣囊(124)，操作地聯(lián)接心軸和汽車(chē)，從而向氣囊送入空氣和從氣囊排出空氣分別地增加和減小心軸與汽車(chē)之間的相對(duì)距離以調(diào)節(jié)汽車(chē)裝載高度；一加壓氣體源(304)，用于使氣囊充氣；以及一閥門(mén)(116)，用于選擇性地把氣囊流體聯(lián)接于壓縮空氣源或大氣以便從而分別為氣囊送入或排出空氣；其特征在于一閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器(222)，聯(lián)接于高度傳感器和閥門(mén)，其中閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器接收高度傳感器輸出信號(hào)作為輸入并選擇性地在氣囊不流體連接于或是壓縮空氣源或是大氣的中性位置、氣囊流體連接于壓縮空氣源以送入空氣給氣囊的充氣位置和氣囊流體連接于大氣以從氣囊排出空氣的排氣位置之間驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，并借此把高度從高度傳感器檢測(cè)到的當(dāng)前裝載高度調(diào)節(jié)到參照裝載高度。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器包括控制器(240)，用控制邏輯予以編程，其中控制器利用高度傳感器輸出信號(hào)結(jié)合控制邏輯來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)以調(diào)節(jié)裝載高度。
3.按照權(quán)利要求2所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器還包括馬達(dá)(224)，操作地聯(lián)接于控制器并連接于閥門(mén)，從而控制器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以選擇性地驅(qū)動(dòng)閥門(mén)。
4.按照權(quán)利要求3所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中閥門(mén)還包括用于連接于壓縮空氣源的進(jìn)氣口(214)；流體連接于氣囊的氣囊口(218)；接于大氣的排氣口(220)，以及可轉(zhuǎn)動(dòng)的閥件(273)，具有控制通道(286)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)的閥件時(shí)選擇性地把氣囊口流體連接于進(jìn)氣口或排氣口。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中閥門(mén)還包括閥門(mén)外殼(202，304)，形成內(nèi)腔(260)，進(jìn)氣口、氣囊口和排氣口流體連接于內(nèi)腔。
6.按照權(quán)利要求4所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中閥件流體地隔開(kāi)進(jìn)氣口和排氣口。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中閥件被壓縮空氣偏壓而密封貼靠閥門(mén)外殼。
8.按照權(quán)利要求7所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中外殼包括第一壁部(262)，從第一壁部延伸出第二壁部(264)以部分地形成內(nèi)腔，氣囊口和排氣口位于第一壁部上，而進(jìn)氣口位于第二壁部上，以及其中可轉(zhuǎn)動(dòng)的閥件包括盤(pán)片(273)，具有由周邊邊緣連接起來(lái)的第一和第二對(duì)置兩側(cè)，盤(pán)片的第一側(cè)貼靠第一壁部并覆蓋氣囊口和排氣口，而第二側(cè)面對(duì)進(jìn)氣口，其中進(jìn)入進(jìn)氣口的壓縮空氣偏壓盤(pán)片第一側(cè)靠住第一壁部以相對(duì)于進(jìn)氣口密封氣囊口和排氣口。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中還包括靜力盤(pán)片(272)，位于第一壁部與可轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)片之間并聯(lián)接于第一壁部，靜力盤(pán)片具有排氣通道(274)，延伸穿過(guò)盤(pán)片并流體連通于排氣口，以及氣囊通道(276)，延伸穿過(guò)靜力盤(pán)片并流體連通于氣囊口。
10.按照權(quán)利要求4所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中馬達(dá)包括輸出齒輪(228)而閥件包括傳動(dòng)齒輪(230)，后者聯(lián)接于輸出齒輪，其中驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可使輸出齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，后者轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)齒輪以在充氣與排氣位置之間移動(dòng)閥門(mén)。
11.按照權(quán)利要求10所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中馬達(dá)是可倒轉(zhuǎn)的，而控制器可在第一方向上操縱馬達(dá)以將閥門(mén)移動(dòng)進(jìn)入充氣位置并在第二方向上操縱馬達(dá)以將閥門(mén)移動(dòng)進(jìn)入排氣位置。
12.按照權(quán)利要求11所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中傳感器輸出信號(hào)是電壓信號(hào)。
13.按照權(quán)利要求12所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中電壓信號(hào)帶有或是正符號(hào)或是負(fù)符號(hào)，而控制器利用電壓信號(hào)的符號(hào)來(lái)確定馬達(dá)的操作方向。
14.按照權(quán)利要求13所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中控制器加以編程以保持汽車(chē)裝載高度處在參照裝載高度上。
15.按照權(quán)利要求14所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中電壓信號(hào)的符號(hào)表示汽車(chē)高出或低于參照裝載高度。
16.按照權(quán)利要求10所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中輸出齒輪是蝸輪。
17.按照權(quán)利要求1所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中傳感器是變換器(144，440，540，640，740，840，940)。
18.按照權(quán)利要求17所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中變換器是光傳感器、可變電容電容器，或者可變電阻器。
19.按照權(quán)利要求1所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中控制器加以編程以保持汽車(chē)裝載高度在參照裝載高度上。
20.按照權(quán)利要求1所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中閥門(mén)還包括進(jìn)氣口(214)，用于連接于壓縮空氣源；氣囊口(218)，流體連接于氣囊；排氣口(220)，連接于大氣，以及可轉(zhuǎn)動(dòng)的閥件(273)，具有控制通道(286)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)的閥件時(shí)選擇性地把氣囊口流體連接于進(jìn)氣口或排氣口。
21.按照權(quán)利要求20所述的裝載高度控制系統(tǒng)，其中閥門(mén)還包括閥門(mén)外殼(202，304)，形成一內(nèi)腔(260)，進(jìn)氣口、氣囊口和排氣口都流體連接于內(nèi)腔。
22.一種可調(diào)節(jié)高度的汽車(chē)懸架，包括心軸(136)，用于安裝各觸地車(chē)輪并適于可動(dòng)地裝于汽車(chē)；高度傳感器(144)，檢測(cè)當(dāng)前汽車(chē)裝載高度并生成和輸出代表當(dāng)前裝載高度的信號(hào)；可充氣的氣囊(124)，操作地連接于心軸和汽車(chē)，從而向氣囊送入空氣和從氣囊排出空氣分別增加和減小心軸與汽車(chē)之間的相對(duì)距離以調(diào)節(jié)汽車(chē)裝載高度；壓縮空氣源(304)，用于使氣囊充氣；以及閥門(mén)(116)，用于選擇性地把氣囊流體聯(lián)接于壓縮空氣源或大氣以便從而分別為氣囊送入或排出空氣；其特征在于閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器(222)聯(lián)接于高度傳感器和閥門(mén)，其中閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器接收高度傳感器輸出信號(hào)作為輸入并選擇性地在氣囊不連接于或是壓縮空氣源或是大氣的中性位置、氣囊連接于壓縮空氣源以把空氣送入氣囊的充氣位置和氣囊連接于大氣以從氣囊排出空氣的排氣位置之間驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，并借此基于由高度傳感器檢測(cè)到的當(dāng)前裝載高度來(lái)調(diào)節(jié)裝載高度。
23.按照權(quán)利要求22所述的懸架，其中閥門(mén)還包括進(jìn)氣口(214)，用于連接于空氣源；氣囊口(218)，流體連接于氣囊；排氣口(220)，連接于大氣，以及可轉(zhuǎn)動(dòng)的閥件(273)，具有控制通道(286)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)的閥件時(shí)選擇性地把氣囊口流體連接于進(jìn)氣口或排氣口。
24.按照權(quán)利要求23所述的懸架，其中閥門(mén)還包括閥門(mén)外殼(202，304)，形成一內(nèi)腔(260)，進(jìn)氣口、氣囊口和排氣口都流體連接于內(nèi)腔。
25.按照權(quán)利要求22所述的懸架，其中閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器包括控制器(240)，用控制邏輯予以編程，其中控制器利用高度傳感器輸出信號(hào)結(jié)合控制邏輯來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)以調(diào)節(jié)裝載高度。
26.按照權(quán)利要求25所述的懸架，其中閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器還包括馬達(dá)(224)，操作地聯(lián)接于控制器并連接于閥門(mén)，從而控制器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以選擇性地驅(qū)動(dòng)閥門(mén)。
27.按照權(quán)利要求26所述的裝載調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中馬達(dá)包括輸出齒輪(228)，而閥件包括傳動(dòng)齒輪(230)，后者聯(lián)接于輸出齒輪，其中驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪，后者可轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)齒輪以在充氣與排氣位置之間移動(dòng)閥門(mén)。
28.按照權(quán)利要求27所述的懸架，其中馬達(dá)是可倒轉(zhuǎn)的，而控制器可在第一方向上操縱馬達(dá)以將閥門(mén)移動(dòng)進(jìn)入充氣位置并在第二方向上操縱馬達(dá)以將閥門(mén)移動(dòng)進(jìn)入排氣位置。
29.按照權(quán)利要求28所述的懸架，其中傳感器輸出信號(hào)是電壓信號(hào)。
30.按照權(quán)利要求29所述的懸架，其中電壓信號(hào)帶有或是正符號(hào)或是負(fù)符號(hào)，而控制器利用電壓信號(hào)的符號(hào)來(lái)確定馬達(dá)的操作方向。
31.按照權(quán)利要求30所述的懸架，其中控制器予以編程以保持汽車(chē)裝載高度在某一預(yù)定高度上。
32.按照權(quán)利要求31所述的懸架，其中電壓信號(hào)的符號(hào)表明汽車(chē)高出或低于所述預(yù)定高度。
33.按照權(quán)利要求32所述的懸架，其中輸出齒輪是蝸輪。
34.按照權(quán)利要求33所述的懸架，其中傳感器是變換器(144，440，540，640，740，840，940)。
35.按照權(quán)利要求34所述的懸架，其中變換器是光傳感器、可變電容電容容或可變電阻器。
36.按照權(quán)利要求22所述的懸架，其中控制器予以編程以保持汽車(chē)裝載高度在某一預(yù)定高度上。
37.按照權(quán)利要求22所述的懸架，其中懸架是拖臂懸架，包括拖臂(118)，可樞轉(zhuǎn)地裝于汽車(chē)并裝有心軸，而氣囊是空氣彈簧(124)，位于拖臂與汽車(chē)之間，用于通過(guò)空氣彈簧的充氣和放氣相對(duì)地把拖臂移向汽車(chē)。
全文摘要
一種汽車(chē)的拖臂懸架。拖臂懸架具有高度控制系統(tǒng)用于控制相對(duì)于汽車(chē)的懸架裝載高度。高度控制系統(tǒng)最好是包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式高度控制閥。
文檔編號(hào)B60G17/052GK1533336SQ02814605
公開(kāi)日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者戴維·J·博爾特, 蘭迪·舒特, 維克托·普拉思, 普拉思, 戴維 J 博爾特, 舒特 申請(qǐng)人:哈爾德克斯制動(dòng)器公司