CN101607516B - 垂直气囊控制器 - Google Patents

Abstract

一种安装在主要车辆部件(66、68)之间的空间(52)内的控制器(60)，所述主要车辆部件通过气囊(16)一个支撑在另一个上。所述控制器包括互相套叠的第一和第二垂直管件(82、106)。所述管件封装至少的阀门部件(98、111)和将阀门连接到进入口、排出口和气囊口(74、76、80)的通道(84、104、101、103)。

Description

垂直气囊控制器

本申请主张2007年6月21日申请的美国临时专利中请第SN60/936,543号的优先权。

背景技术

大型的陆地机动车辆，例如大型的卡车，通常使用气囊代替弹簧将上部的车辆主要部分例如车辆底盘支撑在下部的主要部分例如车轴(axle)上，或者将驾驶室(cab)支撑在底盘上。与弹簧一样，当车辆移动时，气囊吸收车轴的小的垂直运动。为了达到适当的驾驶，将气囊高度保持与生产商的优选高度相接近是很重要的。在选定的高度，气囊压力也是最佳的。气囊需要控制器来控制压力例如120psi下受压气体的运动，包括当气囊太低时空气进入气囊的流动，以及当气囊太高时空气流出气囊的流动。

一种常用的控制器包括具有可旋转阀门部件的阀门，所述可旋转阀门部件可以在壳体内旋转至三个位置中任一个位置，用于控制流入或流出气囊的空气流，或者防止任何空气流。可旋转阀门的壳体固定到一个主要的车辆部件例如底盘上，并且可旋转阀门部件连接到一个联动装置(linkage)上，该联动装置由两个连接到车轴上的连杆(link)组成。所述联动装置的缺点是在连杆的周围必须留有空间，并且所述连杆构成了在车辆维修过程中能钩住衣服、线缆、软管以及其它部件的狭窄细长部件。用于控制气流流入和流出气囊的受压气体控制器能够装配到车辆部件例如底盘和车轴之间的由现有控制器占据的空间，所述控制器几乎不占据空间并且避免了突出到其它空闲区域中的狭长部件，这是有价值的。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种用于控制受压空气流入和流出气囊的控制器，所述控制器装配到一定高度例如1.5英尺(46厘米)的在大型车辆中通常为气囊留出的垂直空间内，并且所述控制器具有小的宽度和长度而没有突入到所述垂直空间内的狭长部件。所述控制器包括一个可在另一个中垂直滑动的垂直伸长的部件，例如管件。当气囊高度增加超出最佳高度时，所述管件套叠远离以打开一个将气囊连接到排出口的气流通道。当气囊的高度降低低于最佳高度时，所述管件套叠合拢以打开将高压气体入口连接到气囊的另一个气流通道。

本发明的新颖性特征详细地列举在的权利要求中。结合附图，从下面描述中可以更好的理解本发明。

附图说明

图1为大型卡车的一部分的剖面后视图，显示了现有技术中的气囊系统；

图2为具有图1中的现有技术的气囊系统的卡车的局部侧视图；

图3为图1中卡车的局部剖面后视图，其具有替代现有技术控制器的本发明气囊控制器；

图4为本发明第一实施例的气囊控制器的剖面图，其受控气囊处于最佳高度；

图5与图4相似，但是气囊高度低于最佳高度；

图6与图4相似，但是气囊高度高于最佳高度；

图7为本发明第二实施例的气囊控制器的剖面图，其受控气囊具有最佳高度；

图8为图7中8-8区域的放大视图；

图9为图7中控制器的剖面视图，但具有降低的高度；

图10为图9中10-10区域的放大视图；

图11为图10中控制器的阀门组件的等距视图；

图12为图7中控制器的剖面图，但具有增加的高度；

图13为图12中13-13区域的放大视图；

图14为本发明第三实施例的气囊控制器剖面图，气囊具有最佳高度；

图15为图14中15-15区域的放大视图；

图16为图15中控制器的阀板的等距视图；

图17为图14中控制器的剖视图，但具有降低的高度；

图18为图17中18-18区域的放大视图；

图19为图14中控制器的剖视图，但具有增加的高度；

图20为图19中19-19区域的放大视图。

具体实施方式

图1和图2图示了大型卡车10的部分，所述卡车包括轮胎12和气囊16，所述轮胎支撑车轴14，所述气囊将车辆底盘20支撑在车轴上。图1还显示了驾驶室22，所述驾驶室由底盘上的另一组气囊24支撑。气囊必须保持在接近生产商规定的气囊高度。控制器26、28分别包括可旋转阀门30，该可旋转阀门控制从一定压力例如120psi(8巴)下的受压气源到一定压力例如40psi(3巴)下的气囊的气流。无论何时气囊高度下降低于优选的高度H(例如因为施加在车辆上的载荷增加)，气流进入一个或一对气囊例如16中。如果气囊的高度增加高于H(例如因为车辆卸载或加热而使空气膨胀)，气囊控制器例如26还控制空气从气囊排出。为了感应一对气囊的平均高度，控制器包括联接两个车辆悬置部件，例如由气囊分隔开的车轴14和底盘20，的联动装置32、34。每个联动装置如32具有连杆36，所述连杆具有枢轴地连接到底盘上的一端40和枢轴地连接到第二连杆44上的另一端42，所述第二连杆可绕着可旋转阀门30上的轴46枢轴转动。可旋转阀门本身安装在底盘上。用于驾驶室的控制器28与用于底盘的控制器26相似。

阀门和联动装置具有几个缺陷。在联动装置部件36、44的周围必须留有空间以保证不防碍联动装置的枢轴转动。联动装置和杆构成在车辆维修过程中能钩住线缆、软管和其它部件的狭窄细长部件。

图3显示了本发明的圆柱体形垂直气囊控制器60，该控制器位于主要垂直间隔开的车辆主要部件66、68之间的空间52内。所述控制器具有上端62和64并且在车辆车轴66与车辆底盘68之间延伸，或者在车辆驾驶室22(图1)与车辆底盘之间延伸。图4为所述控制器60的剖面图，其具有用于连接到受压空气源的进入口74以及从气囊向大气中排放空气的排出口76。所述控制器还具有气囊口80，当气囊高度低于生产商的优选的高度A时，所述气囊口使气体流入气囊，当气囊的高度高于优选的高度A时，所述气囊口使气体从气囊中流出。在图4-6中，枢轴安装件70连接在控制器的相对端上，每个安装件具有安装在车辆悬置部件例如车轴、底盘或驾驶室上的轴72。也可以使用其它的安装件布置。控制器包括相对于彼此垂直滑动并且一起沿着控制器的垂直距离延伸的细长垂直部件。所述垂直部件优选为互相套叠的管件82、106并且包含在三个端口中所选取的一些之间控制气流的至少阀门部件和气流通过的至少通道部件。

图4显示控制器60，当气囊处于优选高度时，顶端和底端62、64之间的距离间隔为A，因此没有空气流入或流出三个端口74、76、80中的任何一个。所述控制器包括管件82，该管件具有空气流过的通道84，该通道内容纳有柱塞弹簧86。一柱塞88具有在管件通道中滑动并且由弹簧向上偏置的下端90。柱塞具有上端92。管件82形成第一阀座94，其通过柱塞的下端90打开和关闭，其具有从阀座上向上延伸的孔95并具有防止空气环绕阀座流动的密封件96。柱塞下端90和阀座94形成控制气流从进入口74流向气囊口80的第一阀门98。柱塞上端92形成阀头100，该阀头通过形成在顶端部件102内的通道101、103控制气流流到气囊口80或从气囊口80流定排出口76。阀门部件108和阀座110(图6)形成第二阀门111。

图5显示了控制器所处的高度比选定的高度A低距离B，高度A可能与生产商选定的高度H相等或者略微差别。因此，柱塞88向下移动并且其下端90位于阀座94下面。持续地施加到进入口74的施压受压空气通过内部容纳弹簧的通道84，经过下端阀座94，并通过管件106内的受压气体通道部件104向上流动。空气流过阀头100并通过通道101和气囊口80来填充气囊，并且增加了控制器的高度A-B。当控制器的高度充分地增加，以致柱塞下端90向上压抵在第一阀座94上，流向气囊的受压气体流动停止。控制器此时大约处于期望的高度A。

图6显示的状态是控制器的高度已增加到A+C的高度。增加的高度导致顶端部件102和此处阀座110向上移动，并从位于柱塞顶部的阀头100和阀门部件108处移开。接下来，空气可从气囊口80流出，通过通道101、103和柱塞上方的短通道112，并通过排出口76流出至外界环境中。空气流出气囊直到控制器的高度减少到高度A，在此高度，阀头100上的阀门塞子108再次进入阀座110并关闭阀座。一O形环118位于顶端部件与套管106之间。阀门塞子108形成锥形以提供“成比例响应(proportional response)”，因此当阀门塞子仅仅是略微位于关闭位置下方时，只产生少量流动。

申请人提示此处存在辅助弹簧114，其相对于阀头100向下推动柱塞。柱塞上端能在阀头中的空间116内移动一个有限的距离。空间116具有顶壁和底壁。当柱塞位于图4所示的中间位置(neutral position)时，顶端部件的或向上或向下的小的垂直移动不会将阀座94、110打开。然而，如果顶端部件102向下移动足够远的距离，以致空间116的顶壁邻接柱塞，接着柱塞开始向下移动，阀座94将打开。同样地，如果顶端部件102向上移动足够远的距离，以致柱塞顶部92邻接空间116的底壁，接着阀座110将打开。空间116的高度D(图5)通常被指作为“中间区域(neutral zone)”，该区域兼有柱塞的不会打开任何阀门的向上和向下移动。中间区域对于防止阀门反复地打开和关闭是有用的，而阀门反复地打开和关闭会导致受压气体的反复损失并因此浪费燃料来将空气加压到受压气源的压力。

因此，当控制器高度下降时，控制器打开一个阀门98以使受压的空气从端口74流入气囊口80内。当控制器高度增加时，控制器打开另一个阀门111以允许空气从气囊口80流至排出口76。

在申请人设计的图4-6的气囊控制器结构中，控制器高度为18英寸(46厘米)，并且端口80与74之间的最大水平宽度为1.5英寸(3.8厘米)。控制器宽度小于其高度的一半并且优选地小于其高度的20％对于轻的重量和为其它车辆部件留出空间是理想的。

图7和8显示了另一种结构的气囊控制器130，其还具有可垂直伸长和不需要联动装置的优点。阀门包括下部管件或缸体132，该下部管件或缸体具有下端部件134，该下端部件枢轴地安装在下部主要车辆部件例如车轴上。下部缸体形成一受压空气口136和一气囊口138。一上部管件或柱塞142位于一上部缸体144内，该上部缸体包括枢轴地安装在车辆部件中一个例如底盘上的顶端部件146。柱塞142由主弹簧150向下偏置，以致其下端靠着(lies against)一提升阀152，该提升阀具有在提升阀相对端部164、200之间延伸的垂直提升阀通道153。

图7和图8图示了位于中间位置的控制器，其中它的高度A为优选的高度。在该位置，提升阀(阀门部件)152(图8)由提升阀弹簧162向上偏置靠在阀门161的上阀座160上，该阀座位于柱塞的底部。在中间位置，提升阀的底部164与阀门172的上部部件170间隔开以不打开下部阀座174。

图9和图10图示了位于降低的A-B高度的控制器130，其中控制器高度从中间高度A减少了距离B。柱塞142相对于下部缸体132向下移动，并且柱塞142(图10)向下推动提升阀152，提升阀向下推动阀门组件172。图11图示阀门172包括一对具有槽186的部件182、184。上部的阀门部件具有连续顶部188，但是下部的阀门部件在其底部192具有通道190。图10图示当阀门组件被向下推移时，上部的阀门部件的连续顶部188向下移动离开阀门175的下部阀座174。这样允许来自受压空气口136的空气流过阀门组件172，环绕提升阀的下部部分194，再通过气囊口138以填充气囊。

图12和13图示由于上部缸体144和柱塞142被提升，控制器130处于延伸的高度A+C。上部阀座160(图13)被提升脱离由提升阀152的顶部200所形成的阀座。这样允许空气从气囊口138通过提升阀中的孔202，通过过由阀座200所形成的阀门201，通过提升阀中的通道203，穿过通道141、143(图12)、出口145，进入套管204。空气可以通过套管底部的缝隙206进入大气中。

因此，当控制器高度减小时，其打开一个阀门172(图10)以允许受压的空气流入气囊口138。当控制器高度增加时，其打开另一个阀门201(图13)以允许空气从气囊口138通过由缝隙206形成的排出口流入大气环境中。

图14和15图解了本发明另一种实施例的控制器210，其中，受压空气口212、气囊口214以及排出口216都位于控制器的下部部分。控制器包括底座222和从底座向上延伸的管件或缸体224。上部部件或柱塞230(图15)具有可以接触一阀板组件236的托架234的下端232，所述阀板组件能够自由地在垂直通道238内垂直地滑动。柱塞弹簧240向下抵压柱塞，提升阀弹簧242向上抵压阀板组件。在控制器位于高度A的中间位置，弹簧240、242相互平衡并且阀板组件236位于图15所示的位置，柱塞下端232压靠托架234，而且托架下端位于阻止部244的上方。

阀板组件236(图15)包括位于盘状阀门部件252、254之间的阀板250，所述盘状阀门部件由阀门弹簧260、262偏置水平间隔开地抵靠在阀板250的相对侧面以形成阀门263。阀板，不是必须具有平的相对侧面，如图16所示，具有贯通的孔隙264和凹槽266，凹槽的一部分只是局部地延伸穿过阀板。在图14和15的中间位置，端口之间没有空气流动。在图17和18中，一内部缸体270向下移动了距离B，以致控制器的高度为A-B。图18图示了阀板250被柱塞230向下推动，直到阀板孔隙264与阀门部件252、254中的孔256对准，因此空气能从受压的空气口212流到气囊口214。这样填充气囊，控制器的高度又返回到A。

图19和20图示控制器的端部处于增加的高度A+C。柱塞230向上移动，并允许阀板组件236向上移动至其最上端位置，或者排出位置，其中托架234的顶部邻接阻止部260。阀板的凹槽266此时与阀门部件254中的孔对准以形成阀门267，而且空气可以从气囊口214通过槽部分268、269到达排出口216。图14-20中的控制器210具有的优势是气流通过限定尺寸的开口，因此控制器操作保持一致。中间区域是阀板移动而不允许任何气流通过其槽266或孔隙264的距离。

因此，当控制器高度减小时，其打开一个阀门(由孔隙264的壁形成，图18)以允许受压的空气流入气囊口214。当控制器高度增加时，其打开另一个阀门(由凹槽266形成，图20)以允许空气从气囊口214流到排出口216。尽管本发明中的垂直气囊控制器各自主要垂直地延伸，当完全颠倒时，它们各自能够起作用。因此，权利要求中所述的第一和第二部分分别为“上部”和“下部”部分的情况包含控制器完全颠倒的情形。

因而，本发明提供了一种在形状上具有较小直径的气囊控制器，由于几乎没有任何细长的部件以联动装置从现有技术控制器上突出的方式从控制器上突出。控制器在两个车辆悬置部件之间延伸，例如车轴与底盘之间，或者底盘与驾驶室之间。控制器包括由柱塞弹簧垂直偏置的柱塞，当控制器的顶部上下移动时柱塞随着上下移动。控制器顶部向下移动仅打开了第一阀门或阀座，以填充气囊，而控制器顶部向上移动仅打开第二阀门或阀座以从气囊排出空气。尽管控制器图解和描述为柱塞位于最上方，控制器可以颠倒方向地使用，柱塞置于最下方。

尽管本发明的具体实施例已经得以描述和图解，可以认为对于本领域技术人员而言可以作出修改和变化，因而权利要求的意图可以理解成涵盖这些修改和等同变化。

Claims (2)

1.一种用于安装在由气囊(16)分隔的垂直间隔开的主要车辆部件(66、68)之间的空间(52)内的气囊控制器，以控制气囊中至少一个中的空气压力，以便将其保持在预定的气囊高度，其中控制器具有用于接收受压空气的受压空气口(74、136、212)、用于将受压空气排放到大气环境中的排出口(76、206、216)、以及与气囊连接的气囊口(80、138、214)，其中：

所述控制器包括具有顶端部和底端部(62、64)的第一和第二套叠部件(82、106、132、142、224、230)，其中一个套叠在另一个上以允许在所述端部之间增加和减小控制器高度(A)，所述控制器包括若干位于所述控制器中的阀门(98、111、161、175、263、267)，这些阀门包括当所述顶端部与底端部之间的距离减少到低于预定的高度时允许空气仅从所述受压空气口到所述气囊口通过的第一阀门(98、172、263)、以及当所述顶端部与底端部之间距离增加到预定高度以上时允许空气仅从所述气囊口到所述排出口通过的第二阀门(111、161、267)；

其特征在于：所述若干阀门包括可垂直移动的阀板(250)，所述阀板具有水平间隔开的相对侧面并具有孔隙(264)，所述套叠部件中的一个具有一对有一对对准的孔(256)的壁，所述一对对准的孔位于所述阀板的相对侧边并且分别通向所述受压空气口和气囊口，当控制器高度处于所述预定高度时，所述孔均不与所述阀板孔隙对准，在控制器处于一第二高度时，所述孔均与所述阀板孔隙对准；其中，所述阀板在所述相对侧面的一个上具有槽(266)，所述槽具有仅与所述孔(256)中的第一孔对准的第一槽部分(268)，并且所述槽具有通向所述排出口的第二槽部分(269)。

2.一种用于安装在由气囊分隔的主要垂直间隔开的车辆主要部件之间的空间内的气囊控制器(210)，以控制气囊中至少一个中的空气压力，以便将其保持在预定的气囊高度，控制器具有相对端部，相对于将所述气囊保持在所述预定高度的一个选定的控制器高度，控制器的所述相对端部可以移动以相互靠近和远离，其中所述控制器具有用于接收受压空气的受压空气口(212)、用于将受压空气排放到大气环境中的排出口(216)、以及与气囊连接的用于接收和流出空气的气囊口(214)，其包括：

第一和第二细长的垂直部件(224、230)，所述第一和第二细长的垂直部件相互套叠并形成所述能够移动相互靠近和远离的控制器相对端部；

所述第一垂直部件(224)具有垂直通道(238)，并包括可以在所述垂直通道中自由滑动的阀板组件(236)，所述阀板组件包括具有水平间隔开的相对阀板侧面和在所述相对阀板侧面之间延伸的贯穿孔隙(264)的阀板(250)，以及在第一垂直方向(U)上偏置所述阀板的弹簧(242)；

一对盘状阀门部件(252、254)，该对盘状阀门部件受到弹簧偏置靠在所述阀板的相对侧面上并且分别具有孔(256)，一个孔连接到所述受压空气口，另一个孔连接到所述气囊口；

所述弹簧(242)在第一垂直方向(U)上偏置所述阀板，以将所述阀板孔隙移出与所述一对盘状阀门部件中的所述孔对准的位置；

所述第二垂直部件具有一端部(232)，该端部在第二方向(D)上推动所述阀板，以使所述阀板孔隙与所述盘状阀门部件中的所述孔对准；

其中，

所述阀板在所述阀板侧面中的一个上具有槽(266)，所述槽与所述阀板孔隙间隔开，并且

当控制器高度增加到预定高度时，阀板的槽(266)与阀门部件孔(256)中的连接到所述气囊口的一个孔对准以形成阀门(267)，

在所述阀门的排放位置，所述槽具有仅与所述阀门部件孔(256)中的连接到所述气囊口的一个孔对准的第一槽端部，并且所述槽具有连接到所述排出口的第二槽端部。

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