專利名稱：包括彈簧減震座椅和彈簧減震駕駛室的車輛和懸掛方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括彈簧減震(spring-mounted)車輛座椅和彈簧減震車輛駕 駛室的車輛，其中所述車輛座椅通過與車輛駕駛室相對的至少一個第一彈簧部 件和/或一個第一阻尼部件實現(xiàn)彈簧減震的，并且所述車輛駕駛室通過與所述 車架相對的至少一個第二彈簧部件和/或一個第二阻尼部件實現(xiàn)彈簧減震的， 本發(fā)明還涉及一種車輛座椅和車輛駕駛室的懸掛方法(suspensionmethod).
背景技術(shù)：
包括彈簧減震座椅的車輛是眾所周知的，其用于防止車輛座椅的高度偏移 (height excursion),特別是在不平坦的路面(如坑洼)行駛時。EP 1188 608A1
公開了一種實現(xiàn)彈簧減震車輛座椅的阻尼系統(tǒng)，其中在座椅部件和與車輛相連 的下端部件之間除了設(shè)置有機械活動連接裝置外，還設(shè)置有氣動卸載裝置 (pneumatic load relief device)禾&液壓審!l動器(hydraulic actuator)。所述氣動卸 載裝置和液壓制動器通過控制裝置進行控制以應對座椅部件的突然性高度變 化生成的座椅誤差信號。
這樣的懸架裝置結(jié)構(gòu)簡單，在制動器接收到與車輛座椅相關(guān)的位置誤差信 號(該信號是由駕駛員的體重引起的)后，通過壓縮器向其提供空氣，使得空 氣體積增加進而使車輛座椅減震。這樣的懸架裝置不具有可沿著其高度調(diào)節(jié)并 在該高度調(diào)節(jié)距離的相對較長部份延展的任何舒適范圍(comfort range),這 樣在受到同一恢復力(restoring force)時，其將提供位于該高度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的 統(tǒng)一的懸掛。
己知的氣彈簧具有線性動態(tài)力/距離氣彈簧特性，其斜率分別取決于氣彈 簧的設(shè)計和應用的附加體積(additional volume)。對于這樣的氣彈簧，往往便 用恒定的附加體積，該附加體積作為氣彈簧的實際空氣體積與膨脹的和收縮的氣彈簧相連。這樣的恒定附加體積將導致這樣的結(jié)果，就是當氣彈簧與具有較 小斜率的力/距離特性的氣彈簧一同設(shè)置時，將座椅部件返回到該力/距離氣彈 簧特性的中心位置將較為困難，這是因為懸架裝置中的摩擦力作為一個整體將 大于該力/距離氣彈簧特性中的恢復力。另一方面，當將懸架裝置設(shè)計成具有 較大恢復力，也就是設(shè)置斜率較大的氣彈簧特性時，在氣彈簧的中間沖程范圍 和末端沖程范圍時，阻尼將較為激烈。此外，當使用斜率較小的氣墊時，存在 很高的風險，當遇到相當不平坦的路面時，氣彈簧的沖程末端區(qū)域的終點擋板
(end stops)出現(xiàn)顯著的膨脹和收縮，這樣將導致座椅的使用者的舒適度降低。 上述懸架系統(tǒng)普遍具有這樣的問題，它們一般用作那些主動受影響的車輛 座椅的懸架系統(tǒng)。這些懸架系統(tǒng)的功能一般被認為是獨立于車輛駕駛室的任何 附加現(xiàn)有的懸掛功能的。因此，只有在作用到車輛座椅上的震動(彈簧減震的 車輛駕駛室或車架引起)才引起車輛座椅的懸掛系統(tǒng)的響應，這樣獲得車輛座 椅的最優(yōu)懸掛。然而，另一方面，考慮到車架的偏移，作為車輛座椅的主動受 影響的懸掛移動的作用，并未發(fā)生對多用途運載車駕駛室的懸掛移動的主動控 制。作為替代的，常用的組合是被動控制車輛駕駛室的懸掛移動和主動控制車 輛座椅的懸掛運動，所述被動控制車輛駕駛室的懸掛移動并不提供附加體積的 開啟和關(guān)閉，而是僅使用如實質(zhì)上閉合的氣彈簧，所述主動控制車輛座椅的懸 掛運動可借助附加體積的方式來實現(xiàn)。這些缺陷將導致，當在坑洼路面行進時， 車架將發(fā)生明顯的偏移，這樣很可能導致車輛駕駛室的彈簧部件和車輛座椅的 彈簧部件均接觸到其底部停止區(qū)域。除此之外，對于后續(xù)的彈簧運動，在某些 情況下，車輛座椅和/或車輛駕駛室的彈簧部件和/或阻尼部件提供的用于替代 或額外的全部彈簧行程均不可用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種車輛和方法，其中包括彈簧減震的車輛座 椅和彈簧減震的車輛駕駛室，即使在車輛受到外部作用產(chǎn)生較大的偏移時，其 可使用全部的可用彈簧行程執(zhí)行最優(yōu)懸掛并僅使得車輛座椅發(fā)生較小的移動。
本發(fā)明的實質(zhì)性特點在于，提供一種車輛，其在彈簧減震的車輛駕駛室中包括彈簧減震的車輛座椅，該車輛座椅通過在車輛的高度和/或車輛的長度和/ 或車輛的寬度方向上的至少一個第一彈簧部件和/或一個第一阻尼部件實現(xiàn)相 對于車輛駕駛室的彈簧減震，并且所述車輛駕駛室通過在車輛的高度和/或車 輛的長度和/或車輛的寬度方向上的至少一個第二彈簧部件和/或一個第二阻尼 部件實現(xiàn)相對于所述車架的彈簧減震，其具有一個控制裝置，所述控制裝置在 車架的偏移的第一測量加速度值的作用下，引起用于調(diào)節(jié)第一彈簧部件和/或
阻尼部件的偏移的第一施力(the application of force )，和用于第二彈簧部件和 /或阻尼部件的偏移的第二施力，所述第一施力和第二施力相互依賴。
考慮到控制裝置對彼此相關(guān)的第一施力和第二施力，當車架發(fā)生偏移時， 例如在坑洼地面上行駛時，情況將會更為有利，因為兩個懸掛系統(tǒng)，也就是車 輛座椅的懸掛系統(tǒng)和多用途運載車駕駛室的，可主動接受控制，并且相互依賴， 這樣懸掛系統(tǒng)的終點擋板并不接觸。作為替換地，與車輛座椅和車輛駕駛室相 對的車架的顯著偏移的情況下，可在同時或以暫時偏移的方式發(fā)生主動反控 制，也就是，第一和第二彈簧部件和/或第一或第二阻尼部件施力，這樣可向 車架引起的偏移力提供較大的反作用力。其結(jié)果是，即使在車架上一直有來自 下方的顯著偏移作用的情況下，由于車輛駕駛室的懸架系統(tǒng)的附加主動控制， 不僅是彈簧部件或阻尼部件的終點擋板不會接觸，車輛座椅可達到真正靜止的 位置。其結(jié)果是，即使車輛在非常不平坦的路上形式，例如在非道路上使用的 牽引車，使用車輛座椅的駕駛者將非常安穩(wěn)地坐在其車輛座椅上。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，可這樣設(shè)計控制裝置，以使得第一和第二施力以這 樣的方式相互依賴，使得車輛座椅的位置的暫時變化很小。這可在這樣的情況 下發(fā)生，當作用到車架上的加速度在非常小的延時后檢測到時，例如5到500 毫秒，優(yōu)選100到200毫秒，特別優(yōu)選140毫秒，在第一和第二彈簧部件中產(chǎn) 生反作用力，從而在所述車輛座椅的懸架系統(tǒng)和多用途運載車的懸架系統(tǒng)中產(chǎn) 生反作用力。
此外，根據(jù)一個優(yōu)選實施例，控制裝置可使得第一和第二施力以這樣的方 式相互依賴，在車架偏移的情況下，與可用彈簧行程和/或可用阻尼行程相關(guān) 的、己有的第一彈簧部件和/或阻尼部件和第二彈簧部件和/或阻尼部件的殘留彈簧行程在該行程的兩個方向上可用。例如，當在坑洼路面上行駛，在車架的 偏移向上的情況下，車輛座椅的第一彈簧部件和車輛駕駛室的第二彈簧部件將 產(chǎn)生相同的或是不同的向下方向的反作用力，這樣可避免出現(xiàn)第一彈簧部件或 是第二彈簧部件需要完全補償作用到車架上的全部偏移量，以及避免第一彈簧 部件或第二彈簧部件將到達終點擋板的情況。
為了測量作用到車架上的加速度，需要在車架上設(shè)置至少一個用于測量所 述至少一個加速度值的第一加速度傳感器，所述第一加速度傳感器優(yōu)選進行三 維測量。該加速度傳感器可不僅可測量高度方向上的加速度，如果設(shè)計需要， 也可測量在車架長度方向和車架寬度方向上的加速度，這樣在需要時，可使得 車輛座椅的懸掛系統(tǒng)和車輛駕駛室的懸掛系統(tǒng)在相反方向上施加力。
此外，優(yōu)選具有至少一個用于測量車輛駕駛室的加速度的至少一個第二加 速度值的第二加速度傳感器，所述第二加速度傳感器可設(shè)置在車輛駕駛室，并 優(yōu)選進行三維測量。這使得由于車架的偏移引起的作用在車輛駕駛室上的加速 度值和這樣引起的車輛駕駛室的加速度又列入控制裝置的考慮范圍，從而生成 對應的反作用力或車輛駕駛室和特別是車輛座椅的施力。
至少一個第一位置傳感器用于測量車輛駕駛室相對于車架的當前位置，所 述第一位置傳感器設(shè)置在所述車輛駕駛室上，用以判斷并測量在車架發(fā)生偏移 前、發(fā)生偏移時和發(fā)生偏移后車輛駕駛室的實時位置，包括關(guān)于車輛駕駛室的
彈簧部件的零點位置(zeropositkm〉。
第二加速度傳感器可特別用于測量后續(xù)振動加速度(subsequent vibration accelemtion)，也就是，在初始加速度出現(xiàn)以后的振動，所述第二力0速度傳感 器可用于測量車輛駕駛室的后續(xù)回彈，并通過懸架系統(tǒng)中的反作用力使其盡快 減弱。
更進一步地，具有設(shè)置在所述車輛座椅上的至少一個第二位置傳感器，用 于測量車輛座椅相對車輛駕駛室和/或車架的當前位置，進而確定車輛座椅相 對于車輛座椅的第一彈簧部件或懸掛系統(tǒng)的零點位置的位置，以向控制裝置提 供必要的信息，來確保在車輛座椅的高度調(diào)節(jié)或高度偏移的情況下，哪個位置 是彈簧部件具有足夠的向上或向下的殘余彈簧行程的必要位置。所有的加速度傳感器和位置傳感器可通過控制線與控制裝置相連，并向控 制裝置傳送數(shù)據(jù)。
控制裝置通過控制閥與附加體積相連，以通過第二控制線向第一和第二彈 簧元件開啟或關(guān)閉附加體積，在各種情況下，所述第一和第二彈簧元件可設(shè)計 成氣彈簧，這樣控第W言號可由控制裝置向調(diào)節(jié)閥輸出。一旦車架發(fā)生初始偏移， 這將生成施力或反作用力。
用于車輛的懸掛方法包括便于允許主動補償?shù)膹椈蓽p震的車輛座椅和彈 簧減震的車輛駕駛室，作用在車架上的振動的主動補償由上述指定的部件通過 第一和第二彈簧部件和/或第一和第二阻尼部件執(zhí)行，所述第一和第二彈簧部 件和第一和第二阻尼部件看起來可以是一體的。當然，所述第一和第二彈簧部 件和第一和第二阻尼部件中的一個或多個也可以是被動調(diào)節(jié)的，也就是，不受 附加體積的影響。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的優(yōu)點和有利特征作進一步說明，附圖
中
圖1是具有彈簧減震的駕駛室和彈簧減震的車輛座椅的多用途運載車的 示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示出車架、車輛駕駛室和車輛座椅的多 用途運載車的一部分的示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的方法的車輛的不同部件執(zhí)行的振動的圖表。
具體實施例方式
圖1是作為多用途運載車的牽引車1的示意圖，所述牽引車1包括多用途 運載車駕駛室2和車輛座椅3。多用途運載車駕駛室2和車輛座椅3均是分別 通過氣彈簧和阻尼部件4、 5和6、 7實現(xiàn)彈簧減震，其中所述多用途運載車駕 駛室是相對于車輛的其余部分進行彈簧減震，而車輛座椅是相對于所述多用途 運載車駕駛室2進行彈簧減震。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的多用途運載車的一部分的示意圖，該多 用途運載車具有示出的車架、車輛駕駛室和車輛座椅。
車架11通過氣彈簧15和阻尼部件14相對于車輛駕駛室的地面12以阻尼 的形式實現(xiàn)彈簧減震。車輛座椅13是通過另一氣彈簧24和另一阻尼部件25 相對于車輛駕駛室的地面12以阻尼的形式實現(xiàn)彈簧減震。
車架11上設(shè)置有第一加速度傳感器18，所述第一加速度傳感器18的控 制線19向控制裝置34傳送控制數(shù)據(jù)和/或加速度值，以及傳送車架移動距離 相關(guān)的值和與零點位置的距離。另一加速度傳感器126設(shè)置在所述車輛駕駛室的地面12，其進一步通過 控制線27向控制裝置34傳送數(shù)據(jù)。
第一和第二位置傳感器16和32設(shè)置在所述車輛座椅13的下面和車輛駕 駛室的地面12的下面，并可通過控帝J線17和27向所述控制裝置34傳送位置 數(shù)據(jù)，優(yōu)選關(guān)于當前高度偏移的數(shù)據(jù)。
一旦加速度傳感器18感應到由于在坑洼路面上行駛而引起的向上的偏移 產(chǎn)生的加速度值，其通過控制線19將該加速度值傳送到控制裝置34。所述控 制裝置34在非常短的時間內(nèi)計算出車輛座椅13和多用途運載車駕駛室相對于 地板12的最可能的偏移量，并通過控制線31和23開啟調(diào)節(jié)閥29和21，以 將附加體積箱(additional volume tank)20和28中的附加體積通過空氣管路(air line) 30和22轉(zhuǎn)移到氣彈簧15和24。其結(jié)果是氣彈簧被反作用力開啟以阻止 車輛座椅和車輛駕駛室的向上搖擺，以達到車輛座椅13的當前高度方位的較 大平穩(wěn)性。
作用在車輛駕駛室的車架的最初偏移發(fā)生后，加速度傳感器16測量車輛 駕駛室的后續(xù)振動，并通過控制線17將該信息傳送給控制裝置34，這樣后者 可通過控制線23開啟調(diào)節(jié)閥21并開啟或關(guān)閉到彈簧部件或氣彈簧15的附加 體積20，以生成在相反的方向上對應的彈簧力，從而補償后續(xù)振動。
當然，所有的加速度傳感器可以是在三維空間運行的傳感器，這樣施加到 彈簧部件15、 24的力(也可是三維方向上的)不僅可抵消發(fā)生在車輛的高度 方向上的振動，還可抵消發(fā)生在長度和寬度方向上的振動。圖3中示出了多種振動，其中縱軸上示出了作用在系統(tǒng)上的加速度值，橫 軸上示出了時間。
如圖所示，車架的偏移引起的初始振動，俗稱激振(excitationvibration), 是車輛整體加速運動的結(jié)果(例如在高度方向上)。圖中示出為最高線(top line )。
作用在車架上的這樣一個加速度振動進而轉(zhuǎn)換成駕駛室振動，如第二線所不。
駕駛室的加速度運動示出為第三振動運動。
第四線表示座椅懸掛或車輛座椅的偏移運動，其中所述運動發(fā)生時與所述 駕駛室振動的相對相移大約為180°，進而相對車架的相移約為180°。
其結(jié)果是，由于駕駛室加速度和以補償方式發(fā)生的車輛加速度的振動，可 獲得非常平穩(wěn)的座椅運動，車輛座椅的座椅位置也就相對恒定了。其示出為圖 中的第五線。
第六和第七線表示調(diào)節(jié)信號，該信號可用于調(diào)節(jié)車輛駕駛室和車輛座椅的 彈簧部件，該信號可對發(fā)生偏移的車架做出響應，這些信號均是從控制裝置發(fā) 送到調(diào)節(jié)閥，以開啟或關(guān)閉附加體積。
本申請文件中公開的所有特征，只要是分別地或是結(jié)合起來不同于現(xiàn)有技 術(shù)的，均被聲明為本發(fā)明的要求保護的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1、一種包括彈簧減震車輛座椅(3，13)和彈簧減震車輛駕駛室(2，12)的車輛，所述車輛座椅(3，13)通過在車輛的高度和/或車輛的長度和/或車輛的寬度方向上的至少一個第一彈簧部件(24)和/或一個第一阻尼部件(25)實現(xiàn)相對于車輛駕駛室(2，12)的彈簧減震，并且所述車輛駕駛室(2，12)通過在車輛的高度和/或車輛的長度和/或車輛的寬度方向上的至少一個第二彈簧部件(15)和/或一個第二阻尼部件(14)實現(xiàn)相對于所述車架(11)的彈簧減震，其特征在于，還包括一個控制裝置(34)，所述控制裝置(34)在車架(11)的偏移的第一測量加速度值的作用下，引起用于調(diào)節(jié)第一彈簧部件(24)和/或阻尼部件(25)的偏移的第一施力，和用于調(diào)節(jié)第二彈簧部件(15)和/或阻尼部件(14)的偏移的第二施力，所述第一施力和第二施力相互依賴。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述車輛，其特征在于，所述控制裝置(34)以這樣 一種方式引起相互依賴的第一施力和第二施力使得所述車輛座椅(3,13)的 位置的暫時變化很小。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述車輛，其特征在于，所述控制裝置(34)以 這樣一種方式引起相互依賴的第一施力和第二施力使得在車架(11)振動的 情況下，與可用彈簧行程和/或可用阻尼行程相關(guān)的、已有的第一彈簧部件(24) 和/或阻尼部件(25)和第二彈簧部件(15)和/或阻尼部件(14〉的殘留彈簧 行程在該行程的兩個方向上可用。
4、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述車輛，其特征在于，所述車輛包括至少一 個第一加速度傳感器(18),用于測量第一加速度值，所述第一加速度傳感器(18)設(shè)置在所述車架(11)，并優(yōu)選用于三維方向上的測量。
5、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述車輛，其特征在于，所述車輛包括至少一 個第二加速度傳感器(26)，用于測量所述車輛駕駛室(12)的加速度的第二 加速度值，所述第二加速度傳感器(26)設(shè)置在所述車輛駕駛室(12)上，并 優(yōu)選用于三維方向上的測量。
6、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述車輛，其特征在于，所述車輛包括至少一個第一位置傳感器(16)，用于測量所述車輛駕駛室(12)相對于所述車架(11) 的當前位置，所述第一位置傳感器設(shè)置在所述車輛駕駛室(12)上。
7、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述車輛，其特征在于，所述車輛包括至少一 個第二位置傳感器(32)，用于測量所述車輛座椅(13)相對于所述車輛駕駛 室(12)和/或所述車架(11)的當前位置，所述第二位置傳感器設(shè)置在所述 車輛座椅(13)上。
8、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述車輛，其特征在于，所有的加速度傳感器 (18、 26)和位置傳感器(16、 32)通過第一控制線(17、 19、 27、 33>與控制裝置(34)相連。
9、 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述車輛，其特征在于，所述控制裝置(34) 與附加體積部件(20， 28)相連，以通過第二控制線(23、 31)向所述第一和 /或第二彈簧部件開啟和/或關(guān)閉附加體積，所述第一和第二彈簧部件為氣彈簧(15、 24)。
10、 在彈簧減震的車輛駕駛室(2， 12)中懸掛車輛座椅(3、 13)的方法， 所述車輛座椅(3， 13)通過在車輛的高度和/或車輛的長度和/或車輛的寬度方 向上的至少一個第一彈簧部件(24)和/或一個第一阻尼部件(25)實現(xiàn)相對 于車輛駕駛室(2， 12)的彈簧減震，并且所述車輛駕駛室(2， 12)通過在車 輛的高度和/或車輛的長度和/或車輛的寬度方向上的至少一個第二彈簧部件(15)和/或一個第二阻尼部件(14)實現(xiàn)相對于車架(11)的彈簧減震，其 特征在于，在車架(11)的偏移的第一測量加速度值的作用下，通過控制部件(34)在彈簧部件和/或阻尼部件的偏移的相互依賴下，產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)第一彈 簧部件(24)和/或阻尼部件(25)的第一施力和用于調(diào)節(jié)第二彈簧部件(15) 和/或阻尼部件(15)的第二施力。
全文摘要
本發(fā)明涉及彈簧減震的車輛駕駛室中包括彈簧減震車輛座椅的車輛，所述車輛座椅通過在車輛的高度和/或車輛的長度和/或車輛的寬度方向上的至少一個第一彈簧部件和/或一個第一阻尼部件實現(xiàn)相對于車輛駕駛室彈簧減震，并且所述車輛駕駛室通過在車輛的高度和/或車輛的長度和/或車輛的寬度方向上的至少一個第二彈簧部件和/或一個第二阻尼部件實現(xiàn)相對于車架的彈簧減震，還包括一個控制裝置，所述控制裝置在車架的偏移的第一測量加速度值的作用下，引起用于調(diào)節(jié)第一彈簧部件和/或阻尼部件的偏移的第一施力，和用于調(diào)節(jié)第二彈簧部件和/或阻尼部件的偏移的第二施力，所述第一施力和第二施力相互依賴。本發(fā)明還涉及上述車輛的懸掛方法。
文檔編號B60N2/52GK101417624SQ20081016996
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月8日
發(fā)明者埃爾文·哈勒, 延斯·科爾布 申請人:格拉默股份有限公司