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Dokumentenidentifikation EP1252032 21.04.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001252032
Titel AUFHÄNGUNGSSYSTEM FÜR EIN FAHRZEUG
Anmelder Visteon Global Technologies, Inc., Dearborn, Mich., US
Erfinder COOMBS, Joshua, Whitmore Lake, US;
EDMONDSON, Jeremy, Canton, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 60109417
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.12.2001
EP-Aktenzeichen 019911288
WO-Anmeldetag 07.12.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/48488
WO-Veröffentlichungsnummer 0002045982
WO-Veröffentlichungsdatum 13.06.2002
EP-Offenlegungsdatum 30.10.2002
EP date of grant 16.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.04.2005
IPC-Hauptklasse B60G 11/26
IPC-Nebenklasse B60G 13/08   B60G 15/12   B60G 17/015   B60G 17/056   F16F 5/00   

Beschreibung[en]
TECHNICAL FIELD

The subject matter of this invention generally relates to suspension systems for a vehicle and, more particularly, to suspension systems including a compressible fluid. Such a suspension system according to the preamble of claims 1 or 11 respectively is known from EP 0 427 046 A.

BACKGROUND

In the typical vehicle, a combination of a coil spring and a gas strut function to allow compression movement of a wheel toward the vehicle and rebound movement of the wheel toward the ground. The suspension struts attempt to provide isolation of the vehicle from the roughness of the road and resistance to the roll of the vehicle during a turn. More specifically, the typical coil spring provides a suspending spring force that biases the wheel toward the ground and the typical gas strut provides a damping force that dampens both the suspending spring force and any impact force imparted by the road. Inherent in every conventional suspension strut is a compromise between ride (the ability to isolate the vehicle from the road surface) and handling (the ability to resist roll of the vehicle). Vehicles are typically engineered for maximum road isolation (found in the luxury market) or for maximum roll resistance (found in the sport car market). There is a need, however, for an improved suspension system that avoids this inherent compromise.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

FIGURE 1 is a cut away perspective view of the suspension system of the preferred embodiment, shown within a vehicle.

FIGURE 2 is a schematic view of the suspension system of FIGURE 1.

FIGURE 3 is a cross-sectional view of a suspension strut of the suspension system of FIGURE 1.

FIGURE 4 is a detailed view of the volume modulator of the suspension system of FIGURE 1.

FIGURES 5A, 5B, 6A, and 6B are schematic views of the different stages of the volume modulator of FIGURE 4.

DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

The following description of the preferred embodiment of the invention is not intended to limit the invention to the preferred embodiment, but rather to enable any person skilled in the art of suspension systems to use this invention.

As shown in FIGURE 1, the suspension system 10 of the preferred embodiment includes a compressible fluid 12, a suspension strut 14, a hydraulic cavity 16, a reservoir 18, and a volume modulator 20. The hydraulic cavity 16, which is at least partially defined by the suspension strut 14, contains a portion of the compressible fluid 12 and cooperates with the compressible fluid 12 to supply a suspending spring force. The suspending spring force biases a wheel 22 of the vehicle 24 toward the surface. The volume modulator 20, which is coupled to the hydraulic cavity 16 and to the reservoir 18, selectively pushes the compressible fluid 12 from the reservoir 18 into the hydraulic cavity 16 and vents the compressible fluid 12 from the hydraulic cavity 16 into the reservoir 18, thereby actively modulating the suspending spring force. By increasing the suspending spring force in the suspension struts 14 of the outside wheels during a turn, the vehicle 24 can better resist roll. By decreasing the suspending spring force over rough surfaces, the vehicle 24 can better isolate the passengers. Thus, by actively modulating the suspending spring force, the vehicle 24 can maximize both ride and handling and avoid the inherent compromise of conventional suspension systems.

As shown in FIGURES 1 and 2, the suspension system 10 of the preferred embodiment has been specifically designed for a vehicle 24 having four wheels 22 and four suspension links 26 (two shown in FIGURE 2) suspending the individual wheels 22 from the vehicle 24. The suspension links 26 allow compression movement of the individual wheels 22 toward the vehicle 24 and rebound movement of the individual wheels toward the road surface. Despite this design for a particular environment, the suspension system 10 may be used in any suitable environment, such as other vehicles with more or less wheels.

The compressible fluid 12 of the preferred embodiment, which cooperates to supply the suspending spring force, is preferably a silicon fluid that compresses about 1.5% volume at 2,000 psi, about 3% volume at 5,000 psi, and about 6% volume at 10,000 psi. Above 2,000 psi, the compressible fluid has a larger compressibility than conventional hydraulic oil. The compressible fluid, however, may alternatively be any suitable fluid, with or without a silicon component, that provides a larger compressibility above 2,000 psi than conventional hydraulic oil.

As shown in FIGURES 2 and 3, the suspension strut 14 of the preferred embodiment includes a hydraulic tube 28, a displacement rod 30, a cavity piston 32, a first variable restrictor 34, and a second variable restrictor 36. The hydraulic tube 28 and displacement rod 30 of the preferred embodiment cooperatively function to couple the suspension link and the vehicle and to allow compression movement of the wheel 22 toward the vehicle and rebound movement of the wheel 22 toward the road surface. The hydraulic tube 28 preferably defines an inner cavity 38, which functions to contain a portion of the compressible fluid 12. As previously mentioned, the inner cavity 38 and the compressible fluid 12 preferably cooperate to supply the suspending spring force that biases the wheel 22 toward the surface and, essentially, suspend the entire vehicle above the surface. The displacement rod 30 is adapted to move into the inner cavity 38 upon the compression movement of the wheel 22 and to move out of the inner cavity 38 upon the rebound movement of the wheel 22. As it moves into the inner cavity 38, the displacement rod 30 displaces, and thereby compresses, the compressible fluid 12. In this manner, the movement of the displacement rod 30 into the inner cavity 38 increases the suspending spring force of the suspension strut 14. As the displacement rod 30 moves out of the inner cavity 38, the compressible fluid 12 decompresses and the suspending spring force of the suspension strut 14 decreases. The displacement rod 30 is preferably cylindrically shaped and, because of this preference, the displacement of the displacement rod 30 within the inner cavity 38 and the magnitude of the suspending spring force have a linear relationship. If a linear relationship is not preferred for the particular application of the suspension strut 14, or if there is any other appropriate reason, the displacement rod 30 may be alternatively designed with another suitable shape. The hydraulic tube 28 and the displacement rod 30 are preferably made from conventional steel and with conventional methods, but may alternatively be made from any suitable material and with any suitable method.

The cavity piston 32 of the preferred embodiment is preferably coupled to the displacement rod 30 and preferably extends to the hydraulic tube 28. In this manner, the cavity piston 32 separates the inner cavity 38 into a first section 40 and a second section 42. The cavity piston 32 defines a first orifice 44 and a second orifice 46, which both preferably extend between the first section 40 and the second section 42 of the inner cavity 38. The first orifice 44 and the second orifice 46 function to allow flow of the compressible fluid 12 between the first section 40 and the second section 42 of the inner cavity 38. The cavity piston 32 is preferably securely mounted to the displacement rod 30 by a conventional fastener 48, but may alternatively be integrally formed with the displacement rod 30 or securely mounted with any suitable device. The cavity piston 32 is preferably made from conventional materials and with conventional methods, but may alternatively be made from other suitable materials and with other suitable methods.

The first variable restrictor 34 of the preferred embodiment is coupled to the cavity piston 32 near the first orifice 44. The first variable restrictor 34 functions to restrict the passage of the compressible fluid 12 through the first orifice 44 and, more specifically, functions to variably restrict the passage based on the velocity of the cavity piston 32 relative to the hydraulic tube 28. In the first preferred embodiment, the first variable restrictor 34 is a first shim stack 50 preferably made from conventional materials and with conventional methods. In alternative embodiments, the first variable restrictor 34 may include any other suitable device able to variably restrict the passage of the compressible fluid 12 through the first orifice 44 based on the velocity of the cavity piston 32 relative to the hydraulic tube 28. The second variable restrictor 36 of the preferred embodiment is coupled to the cavity piston 32 near the second orifice 46. The second variable restrictor 36 - like the first variable restrictor 34 - functions to restrict the passage of the compressible fluid 12 through the second orifice 46 and, more specifically, functions to variably restrict the passage based on the velocity of the cavity piston 32 relative to the hydraulic tube 28. In the preferred embodiment, the second variable restrictor 36 is a second shim stack 52 preferably made from conventional materials and with conventional methods. In alternative embodiments, the second variable restrictor 36 may include any suitable device able to variably restrict a passage of the compressible fluid 12 through the second orifice 46 based on the velocity of the cavity piston 32 relative to the hydraulic tube 28.

The cavity piston 32, the first orifice 44, and the first variable restrictor 34 of the preferred embodiment cooperate to supply the rebound damping force during the rebound movement of the wheel 22. The rebound damping force acts to dampen the suspending spring force that tends to push the displacement rod 30 out of the hydraulic tube 28. The cavity piston 32, the second orifice 46, and a second variable restrictor 36, on the other hand, cooperate to supply the compression damping force during the compression movement of the wheel 22. The compression damping force acts to dampen any impact force that tends to push the displacement rod 30 into the hydraulic tube 28.

The suspension strut may include a pressure vessel and may include a valve. In alternative embodiments, the suspension strut may include any suitable device to allow active modulation of the suspending spring force with compressible fluid.

As shown in FIGURE 1, the suspension system 10 of the preferred embodiment also includes hydraulic lines 54 adapted to communicate the compressible fluid 12 between the individual suspension struts 14 and the volume modulator 20. Together with the inner cavity 38 of the individual suspension struts 14, the hydraulic lines 54 define individual hydraulic cavities 16. Preferably, the compressible fluid 12 flows freely between the volume modulator 20 and the inner cavity 38 of the individual suspension struts 14. Alternatively, the hydraulic cavities 16 may include one or more controllable valves such that the hydraulic cavity 16 is entirely defined by the suspension strut 14 or by the suspension strut 14 and a portion of the hydraulic line 54.

As shown in FIGURE 2, the reservoir 18 functions to contain a portion of the compressible fluid 12 that has been vented from the hydraulic cavity 16 and that may eventually be pushed into the hydraulic cavity 16. The reservoir 18 is preferably made from conventional materials and with conventional methods, but may alternatively be made from any suitable material and with any suitable method. The suspension system 10 of the preferred embodiment includes a pump 56 adapted to pressurize the compressible fluid 12 within the reservoir 18. In this manner, the reservoir 18 acts as an accumulator 58. By using compressible fluid 12 under a pressure of about 1500 psi within the reservoir 18, the volume modulator 20 consumes less energy to reach a particular pressure within an individual hydraulic cavity 16. In an alternative embodiment, the compressible fluid 12 within the reservoir 18 may be at atmospheric pressure or may be vented to the atmosphere.

As shown in FIGURE 2, the volume modulator 20 is coupled to the hydraulic line 54 and to the reservoir 18. The volume modulator 20, as previously mentioned, functions to selectively push the compressible fluid 12 into the hydraulic cavity 16 and to vent the compressible fluid 12 from the hydraulic cavity 16. In the preferred embodiment, the volume modulator 20 is a digital displacement pump/motor as described in U.S. Patent No. 5,259,738 entitled "Fluid-Working Machine". In alternative embodiments, the volume modulator 20 may be any suitable device that selectively pushes the compressible fluid 12 into the hydraulic cavity 16 and vents the compressible fluid 12 from the hydraulic cavity 16 at a sufficient rate to actively modulate the suspending spring force.

As shown in FIGURE 4, the volume modulator 20 of the preferred embodiment defines a modulator cavity 60 and includes a modulator piston 62 adapted to continuously cycle through a compression stroke and an expansion stroke within the modulator cavity 60. The modulator piston 62 is preferably connected to an eccentric 64 that is rotated by a motor 66 (shown in FIGURE 1). Because of the "active" nature of the modulation of the suspending spring force, the modulator piston 62 cycles through the compression stroke and expansion stroke at a relatively high frequency (up to 30 Hz) and, thus, the motor preferably rotates at a relatively high rotational velocity (up to 2000 rpm).

The volume modulator 20 of the preferred embodiment also includes a cavity-side valve 68 coupled between the hydraulic line and the volume modulator 20 and a reservoir-side valve 70 coupled between the reservoir and the volume modulator 20. The cavity-side valve 68 and the reservoir-side valve 70 function to selectively restrict the passage of the compressible fluid. Preferably, the cavity-side valve 68 and the reservoir-side valve 70 are so-called poppet valves that may be actuated at relatively high frequencies. Alternatively, the cavity-side valve 68 and the reservoir-side valve 70 may be any suitable device that selectively restricts the passage of the compressible fluid at an adequate frequency.

As shown in FIGURES 5A and 5B, the cavity-side valve 68, the reservoir-side valve 70, and the modulator piston 62 can cooperate to draw compressible fluid 12 from the reservoir and push the compressible fluid 12 into the hydraulic cavity. In the first stage, as shown in FIGURE 5A, the cavity-side valve 68 is closed and the reservoir-side valve 70 is opened, while the modulator piston 62 increases the volume in the modulator cavity 60 (the expansion stroke). The expansion stroke of the modulator piston 62 draws the compressible fluid 12 into the modulator cavity 60. During the second stage, as shown in FIGURE 5B, the reservoir-side valve 70 is closed and the cavity-side valve 68 is opened, while the modulator piston 62 decreases the volume in the modulator cavity 60 (the compression stroke). The compression stroke of the modulator piston 62 pushes the compressible fluid 12 into the hydraulic cavity, which increases the suspending spring force at that particular suspension strut and wheel.

As shown in FIGURES 6A and 6B, the cavity-side valve 68, the reservoir-side valve 70, and the modulator piston 62 can also cooperate to draw compressible fluid 12 from the hydraulic cavity and vent the compressible fluid 12 into the reservoir. In the first stage, as shown in FIGURE 6A, the cavity-side valve 68 is opened and the reservoir-side valve 70 is closed, while the modulator piston 62 increases the volume in the modulator cavity 60 and draws the compressible fluid 12 into the modulator cavity 60. During the second stage, as shown in FIGURE 6B, the reservoir-side valve 70 is opened and the cavity-side valve 68 is closed, while the modulator piston 62 decreases the volume in the modulator cavity 60 and vents the compressible fluid 12 into the reservoir, which decreases the suspending spring force at that particular suspension strut and wheel.

During the operation of the vehicle, it may be advantageous to neither increase nor decrease the suspending spring force. Since the motor 66, the eccentric 64, and the modulator pistons 62 are continuously moving, the reservoir-side valve 70 and the volume modulator 20 can also cooperate to draw compressible fluid 12 from the reservoir (shown in FIGURE 5A) and vent the compressible fluid 12 back into the reservoir (shown in FIGURE 6B). This process does not modulate the pressure of the hydraulic cavity 16 and does not increase or decrease the suspending spring force.

Although FIGURES 5A, 5B, 6A, and 6B show only one modulator cavity 60 and modulator piston 62, the volume modulator 20 preferably includes a modulator cavity 60, a modulator piston 62, a cavity-side valve 68, and a reservoir-side valve 70 for each suspension strut 14 on the vehicle 24. Preferably, the motor 66 and the eccentric 64 drive the multiple modulator pistons 62, but the individual modulator pistons 62 may alternatively be driven by individual motors and individual eccentrics. Further, a control unit 72 (shown in FIGURE 1) may individually control the cavity-side valve 68 and reservoir-side valve 70 corresponding to a particular suspension strut 14 and wheel 22 to adjust the ride and handling of the vehicle 24 on a wheel-to-wheel basis. The control unit 72 may also be used to adjust particular suspension struts 14 on a side-by-side basis of the vehicle 24 to adjust the roll or the pitch of the vehicle 24. The control unit 72 may further be used to adjust all of the suspension struts 14 to adjust the ride height of the vehicle 24. The control unit 72 is preferably made from conventional material and with conventional methods, but may alternatively be made from any suitable material and with any suitable method.

As any person skilled in the art of suspension systems will recognize from the previous detailed description and from the figures and claims, modifications and changes can be made to the preferred embodiment of the invention without departing from the scope of the claims.


Anspruch[de]
  1. Federungssystem (10) für ein Fahrzeug (24) mit einem auf einer Fahrbahnoberfläche unter dem Fahrzeug aufstehenden Rad (22) und einem Federungslenker (26), über welchen das Rad (22) dem Fahrzeug (24) gegenüber abgefedert ist, und welcher Relativbewegungen des Rades (22) gegenüber dem Fahrzeug (24) erlaubt, wobei besagtes Federungssystem (10) folgendes beinhaltet:
    • ein kompressibles Medium (12);
    • ein Federbein (14), das ausgelegt ist, den Federungslenker (26) mit dem Fahrzeug (24) zu koppeln;
    • eine Hydraulikkammer (16), welche wenigstens teilweise durch besagtes Federbein (14) gebildet wird und ausgelegt ist, einen Teil des besagten kompressiblen Mediums (12) aufzunehmen, und so mit besagtem kompressiblem Medium (12) zusammenzuwirken, daß eine Abfederungskraft gestellt wird, welche das Rad (22) in Richtung auf die Fahrbahnoberfläche drängt;
    • einen Vorratsbehälter (18), welcher ausgelegt ist, einen Teil des besagten kompressiblen Mediums (12) aufzunehmen; und
    dadurch gekennzeichnet, daß

       es außerdem folgendes beinhaltet:
    • einen Volumenmodulator, welcher an besagter Hydraulikkammer (16) und besagtem Vorratsbehälter (18) angeschlossen und ausgelegt ist, besagtes kompressibles Medium (12) selektiv in besagte Hydraulikkammer (16) zu drücken, und besagtes kompressibles Medium (12) selektiv aus besagter Hydraulikkammer (16) abzulassen, so daß besagte Abfederungskraft aktiv moduliert wird, worin besagter Volumenmodulator (20) einen Modulatorhohlraum (60) mit einem Modulatorkolben (62) darin bildet, der ausgelegt ist, zyklisch einen Kompressionshub und einen Expansionshub in besagtem Modulatorhohlraum (60) zu durchlaufen, mit einem kammerseitigen Ventil (68), welches zwischen besagter Hydraulikkammer (16) und besagtem Volumenmodulator (20) angeschlossen und ausgelegt ist, den Durchgang von besagtem kompressiblem Medium (12) zwischen besagter Hydraulikkammer (16) und besagtem Modulatorhohlraum (60) selektiv zu begrenzen, und mit einem vorratsbehälterseitigen Ventil (70), welches zwischen besagtem Vorratsbehälter (18) und besagtem Volumenmodulator (60) angeschlossen und ausgelegt ist, den Durchgang von besagtem kompressiblem Medium zwischen besagtem Vorratsbehälter (18) und besagtem Modulatorhohlraum (60) selektiv zu begrenzen.
  2. Federungssystem nach Anspruch 1, worin besagtes Federbein (14) eine Verdrängerstange (30) enthält, die ausgelegt ist, sich innerhalb eines Hydraulikrohres (28) zu bewegen, und dabei besagtes kompressibles Medium (12) zu komprimieren, wenn eine Relativbewegung zwischen dem Rad (22) und dem Fahrzeug auftritt.
  3. Federungssystem nach Anspruch 2, worin besagte Verdrängerstange (30) einen Hohlraumkolben (32) beinhaltet, der ausgelegt ist, eine Dämpfungskraft zu liefern.
  4. Federungssystem nach Anspruch 1, worin besagte Hydraulikkammer (16) durch besagtes Federbein (14) und eine Hydraulikleitung (54) gebildet wird, die ausgelegt ist, besagtes kompressibles Medium (12) zwischen besagtem Federbein (14) und besagtem Volumenmodulator (20) in Fließverbindung zu setzen.
  5. Federungssystem nach Anspruch 1, worin besagtes kompressibles Medium (12) von einer Silikonflüssigkeit gebildet wird.
  6. Federungssystem nach Anspruch 1, worin besagtes kompressibles Medium (12) oberhalb 2.000 psi eine höhere Verdichtbarkeit aufweist als Hydrauliköl.
  7. Federungssystem nach Anspruch 1, worin besagtes kompressibles Medium (12) ausgelegt ist, bei 2.000 psi um etwa 1,5% seines Volumens, bei 5.000 psi um etwa 3% seines Volumens und bei 10.000 psi um etwa 6% seines Volumens komprimiert zu werden.
  8. Federungssystem nach Anspruch 1, außerdem eine elektronische Steuereinheit (72) aufweisend, welche mit besagtem Volumenmodulator (20) verbunden und ausgelegt ist, während des besagten Expansionshubes besagtes kammerseitiges Ventil (68) zu schließen, und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu öffnen, und während des besagten Kompressionshubes besagtes kammerseitiges Ventil (68) zu öffnen, und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu schließen, so daß besagtes kompressibles Medium (12) in besagte Hydraulikkammer (16) gedrückt wird.
  9. Federungssystem nach Anspruch 8, worin besagte elektronische Steuereinheit (72) außerdem ausgelegt ist, während des besagten Expansionshubes besagtes kammerseitiges Ventil (68) zu öffnen, und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu schließen, und während des besagten Kompressionshub besagtes kammerseitiges Ventil (68) zu schließen und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu öffnen, so daß besagtes kompressibles Medium (12) aus besagter Hydraulikkammer (16) abgelassen wird.
  10. Federungssystem nach Anspruch 1, außerdem eine Pumpe (56) aufweisend, welche ausgelegt ist, besagtes kompressibles Medium (12) in besagtem Vorratsbehälter (18) unter Druck zu setzen.
  11. Federungssystem (10) für ein Fahrzeug (24) mit ersten und zweiten auf einer Fahrbahnoberfläche unter dem Fahrzeug aufstehenden Rädem (22) und ersten und zweiten Federungslenkern (26), über welche die ersten und zweiten Räder (22) dem Fahrzeug (24) gegenüber abgefedert sind, und welche Relativbewegungen der ersten und zweiten Räder (22) gegenüber dem Fahrzeug (24) erlauben, wobei besagtes Federungssystem (10) folgendes beinhaltet:
    • ein kompressibles Medium (12);
    • ein erstes Federbein (14), das ausgelegt ist, den ersten Federungslenker (26) mit dem Fahrzeug (24) zu koppeln;
    • eine erste Hydraulikkammer (16), welche wenigstens teilweise durch besagtes erstes Federbein (14) gebildet wird und ausgelegt ist, einen Teil des besagten kompressiblen Mediums (12) aufzunehmen, und so mit besagtem kompressiblem Medium (12) zusammenzuwirken, daß eine erste Abfederungskraft gestellt wird, welche das erste Rad (22) in Richtung auf die Fahrbahnoberfläche drängt;
    • ein zweites Federbein (14), das ausgelegt ist, den zweiten Federungslenker (26) mit dem Fahrzeug (24) zu koppeln;
    • eine zweite Hydraulikkammer (16), welche wenigstens teilweise durch besagtes zweites Federbein (14) gebildet wird und ausgelegt ist, einen Teil des besagten kompressiblen Mediums (12) aufzunehmen, und so mit besagtem kompressiblem Medium (12) zusammenzuwirken, daß eine zweite Abfederungskraft gestellt wird, welche das zweite Rad (22) in Richtung auf die Fahrbahnoberfläche drängt;
    • einen Vorratsbehälter (18), welcher ausgelegt ist, einen Teil des besagten kompressiblen Mediums (12) aufzunehmen; und
    dadurch gekennzeichnet, daß

       es außerdem folgendes beinhaltet:
    • einen Volumenmodulator, welcher an besagten ersten und zweiten Hydraulikkammem (16) und besagtem Vorratsbehälter (18) angeschlossen und ausgelegt ist, besagtes kompressibles Medium (12) selektiv in besagte erste und zweite Hydraulikkammem (16) zu drücken, und besagtes kompressibles Medium (12) selektiv aus besagten ersten und zweiten Hydraulikkammem (16) abzulassen, so daß besagte erste und zweite Abfederungskräfte aktiv moduliert werden, worin besagter Volumenmodulator (20) einen Modulatorhohlraum (60) mit einem Modulatorkolben (62) darin bildet, der ausgelegt ist, zyklisch einen Kompressionshub und einen Expansionshub in besagtem Modulatorhohlraum (60) zu durchlaufen, mit einem ersten kammerseitigen Ventil (68), welches zwischen besagter erster Hydraulikkammer (16) und besagtem Volumenmodulator (20) angeschlossen ist, einem zweiten kammerseitigen Ventil (68), welches zwischen besagter zweiter Hydraulikkammer (16) und besagtem Volumenmodulator (20) angeschlossen ist, und mit einem vorratsbehälterseitigen Ventil (70), welches zwischen besagtem Vorratsbehälter (18) und besagtem Volumenmodulator (60) angeschlossen ist.
  12. Federungssystem nach Anspruch 11, worin besagtes kompressibles Medium (12) eine Silikonflüssigkeit ist.
  13. Federungssystem nach Anspruch 11, worin besagtes kompressibles Medium (12) oberhalb 2.000 psi eine höhere Verdichtbarkeit aufweist als Hydrauliköl.
  14. Federungssystem nach Anspruch 11, worin besagtes kompressibles Medium (12) ausgelegt ist, bei 2.000 psi um etwa 1,5% seines Volumens, bei 5.000 psi um etwa 3% seines Volumens und bei 10.000 psi um etwa 6% seines Volumens komprimiert zu werden.
  15. Federungssystem nach Anspruch 11, außerdem eine elektrische Steuereinheit (72) aufweisend, welche mit besagtem Volumenmodulator (20) verbunden und ausgelegt ist, während des besagten Expansionshubes besagtes erstes kammerseitiges Ventil (68) zu schließen, und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu öffnen, und während des besagten Kompressionshubes besagtes erstes kammerseitiges Ventil (68) zu öffnen, und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu schließen, so daß besagtes kompressibles Medium (12) in besagte erste Hydraulikkammer (16) gedrückt wird.
  16. Federungssystem nach Anspruch 15, worin die besagte elektrische Steuereinheit außerdem ausgelegt ist, während des besagten Expansionshubes besagtes zweites kammerseitiges Ventil (68) zu schließen, und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu öffnen, und während des besagten Kompressionshubes besagtes zweites kammerseitiges Ventil (68) zu öffnen, und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu schließen, so daß besagtes kompressibles Medium (12) in besagte zweite Hydraulikkammer (16) gedrückt wird.
  17. Federungssystem nach Anspruch 16, worin besagte elektronische Steuereinheit (72) außerdem ausgelegt ist, während des besagten Expansionshubes besagtes erstes kammerseitiges Ventil (68) zu öffnen, und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu schließen, und während des besagten Kompressionshubes besagtes erstes kammerseitiges Ventil (68) zu schließen und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu öffnen, so daß besagtes kompressibles Medium (12) aus besagter erster Hydraulikkammer (16) abgelassen wird.
  18. Federungssystem nach Anspruch 17, worin besagte elektronische Steuereinheit (72) außerdem ausgelegt ist, während des besagten Expansionshubes besagtes zweites kammerseitiges Ventil (68) zu öffnen, und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu schließen, und während des besagten Kompressionshubes besagtes zweites kammerseitiges Ventil (68) zu schließen und besagtes vorratsbehälterseitiges Ventil (70) zu öffnen, so daß besagtes kompressibles Medium (12) aus besagter zweiter Hydraulikkammer (16) abgelassen wird.
  19. Federungssystem nach Anspruch 11, des weiteren eine Pumpe (56) aufweisend, die ausgelegt ist, besagtes kompressibles Medium (12) in besagtem Vorratsbehälter (18) unter Druck zu setzen.
Anspruch[en]
  1. A suspension system for (10) a vehicle (26) having a wheel (22) contacting a surface under the vehicle and a suspension link (26) suspending the wheel (22) from the vehicle (24) and allowing relative movement of the wheel (22) and the vehicle (24), said suspension system (10) comprising:
    • a compressible fluid (12);
    • a suspension strut (14) adapted to couple the suspension link (26) and the vehicle (24);
    • a hydraulic cavity (16) at least partially defined by said suspension strut (14) and adapted to contain a portion of said compressible fluid (12) and to cooperate with said compressible fluid (12) to supply a suspending spring force that biases the wheel (22) toward the surface;
    • a reservoir (18) adapted to contain a portion of said compressible fluid (12); and
       characterized in that it further comprises a volume modulator (20) coupled to said hydraulic cavity (16) and said reservoir (18) and adapted to selectively push said compressible fluid (12) into said hydraulic cavity (16) and vent said compressible fluid (12) from said hydraulic cavity (16), thereby actively modulating said suspending spring force, wherein said volume modulator (20) defines a modulator cavity (60) and includes a modulator piston (62) adapted to cycle through a compression stroke and an expansion stroke within said modulator cavity (60), a cavity-side valve (68) coupled between said hydraulic cavity (16) and said volume modulator (20) and adapted to selectively restrict the passage of said compressible fluid (12) between said hydraulic cavity (16) and said modulator cavity (60), and a reservoir-side valve (70) coupled between said reservoir (18) and said volume modulator (60) and adapted to selectively restrict the passage of said compressible fluid between said reservoir (18) and said modulator cavity (60).
  2. The suspension system of Claim 1 wherein said suspension strut (14) includes a displacement rod (30) adapted to move into a hydraulic tube (28) and to compress said compressible fluid (12) upon the relative movement of the wheel (22) and the vehicle (24).
  3. The suspension system of Claim 2 wherein said displacement rod (30) includes a cavity piston (32) adapted to supply a damping force.
  4. The suspension system of Claim 1 wherein said hydraulic cavity (16) is defined by said suspension strut (14) and a hydraulic line (54) adapted to communicate said compressible fluid (12) between said suspension strut (14) and said volume modulator (20).
  5. The suspension system of Claim 1 wherein said compressible fluid (12) includes a silicone fluid.
  6. The suspension system of claim 1 wherein said compressible fluid (12) has a larger compressibility above 2,000 psi than hydraulic oil.
  7. The suspension system of claim 1 wherein said compressible fluid (12) is adapted to compress about 1.5% volume at 2,000 psi, about 3% volume at 5,000 psi, and about 6% volume at 10,000 psi.
  8. The suspension system of Claim 1 further comprising an electric control unit (72) coupled to said volume modulator (20) and adapted to close said cavity-side valve (68) and open said reservoir-side valve (70) during said expansion stroke and to open said cavity-side valve (68) and close said reservoir-side valve (70) during said compression stroke, thereby pushing said compressible fluid (12) into said hydraulic cavity (16).
  9. The suspension system of Claim 8 wherein said electronic control unit (72) is further adapted to open said cavity-side valve (68) and close said reservoir-side (70) valve during said expansion stroke and to close said cavity-side valve (68) and open said reservoir-side valve (70) during said compression stroke, thereby venting said compressible fluid (12) from said hydraulic cavity (16).
  10. The suspension system of Claim 1 further comprising a pump (56) adapted to pressurize said compressible fluid (12) within said reservoir (18).
  11. A suspension system (10) for a vehicle (24) having first and second wheels (22) contacting a surface under the vehicle (24) and first and second suspension links (26) respectively suspending the first and second wheels (22) from the vehicle (24) and allowing relative movement of the first and second wheels (22) and the vehicle (24), said suspension system comprising:
    • a compressible fluid (12);
    • a first suspension strut (14) adapted to couple the first suspension link (26) and the vehicle (24);
    • a first hydraulic cavity (16) at least partially defined by said first suspension strut (14) and adapted to contain a portion of said compressible fluid (12) and to cooperate with said compressible fluid (12) to supply a first suspending spring force that biases the first wheel (22) toward the surface;
    • a second suspension strut (14) adapted to couple the second suspension link (26) and the vehicle (24);
    • a second hydraulic cavity (16) at least partially defined by said second suspension strut (14) and adapted to contain a portion of said compressible fluid (12) and to cooperate with said compressible fluid (12) to supply a second suspending spring force that biases the second wheel (22) toward the surface;
    • a reservoir (18) adapted to contain a portion of said compressible fluid (12); and
    characterized in that it further comprises a volume modulator (20) coupled to said first and second hydraulic cavities (16) and said reservoir (18) and adapted to selectively push said compressible fluid (12) into said first and second hydraulic cavities (16) and vent said compressible fluid (12) from said first and second hydraulic cavities (16) thereby actively modulating said first and second suspending spring forces, wherein said volume modulator (20) defines a modulator cavity (60) and includes a modulator piston (62) adapted to cycle through a compression stroke and an expansion stroke within said modulator cavity (60), a first cavity-side valve (68) coupled between said first hydraulic cavity (16) and said modulator cavity (60), a second cavity-side valve (68) coupled between said second hydraulic cavity (16) and said modulator cavity (60), and a reservoir-side valve (70) coupled between said reservoir (18) and said modulator cavity (60).
  12. The suspension system of Claim 11 wherein said compressible fluid (12) includes a silicone fluid.
  13. The suspension system of Claim 11 wherein said compressible fluid (12) has a larger compressibility above 2,000 psi than hydraulic oil.
  14. The suspension system of Claim 11 wherein said compressible fluid (12) is adapted to compress about 1.5% volume at 2,000 psi, about 3% volume at 5,000 psi, and about 6% volume at 10,000 psi.
  15. The suspension system of Claim 11 further comprising an electric control unit (72) coupled to said volume modulator (20) ana adapted to close said first cavity-side valve (68) and open said reservoir-side valve (70) during said expansion stroke and to open said first cavity-side valve (68) and close said reservoir-side valve (70) during said compression stroke, thereby pushing said compressible fluid (12) into said first hydraulic cavity (16).
  16. The suspension system of Claim 15 wherein said electric control unit (72) is further adapted to close said second cavity-side valve (68) and open said reservoir-side valve (70) during said expansion stroke and to open said second cavity-side valve(68) and close said reservoir-side valve (70) during said compression stroke, thereby pushing said compressible fluid (12) into said second hydraulic cavity (16).
  17. The suspension system of Claim 16 wherein said electronic control unit (72) is further adapted to open said first cavity-side valve (68) and close said reservoir-side valve (70) during said expansion stroke and to close said first cavity-side valve (68) and open said reservoir-side valve (70) during said compression stroke, thereby venting said compressible fluid (12) from said first hydraulic cavity (16).
  18. The suspension system of Claim 17 wherein said electronic control (72) unit is further adapted to open said second cavity-side valve (68) and close said reservoir-side valve (70) during said expansion stroke and to close said second cavity-side valve (68) and open said reservoir-side valve (70) during said compression stroke, thereby venting said compressible fluid (12) from said second hydraulic cavity (16).
  19. The suspension system of claim 11 further comprising a pump (56) adapted to pressurize said compressible fluid (12) within said reservoir (18).
Anspruch[fr]
  1. Un système de suspension (10) pour un véhicule (24) comprenant une roue (22) en contact avec une surface sous le véhicule et un bras de suspension (26) suspendant la roue (22) par rapport au véhicule (24) et permettant un mouvement relatif de la roue (22) et du véhicule (24), ledit système de suspension (10) comprenant :
    • un fluide compressible (12) ;
    • une contrefiche de suspension (14) configurée pour coupler le bras de suspension (26) avec le véhicule (24) ;
    • une cavité hydraulique (16) au moins partiellement définie par ladite contrefiche de suspension (14) et configurée pour contenir une portion dudit fluide compressible (12) et pour coopérer avec ledit fluide compressible (12) pour fournir une force de suspension faisant ressort qui rappelle la roue (22) vers la surface de la voie de roulement ;
    • un réservoir (18) configuré pour contenir une portion dudit (10) fluide compressible (12);
       caractérisé en ce qu'il comprend également un modulateur de volume (20) couplé avec ladite cavité hydraulique (16) et avec ledit réservoir (18) et configuré pour pousser ledit fluide compressible (12) de manière sélective depuis ladite cavité hydraulique (16), modulant alors activement ladite force de suspension faisant ressort, dans lequel ledit modulateur de volume (20) définit une cavité de modulateur (60) et comprend un piston de modulateur (62) configuré pour effectuer un cycle à l'intérieur de ladite cavité de modulateur (60) comprenant un temps de compression et un temps d'expansion, une vanne du côté cavité (68) couplée entre ladite cavité hydraulique (16) et ledit modulateur de volume (20) et configurée pour restreindre de manière sélective le passage dudit fluide compressible (12) de manière sélective entre ladite cavité hydraulique (16) et ladite cavité de modulateur (60), et une vanne du côté réservoir (70) couplée entre ledit réservoir (18) et ledit modulateur de volume (20) et configurée pour restreindre le passage dudit fluide compressible (12) entre ledit réservoir (18) et ladite cavité de modulateur (60).
  2. Un système de suspension selon la revendication 1, dans lequel la contrefiche de suspension (14) comprend une tige de déplacement (30) configurée pour se déplacer dans un tube hydraulique (28) et pour compresser ledit fluide compressible (12) selon le mouvement relatif de la roue (22) et du véhicule (24).
  3. Un système de suspension selon la revendication 2, dans lequel ladite tige de déplacement (30) comprend un piston de cavité (32) configuré pour fournir une force d'amortissement.
  4. Un système de suspension selon la revendication 1, dans lequel ladite cavité hydraulique (16) est définie par ladite contrefiche de suspension (14) et une ligne hydraulique (54) configurée pour communiquer ledit fluide compressible (12) entre ladite contrefiche de suspension (14) et ledit modulateur de volume (20).
  5. Un système de suspension selon la revendication 1, dans lequel ledit fluide compressible (12) comprend un fluide silicone.
  6. Un système de suspension selon la revendication 1, dans lequel ledit fluide compressible (12) a une compressibilité plus importante que l'huile hydraulique au-delà de 2000 psi.
  7. Un système de suspension selon la revendication 1, dans lequel ledit fluide compressible (12) est configuré pour compresser à 1,5 % de volume sous une pression de 2,000 psi, à environ 3 % de volume sous une pression de 5,000 psi et à environ 6% de volume sous une pression de 10,000 psi.
  8. Un système de suspension selon la revendication 1, comprenant en outre une unité de commande électrique (72) couplée avec ledit modulateur de volume (20) et configurée pour fermer ladite vanne du côté cavité (68) et ouvrir ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps d'expansion et pour ouvrir ladite vanne du côté cavité (68) et fermer ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps de compression, poussant alors ledit fluide compressible (12) à l'intérieur de ladite cavité hydraulique (16).
  9. Un système de suspension selon la revendication 8, dans lequel ladite unité de commande électronique est également configurée pour ouvrir ladite vanne du côté cavité (68) et fermer ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps d'expansion et pour fermer ladite vanne du côté cavité (68) et ouvrir ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps de compression, vidangeant alors ledit fluide compressible (12) de ladite cavité hydraulique (16).
  10. Un système de suspension selon la revendication 1, comprenant en outre une pompe (56) configurée pour pressuriser ledit fluide compressible (12) à l'intérieur dudit réservoir (18).
  11. Un système de suspension (10) pour un véhicule (24) comprenant une première roue et une deuxième roue (22) en contact avec une surface sous le véhicule (24) et un premier bras et un deuxième bras de suspension (26) suspendant respectivement la première et la deuxième roue (22) à l'écart du véhicule (24) et permettant un mouvement relatif de la première et de la deuxième roue (22) et du véhicule (24), ledit système de suspension (10) comprenant :
    • un fluide compressible (12) ;
    • une première contrefiche de suspension (14) configurée pour coupler le premier bras de suspension (26) avec le véhicule (24) ;
    • une première cavité hydraulique (16) au moins partiellement définie par ladite première contrefiche de suspension (14) et configurée pour contenir une portion dudit fluide compressible (12) et pour coopérer avec ledit fluide compressible (12) pour fournir une première force de suspension faisant ressort qui rappelle la première roue (22) vers la surface ;
    • une deuxième contrefiche de suspension (14) configurée pour coupler le deuxième bras de suspension (26) avec le véhicule (24) ;
    • une deuxième cavité hydraulique (16) au moins partiellement définie par ladite deuxième contrefiche de suspension (14) et configurée pour contenir une portion dudit fluide compressible (12) et pour coopérer avec ledit fluide compressible (12) pour fournir une deuxième force de suspension faisant ressort qui rappelle la deuxième roue (22) vers la surface ;
    • un réservoir (18) configuré pour contenir une portion dudit (10) fluide compressible (12);
       caractérisé en ce qu'il comprend également un modulateur de volume (20) couplé avec lesdites première et deuxième cavités hydrauliques (16) et avec ledit réservoir (18) et configuré pour pousser de manière sélective ledit fluide compressible (12) de manière sélective dans lesdites première et deuxième cavités hydrauliques (16) et évacuer de manière sélective ledit fluide compressible (12) desdites première et deuxième cavités hydrauliques (16), modulant alors activement lesdites première et deuxième forces de suspension faisant ressort, dans lequel ledit modulateur de volume (20) définit une cavité de modulateur (60) et comprend un piston de modulateur (62) configuré pour effectuer un cycle à l'intérieur de ladite cavité de modulateur (60) comprenant un temps de compression et un temps d'expansion, une première vanne du côté cavité (68) couplée entre ladite première cavité hydraulique (16) et ledit modulateur de volume (20), une deuxième vanne du côté cavité (68) couplée entre ladite deuxième cavité hydraulique (16) et ledit modulateur de volume (20) et une vanne du côté réservoir (70) couplée entre ledit réservoir (18) et ledit modulateur de volume (20).
  12. Un système de suspension selon la revendication 11, dans lequel ledit fluide compressible (12) comprend un fluide silicone.
  13. Un système de suspension selon la revendication 11, dans lequel ledit fluide compressible (12) a une compressibilité plus importante que l'huile hydraulique au-delà de 2000 psi.
  14. Un système de suspension selon la revendication 11, dans lequel ledit fluide compressible (12) est configuré pour compresser à 1,5 % de volume sous une pression de 2,000 psi, à environ 3 % de volume sous une pression de 5,000 psi et à environ 6% de volume sous une pression de 10,000 psi.
  15. Un système de suspension selon la revendication 11, comprenant en outre une unité de commande électrique (72) couplée avec ledit modulateur de volume (20) et configurée pour fermer ladite première vanne du côté cavité (68) et ouvrir ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps d'expansion et pour ouvrir ladite première vanne du côté cavité (68) et fermer ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps de compression, poussant alors ledit fluide compressible (12) à l'intérieur de ladite première cavité hydraulique (16).
  16. Un système de suspension selon la revendication 15, dans lequel ladite unité de commande électronique (72) est en outre configurée pour fermer ladite deuxième vanne du côté cavité (68) et ouvrir ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps d'expansion et pour ouvrir ladite deuxième vanne du côté cavité (68) et fermer ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps de compression, poussant alors ledit fluide compressible (12) à l'intérieur de ladite deuxième cavité hydraulique (16).
  17. Un système de suspension selon la revendication 16, dans lequel ladite unité de commande électronique (72) est en outre configurée pour ouvrir ladite première vanne du côté cavité (68) et fermer ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps d'expansion et pour fermer ladite première vanne du côté cavité (68) et ouvrir ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps de compression, éventant alors ledit fluide compressible (12) de ladite première cavité hydraulique (16).
  18. Un système de suspension selon la revendication 17, dans lequel ladite unité de commande électronique (72) est en outre configurée pour ouvrir ladite deuxième vanne du côté cavité (68) et fermer ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps d'expansion et pour fermer ladite deuxième vanne du côté cavité (68) et ouvrir ladite vanne du côté réservoir (70) pendant ledit temps de compression, éventant alors ledit fluide compressible (12) de ladite deuxième cavité hydraulique (16).
  19. Un système de suspension selon la revendication 11, comprenant en outre une pompe (56) configurée pour pressuriser ledit fluide compressible (12) à l'intérieur dudit réservoir (18).






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