专利名称：反射器及气弹簧组件的制作方法
反射器及气弹簧组件
背景技术：
本公开的主题主要涉及车辆悬架系统领域，特别是涉及具有多个 反射面的与相关超声波感应装置一起使用的反射器，以及包括这种反 射器的气弹簧组件。
系统结合使用，并且将在这里示出和描述。但是，可以理解，本公开 内容的主题可用于其它应用和环境，所示和所述的特定用途仅仅是示 例性的。例如，本公开内容的主题可用于支撑结构、高度调节系统和 与工业机器有关的致动器、部件和/或其它设备。因此，本公开内容的 主题并不局限于车辆悬架。
已知用于车辆的气体悬架系统具有这样的能力，即相对于车辆的 簧下质量(例如，与车轮接合的结构元件或轴箱)调节车辆簧上质量 (例如，车体或底盘)的高度和/或对准(即水平面校准)。为使气体 悬架系统的气弹簧组件能适当地调节以接收所需的高度或对准，通常 与高度感应装置一起使用。这样，设置与车辆悬架系统结合的具有较 宽范围的高度感应装置是公知的，例如机械连接的电位计和磁性接近/ 位置传感器。
通常与车辆悬架系统结合使用的另一类型的高度传感器通过发射
和接收超声波来运行。通常，超声波传感器将向目标区域播散系列超 声波，该目标区域适合于将超声波反射回传感器或向传感器反射，该 传感器通常也接收被反射的超声波。超声波传送到目标区域以及返回 所需的时间被用来计算或确定传送距离，而该距离与气弹簧或其它相 关部件的高度有关。
使用公知超声波感应系统的一个难点在于反射波的传送方向。即， 超声波传感器或感应装置通常包括超声波发射部和超声波接收部。尽管该两部分可单独安装和/或彼此分离，但在很多结构中，发射和接收 部被安装在共同的壳体内。这样，超声波必须从它们在感应装置的初 始位置发生反射，这将或多或少直接回到待由接收部接收的感应装置 中。
前述操作限制在悬架系统中通常不会产生问题，其中目标区域与 感应装置对准地移动。但是，在一些悬架系统中，目标区域可移动到 与感应装置对准或不对准。在这样的运行条件下，目标区域的定位和/ 或对准也可与感应装置不对准。这样，超声波不会向感应装置的超声 波接收部反射回去。这可导致超声波不被感应装置的发射部接收，这 反过来将导致超声波高度感应装置的输出不可靠，或者在不对准或至 少部分对准时超声波高度感应系统不能运行。
因此，需要研发一种用于气弹簧组件的反射器，它能够改进超声 波感应系统的运行和性能。
发明内容
根据本发明的新构思，提供了一种与相关气弹簧组件一起使用的 反射器。该反射器能够在相对于相关超声波感应装置的多个对准状态 下向相关超声波感应装置反射相关超声波。该反射器包括第一端面和 与该第一端面隔开的第二端面。第一反射面以第一夹角从第一端面附 近伸出。第二反射面以不同于第一夹角的第二夹角从第一反射区附近 伸出。
根据本发明的新构思，提供了一种与相关超声波传感器一起使用 的气弹簧组件，其中该超声波传感器能够发射和接收相关超声波。该 气弹簧组件包括第一端部件和与该第一端部件隔开的第二端部件。固 定在第一和第二端部件之间并在其中至少局部限定一弹簧室的柔性 壁。反射器支撑在弹簧室内并包括第一端面和与第一端面隔开的第二 端面。第一反射面以第一夹角从第一端面附近伸出。第二反射面以第 二夹角从第一反射面附近伸出。在反射器的第一对准状态下，第一端 面大体上与相关超声波的发射方向横向对准。在反射器的第二对准状态下，第一和第二反射面中的一个大体上与发射方向横向对准。
根据本发明的新构思，提供了一种用在处于相关簧上质量和相关 簧下质量之间的相关车辆上的气弹簧组件。该气弹簧组件包括可操作 地连接至相关簧上质量的上端部件，和与上端部件隔开并可操作地连 接至相关簧下质量的下端部件。 一柔性壁固定在该上、下端部件之间 并且在其中至少局部限定了一弹簧室。在该弹簧室内具有一可用于发 射和接收超声波的超声波传感器。该超声波传感器沿着上、下端部件 中的一个支撑。 一反射器支撑在上、下端部件中的另一个上的弹簧室 内，并且能够反射所迷超声波。该反射器包括顶面和与顶面隔开的底 面。第一反射面以第一夹角从顶面附近伸出。第二反射面以第二夹角 从第一反射面附近伸出。
图1是根据本发明新构思的包括气弹簧组件的相关车辆的悬架系 统的一个例子的示意图。
图2是根据本发明新构思的气弹簧组件的 一 个示例性实施例的侧 面局部断面图，其中所述气弹簧组件具有处于第一定向的端部件和反 射器。
图3是图2所示的气弹簧组件的侧面局部断面图，其中所述气弹 簧组件具有处于第二定向的端部件和反射器。
图4是根据本发明新构思的反射器的一个示例性实施例的顶部视图。
图5是图4的反射器的侧面局部断面图。
具体实施例方式
现在转向附图，这些附图用来举例说明本发明新构思的示例性实 施例而不是对其进行限制，图1示出了设置在簧上质量和簧下质量之 间的悬架系统100的一个实施例，其中簧上质量例如为相关的车体 BDY，簧下质量例如为相关车辆VHC的相关车轮WHL或相关车轴AXL。可以理解，该悬架系统的任何一个或多个部件能以任何合适的 方式可操作地连接在相关车辆的簧上质量和簧下质量之间。此外，还 可以理解的是，车辆的这种悬架系统可任选地包括多个阻尼部件，例 如阻尼器DMP，并且这种阻尼部件中的任何一个还能以任何合适的方 式可操作地连接在相关车辆的簧上质量和簧下质量之间。
正如上面的讨论，悬架系统包括多个支撑在相关车辆的簧上质量 和簧下质量之间的气弹簧组件。在图1所示的实施例中，悬架系统100 包括四个气弹簧组件102，其中一个气弹簧组件向与相应车轮WHL 邻近的相关车辆的每一个角落设置。但是，可以理解，可以任何其它 构造或配置替换使用任意其它合适数量的气弹簧组件。如图l所示， 气弹簧组件102被支撑在相关车辆VHC的车轴AXL和车体BDY之 间。此外，可以理解，这里示出和描述的气弹簧组件(例如，气弹簧 组件102)是轧制叶片型结构。但是，可以理解，可以替换使用任何 其它类型、种类和/或结构的气弹簧组件。
悬架系统100还包括与气弹簧组件供气系统运转联系的加压供气 系统104,用于向那里选择性地供给加压气体(例如空气)，以及从那 里选择性地输送加压气体。在图1所示的示例性实施例中，供气系统 104包括加压气体源，例如用于产生加压空气或其它气体压缩机106。 在图示中，阀门组件108与压缩机106联系，并且可具有任何合适的 构造或配置。在所示的示例性实施例中，阀门组件108包括其上支撑 有多个阀门(未示出)的阀组110。阀门组件108还可任选地包括合 适的排气装置，例如消声器112，用于从所述系统中排出加压气体。 可选择地，加压供气系统106还可包括储槽114，其与阀门组件108 流体连通并且适合于用来存储加压气体。
阀门组件108通过合适的传输线116与气弹簧组件102联系。这 样，加压气体可通过阀门组件108选择性地传送至气弹簧和/或从气弹 簧输出，这样可改变车辆的一个或多个角落处的车体高度或保持其高 度。
悬架系统100还包括能与任何一个或多个其它系统和/或悬架系统
8100的部件(未示出)联系的控制系统118,用于对其选择性地操作和 控制。控制系统118包括例如通过导体或导线122与压缩才凡106和/ 或阀门组件108通信的控制器或电子控制单元(ECU) 120，以便对 其进行选择性地操作和控制，包括将加压流体供给到气弹簧组件102 或从该气弹簧组件102排出加压流体。控制器120可以是任何合适的 类型、种类和/或构造。
控制系统118还包括一个或多个能够发射和接收超声波WVS的 超声波高度或距离感应装置(在图1中未示出)，在图1中，超声波 WVS被引向反射器124。该一个或多个超声波高度或距离感应装置与 气弹簧组件可操作地联系，并且能够输出或产生数据、信号或者与气 弹簧组件的高度或车辆的其它部件之间的距离有关的其它信息。这些 超声波高度或距离感应装置与用于从其中接收高度或距离信号的 ECU120通信。该超声波高度传感器可以任何合适的方式与ECU120 通信，例如通过导体或导线126。可以理解，在不脱离本发明新构思 的范围和意图的前提下，超声波高度或距离感应装置可以是任何类型、 种类或构造。
如上所述，可以理解，根据本发明新构思的气弹簧组件可以是任 何合适的类型、种类和/或构造。气弹簧組件200的一个示例性实施例 可以是示于图1的悬架系统100的气弹簧组件102，它包括第一端部 件202，与第一端部件隔开的第二端部件204,以及固定在第一和第二 端部件之间并且至少局部限定了一形成于其中的弹簧室208的柔性壁 206。此外，可以理解，该气弹簧组件200可以任何合适的方式设置在 相关车辆的相关簧上质量和簧下质量之间。例如，第一端部件可操作 地连接至相关簧上质量，其中第二端部件朝向相关的簧下质量设置并 可操作地连接至该簧下质量。在图2和3所示的实施例中，第一端部 件202沿着第一结构部件例如相关的车体BDY固定，并且可通过任 何合适的方式，例如通过使用安装螺柱210固定在该车体上。此外， 第二端部件204沿着第二结构部件例如车轴或车轮接合部件WEM以 任何合适的方式固定，例如通过使用安装螺柱212和相应的螺母214。第一端部件202和第二端部件204可以是任何合适的类型、种类、 结构和/或构造。例如，在图2和3所示的实施例中，第一端部件202 是通过使用轧制巻边连接件218固定至柔性壁206的第一端216的端 板。此外，在图2和3所示的示例性实施例中，第二端部件204是活 塞，其具有大体上在第一或上端壁222和第二或下端壁224之间延伸 的外側壁220。柔性壁206的第二端226通过使用端盖228固定至第 二端部件204的上端壁222。该端盖可以任何合适的方式固定在第二 端部件上。在所示的示例性实施例中，锁紧螺母230可螺接固定在安 装螺柱212上并与端盖228接合。通过使用螺母232将安装螺柱212 固定在端部件204上，端盖可牢固地吸引至上端壁222,从而将柔性 壁的第二端226固定在端部件之间。但是，可以理解，所示和所述的 布置仅仅是示例性的，并且可替换使用任何其它合适的结构和/或构 造。
图2和3所示的超声波高度或距离感应装置234沿着第一端部件 202固定在弹簧室208内，并且可通过使用合适的紧固件236固定在 那里。超声波感应装置234可以任何合适的方式连接至其它系统和/ 或车辆悬架系统的部件。如图2和3所示，超声波感应装置234包括 导线或接线238，其可与在图1中以控制系统118的导线126通信。
超声波感应装置234能够发射和接收超声波WVS，以箭头SND 和RCV表示。这样，可以理解，超声波感应装置234包括容纳在同 一壳体内的超声波发射或发射部以及超声波接收部。这样，发射和/ 或接收部可通过导线238与该超声波的发射和/或接收相应的数据、信 息和/或信号进行通信。在可替换的布置中，超声波感应装置可以设置 在弹簧室的外部，例如沿着第一端部件的外部设置。在这样的布置中， 与超声波感应装置相邻的第一端部件内可设置开口或通道，并且由超 声波感应装置发射和接收的超声波通过该开口或通道。
如图2和3所示，超声波WVS按箭头SND所示从超声波感应装 置234发射至反射器240。反射器240能够将超声波按箭头RCV所示 那样返回至将被接收的超声波感应装置。反射器240可以由任何合适的材料制成并且可以任何合适的方式支撑在弹簧室内。例如，反射器
240可包括空腔242，该空腔接收在锁紧螺母230上并沿着第二段部件 204与其接合。但是，可以理解，可替换使用任何其它合适的安装布 置。此外，在不偏离本发明新构思的原则下，反射器240可由任何合 适的材料或材料的组合制成。例如，该反射器可由硬质或软橡胶、热 塑性弹性体或更硬的塑料材料制成。在一个优选实施例中，反射器240 由适于用作震动緩冲器的材料制成，这样，该反射器可作为超声波的 目标以及悬架系统的震动緩冲器来操作。
反射器240的示例性实施例详细地示于图4和5中，其包括笫一 端面244和与第一端面隔开的第二或相对端面246。侧面248沿着第 二端面246向第一端面244延伸。图5所示的轴AX在第一和第二端 面244和246之间延伸，并且在一个示例性实施例中，侧面围绕该轴 圆周地延伸。在所示实施例中，侧面248包括沿第二反射面向内延伸 的近似凹形断面。但是，可以理解，该侧面可具有任何合适的形状、 断面或构造。
此外，反射器240可包括任意数量的两个或多个反射面，其相对 于基准面例如第一端面244规则设置。在所示的示例性实施例中，第 一反射面250以第 一 夹角AG1从第 一端面244附近第二端面246延伸。 第二反射面252以第二夹角AG2从第一反射面250附近向第二端面 246延伸。可以理解，第一和第二夹角AG1和AG2可为任何合适的 角度。例如，第一夹角可以为约100至约175度，并且其优选地大于 第二夹角，其中第二夹角为约95至约170度。在图2-5所示的示例性 实施例中，第一和第二夹角AG1和AG2分别为约170和140度。
图4和5所示的反射器240的示例性实施例还显示出，第一端面 244和第二端面246基本上为平面。但是，可以理解，第一和第二端 面可具有任何合适的类型、形状或断面。此外，在反射器240的一个 示例性实施例中，第一和第二反射面250和252大约为截头圓锥形。 这样布置的一个优点在于，该反射器可固定在弹簧室内，而无需考虑 超声波感应装置或其它部件或结构元件的任何特定特征。
ii在反射器240的替换实施例中，第一和第二反射面250和252中 的一个或两个可任选地包括多个从其中伸出的小平面或反射区250A 和252A。该多个反射面是可操作的，用于将相应的反射面组成多个反 射面。在图5所示的示例性实施例中，示出了六个反射区或反射面 250A以及十二个反射区或反射面252A。但是，可以理解，可替换使 用任意合适数量的小平面。
在该替换实施例的优选配置中，沿着第一和第二反射面中的每一 个形成有多个反射区。此外，每一个反射面的反射区(例如，250A和 /或252A)优选彼此相邻地设置，并且沿着该反射面均匀分布，例如 关于轴AX均匀间隔。这样配置的一个优点在于，反射器可固定在弹 簧室内，而无需考虑均匀分布的反射器与超声波感应装置或其它部件 或结构元件的对准。但是，可以理解，可替换使用具有任意其它合适 配置或构造的反射区。例如，反射区可具有变化的尺寸或形状。而且， 反射区可具有任何合适的断面或轮廓。例如，反射区中的每一个可具 有一个或多个向内或向外延伸的曲线。可替换地，在一个优选实施例 中，反射区大体上为平面或包括大体上平面的部分。
再次回到图2和3，可以理解，图2中的第二或下端部件204 i殳 置成大致与第一或上端部件202对准，并且与由箭头SND指示的超声 波的发射方向横向对准。这样，至少一部分被发射的超声波在反射器 的目标区域例如第一端面244发生反射，并且沿箭头RCV返回至超 声波感应装置。但是，当第二端部件移动到与第一端部件及超声波的 发射方向呈不同对准的第二位置时，反射器的目标区域也可变为不同 的对准。
如图3所示，第二位置的各结构元件和部件在图3中一般通过在 原始数字和字母上加上(，)来表示，其中第二位置与图2所示的位置呈 不同对准。如上所述， 一旦第二端部件设置在第二，非对准位置，反 射器的目标区域将同样被设置在不同的对准位置。因此，从由箭头 SND指示的方向接收到的超声波将沿着由箭头NRCV指示的方向被 原始目标区域反射。在该情形下，被反射的超声波将被引导至远离超声波感应装置，并且因此不会被完全接收，从而提供所需水平的传感 器输出，性能和/或可靠性。
但是，在使用反射器240时， 一个或多个反射器表面250和252 被定位为目标区域，在处于图3所示的第二位置时，他们分别由编号 240，， 250，和252，指示。由于反射器表面相对于初始目标区域(即， 笫一端面244，)呈一定角度设置，该反射器表面可至少部分地补偿不 同的校准，因此可将被发射的超声波沿由箭头RCV，指示的方向往回 反射至超声波感应装置。此外，沿着一个或多个反射面可选择地包括 多个小平面或反射区250A和/或252A (在图3中未示出)，并且它们 可进一步帮助将超声波向超声波感应装置反射。
尽管已经参照前述实施例对本发明新构思的主题作出了描述，并 且重点强调了所公开实施例的部件之间的结构和结构关系，但是，可 以理解，在不偏离本发明新构思的原理下，可得出其它实施例以及对 所示和所述实施例进行改变。在阅读和理解前述详细说明书的基础上， 本领域技术人员作出修改和改变是显而易见的。因此，应该将前述描 述性材料仅仅理解为对本发明新构思的说明而不是限制。这样，在所 附权利要求及其等同物的范围内，本发明新构思的主题应被理解为包 括所有这些改进和改变。
权利要求
1、一种与相关超声波传感器一起使用的气弹簧组件，该超声波传感器能够发射和接收相关超声波，所述气弹簧组件包括第一端部件；与所述第一端部件隔开的第二端部件；固定在上述端部件之间并且至少局部限定一弹簧室的柔性壁；和支撑在所述弹簧室内的反射器，所述反射器包括第一端面，与所述第一端面隔开的第二端面，第一反射面以第一夹角从所述第一端面附近伸出，第二反射面以第二夹角从所述第一反射面附近伸出；其中在所述反射器的第一对准状态下，所述第一端面大体上与相关超声波的发射方向横向对准，在所述反射器的第二对准状态下，所述第一和第二反射面中的一个大体上与所述发射方向横向对准。
2、 根据权利要求1所述的气弹簧组件，其中所述第一端部件包括 端壁和外壁，所述柔性壁固定在所述端壁上，并且可沿所述外壁被置 换，所述反射器沿所述端壁固定在所述第一端部件上。
3、 根据权利要求2所述的气弹簧组件，还包括沿着所述端壁设置 并固定于其上的端盖，从而沿着所述端壁在所述柔性壁和所述第一端 部件之间形成了大体上不透水的密封，所述反射器沿所述端壁支撑在 所述端盖上。
4、 根据权利要求3所述的气弹簧组件，其中所述端盖通过使用端 盖保持件固定在所述第一端部件上，所述反射器包括沿与所述端盖保 持件协作的所述第二端面而形成于其内的凹槽，并且所述反射器沿着 所述端盖设置，以使得所述端盖保持件被接收在所述凹槽内。
5、 根据权利要求1所述的气弹簧组件，其中所述反射器包括贯穿 所述第一和第二端面的中心轴，所述第一反射面包括多个第一反射区， 并且所述多个第一反射区设置在所述第一端面附近的所述中心轴周 围。
6、 根据权利要求5所述的气弹簧组件，其中所述第二反射面包括多个第二反射区，所述多个第二反射区设置在所述多个第一反射区附 近的所述中心轴周围。
7、 根据权利要求1所述的气弹簧组件，其中所述反射器包括贯穿 所述第一和第二端面的中心轴，所迷第二反射面包括多个第二反射区， 并且所述多个第二反射区设置在所述第一反射面附近的所述中心轴周 围。
8、 一种用在相关车辆上的处于相关簧上质量(sprung mass)和 相关簧下质量(unsprung mass )之间的气弹簧组件，所述气弹簧组件 包括可操作地连接至相关簧上质量的上端部件；与所述上端部件隔开并可操作地连接至相关簧下质量的下端部件；固定在所述上、下端部件之间并且至少局部在其间限定一弹簧室的柔性壁；位于所述弹簧室内并能发射和接收超声波的超声波传感器，所述 超声波传感器沿着所述上、下端部件中的一个被支撑；和支撑在所述上、下端部件中的另 一个上的所述弹簧室内的反射器， 该反射器能够反射所述超声波，所述反射器包括顶面，与所述顶面隔 开的底面，以第一夹角从所述顶面附近伸出的第一反射面，以第二夹 角从所述第 一反射面附近伸出的第二反射面。
9、 根据权利要求8所述的气弹簧组件，其中所述第一反射面是在 所述顶面周围呈圆周间隔的多个第一反射面中的一个。
10、 根据权利要求9所述的气弹簧组件，其中所述第二反射面是 在所述顶面周围呈圆周间隔的多个第二反射面中的 一个。
11、 一种与相关气弹簧组件一起使用的反射器，该反射器能够在 相对于相关超声波感应装置的多个对准状态下向相关超声波感应装置 反射相关超声波，所述反射器包括第一端面；与所述第一端面隔开的第二端面；以第一夹角从所述第一端面附近伸出的第一反射区；和 以不同于所述第一夹角的第二夹角从所述第一反射区附近伸出的 第二反射区。
12、 根据权利要求11所述的反射器，其中所述第一和第二反射区 中的至少一个大体上为截头圆锥形。
13、 根据权利要求11所述的反射器，其中所述第一和第二反射区 中的一个包括能够在彼此不同的方向上反射相关超声波的多个反射 区。
14、 根据权利要求13所述的反射器，其中一中心轴在所述第一和 第二端面之间延伸，并且所述多个反射区均匀设置在所述中心轴周围。
15、 根据权利要求13所述的反射器，其中所述多个反射区中的每 一个包括大致平面的部分。
16、 根据权利要求13所述的反射器，其中所述第一反射区包括多 个第一反射区，并且所述第二反射区包括多个第二反射区。
17、 根据权利要求11所述的反射器，其中所述第一夹角为约100 度至约175度，所述第二夹角为约95度至约170度。
18、 根据权利要求11所述的反射器，还包括在所述第一和第二端 面之间延伸的侧面。
19、 根据权利要求18所述的反射器，其中所述第二反射区与所述 第一反射区相交，并且向所述侧面延伸。
20、 根据权利要求19所述的反射器，其中所述第二反射区与所述 侧面相交。
全文摘要
反射器(240)包括第一端面(244)相对的第二端面(246)和多个反射面。第一反射面(250)从第一端面附近向第二端面延伸。第二反射面(252)从第一反射面附近向第二端面延伸。多个反射面中的一个或多个可包括多个小平面或反射区(250A，252A)。还公开了使用该反射器的气弹簧组件(200)和悬架系统(100)。
文档编号G01S15/08GK101600588SQ200880001898
公开日2009年12月9日 申请日期2008年1月4日 优先权日2007年1月8日
发明者D·L·诺德梅耶尔, G·R·布鲁克斯, J·R·伦纳德 申请人:Bfs多样产品有限责任公司