CN101654054B - 用于车辆中的空气悬架的空气弹簧组件 - Google Patents

Abstract

一种形成结合到车轮的气缸上部的支柱组件，经由隔离器和结合构件结合到车体，支柱盖与从气缸伸出的减震器杆连接的弹簧体结合，而形成气密性的腔室空间，为改变根据轮胎运动的运动特性，形成具有可以控制空气气压的腔室空间的CDC型减震器，且结合到弹簧体内部空间的减震器具有聚胺酯制成的减震器引导件，其中减震器引导件具有开槽形成的空气通道，即使在减震器与减震器杆紧密接触时空气也能通过它流通。

Description

用于车辆中的空气悬架的空气弹簧组件

技术领域

本发明涉及一种车辆中的空气悬架，尤其涉及一种通过减少侧力改善减震器安装件耐久性的空气弹簧组件。

背景技术

一般，车辆的悬架通过将车轴和车体彼此连接，适当减少在行进中车轴所受的来自路面的震动或冲击，能够防止车体损坏并且提高乘客乘坐舒适性。

即，这种悬架进行如下操作：限制车体摇摆的操作以及响应由车轮产生的对准、侧力、制动及驱动力的操作，同时通过为车辆提供纵向柔性，使车体不受路面粗糙度的影响，允许车体在粗糙的路面上行进。悬架执行限制车体摇摆的操作，为了改进直线制动稳定性和转向稳定性，通过在突然转向过度(转向中经常发生)的趋势中容易地引入转向不足，通过根据行进状态改变牵引角，以便满足在车辆驾驶中前后相对车轮保证可操作性和稳定性基本条件，从而保持车辆的乘坐舒适性和操作稳定性在最佳状态。

由于空气弹簧的性能，在悬架中采用空气弹簧的空气悬架使车辆高度根据车辆的操作条件进行调整，比螺旋弹簧实现更好的乘坐舒适性。

空气悬架采用的空气弹簧通常包括减震器。通过将车轴和车体彼此连接，来自路面的震动或冲击不能直接传递到车轴，减震器减少从外部作用的震动或冲击。

另外，空气弹簧采用的减震器通常采用CDC(不间断减震控制)减震器，实现进一步提高的减震性能。这种CDC减震器通过实时改变减震器的运动特性即在粗糙路面上行进时将轮胎接地表面的垂直负载维持在适当水平，可以保证车辆转向、制动和驾驶中的稳定性，通过有效隔离车辆驾驶中产生的路面的不 规则压力，可以为乘客提供轻松的乘坐舒适性和驾驶方便性。

但是，各种负载作用到结合到提供有CDC减震器的车体的支柱部分，该部分是与安装在车轮上的空气弹簧相对的部分，即，通过减震器自身的减震操作产生的垂直负载和通过支柱内衬垫的扭转产生的侧力作用到支柱部分。此外，在安装有稳定杆的支柱结构中，由于垂直运动，在减震器中产生侧力。由于这种负载操作，为了保证减震器有足够的耐久性不得不增强刚性。刚性增强会导致不同的弱点。

例如，在减震器刚性增强的情况下，尤其，CDC减震器，噪音会增加，即由于CDC减震器中压力变化产生的震动通过隔离器进一步扩大，传递到车体的噪音更严重，从而在开发CDC减震器时，会遇到不能仅优先考虑减震器的耐久性增强问题的设计困难。

为了解决这种设计弱点且防止噪音，CDC减震器的特性可被柔化，但是CDC减震器特性的变化使支柱部件的耐久性下降，这是重要的弱点，从而易受垂直负载集中的损伤，特别是耐久性进一步变弱，导致元件损坏。

因此，在使用空气弹簧且采用CDC减震器的情况下，强烈需要开发采用支柱的空气弹簧，可以满足支柱部件和CDC减震器耐久性的增强和降低噪音两个相对的条件。

发明内容

本发明有助于克服现有技术的缺点。本发明的目的在于同时满足增强耐久性和减少噪音这两个相对的性能，通过以下方式实现。CDC减震器，其适用于形成车体侧结合部分的支柱部位，采用弹性材质来防止内部间隙的形成，从而允许实现由于CDC减震器内部压力变化而产生的噪音的柔性特性；同时由于外力引起的侧力导致的减震器杆的水平运动通过减震器内部间隙的阻断而被限制，因此增强耐久性，使之与硬化的CDC减震器的特性一样强。

本发明另一目标是：通过屏蔽适用于空气弹簧的支柱的CDC减震器的内部空间，限制结合到CDC减震器的减震器杆的水平方向运动，从而防止通过减 震器的内部压力变化产生的震动经由空气弹簧传递。

依据本发明实施例的一种空气悬架的空气弹簧组件包括气缸组件、支柱组件、结合构件和隔离器。气缸组件包括吸收和阻止由车轮的撞击和回弹产生的外力的气缸。车轮连接到一对结合到车体用于支撑外力产生的负载下臂和上臂，也连接到稳定杆，稳定杆控制由于车辆转向产生的摇摆。支柱组件形成通过控制控制器对车辆驾驶的控制改变空气压力特性的CDC(不间断减震控制)型减震器，该支柱组件通过从气缸延伸出的减震器杆连接的弹簧体被支柱盖气密地封闭，形成空气压力进入和排出的腔室空间。支柱组件包括结合到弹簧体形成的内部空间的减震器，从而当产生压力差时带有形成内部空气流动的内、外空气通道的减震器引导件与减震器杆紧密接触同时覆盖减震器杆。结合构件使支柱组件安装到车体上。隔离器吸收和缓冲传递到车体的震动，同时覆盖弹簧体上部和结合构件。

气缸组件包括；气缸，该气缸结合到车轮转向节部分，吸收由车轮的撞击和回弹产生的震动，和气缸盖，该气缸盖结合到覆盖气缸一部分的气缸罩，在该部分，减震器杆突出，从而使支柱盖覆盖支柱组件形成的腔室空间通过支柱盖密封。

支柱组件包括：弹簧体、凸起、顶帽和减震器。在弹簧体中，覆盖结合到车轮的气缸的支柱盖结合到弹簧体的外周面，从而形成空气压力被输入和排出密封的腔室空间。结合到车体上的隔离器与弹簧体相匹配。在弹簧体中，从气缸延伸的减震器杆穿过弹簧体的内部空间。凸起在弹簧体下部与衬垫一起覆盖穿过腔室空间的减震器杆。顶帽配合到形成在弹簧体上部的空间并且与结合到车辆的结合构件配合。减震器引导件包括形成内部空气流动的内、外空气通道，同时与穿过弹簧体的减震器杆紧密接触。

减震器包括：减震器安装件，该减震器安装件被位于弹簧体内部空间的上部的顶帽压迫；减震器垫圈，该减震器垫圈配合到减震器安装件的内槽且位于结合到减震器杆的螺母的下方；和减震器引导件，该减震器引导件插入减震器杆穿过的弹簧体中，从而该减震器引导件被结合到减震器安装件同时覆盖减震器杆。

减震器引导件由引导体和延长边缘构成，其中引导体与减震器杆紧密接触且配合到弹簧体中，延长边缘形成在引导体上以同心圆形状延伸且配合到减震器安装件，从而在减震器引导件与弹簧体和减震安装件紧密接触同时覆盖减震器杆的状态下，减震引导件限制作用有外力的减震器杆的运动，在所述引导体上设置形成空气流动的内、外空气通道。

引导体的中空内表面具有向内部空间突出的半径R。

内空气通道在引导体的内表面上向下垂直开槽，外空气通道通过在插入到减震器安装件的延长边缘的外周部上开槽而形成。

所述内空气通道多于所述外空气通道。

附图说明

依据本发明，通过堵塞用于空气弹簧的支柱的CDC减震器中的间隙，从而对从外部施加的侧力导致的减震器杆运动进行限制，可以实现减少噪音的柔化刚性和增强支柱耐久性，从而在不改变空气弹簧的支柱的设计的情况下，可以满意地实现增强耐久性且减少噪音这一对彼此相对的设计因素。

为了更好地理解本发明的特点和目的，用附图对下面的详细描述进行参考，在附图中：

图1是示出采用依据本发明实施例的采用空气弹簧组件的空气悬架结构示意图；

图2是示出在车辆上采用如图1所示的空气悬架防止减震器安装件由于侧力而耐久性下降的状态的示意图；

图3是示出依据本发明实施例的空气弹簧组件的结构示意图；

图4是图3中减震器引导件立体图；

图5是图3中减震器引导件俯视图；

图6是图5中N-N向剖视图；

图7是示出依据本发明实施例的采用空气弹簧组件的空气悬架的外力操作的示意图；

图8是图7中M部放大剖视图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细说明本发明的优选实施例。该实施例仅是一个例子，对于本领域技术人员而言可以不同形式实施。因此，本发明不限于该实施例。

图1-图2是采用依据本发明实施例的侧力减少型空气弹簧组件的空气悬架的结构图。依据本发明实施例的空气弹簧组件包括结合到车轮的气缸组件1，其吸收和缓冲外力；和结合到车体的支柱组件6，其构成CDC(不间断减震控制)型减震器，可改变实时的运动特性，同时吸收和缓冲外力产生的垂直负载和侧力。

支柱组件6中与车体结合的部分，具备结合构件21和隔离器20。结合构件21将支柱部分安装到车体，隔离器20围绕支柱部分和结合构件21，同时吸收传导到车体的震动。构成支柱组件6的CDC型减震器形成控制支柱组件内的腔室空间A中的空气压力的空气压力控制电路，通过在不规则路面上行进时将轮胎接地面上的垂直负载维持在适当水平，从而保证车辆在转向、制动和驾驶中的稳定性，通过有效隔离路面的不规则压力，提供乘客轻松的乘坐舒适性和驾驶方便性。CDC型减震器通常由ECU或悬架控制器、压缩机、空气压力管道和各种控制阀等构成。

这种空气弹簧组件应用到四个车轮以构成车辆的悬架。空气弹簧组件在车辆行驶时调整车辆的高度，并通过控制形成空气弹簧上部分支柱中的空气压力，实时改变减震器12的运动特性，空气弹簧组件保证车辆的稳定性，提供轻松的乘坐舒适性和驾驶方便性。

气缸组件1包括气缸2，所述气缸2能吸收车轮的撞击·回弹所造成的震动，还包括与覆盖从气缸延伸的减震器杆3的上气缸罩5一起覆盖气缸2的气缸盖4。

气缸组件1的上部，即，支柱组件6与从气缸2延伸的减震器杆3结合形成腔室空间A，其通过车轮的运动控制空气压力。腔室空间A由覆盖气缸组件 1的同时形成支柱组件6的支柱盖8形成。

支柱组件6与从气缸2延伸的减震器杆3结合，形成空气气压输入和排出的腔室空间A，在其外周面结合支柱盖8，所述支柱盖覆盖气缸2部位形成腔室空间A，形成根据车轮的驱动实时改变运动特性的CDC型减震器，支柱组件6包括通过覆盖气缸2形成腔室空间A的支柱盖8；弹簧体7，该弹簧体是覆盖减震器杆3的弹性体；以及结合到弹簧体7内部的空间并且与减震器杆3紧密接触的减震器12。所述支柱组件6与从气缸2延伸出的减震器杆3结合形成空气输入和排出的腔室空间A，从而构成实时改变车轮运动特性的CDC型减震器。

此外，通过覆盖减震器杆3，减少侧力同时缓冲减震器杆3运动的弹性凸起9设置在弹簧体7的下腔室空间A中。弹性凸起9通过紧密结合在弹性体7的下部的衬垫10结合到腔室空间A。弹簧体7和凸起9通常由橡胶材料或聚胺酯泡沫材料构成。

在弹簧体7的上部结合顶帽11，所述顶帽11通过推压与弹簧体7结合的减震器12的部分形成空间。为此顶帽11由铝材料构成。

所述减震器12配置成对外力所产生的纵向负载一起作用的侧力具有较强的耐久性。上述减震器12包括通过在弹簧体7内部空间上部的顶帽11施压的减震器安装件13；还包括插入到减震器安装件13内槽，且位于结合到减震器杆3的螺母下方的减震器垫圈14；和插入减震器杆3穿过的弹簧体7内部的减震器引导件15，该减震器引导件结合到减震器安装件13同时覆盖减震器杆3。

减震器安装件13和减震器引导件15由坚固材料构成，如聚氨酯材料。

如图3至图6所示，减震器引导件15由引导体16和延长边缘17组成，其中引导体16与穿过内径的减震器杆3紧密接触且插入到弹簧体7，延长边缘17形成在引导体16上，以同心圆形延伸且插入到减震器安装件13，从而在减震器引导件15与弹簧体7及减震器安装件13紧密接触同时覆盖减震器杆3的状态下，减震器引导件15限制施加有外力的减震器杆3的运动。

通过倾斜构成减震器引导件15的引导体16和延长边缘17的侧部形成倾斜表面16a和17a，从而容易结合到组件以使组装操作更容易。

此外，减震器引导件15的内表面、即减震器杆3穿过引导体16和延长边缘17的内表面，半径为R，具有向内部空间突出的形状，从而在覆盖减震器杆3时产生强附着力，并且显著地减少由于施加的外力导致的减震器杆3的运动而产生的磨损现象。

分别在引导体16和延长边缘17形成空气通道，即使装配状态通过空气循环也能进行冷却操作。例如，在引导体16的内表面纵向开槽而形成的内空气通道19与减震器杆3紧密接触，在延长边缘17外周通过开槽而形成的外空气通道18与减震器安装件13配合。

内空气通道19具有椭圆结构，仅在半径R突出的内面部位形成。

外空气通道18以规则间隔形成为两个以上。外空气通道18优选以90°间隔形成。

内空气通道19以规则间隔形成为两个以上。内空气通道19优选以45°间隔形成。

所述内空气通道19多于所述外空气通道18。

在依据本发明实施例的空气弹簧组件中，形成结合到车轮W的气缸2上部的支柱组件6通过隔离器20和结合构件21结合到车体，支柱盖与从气缸2伸出的减震器杆3连接的弹簧体7结合而形成气密性的腔室空间A，为改变根据轮胎运动的运动特性，形成具有控制空气气压的腔室空间的CDC型减震器，且结合到弹簧体7内部空间的减震器12具有聚胺酯制成的减震器引导件15，其中减震器引导件15具有开槽的空气通道18、19，即使在减震器12与减震器杆3紧密接触时空气也能通过它流通。

由于空气弹簧组件的结构特性，采用该空气弹簧组件的空气悬架通过限制由路面的不规则压力和由悬架器件产生的侧力而导致的减震器杆3的运动，增强了耐久性，实现CDC减震器的特性柔性化来降低噪音，从而同时实现增强耐久性和降低噪音两个相对的设计因素。

如图3-图6所示，在依据本发明实施例的空气弹簧组件中，支柱组件6结合到从气缸2延伸的减震器杆3的端部，其中气缸2构成气缸组件1，气缸组件1结合到车轮W，执行撞击·回弹操作，在支柱组件6中设置弹簧体7和减震器12，所述弹簧体7密封气缸2而形成具有改变空气压的腔室空间A，所述减震器12通过与减震器杆3的紧密接触而限制由于外力导致的运动。

在所述减震器12中，聚胺酯制成的减震器安装件13位于弹簧体7的空间中，所述弹簧体下部形成有腔室空间A，在减震器引导件15位于减震器安装件13下面的状态下，与减震器杆3紧密接触的聚胺酯制成的减震器引导件15插入到减震器杆3穿过的弹簧体7中，减震器垫圈14插入到减震器安装件13的内槽且位于结合到减震器杆3的螺母下面。

在减震器引导件15中，半径为R且向内部空间突出从而与减震器杆3紧密接触的内部具有强附着力，并开槽形成有两个以上具有规则的间隔的内空气通道19，即使在装配状态下也能通过空气循环实现冷却操作。

所述减震器引导件15插入并结合到减震器安装件13部分，外部被开槽形成两个以上外空气通道18，从而即使装配状态也可以通过空气循环实现冷却操作。如图7-图8所示，采用具有这种结构特性的空气弹簧组件的空气悬架具有一般结构，即空气弹簧组件结合到车轮W和车体，一对下臂30和上臂40以预定间隔垂直结合到车体和车轮W以支撑外力造成负载，稳定杆50结合到两个车轮以控制车辆转向中的摇摆。

因此，在驾驶车辆时，根据通过控制CDC型减震器而造成的支柱组件6随空气压力变化的震动传递以及由于车轮W运动的撞击·回弹导致的垂直外力的作用所附加的稳定杆50的运动特性，即，作为主震动的垂直运动和作为第二外力的侧力通过在衬套结合点产生的扭曲运动同时作用到空气悬架上。

作用到空气悬架上且主要集中到空气弹簧组件上的各种负载通过支柱组件6的操作被吸收和减轻。弹簧体7形成空气压力变化的腔室空间A，支柱组件6可以通过结合到构成CDC型减震器的弹簧体7的减震器12来实现。

减震器12包括被弹簧体7上部的顶盖11压迫的减震器安装件13和限制从结合到车轮W的气缸2延伸并穿过弹簧体7的聚胺酯构成的减震器引导件15，从而可以柔性实现减震器的特性，并且隔离由于减震器杆3的运动和腔室空间 A中空气压力的变化产生的震动传播环境。

即，侧力在通过稳定杆50的运动特性作用到支柱组件6上的情况下，在减震器引导件15配合到弹簧体7和穿过弹簧体7的减震器杆3之间的情况下覆盖减震器杆3的外周面紧密接触，从而即使侧力作用到减震器杆3上移动减震器杆，通过用减震器引导件15限制减震器杆3来抑制并减轻震动。

减震器引导件15对减震器杆3的限制通过减震器引导件15的结构方面更强地操作。因此，如图3-图6所示，由于当减震器引导件15覆盖减震器杆3时，以半径R突出的减震器引导件15的内表面变形并覆盖减震器杆3与之紧密接触，能更强地限制减震器杆3由于侧力的震动。

通过减震器引导件15和减震器杆3之间的紧密结合对减震器杆3的限制，防止减震器杆3移动，且显著地减少与减震器杆3紧密接触的减震器引导件15的磨损，从而允许支柱组件6中的CDC型减震器具有柔性特性和增强耐久性。

另外，空气弹簧组件显著地减少或隔离由于腔室空间A中空气压力的变化在支柱组件6中产生的噪音。在支柱组件6中，由于减震器杆3被减震引导件15覆盖且减震引导件15结合到形成腔室空间A的支柱组件的弹簧体7，在控制空气压力时，腔室空间A中空气压力的突然变化，从而减轻传递到弹簧体7的震动。

用于放大传递到形成腔室空间A的弹簧体7震动的空间，即，用穿过弹簧体7而结合的减震器3的空间的形成被减震器引导件15消除。由于不形成这种空间，即使弹簧体7震动，减震器引导件15缓冲和吸收震动，使震动不能传递到相邻部分。因此，由腔室空间A中的空气压力变化产生的弹簧体7的震动水平弱化，从而显著减少噪音。

空气弹簧组件执行抑制支柱组件6内由于车轮W连续撞击和回弹而造成的温度增加的冷却操作。冷却操作也通过结合且同时覆盖穿过弹簧体7的减震器杆3的减震引导件15的空气流动的形成来实现。

即使在减震器引导件15覆盖减震器杆3的状态下，形成在减震器引导件15的外、内空气通道18和19不被堵塞，即，即使在减震器引导件15通过形成减震器引导件15的引导体16的具有半径R的内表面与减震器杆3紧密接触的状态下，内空气通道19形成以减震器杆3的轴向延伸的空气通路；即使在形成减震器引导件15的延长边缘17与弹簧体7紧密接触时的状态下，外空气通道18对弹簧体7形成空间。

结果，如果腔室空间A中的压力比弹簧体7上部的高，作用到弹簧体7上部的压力形成通过减震器引导件15的外和内空气通道18和19排出的气流，相反如果腔室空间A中的压力低于弹簧体7的上部，作用到弹簧体7下部的压力形成通过外和内空气通道18和19排出的气流。

如上所述，通过减震器引导件15的外和内空气通道18和19形成在弹簧体7的上和下部的气流自然减少支柱组件7的内部温度，并且在腔室空间A的压力控制中抑制空气气压的突然变化，即，减少快速增加或减少腔室空间A中压力的现象。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空气悬架的空气弹簧组件，包括：

气缸组件，该气缸组件包括结合到车轮的气缸，用于吸收和缓冲由车轮的撞击和回弹产生的外力，车轮连接到一对结合到车体的用于支撑外力产生的负载的下臂和上臂，也连接到用于控制由于车辆转向产生的摇摆的稳定杆；

支柱组件，该支柱组件形成不间断减震控制CDC型减震器，通过控制车辆驾驶的控制器的控制改变空气压力特性，该支柱组件被支柱盖气密地密封以具有腔室空间，空气压力通过结合到从气缸延伸的减震器杆的弹簧体输入到该腔室空间并从其中释放，并且包括结合到弹簧体形成内部空间的减震器，从而减震器引导件与减震器杆紧密接触的同时覆盖减震器杆，所述减震器引导件具有产生压力差时形成内部空气流动的外空气通道和内空气通道；

结合构件，该结合构件使支柱组件安装到车体上；和

隔离器，该隔离器吸收和缓冲传递到车体的震动，同时覆盖弹簧体的上部和结合构件。

2.如权利要求1所述的空气弹簧组件，其特征在于，所述气缸组件包括：气缸，该气缸结合到车轮转向节部分，吸收由车轮的撞击和回弹产生的震动；和气缸盖，该气缸盖结合到覆盖气缸一部分的气缸罩，在被气缸罩覆盖的气缸部分，减震器杆突出，从而使支柱盖覆盖支柱组件形成的腔室空间通过支柱盖密封。

3.如权利要求1所述的空气弹簧组件，其特征在于，所述支柱组件包括：

弹簧体，其中覆盖结合到车轮的气缸的支柱盖结合到弹簧体的外周面，结合到车体上的隔离器配合到弹簧体，其中从气缸延伸的减震器杆穿过弹簧体的内部空间从而形成密封的腔室空间，其中空气压力输入到该腔室空间并从其中释放；

凸起，在弹簧体的下部与衬垫一起覆盖穿过腔室空间的减震器杆；

顶帽，该顶帽配合到形成在弹簧体上部的空间并且与结合到车辆的结合构件配合；和

减震器，该减震器带有形成空气流动的外空气通道和内空气通道，同时与穿过弹簧体的减震器杆紧密接触。

4.如权利要求3所述的空气弹簧组件，其特征在于，所述减震器包括：

减震器安装件，该减震器安装件被位于弹簧体内部空间的上部的顶帽压迫；

减震器垫圈，该减震器垫圈插入到减震器安装件的内槽且位于结合到减震器杆的螺母的下方；和

减震器引导件，该减震器引导件插入弹簧体中，减震器杆穿过该弹簧体，该减震器引导件被结合到减震器安装件同时覆盖减震器杆。

5.如权利要求4所述的空气弹簧组件，其特征在于，所述减震器安装件和减震器引导件由聚胺酯材料构成。

6.如权利要求4所述的空气弹簧组件，其特征在于，所述减震器引导件由引导体和延长边缘构成，其中引导体与减震器杆紧密接触且配合到弹簧体，延长边缘形成在引导体上以同心圆形状延伸且插入到减震器安装件，从而在减震器引导件与弹簧体和减震安装件紧密接触同时覆盖减震器杆的状态下，减震器引导件限制作用有外力的减震器杆的运动，在引导体上设置形成空气流动的内空气通道和外空气通道。

7.如权利要求6所述的空气弹簧组件，其特征在于，所述引导体的中空内表面具有向内部空间突出的半径。

8.如权利要求6所述的空气弹簧组件，其特征在于，所述内空气通道在引导体的内表面上向下垂直开槽；外空气通道通过在插入到减震器安装件的延长边缘外周部上开槽而形成。

9.如权利要求8所述的空气弹簧组件，其特征在于，所述内空气通道多于所述外空气通道。

10.如权利要求9所述的空气弹簧组件，其特征在于，所述内空气通道以预定间隔形成两个以上；所述外空气通道以预定间隔形成两个以上。

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