CN102182784B - 一种带附加气室的空气弹簧专用流量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带附加气室的空气弹簧专用流量控制阀，控制阀管体上部是控制室a，下部是与控制室a同轴且连接附加气室的管路c，侧部是连接主气室的管路b，控制室a的上端是设有步进电机上盖，步进电机与控制阀芯同轴连接，控制阀芯从上至下依次是连续的d、e、f、g和h段，d、e段的横截面为圆形且分别与控制室a、管路c的内径间隙配合；f、g段的横截面为外径依次减小的圆台形，h段的横截面为圆锥形，e、f、g或h段伸入管路c内形成不同的通流截面积，实现对通流面积的分级控制；在阻尼比随通流面积变化剧烈时，通流面积缓慢变化，调节更精确；在阻尼比随通流面积变化缓慢时，通流面积变化快一些，调节更灵敏。

Description

一种带附加气室的空气弹簧专用流量控制阀

技术领域

本发明属于车辆空气悬架系统领域，具体涉及一种空气弹簧的流量控制阀，用于空气悬架的半主动控制，对悬架的刚度和阻尼进行调节。

背景技术

车辆空气悬架的半主动控制主要涉及控制悬架的刚度和阻尼。在空气弹簧的节流管控制的通流面积不变的条件下，通过改变附加气室体积，刚度可独立变化，不影响阻尼大小。在附加气室体积不变的条件下，改变通流面积大小，固有频率和阻尼都会变化。因此，为实现精确地调节空气弹簧悬架的刚度和阻尼，最好的处理方法是：先调节空气弹簧的节流管的通流面积大小，使悬架达到所需的阻尼，再调节附加气室大小，使之达到所需刚度。调节空气弹簧的节流管的目的是得到一个合适的阻尼，而悬架刚度的变化可以通过调节附加气室体积来弥补。因此，准确调节节流管的通流面积，获得恰当的悬架阻尼，是实现空气弹簧悬架半主动控制的前提条件。在附加气室体积不变，通流面积变化时，随着节流管通流面积从零开始增加，阻尼比将会先增大后减小，且一开始变化速度很快，而通流面积增大到一定程度后，阻尼比变化速度就会很慢。

目前，常用控制的节流管通流面积的装置为节流阀，其缺陷是：1、不能针对节流孔的阻尼特性对调节的精确程度进行修正，即针对性不强。2、忽视了在高频振动下，管路中空气惯性对附加气室性能的影响。由于在高频率的情况下附加气室的作用不大，系统的整体动态弹簧系数几乎跟单纯的空气悬架的差不多，产生这种现象的原因就是管路中的空气具有惯性，减弱此影响的办法就是增加管径。具体地说，如果节流管管径不够大，附加气室与主气室界限分明，当输入信号频率达到10Hz左右，会导致附加气室的作用完全丧失，即失去调节刚度的能力。

发明内容

本发明的目的是为克服上述常用节流阀的不足，提供一种带附加气室的空气弹簧专用流量控制阀，实现通流面积分级控制的同时提供更大的通流面积，减小附加气室在高频振动中效应削弱的现象，利于附加气室在高频振动下继续发挥作用。

本发明采用的技术方案是：包括一个控制阀管体，控制阀管体上部是控制室a，下部是与控制室a同轴且连接附加气室的管路c，侧部是连接主气室的管路b，控制室a的上端是上盖，上盖内设置步进电机，步进电机通过输出轴与控制阀芯同轴连接，控制阀芯从上至下依次是连续的d、e、f、g和h段，d、e 段的横截面为圆形且分别与控制室a、管路c的内径间隙配合；f、g段的横截面为外径依次减小的圆台形，h段的横截面为圆锥形，e、f、g或h段伸入管路c内形成不同的通流截面积。

本发明结合了节流管的阻尼变化特性，通过优化结构，实现对通流面积的分级控制。在阻尼比随通流面积变化剧烈时，通流面积缓慢变化，调节更精确；在阻尼比随通流面积变化缓慢时，通流面积变化快一些，调节更灵敏。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细描述；

图１为本发明的结构剖视图：

图2为空气弹簧阻尼比随通流面积变化的曲线图。

图中：4.上盖；5.步进电机；6.控制阀芯；7.控制阀管体。

具体实施方式

参见图1，本发明包括一个控制阀管体7，控制阀管体7上部是控制室a，下部是连接附加气室的管路c，侧部是连接主气室的另一管路b，控制室a和管路c同轴，并且控制室a的管径大于管路c的管径，控制室a和管路b、c三者相互连通。管路 b的内径应不小于管路c内径，同时不大于控制室a内径。在控制室a的上端固定安装上盖4，上盖4内设置步进电机5，步进电机5通过输出轴与控制阀芯6同轴连接，步进电机5由设置在控制阀管体7外部的驱动器驱动工作，控制阀芯6在控制室a和管路c内的升降由步进电机6控制。控制阀芯6从上至下分为连续的5段，依次是d、e、f、g、h段，其中，d段的横截面为圆形，其外径与控制室a的内径间隙配合，e段的横截面也为圆形，外径与管路c的内径间隙配合，以进一步封闭附加气室。保证控制阀芯6上下两侧气体压力相等，方便控制阀芯6上下移动。f、g段的横截面为圆台形，且f、g段的外径依次减小，最后是h段，h段的横截面为圆锥形，由此可知，e、f、g、h段的横截面积的大小互不相同，并且依次减小。e、f、g、h段的外径均小于下部管路c的内径，使e、f、g、h段可伸入管路c内。

本发明在工作时，通过车身上的速度传感器、车身高度传感器等各种传感器，采集到汽车悬架半主动控制所需的信号，输入到汽车上的ECU中。通过ECU计算，得出悬架所需的阻尼大小，进而计算成所需通流面积，再换算成控制阀芯6的高度信号、步进电机5所需转过的角度。ECU将这一高度信号传输到步进电机5，步进电机5旋转，带动控制阀芯6上下运动。由控制阀管体7与控制阀芯6相配合，会产生一个通流管路中的通流截面，这个通流截面的面积，是由控制阀管体7下端通孔截面积与控制阀芯6所堵住的面积相减而得到的。通孔截面积不变，而随着控制阀芯6的上升或下降，不同位置能堵住的面积会发生变化，从而导致通流面积变化，从而实现了通流面积的分级控制，使悬架阻尼发生变化。即控制阀芯6在不同高度时，e、f、g、h段的不同段伸入管路c内，即e、f、g、h段不同的横截面封堵通向附加气室的管路c，可形成不同的通流截面积，从而得到不同的阻尼比。

参见图2，由空气悬架阻尼比随通流面积的变化曲线可知，阻尼的峰值产生在通流面积较小时，阻尼比变化比较明显。通流面积较大时，阻尼变化缓慢。当开度超过一定值后，则可认为阻尼保持在接近于0的值，基本不变。为使半主动控制进行的更加精确合理，要对变化快的部分控制的精细一些，对变化缓慢的部分控制的相对粗糙一些。因此，控制阀管体7的具体调节方式如下：一开始处于完全打开的状态，h段的锥顶位于控制室a内以及管口c的上截面之上，控制阀芯6在步进电机5的作用下，逐渐下降。当h段下降到与管口c的上截面相交时，进入粗调阶段，即通流面积随步进电机5移动单位长度而变化显著，可克服空气惯性产生的附加气室在高频输入下调节作用丧失的不足。当控制阀芯6继续下降，直至g段与管口c的上截面相交时，进入中调阶段，步进电机5移动单位长度，通流面积变化幅度稍小，从而能较准确地调节阻尼。当f段与管口c的上截面相交时，进入精调阶段，步进电机5移动单位长度，通流面积变化很缓慢。在精调阶段，即使很小的孔口开度变化也会引起不小的阻尼比变化，如果某时刻汽车工况不需要附加气室，则可将控制阀芯6进一步下降，e段位于管道c内，关闭管道c。通过这一系列的调节，在车辆行驶过程中，可即时获得汽车悬架所需阻尼比。由于粗调阶段的主要功能只是解决附加气室的高频响应问题，只要能保证这一阶段通流面积能迅速增大即可，因此，可以将h段的锥度设计的很大，甚至去掉。另外，控制阀芯6的f、g、h段也可制成连续的阶梯轴，这样，对阻尼比的调节就变成非连续的。

Claims (2)

1.一种带附加气室的空气弹簧专用流量控制阀，包括一个控制阀管体（7），控制阀管体（7）上部是控制室a，下部是与控制室a同轴且连接附加气室的管路c，侧部是连接主气室的管路b，控制室a的上端是上盖（4），其特征是：上盖（4）内设置步进电机（5），步进电机（5）通过输出轴与控制阀芯（6）同轴连接，控制阀芯（6）从上至下依次是连续的d、e、f、g和h段，d、e 段的横截面为圆形且分别与控制室a、管路c的内径间隙配合；f、g段的横截面为外径依次减小的圆台形，h段的横截面为圆锥形，e、f、g或h段伸入管路c内形成不同的通流截面积。

2.根据权利要求1所述的一种带附加气室的空气弹簧专用流量控制阀，其特征是：管路 b的内径不小于管路c内径且不大于控制室a内径。

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