CN102207161A - 一种容积可变的空气弹簧附加气室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容积可变的空气弹簧附加气室，涉及车用空气弹簧的附加气室技术领域。包括附加气室腔体，连接主气室的连接管路，活塞，活塞杆，控制阀，盖板，细长管路及连接线路，该附加气室可以通过控制活塞的往复运动实现容积的改变，使得空气弹簧参与工作的有效容积改变，从而改变空气弹簧系统的刚度，以适应车辆的各种行驶工况，达到改善悬架系统综合性能的目的；活塞运动时所需驱动力小，控制阀适时开闭过程中能够保证弹簧内部气体压力的稳定，减小了弹簧工作过程中产生的冲击，为附加气室容积可变空气弹簧在车辆上的使用提供方便。本发明结构简单，生产工艺要求低，维护方便，制造成本低。

Description

一种容积可变的空气弹簧附加气室

技术领域

本发明涉及车用空气弹簧的附加气室技术领域，特别涉及一种容积可变的空气弹簧附加气室。

背景技术

随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高，对悬架技术的发展提出了更高的要求，空气悬架系统越来越广泛的应用于车辆悬架系统。空气悬架系统以空气弹簧为弹性元件，结合减振器和导向机构，车辆安装空气悬架系统后，提高了车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。

空气弹簧利用气体的可压缩性实现其弹性作用，具有缓冲、隔振的功能。

空气弹簧的容积对其刚度特性影响显著，国内，南京农业大学的王家胜利用试验验证了空气弹簧附加气室对空气弹簧刚度的影响。在其所著的论文《带附加气室空气弹簧力学特性参数试验》中提到，随空气弹簧附加气室容积的增大，空气弹簧刚度变小，当附加气室容积从0变化到3倍空气弹簧主气室容积的过程中，某款空气弹簧的刚度能从200kN/m降低到50kN/m，变化显著。

为了使空气悬架系统适应车辆行驶的各种复杂工况，通过改变空气弹簧的容积来改变弹簧的刚度特性，使空气弹簧的优越性得以充分发挥，适用性更加广泛。多年来，国内外学者为此做了大量的研究，但是所研究的带附加气室的空气弹簧的附加气室容积大都不变（申请号：03243150.3），或者改变附加气室容积时会对空气弹簧的高度产生影响，并且所需的改变附加气室的驱动力较大（Patent Number：5169129），限制了带附加气室空气弹簧优越性的发挥。

本发明针对已有空气弹簧附加气室容积不能改变，或者改变过程中影响空气弹簧的高度和实现附加气室变化的驱动力较大的现状，提供一种能克服上述缺点的容积可以调节的空气弹簧附加气室，通过改变弹簧容积，提高弹簧系统的性能，使空气弹簧的优越性得以充分发挥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是改变空气弹簧的附加气室的有效容积，且改变附加气室有效容积的过程中，保证弹簧内部气体压力的稳定，避免因为附加气室容积改变而对悬架系统产生冲击。

实现本发明目的的技术方案是，本发明包括连接管路、附加气室腔体、活塞、控制阀、活塞杆、布线通道、布线小孔、限位块、大孔通道、小孔通道、活塞杆密封装置、盖板、细长管路、活塞密封装置、固定连接装置、驱动机构连接装置、附加气室备用容积腔和附加气室有效容积腔。所述附加气室腔体封闭端通过连接管路与空气弹簧连接。所述附加气室腔体内部装有可往复运动的活塞，活塞中心处装配活塞杆，活塞与附加气室腔体相接触的表面上装有密封装置，确保活塞两侧气体互不相通。所述附加气室腔体敞开端通过盖板密封，盖板中心位置处开有与活塞杆配合的孔，活塞杆从该孔中穿过，并安装密封元件来密封，保证所述附加气室腔体整体的气密性。

本发明中，通过活塞的运动实现附加气室容积的变化。活塞上开有大孔通道和小孔通道，分别用来安装控制阀和细长管路。活塞杆为管状且两端密封，活塞杆侧面开有小孔，用于布置控制阀的信号线，并且保证不影响活塞杆的运动，信号线路布置好后将小孔密封。活塞杆由驱动装置驱动来推动活塞往复运动。控制阀为常闭阀，接收到开启信号即打开。所述细长管路长度与活塞的直径之比为1：1、长径比为150：1～200：1，细长管路绕成“蛇”形固定在活塞表面，“蛇”形每折的长度为30mm～80mm，细长管路通过所述小孔通道连通活塞两侧腔体。

本发明的有益效果是：

A、活塞运动时，给控制阀发送开启信号，控制阀打开，活塞两侧气体压力相同，降低活塞杆驱动装置的工作负载，且保证附加气室有效容积腔体积变化时无压力冲击，保证空气弹簧高度的稳定。

B、活塞在某一位置处于相对静止状态时，控制阀关闭，在车辆运行时，空气弹簧内部气体压力在外界冲击作用下产生震荡，震荡的气体在弯曲的、大长径比的细长管路内形成雍塞、紊流现象，对动态气体产生阻尼作用，阻止活塞两侧气体的流动，空气弹簧的有效容积保持不变。

C、活塞在某一位置相对静止且车辆也相对静止时，控制阀关闭，弹簧内部气体可通过细长管路流动，活塞两侧气体相通，保证控制阀突然打开时不会对空气弹簧产生冲击。

本发明结构简单，生产工艺要求低，维护方便并且有效可靠的实现了附加气室的容积可变及其转变过程中的稳定，为附加气室容积可变空气弹簧系统在车辆上的应用提供方便。本发明不仅仅局限于应用在车辆悬架系统上，对于机械设备、轨道车辆中安装使用的空气弹簧均适用。

附图说明

为了更全面的理解本发明的结构和工作原理，下面结合附图详细说明。

图1是用于说明本发明实施例结构示意图。

图2是用于说明活塞上的阀门和管路的安装布置示意图。

图中：1—连接管路；2—附加气室腔体；3—活塞；4—控制阀；5—活塞杆；6—布线通道；7—布线小孔；8—限位块；9—大孔通道；10—小孔通道；11—活塞杆密封装置；12—盖板；13—细长管路；14—活塞密封装置；15—固定连接装置；16—驱动机构连接装置；17—附加气室备用容积腔；18—附加气室有效容积腔。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明的实施例。

如图1所示是一种客车用容积可变的空气弹簧附加气室，包括附加气室腔体2和连接管路1，附加气室腔体2封闭端通过管路1和空气弹簧本体连接，敞开端通过盖板12密封。附加气室腔体2内部装有活塞3，活塞3与附加气室腔体2相接触的表面装有活塞密封装置14，活塞3靠近盖板12一侧的表面装有细长管路13和控制阀4，细长管路13绕成“蛇”形固定在活塞3表面，控制阀4为常闭阀。如图2所示，细长管路13长度为350mm，内径为2mm，弯曲7折，每折的长度从左到右依次为40mm、50mm、70mm、70mm、50mm、40mm和30mm。活塞3中心处通过螺母固定装配活塞杆5，活塞3下方与活塞杆5连接处安装限位块8，防止活塞运动至最下端时损坏控制阀4和细长管路13，而活塞3上方固定用的螺母同时起限位作用，防止活塞运动至最上端时活塞表面与腔体2的内表面贴合。活塞杆5为管状且两端密封，内部空腔部分为布线通道6，控制阀4的信号线路布置其中，在活塞杆5下端和靠近活塞位置开有小孔7，用来引出6中的信号线，待线路布置好后，将小孔7密封，限位装置8在小孔7处开“U”形槽，引出6中的信号线。盖板12中心开孔，活塞杆5从盖板12的孔中穿过后通过活塞杆密封装置11将孔密封，保证附加气室整体的密封性。活塞杆5由驱动机构连接装置16驱动，实现往复运动，驱动机构的驱动形式可以为液压、电动、曲柄连杆及其他驱动方式。

活塞相对静止时，活塞驱动机构连接装置16确保活塞3停留在某一位置，控制阀4保持常闭。弹簧处于静态时，活塞3将附加气室腔体2分为有效容积腔18和备用容积腔17。细长管路13通过小孔通道10连通活塞3两侧腔体，有效容积腔18和备用容积腔17气压相同，减小驱动机构连接装置16的压力，并保证控制阀4突然打开时，不会对弹簧产生冲击。当空气弹簧受到外部激励时，有效容积腔18内的气体产生震荡，震荡的气体流经细长管路13时会形成雍塞、紊流现象，产生气阻作用，隔离活塞两侧腔体，只有有效容积腔18参与工作，保证了弹簧的有效容积的稳定。

活塞3运动过程中，控制阀4接收到开启信号后打开，活塞3两侧气体压力相同，有效容积腔18变化过程中，不会产生压力冲击，保证了空气弹簧高度的稳定。同时，驱动机构连接装置16驱动活塞的过程中，不会对驱动装置造成额外的工作载荷。

以上过程中，控制阀4和细长管路13的结构，控制器的形式，信号产生与传递，布线方式，活塞定位装置，密封环及密封套的结构均有多种设计方式，并不一一列举。信号传递也可采用无线传感器装置。

以上本发明具体实施方法描述的目的是为了举例和说明。显然，根据上面的示例，可能有许多变形和变化。以上选择和描述的实施例是为了最佳地解释发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能更好地使用本发明和各种预定特殊用途的各种变形的不同实施例。

本发明并不局限于上述具体实施方法，凡是采用本发明的相似结构及相似变化，均应列入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种容积可变的空气弹簧附加气室，其特征在于，包括连接管路（1）、附加气室腔体（2）、活塞（3）、控制阀（4）、活塞杆（5）、布线通道（6）、布线小孔（7）、限位块（8）、大孔通道（9）、小孔通道（10）、活塞杆密封装置（11）、盖板（12）、细长管路（13）、活塞密封装置（14）、固定连接装置（15）、驱动机构连接装置（16）、附加气室备用容积腔（17）和附加气室有效容积腔（18）；所述附加气室腔体（2）一端封闭一端敞开，敞开端通过盖板（12）密封，所述附加气室腔体（2）内装有活塞（3）及与活塞（3）相连的活塞杆（5），所述活塞杆（5）穿过盖板（12）由连接驱动机构的（16）驱动，活塞（3）靠近盖板（12）一侧的表面装有细长管路（13）和控制阀（4），在活塞（3）上开设小孔通道（10）和大孔通道（9），小孔通道（10）与细长管路（13）相连，大孔通道（9）与控制阀（4）相连；所述细长管路（13）通过小孔通道（10）连通活塞（3）两侧；所述附加气室腔体（2）封闭端通过连接管路（1）与空气弹簧连接；所述活塞杆（5）为管状且两端密封，内腔为布线通道（6），布线通道（6）布置控制阀（4）的信号线，在活塞杆（5）的侧面开设布线小孔（7），引出布线通道（6）中的控制线。

2.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧附加气室，其特征在于，所述控制阀（4）为常闭阀，当活塞（3）运动时，控制阀（4）接收到开启信号即打开，活塞（3）相对静止时控制阀（4）保持闭合。

3.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧附加气室，其特征在于，所述细长管路（13）长径比为150：1～200：1，且绕成“蛇”形固定在活塞（3）的表面。

4.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧附加气室，其特征在于，所述活塞（3）下方与活塞杆（5）连接处安装限位块（8），保护控制阀（4）和细长管路（13）。

5.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧附加气室，其特征在于，所述细长管路（13）长度与活塞（3）直径之比为1：1，细长管路绕成的“蛇”形每折的长度为30mm~80mm。

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