CN103253099B

CN103253099B - 一种带自增压机构的闭环气路空气悬架系统

Info

Publication number: CN103253099B
Application number: CN201310194370.9A
Authority: CN
Inventors: 徐兴; 邱亚东; 孙丽琴; 琚龙玉
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: CN103253099A

Abstract

本发明涉及一种带自增压机构的闭环气路空气悬架系统，涉及闭环气路空气悬架系统技术领域。本发明包括空气弹簧、电磁阀A、单向阀A、单向阀B、单向阀C、单向阀D、增压腔、空气泵、二位三通电磁阀、高压腔。空气弹簧根据需要接收来自高压腔的气体实现充气，需要放气时，则通过单向阀向自增压机构放气，自增压机构在悬架的外在激励上下振动下，将气体累积增压后充入高压腔，形成闭环气路，本发明可将空气弹簧排出的气压能有效回收，并循环利用，达到空气悬架系统节能目的。

Description

一种带自增压机构的闭环气路空气悬架系统

技术领域

本发明涉及一种闭环气路空气悬架系统技术领域，尤其是涉及一种带自增压机构的闭环气路空气悬架系统。

背景技术

随着生活水平的提高，人们不仅要求汽车具有良好的行驶平顺性、乘坐舒适性，同时由于自然资源日趋匮乏，对汽车的节能性也提出了更高的要求。对于汽车空气悬架系统，根据空气弹簧内压缩空气的循环方式不同，空气悬架系统可分为开环气路系统和闭环气路系统。开环气路系统是指将环境中的空气经压缩后泵入高压腔储气罐中，由高压腔储气罐给空气弹簧充气，当空气弹簧所需压力减少时，多余的高压气体经由排气阀直接排放到大气中，排出的这部分高压气体将系统的部分能量带走，造成能量的损失。为了节约能源，在原来的结构基础上增加一个增压腔储气罐，用来储存空气弹簧排放出来的一定压力的气体，当检测到高压腔储气罐气压不足时，启动空气泵，将增压腔储气罐中的气体泵入到高压腔储气罐中，形成闭环气路空气悬架系统。

随着能源的日益短缺，节能的闭环气路空气弹簧系统必然会成为科研工作者关注的重要课题，目前对这方面的研究只有少数学者提出了一些解决方案：比较典型的方案有：日本人Shuuici Buma等人申请专利号为US4826141的美国专利“ELECTRONIC CONTROLLED AIR SUSPENSION SYSTEM”，提出了一个高、低压腔闭环气路空气悬架系统结构，并通过电子控制实现充放气功能，将空气弹簧排出的气体用另外一个储气罐收集以达到节能的目的。该方案提出的高、低压腔闭环气路空气悬架系统，需要通过启动空气泵将低压腔中收集起来的气体升压到高压腔中。国学者Christof Behmenburg等人申请专利号为US6685174B2的美国专利“CLOSED LEVEL CONTROL SYSTEM FOR A VEHICLE”，提出了高、低压腔共用一个腔体的理念。通过启动空气泵实现从储气罐对空气弹簧充气、从空气弹簧对储气罐放气的两个功能，它是将空气弹簧排出的气体重新排放到储气罐，达到节能的目的。该方案提出的高、低压腔共用一个腔体的闭环气路空气悬架系统，需要频繁启动空气泵实现充放气。上面的结构中都需要频繁启动空气泵，必然会消耗一定的电能，造成能量的浪费。

发明内容

本发明的目的是解决上述背景技术的不足，设计一种不需要频繁启动空气泵，能利用悬架的振动将空气弹簧放出的气体经一套自增压机构而充入高压腔，从而形成闭环气路的空气悬架系统。

本发明为了实现上述目的所采取的其技术方案为：闭环气路空气悬架系统，包括空气弹簧，电磁阀A，单向阀，自增压机构，高压腔，空气泵。悬架工作时，空气弹簧根据需要接受来自高压腔的气体实现充气，需要放气时，则通过单向阀向自增压机构放气，自增压机构在悬架的外在激励上下振动下，将气体累积增压后充入高压腔，这样形成闭环气路，达到空气悬架系统节能目的。

本发明包括空气弹簧、电磁阀A、单向阀A、单向阀B、单向阀C、单向阀D、增压腔、空气泵、二位三通电磁阀、高压腔；所述增压腔为圆筒形，增压腔的圆周侧壁与其左端面为一体，增压腔的右端面密封连接右密封板；在增压腔腔体内的中轴处设置一根丝杠，丝杠的一端安装在增压腔左端面的内表面上，丝杠的另一端穿过右密封板的中心孔，伸出增压腔腔体外，并通过螺栓固定连接曲柄的一端；曲柄的另一端通过销连接连杆的一端，连杆的另一端通过销连接滑块的一端，滑块另一端固定连接外部激励悬架；在增压腔腔体内的丝杠上螺纹副密封连接一个活塞，活塞的外侧与增压腔内壁紧密配合，所述活塞将增压腔腔体分为右工作腔体和左工作腔体；在增压腔内壁上沿轴向设置一个突出部分，在活塞的边缘处设置一个活塞限转槽，突出部分卡于所述活塞限转槽中；右密封板上面开有右进气口和右出气口；左端面上面开有左进气口和左出气口；右出气口和左出气口分别连接单向阀C的进气端和单向阀D的进气端，单向阀C的出气端和单向阀D的出气端并联连接到高压腔一端；高压腔另一端通过二位三通电磁阀分别连接空气泵出气端和气弹簧；空气泵另一端连通着大气；空气弹簧连接电磁阀A一端，电磁阀A另一端并联连接单向阀A的进气端和单向阀B的进气端，单向阀A的出气端与单向阀B的出气端分别连接左进气口与右进气口。

所述高压腔另一端也可以通过二位三通电磁阀分别连接空气泵出气端和空气弹簧。空气泵的进气端设置电磁阀D。

外在激励为悬架上下振动，通过曲柄连杆机构，曲柄连杆机构中的滑块固定连接在悬架上，将滑块直线往复运动转为曲柄从某一角度到另一角度之间的旋转往复运动，且曲柄转动中心在丝杠轴心线上；曲柄与丝杠作相同的旋转往复运动，丝杠驱动活塞作直线往复运动，使左右工作腔体中的气体交替地压入到高压腔中去，达到增压目的。

本发明的有益效果是：1、通过曲柄连杆机构将悬架振动的能量转化为气体的压力能，代替了传统方法——空气泵增压，避免了频繁启动空气泵，节约了电能。2、活塞将自增压机构分为两个左右工作腔体，两个工作腔体交替地实现增压、放气的目的，这样交替地工作，既满足了增压的目的，又不影响空气弹簧放气性能。3、本发明不仅能应用在车辆悬架系统上，对于其他机械、气动系统均可适用。4、本发明机构将悬架振动能量直接转化为高压气体压力能，高压气体压力能直接用于对空气弹簧充气，这样避免了增加中间装置的能量损失。

附图说明

为了更全面地理解本发明的结构和工作原理，结合以下附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是带自增压机构闭环气路空气悬架系统示意图。

图2是本发明自增压机构结构示意图。

图3是带自增压机构闭环气路空气悬架系统另一具体实现方式示意图。

图中，1.空气弹簧；2.电磁阀A；3.单向阀A；4.单向阀B；6.单向阀C；7.单向阀D；5.增压腔；8.空气泵；9.二位三通电磁阀；10.高压腔；11.左出气口；12.左端面；13.左进气口；14.活塞；15.丝杠；16.右密封板；17.右进气口；18.滑块；19.连杆；20.曲柄；21.右出气口；22.突出部分；23.右工作腔体；24.活塞限转槽；25.左工作腔体；26.电磁阀B；27.电磁阀C；28.电磁阀D。

具体实施方式

如图2所示的自增压机构内部结构为一个圆筒形的增压腔5，增压腔5腔体与左端面12做为一体，增压腔5另一端密封连接右密封板16，保证增压腔5腔体的密封性。

在增压腔5腔体内中轴处设置一根丝杠15，丝杠15一端安装在增压腔左端面12的内表面，丝杠15另一端穿过右密封板16的中心孔，伸出增压腔5腔体外，并且通过螺栓固定连接于曲柄20，丝杠15与曲柄20一起从某一角度到另一角度之间做往复旋转运动；曲柄20通过销连接于连杆19，连杆19通过销连接于滑块18，滑块18另一端固定连接于外在激励悬架；在增压腔5腔体内的丝杠15上以螺纹副连接一个活塞14，螺纹连接密封性需要达到一定条件的，活塞14外壁与增压腔5内壁紧密配合，将增压腔5腔体分为两个交替工作的右工作腔体23、左工作腔体25；在增压腔5内壁上沿轴向设置一个突出部分22，在活塞14的边缘处设置一个活塞限转槽24，突出部分22卡于所述活塞限转槽24中，则活塞14只能做沿丝杠15轴向运动。

结合图1与图2所示，右密封板16上面开有右进气口17、右出气口21；左端面12上面开有左进气口13、左出气口11；右出气口21和左出气口11分别连接单向阀C6的进气端和单向阀D7的进气端，单向阀C6的出气端和单向阀D7的出气端并联连接到高压腔10一端；高压腔10另一端通过二位三通电磁阀9分别连接空气泵8一端与空气弹簧1；空气泵8另一端连通着大气；空气弹簧1连接电磁阀A2一端，电磁阀A2另一端并联连接单向阀A3的进气端和单向阀B4的进气端，单向阀A3的出气端与单向阀B4的出气端分别连接左进气口13与右进气口17，实现放气的目的。

具体工作过程：

起始阶段，启动空气泵8，通过二位三通电磁阀9给高压腔10储存有一定的压力，当达到一定使用压力时，关掉空气泵8。

充气阶段，给二位三通电磁阀9通电，这时高压腔10通过二位三通电磁阀9给空气弹簧1充气，实现充气的功能。

放气阶段，给电磁阀A2通电，空气弹簧1中的气体通过电磁阀A2，经过单向阀A3与单向阀B4优先流入左工作腔体25与右工作腔体23中压力较小的一个腔体，实现放气的功能。

升压阶段，在滑块18随着外在激励悬架上下一起振动时，活塞14处于增压腔5的动态平衡位置；滑块18承受外在激励悬架，悬架是作上下振动运动的，滑块18将直线往复运动通过连杆19转化为曲柄20从某一角度到另一角度之间做往复旋转运动，上述角度大小是根据外在激励的振幅确定的；曲柄20与丝杠15做相同的往复旋转运动，丝杠15直接驱动活塞14从中间位置沿丝杠15轴向做往返直线运动；活塞14往左工作腔体25方向运动时，左工作腔体25由于受压缩而压力变大，当压力大于高压腔10内压力时，则打开单向阀D7，这时左工作腔体25气体被压入到高压腔中10，实现增压的目的；活塞14往右工作腔体23方向压缩情况一样，在此不再叙述。

Claims

1.一种带自增压机构的闭环气路空气悬架系统，其特征在于，包括空气弹簧（1）、电磁阀A（2）、单向阀A（3）、单向阀B（4）、单向阀C（6）、单向阀D（7）、增压腔（5）、空气泵（8）和高压腔（10）；所述增压腔（5）为圆筒形，增压腔（5）的圆周侧壁与其左端面（12）为一体，增压腔（5）的右端面密封连接右密封板（16）；在增压腔（5）腔体内的中轴处设置一根丝杠（15），丝杠（15）的一端安装在增压腔左端面（12）的内表面上，丝杠（15）的另一端穿过右密封板（16）的中心孔，伸出增压腔（5）腔体外，并通过螺栓固定连接曲柄（20）的一端；曲柄（20）的另一端通过销连接连杆（19）的一端，连杆（19）的另一端通过销连接滑块（18）的一端，滑块（18）另一端固定连接外部激励悬架；在增压腔（5）腔体内的丝杠（15）上螺纹副密封连接一个活塞（14），活塞（14）的外侧与增压腔（5）内壁紧密配合，所述活塞（14）将增压腔（5）腔体分为右工作腔体（23）和左工作腔体（25）；在增压腔（5）内壁上沿轴向设置一个突出部分（22），在活塞（14）的边缘处设置一个活塞限转槽（24），突出部分（22）卡于所述活塞限转槽（24）中；右密封板（16）上面开有右进气口（17）和右出气口（21）；左端面（12）上面开有左进气口（13）和左出气口（11）；右出气口（21）和左出气口（11）分别连接单向阀C（6）的进气端和单向阀D（7）的进气端，单向阀C（6）的出气端和单向阀D（7）的出气端并联连接到高压腔（10）一端；高压腔（10）另一端通过电磁阀分别连接空气泵（8）出气端和空气弹簧（1）；空气泵（8）另一端连通着大气；空气弹簧（1）连接电磁阀A（2）一端，电磁阀A（2）另一端并联连接单向阀A（3）的进气端和单向阀B（4）的进气端，单向阀A（3）的出气端与单向阀B（4）的出气端分别连接左进气口（13）与右进气口（17）。

2.根据权利要求1所述的一种带自增压机构的闭环气路空气悬架系统，其特征在于，所述高压腔（10）另一端通过二位三通电磁阀（9）分别连接空气泵（8）出气端和空气弹簧（1）。

3.根据权利要求1所述的一种带自增压机构的闭环气路空气悬架系统，其特征在于，所述高压腔（10）另一端通过电磁阀B（26）和电磁阀C（27）分别连接空气泵（8）的出气端和空气弹簧（1）。

4.根据权利要求2或3所述的一种带自增压机构的闭环气路空气悬架系统，其特征在于，所述空气泵（8）的进气端设置电磁阀D（28）。