CN103775554B - 双气囊式刚度无级可调油气弹簧 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双气囊式刚度无级可调的油气弹簧，该油气弹簧包括主工作缸，连接在主工作缸上端的油管，连接在油管另一端的副工作缸，所述副工作缸包括一个连接油管的副缸筒、设置在副缸筒内的阻尼阀总成，设置在阻尼阀总成一侧对称设置的两个气囊和两个气囊座，设置在两个气囊之间的隔板，设置在副缸筒另一端的连接管路，设置在连接管路上的电磁阀，连接电磁阀的泵油管路和回油管路，设置在泵油管路上的油泵，连接泵油管路和回油管路的油箱，所述的隔板上设置一个通气孔。本发明油气弹簧的刚度特性由一条非线性曲线扩展成一个可自由取值的变化范围，解决了车辆行驶过程中安全性与舒适性对悬架系统刚度的需求“矛盾”，提高了整车对各种行驶工况的适应能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆悬架系统的油气弹簧，具体的说是一种双气囊式刚度无级可调的油气弹簧。
背景技术
车辆对悬架系统刚度、阻尼的需求会随负载、道路状况等行驶条件的变化而改变。当行驶条件变化时，若不能相应调节悬架系统的刚度、阻尼就难以达到令人满意的减振效果，将严重影响车辆舒适性。
目前，阻尼可调减振器已经有很多种方案可以实现，基于阻尼可调减振器的半主动悬架技术也日益成熟。但是对于悬架系统刚度的调节却很少有行之有效的方法。采用变螺距弹簧或者油气弹簧等非线性刚度弹性元件，可以在一定程度上改善车辆的舒适性，但是这些弹性元件的刚度特性仍是一条固定的曲线，无法实现悬架系统刚度的无级可调。
油气弹簧具有刚度随载荷而变的特点：空载时其刚度较低，随着负载的增加，刚度不断增大，满载时其刚度值有可能变得过大，并不是系统在其所处工况下的最佳刚度值。悬架系统的理想刚度除取决于负载之外，还与车辆行驶的路面状况有关：在良好路面行驶时希望悬架“软”一些，以提高整车的舒适性；在恶劣路面上行驶时希望悬架“硬”一些，以提高行驶安全性。
与普通螺旋弹簧的固定刚度相比，油气弹簧的非线性刚度已使整车性能得到一定程度的改善。但是车辆复杂多变的行驶条件对悬架系统的刚度需求并不是限定在一条固定的非线性曲线上，而是希望在整个刚度-位移二维坐标系平面内有尽量大的变化范围。本发明提供了一种油气弹簧的结构方案，可实现刚度特性的无级调节，使悬架系统在各种行驶条件下都具有良好的减振效果。
发明内容
本发明的目的是要提供一种双气囊式刚度可无级调节的油气弹簧结构方案，使油气弹簧的刚度特性由一条非线性曲线扩展成一个可自由取值的变化范围，以解决车辆行驶安全性与舒适性对悬架系统刚度的需求“矛盾”，提高整车对各种行驶工况的适应能力。
本发明的目的是这样实现的，该油气弹簧包括主工作缸，连接在主工作缸上端的油管，连接在油管另一端的副工作缸，其特征在于：所述副工作缸包括一个连接油管的副缸筒、设置在副缸筒内的阻尼阀总成，设置在阻尼阀总成一侧对称设置的两个气囊和两个气囊座，设置在两个气囊之间的隔板，设置在副缸筒另一端的连接管路，设置在连接管路上的电磁阀，连接电磁阀的泵油管路和回油管路，设置在泵油管路上的油泵，连接泵油管路和回油管路的油箱，所述的隔板上设置一个通气孔。
所述的阻尼阀总成包括阀体、设置在阀体上的阻尼孔、通过螺栓和螺母固定在阀体上的阀片、设置在阀片和螺栓之间的第二垫圈和气囊挡板，阀体上的阻尼孔有6～8个，呈圆形阵列分布，其中一部分阻尼孔被阀片挡住，油气弹簧在压缩行程与复原行程通过不同的阻尼孔，因而会产生不同大小的阻尼力。
所述通气孔上也可采用带有电磁阀的结构形式。
本发明具有以下优点和积极效果：
1.本发明油气弹簧由两个工作缸组成，主工作缸两端分别与车身与簧下质量相连，是承受车身与簧下质量之间的作用力的重要部件；副工作缸固定在车身上，是油气弹簧发挥弹性作用、阻尼作用以及调节刚度的重要部件。本发明副工作缸气囊中发挥弹性作用的气体质量是连续变化的，油气弹簧的刚度可无级调节。
2.本发明活塞上的小孔可以使低速气体顺利通过，对高速气体则会产生很大的阻碍作用。调节油气弹簧的刚度时，泵油或放油速度较低，气体以很低的速度通过小孔，可以保证刚度调节的顺利进行。车轮跳动时，油气弹簧的拉伸或压缩运动很快，气体以很高的速度通过小孔，会产生很大的阻碍作用，因而可以保证作用气体的质量基本不变，油气弹簧的刚度特性曲线不会发生变动。
3本发明油气弹簧的刚度调节完毕后，关闭设置在油管上的电磁阀，可以保证气体腔A、B的体积不变。
4.本发明将作用气囊与储气气囊都封闭在副工作缸内，副工作缸两端通过油管分别与主工作缸、泵油系统相连，对油和气的密封效果较好。
5.本发明驾驶员可以根据车辆的负载状况、路面情况以及自身的驾驶感觉对油气弹簧的刚度进行调节。也可以通过传感器测试整车的行驶状态参数，通过控制单元处理，发出指令控制油气弹簧的刚度。
附图说明
图1是本发明双气囊式刚度无级可调油气弹簧结构示意图。
图2是本发明双气囊式刚度无级可调油气弹簧另一种实施方式结构示意图。
图3是本发明双气囊式油气弹簧的刚度调节范围及不同负载时的刚度调节变化曲线图。
具体实施方式
如图1所示，该刚度无级可调油气弹簧包括：由吊耳1、主活塞杆2、第一密封圈3、导套4、第二密封圈5、导向器6、主活塞7、主缸筒8、第一垫圈9和流通孔10构成的主工作缸，连接在主工作缸上端的油管11，连接在油管11另一端的副工作缸。所述的第一密封圈3和导套4设置在主活塞杆2与导向器6之间，第二密封圈5和第一垫圈9设置在导向器6与主缸筒8之间，流通孔10设置在主活塞7上。
所述的阻尼阀总成包括阀体13、设置在阀体13上的阻尼孔14、通过螺栓15和螺母18固定在阀体13上的阀片12、设置在阀片12和螺栓15之间的第二垫圈17和气囊挡板16，其中气囊挡板16与副缸筒31之间的间隙约为1～2mm，可以保证油液的顺利通过。所述气囊挡板16两端倒有一定的圆角，以防止气囊与其接触时因局部应力过大被扎破，阀体13上的阻尼孔14有6～8个，呈圆形阵列分布，其中一部分阻尼孔被阀片12挡住，油气弹簧在压缩行程与复原行程通过不同的阻尼孔，因而会产生不同大小的阻尼力。
本发明通过两个气囊构成两个气体腔A、B，所述副工作缸包括一个连接油管11的副缸筒22、设置在副缸筒22内的阻尼阀总成，设置在阻尼阀总成一侧的两个对称设置的气囊19、19-1和气囊座20、20-1，设置在两个气囊19、19-1之间的隔板21，设置在副缸筒22另一端的连接管路23，连接连接管路23的电磁阀24，连接电磁阀24的泵油管路28和回油管路25，设置在泵油管路28上的油泵27，连接泵油管路28和回油管路25的油箱26，所述的隔板21上设置一个通气孔29或带有一个通断可控的电磁阀30(如附图2所示)。
工作原理是：气囊19、气囊19-1与副缸筒22、隔板21共同围成两个气体腔A、B，腔A中气体发挥弹性作用，腔B中气体用于调节腔A中的气体含量，两个气体腔之间用隔板21隔开，隔板21上开有供气体缓慢通过的通气孔29，当油路系统(由连接管路23、电磁阀24、泵油管路28、回油管路25、油泵27和油箱26构成)向副缸筒22内部泵油或副缸筒22往外放油时，腔A中发挥弹性作用的气体质量就会发生变化，进而使油气弹簧的刚度改变。
由附图2所示：该方案是将隔板21上的常开通气孔29改为一个通断可控的电磁阀30，当电磁阀30关闭时，可以将气囊A、B完全隔断。
所述连接管路23可以对副缸筒22充油或放油，从而改变气囊19中发挥弹性作用的气体的质量，进而调整油气弹簧的刚度。油路系统由连接管路23、电磁阀24、泵油管路28、回油管路25、油泵27和油箱26构成，电磁阀24可以控制对副缸筒22的充油、放油或锁止，泵入或放出副缸筒22的油量是连续变化的，因而可实现油气弹簧刚度的无级可调。
图3所示是对油气弹簧进行刚度调节时其刚度特性的变化曲线。对于普通的油气弹簧，蓄能器中气体的质量固定不变，其刚度特性为一条固定的非线性曲线。由于车辆的负载状况、行驶路面、驾驶员的驾驶习惯等行驶条件复杂多变，整车对悬架系统的刚度需求并不是限定在一条非线性曲线上，而是希望在整个刚度-位移二维坐标系平面内有尽量大的变化范围。本发明所提供的刚度无级可调油气弹簧就是将油气弹簧刚度特性由一条非线性曲线扩展成图中所示变化范围。
Claims (3)
1.一种双气囊式刚度无级可调油气弹簧，该油气弹簧包括主工作缸，连接在主工作缸上端的油管，连接在油管另一端的副工作缸，其特征在于：所述副工作缸包括一个连接油管的副缸筒、设置在副缸筒内的阻尼阀总成，设置在阻尼阀总成一侧对称设置的两个气囊和两个气囊座，设置在两个气囊之间的隔板，设置在副缸筒另一端的连接管路，设置在连接管路上的电磁阀，连接电磁阀的泵油管路和回油管路，设置在泵油管路上的油泵，连接泵油管路和回油管路的油箱，所述的隔板上设置一个通气孔。
2.根据权利要求1所述的一种双气囊式刚度无级可调油气弹簧，其特征在于：所述的阻尼阀总成包括阀体、设置在阀体上的阻尼孔、通过螺栓和螺母固定在阀体上的阀片、设置在阀片和螺栓之间的第二垫圈和气囊挡板，阀体上的阻尼孔有6～8个，呈圆形阵列分布，其中一部分阻尼孔被阀片挡住，油气弹簧在压缩行程与复原行程通过不同的阻尼孔，因而会产生不同大小的阻尼力。
3.根据权利要求1所述的一种双气囊式刚度无级可调油气弹簧，其特征在于：所述通气孔上采用带有电磁阀的结构形式。
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