CN105673759A - 独立调节高度与刚度的空气弹簧及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车悬架技术领域，涉及一种独立调节悬架高度与刚度的空气弹簧及其控制方法；克服了现有技术难以实现乘用车辆车身高度独立、动态调节，且无法进行有效控制的问题；包括双腔室空气弹簧、供气及调压装置和空气弹簧控制器；双腔室空气弹簧套装在原车减振器上，通过气压软管与供气及调压装置相连；空气弹簧控制器固定安装在车辆后备箱中，通过总线与供气及调压装置中各传感器及执行器的信号端相连；独立调节高度与刚度的空气弹簧的静态控制方法，包括车辆启动、静态变高度控制、静态变刚度控制、车辆装卸载四个工作模式；空气弹簧的动态控制方法，包括行进中变高度控制、行进中变刚度控制两个工作模式。<!-- 2 -->

Description

独立调节高度与刚度的空气弹簧及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车悬架技术领域，涉及一种空气弹簧及其控制方法，更确切地说，本发明涉及一种独立调节悬架高度与刚度的空气弹簧及其控制方法。
背景技术
在现代汽车结构中，悬架是车辆必不可少的系统，它是连接车身和车轮的必要结构。减振器和弹簧是悬架中极为重要的传递和产生力的部件。其中弹簧负责缓和路面的冲击振动，提高车辆的平顺性，减振器负责将车辆的振动能量转化为热能进行衰减，二者对于提高车辆的乘坐舒适性有着至关重要的作用。
相比于传统车辆装备的固定刚度钢制弹簧，空气弹簧可以通过调节气压改变悬架的平衡高度，改善车辆的通过性，并且可以改变悬架刚度，影响车辆行驶平顺性。因此近些年空气弹簧被广泛应用于高档乘用车和商用车的电控悬架中。
对于常规的空气弹簧，由于只具有一个可变体积的气室，在调节充入气体体积的同时，空气弹簧的刚度也不可避免的发生变化。同样，在调节气压，改变悬架刚度的同时，悬架的平衡位置也要发生改变，无法与车身高度进行独立调节，因此现有技术仅考虑车身高度变化带来的操纵稳定性及车辆通过性的影响，具有较大的局限性。
针对单气室空气弹簧的问题，国内外科研人员开发出一些具有两个腔室的空气弹簧，但由于双腔室将弹簧高度与刚度进行解耦，对弹簧工作过程中的控制问题变得非常复杂。
经专利文献检索，例如，美国专利US8672335，公告日2014.03.18，申请人AmirKhajepour，名称为“SUSPENSIONSYSTEMANDMETHODSWITHINDEPENDENTSTIFFNESSANDHEIGHTTUNING”，其中公开了一种针对卡车使用的双腔室空气弹簧，该装置可以进行高度和刚度的单独调节，但该装置包含多个外置蓄能器，体积庞大，不适合于乘用车使用，且专利中虽给出相关的测试系统结构，却并没有给出弹簧装置在工作过程中的控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术难以实现乘用车辆车身高度独立、动态调节，且无法进行有效控制的问题，提供了一种独立调节悬架高度与刚度的空气弹簧及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
一种独立调节高度与刚度的空气弹簧，包括双腔室空气弹簧2、供气及调压装置3和空气弹簧控制器46；
所述双腔室空气弹簧2套装在原车减振器1上，通过气压软管44与供气及调压装置3相连；所述空气弹簧控制器46固定安装在车辆后备箱中，通过总线与供气及调压装置3中各传感器及执行器的信号端相连。
技术方案中所述双腔室空气弹簧2包括空气弹簧活塞杆6、空气弹簧上端盖11、空气弹簧外筒16、空气弹簧紧固螺栓17、空气弹簧主活塞18、空气弹簧内筒19、空气弹簧下端盖21、活塞杆下端盖24和活塞杆固定环26；
所述空气弹簧活塞杆6、空气弹簧主活塞18、活塞杆下端盖24和活塞杆固定环26组成空气弹簧活塞总成；
空气弹簧活塞杆6固定连接在空气弹簧主活塞18下方，活塞杆下端盖24固定连接在空气弹簧活塞杆6下方，活塞杆固定环26固定连接在活塞杆下端盖24下方，活塞杆固定环26固定在原车减振器1外表面。
所述空气弹簧上端盖11、空气弹簧外筒16、空气弹簧紧固螺栓17、空气弹簧内筒19和空气弹簧下端盖21组成空气弹簧腔室总成；
空气弹簧上端盖11及空气弹簧下端盖21通过空气弹簧紧固螺栓17连接并压紧在空气弹簧内筒19及空气弹簧外筒16上下两端面上。
空气弹簧内筒19和空气弹簧外筒16之间形成的空间，与空气弹簧内筒19内部及空气弹簧主活塞18上部形成的空间通过空气弹簧内筒19上方的6个通孔相连，两部分空间共同构成了弹簧上腔室；
空气弹簧内筒19内部及空气弹簧主活塞18下部形成的空间，与空气弹簧活塞杆6内部及原车减振器1之间形成的空间通过弹簧活塞杆6上方的6个通孔相连通，两部分空间共同构成了弹簧下腔室。
技术方案中所述空气弹簧主活塞18通过主活塞内导向环9以及主活塞内密封圈5与原车减振器1的活塞杆接触，并能够相对滑动；
所述空气弹簧主活18塞外侧下端小圆柱面下端设有外螺纹，与空气弹簧活塞杆6螺纹连接；在空气弹簧活塞杆6拉力下，空气弹簧主活塞18下端面与原车减振器1下端外筒的上表面接触。
技术方案中所述空气弹簧活塞杆6为中空圆筒状回转零件，空气弹簧活塞杆6内圆柱面顶端位置加工有内径小于内圆柱面直径的内螺纹用于与空气弹簧主活塞18螺纹连接，内螺纹下方圆周方向加工有6个轴线垂直于空气弹簧活塞杆6中心轴线的通孔，用于将空气弹簧活塞杆6内部的空间与外部空间连通；
所述空气弹簧活塞杆6内圆柱面底端设有一段光滑圆柱面，光滑圆柱面上端设有一段内螺纹用于与活塞杆下端盖24进行螺纹连接；内螺纹上端设有一个轴线与空气弹簧活塞杆6中心轴线垂直的通孔，该通孔上固定有下蓄能器气嘴23，空气弹簧活塞杆6内圆柱面上下两段螺纹连接之后，空气弹簧活塞杆6上表面与空气弹簧主活塞18两外圆柱面间水平面接触，空气弹簧活塞杆6下表面与活塞杆下端盖24两外圆柱面间水平面接触。
技术方案中所述活塞杆下端盖24为中空圆盘状回转零件，其内圆柱面分为上下两段，上端较小的圆柱面上设有一个矩形环槽，其中安装活塞杆下端盖密封圈10；下端较大的内圆柱面上设有内螺纹，用于与活塞杆固定环26的外螺纹连接；
活塞杆下端盖24外圆柱面分为上下两段，上端较小的圆柱面上端加工外螺纹，用于与空气弹簧活塞杆6的内螺纹连接，外螺纹下端加工有一个矩形环槽，其中安装活塞杆固定环密封圈25。
技术方案中所述活塞杆固定环26为中空圆环状回转零件，其内圆柱面与原车减振器1下方外筒外圆柱面固定连接，活塞杆固定环26外表面设有外螺纹，用于与活塞杆下端盖24内螺纹连接，活塞杆固定环26上表面与活塞杆下端盖24内螺纹连接。
所述空气弹簧外筒16中，在空气弹簧上端盖外密封圈14下方位置设有一个轴线与空气弹簧外筒16中心轴线垂直的通孔，该通孔上固定安装有上蓄能器气嘴15；
所述空气弹簧内筒19为中空的圆筒状回转零件，空气弹簧内筒19靠近上端位置圆周方向设有6个轴线垂直于空气弹簧内筒19中心轴线的通孔，用于将空气弹簧内筒19内部空间与外部空间相连通；
所述空气弹簧上端盖11为圆盘状回转元件，其外圆柱面分为上下两段，下端较小的圆柱面上设有矩形环槽，其中安装有空气弹簧上端盖外密封圈14；空气弹簧上端盖11中心开有阶梯孔，上端较小的阶梯孔内圆柱面上设有矩形环槽，其中安装有空气弹簧上端盖内密封圈12；
在空气弹簧上端盖11中心阶梯孔与外圆圆柱面之间绕空气弹簧上端盖11中心旋转轴线设有圆周均布的8个阶梯通孔，其中安装空气弹簧紧固螺栓17，阶梯孔中较小的下端圆柱面内加工有矩形环槽，其中安装紧固螺栓密封圈45；
所述空气弹簧下端盖21为圆盘状回转元件，其外圆柱面分为上下两段，上端较小的圆柱面上设有矩形环槽，其中安装有空气弹簧下端盖外密封圈20；空气弹簧下端盖21中心设有圆形通孔，通孔的内圆柱面上自上而下设有两个环槽，其中上方的环槽内部安装有空气弹簧下端盖内密封圈22，下方的环槽安装有空气弹簧下端盖防尘环4；
空气弹簧下端盖21上表面在中心通孔外侧设有矩形截面环形槽，环形槽的大直径内圆柱面与空气弹簧内筒19外圆柱面下端过度配合；在空气弹簧下端盖21上表面环形槽外侧绕零件回转轴线设有圆周均布的8个内螺纹盲孔，内螺纹盲孔的分布位置与空气弹簧上端盖11上8个阶梯通孔相对应；空气弹簧紧固螺栓17穿过空气弹簧上端盖11上的阶梯通孔与空气弹簧下端盖21固定连接，产生的拉力将空气弹簧内筒19以及空气弹簧外筒16压紧在空气弹簧下端盖21与空气弹簧上端盖11之间。
技术方案中所述供气及调压装置3由上腔调压装置、下腔调压装置以及供排气装置组成；
上腔调压装置包含上腔压力传感器27、上腔室开关阀28、附加上蓄能器压力传感器29、附加上蓄能器30以及上腔支路开关阀31；
下腔调压装置包含下腔支路开关阀39、附加下蓄能器压力传感器40、附加下蓄能器41、下腔室开关阀42以及下腔压力传感器43；
供排气装置包含气泵33、空气滤清器34、上下支路隔离阀35、泄压阀36、消声器37、上腔支路三通32以及下腔支路三通38；
所述上腔压力传感器27左侧接口通过气压软管44与双腔室空气弹簧2中的上蓄能器气嘴15相连，右侧接口通过气压软管与上腔室开关阀28左侧气体通道接口相连，上腔室开关阀28的右侧接口通过气压软管与附加上蓄能器30的左侧接口相连；
附加上蓄能器30的上方安装有附加上蓄能器压力传感器29；
附加上蓄能器30右侧接口通过气压软管与上腔支路开关阀31的左侧气体通道接口相连，上腔支路开关阀31的右侧气体通道接口通过气压软管与上腔支路三通32三个接口中的一个相连，上腔支路三通32的另一个接口通过气压软管与气泵33的出气口相连，气泵33的进气口与空气滤清器34出口相连，上腔支路三通32的最后一个接口通过气压软管与上下支路隔离阀35的一个接口相连；上下支路隔离阀35的另一接口通过气压软管与下腔支路三通38的一个接口相连，下腔支路三通38的另一个接口通过气压软管与泄压阀36的一个接口相连，泄压阀36的另一个接口与消声器37入口相连，消声器37出口直接连通大气；
下腔支路三通38的最后一个接口通过气压软管与下腔支路开关阀39右侧接口相连，下腔支路开关阀39左侧接口通过气压软管与附加下蓄能器41右侧接口相连，附加下蓄能器41上方安装有附加下蓄能器压力传感器40；
附加下蓄能器41左侧接口通过气压软管与下腔室开关阀42右侧接口相连，下腔室开关阀42左侧接口通过气压软管与下腔压力传感器43右侧接口相连，下腔压力传感器43左侧接口通过气压软管与下蓄能器气嘴23相连；
一种独立调节高度与刚度的空气弹簧的静态控制方法，所述的独立调节高度刚度的空气弹簧包括四个工作模式：车辆启动工作模式、静态变高度控制工作模式、静态变刚度控制工作模式、车辆装卸载工作模式；
所述的车辆启动工作模式包含6个步骤：
(1)车辆接通电源后，向弹簧上腔室冲入高压气体；
(2)检测到悬架产生位移之后，对弹簧上腔室进行保压；
(3)估算车辆簧载质量，计算悬架初始刚度；
(4)计算弹簧上腔室初始压力及弹簧上腔室充气的目标高度；
(5)依据弹簧上腔室充气高度与弹簧的拉伸极限行程对比，获得充气终止条件，继续对弹簧上腔室进行充气，满足条件后保压；
(6)向活塞下腔室充气，当悬架高度达到平衡位置时，对活塞下腔室进行保压，调节完成；
所述的静态变高度控制工作模式包含3个步骤：
(1)测量车辆当前高度、弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力；
(2)计算当前弹簧刚度，计算目标状态弹簧上腔室压力及弹簧下腔室压力；
(3)计算高度调节中间状态的悬架高度，并依据驾驶员设置判断弹簧上腔室及弹簧下腔室调压顺序，对首先调压的腔室调节至悬架达到中间状态高度，进行保压，对另一腔室进行调压直到悬架达到驾驶员设置高度，进行保压，完成调节。
所述的静态变刚度控制工作模式包含3个步骤：
(1)测量车辆当前高度、弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力；
(2)计算当前弹簧刚度，根据驾驶员设置计算目标状态弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力；
(3)计算出中间状态的悬架高度，并依据驾驶员设置判断弹簧上腔室及弹簧下腔室调压顺序，对首先调压的腔室调节至悬架达到中间状态高度，进行保压，对另一腔室进行调压直到悬架回到当前悬架高度，进行保压，完成调节。
所述的车辆装卸载工作模式包含4个步骤：
(1)从总线获得车速信号和车身信号，当车速为0且车门已打开的情况下开启控制，获取当前的车身高度，当车辆装载、车身下降时，向弹簧上腔室充气以维持车身高度，当车辆卸载、车身上升时，从弹簧上腔室放气以维持车身高度；
(2)当车身高度不再变化且车门关闭后，测量弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力，计算出当前簧载质量并由此算出目标刚度；
(3)计算出调节目标状态的弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力；
(4)依据车辆装卸载状态判断弹簧上腔室及弹簧下腔室调压顺序，首先计算出调整中间状态的悬架高度，对首先调压的腔室调节至悬架达到中间状态高度，进行保压，对另一腔室进行调压直到悬架回到当前悬架高度，进行保压，完成调节。
一种独立调节高度与刚度的空气弹簧的动态控制方法，所述的独立调节高度刚度的空气弹簧包括两个工作模式：行进中变高度控制工作模式、行进中变刚度控制工作模式；
所述的行进中变高度控制工作模式包含5个步骤：
(1)读取空气弹簧控制器46中寄存器保存的当前弹簧上腔室气体压力、弹簧下腔室气体压力以及悬架平衡位置高度，计算出当前弹簧上腔室中的气体质量、弹簧下腔室中的气体质量以及弹簧刚度；
(2)根据驾驶员设置计算出调节目标状态下的弹簧上腔室压力以及弹簧下腔室压力，计算出调节目标状态下弹簧上腔室气体质量以及调节终了状态下弹簧下腔室气体质量；
(3)根据当前状态与目标状态下弹簧上腔室气体质量差值及弹簧下腔室内的气体质量差值，计算附加上蓄能器30中所需的气体压强以及附加下蓄能器41中所需的气体压强，对附加上蓄能器30以及附加下蓄能器41中进行充气或放气达到目标压力，而后关闭上腔支路开关阀31、下腔支路开关阀39；
(4)根据程序设置在合适时间打开上腔室开关阀28及下腔室开关阀42，根据悬架运动情况及程序设置估算弹簧上腔室与弹簧下腔室内的气体质量，在合适时间关闭上腔室开关阀28及下腔室开关阀42，完成调节；
(5)调节完成后将计算得到的弹簧上腔室压力、弹簧上腔室压力及悬架平衡位置高度保存进空气弹簧控制器46中的寄存器，并在下次停车之后根据传感器信号进行修正；
所述的行进中行进中变高度控制工作模式包含5个步骤：
(1)读取空气弹簧控制器46中寄存器保存的当前弹簧上腔室气体压力、弹簧下腔室气体压力P12以及悬架平衡位置高度，计算出当前弹簧上腔室中的气体质量、弹簧下腔室中的气体质量以及当前的弹簧刚度；
(2)根据驾驶员设置计算出调节终了状态下的弹簧上腔室压力以及弹簧下腔室压力，进而计算出调节目标状态下弹簧上腔室气体质量以及弹簧下腔室气体质量；
(3)根据当前状态与目标状态下弹簧上腔室气体质量差值及弹簧下腔室内的气体质量差值，计算附加上蓄能器30中所需的气体压强以及附加下蓄能器41中所需气体压强，对附加上蓄能器30以及附加下蓄能器41进行充气或放气达到目标压力，而后关闭上腔支路开关阀31、下腔支路开关阀39；
(4)根据程序设置在合适时间打开上腔室开关阀28及下腔室开关阀42，根据悬架运动情况及程序设置估算弹簧上腔室与弹簧下腔室内的气体质量，在合适时间关闭上腔室开关阀28及下腔室开关阀42，完成调节；
(5)调节完成后将计算得到的弹簧上腔室压力、弹簧上腔室压力及悬架平衡位置高度保存进空气弹簧控制器46中的寄存器，并在下次停车之后根据传感器信号进行修正。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法可以对悬架进行单独的高度和刚度调节，帮助车辆在不同的工况下获得理想的操纵稳定性，行驶平顺性和通过性。
2.本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧采用金属弹簧壳体，并套装在原车减振器上，使用寿命长，可靠性高，且对原车悬架改动少，便于装卸及维修。
3.本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧将下腔蓄能器布置在原车减振器外侧并与减振器固定，充分利用悬架空间，有效降低布置难度。
4.本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中所包含的控制方法可以实现以下多种工况下的调节功能：发动车辆，车身升高到预定位置，感知载荷，调整悬架刚度；车辆停止时维持悬架刚度改变高度；车辆停止时维持高度改变刚度；车辆装卸时维持高度，装卸完毕后改变刚度，保持固有频率；车辆行进中改变至指定高度；车辆行进中改变至指定刚度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中机械部分组成的主视图；
图2是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中双腔室空气弹簧装配的主视图的剖视图；
图3是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中供气及调压装置的主视图；
图4是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中控制系统结构组成图；
图5是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中静态控制工况一的控制流程；
图6是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中静态控制工况二的控制流程；
图7是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中静态控制工况三的控制流程；
图8是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中静态控制工况四的控制流程；
图9是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中动态控制工况一的控制流程；
图10是本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧及其控制方法中动态控制工况二的控制流程
图中：1.原车减振器，2.双腔室空气弹簧，3.供气及调压装置，4.空气弹簧下端盖防尘环，5.主活塞内密封圈，6.空气弹簧活塞杆，7.主活塞外密封圈，8.主活塞外导向环，9.主活塞内导向环，10.活塞杆下端盖密封圈，11.空气弹簧上端盖，12.空气弹簧上端盖内密封圈，13.空气弹簧紧固螺栓密封圈吧，14.空气弹簧上端盖外密封圈，15.上蓄能器气嘴，16.空气弹簧外筒，17.空气弹簧紧固螺栓，18.空气弹簧主活塞，19.空气弹簧内筒，20.空气弹簧下端盖外密封圈，21.空气弹簧下端盖，22.空气弹簧下端盖内密封圈，23.下蓄能器气嘴，24.活塞杆下端盖，25.活塞杆固定环密封圈，26.活塞杆固定环，27.上腔压力传感器，28.上腔室开关阀，29.附加上蓄能器压力传感器，30.附加上蓄能器，31.上腔支路开关阀，32上腔支路三通，33.气泵，34.空气滤清器，35.上下支路隔离阀，36.泄压阀，37.消声器，38.下腔支路三通，39.下腔支路开关阀，40.附加下蓄能器压力传感器，41.附加下蓄能器，42.下腔室开关阀，43.下腔压力传感器，44.气压软管，45.紧固螺栓密封圈，46.空气弹簧控制器，47.悬架行程传感器，48.总线接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图1，本发明所述的独立调节高度刚度的空气弹簧机械部分由双腔室空气弹簧2与供气及调压装置3组成，双腔室空气弹簧2套装在原车减振器1上，且通过气压软管44与供气及调压装置3相连。
参阅图2，双腔室空气弹簧2由空气弹簧下端盖防尘环4、主活塞内密封圈5、空气弹簧活塞杆6、主活塞外密封圈7、主活塞外导向环8、主活塞内导向环9、活塞杆下端盖密封圈10、空气弹簧上端盖11、空气弹簧上端盖内密封圈12、空气弹簧紧固螺栓密封圈13、空气弹簧上端盖外密封圈14、上蓄能器气嘴15、空气弹簧外筒16、空气弹簧紧固螺栓17、空气弹簧主活塞18、空气弹簧内筒19、空气弹簧下端盖外密封圈20、空气弹簧下端盖21、空气弹簧下端盖内密封圈22、下蓄能器气嘴23、活塞杆下端盖24、活塞杆固定环密封圈25、活塞杆固定环26以及紧固螺栓密封圈45组成。
空气弹簧活塞杆6、空气弹簧主活塞18、活塞杆下端盖24以及活塞杆固定环26组成空气弹簧活塞总成。
空气弹簧主活塞18为圆盘状回转零件，其中心处为圆柱形通孔，通孔中自上而下加工有两个矩形环槽，上方环槽内安装主活塞内导向环9，用于传递侧向载荷，下方环槽内安装主活塞内密封圈5，用于密封下方压力，空气弹簧主活塞18通过主活塞内导向环9以及主活塞内密封圈5与原车减振器1的活塞杆接触，并可进行相对滑动。空气弹簧主活塞18外侧为上大下小两个圆柱面，上端大圆柱面上自上而下安装有三个矩形环槽，上下两个环槽中分别安装一个主活塞外导向环8，用于传递径向载荷，中间的环槽中安装有主活塞外密封圈7，用于空气弹簧主活塞上下腔室的密封。空气弹簧主活塞外侧下端小圆柱面下端加工有一段外螺纹，用于与空气弹簧活塞杆6螺纹连接。在空气弹簧活塞杆6拉力下，空气弹簧主活塞18下端面与原车减振器1下端外筒的上表面接触。
空气弹簧活塞杆6为中空圆筒状回转零件，其外表面经过渗碳及高频淬火后进行镀铬处理，具有很高的硬度及耐磨性。空气弹簧活塞杆6内圆柱面顶端位置加工有内径小于内圆柱面直径的内螺纹用于与空气弹簧主活塞18螺纹连接，内螺纹下方圆周方向加工有6个轴线垂直于空气弹簧活塞杆6中心轴线的通孔，通孔的直径在不影响空气弹簧活塞杆6极限工况强度的情况下尽量大。空气弹簧活塞杆6内圆柱面底端加工有一段光滑圆柱面，用于与活塞杆固定环密封圈25接触形成密封，光滑圆柱面上端加工有一段内径小于内圆柱面直径的内螺纹用于与活塞杆下端盖24进行螺纹连接。内螺纹上端加工有一个轴线与空气弹簧活塞杆6中心轴线垂直的通孔，该通孔上安装有下蓄能器气嘴23，并通过焊接形成密封固定。空气弹簧活塞杆6内圆柱面上两段螺纹连接之后，空气弹簧活塞杆6上表面与空气弹簧主活塞18两外圆柱面间水平面接触，空气弹簧活塞杆6下表面与活塞杆下端盖24两外圆柱面间水平面接触。
活塞杆下端盖24为中空圆盘状回转零件，其内圆柱面分为上下两段，上端较小的圆柱面上加工有一个矩形环槽，其中安装活塞杆下端盖密封圈10，用于密封空气弹簧活塞杆6内部压力。下端较大的内圆柱面上加工有内螺纹，用于与活塞杆固定环26的外螺纹连接。活塞杆下端盖24外圆柱面分为上下两段，上端较小的圆柱面上端加工外螺纹，用于与空气弹簧活塞杆6的内螺纹连接，外螺纹下端加工有一个矩形环槽，其中安装活塞杆固定环密封圈25，用于密封空气弹簧活塞杆6内部压力。
活塞杆固定环26为中空圆环状回转零件，其内圆柱面通过点焊与原车减振器1下方外筒外圆柱面固定连接，其连接强度可以承受车辆运行过程中的所有垂直载荷。活塞杆固定环26外表面加工有外螺纹，用于与活塞杆下端盖24内螺纹连接，连接之后活塞杆固定环26上表面与活塞杆下端盖24内螺纹连接上方平面接触。
空气弹簧上端盖11、空气弹簧外筒16、空气弹簧紧固螺栓17、空气弹簧内筒19以及空气弹簧下端盖21组成空气弹簧腔室总成。
空气弹簧外筒16为中空的圆筒状回转零件，其内圆柱面的上下两端与表面光滑，与空气弹簧上端盖外密封圈14及空气弹簧下端盖外密封圈20接触并保证密封。在空气弹簧上端盖外密封圈14下方位置加工有一个轴线与空气弹簧外筒16中心轴线垂直的通孔，该通孔上安装有上蓄能器气嘴15，并通过焊接形成密封固定。
空气弹簧内筒19为中空的圆筒状回转零件，其内圆柱面经过磨削加工，与主活塞外密封圈7滑动配合并保持密封。空气弹簧内筒19靠近上端位置圆周方向加工有6个轴线垂直于空气弹簧内筒19中心轴线的通孔。在通孔的连接下，空气弹簧内筒19和空气弹簧外筒16之间的空间与空气弹簧内筒19内，空气弹簧主活塞18上部的空间相连，共同构成了弹簧上腔室。空气弹簧内筒19内，空气弹簧主活塞18下部的空间与空气弹簧活塞杆6内和原车减振器1之间的空间通过弹簧活塞杆6上的通孔相连通，共同构成了弹簧下腔室。
空气弹簧紧固螺栓17为内六角螺栓，螺栓杆的下端加工有一段外螺纹，外螺纹的上端为经过磨削的光滑圆柱面，与空气弹簧紧固螺栓密封圈13配合可以保持空气弹簧气体压力的密封。
空气弹簧上端盖11为圆盘状回转元件，其外圆柱面分为上下两段，下端较小的圆柱面上加工有矩形环槽，其中安装有空气弹簧上端盖外密封圈14，用于密封。空气弹簧上端盖11中心开有阶梯孔，上端较小的阶梯孔内圆柱面上加工有矩形环槽，其中安装有空气弹簧上端盖内密封圈12，用于密封弹簧内压力。下端较大的阶梯孔内圆柱面与空气弹簧内筒19外圆柱面上端过度配合。在空气弹簧上端盖11中心阶梯孔与外圆圆柱面之间绕空气弹簧上端盖11中心旋转轴线加工有圆周均布的8个阶梯通孔，其中安装空气弹簧紧固螺栓17，阶梯孔中较小的下端圆柱面内加工有矩形环槽，其中安装紧固螺栓密封圈45，用于密封弹簧内压力。
空气弹簧下端盖21为圆盘状回转元件，其外圆柱面分为上下两段，上端较小的圆柱面上加工有矩形环槽，其中安装有空气弹簧下端盖外密封圈20，用于密封。空气弹簧下端盖21中心加工有圆形通孔，通孔的内圆柱面上自上而下加工有两个环槽，其中上方的环槽为矩形截面，内部安装有空气弹簧下端盖内密封圈22，用于密封弹簧内压力，下方的环槽为阶梯矩形截面，其中安装有空气弹簧下端盖防尘环4，用于防止空气弹簧活塞杆6表面的灰尘在弹簧运动时影响空气弹簧下端盖内密封圈22的密封效果。空气弹簧下端盖21上表面在中心通孔外侧加工有矩形截面环形槽，环形槽的大直径内圆柱面与空气弹簧内筒19外圆柱面下端过度配合。在空气弹簧下端盖21上表面环形槽外侧绕零件回转轴线加工有圆周均布的8个内螺纹盲孔，内螺纹盲孔的分布位置与空气弹簧上端盖11上8个阶梯通孔相对应。空气弹簧紧固螺栓17穿过空气弹簧上端盖11上的阶梯通孔并通过螺纹与空气弹簧下端盖21内螺纹孔连接，产生的拉力将空气弹簧内筒19以及空气弹簧外筒16压紧在空气弹簧下端盖21与空气弹簧上端盖11之间。
活塞杆下端盖密封圈10、空气弹簧上端盖内密封圈12、空气弹簧紧固螺栓密封圈13、空气弹簧上端盖外密封圈14、空气弹簧下端盖外密封圈20以及活塞杆固定环密封圈25为橡胶材质的O型密封圈，主活塞外导向环8以及主活塞内导向环9为橡胶材质且一侧开口的导向带，空气弹簧下端盖防尘环4为橡胶材质的唇形密封圈，主活塞外密封圈7为分体式气动用活塞环，主活塞内密封圈5以及空气弹簧下端盖内密封圈22为分体式气动用活塞杆密封环。
参阅图3，供气及调压装置3由上腔压力传感器27、上腔室开关阀28、附加上蓄能器压力传感器29、附加上蓄能器30、上腔支路开关阀31、上腔支路三通32、气泵33、空气滤清器34、上下支路隔离阀35、泄压阀36、消声器37、下腔支路三通38、下腔支路开关阀39、附加下蓄能器压力传感器40、附加下蓄能器41、下腔室开关阀42以及下腔压力传感器43组成。
上腔压力传感器27左侧接口通过气压软管44与上蓄能器气嘴15相连，右侧接口通过气压软管与上腔室开关阀28左侧气体通道接口相连，上腔室开关阀28的右侧接口通过气压软管与附加上蓄能器30的左侧接口相连。附加上蓄能器30的上方安装有附加上蓄能器压力传感器29，用于测量附加上蓄能器30中的气体压力。附加上蓄能器30右侧接口通过气压软管与上腔支路开关阀31的左侧气体通道接口相连，上腔支路开关阀31的右侧气体通道接口通过气压软管与上腔支路三通32三个接口中的一个相连，上腔支路三通32的另一个接口通过气压软管与气泵33的出气口相连，气泵33的进气口与空气滤清器34出口相连，上腔支路三通32的最后一个接口通过气压软管与上下支路隔离阀35的一个接口相连。上下支路隔离阀35的另一接口通过气压软管与下腔支路三通38的一个接口相连，下腔支路三通38的另一个接口通过气压软管与泄压阀36的一个接口相连，泄压阀36的另一个接口与消声器37入口相连，消声器37出口直接连通大气。下腔支路三通38的最后一个接口通过气压软管与下腔支路开关阀39右侧接口相连，下腔支路开关阀39左侧接口通过气压软管与附加下蓄能器41右侧接口相连，附加下蓄能器41上方安装有附加下蓄能器压力传感器40，用于测量附加下蓄能器41中的气体压力。附加下蓄能器41左侧接口通过气压软管与下腔室开关阀42右侧接口相连，下腔室开关阀42左侧接口通过气压软管与下腔压力传感器43右侧接口相连，下腔压力传感器43左侧接口通过气压软管与下蓄能器气嘴23相连。上腔压力传感器27、附加上蓄能器压力传感器29、附加下蓄能器压力传感器40、下腔压力传感器43、上腔室开关阀28、上腔支路开关阀31、气泵33、上下支路隔离阀35、泄压阀36、下腔支路开关阀39以及下腔室开关阀42的信号线分别与总线相连。
上腔室开关阀28、上腔支路开关阀31、下腔支路开关阀39、下腔室开关阀42以及泄压阀36为常闭电磁阀，上下支路隔离阀35为常开电磁阀。
所述的传感器包括：上腔压力传感器27、附加上蓄能器压力传感器29、附加下蓄能器压力传感器40、下腔压力传感器43。执行器包括：上腔室开关阀28、上腔支路开关阀31、气泵33、上下支路隔离阀35、泄压阀36、下腔支路开关阀39以及下腔室开关阀42；上腔压力传感器27、附加上蓄能器压力传感器29、附加下蓄能器压力传感器40、下腔压力传感器43、上腔室开关阀28、上腔支路开关阀31、气泵33、上下支路隔离阀35、泄压阀36、下腔支路开关阀39以及下腔室开关阀42的信号线分别与总线相连；
参阅图4，固定安装在车辆后备箱中的空气弹簧控制器46通过总线与供气及调压装置3中各部件的信号端相连，通过总线接收供气及调压装置3中上腔压力传感器27、附加上蓄能器压力传感器29、附加下蓄能器压力传感器40以及下腔压力传感器43测量的压力信号。空气弹簧控制器46与车辆总线接口48相连，并通过车辆总线接口48获得车辆的车速、车门信息、油门、制动等车辆信息。空气弹簧控制器46通过总线从悬架行程传感器47处获得车辆高度信息。空气弹簧控制器46通过总线向供气及调压装置3中的上腔室开关阀28、上腔支路开关阀31、气泵33、上下支路隔离阀35、泄压阀36、下腔支路开关阀39以及下腔室开关阀42发出相应控制指令。
所述的独立调节高度刚度的空气弹簧控制方法包含静态控制方法与动态控制方法：
所述的静态控制方法包括四个部分：
1、车辆启动控制控制方法；
2、车辆变高度控制方法；
3、车辆变刚度控制方法；
4、车辆装载控制方法；
参阅图5，在车辆启动控制控制方法中，所述的独立调节高度刚度的空气弹簧将在驾驶员发动车辆后感知车身载荷，并控制悬架刚度，具体包括以下6个步骤。
(1)接通车辆电源，由供气及调压装置3向空气弹簧主活塞18上方的弹簧上腔室冲入高压气体，
(2)当悬架行程传感器47检测到悬架产生位移之后，对弹簧上腔室进行保压，
(3)由空气弹簧控制器46估算出车辆簧载质量，并结合当前车辆设置计算出悬架目标高度的初始刚度KS0，
(4)由空气弹簧控制器46计算出弹簧上腔室初始压力P10，以及弹簧上腔室充气的目标车身高度za，
(5)由供气及调压装置3继续对弹簧上腔室进行充气，并由空气弹簧控制器46判断，若目标车身高度za小于空气弹簧的拉伸极限行程h20，当车身高度达到za时对活塞上腔室进行保压，若目标车身高度za大于空气弹簧的拉伸极限行程h20，当车身高度不再增加时，计算出活塞上腔室充气目标压力P1u，当上腔压力传感器27测量的活塞上腔室压力达到P1u时，对活塞上腔室进行保压，
(6)活塞上腔室进行保压后继续对空气弹簧主活塞18下方的活塞下腔室充气，当悬架高度达到平衡位置时，对活塞下腔室进行保压，调节完成。
参阅图6，在车辆变高度控制方法中，当在车辆停止，驾驶员根据道路情况调节车辆高度时，所述的独立调节高度刚度的空气弹簧将控制车辆悬架的高度变化而保持刚度不变，具体包括以下3个步骤。
(1)由悬架行程传感器47测量车辆当前高度z1，由上腔压力传感器27以及下腔压力传感器43测量弹簧上腔室压力P11与弹簧下腔室压力P21，
(2)空气弹簧控制器46从总线获得以上三个信号并计算出当前弹簧刚度Ks1，根据驾驶员设置的终了目标高度z2计算出目标状态的弹簧上腔室压力P12与弹簧下腔室压力P22。
(3)由空气弹簧控制器46计算出高度调节中间状态的悬架高度z’，对驾驶员设置进行判断，若驾驶员设置悬架上升，则先对弹簧上腔室进行充放气调节，由供气及调压装置3调节弹簧上腔室压力，当悬架行程传感器47测量车辆高度达到z’时，对弹簧上腔室进行保压，然后调节弹簧下腔室压力至车辆高度达到z2，对活塞下腔室进行保压。若驾驶员设置悬架下降，则先对弹簧下腔室进行压力调节，由供气及调压装置3调节弹簧下腔室压力，当悬架行程传感器47测量车辆高度达到z’时，对弹簧下腔室进行保压，然后调节弹簧上腔室压力至车辆高度达到z2，对活塞上腔室进行保压，完成调节。
参阅图7，在车辆变刚度控制方法中，当车辆静止，驾驶员根据驾驶需要调节车辆刚度时，所述的独立调节高度刚度的空气弹簧将控制车辆悬架的刚度变化而保持高度不变，具体包括以下3个步骤。
(1)由悬架行程传感器47测量车辆当前高度z1，由上腔压力传感器27以及下腔压力传感器43测量弹簧上腔室压力P11与弹簧下腔室压力P21，
(2)空气弹簧控制器46从总线获得以上三个信号并计算出当前弹簧刚度K1，根据驾驶员设置的终了目标高度z2计算出调整终了的弹簧上腔室压力P12与弹簧下腔室压力P22。
(3)对驾驶员设置进行判断，若驾驶员设置悬架刚度上升，则先对弹簧上腔室进行压力调节，首先由空气弹簧控制器46计算出中间状态的悬架高度z’，然后由供气及调压装置3调节弹簧上腔室压力，当悬架行程传感器47测量车辆高度达到z4’时，对弹簧上腔室进行保压，然后调节弹簧下腔室压力至车辆高度达到z2，对活塞下腔室进行保压。若驾驶员设置悬架刚度下降，则先对弹簧下腔室进行压力调节，首先由空气弹簧控制器46计算出中间状态的悬架高度z4’，然后由供气及调压装置3调节弹簧下腔室压力，当悬架行程传感器47测量车辆高度达到z’时，对弹簧下腔室进行保压，然后调节弹簧上腔室压力至车辆高度达到z2，对活塞上腔室进行保压，完成调节。
参阅图8，在车辆装载控制方法中，当驾驶员停车时装卸物品时，所述的独立调节高度刚度的空气弹簧将保持车辆悬架高度不变并随后根据车辆载荷调整刚度，保持车辆性能的前后一致性，具体包括以下4个步骤。
(1)由空气弹簧控制器46从总线获得车速信号和车身信号，当车速为0且车门已打开的情况下开启控制，由空气弹簧控制器46获取悬架行程传感器47测量的车身高度，当车辆装载，车身下降时，控制供气及调压装置3向弹簧上腔室充气以维持车身高度，当车辆卸载，车身上升时，控制供气及调压装置3从弹簧上腔室放气以维持车身高度。
(2)当车身高度不在变化且车门关闭后，由上腔压力传感器27以及下腔压力传感器43测量弹簧上腔室压力P11与弹簧下腔室压力P21，由空气弹簧控制器46计算出当前簧载质量并由此算出目标刚度Kload。
(3)空气弹簧控制器46根据当前的双腔室空气弹簧2中气体参数及目标刚度计算出调节终了状态的弹簧上腔室压力P1load2与弹簧下腔室压力P2load2。
(4)根据车辆载荷变化情况进行调节，若车辆装载，先对弹簧上腔室进行调节，首先由空气弹簧控制器46计算出调整中间状态的悬架高度z5’，然后由供气及调压装置3调节弹簧上腔室充放气，当悬架行程传感器47测量车辆高度达到z5’时，对弹簧上腔室进行保压，然后调节弹簧下腔室压力至车辆高度达到z2，对活塞下腔室进行保压。若车辆卸载，先对弹簧下腔室进行调节，首先由空气弹簧控制器46计算出中间状态的悬架高度z5’，然后由供气及调压装置3调节弹簧下腔室压力，当悬架行程传感器47测量车辆高度达到z5’时，对弹簧下腔室进行保压，然后调节弹簧上腔室压力至车辆高度达到z2，对活塞上腔室进行保压，完成调节。
所述的动态控制方法包括二部分：
1、行进中变高度控制方法；
2、行进中变刚度控制方法；
参阅图9，在行进中变高度控制方法中，当车辆行进过程中，由驾驶员根据前方路况改变车辆高度时，所述的独立调节高度刚度的空气弹簧将保持车辆悬架刚度不变，具体包括以下5个步骤。
(1)空气弹簧控制器46读取寄存器保存的当前弹簧上腔室气体压力P11、弹簧下腔室气体压力P12以及悬架平衡位置高度Z1，并根据以上数据计算出当前弹簧上腔室中的气体质量m11、弹簧下腔室中的气体质量m21以及当前的弹簧刚度K1。
(2)根据驾驶员设置的悬架高度Z2与K1计算出调节终了状态下的弹簧上腔室压力P12以及弹簧下腔室压力P22，进而计算出调节终了状态下弹簧上腔室气体质量m12以及调节终了状态下弹簧下腔室气体质量m22。
(3)根据当前与目标状态下弹簧上腔室气体质量差值及弹簧下腔室内的气体质量差值，计算附加上蓄能器30中所需的气体压强Pac1以及附加下蓄能器41中所需的气体压强Pac2，由空气弹簧控制器46控制供气及调压装置3对附加上蓄能器30以及附加下蓄能器41中进行充气或放气达到目标压力，而后关闭上腔支路开关阀31、下腔支路开关阀39。
(4)由空气弹簧控制器46控制供气及调压装置3根据程序设置在合适时间打开上腔室开关阀28及下腔室开关阀42，将弹簧上腔室与附加上蓄能器30连通，弹簧下腔室与附加上蓄能器41连通，根据悬架行程传感器47反馈的悬架运动情况根据程序设置估算弹簧上腔室与弹簧下腔室内的气体质量，在合适时间关闭上腔室开关阀28及下腔室开关阀42，完成调节。
(5)调节完成之后将计算得到的P12、P22以及Z2保存进空气弹簧控制器46中的寄存器，并在下次停车之后根据传感器信号进行修正。
参阅图10，在行进中变刚度控制方法中，当车辆行进过程中，由驾驶员根据驾驶意图改变悬架刚度时，所述的独立调节高度刚度的空气弹簧将保持车辆高度不变，具体包括以下5个步骤。
(1)空气弹簧控制器46读取寄存器保存的当前弹簧上腔室气体压力P11、弹簧下腔室气体压力P12以及悬架平衡位置高度Z1，并根据以上数据计算出当前弹簧上腔室中的气体质量m11、弹簧下腔室中的气体质量m21以及当前的弹簧刚度K1。
(2)根据驾驶员设置的悬架刚度K2与Z1计算出调节终了状态下的弹簧上腔室压力P12以及弹簧下腔室压力P22，进而计算出调节终了状态下弹簧上腔室气体质量m12以及调节终了状态下弹簧下腔室气体质量m22。
(3)根据当前状态与目标状态下弹簧上腔室气体质量差值及弹簧下腔室内的气体质量差值，计算附加上蓄能器30中所需的气体压强Pac1以及附加下蓄能器41中所需的气体压强Pac2，由空气弹簧控制器46控制供气及调压装置3对附加上蓄能器30以及附加下蓄能器41中进行充气或放气达到目标压力，而后关闭上腔支路开关阀31、下腔支路开关阀39.
(4)由空气弹簧控制器46控制供气及调压装置3根据程序设置在合适时间打开上腔室开关阀28及下腔室开关阀42，将弹簧上腔室与附加上蓄能器30连通，弹簧下腔室与附加上蓄能器41连通。之后根据悬架行程传感器47反馈的悬架运动情况根据程序设置估算弹簧上腔室与弹簧下腔室内的气体质量，在合适时间关闭上腔室开关阀28及下腔室开关阀42，完成调节。
(5)调节完成之后将计算得到的P12、P22以及K2保存进空气弹簧控制器46中的对应的寄存器，并在下次停车之后根据传感器信号进行修正。

Claims (9)

1.一种独立调节高度与刚度的空气弹簧，包括双腔室空气弹簧(2)、供气及调压装置(3)和空气弹簧控制器(46)；其特征在于：
所述双腔室空气弹簧(2)套装在原车减振器(1)上，通过气压软管(44)与供气及调压装置(3)相连；所述空气弹簧控制器(46)固定安装在车辆后备箱中，通过总线与供气及调压装置(3)中各传感器及执行器的信号端相连。
2.按照权利要求1所述的一种独立调节高度与刚度的空气弹簧，其特征在于：
所述双腔室空气弹簧(2)包括空气弹簧活塞杆(6)、空气弹簧上端盖(11)、空气弹簧外筒(16)、空气弹簧紧固螺栓(17)、空气弹簧主活塞(18)、空气弹簧内筒(19)、空气弹簧下端盖(21)、活塞杆下端盖(24)和活塞杆固定环(26)；
所述空气弹簧活塞杆(6)、空气弹簧主活塞(18)、活塞杆下端盖(24)和活塞杆固定环(26)组成空气弹簧活塞总成；
空气弹簧活塞杆(6)固定连接在空气弹簧主活塞(18)下方，活塞杆下端盖(24)固定连接在空气弹簧活塞杆(6)下方，活塞杆固定环(26)固定连接在活塞杆下端盖(24)下方，活塞杆固定环(26)固定在原车减振器(1)外表面。
所述空气弹簧上端盖(11)、空气弹簧外筒(16)、空气弹簧紧固螺栓(17)、空气弹簧内筒(19)和空气弹簧下端盖(21)组成空气弹簧腔室总成；
空气弹簧上端盖(11)及空气弹簧下端盖(21)通过空气弹簧紧固螺栓(17)连接并压紧在空气弹簧内筒(19)及空气弹簧外筒(16)上下两端面上。
空气弹簧内筒(19)和空气弹簧外筒(16)之间形成的空间，与空气弹簧内筒(19)内部及空气弹簧主活塞(18)上部形成的空间通过空气弹簧内筒(19)上方的6个通孔相连，两部分空间共同构成了弹簧上腔室；
空气弹簧内筒(19)内部及空气弹簧主活塞(18)下部形成的空间，与空气弹簧活塞杆(6)内部及原车减振器(1)之间形成的空间通过弹簧活塞杆(6)上方的6个通孔相连通，两部分空间共同构成了弹簧下腔室。
3.按照权利要求2所述的一种独立调节高度与刚度的空气弹簧，其特征在于：
所述空气弹簧主活塞(18)通过主活塞内导向环(9)以及主活塞内密封圈(5)与原车减振器(1)的活塞杆接触，并能够相对滑动；
所述空气弹簧主活(18)塞外侧下端小圆柱面下端设有外螺纹，与空气弹簧活塞杆(6)螺纹连接；在空气弹簧活塞杆(6)拉力下，空气弹簧主活塞(18)下端面与原车减振器(1)下端外筒的上表面接触。
4.按照权利要求2所述的一种独立调节高度与刚度的空气弹簧，其特征在于：
所述空气弹簧活塞杆(6)为中空圆筒状回转零件，空气弹簧活塞杆(6)内圆柱面顶端位置加工有内径小于内圆柱面直径的内螺纹用于与空气弹簧主活塞(18)螺纹连接，内螺纹下方圆周方向加工有6个轴线垂直于空气弹簧活塞杆(6)中心轴线的通孔，用于将空气弹簧活塞杆(6)内部的空间与外部空间连通；
所述空气弹簧活塞杆(6)内圆柱面底端设有一段光滑圆柱面，光滑圆柱面上端设有一段内螺纹用于与活塞杆下端盖(24)进行螺纹连接；内螺纹上端设有一个轴线与空气弹簧活塞杆(6)中心轴线垂直的通孔，该通孔上固定有下蓄能器气嘴(23)，空气弹簧活塞杆(6)内圆柱面上下两段螺纹连接之后，空气弹簧活塞杆(6)上表面与空气弹簧主活塞(18)两外圆柱面间水平面接触，空气弹簧活塞杆(6)下表面与活塞杆下端盖(24)两外圆柱面间水平面接触。
5.按照权利要求2所述的一种独立调节高度与刚度的空气弹簧，其特征在于：
所述活塞杆下端盖(24)为中空圆盘状回转零件，其内圆柱面分为上下两段，上端较小的圆柱面上设有一个矩形环槽，其中安装活塞杆下端盖密封圈(10)；下端较大的内圆柱面上设有内螺纹，用于与活塞杆固定环(26)的外螺纹连接；
活塞杆下端盖(24)外圆柱面分为上下两段，上端较小的圆柱面上端加工外螺纹，用于与空气弹簧活塞杆(6)的内螺纹连接，外螺纹下端加工有一个矩形环槽，其中安装活塞杆固定环密封圈(25)。
6.按照权利要求2所述的一种独立调节高度与刚度的空气弹簧，其特征在于：
所述活塞杆固定环(26)为中空圆环状回转零件，其内圆柱面与原车减振器(1)下方外筒外圆柱面固定连接，活塞杆固定环(26)外表面设有外螺纹，用于与活塞杆下端盖(24)内螺纹连接，活塞杆固定环(26)上表面与活塞杆下端盖(24)内螺纹连接。
所述空气弹簧外筒(16)中，在空气弹簧上端盖外密封圈(14)下方位置设有一个轴线与空气弹簧外筒(16)中心轴线垂直的通孔，该通孔上固定安装有上蓄能器气嘴(15)；
所述空气弹簧内筒(19)为中空的圆筒状回转零件，空气弹簧内筒(19)靠近上端位置圆周方向设有6个轴线垂直于空气弹簧内筒(19)中心轴线的通孔，用于将空气弹簧内筒(19)内部空间与外部空间相连通；
所述空气弹簧上端盖(11)为圆盘状回转元件，其外圆柱面分为上下两段，下端较小的圆柱面上设有矩形环槽，其中安装有空气弹簧上端盖外密封圈(14)；空气弹簧上端盖(11)中心开有阶梯孔，上端较小的阶梯孔内圆柱面上设有矩形环槽，其中安装有空气弹簧上端盖内密封圈(12)；
在空气弹簧上端盖(11)中心阶梯孔与外圆圆柱面之间绕空气弹簧上端盖(11)中心旋转轴线设有圆周均布的8个阶梯通孔，其中安装空气弹簧紧固螺栓(17)，阶梯孔中较小的下端圆柱面内加工有矩形环槽，其中安装紧固螺栓密封圈(45)；
所述空气弹簧下端盖(21)为圆盘状回转元件，其外圆柱面分为上下两段，上端较小的圆柱面上设有矩形环槽，其中安装有空气弹簧下端盖外密封圈(20)；空气弹簧下端盖(21)中心设有圆形通孔，通孔的内圆柱面上自上而下设有两个环槽，其中上方的环槽内部安装有空气弹簧下端盖内密封圈(22)，下方的环槽安装有空气弹簧下端盖防尘环(4)；
空气弹簧下端盖(21)上表面在中心通孔外侧设有矩形截面环形槽，环形槽的大直径内圆柱面与空气弹簧内筒(19)外圆柱面下端过度配合；在空气弹簧下端盖(21)上表面环形槽外侧绕零件回转轴线设有圆周均布的8个内螺纹盲孔，内螺纹盲孔的分布位置与空气弹簧上端盖(11)上8个阶梯通孔相对应；空气弹簧紧固螺栓(17)穿过空气弹簧上端盖(11)上的阶梯通孔与空气弹簧下端盖(21)固定连接，产生的拉力将空气弹簧内筒(19)以及空气弹簧外筒(16)压紧在空气弹簧下端盖(21)与空气弹簧上端盖(11)之间。
7.按照权利要求1所述的一种独立调节高度与刚度的空气弹簧，其特征在于：
所述供气及调压装置(3)由上腔调压装置、下腔调压装置以及供排气装置组成；
上腔调压装置包含上腔压力传感器(27)、上腔室开关阀(28)、附加上蓄能器压力传感器(29)、附加上蓄能器(30)以及上腔支路开关阀(31)；
下腔调压装置包含下腔支路开关阀(39)、附加下蓄能器压力传感器(40)、附加下蓄能器(41)、下腔室开关阀(42)以及下腔压力传感器(43)；
供排气装置包含气泵(33)、空气滤清器(34)、上下支路隔离阀(35)、泄压阀(36)、消声器(37)、上腔支路三通(32)以及下腔支路三通(38)；
所述上腔压力传感器(27)左侧接口通过气压软管(44)与双腔室空气弹簧(2)中的上蓄能器气嘴(15)相连，右侧接口通过气压软管与上腔室开关阀(28)左侧气体通道接口相连，上腔室开关阀(28)的右侧接口通过气压软管与附加上蓄能器(30)的左侧接口相连；
附加上蓄能器(30)的上方安装有附加上蓄能器压力传感器(29)；
附加上蓄能器(30)右侧接口通过气压软管与上腔支路开关阀(31)的左侧气体通道接口相连，上腔支路开关阀(31)的右侧气体通道接口通过气压软管与上腔支路三通(32)三个接口中的一个相连，上腔支路三通(32)的另一个接口通过气压软管与气泵(33)的出气口相连，气泵(33)的进气口与空气滤清器(34)出口相连，上腔支路三通(32)的最后一个接口通过气压软管与上下支路隔离阀(35)的一个接口相连；上下支路隔离阀(35)的另一接口通过气压软管与下腔支路三通(38)的一个接口相连，下腔支路三通(38)的另一个接口通过气压软管与泄压阀(36)的一个接口相连，泄压阀(36)的另一个接口与消声器(37)入口相连，消声器(37)出口直接连通大气；
下腔支路三通(38)的最后一个接口通过气压软管与下腔支路开关阀(39)右侧接口相连，下腔支路开关阀(39)左侧接口通过气压软管与附加下蓄能器(41)右侧接口相连，附加下蓄能器(41)上方安装有附加下蓄能器压力传感器(40)；
附加下蓄能器(41)左侧接口通过气压软管与下腔室开关阀(42)右侧接口相连，下腔室开关阀(42)左侧接口通过气压软管与下腔压力传感器(43)右侧接口相连，下腔压力传感器(43)左侧接口通过气压软管与下蓄能器气嘴(23)相连。
8.一种如权利要求1所述的独立调节高度与刚度的空气弹簧的静态控制方法，其特征在于：
所述的独立调节高度刚度的空气弹簧包括四个工作模式：车辆启动工作模式、静态变高度控制工作模式、静态变刚度控制工作模式、车辆装卸载工作模式；
所述的车辆启动工作模式包含6个步骤：
(1)车辆接通电源后，向弹簧上腔室冲入高压气体；
(2)检测到悬架产生位移之后，对弹簧上腔室进行保压；
(3)估算车辆簧载质量，计算悬架初始刚度；
(4)计算弹簧上腔室初始压力及弹簧上腔室充气的目标高度；
(5)依据弹簧上腔室充气高度与弹簧的拉伸极限行程对比，获得充气终止条件，继续对弹簧上腔室进行充气，满足条件后保压；
(6)向活塞下腔室充气，当悬架高度达到平衡位置时，对活塞下腔室进行保压，调节完成；
所述的静态变高度控制工作模式包含3个步骤：
(1)测量车辆当前高度、弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力；
(2)计算当前弹簧刚度，计算目标状态弹簧上腔室压力及弹簧下腔室压力；
(3)计算高度调节中间状态的悬架高度，并依据驾驶员设置判断弹簧上腔室及弹簧下腔室调压顺序，对首先调压的腔室调节至悬架达到中间状态高度，进行保压，对另一腔室进行调压直到悬架达到驾驶员设置高度，进行保压，完成调节；
所述的静态变刚度控制工作模式包含3个步骤：
(1)测量车辆当前高度、弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力；
(2)计算当前弹簧刚度，根据驾驶员设置计算目标状态弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力；
(3)计算出中间状态的悬架高度，并依据驾驶员设置判断弹簧上腔室及弹簧下腔室调压顺序，对首先调压的腔室调节至悬架达到中间状态高度，进行保压，对另一腔室进行调压直到悬架回到当前悬架高度，进行保压，完成调节；
所述的车辆装卸载工作模式包含4个步骤：
(1)从总线获得车速信号和车身信号，当车速为0且车门已打开的情况下开启控制，获取当前的车身高度，当车辆装载、车身下降时，向弹簧上腔室充气以维持车身高度，当车辆卸载、车身上升时，从弹簧上腔室放气以维持车身高度；
(2)当车身高度不再变化且车门关闭后，测量弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力，计算出当前簧载质量并由此算出目标刚度；
(3)计算出调节目标状态的弹簧上腔室压力与弹簧下腔室压力；
(4)依据车辆装卸载状态判断弹簧上腔室及弹簧下腔室调压顺序，首先计算出调整中间状态的悬架高度，对首先调压的腔室调节至悬架达到中间状态高度，进行保压，对另一腔室进行调压直到悬架回到当前悬架高度，进行保压，完成调节。
9.一种如权利要求1所述的独立调节高度与刚度的空气弹簧的动态控制方法，其特征在于：
所述的独立调节高度刚度的空气弹簧包括两个工作模式：行进中变高度控制工作模式、行进中变刚度控制工作模式；
所述的行进中变高度控制工作模式包含5个步骤：
(1)读取空气弹簧控制器(46)中寄存器保存的当前弹簧上腔室气体压力、弹簧下腔室气体压力以及悬架平衡位置高度，计算出当前弹簧上腔室中的气体质量、弹簧下腔室中的气体质量以及弹簧刚度；
(2)根据驾驶员设置计算出调节目标状态下的弹簧上腔室压力以及弹簧下腔室压力，计算出调节目标状态下弹簧上腔室气体质量以及调节终了状态下弹簧下腔室气体质量；
(3)根据当前状态与目标状态下弹簧上腔室气体质量差值及弹簧下腔室内的气体质量差值，计算附加上蓄能器(30)中所需的气体压强以及附加下蓄能器(41)中所需的气体压强，对附加上蓄能器(30)以及附加下蓄能器(41)中进行充气或放气达到目标压力，而后关闭上腔支路开关阀(31)、下腔支路开关阀(39)；
(4)根据程序设置在合适时间打开上腔室开关阀(28)及下腔室开关阀(42)，根据悬架运动情况及程序设置估算弹簧上腔室与弹簧下腔室内的气体质量，在合适时间关闭上腔室开关阀(28)及下腔室开关阀(42)，完成调节；
(5)调节完成后将计算得到的弹簧上腔室压力、弹簧上腔室压力及悬架平衡位置高度保存进空气弹簧控制器(46)中的寄存器，并在下次停车之后根据传感器信号进行修正；
所述的行进中行进中变高度控制工作模式包含5个步骤：
(1)读取空气弹簧控制器(46)中寄存器保存的当前弹簧上腔室气体压力、弹簧下腔室气体压力以及悬架平衡位置高度，计算出当前弹簧上腔室中的气体质量、弹簧下腔室中的气体质量以及当前的弹簧刚度；
(2)根据驾驶员设置计算出调节终了状态下的弹簧上腔室压力以及弹簧下腔室压力，进而计算出调节目标状态下弹簧上腔室气体质量以及弹簧下腔室气体质量；
(3)根据当前状态与目标状态下弹簧上腔室气体质量差值及弹簧下腔室内的气体质量差值，计算附加上蓄能器(30)中所需的气体压强以及附加下蓄能器(41)中所需气体压强，对附加上蓄能器(30)以及附加下蓄能器(41)进行充气或放气达到目标压力，而后关闭上腔支路开关阀(31)、下腔支路开关阀(39)；
(4)根据程序设置在合适时间打开上腔室开关阀(28)及下腔室开关阀(42)，根据悬架运动情况及程序设置估算弹簧上腔室与弹簧下腔室内的气体质量，在合适时间关闭上腔室开关阀(28)及下腔室开关阀(42)，完成调节；
(5)调节完成后将计算得到的弹簧上腔室压力、弹簧上腔室压力及悬架平衡位置高度保存进空气弹簧控制器(46)中的寄存器，并在下次停车之后根据传感器信号进行修正。
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