CN106641070B - 刚度连续可调的空气弹簧及刚度连续可调的空气弹簧系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种刚度连续可调的空气弹簧，包括呈管状的壳体，所述壳体的一端封闭，另一端经由气囊连接有底座，在壳体上设有与壳体内部相连通的气口，在壳体内设有弹性隔膜，以使壳体内分隔成居于弹性隔膜两侧的第一腔室和第二腔室，气口与第一腔室连通，在壳体上还设有与第二腔室相连通的油口。本发明还提供了一种应用有该刚度连续可调的空气弹簧的刚度连续可调的空气弹簧系统。本发明所述的刚度连续可调的空气弹簧，通过第二腔室容积的变化可导致第一腔室容积的变化，以此可达到改变空气弹簧的刚度，且由于第一腔室和第二腔室形成于壳体中，相比于采用附加气室的空气弹簧，也可避免空气弹簧占用空间大、影响整车设计等问题。

Description

刚度连续可调的空气弹簧及刚度连续可调的空气弹簧系统

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种刚度连续可调的空气弹簧。本发明还涉及一种应用有该刚度连续可调的空气弹簧的刚度连续可调的空气弹簧系统。

背景技术

随着技术的发展，人们对汽车的操控性和舒适性有了更高的要求，传统的被动悬架系统所采用的螺旋弹簧的刚度接近于线性，若兼顾舒适性则需减小螺旋弹簧在平衡位置的刚度，这样会导致汽车的操控性能变差。此外，采用螺旋弹簧的传统被动悬架因高度不可调，也使得汽车的通过性能较差。而空气悬架系统的出现则很好的解决了传统被动悬架系统存在的上述缺陷。

空气悬架系统是以空气弹簧作为弹性元件，以利用气体的可压缩性实现弹性作用，现有研究中发现空气弹簧的容积对其刚度特性有着显著的影响，如中国工程院院士郭孔辉所著的《空气弹簧特性理论的初步研究》中即提到，空气弹簧刚度与气体折算高度成反比，而气体容积与气体折算高度成正比。这样便可通过改变气室的体积来改变空气弹簧的刚度特性，以使空调弹簧的优越性得以充分发挥，从而更好的改善汽车的性能。

为了实现空气弹簧的刚度可变，目前的空气弹簧大都选择在空气弹簧上增加附气室，且附气室的容积也大多为不变，但带有附加气室的空气弹簧占用空间大、布置很不方便，从而会影响到整车的设计工作。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种刚度连接可调的空气弹簧，以能够克服现有技术中的不足，提升空气弹簧的使用效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种刚度连续可调的空气弹簧，包括呈管状的壳体，所述壳体的一端封闭，另一端经由气囊连接有底座，在所述壳体上设有与壳体内部相连通的气口，在所述壳体内设有弹性隔膜，以使壳体内分隔成居于所述弹性隔膜两侧的第一腔室和第二腔室，所述气口与第一腔室连通，在壳体上还设有与第二腔室相连通的油口。

进一步的，所述第一腔室与气囊及底座相接。

进一步的，在所述第一腔室内设有连接于壳体内壁上的隔板，所述隔板靠近于弹性隔膜设置，并在所述隔板上设有至少一个通孔。

进一步的，在所述隔板靠近于底座一侧的端面上固连有弹性限位块。

进一步的，所述弹性限位块设于隔板的中部，所述通孔为分设于弹性限位块周侧的多个。

进一步的，在第二腔室内设有贴靠壳体的内壁、并抵置在弹性隔膜和壳体的封闭端之间的支撑块。

进一步的，所述壳体的封闭端由连接在壳体端部的密封盖封闭，所述支撑块抵置于所述密封盖上。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明所述的刚度连续可调的空气弹簧，通过在壳体内设置弹性隔膜将壳体内分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室连通气口用以实现空气弹簧功能，而第二腔室连通油口则能够通过注入油量的变化而改变第二腔室的容积，第二腔室容积的变化进而会导致第一腔室容积的变化，从而可利用第一腔室容积的改变达到改变空气弹簧刚度的目的，且通过第二腔室注油量的连续变化，便可实现空气弹簧刚度的连续改变。由于弹性隔膜设置在壳体内，以使第一腔室和第二腔室形成于壳体中，从而相比于现有的采用附加气室的空气弹簧，也可避免空气弹簧占用空间大、影响整车设计等问题。

(2)设置隔板可对弹性隔膜进行阻挡，以避免弹性隔膜因过度膨胀而胀裂。

(3)设置弹性限位块能够防止底座与隔板发生刚性撞击，以避免悬架在大行程跳动时空气弹簧刚度的剧烈变化，同时也能够对空气弹簧起到保护作用。

(4)弹性限位块设于隔板中部可使其结构简单，便于设计实施，且也能够使弹性限位块与底座的接触更加平稳。

(5)设置支撑块可有利于增加弹性隔膜连接的稳定性，采用密封盖密封可有利于弹性隔膜及支撑块的连接布置。

本发明的另一目的在于提出一种刚度连续可调的空气弹簧系统，其包括如上所述的刚度连续可调的空气弹簧，还包括与所述气口相连接的气源，与所述油口相连接的液压源，以及控制所述气源和液压源工作，以向第一腔室内充、放气或向所述第二腔室内注、排油的控制器。

进一步的，所述气源为空气压缩机或储气瓶。

进一步的，所述液压源为液压泵或液压缸。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的刚度连续可调的空气弹簧系统，控制器可根据汽车运行的不同工况的设定来控制液压源向第二腔室的注油量，从而可利用第二腔室容积的变化来改变空气弹簧的刚度特性，以此改善汽车低速行驶的舒适性，以及高速行驶时的操控性。而控制器也可根据汽车运行工况控制气源向第一腔室的供气量来调整空气弹簧的高度，也可提高汽车高速行驶时的安全性，以及低速、坏路面行驶时的通过性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一所述的刚度连续可调的空气弹簧的结构示意图；

图2为本发明实施例一所述的隔板的结构示意图；

附图标记说明：

1-第二腔室，2-油口，3-弹性限位块，4-气口，5-第一腔室，6-壳体，7-气囊，8-密封盖，9-弹性隔膜，10-支撑块，11-通孔，12-隔板，13-底座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例涉及一种刚度连续可调的空气弹簧，如图1中所示，其包括呈管状的壳体6，壳体6的一端通过密封盖8封闭，壳体6的另一端经由气囊7连接有底座13，在壳体6上也设有与壳体6内部相连通的气口4。本实施例中在壳体6内还设有弹性隔膜9，弹性隔膜9将壳体6内分隔成居于弹性隔膜9两侧的第一腔室5和第二腔室1，前述气口4即与第一腔室5连通，而在壳体6上还设置有与第二腔室1相连通的油口2。

本实施例中弹性隔膜9可采用橡胶材质，并硫化连接在壳体6的内壁上，为保证弹性隔膜9在高压环境下连接的稳定性，也可进一步如图1中所示，在第二腔室1内设置一贴靠壳体6的内壁、并抵置在弹性隔膜9和密封盖8之间的支撑块10。密封盖8可采用螺纹结构连接在壳体6的端部，以能够将密封盖8拆除，当然除了螺纹连接，也可使密封盖8为焊接在壳体6端部的板状结构，以与壳体6成为一体。

如图1中所示，本实施例中在第一腔室5内还设置有一连接在壳体6内壁上的隔板12，隔板12靠近于弹性隔膜9布置，第一腔室5因隔板12的设置而被分隔成上下两个腔室，在隔板12上也设置有通孔11，以连通前述的上下腔室。设置隔板12可对变形的弹性隔膜9进行阻挡，以避免在第二腔室1容积增大时弹性隔膜9因过度膨胀而胀裂。而为了防止底座13与隔板12发生刚性撞击，以避免悬架在大行程跳动时空气弹簧刚度的剧烈变化，同时也为了对空气弹簧进行保护，本实施例中在隔板12上靠近于底座13一侧的端面上也设置有一弹性限位块3。

弹性限位块3同样可采用橡胶材质，并硫化连接在隔板12上，本实施例中为便于弹性限位块3的设计组装，且也能够使弹性限位块3与底座13的接触更加平稳，弹性限位块3设计为布置在隔板12的中部，而隔板12上的通孔则为设置在弹性限位块3周侧的多个，此时隔板12的具体结构可如图2中所示。

本刚度连续可调的空气弹簧通过在壳体6内设置弹性隔膜9将壳体6内分隔成第一腔室5和第二腔室1，第一腔室5连通气口4可实现空气弹簧功能，而第二腔室1连通油口2则能够通过注入油量的变化而实现第二腔室1容积的改变，第二腔室1容积的变化进而会导致第一腔室5容积的变化，从而可利用第一腔室5容积的改变达到改变空气弹簧刚度的目的，且通过第二腔室1注油量的连续变化，便可实现空气弹簧刚度的连续改变。由于弹性隔膜9设置在壳体6内，以使第一腔室5和第二腔室1形成于壳体6中，从而相比于现有的采用附加气室的空气弹簧，也可避免空气弹簧占用空间大、影响整车设计等问题。

实施例二

本实施例涉及一种刚度连续可调的空气弹簧系统，其包括如实施例一所述的刚度连续可调的空气弹簧，还包括与空气弹簧上的气口相连接的气源，与油口相连接的液压源，以及控制上述气源和液压源工作，以向第一腔室内充、放气或向所述第二腔室内注、排油的控制器。控制器可采用汽车的ECU，而气源则可采用安置在汽车上的空气压缩机或储气瓶，液压源也可为采用设置在汽车上的液压泵或液压缸。

该刚度连续可调的空气弹簧系统在使用中，控制器可根据汽车运行的不同工况的设定来控制液压源向第二腔室的注油量，从而可利用第二腔室容积的变化来改变空气弹簧的刚度特性，以此改善汽车低速行驶的舒适性，以及高速行驶时的操控性。而控制器也可根据汽车运行工况控制气源向第一腔室的供气量来调整空气弹簧的高度，也可提高汽车高速行驶时的安全性，以及低速、坏路面行驶时的通过性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种刚度连续可调的空气弹簧，包括呈管状的壳体(6)，所述壳体(6)的一端封闭，另一端经由气囊(7)连接有底座(13)，在所述壳体(6)上设有与壳体(6)内部相连通的气口(4)，其特征在于：在所述壳体(6)内设有弹性隔膜(9)，以使壳体(6)内分隔成居于所述弹性隔膜(9)两侧的第一腔室(5)和第二腔室(1)，所述气口(4)与第一腔室(5)连通，在壳体(6)上还设有与第二腔室(1)相连通的油口(2)；

所述第一腔室(5)与气囊(7)及底座(13)相接；

在所述第一腔室(5)内设有连接于壳体(6)内壁上的隔板(12)，所述隔板(12)靠近于弹性隔膜(9)设置，并在所述隔板(12)上设有至少一个通孔(11)；

在所述隔板(12)靠近于底座(13)一侧的端面上固连有弹性限位块(3)；

所述弹性限位块(3)设于隔板(12)的中部，所述通孔(11)为分设于弹性限位块(3)周侧的多个；

在第二腔室(1)内设有贴靠壳体(6)的内壁、并抵置在弹性隔膜(9)和壳体(6)的封闭端之间的支撑块(10)。

2.根据权利要求1所述的刚度连续可调的空气弹簧，其特征在于：所述壳体(6)的封闭端由连接在壳体(6)端部的密封盖(8)封闭，所述支撑块(10)抵置于所述密封盖(8)上。

3.一种刚度连续可调的空气弹簧系统，其特征在于：包括如权利要求1至2中任一项所述的刚度连续可调的空气弹簧，还包括与所述气口(4)相连接的气源，与所述油口(2)相连接的液压源，以及控制所述气源和液压源工作，以向第一腔室(5)内充、放气或向所述第二腔室(1)内注、排油的控制器。

4.根据权利要求3所述的刚度连续可调的空气弹簧系统，其特征在于：所述气源为空气压缩机或储气瓶。

5.根据权利要求3所述的刚度连续可调的空气弹簧系统，其特征在于：所述液压源为液压泵或液压缸。

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