CN108518440A - 一种容积可变的空气悬架共享气室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容积可变的空气悬架共享气室，涉及车用空气悬架的共享气室技术领域。包括共享气室腔体，齿轮条，扇形齿轮，偏心轮，连杆，连接空气弹簧的连接管路，活塞，活塞杆，连接管路通过五通管路连接不同空气弹簧，使悬架中的不同空气弹簧共用一个气室，实现气室共享。该共享气室通过电机驱动偏心轮做顺时针转动，由连杆带动齿轮机构运动，进而由活塞杆控制活塞做往复运动，从而改变共享气室的有效容积，最终改变空气弹簧系统的刚度；同时通过选择不同的空气弹簧与共享气室连通，使悬架系统处于不同的共享模式，以适应车辆的各种行驶工况，达到改善空气悬架系统综合性能的目的。本发明结构简单，稳定性强，工作可靠，寿命长。

Description

一种容积可变的空气悬架共享气室

技术领域

本发明涉及汽车空气悬架技术领域，特别涉及一种容积可变的空气悬架共享气室。

背景技术

当今人类社会不断发展和进步，人们的生活水平日益提高，汽车在人们的日常生活中发挥着不可替代的作用，同时，人们对汽车乘坐舒适性的要求不断提高，所以对汽车悬架提出了更高的要求。空气悬架较普通悬架有着不可替代的优势：空气悬架刚度低，装备空气悬架的车辆可以获得较低的固有频率，可改善汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性，且能减轻车辆对路面的破坏等。空气悬架以空气为工作介质，空气内摩擦极小，噪音低，使用寿命长。因此随着空气悬架的普及与改进，必然会在以后的汽车工业中得到更广泛的应用。

空气弹簧作为空气悬架的弹性元件，有着非常重要的作用。它利用气体的可压缩性实现其弹性作用——压缩气体的气压能够根据载荷和道路条件变化进行调节，无论是满载还是空载，整车高度不会改变，可大大提高乘坐舒适性。多年来，国内外学者对影响空气弹簧刚度的因素做了大量的研究，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的容积对空气弹簧刚度的影响。在其所著论文《带附加气室空气弹簧动刚度的线性化模型研究》中，得出结论：附加气室与主气室容积比在0到3范围内，空气弹簧的刚度随着附加气室容积的增大而减小，且附加气室容积的变化对弹簧刚度影响明显。

现有专利文献“一种外置附加气室的空气弹簧系统”（申请号201520698649.5），将附加气室置于空气弹簧下方，中间盖板上有节流孔使其相通。其缺陷是：使空气弹簧高度增加，加大了布置难度；同时由于附加气室容积固定，空气弹簧刚度变化范围较小。专利“一种容积可变的空气弹簧附加气室”（申请号201110082859.8）通过控制活塞的往复运动实现附加气室容积的改变，其存在的问题是结构较复杂，且容易发生故障。

上述结构的附加气室虽然一定程度上提高了空气弹簧的减振性能，但附加气室只能与一个空气弹簧相连接，而且结构较为复杂，制造维护成本较高。本发明提出一种容积可变的空气悬架共享气室，其既可以与悬架系统中的一个空气弹簧相连，又可以同时和多个空气弹簧相连，可以在不同的空气弹簧间真正实现“气室共享”，进而改变空气弹簧的有效容积，使用维护方便，增大了空气弹簧的刚度变化范围。

发明内容

本发明的目的在于：解决上述已知技术缺陷，提供一种容积可变的空气悬架共享气室，通过选取不同的空气弹簧与共享气室连通，实现气室共享，同时，该气室在不与外界进行气体交换的前提下，能够通过活塞的往复运动改变共享气室的有效容积，进而改变空气弹簧的刚度。

实现本发明目的的技术方案是：一种容积可变的空气弹簧共享气室包括齿条连杆、齿条连杆固定件、齿条、螺栓、扇形齿轮件、螺栓、连杆、螺栓、偏心轮固定件、偏心轮、共享气室密封装置、螺母、连接管路、盖板、固定连接装置、共享气室有效容积腔、活塞密封装置、活塞、共享气室腔体、活塞杆密封装置、活塞杆；所述共享气室腔体下端的连接管路与五通管路连接，五通管路的四个分支分别与四个空气弹簧连接，同时通过选择不同的空气弹簧与共享气室连通，使悬架系统处于不同的共享模式。所述共享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，所述活塞杆的另一端与齿条相连接，活塞与共享气室腔体相接触的表面上装有活塞密封装置，确保活塞两侧气体互不相通，活塞杆与共享气室腔体相接触的表面装有活塞杆密封装置，确保共享气室内的气体和外部气体互不相通。所述偏心轮通过轴孔与电机连接。所述连杆一端通过螺栓与偏心轮相连接，另一端通过螺栓与扇形齿轮件相连接。所述扇形齿轮件的齿轮部分与齿条相互啮合，连杆运动带动齿轮齿条相对运动，进而驱动活塞杆和活塞做往复运动。所述齿条连杆的底部与齿条连接，并且在齿条连杆固定件的作用下进行上下运动。

本发明以电机为动力装置，通过ECU控制电机转动，带动偏心轮做顺时圆周运动，偏心轮通过连杆驱动齿轮机构做往复运动，齿条连杆带动活塞上下运动，来实现共享气室有效容积的变化。当活塞处于附加气室腔体中间位置时，共享气室有效容积腔中的压力处于正常状态，当活塞处于附加气室腔体底部时，共享气室有效容积腔体积最小，腔内的压力最大，当活塞处于附加气室腔体顶部时，共享气室有效容积腔体积最大，腔内的压力最小，可以控制共享气室有效容积腔的压力范围。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过活塞的运动来改变共享气室的有效容积，空气弹簧的刚度随着共享气室容积的变化而改变，使得空气弹簧刚度调节范围更大。

（2）本发明传动方式为齿轮传动，传动效率高，工作可靠，使用寿命长，结构紧凑。

（3）本发明既可以与单个空气弹簧连接，也可以同时和多个空气弹簧连接，实现空气弹簧间的气室共享，具有多种选择模式。

（4）本发明不仅仅局限于应用在高级轿车空气悬架系统上，对于其他机械设备、客车等安装使用的空气弹簧均适用。

（5）本发明为闭环封闭气室，不与外界进行气体交换，防止外界气体中的杂质进入共享气室，提高了系统的可靠性。

附图说明

为了更全面的理解本发明的结构和具体实施方式，下面结合附图详细说明。

图1是本发明可以改变有效容积的空气悬架共享气室的结构图

图中：1-齿条连杆、2-齿条连杆固定件、3-齿条、4-螺栓、5-扇形齿轮件、6-螺栓、7-连杆、8-螺栓、9-电机轴连接件、10-偏心轮、11-盖板密封装置、12-螺母、13-连接管路、14-盖板、15-固定连接装置、16-共享气室有效容积腔、17-活塞密封装置、18-活塞、19-共享气室腔体、20-活塞杆密封装置、21-活塞杆。

具体实施方式

如图1所示是一种容积可变的空气悬架共享气室，包括共享气室腔体19和连接管路13，共享气室腔体19敞开端通过盖板14密封，盖板14和共享气室腔体19的接触面上有密封装置11，盖板14通过连接管路13与五通管路连接，五通管路的四个孔分别与四个空气弹簧相连，盖板14和共享气室腔体19通过固定连接装置15连接。共享气室腔体19内部装有活塞18，活塞18与共享气室腔体19相接触的表面装有活塞密封装置17，活塞18中心处通过螺母12固定装配活塞杆21，活塞杆21与共享气室腔体19间通过活塞杆密封装置20进行密封，保证共享气室整体的密封性。

本发明通过电机转动带动偏心轮10以电机轴连接件9为圆心做顺时圆周运动，偏心轮10转动带动连杆7绕螺栓6和螺栓8转动，带动扇形齿轮件5绕螺栓4上下运动，从而通过扇形齿轮件5和齿条3的啮合运动，带动齿轮连杆1上下运动，进而驱动活塞18上下运动；当偏心轮10转动使螺栓8处于图1中A点和B点时，活塞18处于图1中的位置O，共享气室有效容积腔16中的气压处于正常状态；当螺栓8运动到图1中C点时，活塞18处于图1中的位置b，共享气室有效容积腔16体积最小，共享气室有效容积腔16内的压力最大；当螺栓8运动到图1中D点时，活塞18处于图1中的位置a，共享气室有效容积腔16体积最大，共享气室有效容积腔16内的压力最小。该设计起到了限位的作用，防止活塞运动至最上端或最下端时与共享气室腔体19封闭端或盖板14发生碰撞，损坏装置，同时，还能防止活塞运动至最上端或最下端时共享气室有效容积腔16内的压力过小或过大，进而造成空气弹簧内的压力过大或过小，影响空气弹簧的稳定性。

活塞18有三个极限位置：

1、当螺栓8处于图1中A点或B点时，活塞18处于图1所示的位置O，这时共享气室有效容积腔16中的气压处于正常状态，当共享气室腔体19通过连接管路13与空气弹簧相连接时，空气弹簧的共享容积增大，空气弹簧的刚度减小，这时的空气弹簧刚度较小，提高了行驶平顺性。

2、当螺栓8处于图1中C点时，活塞18处于图1中的位置b，共享气室有效容积腔16的容积最小，压力最大，当共享气室腔体19通过连接管路13与空气弹簧相连接时，尽管空气弹簧的共享容积增大了，但由于容积增大的有限，相比与位置O，共享气室的有效容积最小，空气弹簧的刚度最大。

3、当螺栓8处于图1中D点时，活塞18处于图1中的位置a，共享气室有效容积腔16的容积最大，压力最小，当共享气室腔体19通过连接管路13与空气弹簧相连接时，空气弹簧的共享容积最大，这时的空气弹簧刚度最小。

根据行驶工况的需求，通过控制偏心轮10转动使活塞18可选择处于ab间的任一位置，使得共享气室有效容积腔16容积改变，进而实现空气弹簧刚度的调节。

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，根据上述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解释发明的原理和实际应用，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 (7)

1.一种容积可变的空气弹簧共享气室，其特征在于，包括齿条连杆（1）、齿条连杆固定件（2）、齿条（3）、螺栓（4）、扇形齿轮件（5）、螺栓（6）、连杆（7）、螺栓（8）、电机轴连接件（9）、偏心轮（10）、盖板密封装置（11）、螺母（12）、连接管路（13）、盖板（14）、固定连接装置（15）、共享气室有效容积腔（16）、活塞密封装置（17）、活塞（18）、共享气室腔体（19）、活塞杆密封装置（20）、活塞杆（21）；所述齿条连杆（1）通过齿条连杆固定件（2）进行左右约束，与齿条（3）固定相连，齿条下端的活塞杆（21）通过活塞杆密封装置（17）与活塞（18）相连；所述螺栓（4）对扇形齿轮件（5）进行前后方向的约束，扇形齿轮件（5）的齿轮部分与齿条（3）配合，尾部通过螺栓（6）与连杆（7）连接；所述连杆（7）通过螺栓（8）与偏心轮（10）连接；所述偏心轮（10）通过电机轴连接件（9）与电机轴连接；所述共享气室有效容积腔（16）通过连接管路（13）与空气弹簧连接；所述连接管路（13）通过五通管路连接至不同的空气弹簧，实现气室共享。

2.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧共享气室，其特征在于通过电机转动，带动偏心轮（10）以电机轴连接件（9）为圆心做顺时圆周运动；通过控制偏心轮（10）转动使螺栓（8）处于图1中A点和B点时，共享气室有效容积腔（16）内的压力处于正常状态；当螺栓（8）运动到图1中C点时，共享气室有效容积腔（16）体积最小，共享气室有效容积腔（16）内的压力最大；当螺栓（8）运动到图1中D点时，共享气室有效容积腔（16）体积最大，共享气室有效容积腔（16）内的压力最小；根据活塞（18）的运动可以控制共享气室有效容积腔（16）的容积。

3.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧共享气室，其特征在于齿条（3）和扇形齿轮件（5）间的传动方式为齿轮传动，该传动方式传动效率高，工作可靠，使用寿命长，结构紧凑。

4.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧共享气室，其特征在于不需要借助其他的设备就可以改变共享气室容积的内部气压，从而使得空气弹簧刚度调节范围更大。

5.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧共享气室，其特征在于当螺栓（8）处于图1中C点时，活塞（18）的下表面处于图1中的位置b，当螺栓（8）处于图1中D点时，活塞（18）的上表面处于图1中的位置a，该设计起到了限位的作用，防止活塞运动至最上端或最下端时与共享气室腔体（19）封闭端或盖板（14）发生碰撞，损坏装置。

6.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧共享气室，其特征在于共享气室腔体（19）为闭环封闭气室，不与外界进行气体交换，防止外界气体中的杂质进入共享气室，提高了系统的可靠性。

7.根据权利要求1所述的容积可变的空气弹簧共享气室，其特征在于共享气室腔体（19）容积能够实现连续调节。