CN111306234B - 一种空气弹簧及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空气弹簧及车辆，车辆包括车架和空气弹簧，空气弹簧包括辅助气室以及气囊，气囊与辅助气室之间设有连通通道，气囊连接有补气装置，辅助气室与大气连通，辅助气室上在连通通道位置处设有启闭装置，启闭装置包括一片铰接连接在辅助气室上的气门，辅助气室上还在连通通道处设有在气门关闭时与气门挡止配合的密封挡沿；气门和密封挡沿的至少一个包含有磁性材料，而使气门能够在磁吸力作用下转动到关闭状态，关闭状态时气门与密封挡沿密封配合，从而将连通通道封堵，在气囊内的气体对气门的压力达到气门与密封挡沿之间的磁吸力时，气门转动而导通气囊和辅助气室；所述辅助气室上还设有用于限制气门转动角度的限位结构。

Description

一种空气弹簧及车辆
技术领域
本发明涉及车辆悬架技术领域，具体涉及一种空气弹簧及车辆。
背景技术
空气弹簧是在密闭容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现弹性支撑，为了提高现有车辆悬挂系统的支撑性能，改善车内人员的驾乘体验，发展出可变刚度的空气弹簧。
授权公告号CN105221646B、授权公告日2017.08.04的中国发明专利，公开了一种空气弹簧及使用该空气弹簧的车辆，空气弹簧包括气囊、辅助气室、承受冲击力的承力座和支撑座，辅助气室与气囊之间设有用于气流流动的连通通道，连通通道上设有启闭装置，承力座具有在受到冲击力时相对于支撑座运动的上限位置和下限位置，启闭装置在承力座正常运动时处于开启状态，启闭装置在承力座处于上限位置以上和下限位置以下时处于关闭状态，启闭装置包括与连通通道相同的阀座、与阀座上所设的阀口启闭配合的阀板，阀板通过弹性连接件与承力座连接。在车辆紧急刹车和突然加速时，承力座就相对于支撑座发生上下运动，承力座带动阀板上下移动并与阀口配合关闭连通通道，从而提高空气弹簧的瞬时刚度，降低车辆的俯冲量，提高整车的平顺性。
但是，车辆在路面行驶过程中，如果遇到减速带等路面凸起时，空气弹簧会受到上下方向的压缩，空气弹簧在压缩时的刚度瞬间增大，但是刚度增大之后，车辆在通过减速带等路面凸起的过程中整车跳动严重，舒适性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气弹簧，以解决车辆在通过减速带等路面凸起时，因现有空气弹簧受压缩而刚度增大，在通过过程中整车跳动严重，舒适性差的问题。本发明的目的还在于提供一种车辆，以解决车辆在通过减速带等路面凸起时，因现有空气弹簧受压缩而刚度增大，在通过过程中整车跳动严重，舒适性差的问题。
为实现上述目的，本发明的空气弹簧的技术方案是：
空气弹簧包括辅助气室以及安装在辅助气室上的气囊，气囊与辅助气室之间设有连通通道，气囊连接有补气装置，辅助气室与大气连通，辅助气室上在连通通道位置处设有启闭装置，启闭装置包括一片铰接连接在辅助气室上的气门，辅助气室上还在连通通道处设有在气门关闭时与气门挡止配合的密封挡沿；气门和密封挡沿的至少一个包含有磁性材料，而使气门能够在磁吸力作用下转动到关闭状态，关闭状态时气门与密封挡沿密封配合，从而将连通通道封堵，在气囊内的气体对气门的压力达到气门与密封挡沿之间的磁吸力时，气门转动而导通气囊和辅助气室；所述辅助气室上还设有用于限制气门转动角度的限位结构。
有益效果：当车辆在行驶中遇到减速带等路面凸起时，由于车轮和车桥快速向上运动，气囊受到猛烈压缩体积变小，气体压强快速增大，当在气囊内的气体对气门的压力达到气门与密封挡沿之间的磁吸力时，气门转动打开，连通通道开启，气囊的腔体和辅助气室的腔体连通，部分气体进入辅助气室中；由于部分气体从气囊中排出，其中压强瞬间变小，气门又在磁吸力作用下自动关闭，将连通通道封堵，气囊中的气体量减少，空气弹簧的刚度降低，悬挂系统的压缩变形能力提高，确保车辆可以平稳地通过减速带等路面凸起，解决了在通过过程中整车跳动严重，舒适性差的问题；当车辆通过减速带等路面凸起后，通过补气装置向气囊中鼓入相应体积的气体进行压力补充，确保车辆在平坦路面正常行驶时，车辆的悬挂系统恢复到正常刚度，防止因悬挂系统刚度下降而引起车辆在过弯时侧倾严重，辅助气室与大气连通，可以确保每次能够冲开气门的最小压力值相同；辅助气室上还设有限位结构，来防止气门被气体冲开时摆动角度过大，使气门不能通过磁吸力自动关闭。
进一步的，在气门恢复到关闭状态时，为了保证气门与密封挡沿之间能够进行紧密的密封配合，所述密封挡沿为具有倾斜边缘的斜形挡沿，在关闭状态时所述气门的边缘与斜形挡沿的倾斜边缘贴合密封。
进一步的，在气门关闭连通通道时提高气门与密封挡沿之间的吸引力，所述气门和密封挡沿分别包含有相互吸引的磁性材料。
进一步的，为了简化气门的结构，气门为由磁体材料制成的气门。
为实现上述目的，本发明的车辆的技术方案是：
车辆包括车架和支撑在车架下侧的空气弹簧，空气弹簧包括辅助气室以及安装在辅助气室上的气囊，气囊与辅助气室之间设有连通通道，气囊连接有补气装置，辅助气室与大气连通，辅助气室上在连通通道位置处设有启闭装置，启闭装置包括一片铰接连接在辅助气室上的气门，辅助气室上还在连通通道处设有在气门关闭时与气门挡止配合的密封挡沿；气门和密封挡沿的至少一个包含有磁性材料，而使气门能够在磁吸力作用下转动到关闭状态，关闭状态时气门与密封挡沿密封配合，从而将连通通道封堵，在气囊内的气体对气门的压力达到气门与密封挡沿之间的磁吸力时，气门转动而导通气囊和辅助气室；所述辅助气室上还设有用于限制气门转动角度的限位结构。
有益效果：当车辆在行驶中遇到减速带等路面凸起时，由于车轮和车桥快速向上运动，气囊受到猛烈压缩体积变小，气体压强快速增大，当在气囊内的气体对气门的压力达到气门与密封挡沿之间的磁吸力时，气门转动打开，连通通道开启，气囊的腔体和辅助气室的腔体连通，部分气体进入辅助气室中；由于部分气体从气囊中排出，其中压强瞬间变小，气门又在磁吸力作用下自动关闭，将连通通道封堵，气囊中的气体量减少，空气弹簧的刚度降低，悬挂系统的压缩变形能力提高，确保车辆可以平稳地通过减速带等路面凸起，解决了在通过过程中整车跳动严重，舒适性差的问题；当车辆通过减速带等路面凸起后，通过补气装置向气囊中鼓入相应体积的气体进行压力补充，确保车辆在平坦路面正常行驶时，车辆的悬挂系统恢复到正常刚度，防止因悬挂系统刚度下降而引起车辆在过弯时侧倾严重，辅助气室与大气连通，可以确保每次能够冲开气门的最小压力值相同；辅助气室上还设有限位结构，来防止气门被气体冲开时摆动角度过大，使气门不能通过磁吸力自动关闭。
进一步的，在气门恢复到关闭状态时，为了保证气门与密封挡沿之间能够进行紧密的密封配合，所述密封挡沿为具有倾斜边缘的斜形挡沿，在关闭状态时所述气门的边缘与斜形挡沿的倾斜边缘贴合密封。
进一步的，在气门关闭连通通道时提高气门与密封挡沿之间的吸引力，所述气门和密封挡沿分别包含有相互吸引的磁性材料。
进一步的，为了简化气门的结构，气门为由磁体材料制成的气门。
附图说明
图1为本发明的车辆的具体实施例1中空气弹簧的气门处于关闭状态时的竖直剖视示意图；
图2为图1中A处的局部放大示意图；
图3为本发明的车辆的具体实施例1中空气弹簧的气门处于开启状态时的竖直剖视示意图；
图4为本发明的车辆的具体实施例1中空气弹簧装配在车辆上的主视示意图；
图5为本发明的车辆的具体实施例1中空气弹簧装配在车辆上的立体示意图。
图中：1-气囊、10-气门、12-气囊盖板、2-辅助气室、20-连通通道、21-斜形挡沿、22-挡销、3-减震器、4-气室支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的车辆的具体实施例1，如图4、图5所示，车辆包括车架、悬挂系统以及车轮，车轮转动安装在车桥中，悬挂系统连接在车桥和车体之间用于对车体进行弹性支撑，不仅可以过滤路面的细小颠簸，还能够提高车辆在行驶过程中的整体稳定性和平衡性。本实施例中的悬挂系统包括空气弹簧和减震器3，通过空气弹簧和减震器3共同支撑车架，以使车辆满足相应的刚度要求。如图1、图3所示，该空气弹簧包括气囊1和辅助气室2，气囊1在上辅助气室2在下，气囊1与辅助气室2之间设有连通通道20，气囊1连接有气泵，辅助气室2与大气连通，并在辅助气室2上连通通道20位置处设有启闭装置。
如图2所示，启闭装置包括一片铰接在辅助气室2对应连通通道20位置的气门10，辅助气室2上还在连通通道20处设有与气门10密封挡止配合的斜形挡沿21，在本实施例中，斜形挡沿21在圆周方向上连续布置，并且斜形挡沿21的内周边缘围成连通通道20的圆形通道口，内周边缘沿斜形挡沿21的厚度方向自上而下远离圆形通道口所在的轴线倾斜设置，相应的，与之匹配的气门10为大小相同的圆形片，气门10的外周设有与斜形挡沿21的边缘贴合密封的边缘。在其他实施例中，斜形挡沿的内周边缘围成连通通道的矩形通道口，内周边缘沿斜形挡沿的厚度方向自上而下远离矩形通道口所在的中心线倾斜设置，相应的，与之匹配的气门为大小相同的矩形片，气门的外周设有与斜形挡沿21的边缘贴合密封的边缘。当气门10转动到关闭状态时，气门10扣合在连通通道20的圆形通道口上，并且气门10的边缘与斜形挡沿21的倾斜边缘之间贴合密封。气门10由磁体材料制成，斜形挡沿21由异性磁体材料制成，根据异性相吸的原理，气门10在磁吸力作用下自动吸附在斜形挡沿21上，关闭连通通道20并将气囊1和辅助气室2上下密封分隔。本实施例中，气门10整体均为磁性材料，在其他实施例中，如果对气门与斜形挡沿之间的磁吸力要求不高，则气门本身还可以由铁磁材料（如铁、钴、镍）制成，并与斜形挡沿21的异性磁体相互吸引，从而实现气门的自动关闭。
气囊1中充有高压气体，气囊1的上部设置有气囊盖板12，通过气囊盖板12固定在车架上，在气囊盖板12上设置有连通气囊1内腔的进气口，使用气泵将气体通过进气口充入气囊1的内腔中，以提高气囊1中气体的压强，进而增加空气弹簧的刚度，气泵形成补气装置。为了防止气门10被气体冲开时摆动角度过大，使气门10不能在磁吸力作用下自动关闭，在辅助气室2上连通通道20处还设置有用于限制气门被冲开时转动角度的挡销22，此处挡销22形成用于限制气门10转动角度的限位结构。
辅助气室2的下部设置有螺纹孔，通过在螺纹孔中旋拧螺栓以与气室支架4可拆连接，气室支架4的上下两端分别与辅助气室2和车桥连接，本实施例中辅助气室2为刚性腔体，并且辅助气室2上还设置有释压口，通过释压口缓慢释放气体保证辅助气室2中气体压强与外界大气压强保持相同。当车辆在平坦路面正常行驶时，通过气囊1中的高压气体支撑车体保持稳定，此时气囊1中气体对气门产生的压力不大于磁吸力，气体不足以将气门10冲开，气门10吸附密封在斜形挡沿21上。当车辆行驶到减速带等路面凸起时，由于车轮和车桥快速向上运动，气囊1受到猛烈压缩体积变小，气体压强快速增大，当在气囊1内的气体对气门10的压力达到气门与斜形挡沿21之间的磁吸力时，气门10转动打开，连通通道20开启，气囊1的腔体和辅助气室2的腔体连通，部分气体进入辅助气室2中，由于部分气体从气囊1中排出，其中气体压强瞬间变小，气门10又在磁吸力作用下自动关闭，将连通通道20封堵，气囊1中的气体量减少，空气弹簧的刚度降低，悬挂系统的压缩变形能力提高，确保车辆可以平稳地通过减速带等路面凸起，解决了在通过过程中整车跳动严重，舒适性差的问题。
当部分气体进入辅助气室2后，通过释压口可以平衡辅助气室2的内外气压，避免因辅助气室2完全封闭而导致气体在其腔体内积累，否则，每次能够冲开气门10的最小压力值则不断提高，即要求空气弹簧的压缩变形量更大，不能满足实际应用。当车辆通过减速带后，气泵向气囊1中鼓入相应体积的气体进行压力补充，确保车辆在平坦路面正常行驶时，车辆的悬挂系统恢复到正常刚度，防止因悬挂系统刚度下降而引起车辆在过弯时侧倾严重。
本发明的车辆的具体实施例2，与具体实施例1的不同在于，密封挡沿除了为斜形挡沿还可以是水平挡沿，即连通通道的通道口下侧面处于水平位置构成了与气门的门面挡止密封的水平挡沿，相应的，气门应铰接在辅助气室上靠近连通通道的通道口下侧面位置处，当气门处于关闭状态时，气门在磁吸作用下处于与水平挡沿贴合密封的水平位置。因为空气弹簧需要对车架提供较大的支撑力，气囊中的气体对气门会产生较大的压力值，为了保证气门与密封挡止之间的磁吸力满足使用要求，将气门设计的门面面积更大，增加气门与密封挡沿密封贴合的接触面积，从而提高气门与密封挡沿之间的磁吸力，保证在正常行驶时轻踩刹车不至于使气囊中的气体将气门冲开，只有车辆在高速行驶中遇到减速带等路面凸起时，车轮急速向上冲击气囊才会引起气门打开，降低空气弹簧的瞬时刚度，保证车辆平稳通过。
本发明的车辆的具体实施例3，与具体实施例1的不同在于，气门上与斜形挡沿相配合的部分为磁体，而气门上的其他部分为非磁性材料（既不是磁体材料又不是铁磁材料），气门上的磁体与斜形挡沿上的异性磁体或铁磁材料产生磁吸力使气门关闭。在其他实施例中，气门上仅在远离铰接侧的边缘位置为磁体材料，通过边缘位置的磁体使气门能够在磁吸力作用下转动到关闭状态，减少了磁体的使用量同样可以实现气门自动封堵连通通道。
本发明的空气弹簧的具体实施例，与本发明的车辆的具体实施方式中空气弹簧的各具体实施例相同，在此不再赘述。

Claims (8)

1.一种空气弹簧，包括辅助气室以及安装在辅助气室上的气囊，气囊与辅助气室之间设有连通通道，气囊连接有补气装置，辅助气室与大气连通，辅助气室上在连通通道位置处设有启闭装置，其特征是，启闭装置包括一片铰接连接在辅助气室上的气门，辅助气室上还在连通通道处设有在气门关闭时与气门挡止配合的密封挡沿；气门和密封挡沿的至少一个包含有磁性材料，而使气门能够在磁吸力作用下转动到关闭状态，关闭状态时气门与密封挡沿密封配合，从而将连通通道封堵，在气囊内的气体对气门的压力达到气门与密封挡沿之间的磁吸力时，气门转动而导通气囊和辅助气室；所述辅助气室上还设有用于限制气门转动角度的限位结构；当车辆在平坦路面正常行驶时，气囊中气体对气门产生的压力不大于磁吸力，气门在磁吸力作用下吸附在密封挡沿上，连通通道关闭，气囊和辅助气室上下密封分隔；当车辆行驶到路面凸起时，气囊内的气体对气门的压力达到气门与密封挡沿之间的磁吸力，气门转动打开，连通通道开启，气囊的腔体和辅助气室的腔体连通；当车辆通过路面凸起后，通过补气装置向气囊中鼓入相应体积的气体进行压力补充。
2.根据权利要求1所述的空气弹簧，其特征是，所述密封挡沿为具有倾斜边缘的斜形挡沿，在关闭状态时所述气门的边缘与斜形挡沿的倾斜边缘贴合密封。
3.根据权利要求1或2所述的空气弹簧，其特征是，所述气门和密封挡沿分别包含有相互吸引的磁性材料。
4.根据权利要求3所述的空气弹簧，其特征是，气门为由磁体材料制成的气门。
5.一种车辆，包括车架和支撑在车架下侧的空气弹簧，空气弹簧包括辅助气室以及安装在辅助气室上的气囊，气囊与辅助气室之间设有连通通道，气囊连接有补气装置，辅助气室与大气连通，辅助气室上在连通通道位置处设有启闭装置，其特征是，启闭装置包括一片铰接连接在辅助气室上的气门，辅助气室上还在连通通道处设有在气门关闭时与气门挡止配合的密封挡沿；气门和密封挡沿的至少一个包含有磁性材料，而使气门能够在磁吸力作用下转动到关闭状态，关闭状态时气门与密封挡沿密封配合，从而将连通通道封堵，在气囊内的气体对气门的压力达到气门与密封挡沿之间的磁吸力时，气门转动而导通气囊和辅助气室；所述辅助气室上还设有用于限制气门转动角度的限位结构；当车辆在平坦路面正常行驶时，气囊中气体对气门产生的压力不大于磁吸力，气门在磁吸力作用下吸附在密封挡沿上，连通通道关闭，气囊和辅助气室上下密封分隔；当车辆行驶到路面凸起时，气囊内的气体对气门的压力达到气门与密封挡沿之间的磁吸力，气门转动打开，连通通道开启，气囊的腔体和辅助气室的腔体连通；当车辆通过路面凸起后，通过补气装置向气囊中鼓入相应体积的气体进行压力补充。
6.根据权利要求5所述的车辆，其特征是，所述密封挡沿为具有倾斜边缘的斜形挡沿，在关闭状态时所述气门的边缘与斜形挡沿的倾斜边缘贴合密封。
7.根据权利要求5或6所述的车辆，其特征是，所述气门和密封挡沿分别包含有相互吸引的磁性材料。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征是，气门为由磁体材料制成的气门。
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