CN202170951U - 一种容积和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧 - Google Patents

Abstract

空气弹簧对于提高车辆的平顺性、舒适性和保护道路及货物，限制超载至关重要。在空气弹簧静刚度特性的配型上，人们忽视了由于可选标准系列气囊刚度与具体车型要求刚度的差异而需要的静态刚度调节。而往往是因为气囊的静态刚度不匹配造成了其动态刚度调节的困难。在被动式空气悬架系统中则气囊的静态刚度不匹配是造成车辆运行中侧摆严重的重要原因。现有的动刚度调节采用了主、副气室相连，通过调节其通道上的节流口来改变主副气室间气体流动时的压差的方式来实现。这种刚度调节系统在调节过程中并没有改变气室的容积，使得其刚度调节的难度较大。本实用新型就是针对这些问题研发的新型空气弹簧。本实用新型静动刚度可调，结构简单，成本低廉，方便实用。

Description

一种容积和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧

一、技术领域：

本发明涉及一种车辆空气悬架用空气弹簧，这种静刚度容积调节动刚度随位移调节加限压减冲的组合空气弹簧尤其适应于载客大巴，城市公交大巴，也适应于货运大卡车和轨道交通车辆，及特种车辆和高级轿车。

二、背景技术：

为了改善汽车的行驶平顺性，提高乘坐的舒适性，减轻车辆对道路和货物的损坏，发达国家在其运载车辆的悬架系统中广泛地采用了空气弹簧。我国近年来也在大力推广和强制性采用空气弹簧。在不断发展的空气弹簧技术中，为了进一步改善空气弹簧的刚度调节特性，以利其更适用于车辆载荷的变化，人们开展了深入的探索。在空气弹簧的刚度调节中，人们忽视了由于可选标准系列气囊刚度与具体车型要求刚度的差异而需要的静态刚度调节。而往往是因为气囊的静态刚度不匹配造成了其动态刚度调节的困难。在被动式空气悬架系统中则气囊的静态刚度不匹配是造成车辆运行中侧摆严重的重要原因。在主动式空气悬架系统中，目前比较成熟的技术是将空气弹簧的气室分为主、副气室，通过控制主、副气室间的连接通道上的节流阀的开度来实现主副气室间气体流动时的压差改变，达到改变空气弹簧的刚度。这种刚度调节系统的控制信号由多路传感器采集，送交微处理机处理后发出控制指令，由执行机构调节节流阀的开度，调节主副气室间气体流动时的压差来调节空气弹簧的刚度。它的主要不足首先在于：系统的信号从采集处理到执行较为繁杂，其成本太高，只能应用在极少数豪华车辆上。其次，响应时滞大。在半主动悬架的空气悬架系统中空气弹簧的刚度的控制一般采用刚度分段式控制，将空气弹簧的刚度分为软、硬两挡或软、中、硬三挡。这种刚度调节系统的空气弹簧刚度控制是通过驾驶员操作电磁阀进行选择控制，分别对应连通主副气室间节流口开度的大、中、小。这种刚度的调节不是连续的。

三、发明内容：

本发明的目的就是要研发出一种低成本，简单可靠、响应快捷的既能调节静刚度，又能自动调节动刚度，还能在车辆的运行中车轮碰到凸块时自动降低刚度，减少路面凸块对车身的冲击的组合空气弹簧。

本发明的解决方法是：空气弹簧由气囊1，上安装板2，副气室3，可移动罩4，弹簧5，推杆6，下安装板7，活塞8，调节螺杆9，锁紧螺母10和单向阀11组合而成；在上安装板2的内平面中心位置固定推杆6，以下安装板7的内平面中心定位，固定一个分隔成数个分气室的副气室3，副气室3的外部套装了一个内径与副气室3外径动配合的可移动罩4，可移动罩4的上部有小孔与气囊1连通，副气室3的顶部与可移动罩4的上盖内腔装有弹簧5，在弹簧5的作用下，可移动罩4始终与推杆6接触并随其上下移动。副气室3最下部的容腔内装有活塞8，调节螺杆9装在下安装板7上，其上部顶在活塞8的底平面上，下部伸出下安装板7的下平面，并留有调节行程的长度；锁紧螺母10装在调节螺杆9的下部。单向阀11安装在副气室3的最底层的分气室侧壁上，并由其侧壁上的小孔与单向阀11的弹簧腔连通；还可在每个分气室的隔板上安装数目相等的单向阀11，并由其隔板上的小孔与单向阀11的弹簧腔连通；空气弹簧的静刚度调节：松开锁紧螺母10，拧动调节螺杆9，使活塞8向上移动，就减小了气囊1内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，就减小了空气弹簧的静刚度；调整结束后拧紧锁紧螺母10；空气弹簧的动刚度调节：在车辆处于设定高度时，可移动罩4与副气室3的轴向套装长度最小，副气室3的各个分气室的径向节流孔均与气囊1相通，空气弹簧的刚度由气囊1内根据负载要求的充气压力和气囊1内的空气有效容积决定；当车辆在运动中的动载增加，上安装板2在动载的作用下向下移动，推杆6会随之向下移动，推动可移动罩4下移，依次关小副气室3的各个分气室的节流口和关闭副气室3的各个分气室，通过提高气囊1与副气室3间气体流动时的压差和减小气囊1内的有效容积，提高空气弹簧的刚度，平衡车身的动载，阻止车身的侧倾和前倾及后仰。当车轮碰到路面凸块，给车轮一个阶跃冲击，必然会引发气囊1内的气压产生阶跃。该阶跃压力与副气室3最下面的两个分气室内气压形成的压差会打开单向阀11，迅速连通气囊1和副气室3最下面的两个分气室，增大了气囊1内的有效气体容积，降低空气弹簧的刚度，减少路面凸块对车身的冲击，提高乘员的舒适性和车辆的平顺性。

本发明的控制信号直接取自气囊1的压缩位移和阶跃压力，将控制信号和调节指令合为一体，作用迅速、可靠，无响应时滞，空气弹簧的刚度调节能力大为提高；在保证了空气弹簧的低振动频率特性后，通过设置不同容积的分气室和数目不等的分气室可以有效地改善空气弹簧的刚度特性曲线。由于将控制信号和调节指令合为一体，无需再有信号的采集处理系统和执行机构，无需ECU和控制软件，成本大为下降。

为方便本发明在使用中的精确调校，推杆6可设计成能调节上下高度的结构形式，以便于调整副气室3与可移动罩4的相对轴向位置。还可将弹簧5设计成拉簧，安装固定在可移动罩4的上盖平面和上安装板2的内平面上。

四、附图说明：

附图1是本发明的结构原理图。

五、具体实施方式：

本发明的具体实施方式是：空气弹簧的静刚度调节：松开锁紧螺母10，拧动调节螺杆9，使活塞8向上移动，就减小了气囊1内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，就减小了空气弹簧的静刚度；调整结束后拧紧锁紧螺母10；空气弹簧的动刚度调节：在车辆处于设定高度时，可移动罩4与副气室3的轴向套装长度最小，副气室3的各个分气室的径向节流孔均与气囊1相通，空气弹簧的刚度由气囊1内根据负载要求的充气压力和气囊1内的空气有效容积决定；当车辆在运动中的动载增加，气囊1的上安装板2在动载的作用下，向下移动，推杆6会随之向下移动，推动可移动罩4下移，依次关小副气室3的各个分气室的节流口和依次关闭副气室3的各个分气室，通过提高气囊1与副气室3间气体流动时的压差和减小气囊1内的有效容积提高空气弹簧的刚度，平衡车身的动载，阻止车身的侧倾和前倾及后仰。当车辆在运行中车轮碰到路面凸块，给车轮一个阶跃冲击，必然会引发气囊1内的气压产生阶跃。该阶跃压力与副气室3最下面的两个分气室内气压形成的压差会打开单向阀11，迅速连通气囊1和副气室3最下面的两个分气室，增大了气囊1内的有效气体容积，降低空气弹簧的刚度，减少路面凸块对车身的冲击，提高乘员的舒适性和车辆的平顺性。

Claims (3)

1.一种容积和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，由气囊(1)、上安装板(2)、副气室(3)、可移动罩(4)、弹簧(5)、推杆(6)、下安装板(7)、活塞(8)，调节螺杆(9)，锁紧螺母(10)和单向阀(11)组合而成；其特征在于：在上安装板(2)的内平面的中心位置固定推杆(6)，以下安装板(7)的内平面的中心定位固定副气室(3)，副气室(3)的外部套装了一个内径与副气室(3)外径动配合的可移动罩(4)，副气室(3)的顶部与可移动罩(4)的上盖内腔装有弹簧(5)，在弹簧(5)的作用下，可移动罩(4)始终与推杆(6)接触并随其上下移动；在副气室(3)的最下层容腔内装有活塞(8)，调节螺杆(9)装在下安装板(7)的中心位置上，其上端顶着活塞(8)的底平面，下端伸出下安装板(7)的下平面，并留有调节长度；锁紧螺母(10)装在调节螺杆(9)的下部；单向阀(11)安装在副气室(3)的最底层的分气室侧壁上，并由其侧壁上的小孔与单向阀(11)的弹簧腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种容积和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于：推杆(6)设计成能调节上下高度的结构形式，以便于调整副气室(3)与可移动罩(4)的相对轴向位置。

3.根据权利要求1所述的一种容积和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于：在每个分气室的隔板上安装数目相等的单向阀(11)，并由其隔板上的小孔与单向阀(11)的弹簧腔连通。 

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