CN213744654U - 刚度调节机构、悬架系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车悬架的弹性设备领域，具体地涉及一种刚度调节机构、悬架系统和车辆。该刚度调节机构包括驱动组件、具有柱状腔的外壳以及密封设置于柱状腔内的活塞，活塞将柱状腔沿轴向分隔为第一腔室和第二腔室，外壳包括第一开口，以连通第一腔室和空气弹簧，外壳包括第二开口，以连通第二腔室和驱动组件，驱动组件设置为能够通过液压驱动的方式驱使活塞沿柱状腔的轴向往复移动以调节第一腔室的气压。该刚度调节机构通过驱动组件采用液压方式驱动活塞在外壳的柱状腔内往复移动以改变外壳内的第一腔室的容积，而且第一腔室通过第一开口与空气弹簧连通，使得活塞能够改变第一腔室和空气弹簧的气压，从而调节了空气弹簧的刚度。

Description

刚度调节机构、悬架系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车悬架的弹性设备领域，具体地涉及一种刚度调节机构、悬架系统和车辆。

背景技术

目前，空气悬架能够有效地提高汽车的乘坐舒适性，已经得到了越来越广泛的应用。空气弹簧作为空气悬架中的重要组成部分，具有支撑、缓冲、隔振等优势，其刚度是影响汽车舒适性的重要因素之一。具体的，空气弹簧的刚度越小，车身的固有频率越低，汽车的行驶平顺性越好，但是，操作稳定性就会相应地降低，导致汽车对于驾驶员操作的及时反馈减弱，汽车抵抗干扰的能力降低。因此，如何调节空气弹簧的刚度，尤其是当汽车行驶过程中遇到不同工况的情况下，成为本领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的如何调节空气弹簧的刚度的问题，提供一种刚度调节机构、悬架系统和车辆，该刚度调节机构通过活塞在外壳的柱状腔内往复移动以改变外壳内的第一腔室的容积，而且第一腔室通过第一开口与空气弹簧连通，使得活塞能够改变第一腔室和空气弹簧的气压，从而调节了空气弹簧的刚度。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种刚度调节机构，用于调节空气弹簧的气压，所述刚度调节机构包括驱动组件、具有柱状腔的外壳以及密封设置于所述柱状腔内的活塞，所述活塞将所述柱状腔沿轴向分隔为第一腔室和第二腔室，所述外壳包括第一开口，以连通所述第一腔室和所述空气弹簧，所述外壳包括第二开口，以连通所述第二腔室和所述驱动组件，所述驱动组件设置为能够通过液压驱动的方式驱使所述活塞沿所述柱状腔的轴向往复移动以调节所述第一腔室的气压。

可选的，所述驱动组件包括连通于所述第二腔室的储油室以及设置在所述第二腔室和所述储油室之间的输送单元，所述输送单元设置为能够将所述储油室中的油液输入和/或排出所述第二腔室，以对所述活塞施加不同的压力。

可选的，所述输送单元包括油液注入装置和阀门，所述第二腔室可选择地连通所述油液注入装置或者所述阀门，以使得所述第二腔室能够通过所述油液注入装置输入所述油液或者是能够通过所述阀门排出所述油液。

可选的，所述刚度调节机构包括控制单元以及设置于所述柱状腔的压力传感器，所述控制单元分别与所述压力传感器、所述油液注入装置和所述阀门电连接，所述控制单元配置为：

能够接收所述压力传感器发出的电信号并且将该电信号转换成相应的压力值，以及，

能够将所述压力值与预设值进行对比并且能够根据对比得到的结果选择性地控制所述油液注入装置的启闭或者是所述阀门的启闭。

可选的，所述储油室中的油液为液体，所述活塞分别通过邻近所述第一腔室设置的气用密封件以及邻近所述第二腔室设置的液用密封件与所述柱状腔配合。

可选的，所述柱状腔为圆柱形。

可选的，所述活塞垂直于所述柱状腔的轴向设置。

本实用新型第二方面还提供了一种悬架系统，所述悬架系统包括空气弹簧和所述的刚度调节机构，所述空气弹簧通过所述第一开口与所述第一腔室连通。

本实用新型第三方面还提供了一种车辆，所述车辆包括所述的悬架系统。

通过上述技术方案，本实用新型提供了一种刚度调节机构、悬架系统和车辆，该刚度调节机构通过在外壳的柱状腔内密封设置活塞，使得活塞能够将外壳的柱状腔分隔成彼此独立的第一腔室和第二腔室，而且驱动组件能够采用液压驱动的方式驱动活塞移动，这样，活塞能够在驱动组件提供的驱动作用下在柱状腔内往复移动以实现第一腔室的容积的无极变化，进而压缩或释放空气弹簧内的空气以改变空气弹簧的气压，从而调节了空气弹簧的刚度，适应车辆的各种行驶工况，改善了悬架系统的综合性能，优化了驾驶人员的使用体验；而且，结构简单，便于制作与加工，操作更为便捷，可靠性更优。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种刚度调节机构的结构示意图。

附图标记说明

1、刚度调节机构；2、外壳；3、第一腔室；4、第一开口；5、第二腔室；6、活塞；7、压力传感器；8、储油室；9、油液注入装置；10、阀门；11、控制单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型第一方面提供了一种刚度调节机构，用于调节空气弹簧的气压，如图1所示，所述刚度调节机构1包括驱动组件、具有柱状腔的外壳2以及密封设置于所述柱状腔内的活塞6，所述活塞6将所述柱状腔沿轴向分隔为第一腔室3和第二腔室5，所述外壳2包括第一开口4，以连通所述第一腔室3和所述空气弹簧，所述外壳包括第二开口，以连通所述第二腔室5和所述驱动组件，所述驱动组件设置为能够通过液压驱动的方式驱使所述活塞6沿所述柱状腔的轴向往复移动以调节所述第一腔室的气压。

通过上述技术方案，本实用新型提供了一种刚度调节机构、悬架系统和车辆，该刚度调节机构1通过在外壳2的柱状腔内密封设置活塞6，使得活塞6能够将外壳2的柱状腔分隔成彼此独立的第一腔室3和第二腔室5，而且驱动组件能够采用液压驱动的方式驱动活塞6移动，这样，活塞6能够在驱动组件提供的驱动作用下于柱状腔内往复移动以实现第一腔室3的容积的无极变化，进而压缩或释放空气弹簧内的空气以改变空气弹簧的气压，从而调节了空气弹簧的刚度，适应车辆的各种行驶工况，改善了悬架系统的综合性能，优化了驾驶人员的使用体验；而且，结构简单，便于制作与加工，操作更为便捷，可靠性更优。

进一步的，所述驱动组件包括连通于所述第二腔室5的储油室8以及设置在所述第二腔室5和所述储油室8之间的输送单元，所述输送单元设置为能够将所述储油室8中的油液输入和/或排出所述第二腔室5，以对所述活塞6施加不同的压力。

当活塞6通过驱动组件推动时，可以通过改变第一腔室3的容积来改变空气弹簧的刚度特性，具体过程如下所述：

第一、为了提高空气弹簧的刚度，驱动组件可以通过活塞6压缩第一腔室3的容积来提高第一腔室3的气压，具体过程为：当车辆遇到路面平坦等路况时，驱动组件可以通过输送单元将储油室8的油液输入到第二腔室5，随着油液的不断注入，驱动组件对活塞6施加的朝向第一腔室3的压力也不断增大，直到驱动组件施加的压力大于第一腔室3的气压(即，空气弹簧的气压)以产生第一压力差时，则：活塞6在上述第一压力差的作用下朝第一腔室3的方向移动，缩小第一腔室3的容积，进而提高第一腔室3和空气弹簧的气压，从而提高了空气弹簧的刚度，优化了车辆的操作稳定性，有利于车辆对于驾驶员的各种操作进行及时反馈；其中，活塞6处的第一压力差的作用方向为朝向第一腔室3。

第二、为了降低空气弹簧的刚度，驱动组件可以通过活塞6扩大第一腔室3的容积来降低第一腔室3的气压，具体过程为：当车辆遇到路面坑洼不平等路况时，驱动组件可以通过输送单元将储油室8的油液排出第二腔室5，随着油液的不断排出，驱动组件对活塞6施加的朝向第一腔室3的压力压力也不断减小，直至驱动组件施加的压力小于第一腔室3的气压(即，空气弹簧的气压)以产生第二压力差，则：活塞6在上述第二压力差的作用下朝第二腔室5的方向移动，扩大第一腔室3的容积，进而降低第一腔室3和空气弹簧的气压，从而降低了空气弹簧的刚度，有效减小车身的固有频率，优化了车辆行驶的平顺性；其中，活塞6处的第一压力差的作用方向为朝向第二腔室5。值得一提的时，当驱动组件施加的压力与第一腔室3的气压大小相等时，活塞6受力平衡不再移动，使得空气弹簧的刚度保持不变。

进一步的，所述输送单元包括油液注入装置9和阀门10，所述第二腔室5可选择地连通所述油液注入装置9或者所述阀门10，以使得所述第二腔室5能够通过所述油液注入装置9输入油液或者是能够通过所述阀门10排出油液，结构简单，操作便捷，有利于快速改变第一腔室3的容积，降低了刚度调节机构1的调节难度，满足了空气弹簧快速响应路面激励的使用需求。其中，油液注入装置9可以为泵；进一步的，阀门10可以为泄压阀，保证了刚度调节机构的安全运行。此外，外壳2包括连通第二腔室5和储油室8的第二开口，具体的，外壳2包括单个第二开口，则第二开口和储油室8之间设置两条分支流路，油液注入装置9和阀门10分别设置在这两条分支流路上；当然，如图1所示，外壳2还可以包括两个第二开口，储油室8通过两个管线分别与两个第二开口连通，其中，油液注入装置9和阀门10分别设置在这两条管线上。

具体的，所述刚度调节机构1能够根据空气弹簧的刚度调节需求启动油液注入装置9或者是启动阀门10，具体的：当需要提高空气弹簧的刚度时，第二腔室5与油液注入装置9连通并且与阀门10断开，使得第二腔室5能够通过油液注入装置9输入油液；当需要降低空气弹簧的刚度时，第二腔室5与油液注入装置9断开并且与阀门10连通，使得第二腔室5能够通过阀门10排出油液。

为了能够智能化控制刚度调节机构1，所述刚度调节机构1包括控制单元11以及设置于所述柱状腔的压力传感器7，所述控制单元11分别与所述压力传感器7、所述油液注入装置9和所述阀门10电连接，所述控制单元11配置为：能够接收所述压力传感器7发出的电信号并且将该电信号转换成相应的压力值，以及，能够将所述压力值与预设值进行对比并且能够根据对比得到的结果选择性地控制所述油液注入装置9的启闭或者是所述阀门10的启闭，操作更为便捷，省时省力，便于及时调节空气弹簧的刚度。其中，控制单元11可以为各种形式，例如，可以为整车的车载电脑，可以接受油压传感器的信号、车辆高度信号、车身加速度信号、刹车加速转向信号以及CAN总线的信号，并且能够根据各种信号综合判断车辆遇到的路况情况，具体的，当车载电脑判断车辆在遇到路面平坦等路况时，控制油液注入装置9将储油室8中的油液注入第二腔室5，当车载电脑判断车辆在遇到路面坑洼不平等路况时，控制阀门10将储油室8中的油液排出第二腔室5；当然，也可以是驾驶员通过直接观测路况来操作驾驶室的控制按钮来控制油液注入装置9和阀门10的启闭。另外，鉴于刚度调节机构1在完成空气弹簧的刚度调节后，活塞6受力平衡而静止在外壳2中，此时，活塞6受到第一腔室3内的气压和活塞6受到第二腔室5内的油液压力大小相等，则压力传感器7可以设置在第一腔室3和/或第二腔室5中；进一步的，压力传感器7可以为设置在第二腔室5中的油压传感器以检测油压。

使用时，操作人员可以选取不同的预设值以输入控制单元11，使空气弹簧具有不同的刚度特性，更精准地控制空气弹簧的实际刚度，具体操作如下所述：需要调低空气弹簧的刚度时，操作人员可以选取并且向控制单元11输入较低的预设值，控制单元11通过将预设值与压力传感器7获取的压力值进行对比，如果预设值小于压力值，则控制单元11控制阀门10开启以排出第二腔室5中的油液，扩大了第一腔室3的容积，降低了第一腔室3和空气弹簧的气压，进而降低了空气弹簧的刚度，直至压力值与预设值相等为止，控制单元11控制阀门10关闭，从而完成了空气弹簧的刚度的调低操作；空气弹簧的刚度的调高操作可以参照上述调低操作，在此不再赘述。

为了保证第一腔室3和第二腔室5之间的密封性良好，所述活塞6分别通过邻近所述第一腔室3设置的气用密封件以及邻近所述第二腔室5设置的液用密封件与所述柱状腔配合。其中，气用密封件可以采用橡胶密封圈等，液用密封件可以采用油封密封结构等。其中，储油室8可以采用油罐等。

进一步的，所述柱状腔为圆柱形，结构简单，便于制作与加工。

进一步的，所述活塞6垂直于所述柱状腔的轴向设置，减少了活塞6的制作材料，降低成本。

本实用新型第二方面还一种悬架系统，所述悬架系统包括空气弹簧和所述的刚度调节机构，所述空气弹簧通过所述第一开口4与所述第一腔室3连通。

通过上述技术方案，本实用新型提供了一种悬架系统，通过在刚度调节机构1的柱状腔内密封设置活塞6，使得活塞6能够将外壳2的柱状腔分隔成彼此独立的第一腔室3和第二腔室5，而且驱动组件能够采用液压驱动的方式驱动活塞6移动，这样，活塞6能够在驱动组件提供的驱动作用下于柱状腔内往复移动以改变第一腔室3的容积，进而压缩或释放空气弹簧内的空气以改变空气弹簧的气压，从而调节了空气弹簧的刚度，适应车辆的各种行驶工况，改善了悬架系统的综合性能，优化了驾驶人员的使用体验。

本实用新型第三方面还一种车辆，所述车辆包括所述的悬架系统。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种刚度调节机构，用于调节空气弹簧的气压，其特征在于，所述刚度调节机构(1)包括驱动组件、具有柱状腔的外壳(2)以及密封设置于所述柱状腔内的活塞(6)，所述活塞(6)将所述柱状腔沿轴向分隔为第一腔室(3)和第二腔室(5)，所述外壳(2)包括第一开口(4)，以连通所述第一腔室(3)和所述空气弹簧，所述外壳包括第二开口，以连通所述第二腔室(5)和所述驱动组件，所述驱动组件设置为能够通过液压驱动的方式驱使所述活塞(6)沿所述柱状腔的轴向往复移动以调节所述第一腔室的气压。

2.根据权利要求1所述的刚度调节机构，其特征在于，所述驱动组件包括连通于所述第二腔室(5)的储油室(8)以及设置在所述第二腔室(5)和所述储油室(8)之间的输送单元，所述输送单元设置为能够将所述储油室(8)中的油液输入和/或排出所述第二腔室(5)，以对所述活塞(6)施加不同的压力。

3.根据权利要求2所述的刚度调节机构，其特征在于，所述输送单元包括油液注入装置(9)和阀门(10)，所述第二腔室(5)可选择地连通所述油液注入装置(9)或者所述阀门(10)，以使得所述第二腔室(5)能够通过所述油液注入装置(9)输入所述油液或者是能够通过所述阀门(10)排出所述油液。

4.根据权利要求3所述的刚度调节机构，其特征在于，所述刚度调节机构(1)包括控制单元(11)以及设置于所述柱状腔的压力传感器(7)，所述控制单元(11)分别与所述压力传感器(7)、所述油液注入装置(9)和所述阀门(10)电连接，所述控制单元(11)配置为：

能够接收所述压力传感器(7)发出的电信号并且将该电信号转换成相应的压力值，以及，

能够将所述压力值与预设值进行对比并且能够根据对比得到的结果选择性地控制所述油液注入装置(9)的启闭或者是所述阀门(10)的启闭。

5.根据权利要求2所述的刚度调节机构，其特征在于，所述储油室(8)中的油液为液体，所述活塞(6)分别通过邻近所述第一腔室(3)设置的气用密封件以及邻近所述第二腔室(5)设置的液用密封件与所述柱状腔配合。

6.根据权利要求1所述的刚度调节机构，其特征在于，所述柱状腔为圆柱形。

7.根据权利要求6所述的刚度调节机构，其特征在于，所述活塞(6)垂直于所述柱状腔的轴向设置。

8.一种悬架系统，其特征在于，所述悬架系统包括空气弹簧和根据权利要求1-7中任意一项所述的刚度调节机构，所述空气弹簧通过所述第一开口(4)与所述第一腔室(3)连通。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求8所述的悬架系统。

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