CN215334121U - 一种空气弹簧 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气弹簧，包括壳体、上挡板、浮动件、连接件、上弹簧、下弹簧、下挡板；上挡板径向设置在壳体的腔体内使得腔体分隔成上下两个腔室，上挡板的两端都与壳体腔体的内壁固定安装，上挡板的板身上设有通气孔；连接件一端固定在上挡板上且其一端向上挡板下方延伸，连接件的另一端固定安装下挡板；浮动件设置在上挡板和下挡板中间且套设在连接件上；上弹簧一端与上挡板接触，另一端与浮动件接触；下弹簧一端与下挡板接触，另一端与浮动件接触。本实用新型的空气弹簧根据振动频率改变刚度，不仅能降低底盘噪音的传导、提升车辆的悬浮感，还对车辆起到良好的支撑作用，在侧倾及俯仰工况下能够控制住车身较大的振动。

Description

一种空气弹簧

技术领域

本实用新型属于汽车领域，尤其涉及一种空气弹簧。

背景技术

现有空气弹簧的基本原理都是利用气体在体积压缩时压强上升，体积增大时压强下降，从根本上是基于理想气态方程pV＝nRT；由于气体压缩，空气弹簧产生弹性，这个过程中伴随着热力学过程，随着压缩速度上升，也是等温到绝热过程的过渡，导致气体在不同压缩速率下的压强上升速度不同，表现在弹簧外特性上即为空气弹簧会随着运动速度上升刚度变大。

而从整车性能的角度，所希望的弹簧刚度-频率特性正好相反，通常希望弹簧能够在高频小振幅下较软，这样能够更好的隔离高频小振幅振动及噪音的传导，提升车辆的悬浮感。希望弹簧能够在低频下较硬，这样能够对车辆起到良好的支撑作用，在侧倾及俯仰工况下能够控制住车身较大的振动，空气弹簧领域现未具备此种特性，因此需要对现有技术加以改进。

实用新型内容

本实用新型为解决上述问题，提供一种空气弹簧，包括带内腔的壳体、上挡板、浮动件、连接件、下挡板；上挡板径向设置在壳体的腔体内使得腔体分隔成上下两个腔室，上挡板的外周都与壳体腔体的内壁固定安装，上挡板的板身上设有通气孔；连接件一端固定在上挡板上，另一端固定安装下挡板，连接件与壳体同轴设置；浮动件设置在上挡板和下挡板的中间且浮动件套设在连接件上；壳体中通过气流时，浮动件在连接件上滑动。

优选的，本装置还包括上弹簧、下弹簧；上弹簧套设在连接件上且一端与上挡板接触，另一端与浮动件接触；下弹簧套设在连接件上一端与下挡板接触，另一端与浮动件接触；上弹簧和下弹簧用于浮动件在连接件上往复滑动。

优选的，浮动件的外周侧边设有轴向排列的多个环槽，所述环槽与壳体内壁或上挡板内壁形成迷宫式密封结构。

优选的，壳体的内腔设有第一阶梯，第一阶梯的下梯面用于抵接上挡板的上板面。

优选的，上挡板的板身上设有用于抵挡浮动件向上挡板方向持续浮动的抵接块，抵接块的内腔与连接件形成的缝隙用于限制上弹簧轴向运动时与连接件的同轴度。

优选的，抵接块为空心柱状，连接件从抵接块的腔体中伸出。

优选的，上挡板与壳体的内腔通过孔用弹性挡圈进行固定。

优选的，壳体上设置有用于固定上挡板的阶梯面。

优选的，连接件包括圆柱销、第一六角薄螺母、第二六角薄螺母，圆柱销配合第一六角薄螺母安装在上挡板上，浮动件套设在圆柱销的销身上；的圆柱销远离第一六角薄螺母的一端设有螺纹，下挡板通过第二六角薄螺母与圆柱销螺纹连接固定在圆柱销上。

优选的，第二六角薄螺母上设有用于安装下弹簧的安装槽，下弹簧套设在圆柱销的外壁上，安装槽和圆柱销形成的缝隙用于限制下弹簧与圆柱销的同轴度，上弹簧的安装位置与下弹簧的安装位置相适配。

优选的，浮动件的材质为塑料，浮动件与圆柱销间隙配合；浮动件的周侧设有用于减重的凹槽和用于提高强度的加强筋。

有益效果：如图2所示，普通空气弹簧的弹簧刚度随着动作频率的升高而升高；而本实用新型的空气弹簧不同，如图3所示，空气弹簧的刚度随振动幅度的变化刚度发生变化，如图5所示，安装了本实用新型的空气弹簧刚度实际上有一个变化频率点，即在低于这个频率的振动下，空气弹簧对外表现出一个较高的刚度K1，高于这个频率的振动下空气弹簧对外表现出一个较低的刚度K2，这种根据振动频率控改变刚度的空气弹簧，能够在高频小振幅下较软，更好的隔离高频小振幅振动及降低底盘噪音的传导，提升车辆的悬浮感；又能够在低频下提供较大的弹簧刚度，对车辆起到良好的支撑作用，在侧倾及俯仰工况下能够控制住车身较大的振动。

附图说明

图1为本实用新型的空气弹簧结构示意图；

图2为普通弹簧刚度随着动作频率的变化而变化的曲线图；

图3为本实用新型空气弹簧的刚度随着动作振幅的变化而变化的曲线图；

图4为实际上车辆在路面上行驶时，振幅与频率的密度分布；

图5为安装了本实用新型空气弹簧的刚度随着动作频率的变化而变化的曲线图；

图6为上挡板与壳体内壁之间固定方式的局部放大示意图；

图7为上挡板与圆柱销之间另一种固定方式的局部放大示意图；

图8为总成图。

附图说明：壳体1，上挡板2，通气孔2-1，抵接块2-2，浮动件3，连接件4，圆柱销4-1，第一六角薄螺母4-2，第二六角薄螺母4-3，上孔用弹性挡圈4-2′，下孔用弹性挡圈4-3′，上弹簧5，下弹簧6，下挡板7，孔用弹性挡圈8，总成外包结构9，防尘罩9-1，护筒9-2，气囊9-3，防尘罩衬垫9-4，不锈钢单耳环箍9-5，护筒扣压环9-6，第一不锈钢单耳箍9-7，限位橡胶9-8，推环9-9，不锈钢单耳环箍9-10，上端盖扣压环9-11，第二不锈钢单耳环箍9-12，下端盖扣压环9-13，下端盖9-14，可拆卸活塞9-15。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，本文使用术语第一、第二、第三等来描述各种部件或零件，但这些部件或零件不受这些术语的限制。这些术语仅用来区别一个部件或零件与另一部件或零件。术语诸如“第一”、“第二”和其数值项在本文使用时不是暗示次序或顺序，除非由上下文清楚地指出。为了便于描述，本文使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“上端”、“下端”、“左侧”、“右侧”、“上部的”、“左”、“右”等，以描述本实施例中部件或零件的方位关系，但这些空间相对术语并不对技术特征在实际应用中的方位构成限制。

如图1至图5所示，提供一种空气弹簧，包括带内腔的壳体1、上挡板2、浮动件3、连接件4、下挡板7。

上挡板2轴向设置在壳体1的腔体内使得腔体分隔成上下两个腔室，上挡板2的外周都与壳体1腔体的内壁固定安装，上挡板2的板身上设有通气孔2-1；浮动件3设置在上挡板2和下挡板7中间且套设在连接件4上；通过浮动件3沿连接件4轴线方向的往复滑动，起到通过振动频率控制刚度的作用；上弹簧5一端与上挡板2接触，另一端与浮动件3接触；下弹簧6一端与下挡板7接触，另一端与浮动件3接触。

空气弹簧的具体结构为：图示中的壳体1是其中一种实施例，只要内部具有腔体就可以，上挡板2轴向安装在壳体1的腔体中，隔板将腔体分割成上下两部分，上挡板2上设有通气孔，便于气体的交换，上挡板2横跨壳体1内腔且上挡板2的两端都与内腔壁固定安装，安装后，上挡板2的中心位置也就是壳体1的中心位置安装有连接件4，连接件4固定安装在上挡板2上，其中连接件4的一部分竖直从上挡板2下方伸出，而这个连接件4远离上挡板2的一端安装有下挡板7，也就是连接件4、上挡板2、下挡板7都是固定不动部件。其中，下挡板7和上挡板2中间设置有一个可以在连接件4上滑动的浮动件3，浮动件3的上表面上与设上弹簧5接触，上弹簧5的另一端接触上挡板2，浮动件3的下表面与下弹簧6接触，下弹簧6的另一端安装在下挡板7，上弹簧5和下弹簧6都是套设在连接件4上，壳体1振动时，上弹簧5和下弹簧6带动浮动件3在连接件4上往复滑动，其中浮动件3、连接件4与壳体1同心设计。

优选的一种实施例，浮动件3的外周侧边设有轴向排列的多个环槽，环槽与壳体1内壁或上挡板2内壁形成迷宫式密封结构。如图1 所示，浮动件3的外圈的外表面有多个环槽结构，当气体快速流动时形成湍流，起到密封作用，隔绝浮动件3两面的气体流动；当空气弹簧处于静止状态或低速跳动时，气体流动速度较慢，不会形成湍流，上下腔气体能够交换，保证弹簧在静止载荷发生变化或充放气时上下腔压力平衡。

优选的一种实施例，浮动件3可以为板状或其他合适结构，为了连接件4与浮动件3都与壳体1保持更好地同心度，浮动件3与连接件4为间隙配合，且上弹簧5被上挡板2与连接件4形成的环槽限制与连接件4的同轴度，下弹簧6被下挡板7与连接件4形成的环槽限制与连接件4的同轴度，上下弹簧支持并推动浮动件3在连接件4上进行轴向往复运动，保证了浮动件3与连接件4的同轴度。

优选的一种实施例，壳体1的内腔设有第一阶梯，第一阶梯的下梯面用于抵接上挡板2的上板面。上挡板2的板身上设有向下延伸的抵接块2-2，抵接块2-2用于阻止浮动件3向上继续运作。

优选的一种实施方式，抵接块2-2为空心柱状，抵接块2-2和连接件4之间的缝隙间设有上弹簧5。上挡板2的下板面与壳体1的内腔通过孔用弹性挡圈进行固定。

优选的一种实施例，连接件4包括圆柱销4-1、第一六角薄螺母 4-2、第二六角薄螺母4-3，圆柱销4-1配合第一六角薄螺母4-2安装在上挡板2上，浮动件3套设在圆柱销4-1的销身上。的圆柱销4-1 远离第一六角薄螺母4-2的一端设有螺纹，第二六角薄螺母4-3与圆柱销4-1螺纹连接且该连接方式用于将下挡板7固定在圆柱销4-1上，其中，下挡板7固定在圆柱销4-1远离上挡板2的一端。浮动件3的轴向两端的运动的距离极限受第二六角薄螺母4-3和抵接块2-2的限制，下挡板7上设置有安装下弹簧6的安装槽，下弹簧6置于安装槽中。

如图7，优选的另一种实施例，其中，连接件4的两端也可以不为第一六角薄螺母4-2、第二六角薄螺母4-3，可以通过两个孔用弹性挡圈固定，本固定方法可以更好的保证同轴度。

具体的：所述连接件4包括圆柱销4-1、上孔用弹性挡圈4-2′和下孔用弹性挡圈4-3′，所述上孔用弹性挡圈4-2^′用于将上挡板2与圆柱销4-1固定安装，下孔用弹性挡圈4-3′用于将下挡板7与圆柱销4-1 固定安装，上孔用弹性挡圈4-2′和下孔用弹性挡圈4-3′在这里的使用相较于螺纹螺母结构提高了装置的同轴性。

上弹簧5和下弹簧6的结构为：下挡板7上设有用于安装下弹簧 6的安装槽，下弹簧6套设在圆柱销4-1上；抵接块2-2的内腔与圆柱销4-1形成用于安装上弹簧5的缝隙，上弹簧5的安装位置与下弹簧6的安装位置都与圆柱销4-1同轴，且相对浮动件3对称放置。

本装置的工作原理为：壳体1的内腔设置阶梯式结构，上挡板2 通过阶梯结构及孔用弹性挡圈8固定，圆柱销4-1上端通过六角薄螺母4-2与上挡板2固定，圆柱销4-1下端与下挡板7通过六角薄螺母进行连接，浮动件3与圆柱销4-1间隙配合，浮动件3通过上弹簧5 及下弹簧6在圆柱销4-1上滑动，上弹簧5、下弹簧6对浮动件3起到复位的作用。

如图6，优选的另一种实施方式，本装置的结构上挡板2可设置加长圆筒，圆筒内壁与浮动件3的环槽形成迷宫式密封结构，上挡板 2下端面通过壳体1的阶梯面固定，上挡板2的上端面通过套筒固定，上挡板2与壳体1为间隙配合。

圆柱销4-1设有外螺纹，用于连接下弹簧6的下挡板7。上挡板 2上设有气孔，气孔连通上挡板2上下两个腔室，浮动件3的径向外端设有多个环槽，环槽与壳体1的内腔形成迷宫式密封结构。其中，迷宫式密封结构为现有密封方法中的一种结构体现，本装置对结构的细节部分不做赘述。

当空气弹簧高频小振幅运动时，气体流动剧烈，浮动件3上下两腔产生压差，压差驱动浮动件3上下振动，虽然由于机械密封作用上下气体并无实质上的交换，但又由于浮动件3能够随着气体的压迫上下振动，上下腔气体压差会很小，实际起到的弹性作用的气体体积为上下腔之和，弹簧刚度也就较小。

浮动件3上下移动范围是有限的，其最大能够波动的体积为V₁，当悬架振幅扩大，弹簧振动带来的上下腔气体交换量大于V₁时，浮动件3会被气体推到上限位置或者下限位置，上限位置被限位块限制，下限位置被下挡板7限制，浮动件3被上挡板2或下挡板7挡住不能继续移动，由于浮动件3上的迷宫式密封结构，上下腔气体无法快速流动，上腔气体实际上会被隔离，实际起到弹性作用的气体体积为下腔，体积缩小，刚度增大。

浮动件3外圈的外表面有多个环槽结构，当气体快速流动时形成湍流，起到密封作用，隔绝浮动件3两面的气体流动；当空气弹簧处于静止状态或低速跳动时，气体流动速度较慢，不会形成湍流，上下腔气体能够交换，保证弹簧在静止载荷发生变化或充放气时上下腔压力平衡。

如图3所示，本实用新型的空气弹簧刚度随振动幅度的变化刚度发生变化，图4中体现了实际上车辆在路面行驶时，振幅与频率符合路面功率谱密度分布，振幅与频率成反比，即随着振幅的增大，振动的频率减小，图3和图4结合，可以得出，安装了本实用新型的空气弹簧刚度实际上有一个变化频率点，即在低于这个频率的振动下，空气弹簧对外表现出一个较高的刚度k1，高于这个频率的振动下空气弹簧对外表现出一个较低的刚度k2。

也就是说明：本实用新型的空气弹簧为根据振动频率改变刚度，能够在高频小振幅下较软，更好的隔离高频小振幅振动及降低底盘噪音的传导，提升车辆的悬浮感；又能够在低频下提供较大的弹簧刚度，对车辆起到良好的支撑作用，在侧倾及俯仰工况下能够控制住车身较大的振动。

如图8，图8为本装置的总体结构为本实用新型的总成外包结构 9，上总成外包结构9包括防尘罩9-1、护筒9-2、气囊9-3、防尘罩衬垫9-4、不锈钢单耳环箍9-5、护筒扣压环9-6、限位橡胶扣压环9-7、限位橡胶9-8、推环9-9、不锈钢单耳环箍9-10、上端盖扣压环9-11、不锈钢单耳环箍9-12、下端盖扣压环9-13、下端盖9-14、可拆卸活塞 9-15，其中壳体1、气囊9-3、下端盖9-14形成一个密封腔室，上挡板2将腔室分成上下两个腔室，其中，这里的壳体1上设置有上端盖，上端盖与气囊9-3通过上端盖扣压环9-11进行密封，下端盖9-14与气囊9-3通过下端盖扣压环9-13进行密封；其中，可拆卸活塞9-15 套设在壳体1外周，可拆卸活塞9-15与上端盖成间隙配合，由气囊 9-3对拆卸活塞9-15进行固定；护筒9-2套设在气囊9-3的外周，覆盖气囊9-3的外壁，对气囊9-3的膨胀外径进行限制，可防止气囊膨胀过大产生损坏，护筒9-2与气囊9-3通过护筒扣压环9-6进行固定；防尘罩9-1套设在护筒9-2的外周，防尘罩9-1上端与上端盖通过卡接方式进行固定，防尘罩衬垫套9-4设在护筒9-2与气囊9-3的扣压位置，防尘罩9-1下端通过不锈钢单耳环箍9-12固定在防尘罩衬垫 9-4上；防尘罩衬垫9-4的垫环套设在下端盖扣压环9-13外周，与下端盖扣压环9-13为间隙配合，防尘罩衬垫9-4的垫环下端面抵接下端盖9-14，防尘罩衬垫9-4的垫环的纵截面近似于直角三角形，其表面圆润，使气囊9-3在工作过程中不与金属材质的下端盖扣压环9-13 发生摩擦或挤压，限位橡胶套设在下端盖9-14外周，限位橡胶9-8 一端与下端盖9-14通过卡接方式进行固定，限位橡胶9-8另一端通过第二不锈钢单耳环箍9-12固定在护筒9-2的外周，护筒9-2的底端设置径向凸起，可更好地对限位橡胶9-8进行固定，限位橡胶9-8对气囊9-3裸露在外的部分进行保护，起到防尘防水的作用。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种空气弹簧，其特征在于，包括带内腔的壳体(1)、上挡板(2)、浮动件(3)、连接件(4)、下挡板(7)；

所述上挡板(2)径向设置在所述壳体(1)的腔体内，使得所述腔体分隔成上下两个腔室，所述上挡板(2)的外周都与所述壳体(1)腔体的内壁固定安装，所述上挡板(2)的板身上设有通气孔(2-1)；

所述连接件(4)一端固定在所述上挡板(2)上，另一端固定安装所述下挡板(7)，所述连接件(4)与所述壳体(1)同轴设置；

所述浮动件(3)设置在所述上挡板(2)和所述下挡板(7)的中间且所述浮动件(3)套设在所述连接件(4)上；

所述壳体(1)中通过气流时，所述浮动件(3)受到一定气压，所述浮动件(3)在所述连接件(4)上滑动。

2.根据权利要求1所述的一种空气弹簧，其特征在于，还包括上弹簧(5)、下弹簧(6)；

所述上弹簧(5)套设在所述连接件(4)上且一端与所述上挡板(2)接触，另一端与所述浮动件(3)接触；

所述下弹簧(6)套设在所述连接件(4)上且一端与所述下挡板(7)接触，另一端与所述浮动件(3)接触；

所述上弹簧(5)和所述下弹簧(6)用于所述浮动件(3)在所述连接件(4)上往复滑动。

3.根据权利要求1所述的一种空气弹簧，其特征在于，所述浮动件(3)的外周侧边设有轴向排列的多个环槽，所述环槽可与所述壳体(1)内壁或上挡板(2)内壁形成迷宫式密封结构。

4.根据权利要求1所述的一种空气弹簧，其特征在于，所述壳体(1)的内腔设有第一阶梯，所述第一阶梯的下梯面用于抵接所述上挡板(2)的上板面。

5.根据权利要求2所述的一种空气弹簧，其特征在于，所述上挡板(2)的板身上设有用于抵挡所述浮动件(3)向所述上挡板(2)方向持续浮动的抵接块(2-2)，所述抵接块(2-2)的内腔与所述连接件(4)形成的缝隙用于限制所述上弹簧(5)轴向运动时与所述连接件(4)的同轴度。

6.根据权利要求5所述的一种空气弹簧，其特征在于，所述抵接块(2-2)为空心柱状，所述连接件(4)从所述抵接块(2-2)的腔体中伸出。

7.根据权利要求1所述的一种空气弹簧，其特征在于，所述上挡板(2)与所述壳体(1)的内腔通过孔用弹性挡圈进行固定。

8.根据权利要求1所述的一种空气弹簧，其特征在于，所述壳体(1)上设置有用于固定所述上挡板(2)的阶梯面。

9.根据权利要求2所述的一种空气弹簧，其特征在于，所述连接件(4)包括圆柱销(4-1)、第一六角薄螺母(4-2)、第二六角薄螺母(4-3)，所述圆柱销(4-1)配合所述第一六角薄螺母(4-2)安装在所述上挡板(2)上，所述浮动件(3)套设在所述圆柱销(4-1)的销身上；

所述的圆柱销(4-1)远离所述第一六角薄螺母(4-2)的一端设有螺纹，所述下挡板(7)通过所述第二六角薄螺母(4-3)与所述圆柱销(4-1)螺纹连接固定在所述圆柱销(4-1)上。

10.根据权利要求9所述的一种空气弹簧，其特征在于，所述第二六角薄螺母(4-3)上设有用于安装所述下弹簧(6)的安装槽，所述下弹簧(6)套设在所述圆柱销(4-1)的外壁上，所述安装槽和圆柱销(4-1)形成的缝隙用于限制所述下弹簧(6)与所述圆柱销(4-1)的同轴度，所述上弹簧(5)的安装位置与所述下弹簧(6)的安装位置相适配；

浮动件(3)的材质为塑料，所述浮动件(3)与所述圆柱销(4-1)间隙配合；

所述浮动件(3)的端面设有用于减重的凹槽和用于提高强度的加强筋。

Images