CN2700639Y - 自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器，属于汽车悬架技术领域，它是将设计有空气阀总成的空气弹簧和设计有阻尼阀总成的减震器一体化，空气弹簧的主、副气室为同心环状结构，由活塞分隔的空气弹簧的主气室和油液减震器的下油室为分离式共体结构，当活塞移动时，主气室与下油室两部分的容积按反比例变化，空气弹簧和油液减震器能自动调节变化刚度和阻尼来适应路况，提高汽车的减震性能，极大地改善乘坐舒适性和操纵平稳性。本实用新型结构简单、体积小巧、生产成本低、运行维修费用低，具有极好的市场前景。

Description

自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器

技术领域：

本实用新型涉及一种汽车的悬架系统，属于机动车用悬架技术领域，是连接于车辆悬架上、下摆臂之间的一种承载传力装置，具体地说是一种自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器，特别适合在汽车上安装使用。

背景技术：

随着我国国民经济的高速发展和广大人民群众生活水平的不断提高，有力地推动了我国汽车工业的迅猛发展，尤其是家用轿车、微型客车已经逐渐普及进入百姓人家。人们在享受以车代步快捷方便的同时，更追求乘坐的舒适性能。车辆在行驶过程中，车轮随路面起伏对车架产生的冲击是由汽车悬架系统中的弹性元件来吸收的，而车架的振动则是由减震器来衰减的。所以减震器的性能将直接影响车辆的舒适性和操纵平稳性。现在汽车独立悬架系统中的弹性元件常用的有螺旋弹簧、油气弹簧和空气弹簧等几种类型，以螺旋弹簧作为弹性装置，结构简单、制造容易、价格便宜，但是螺旋弹簧一经制成后，它的弹性系数是恒定不变的，即是说它的刚度不能随复杂多变的路况的变化而变化，缓冲效果较差，而且还需单独配置减震器。而现在用于较好车型上的油气弹簧和空气弹簧减震器总成，虽然具有较好的缓冲和减震效果，但是它们也不能独立自动改变刚度和阻尼系数，它必须与计算机悬架控制系统配合才能自动适应各种复杂多变的路况。但是这种计算机悬架控制系统的结构非常复杂、价格十分昂贵、维修相当困难，并且运行维护费用高，仅仅在极少部份高档轿车上才能配备装用。

实用新型内容：

本实用新型是在现有技术的基础上提出一种结构简单、体积小巧、生产成本低、可大大降低运行维修费用、并具有极佳缓冲和减震效果的自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器，它是通过如下技术方案来实现的：它主要包括连接安装有底座、上端盖的壳体和连接于活塞的活塞杆，其特征在于：在壳体内配装有活塞缸体形成由阻尼气道相通的主气室和副气室，在活塞缸体的底部配装有由弹簧支承的空气阀体，在空气阀体上做有一组气道，在壳体内配装有阻尼阀体分隔为上油室和下油室，阻尼阀体上做有一组阻尼油孔、磁性阀孔和溢流阀孔，在阻尼阀体上分别对应磁性阀孔和溢流阀孔的位置处配装有磁性阀和溢流阀，磁性阀与溢流阀之间装配有联动杠杆，在阻尼阀体的下面由杆套装有阻尼阀片，在阻尼阀片上分别对应阻尼油孔、溢流阀孔的位置处做有阻尼通孔和溢流阀通孔。当车辆在起伏的路面上行驶、车轮将随路面起伏时，活塞上下移动，主气室与下油室两部份的容积按反比例变化，空气弹簧主气室的有效容积能自动随路况变化而改变，弹性力随之改变，同时下油室的有效容积也随路况变化而变化，油液的压力随之变化，由杠杆联动的溢流阀和磁性阀自动开启或关闭，使油液减震器能自动调节阻尼系数来适应路况的变化，由空气弹簧与减震器配合联动，最大程度地减缓对车架造成的冲击力，能极大地提高缓冲和减震效果。

本实用新型还具有如下技术特征：

在底座上安装有电磁线圈，在空气阀体上对应电磁线圈的位置处嵌装有电磁铁芯，可由执行电路根据汽车转向传感器采集的转弯电信号和前左、前右车高传感器采集的车高电信号来控制电磁线圈通电或断电，使阻尼通道开启或闭合，从而调节每个空气弹簧各自的刚度，可抵抗汽车转弯外倾。

在壳体上安装有进气电磁阀和排气电磁阀，可由执行电路根据汽车车高传感器采集的车高电信号来控制进气或排气，方便地调节车架的高度。

在上端盖上安装有单向排气阀，专门用于排放由主气室逸至上油室内的气体，能确保油液减震器正常工作。

本实用新型的最大结构特点是：将设计有空气阀总成的空气弹簧和设计有阻尼阀总成的油液减震器一体化，空气弹簧的主、副气室是由活塞缸体分隔成同心环状结构，在活塞缸体内由活塞分隔为空气弹簧的主气室和油液减震器的下油室两部份，形成两室分离式共体结构，当车辆在起伏的路面上行驶，活塞上下移动时，主气室与下油室两部份的有效容积按反比例变化，即是说当活塞下移时，空气弹簧的主气室的有效容积减小，而油液减震器的下油室的有效容积则增大，当活塞上移时，空气弹簧的主气室的有效容积增大，而油液减震器的下油室的有效容积则减小。空气弹簧的主气室的有效容积能自动随路况变化而改变，弹簧弹力随之改变，同时下油室的有效容积也随路况变化而变化，油液的压力随之变化，由杠杆联动的溢流阀和磁性阀的启闭，使油液减震器能自动调节阻尼系数来适应路况的变化。实现空气弹簧与减震器配合联动、最大限度地减缓对车架冲击的目的，提高缓冲和减震效果，改善乘坐舒适性和操纵平稳性。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A-A视图；

图3是图1的B-B视图；

图4是图1的C-C视图。

具体实施方式：

本实用新型所提出的自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器是这样实施的：它主要包括连接安装有底座5、上端盖23的壳体1和连接于活塞杆20的活塞15，在底座5的下面固定安装有供连接车轮下摆臂用的连接件7，在底座5上面装置有防撞胶块9，在上端盖23的上面安装有单向排气阀21，用于随时排放上油室25内的气体，确保油液减震器能正常地工作，活塞杆20固定连接于车架悬架的上摆臂24，在壳体1内的下半部份配装有活塞缸体2并由活塞缸体2分隔形成同轴环状的副气室3和主气室13，副气室3与主气室13由阻尼气道6和连通孔14相连通，在活塞缸体2的底部配装有由弹簧12支承的空气阀体8，在空气阀体8上做有一组气道4，空气阀体8可上下移动从而改变空气弹簧的刚度，在壳体1内的上半部份配装有阻尼阀体17并由阻尼阀体17分隔为上油室25和下油室31，配装于活塞缸体2内的活塞15将活塞缸体2分隔为空气弹簧的主气室13和油液减震器的下油室31两部份，当活塞15随路况变化在活塞缸体2内上下移动时，主气室13与下油室31两部份的有效容积将按反比例变化，在阻尼阀体17上做有四个阻尼油孔28、二个磁性阀孔33和二个溢流阀孔34，在二个磁性阀孔33和二个溢流阀孔34的位置处对应安装有二个磁性阀43和二个溢流阀27，溢流阀27的活塞杆26与磁性阀43的活塞杆40之间装配有联动杠杆22，溢流阀27的压紧弹簧38压下活塞45封闭溢流孔37呈常闭状态，磁性阀43的张紧弹簧41向上顶起磁性阀盘39并提起活塞42使磁性溢流孔44呈常开状态，与阻尼阀片30上做有的四个螺孔35成固定螺纹连接的四个螺杆19穿套于阻尼阀体17上做有的四个光孔18内，在阻尼阀片30上分别对应阻尼阀体17的四个阻尼油孔28、二个溢流阀孔34的位置处做有四个阻尼通孔29和二个溢流阀通孔36，阻尼阀片30可随油压变化上下移动从而改变减震器油液的阻尼系数。下面结合路况起伏变化情况对本实用新型的工作原理作具体的说明：第一种情况，当正常行驶的汽车翻越凸起障碍路面，车轮处于上升阶段时，固定连接于车轮下摆臂的连接件7将带动壳体1整体上升，这时活塞15相对于活塞缸体2向下移运动，即空气弹簧处于压缩阶段，主气室13内的气体被压缩气压升高，当空气阀体8受到向下的压力不能克服弹簧12的弹性力时，主气室13内的气体经空气阀体8上做有的一组气道4、阻尼气道6和连通孔14进入副气室3内，阻尼气道6呈畅通状态，相通的主气室13与副气室3使空气弹簧的有效容积为最大状态、空气弹簧处于小刚度的软状态；随着车速加快、上升坡度增大时，活塞15相对于活塞缸体2快速向下运动，主气室13内的气体被急剧压缩气压急剧升高，空气阀体8受到向下的压力增大，克服弹簧12的弹性力，空气阀体8向下位移，阻尼气道6变窄，空气弹簧的有效容积逐渐变小、空气弹簧的刚度将逐渐增大；随着活塞15相对于活塞缸体2向下运动，主气室13的容积变小，这时下油室31的容积则变大，由于磁性阀43呈常开状态，上油室25内的油液经四个阻尼油孔28和二个磁性阀孔33流至下油室31，油液减震器阻尼系数最小，处于低阻状态。第二种情况，当车轮越过凸起障碍后处于下降阶段时，固定连接于车轮下摆臂的连接件7带动壳体1整体下降，这时活塞15相对于活塞缸体2向上运动，即空气弹簧处于伸长阶段，主气室13的容积变大，气压降低，空气阀体8受到弹簧12的弹性力向上移动，副气室3内的气体经连通孔14、阻尼气道6和空气阀体8上做有的一组气道4返回主气室13，阻尼气道6呈畅通状态，空气弹簧处于小刚度的软状态；随着活塞15相对于活塞缸体2向上运动，下油室31的容积则变小，油压增高将推动阻尼阀片30向上移动至贴于阻尼阀体17的底面，将磁性阀孔33关闭，下油室31内的油液只能通过四个阻尼通孔29对应的四个阻尼油孔28返回上油室25，阻尼油孔28的截面积小，阻尼系数大，减震器处于高阻状态，可实现车架快速减震的目的。随着车速加快、下降坡度增大，活塞15向上运动速度加快，下油室31的油压急剧增高，高压的油液将通过阻尼阀片30的二个溢流阀通孔36对应的二个溢流阀孔34顶开二个溢流阀27经溢流孔37溢流，当溢流阀27瞬时溢流释压后由压紧弹簧38再次压下活塞45封闭溢流孔37，二个溢流阀27又自行关闭，在溢流阀27进行溢流释压的瞬间，油液减震器的阻尼很小，空气弹簧能尽可能地伸长，使车轮下降并与地面保持较大的作用力，减缓了车架向下俯冲的速度。在溢流阀27进行溢流、活塞杆26上升时，由联动杠杆22压下磁性阀盘39将常开的磁性阀43关闭、并由磁性阀盘39吸住磁性阀43的金属阀体而自锁，在接下来的空气弹簧压缩阶段时油液减震的阻尼系数最大、处于高阻状态，能极大地缓减车架向下俯冲的速度。而处于自锁状态的磁性阀43将在下一次空气弹簧的伸长阶段，下油室31油液压力增大时将其强行顶开，使磁性阀43恢复至常开状态。第三种情况，当正常行驶的汽车掉入凹坑路面，车轮下降带动壳体1向下移动，活塞15相对于活塞缸体2向上运动，即空气弹簧处于伸长阶段，如车速不快或凹坑深度不大时，下油室31内的油液只能通过四个阻尼油孔28流入上油室25，阻尼系数大，减震器处于高阻状态。当车速快或凹坑深度大时，下油室31内的油压急剧增加，高压的油液将顶开溢流阀27溢流，使油液减震器阻尼系数瞬间变小、处于低阻状态，使活塞15能快速向上移动，空气弹簧能快速伸长，即是说能使壳体1快速向下移动，避免车轮有离地的趋势。第四种情况，汽车车轮掉入凹坑坑底后，车架有继续下降运动的惯性冲量，空气弹簧被压缩，当车速不快或凹坑不深时，阻尼气道6呈畅通状态，相通的主气室13与副气室3作为空气弹簧的有效容积为最大状态、空气弹簧又处于小刚度的软状态，最大限度缓减车轮对车架的冲击。空气弹簧的刚度随车速和凹坑深度的增大而增大，若车轮在掉进深坑前，磁性阀43未关闭，减震器处于软状态，若车轮在掉进深坑前，车速过高、凹坑深度过大，磁性阀43关闭，油液减震器将处于高阻状态，可大大降低车架向下俯冲的速度，使车辆操纵性更稳定。

在壳体1上安装有与副气室3相通的进气电磁阀32和排气电磁阀16，它们可由执行电路根据汽车车高传感器采集的车高电信号来控制进气电磁阀32和排气电磁阀进气或排气，可调节车架的高度。

在空气阀体8的底部嵌装有电磁铁芯10，在底座5上对应电磁铁芯10的位置处安装有电磁线圈11，电磁线圈11可由执行电路根据汽车转向传感器(开关)采集的转弯电信号和前左、前右车高传感器采集的车高电信号来控制阻尼通道6的开闭，可抵抗汽车转弯外倾。

综上所述，本实用新型具有如下特性：车轮在越过凸起障碍物的上升阶段，空气弹簧的刚度会因车速和坡度而自动改变，油液减震器阻尼不变处于低阻状态，充分发挥空气弹簧的柔软减震性能；车轮在越过凸起障碍物后的下降阶段和掉入凹坑路况时，空气弹簧的刚度不变，油液减震器阻尼因车速和坡度而自动改变，可避免车轮有离地的趋势，减小车轮的下降位移量，汽车车轮掉入凹坑坑底后，空气弹簧的刚度和油液减震器的阻尼系数会随车速和坡度而自动改变来适应路况，阻止车架向下快速俯冲。本实用新型也可与计算机悬架控制系统配合使用，能极大地提高缓冲和减震效果，具有极佳的操纵平稳性。

Claims (4)

1.一种自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器，它主要包括连接安装有底座(5)、上端盖(23)的壳体(1)和连接于活塞(15)的活塞杆(20)，其特征在于：在壳体(1)内配装有活塞缸体(2)形成由阻尼气道(6)相通的主气室(13)和副气室(3)，在活塞缸体(2)的底部配装有由弹簧(12)支承的空气阀体(8)，在空气阀体(8)上做有一组气道(4)，在壳体(1)内配装有阻尼阀体(17)分隔为上油室(25)和下油室(31)，阻尼阀体(17)上做有一组阻尼油孔(28)、磁性阀孔(33)和溢流阀孔(34)，在阻尼阀体(17)上分别对应磁性阀孔(33)和溢流阀孔(34)的位置处配装有磁性阀(43)和溢流阀(27)，磁性阀(43)与溢流阀(27)之间装配有联动杠杆(22)，在阻尼阀体(17)的下面由杆(19)套装有阻尼阀片(30)，在阻尼阀片(30)上分别对应阻尼油孔(28)、溢流阀孔(34)的位置处做有阻尼通孔(29)和溢流阀通孔(36)。

2.根据权利要求1所述的自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器，其特征在于：在底座(5)上安装有电磁线圈(11)，在空气阀体(8)上对应电磁线圈(11)的位置处嵌装有电磁铁芯(10)。

3.根据权利要求1或2所述的自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器，其特征在于：在壳体(1)上安装有进气电磁阀(32)和排气电磁阀(16)。

4.根据权利要求1或2所述的自动变刚度和变阻尼的空气弹簧减震器，其特征在于：在上端盖(23)上安装有单向排气阀(21)。

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