專利名稱：一種自適應(yīng)壓力和容積組合調(diào)節(jié)動剛度的空氣彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛空氣懸架用空氣彈簧，這種動剛度自適應(yīng)壓力和容積組合調(diào)節(jié)的空氣彈簧，尤其適應(yīng)于載客大巴，城市公交大巴，也適應(yīng)于貨運大卡車和軌道交通車輛，及特種車輛和高級轎車。
一背景技術(shù)：
為了改善汽車的行駛平順性，提高乘坐的舒適性，減輕車輛對道路和貨物的損壞， 發(fā)達(dá)國家在其運載車輛的懸架系統(tǒng)中廣泛地采用了空氣彈簧。我國近年來也在大力推廣和強制性采用空氣彈簧。在不斷發(fā)展的空氣彈簧技術(shù)中，為了進(jìn)一步改善空氣彈簧的剛度調(diào)節(jié)特性，以利其更適用于車輛載荷的變化，人們開展了深入的探索。在空氣彈簧的剛度調(diào)節(jié)中，人們忽視了由于可選標(biāo)準(zhǔn)系列氣囊剛度與具體車型要求剛度的差異而需要的靜態(tài)剛度調(diào)節(jié)。而往往是因為氣囊的靜態(tài)剛度不匹配造成了其動態(tài)剛度調(diào)節(jié)的困難。在被動式空氣懸架系統(tǒng)中則氣囊的靜態(tài)剛度不匹配是造成車輛運行中側(cè)擺嚴(yán)重的重要原因。在主動式空氣懸架系統(tǒng)中，目前比較成熟的技術(shù)是將空氣彈簧的氣室分為主、副氣室，通過控制主、副氣室間的連接通道上的節(jié)流閥的開度，來實現(xiàn)主副氣室間氣體流動時的壓差改變，達(dá)到改變空氣彈簧的剛度。這種剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制信號由多路傳感器采集，送交微處理機處理后發(fā)出控制指令，由執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，調(diào)節(jié)主副氣室間氣體流動時的壓差來調(diào)節(jié)空氣彈簧的剛度。它的主要不足首先在于系統(tǒng)的信號從采集處理到執(zhí)行較為繁雜，其成本太高，只能應(yīng)用在極少數(shù)豪華車輛上。其次，響應(yīng)時滯大。在半主動懸架的空氣懸架系統(tǒng)中空氣彈簧的剛度的控制一般采用剛度分段式控制，將空氣彈簧的剛度分為軟、硬兩擋或軟、中、硬三擋。這種剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的空氣彈簧剛度控制是通過駕駛員操作電磁閥進(jìn)行選擇控制，分別對應(yīng)連通主副氣室間節(jié)流口開度的大、中、小。這種剛度的調(diào)節(jié)不是連續(xù)的?？諝鈴椈傻膭偠仁侨藶檫x擇的。
二
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要研發(fā)出一種低成本，簡單可靠、響應(yīng)快捷的動剛度自適應(yīng)壓差和容積組合調(diào)節(jié)的空氣彈簧。本發(fā)明的解決方法是本空氣彈簧由氣囊1、上安裝板2、副氣室3、節(jié)流閥芯4、彈簧5、下安裝板6和螺堵7組合而成。副氣室3裝在下安裝板6內(nèi)平面的中心位置并固定其上，節(jié)流閥芯4裝在副氣室3的中間內(nèi)孔里，其上端頂著副氣室3的中間內(nèi)孔頂板，下端由彈簧5支撐定位，彈簧5的下部由螺堵7定位，螺堵7中間開有一個小孔與大氣連通；彈簧5的壓縮量可由螺堵7在下安裝板6外部調(diào)節(jié)；空氣彈簧的動剛度調(diào)節(jié)氣囊1內(nèi)的空氣壓力直接作用于節(jié)流閥芯4的上端面，其下端由彈簧5軸向支撐，車輛處于空載和設(shè)定高度時，氣囊1內(nèi)空氣壓力乘以節(jié)流閥芯4的截面積所產(chǎn)生的推力與彈簧5的彈簧力平衡， 節(jié)流閥芯4的節(jié)流孔與副氣室3的兩個獨立氣室的節(jié)流孔連通并處于最大開口，空氣彈簧的動剛度為最??；當(dāng)車輛的載荷增加和動載荷增加，氣囊1內(nèi)空氣壓力上升，作用在節(jié)流閥芯4的上端面上所產(chǎn)生的推力增大，推動節(jié)流閥芯4克服彈簧5的彈簧力下移，達(dá)到新的平衡，節(jié)流閥芯4下移關(guān)小了氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節(jié)流口，在該節(jié)流口的開閉行程區(qū)間內(nèi)，通過提高氣囊1與副氣室3間的氣體流動壓差，實現(xiàn)了連續(xù)調(diào)節(jié)空氣彈簧的動剛度；當(dāng)氣囊1內(nèi)的壓力繼續(xù)提高，推動節(jié)流閥芯4繼續(xù)下移，就會關(guān)閉副氣室3最上面的第一個分氣室，只留下了第二個分氣室與氣囊1相連，在空氣彈簧的連續(xù)剛度調(diào)整中從物理意義上的減小了空氣彈簧的容積，實現(xiàn)了壓差和容積組合型的空氣彈簧剛度組合調(diào)節(jié)， 使空氣彈簧的動剛度增大，適應(yīng)相應(yīng)的載荷。當(dāng)車輛的載荷進(jìn)一步增加，則自動對副氣室3 的第二分氣室重復(fù)上述第一分氣室的調(diào)節(jié)過程。當(dāng)車輛拐彎，由于慣性的作用，靠彎道外側(cè)的空氣彈簧的氣囊1內(nèi)空氣壓力上升，同樣，會關(guān)小氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節(jié)流口，使空氣彈簧的動剛度增大，從而阻止了車身的進(jìn)一步側(cè)傾；當(dāng)車輛急速起步或急剎車時，若空氣彈簧的剛度不隨之增大，同樣由于慣性的作用，會使車身產(chǎn)生后仰和前傾現(xiàn)象， 本發(fā)明同樣具有當(dāng)車身產(chǎn)生后仰和前傾發(fā)生時，提高后、前空氣彈簧的動剛度的功能，有效地抑制這種現(xiàn)象的加劇。本發(fā)明的控制信號直接取自氣囊1內(nèi)的氣體壓力，將控制信號和調(diào)節(jié)指令合為一體，作用迅速、可靠，無響應(yīng)時滯，空氣彈簧的動剛度調(diào)節(jié)能力大為提高；在保證了空氣彈簧的低振動頻率特性后，通過設(shè)置不同容積的分氣室和數(shù)目不等的分氣室可以有效地改善空氣彈簧的剛度特性曲線。由于將控制信號和調(diào)節(jié)指令合為一體，無需再有信號的采集處理系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，無需ECU和控制軟件，成本大為下降；由于本發(fā)明的控制指令為氣囊1內(nèi)的氣體壓力，空氣彈簧的動剛度隨氣囊1內(nèi)的壓力變化而自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)順暢連續(xù)?？諝鈴椈傻恼{(diào)節(jié)剛度特性曲線更為合理和可控。本發(fā)明還可將節(jié)流閥的一級節(jié)流口型式設(shè)計成一級固定節(jié)流和一級可變節(jié)流的兩級串連節(jié)流口型式即在節(jié)流閥芯4的外圓上設(shè)置一個軸向長度與分氣室3中間內(nèi)孔壁上的流通孔直徑相等的環(huán)形槽，該環(huán)形槽由徑向小孔與節(jié)流閥芯4的內(nèi)孔連通，通過減小節(jié)流閥芯4上的徑向節(jié)流孔的直徑，將它設(shè)計成一級固定節(jié)流口 ；而節(jié)流閥芯4外圓上的環(huán)形槽與分氣室3中間內(nèi)孔壁上的流通口就是原有的可變節(jié)流口 ；不同的只是該節(jié)流口的節(jié)流面積稍加大了一點。這種串連節(jié)流型式由二級節(jié)流口分擔(dān)了一級節(jié)流口的壓降，有利于降低節(jié)流口對壓力變化的敏感度，提高乘員得舒適性；有利于降低節(jié)流閥的加工和安裝精度，節(jié)省成本。
四

附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
五具體實施例方式空氣彈簧的動剛度調(diào)節(jié)氣囊1內(nèi)的空氣壓力直接作用于節(jié)流閥芯4的上端面，其下端由彈簧5軸向支撐，車輛處于空載和設(shè)定高度時，氣囊1內(nèi)空氣壓力乘以節(jié)流閥芯4的截面積所產(chǎn)生的推力與彈簧5的彈簧力平衡，節(jié)流閥芯4的節(jié)流孔與副氣室3的兩個獨立氣室的節(jié)流孔連通并處于最大開口，空氣彈簧的動剛度為最??；當(dāng)車輛的動載荷增加，氣囊 1內(nèi)空氣壓力上升，作用在節(jié)流閥芯4的上端面上所產(chǎn)生的推力增大，推動節(jié)流閥芯4克服彈簧5的彈簧力下移，達(dá)到新的平衡，節(jié)流閥芯4下移關(guān)小了氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節(jié)流口，在該節(jié)流口的開閉行程區(qū)間內(nèi)，通過提高氣囊1與副氣室3間的氣體流動壓差，實現(xiàn)了連續(xù)調(diào)節(jié)空氣彈簧的動剛度；當(dāng)氣囊1內(nèi)的壓力繼續(xù)提高，推動節(jié)流閥芯4繼續(xù)下移，就會關(guān)閉副氣室3最上面的第一個分氣室，只留下了第二個分氣室與氣囊1相連，在空氣彈簧的連續(xù)剛度調(diào)整中從物理意義上的減小了空氣彈簧的容積，實現(xiàn)了壓差和容積組合型的空氣彈簧剛度組合調(diào)節(jié)，使空氣彈簧的動剛度增大，適應(yīng)相應(yīng)的動載荷。當(dāng)車輛的載荷進(jìn)一步增加，則自動對副氣室3的第二分氣室重復(fù)上述第一分氣室的調(diào)節(jié)過程。當(dāng)車輛拐彎，由于慣性的作用，靠彎道外側(cè)的空氣彈簧的氣囊1內(nèi)空氣壓力上升，同樣，會關(guān)小氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節(jié)流口，使空氣彈簧的動剛度增大，從而阻止了車身的進(jìn)一步側(cè)傾；當(dāng)車輛急速起步或急剎車時，若空氣彈簧的動剛度不隨之增大，同樣由于慣性的作用，會使車身產(chǎn)生后仰和前傾現(xiàn)象，本發(fā)明同樣具有當(dāng)車身產(chǎn)生后仰和前傾發(fā)生時，提高后、前空氣彈簧的動剛度的功能，有效地抑制這種現(xiàn)象的加劇。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)壓力和容積組合調(diào)節(jié)動剛度的空氣彈簧，由氣囊(1)、上安裝板O)、副氣室(3)、節(jié)流閥芯(4)、彈簧(5)、下安裝板(6)和螺堵(7)組合而成；其特征在于副氣室(3)安裝和固定在下安裝板(6)上底平面上，節(jié)流閥芯(4)裝在副氣室(3)的中間內(nèi)孔里， 其上端頂著副氣室C3)的中間內(nèi)孔頂板，下端由彈簧( 支撐定位，彈簧( 的下部由螺堵 (7)定位，螺堵(7)中間開有一個小孔與大氣連通；彈簧(5)的壓縮量可由螺堵(7)調(diào)節(jié)； 螺堵(7)安裝在下安裝板(6)上；空氣彈簧的動剛度調(diào)節(jié)車輛處于空載設(shè)定高度時，氣囊 (1)內(nèi)空氣壓力乘以節(jié)流閥芯的截面積所產(chǎn)生的推力與彈簧(5)的彈簧力平衡，節(jié)流閥芯的節(jié)流孔與副氣室(3)的兩個獨立氣室的流通孔連通并處于最大開口，空氣彈簧的動剛度為最??；當(dāng)車輛的載荷和動載荷增加，氣囊(1)內(nèi)空氣壓力上升，作用在節(jié)流閥芯(4)的上端面上所產(chǎn)生的推力增大，推動節(jié)流閥芯(4)克服彈簧(5)的彈簧力下移，達(dá)到新的平衡，節(jié)流閥芯(4)下移關(guān)小了氣囊(1)與副氣室C3)間的連接通道上的節(jié)流口，在該節(jié)流口的開閉行程區(qū)間內(nèi)，通過提高氣囊(1)與副氣室C3)間的氣體流動壓差，實現(xiàn)了連續(xù)調(diào)節(jié)空氣彈簧的動剛度；當(dāng)氣囊(1)內(nèi)的壓力繼續(xù)提高，推動節(jié)流閥芯(4)繼續(xù)下移，就會關(guān)閉副氣室C3)最上面的第一個分氣室，只留下了第二個分氣室與氣囊(1)相連，使空氣彈簧的動剛度增大，適應(yīng)相應(yīng)的動載荷；當(dāng)車輛的動載荷進(jìn)一步增加，則自動對副氣室(3)的第二分氣室重復(fù)上述第一分氣室的調(diào)節(jié)過程；當(dāng)車輛拐彎，由于慣性的作用，靠彎道外側(cè)的空氣彈簧的氣囊(1)內(nèi)空氣壓力上升，同樣，會關(guān)小氣囊(1)與副氣室(3)間的連接通道上的節(jié)流口，使空氣彈簧的動剛度增大，從而阻止了車身的進(jìn)一步側(cè)傾；當(dāng)車輛急速起步或急剎車時，若空氣彈簧的動剛度不隨之增大，同樣由于慣性的作用，會使車身產(chǎn)生后仰和前傾現(xiàn)象，本發(fā)明同樣具有當(dāng)車身產(chǎn)生后仰和前傾發(fā)生時，提高后、前空氣彈簧的動剛度的功能， 有效地抑制這種現(xiàn)象的加劇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)壓力和容積組合調(diào)節(jié)動剛度的空氣彈簧，其特征在于副氣室(3)的獨立分氣室的容積和數(shù)目可根據(jù)不同車型對其空氣彈簧剛度變化曲線的不同需求設(shè)計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)壓力和容積組合調(diào)節(jié)動剛度的空氣彈簧，其特征在于將節(jié)流閥閥芯的節(jié)流口的一級節(jié)流形式設(shè)計成一級固定節(jié)流和一級可變節(jié)流的二級串聯(lián)組合節(jié)流形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)壓力和容積組合調(diào)節(jié)動剛度的空氣彈簧，其特征在于將副氣室(3)、節(jié)流閥芯、彈簧(5)、螺堵(7)設(shè)置在氣上安裝板(2)上。
全文摘要
空氣彈簧對于提高車輛的平順性、舒適性和保護道路及貨物，限制超載至關(guān)重要。在空氣彈簧靜剛度特性的配型上，人們忽視了由于可選標(biāo)準(zhǔn)系列氣囊剛度與具體車型要求剛度的差異而需要的靜態(tài)剛度調(diào)節(jié)。而往往是因為氣囊的靜態(tài)剛度不匹配造成了其動態(tài)剛度調(diào)節(jié)的困難。在被動式空氣懸架系統(tǒng)中則氣囊的靜態(tài)剛度不匹配是造成車輛運行中側(cè)擺嚴(yán)重的重要原因?，F(xiàn)有的動剛度調(diào)節(jié)上采用了主、副氣室相連，通過調(diào)節(jié)其通道上的節(jié)流口來改變主副氣室間氣體流動時的壓差來實現(xiàn)。這種剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中并沒有改變氣室的容積，使得其剛度調(diào)節(jié)的難度較大。本發(fā)明就是針對這些問題研發(fā)出的新型空氣彈簧。本發(fā)明靜動剛度可調(diào)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，方便實用。
文檔編號F16F9/04GK102287471SQ201110202879
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者楊潔 申請人:楊潔