專利名稱：一種容積和壓力調(diào)剛度加階躍壓力緩沖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(chē)輛空氣懸架用空氣彈簧，這種靜剛度容積調(diào)節(jié)和動(dòng)剛度自適應(yīng)壓力調(diào)節(jié)加階躍壓力緩沖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(yùn)大卡車(chē)和軌道交通車(chē)輛，及特種車(chē)輛和高級(jí)轎車(chē)。
一背景技術(shù)：
為了改善汽車(chē)的行駛平順性，提高乘坐的舒適性，減輕車(chē)輛對(duì)道路和貨物的損壞， 發(fā)達(dá)國(guó)家在其運(yùn)載車(chē)輛的懸架系統(tǒng)中廣泛地采用了空氣彈簧。我國(guó)近年來(lái)也在大力推廣和強(qiáng)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(chē)輛載荷的變化，人們開(kāi)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(chē)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?yàn)闅饽业撵o態(tài)剛度不匹配造成了其動(dòng)態(tài)剛度調(diào)節(jié)的困難。在被動(dòng)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(chē)輛運(yùn)行中側(cè)擺嚴(yán)重的重要原因。在主動(dòng)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(guò)控制主、副氣室間的連接通道上的節(jié)流閥的開(kāi)度，來(lái)實(shí)現(xiàn)主副氣室間氣體流動(dòng)時(shí)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(hào)由多路傳感器采集，送交微處理機(jī)處理后發(fā)出控制指令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)度，調(diào)節(jié)主副氣室間氣體流動(dòng)時(shí)的壓差來(lái)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(hào)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(chē)輛上。其次，響應(yīng)時(shí)滯大。在半主動(dòng)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(guò)駕駛員操作電磁閥進(jìn)行選擇控制，分別對(duì)應(yīng)連通主副氣室間節(jié)流口開(kāi)度的大、中、小。這種剛度的調(diào)節(jié)不是連續(xù)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(jiǎn)單可靠、響應(yīng)快捷的靜剛度容積調(diào)節(jié)和動(dòng)剛度自適應(yīng)壓力調(diào)節(jié)加階躍壓力緩沖的空氣彈簧。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、缸套6，活塞7，調(diào)節(jié)螺桿8，下安裝板9，螺堵10、鎖緊螺母11和兩個(gè)單向閥12組合而成。副氣室3安裝固定在下安裝板9的內(nèi)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10定位，螺堵10中間開(kāi)有一個(gè)小孔與大氣連通；缸套6安裝固定在上安裝板2的內(nèi)平面上，活塞 7安裝在缸套6里；調(diào)節(jié)螺桿8與缸套6同軸安裝在上安裝板2上，其下部頂著活塞7的上平面，上部伸出上安裝板2并留有調(diào)節(jié)行程；鎖緊螺母11安裝在調(diào)節(jié)螺桿8的上端；兩個(gè)單向閥12分別安裝在副氣室3的兩個(gè)分氣室的外側(cè)壁上，并由其側(cè)壁上的小孔與單向閥12 的彈簧腔連通；空氣彈簧的靜剛度調(diào)節(jié)松開(kāi)鎖緊螺母11，擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿8，使活塞7向下移動(dòng)，就減小了氣囊1內(nèi)的氣體有效容積，提高了空氣彈簧的靜剛度；反之，就減小了空氣彈簧的靜剛度；空氣彈簧的動(dòng)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(chē)輛處于空載和設(shè)定高度時(shí)，空氣彈簧氣囊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)流口與副氣室3的兩個(gè)獨(dú)立氣室的節(jié)流孔連通并處于最大開(kāi)口，空氣彈簧的動(dòng)剛度為最小；當(dāng)車(chē)輛的載荷和動(dòng)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(dòng)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(kāi)閉行程區(qū)間內(nèi)，通過(guò)提高氣囊1 與副氣室3間的氣體流動(dòng)壓差，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)調(diào)節(jié)空氣彈簧的剛度；當(dāng)氣囊1內(nèi)的壓力繼續(xù)提高，推動(dòng)節(jié)流閥芯4繼續(xù)下移，就會(huì)關(guān)閉副氣室3最上面的第一個(gè)分氣室，只留下了第二個(gè)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(shí)現(xiàn)了壓差和容積組合型的空氣彈簧剛度組合調(diào)節(jié)，使空氣彈簧的剛度增大，適應(yīng)相應(yīng)的載荷。當(dāng)車(chē)輛的載荷進(jìn)一步增加，則自動(dòng)對(duì)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(guò)程。當(dāng)車(chē)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(huì)關(guān)小氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節(jié)流口，使空氣彈簧的剛度增大，從而阻止了車(chē)身的進(jìn)一步側(cè)傾；當(dāng)車(chē)輛急速起步或急剎車(chē)時(shí)，若空氣彈簧的剛度不隨之增大，同樣由于慣性的作用，會(huì)使車(chē)身產(chǎn)生后仰和前傾現(xiàn)象，本發(fā)明同樣具有當(dāng)車(chē)身產(chǎn)生后仰和前傾發(fā)生時(shí)，提高后、前空氣彈簧的動(dòng)剛度的功能，有效地抑制這種現(xiàn)象的加劇。當(dāng)車(chē)輪碰到路面凸塊，給車(chē)輪一個(gè)階躍沖擊，必然會(huì)引發(fā)氣囊1內(nèi)的氣壓產(chǎn)生階躍。該階躍壓力與副氣室3的各個(gè)分氣室內(nèi)氣壓形成的壓差會(huì)打開(kāi)單向閥12，迅速連通氣囊1和副氣室3的各個(gè)分氣室，增大了氣囊1內(nèi)的有效氣體容積，降低空氣彈簧的動(dòng)剛度，減少路面凸塊對(duì)車(chē)身的沖擊，提高乘員的舒適性和車(chē)輛的平順性。本發(fā)明的控制信號(hào)直接取自氣囊1內(nèi)的壓力，將控制信號(hào)和調(diào)節(jié)指令合為一體， 作用迅速、可靠，無(wú)響應(yīng)時(shí)滯，空氣彈簧的剛度調(diào)節(jié)能力大為提高；在保證了空氣彈簧的低振動(dòng)頻率特性后，通過(guò)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(hào)和調(diào)節(jié)指令合為一體，無(wú)需再有信號(hào)的采集處理系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，無(wú)需ECU和控制軟件，成本大為下降。本發(fā)明還可將節(jié)流閥的一級(jí)節(jié)流口型式設(shè)計(jì)成一級(jí)固定節(jié)流和一級(jí)可變節(jié)流的兩級(jí)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(gè)軸向長(zhǎng)度與分氣室3中間內(nèi)孔壁上的節(jié)流孔直徑相等的環(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(guò)減小節(jié)流閥芯4上的徑向節(jié)流孔的直徑，將它設(shè)計(jì)成一級(jí)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)孔壁上的節(jié)流孔組成的節(jié)流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(diǎn)。這種串連節(jié)流型式由二級(jí)節(jié)流口分擔(dān)了一級(jí)節(jié)流口的壓降，有利于降低節(jié)流口對(duì)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(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施方式
是空氣彈簧的靜剛度調(diào)節(jié)松開(kāi)鎖緊螺母11，擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿8，使活塞7向下移動(dòng)，就減小了氣囊1內(nèi)的氣體有效容積，提高了空氣彈簧的靜剛度； 反之，就減小了空氣彈簧的靜剛度；空氣彈簧的動(dòng)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(chē)輛處于空載和設(shè)定高度時(shí)，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)流口與副氣室3的兩個(gè)獨(dú)立氣室的節(jié)流孔連通并處于最大開(kāi)口，空氣彈簧的動(dòng)剛度為最小；當(dāng)車(chē)輛的載荷和動(dòng)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(dòng)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(kāi)閉行程區(qū)間內(nèi)，通過(guò)提高氣囊1與副氣室3間的氣體流動(dòng)壓差，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)調(diào)節(jié)空氣彈簧的剛度；當(dāng)氣囊1內(nèi)的壓力繼續(xù)提高，推動(dòng)節(jié)流閥芯4繼續(xù)下移，就會(huì)關(guān)閉副氣室3最上面的第一個(gè)分氣室，只留下了第二個(gè)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(shí)現(xiàn)了壓差和容積組合型的空氣彈簧動(dòng)剛度組合調(diào)節(jié)，使空氣彈簧的剛度增大，適應(yīng)相應(yīng)的載荷。當(dāng)車(chē)輛的載荷進(jìn)一步增加，則自動(dòng)對(duì)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(guò)程。當(dāng)車(chē)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(huì)關(guān)小氣囊1與副氣室3間的連接通道上的節(jié)流口，使空氣彈簧的剛度增大，從而阻止了車(chē)身的進(jìn)一步側(cè)傾；當(dāng)車(chē)輛急速起步或急剎車(chē)時(shí)，若空氣彈簧的剛度不隨之增大，同樣由于慣性的作用，會(huì)使車(chē)身產(chǎn)生后仰和前傾現(xiàn)象，本發(fā)明同樣具有當(dāng)車(chē)身產(chǎn)生后仰和前傾發(fā)生時(shí)，提高后、前空氣彈簧的剛度的功能，有效地抑制這種現(xiàn)象的加劇。當(dāng)車(chē)輪碰到路面凸塊，給車(chē)輪一個(gè)階躍沖擊，必然會(huì)引發(fā)氣囊1內(nèi)的氣壓產(chǎn)生階躍。該階躍壓力與副氣室3的各個(gè)分氣室內(nèi)氣壓形成的壓差會(huì)打開(kāi)單向閥12，迅速連通氣囊1和副氣室3的各個(gè)分氣室，增大了氣囊1內(nèi)的有效氣體容積，降低空氣彈簧的剛度，減少路面凸塊對(duì)車(chē)身的沖擊，提高乘員的舒適性和車(chē)輛的平順性。
權(quán)利要求
1 一種容積和壓力調(diào)剛度加階躍壓力緩沖的空氣彈簧，由氣囊(1)、上安裝板O)、副氣室(3)、節(jié)流閥芯、彈簧(5)、缸套(6)，活塞(7)，調(diào)節(jié)螺桿(8)，下安裝板(9)，螺堵 (10)、鎖緊螺母(11)和單向閥(12)組合而成；其特征在于副氣室(3)安裝固定在下安裝板(9)的內(nèi)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(3)的中間內(nèi)孔頂板，下端由彈簧( 支撐定位，彈簧(5)的下部由螺堵(10)定位，螺堵(10)中間開(kāi)有一個(gè)小孔與大氣連通；缸套(6)安裝固定在上安裝板(2)的內(nèi)平面上，活塞(7)安裝在缸套(6)里；調(diào)節(jié)螺桿(8)與缸套(6)同軸安裝在上安裝板( 上；其下部頂著活塞(7) 的上平面，上部伸出上安裝板(2)并留有調(diào)節(jié)行程；鎖緊螺母(11)安裝在調(diào)節(jié)螺桿(8)上， 并與上安裝板(2)鎖緊調(diào)節(jié)螺桿(8)；兩個(gè)單向閥(12)分別安裝在副氣室(3)的兩個(gè)分氣室的側(cè)壁上，并由其側(cè)壁上的小孔與單向閥(1 的彈簧腔連通；空氣彈簧的靜剛度調(diào)節(jié) 松開(kāi)鎖緊螺母(11)，擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿(8)，使活塞(7)向下移動(dòng)，通過(guò)拓展活塞(7)的上平面與上安裝板( 的內(nèi)平面間的容積，減小了氣囊(1)內(nèi)的氣體有效容積，提高了空氣彈簧的靜剛度；反之，就減小了空氣彈簧的靜剛度；空氣彈簧的動(dòng)剛度調(diào)節(jié)當(dāng)車(chē)輛的載荷和動(dòng)載荷增加，氣囊(1)內(nèi)空氣壓力上升，作用在節(jié)流閥芯的上端面上所產(chǎn)生的推力增大，推動(dòng)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(kāi)閉行程區(qū)間內(nèi)，通過(guò)提高氣囊 (1)與副氣室(3)間的氣體流動(dòng)壓差，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)調(diào)節(jié)空氣彈簧的剛度；當(dāng)氣囊(1)內(nèi)的壓力繼續(xù)提高，推動(dòng)節(jié)流閥芯(4)繼續(xù)下移，就會(huì)關(guān)閉副氣室C3)最上面的第一個(gè)分氣室，只留下了第二個(gè)分氣室與氣囊(1)相連；當(dāng)車(chē)輛的載荷進(jìn)一步增加，則自動(dòng)對(duì)副氣室C3)的第二分氣室重復(fù)上述第一分氣室的調(diào)節(jié)過(guò)程；當(dāng)車(chē)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(huì)關(guān)小氣囊(1)與副氣室C3)間的連接通道上的節(jié)流口，使空氣彈簧的剛度增大，從而阻止了車(chē)身的進(jìn)一步側(cè)傾；當(dāng)車(chē)輛急速起步或急剎車(chē)時(shí)，同樣由于慣性的作用，會(huì)使車(chē)身產(chǎn)生后仰和前傾現(xiàn)象，本發(fā)明同樣具有當(dāng)車(chē)身產(chǎn)生后仰和前傾發(fā)生時(shí)，提高后、前空氣彈簧的動(dòng)剛度的功能；當(dāng)車(chē)輪碰到路面凸塊，給車(chē)輪一個(gè)階躍沖擊，必然會(huì)引發(fā)氣囊(1)內(nèi)的氣壓產(chǎn)生階躍，該階躍壓力與副氣室C3)的各個(gè)分氣室內(nèi)氣壓形成的壓差會(huì)打開(kāi)單向閥(12)，迅速連通氣囊(1)和副氣室C3)的各個(gè)分氣室，增大了氣囊(1)內(nèi)的有效氣體容積，降低空氣彈簧的剛度，減少路面凸塊對(duì)車(chē)身的沖擊，提高車(chē)輛的平順性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容積和壓力調(diào)剛度加階躍壓力緩沖的空氣彈簧，其特征在于副氣室(3)的獨(dú)立分氣室的容積和數(shù)目可根據(jù)不同車(chē)型對(duì)其空氣彈簧剛度變化曲線的不同需求改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種容積和壓力調(diào)剛度加階躍壓力緩沖的空氣彈簧，其特征在于將副氣室(3)以及安裝在其上的零部件和螺堵(10)安裝固定在上安裝板(2)上；將缸套(6)，活塞(7)，調(diào)節(jié)螺桿(8)，鎖緊螺母(11)安裝在下安裝板(9)上。
全文摘要
空氣彈簧對(duì)于提高車(chē)輛的平順性、舒適性和保護(hù)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(chē)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?yàn)闅饽业撵o態(tài)剛度不匹配造成了其動(dòng)態(tài)剛度調(diào)節(jié)的困難。在被動(dòng)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(chē)輛運(yùn)行中側(cè)擺嚴(yán)重的重要原因。現(xiàn)有的動(dòng)剛度調(diào)節(jié)采用了主、副氣室相連，通過(guò)調(diào)節(jié)其通道上的節(jié)流口來(lái)改變主副氣室間氣體流動(dòng)時(shí)的壓差來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中并沒(méi)有真正改變氣室的容積，使得其剛度調(diào)節(jié)的難度較大。本發(fā)明就是針對(duì)這些問(wèn)題研發(fā)的新型空氣彈簧。本發(fā)明靜動(dòng)剛度可調(diào)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，方便實(shí)用。
文檔編號(hào)F16F9/04GK102330776SQ20111019962
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月17日
發(fā)明者賀劼 申請(qǐng)人:賀劼