專利名稱：一種充液和壓力調(diào)節(jié)靜動剛度加限壓減沖的空氣彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種充液和壓力調(diào)節(jié)靜動剛度加限壓減沖的空氣彈簧一、技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及一種車輛空氣懸架用空氣彈簧，這種靜剛度充液調(diào)節(jié)，動剛度自適應(yīng)壓差和容積組合調(diào)節(jié)，在行車時碰到路面凸塊時還能自動減小其剛度，以減少凸塊對車身沖擊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。二、背景技術(shù)[0002]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準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。空氣彈簧的剛度是人為選擇的。三、發(fā)明內(nèi)容[0003]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)快捷的靜剛度充液調(diào)節(jié)和動剛度自適應(yīng)壓差和容積組合調(diào)節(jié)，以及當車輪碰到路面凸塊時，會自動減小動剛度的空氣彈簧。[0004]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，閘閥7，單向閥8，螺堵9和兩個緩沖單向閥10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9定位，螺堵 9中間開有一個小孔與大氣連通；閘閥7，單向閥8，螺堵9安裝在下安裝板6上；還可將單向閥8設(shè)置在氣囊1的側(cè)壁上或上安裝板2上。兩個緩沖單向閥10裝在副氣室3的兩個獨立分氣室的外側(cè)壁上，并由其側(cè)壁上的徑向小孔與緩沖單向閥10的彈簧腔連通；空氣彈簧的靜剛度調(diào)節(jié)經(jīng)由單向閥8向氣囊1內(nèi)充入化合液體，充入的化合液體占據(jù)了氣囊1內(nèi)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，由閘閥7排出已充入的部分化合液體，就減小了空氣彈簧的靜剛度；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。當車輛的載荷進一步增加，則自動對副氣室3 的第二分氣室重復上述第一分氣室的調(diào)節(jié)過程。當車輛拐彎，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一步側(cè)傾；當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。當車輪碰到路面凸塊，給車輪一個階躍沖擊，必然會引發(fā)氣囊1內(nèi)的氣壓產(chǎn)生階躍。該階躍壓力與副氣室3的兩個分氣室內(nèi)氣壓形成的壓差會打開兩個緩沖單向閥10，迅速連通氣囊1和副氣室3的兩個分氣室，增大了氣囊1內(nèi)的有效氣體容積，降低空氣彈簧的動剛度，減少路面凸塊對車身的沖擊，提高乘員的舒適性和車輛的平順性。[0005]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)。空氣彈簧的調(diào)節(jié)剛度特性曲線更為合理和可控。[0006]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)置一個軸向長度與副氣室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)形槽與副氣室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。

[0007]附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。五具體實施方式
[0008]本發(fā)明的具體實施方式
是空氣彈簧的靜剛度調(diào)節(jié)經(jīng)由單向閥8向氣囊1內(nèi)充入化合液體，充入的化合液體占據(jù)了氣囊1內(nèi)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，由閘閥7排出已充入的部分化合液體，就減小了空氣彈簧的靜剛度。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小；當車輛的載荷或動載荷增加，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。 當車輛的載荷進一步增加，則自動對副氣室3的第二分氣室重復上述第一分氣室的調(diào)節(jié)過程。當車輛拐彎，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一步側(cè)傾；當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。當車輪碰到路面凸塊，給車輪一個階躍沖擊，必然會引發(fā)氣囊1內(nèi)的氣壓產(chǎn)生階躍。該階躍壓力與副氣室3 的兩個分氣室內(nèi)氣壓形成的壓差會打開兩個緩沖單向閥10，迅速連通氣囊1和副氣室3的兩個分氣室，增大了氣囊1內(nèi)的有效氣體容積，降低空氣彈簧的剛度，減少路面凸塊對車身的沖擊，提高乘員的舒適性和車輛的平順性。
權(quán)利要求1. 一種充液和壓力調(diào)節(jié)靜動剛度加限壓減沖的空氣彈簧，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)、閘閥(7)、單向閥(8)、螺堵(9)和兩個緩沖單向閥(10)組合而成；其特征在于副氣室(3)安裝在下安裝板(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( 支撐定位，彈簧(5)的下部由螺堵(9)定位，螺堵(9)中間開有一個小孔與大氣連通；閘閥(7)、單向閥(8)和螺堵(9)安裝在下安裝板(6)上；兩個緩沖單向閥(10)裝在副氣室C3)的兩個獨立分氣室的外側(cè)壁上，并由其側(cè)壁上的徑向小孔與緩沖單向閥(10)的彈簧腔連通。
專利摘要充液和壓力調(diào)節(jié)靜動剛度加限壓減沖的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準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。本實用新型就是針對這些問題研發(fā)出的新型空氣彈簧。本實用新型靜動剛度可調(diào)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，方便實用。
文檔編號F16F9/50GK202251606SQ20112025158
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月17日
發(fā)明者賀劼 申請人:賀劼