獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于汽車懸架技術領域，涉及一種獨立調節(jié)懸架高度與剛度的空氣彈簧；克服了現(xiàn)有技術難以實現(xiàn)乘用車輛車身高度獨立、動態(tài)調節(jié)，且無法進行有效控制的問題；包括雙腔室空氣彈簧、供氣及調壓裝置和空氣彈簧控制器；雙腔室空氣彈簧套裝在原車減振器上，通過氣壓軟管與供氣及調壓裝置相連；空氣彈簧控制器固定安裝在車輛后備箱中，通過總線與供氣及調壓裝置中各傳感器及執(zhí)行器的信號端相連；獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧的靜態(tài)控制方法，包括車輛啟動、靜態(tài)變高度控制、靜態(tài)變剛度控制、車輛裝卸載四個工作模式；空氣彈簧的動態(tài)控制方法，包括行進中變高度控制、行進中變剛度控制兩個工作模式。
【專利說明】
獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧
技術領域
[0001]本實用新型屬于汽車懸架技術領域，涉及一種空氣彈簧及其控制方法，更確切地說，本實用新型涉及一種獨立調節(jié)懸架高度與剛度的空氣彈簧。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)代汽車結構中，懸架是車輛必不可少的系統(tǒng)，它是連接車身和車輪的必要結構。減振器和彈簧是懸架中極為重要的傳遞和產(chǎn)生力的部件。其中彈簧負責緩和路面的沖擊振動，提高車輛的平順性，減振器負責將車輛的振動能量轉化為熱能進行衰減，二者對于提高車輛的乘坐舒適性有著至關重要的作用。
[0003]相比于傳統(tǒng)車輛裝備的固定剛度鋼制彈簧，空氣彈簧可以通過調節(jié)氣壓改變懸架的平衡高度，改善車輛的通過性，并且可以改變懸架剛度，影響車輛行駛平順性。因此近些年空氣彈簧被廣泛應用于高檔乘用車和商用車的電控懸架中。
[0004]對于常規(guī)的空氣彈簧，由于只具有一個可變體積的氣室，在調節(jié)充入氣體體積的同時，空氣彈簧的剛度也不可避免的發(fā)生變化。同樣，在調節(jié)氣壓，改變懸架剛度的同時，懸架的平衡位置也要發(fā)生改變，無法與車身高度進行獨立調節(jié)，因此現(xiàn)有技術僅考慮車身高度變化帶來的操縱穩(wěn)定性及車輛通過性的影響，具有較大的局限性。
[0005]針對單氣室空氣彈簧的問題，國內外科研人員開發(fā)出一些具有兩個腔室的空氣彈簧，但由于雙腔室將彈簧高度與剛度進行解耦，對彈簧工作過程中的控制問題變得非常復雜O
[0006]經(jīng)專利文獻檢索，例如，美國專利US8672335，公告日2014.03.18，
【申請人】AmirKhajepour，名稱為 “SUSPENS1N SYSTEM AND METHODS WITH INDEPENDENT STIFFNESS ANDHEIGHT TUNING”，其中公開了一種針對卡車使用的雙腔室空氣彈簧，該裝置可以進行高度和剛度的單獨調節(jié)，但該裝置包含多個外置蓄能器，體積龐大，不適合于乘用車使用，且專利中雖給出相關的測試系統(tǒng)結構，卻并沒有給出彈簧裝置在工作過程中的控制方法。
【發(fā)明內容】
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是克服了現(xiàn)有技術難以實現(xiàn)乘用車輛車身高度獨立、動態(tài)調節(jié)，且無法進行有效控制的問題，提供了一種獨立調節(jié)懸架高度與剛度的空氣彈簧及其控制方法。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型是采用如下技術方案實現(xiàn)的:
[0009]—種獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧，包括雙腔室空氣彈簧2、供氣及調壓裝置3和空氣彈簧控制器46 ；
[0010]所述雙腔室空氣彈簧2套裝在原車減振器I上，通過氣壓軟管44與供氣及調壓裝置3相連;所述空氣彈簧控制器46固定安裝在車輛后備箱中，通過總線與供氣及調壓裝置3中各傳感器及執(zhí)行器的信號端相連。
[0011]技術方案中所述雙腔室空氣彈簧2包括空氣彈簧活塞桿6、空氣彈簧上端蓋11、空氣彈簧外筒16、空氣彈簧緊固螺栓17、空氣彈簧主活塞18、空氣彈簧內筒19、空氣彈簧下端蓋21、活塞桿下端蓋24和活塞桿固定環(huán)26;
[0012]所述空氣彈簧活塞桿6、空氣彈簧主活塞18、活塞桿下端蓋24和活塞桿固定環(huán)26組成空氣彈貪活塞總成；
[0013]空氣彈簧活塞桿6固定連接在空氣彈簧主活塞18下方，活塞桿下端蓋24固定連接在空氣彈簧活塞桿6下方，活塞桿固定環(huán)26固定連接在活塞桿下端蓋24下方，活塞桿固定環(huán)26固定在原車減振器I外表面。
[0014]所述空氣彈簧上端蓋11、空氣彈簧外筒16、空氣彈簧緊固螺栓17、空氣彈簧內筒19和空氣彈簧下端蓋21組成空氣彈簧腔室總成；
[0015]空氣彈簧上端蓋11及空氣彈簧下端蓋21通過空氣彈簧緊固螺栓17連接并壓緊在空氣彈簧內筒19及空氣彈簧外筒16上下兩端面上。
[0016]空氣彈簧內筒19和空氣彈簧外筒16之間形成的空間，與空氣彈簧內筒19內部及空氣彈簧主活塞18上部形成的空間通過空氣彈簧內筒19上方的6個通孔相連，兩部分空間共同構成了彈簧上腔室；
[0017]空氣彈簧內筒19內部及空氣彈簧主活塞18下部形成的空間，與空氣彈簧活塞桿6內部及原車減振器I之間形成的空間通過彈簧活塞桿6上方的6個通孔相連通，兩部分空間共同構成了彈簧下腔室。
[0018]技術方案中所述空氣彈簧主活塞18通過主活塞內導向環(huán)9以及主活塞內密封圈5與原車減振器I的活塞桿接觸，并能夠相對滑動；
[0019]所述空氣彈簧主活塞18外側下端小圓柱面下端設有外螺紋，與空氣彈簧活塞桿6螺紋連接;在空氣彈簧活塞桿6拉力下，空氣彈簧主活塞18下端面與原車減振器I下端外筒的上表面接觸。
[0020]技術方案中所述空氣彈簧活塞桿6為中空圓筒狀回轉零件，空氣彈簧活塞桿6內圓柱面頂端位置加工有內徑小于內圓柱面直徑的內螺紋用于與空氣彈簧主活塞18螺紋連接，內螺紋下方圓周方向加工有6個軸線垂直于空氣彈簧活塞桿6中心軸線的通孔，用于將空氣彈簧活塞桿6內部的空間與外部空間連通；
[0021]所述空氣彈簧活塞桿6內圓柱面底端設有一段光滑圓柱面，光滑圓柱面上端設有一段內螺紋用于與活塞桿下端蓋24進行螺紋連接；內螺紋上端設有一個軸線與空氣彈簧活塞桿6中心軸線垂直的通孔，該通孔上固定有下蓄能器氣嘴23，空氣彈簧活塞桿6內圓柱面上下兩段螺紋連接之后，空氣彈簧活塞桿6上表面與空氣彈簧主活塞18兩外圓柱面間水平面接觸，空氣彈簧活塞桿6下表面與活塞桿下端蓋24兩外圓柱面間水平面接觸。
[0022]技術方案中所述活塞桿下端蓋24為中空圓盤狀回轉零件，其內圓柱面分為上下兩段，上端較小的圓柱面上設有一個矩形環(huán)槽，其中安裝活塞桿下端蓋密封圈10;下端較大的內圓柱面上設有內螺紋，用于與活塞桿固定環(huán)26的外螺紋連接；
[0023]活塞桿下端蓋24外圓柱面分為上下兩段，上端較小的圓柱面上端加工外螺紋，用于與空氣彈簧活塞桿6的內螺紋連接，外螺紋下端加工有一個矩形環(huán)槽，其中安裝活塞桿固定環(huán)密封圈25。
[0024]技術方案中所述活塞桿固定環(huán)26為中空圓環(huán)狀回轉零件，其內圓柱面與原車減振器I下方外筒外圓柱面固定連接，活塞桿固定環(huán)26外表面設有外螺紋，用于與活塞桿下端蓋24內螺紋連接，活塞桿固定環(huán)26上表面與活塞桿下端蓋24內螺紋上端面接觸定位。
[0025]所述空氣彈簧外筒16中，在空氣彈簧上端蓋外密封圈14下方位置設有一個軸線與空氣彈簧外筒16中心軸線垂直的通孔，該通孔上固定安裝有上蓄能器氣嘴15;
[0026]所述空氣彈簧內筒19為中空的圓筒狀回轉零件，空氣彈簧內筒19靠近上端位置圓周方向設有6個軸線垂直于空氣彈簧內筒19中心軸線的通孔，用于將空氣彈簧內筒19內部空間與外部空間相連通；
[0027]所述空氣彈簧上端蓋11為圓盤狀回轉元件，其外圓柱面分為上下兩段，下端較小的圓柱面上設有矩形環(huán)槽，其中安裝有空氣彈簧上端蓋外密封圈14;空氣彈簧上端蓋11中心開有階梯孔，上端較小的階梯孔內圓柱面上設有矩形環(huán)槽，其中安裝有空氣彈簧上端蓋內密封圈12;
[0028]在空氣彈簧上端蓋11中心階梯孔與外圓圓柱面之間繞空氣彈簧上端蓋11中心旋轉軸線設有沿圓周均布的8個階梯通孔，其中安裝空氣彈簧緊固螺栓17，階梯孔中較小的下端圓柱面內加工有矩形環(huán)槽，其中安裝緊固螺栓密封圈45;
[0029]所述空氣彈簧下端蓋21為圓盤狀回轉元件，其外圓柱面分為上下兩段，上端較小的圓柱面上設有矩形環(huán)槽，其中安裝有空氣彈簧下端蓋外密封圈20;空氣彈簧下端蓋21中心設有圓形通孔，通孔的內圓柱面上自上而下設有兩個環(huán)槽，其中上方的環(huán)槽內部安裝有空氣彈簧下端蓋內密封圈22，下方的環(huán)槽安裝有空氣彈簧下端蓋防塵環(huán)4;
[0030]空氣彈簧下端蓋21上表面在中心通孔外側設有矩形截面環(huán)形槽，環(huán)形槽的大直徑內圓柱面與空氣彈簧內筒19外圓柱面下端過渡配合;在空氣彈簧下端蓋21上表面環(huán)形槽外側繞零件回轉軸線設有沿圓周均布的8個內螺紋盲孔，內螺紋盲孔的分布位置與空氣彈簧上端蓋11上8個階梯通孔相對應;空氣彈簧緊固螺栓17穿過空氣彈簧上端蓋11上的階梯通孔與空氣彈簧下端蓋21固定連接，產(chǎn)生的拉力將空氣彈簧內筒19以及空氣彈簧外筒16壓緊在空氣彈簧下端蓋21與空氣彈簧上端蓋11之間。
[0031]技術方案中所述供氣及調壓裝置3由上腔調壓裝置、下腔調壓裝置以及供排氣裝置組成；
[0032]上腔調壓裝置包含上腔壓力傳感器27、上腔室開關閥28、附加上蓄能器壓力傳感器29、附加上蓄能器30以及上腔支路開關閥31;
[0033]下腔調壓裝置包含下腔支路開關閥39、附加下蓄能器壓力傳感器40、附加下蓄能器41、下腔室開關閥42以及下腔壓力傳感器43;
[0034]供排氣裝置包含氣栗33、空氣濾清器34、上下支路隔離閥35、泄壓閥36、消聲器37、上腔支路三通32以及下腔支路三通38;
[0035]所述上腔壓力傳感器27左側接口通過氣壓軟管44與雙腔室空氣彈簧2中的上蓄能器氣嘴15相連，右側接口通過氣壓軟管與上腔室開關閥28左側氣體通道接口相連，上腔室開關閥28的右側接口通過氣壓軟管與附加上蓄能器30的左側接口相連；
[0036]附加上蓄能器30的上方安裝有附加上蓄能器壓力傳感器29;
[0037]附加上蓄能器30右側接口通過氣壓軟管與上腔支路開關閥31的左側氣體通道接口相連，上腔支路開關閥31的右側氣體通道接口通過氣壓軟管與上腔支路三通32三個接口中的一個相連，上腔支路三通32的另一個接口通過氣壓軟管與氣栗33的出氣口相連，氣栗33的進氣口與空氣濾清器34出口相連，上腔支路三通32的最后一個接口通過氣壓軟管與上下支路隔離閥35的一個接口相連;上下支路隔離閥35的另一接口通過氣壓軟管與下腔支路三通38的一個接口相連，下腔支路三通38的另一個接口通過氣壓軟管與泄壓閥36的一個接口相連，泄壓閥36的另一個接口與消聲器37入口相連，消聲器37出口直接連通大氣；
[0038]下腔支路三通38的最后一個接口通過氣壓軟管與下腔支路開關閥39右側接口相連，下腔支路開關閥39左側接口通過氣壓軟管與附加下蓄能器41右側接口相連，附加下蓄能器41上方安裝有附加下蓄能器壓力傳感器40;
[0039]附加下蓄能器41左側接口通過氣壓軟管與下腔室開關閥42右側接口相連，下腔室開關閥42左側接口通過氣壓軟管與下腔壓力傳感器43右側接口相連，下腔壓力傳感器43左側接口通過氣壓軟管與下蓄能器氣嘴23相連；
[0040]—種獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧的靜態(tài)控制方法，所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧包括四個工作模式:車輛啟動工作模式、靜態(tài)變高度控制工作模式、靜態(tài)變剛度控制工作模式、車輛裝卸載工作模式；
[0041 ]所述的車輛啟動工作模式包含6個步驟:
[0042](I)車輛接通電源后，向彈簧上腔室沖入高壓氣體；
[0043](2)檢測到懸架產(chǎn)生位移之后，對彈簧上腔室進行保壓；
[0044](3)估算車輛簧載質量，計算懸架初始剛度；
[0045](4)計算彈簧上腔室初始壓力及彈簧上腔室充氣的目標高度；
[0046](5)依據(jù)彈簧上腔室充氣高度與彈簧的拉伸極限行程對比，獲得充氣終止條件，繼續(xù)對彈簧上腔室進行充氣，滿足條件后保壓；
[0047](6)向活塞下腔室充氣，當懸架高度達到平衡位置時，對活塞下腔室進行保壓，調節(jié)完成；
[0048]所述的靜態(tài)變高度控制工作模式包含3個步驟:
[0049](I)測量車輛當前高度、彈簧上腔室壓力與彈簧下腔室壓力；
[0050](2)計算當前彈簧剛度，計算目標狀態(tài)彈簧上腔室壓力及彈簧下腔室壓力；
[0051](3)計算高度調節(jié)中間狀態(tài)的懸架高度，并依據(jù)駕駛員設置判斷彈簧上腔室及彈簧下腔室調壓順序，對首先調壓的腔室調節(jié)至懸架達到中間狀態(tài)高度，進行保壓，對另一腔室進行調壓直到懸架達到駕駛員設置高度，進行保壓，完成調節(jié)。
[0052]所述的靜態(tài)變剛度控制工作模式包含3個步驟:
[0053](I)測量車輛當前高度、彈簧上腔室壓力與彈簧下腔室壓力；
[0054](2)計算當前彈簧剛度，根據(jù)駕駛員設置計算目標狀態(tài)彈簧上腔室壓力與彈簧下腔室壓力；
[0055](3)計算出中間狀態(tài)的懸架高度，并依據(jù)駕駛員設置判斷彈簧上腔室及彈簧下腔室調壓順序，對首先調壓的腔室調節(jié)至懸架達到中間狀態(tài)高度，進行保壓，對另一腔室進行調壓直到懸架回到當前懸架高度，進行保壓，完成調節(jié)。
[0056]所述的車輛裝卸載工作模式包含4個步驟:
[0057](I)從總線獲得車速信號和車身信號，當車速為O且車門已打開的情況下開啟控制，獲取當前的車身高度，當車輛裝載、車身下降時，向彈簧上腔室充氣以維持車身高度，當車輛卸載、車身上升時，從彈簧上腔室放氣以維持車身高度；
[0058](2)當車身高度不再變化且車門關閉后，測量彈簧上腔室壓力與彈簧下腔室壓力，計算出當前簧載質量并由此算出目標剛度；
[0059](3)計算出調節(jié)目標狀態(tài)的彈簧上腔室壓力與彈簧下腔室壓力；
[0060](4)依據(jù)車輛裝卸載狀態(tài)判斷彈簧上腔室及彈簧下腔室調壓順序，首先計算出調整中間狀態(tài)的懸架高度，對首先調壓的腔室調節(jié)至懸架達到中間狀態(tài)高度，進行保壓，對另一腔室進行調壓直到懸架回到當前懸架高度，進行保壓，完成調節(jié)。
[0061]—種獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧的動態(tài)控制方法，所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧包括兩個工作模式:行進中變高度控制工作模式、行進中變剛度控制工作模式；
[0062]所述的行進中變高度控制工作模式包含5個步驟:
[0063](I)讀取空氣彈簧控制器46中寄存器保存的當前彈簧上腔室氣體壓力、彈簧下腔室氣體壓力以及懸架平衡位置高度，計算出當前彈簧上腔室中的氣體質量、彈簧下腔室中的氣體質量以及彈簧剛度；
[0064](2)根據(jù)駕駛員設置計算出調節(jié)目標狀態(tài)下的彈簧上腔室壓力以及彈簧下腔室壓力，計算出調節(jié)目標狀態(tài)下彈簧上腔室氣體質量以及調節(jié)終了狀態(tài)下彈簧下腔室氣體質量；
[0065](3)根據(jù)當前狀態(tài)與目標狀態(tài)下彈簧上腔室氣體質量差值及彈簧下腔室內的氣體質量差值，計算附加上蓄能器30中所需的氣體壓強以及附加下蓄能器41中所需的氣體壓強，對附加上蓄能器30以及附加下蓄能器41中進行充氣或放氣達到目標壓力，而后關閉上腔支路開關閥31、下腔支路開關閥39;
[0066](4)根據(jù)程序設置在合適時間打開上腔室開關閥28及下腔室開關閥42，根據(jù)懸架運動情況及程序設置估算彈簧上腔室與彈簧下腔室內的氣體質量，在合適時間關閉上腔室開關閥28及下腔室開關閥42，完成調節(jié)；
[0067](5)調節(jié)完成后將計算得到的彈簧上腔室壓力、彈簧上腔室壓力及懸架平衡位置高度保存進空氣彈簧控制器46中的寄存器，并在下次停車之后根據(jù)傳感器信號進行修正；
[0068]所述的行進中行進中變高度控制工作模式包含5個步驟:
[0069](I)讀取空氣彈簧控制器46中寄存器保存的當前彈簧上腔室氣體壓力、彈簧下腔室氣體壓力P12以及懸架平衡位置高度，計算出當前彈簧上腔室中的氣體質量、彈簧下腔室中的氣體質量以及當前的彈簧剛度；
[0070](2)根據(jù)駕駛員設置計算出調節(jié)終了狀態(tài)下的彈簧上腔室壓力以及彈簧下腔室壓力，進而計算出調節(jié)目標狀態(tài)下彈簧上腔室氣體質量以及彈簧下腔室氣體質量；
[0071](3)根據(jù)當前狀態(tài)與目標狀態(tài)下彈簧上腔室氣體質量差值及彈簧下腔室內的氣體質量差值，計算附加上蓄能器30中所需的氣體壓強以及附加下蓄能器41中所需氣體壓強，對附加上蓄能器30以及附加下蓄能器41進行充氣或放氣達到目標壓力，而后關閉上腔支路開關閥31、下腔支路開關閥39;
[0072](4)根據(jù)程序設置在合適時間打開上腔室開關閥28及下腔室開關閥42，根據(jù)懸架運動情況及程序設置估算彈簧上腔室與彈簧下腔室內的氣體質量，在合適時間關閉上腔室開關閥28及下腔室開關閥42，完成調節(jié)；
[0073](5)調節(jié)完成后將計算得到的彈簧上腔室壓力、彈簧上腔室壓力及懸架平衡位置高度保存進空氣彈簧控制器46中的寄存器，并在下次停車之后根據(jù)傳感器信號進行修正。
[0074]與現(xiàn)有技術相比本實用新型的有益效果是:
[0075]1.本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法可以對懸架進行單獨的高度和剛度調節(jié)，幫助車輛在不同的工況下獲得理想的操縱穩(wěn)定性，行駛平順性和通過性。
[0076]2.本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧采用金屬彈簧殼體，并套裝在原車減振器上，使用壽命長，可靠性高，且對原車懸架改動少，便于裝卸及維修。
[0077]3.本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧將下腔蓄能器布置在原車減振器外側并與減振器固定，充分利用懸架空間，有效降低布置難度。
[0078]4.本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中所包含的控制方法可以實現(xiàn)以下多種工況下的調節(jié)功能:發(fā)動車輛，車身升高到預定位置，感知載荷，調整懸架剛度;車輛停止時維持懸架剛度改變高度;車輛停止時維持高度改變剛度;車輛裝卸時維持高度，裝卸完畢后改變剛度，保持固有頻率;車輛行進中改變至指定高度;車輛行進中改變至指定剛度。
【附圖說明】
[0079]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0080]圖1是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中機械部分組成的主視圖；
[0081]圖2是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中雙腔室空氣彈簧裝配的主視圖的剖視圖；
[0082]圖3是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中供氣及調壓裝置的主視圖；
[0083]圖4是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中控制系統(tǒng)結構組成圖；
[0084]圖5是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中靜態(tài)控制工況一的控制流程；
[0085]圖6是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中靜態(tài)控制工況二的控制流程；
[0086]圖7是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中靜態(tài)控制工況三的控制流程；
[0087]圖8是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中靜態(tài)控制工況四的控制流程；
[0088]圖9是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中動態(tài)控制工況一的控制流程；
[0089]圖10是本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧及其控制方法中動態(tài)控制工況二的控制流程
[0090]圖中:1.原車減振器，2.雙腔室空氣彈簧，3.供氣及調壓裝置，4.空氣彈簧下端蓋防塵環(huán)，5.主活塞內密封圈，6.空氣彈簧活塞桿，7.主活塞外密封圈，8.主活塞外導向環(huán)，9.主活塞內導向環(huán)，10.活塞桿下端蓋密封圈，11.空氣彈簧上端蓋，12.空氣彈簧上端蓋內密封圈，13.空氣彈簧緊固螺栓密封圈吧，14.空氣彈簧上端蓋外密封圈，15.上蓄能器氣嘴，16.空氣彈簧外筒，17.空氣彈簧緊固螺栓，18.空氣彈簧主活塞，19.空氣彈簧內筒，20.空氣彈簧下端蓋外密封圈，21.空氣彈簧下端蓋，22.空氣彈簧下端蓋內密封圈，23.下蓄能器氣嘴，24.活塞桿下端蓋，25.活塞桿固定環(huán)密封圈，26.活塞桿固定環(huán)，27.上腔壓力傳感器，28.上腔室開關閥，29.附加上蓄能器壓力傳感器，30.附加上蓄能器，31.上腔支路開關閥，32上腔支路三通，33.氣栗，34.空氣濾清器，35.上下支路隔離閥，36.泄壓閥，37.消聲器，38.下腔支路三通，39.下腔支路開關閥，40.附加下蓄能器壓力傳感器，41.附加下蓄能器，42.下腔室開關閥，43.下腔壓力傳感器，44.氣壓軟管，45.緊固螺栓密封圈，46.空氣彈簧控制器，47.懸架行程傳感器，48.總線接口。
【具體實施方式】
[0091]下面結合附圖對本實用新型作詳細的描述:
[0092]參閱圖1，本實用新型所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧機械部分由雙腔室空氣彈簧2與供氣及調壓裝置3組成，雙腔室空氣彈簧2套裝在原車減振器I上，且通過氣壓軟管44與供氣及調壓裝置3相連。
[0093]參閱圖2，雙腔室空氣彈簧2由空氣彈簧下端蓋防塵環(huán)4、主活塞內密封圈5、空氣彈簧活塞桿6、主活塞外密封圈7、主活塞外導向環(huán)8、主活塞內導向環(huán)9、活塞桿下端蓋密封圈10、空氣彈簧上端蓋11、空氣彈簧上端蓋內密封圈12、空氣彈簧緊固螺栓密封圈13、空氣彈簧上端蓋外密封圈14、上蓄能器氣嘴15、空氣彈簧外筒16、空氣彈簧緊固螺栓17、空氣彈簧主活塞18、空氣彈簧內筒19、空氣彈簧下端蓋外密封圈20、空氣彈簧下端蓋21、空氣彈簧下端蓋內密封圈22、下蓄能器氣嘴23、活塞桿下端蓋24、活塞桿固定環(huán)密封圈25、活塞桿固定環(huán)26以及緊固螺栓密封圈45組成。
[0094]空氣彈簧活塞桿6、空氣彈簧主活塞18、活塞桿下端蓋24以及活塞桿固定環(huán)26組成空氣彈貪活塞總成。
[0095]空氣彈簧主活塞18為圓盤狀回轉零件，其中心處為圓柱形通孔，通孔中自上而下加工有兩個矩形環(huán)槽，上方環(huán)槽內安裝主活塞內導向環(huán)9，用于傳遞側向載荷，下方環(huán)槽內安裝主活塞內密封圈5，用于密封下方壓力，空氣彈簧主活塞18通過主活塞內導向環(huán)9以及主活塞內密封圈5與原車減振器I的活塞桿接觸，并可進行相對滑動?？諝鈴椈芍骰钊?8外側為上大下小兩個圓柱面，上端大圓柱面上自上而下安裝有三個矩形環(huán)槽，上下兩個環(huán)槽中分別安裝一個主活塞外導向環(huán)8，用于傳遞徑向載荷，中間的環(huán)槽中安裝有主活塞外密封圈7，用于空氣彈簧主活塞上下腔室的密封?？諝鈴椈芍骰钊鈧认露诵A柱面下端加工有一段外螺紋，用于與空氣彈簧活塞桿6螺紋連接。在空氣彈簧活塞桿6拉力下，空氣彈簧主活塞18下端面與原車減振器I下端外筒的上表面接觸。
[0096]空氣彈簧活塞桿6為中空圓筒狀回轉零件，其外表面經(jīng)過滲碳及高頻淬火后進行鍍鉻處理，具有很高的硬度及耐磨性。空氣彈簧活塞桿6內圓柱面頂端位置加工有內徑小于內圓柱面直徑的內螺紋用于與空氣彈簧主活塞18螺紋連接，內螺紋下方圓周方向加工有6個軸線垂直于空氣彈簧活塞桿6中心軸線的通孔，通孔的直徑在不影響空氣彈簧活塞桿6極限工況強度的情況下盡量大。空氣彈簧活塞桿6內圓柱面底端加工有一段光滑圓柱面，用于與活塞桿固定環(huán)密封圈25接觸形成密封，光滑圓柱面上端加工有一段內徑小于內圓柱面直徑的內螺紋用于與活塞桿下端蓋24進行螺紋連接。內螺紋上端加工有一個軸線與空氣彈簧活塞桿6中心軸線垂直的通孔，該通孔上安裝有下蓄能器氣嘴23，并通過焊接形成密封固定?？諝鈴椈苫钊麠U6內圓柱面上兩段螺紋連接之后，空氣彈簧活塞桿6上表面與空氣彈簧主活塞18兩外圓柱面間水平面接觸，空氣彈簧活塞桿6下表面與活塞桿下端蓋24兩外圓柱面間水平面接觸。
[0097]活塞桿下端蓋24為中空圓盤狀回轉零件，其內圓柱面分為上下兩段，上端較小的圓柱面上加工有一個矩形環(huán)槽，其中安裝活塞桿下端蓋密封圈10，用于密封空氣彈簧活塞桿6內部壓力。下端較大的內圓柱面上加工有內螺紋，用于與活塞桿固定環(huán)26的外螺紋連接?；钊麠U下端蓋24外圓柱面分為上下兩段，上端較小的圓柱面上端加工外螺紋，用于與空氣彈簧活塞桿6的內螺紋連接，外螺紋下端加工有一個矩形環(huán)槽，其中安裝活塞桿固定環(huán)密封圈25，用于密封空氣彈簧活塞桿6內部壓力。
[0098]活塞桿固定環(huán)26為中空圓環(huán)狀回轉零件，其內圓柱面通過點焊與原車減振器I下方外筒外圓柱面固定連接，其連接強度可以承受車輛運行過程中的所有垂直載荷。活塞桿固定環(huán)26外表面加工有外螺紋，用于與活塞桿下端蓋24內螺紋連接，連接之后活塞桿固定環(huán)26上表面與活塞桿下端蓋24內螺紋連接上方平面接觸。
[0099]空氣彈簧上端蓋11、空氣彈簧外筒16、空氣彈簧緊固螺栓17、空氣彈簧內筒19以及空氣彈簧下端蓋21組成空氣彈簧腔室總成。
[0100]空氣彈簧外筒16為中空的圓筒狀回轉零件，其內圓柱面的上下兩端與表面光滑，與空氣彈簧上端蓋外密封圈14及空氣彈簧下端蓋外密封圈20接觸并保證密封。在空氣彈簧上端蓋外密封圈14下方位置加工有一個軸線與空氣彈簧外筒16中心軸線垂直的通孔，該通孔上安裝有上蓄能器氣嘴15，并通過焊接形成密封固定。
[0101]空氣彈簧內筒19為中空的圓筒狀回轉零件，其內圓柱面經(jīng)過磨削加工，與主活塞外密封圈7滑動配合并保持密封?？諝鈴椈蓛韧?9靠近上端位置圓周方向加工有6個軸線垂直于空氣彈簧內筒19中心軸線的通孔。在通孔的連接下，空氣彈簧內筒19和空氣彈簧外筒16之間的空間與空氣彈簧內筒19內，空氣彈簧主活塞18上部的空間相連，共同構成了彈簧上腔室?？諝鈴椈蓛韧?9內，空氣彈簧主活塞18下部的空間與空氣彈簧活塞桿6內和原車減振器I之間的空間通過彈簧活塞桿6上的通孔相連通，共同構成了彈簧下腔室。
[0102]空氣彈簧緊固螺栓17為內六角螺栓，螺栓桿的下端加工有一段外螺紋，外螺紋的上端為經(jīng)過磨削的光滑圓柱面，與空氣彈簧緊固螺栓密封圈13配合可以保持空氣彈簧氣體壓力的密封。
[0103]空氣彈簧上端蓋11為圓盤狀回轉元件，其外圓柱面分為上下兩段，下端較小的圓柱面上加工有矩形環(huán)槽，其中安裝有空氣彈簧上端蓋外密封圈14，用于密封?？諝鈴椈缮隙松w11中心開有階梯孔，上端較小的階梯孔內圓柱面上加工有矩形環(huán)槽，其中安裝有空氣彈簧上端蓋內密封圈12，用于密封彈簧內壓力。下端較大的階梯孔內圓柱面與空氣彈簧內筒19外圓柱面上端過渡配合。在空氣彈簧上端蓋11中心階梯孔與外圓圓柱面之間繞空氣彈簧上端蓋11中心旋轉軸線加工有沿圓周均布的8個階梯通孔，其中安裝空氣彈簧緊固螺栓17，階梯孔中較小的下端圓柱面內加工有矩形環(huán)槽，其中安裝緊固螺栓密封圈45，用于密封彈簧內壓力。
[0104]空氣彈簧下端蓋21為圓盤狀回轉元件，其外圓柱面分為上下兩段，上端較小的圓柱面上加工有矩形環(huán)槽，其中安裝有空氣彈簧下端蓋外密封圈20，用于密封?？諝鈴椈上露松w21中心加工有圓形通孔，通孔的內圓柱面上自上而下加工有兩個環(huán)槽，其中上方的環(huán)槽為矩形截面，內部安裝有空氣彈簧下端蓋內密封圈22，用于密封彈簧內壓力，下方的環(huán)槽為階梯矩形截面，其中安裝有空氣彈簧下端蓋防塵環(huán)4，用于防止空氣彈簧活塞桿6表面的灰塵在彈簧運動時影響空氣彈簧下端蓋內密封圈22的密封效果。空氣彈簧下端蓋21上表面在中心通孔外側加工有矩形截面環(huán)形槽，環(huán)形槽的大直徑內圓柱面與空氣彈簧內筒19外圓柱面下端過渡配合。在空氣彈簧下端蓋21上表面環(huán)形槽外側繞零件回轉軸線加工有沿圓周均布的8個內螺紋盲孔，內螺紋盲孔的分布位置與空氣彈簧上端蓋11上8個階梯通孔相對應?？諝鈴椈删o固螺栓17穿過空氣彈簧上端蓋11上的階梯通孔并通過螺紋與空氣彈簧下端蓋21內螺紋孔連接，產(chǎn)生的拉力將空氣彈簧內筒19以及空氣彈簧外筒16壓緊在空氣彈簧下端蓋21與空氣彈簧上端蓋11之間。
[0105]活塞桿下端蓋密封圈10、空氣彈簧上端蓋內密封圈12、空氣彈簧緊固螺栓密封圈13、空氣彈簧上端蓋外密封圈14、空氣彈簧下端蓋外密封圈20以及活塞桿固定環(huán)密封圈25為橡膠材質的O型密封圈，主活塞外導向環(huán)8以及主活塞內導向環(huán)9為橡膠材質且一側開口的導向帶，空氣彈簧下端蓋防塵環(huán)4為橡膠材質的唇形密封圈，主活塞外密封圈7為分體式氣動用活塞環(huán)，主活塞內密封圈5以及空氣彈簧下端蓋內密封圈22為分體式氣動用活塞桿密封環(huán)。
[0106]參閱圖3，供氣及調壓裝置3由上腔壓力傳感器27、上腔室開關閥28、附加上蓄能器壓力傳感器29、附加上蓄能器30、上腔支路開關閥31、上腔支路三通32、氣栗33、空氣濾清器34、上下支路隔離閥35、泄壓閥36、消聲器37、下腔支路三通38、下腔支路開關閥39、附加下蓄能器壓力傳感器40、附加下蓄能器41、下腔室開關閥42以及下腔壓力傳感器43組成。
[0107]上腔壓力傳感器27左側接口通過氣壓軟管44與上蓄能器氣嘴15相連，右側接口通過氣壓軟管與上腔室開關閥28左側氣體通道接口相連，上腔室開關閥28的右側接口通過氣壓軟管與附加上蓄能器30的左側接口相連。附加上蓄能器30的上方安裝有附加上蓄能器壓力傳感器29，用于測量附加上蓄能器30中的氣體壓力。附加上蓄能器30右側接口通過氣壓軟管與上腔支路開關閥31的左側氣體通道接口相連，上腔支路開關閥31的右側氣體通道接口通過氣壓軟管與上腔支路三通32三個接口中的一個相連，上腔支路三通32的另一個接口通過氣壓軟管與氣栗33的出氣口相連，氣栗33的進氣口與空氣濾清器34出口相連，上腔支路三通32的最后一個接口通過氣壓軟管與上下支路隔離閥35的一個接口相連。上下支路隔離閥35的另一接口通過氣壓軟管與下腔支路三通38的一個接口相連，下腔支路三通38的另一個接口通過氣壓軟管與泄壓閥36的一個接口相連，泄壓閥36的另一個接口與消聲器37入口相連，消聲器37出口直接連通大氣。下腔支路三通38的最后一個接口通過氣壓軟管與下腔支路開關閥39右側接口相連，下腔支路開關閥39左側接口通過氣壓軟管與附加下蓄能器41右側接口相連，附加下蓄能器41上方安裝有附加下蓄能器壓力傳感器40，用于測量附加下蓄能器41中的氣體壓力。附加下蓄能器41左側接口通過氣壓軟管與下腔室開關閥42右側接口相連，下腔室開關閥42左側接口通過氣壓軟管與下腔壓力傳感器43右側接口相連，下腔壓力傳感器43左側接口通過氣壓軟管與下蓄能器氣嘴23相連。上腔壓力傳感器27、附加上蓄能器壓力傳感器29、附加下蓄能器壓力傳感器40、下腔壓力傳感器43、上腔室開關閥28、上腔支路開關閥31、氣栗33、上下支路隔離閥35、泄壓閥36、下腔支路開關閥39以及下腔室開關閥42的信號線分別與總線相連。
[0108]上腔室開關閥28、上腔支路開關閥31、下腔支路開關閥39、下腔室開關閥42以及泄壓閥36為常閉電磁閥，上下支路隔離閥35為常開電磁閥。
[0109]所述的傳感器包括:上腔壓力傳感器27、附加上蓄能器壓力傳感器29、附加下蓄能器壓力傳感器40、下腔壓力傳感器43。執(zhí)行器包括:上腔室開關閥28、上腔支路開關閥31、氣栗33、上下支路隔離閥35、泄壓閥36、下腔支路開關閥39以及下腔室開關閥42;上腔壓力傳感器27、附加上蓄能器壓力傳感器29、附加下蓄能器壓力傳感器40、下腔壓力傳感器43、上腔室開關閥28、上腔支路開關閥31、氣栗33、上下支路隔離閥35、泄壓閥36、下腔支路開關閥39以及下腔室開關閥42的信號線分別與總線相連；
[0110]參閱圖4，固定安裝在車輛后備箱中的空氣彈簧控制器46通過總線與供氣及調壓裝置3中各部件的信號端相連，通過總線接收供氣及調壓裝置3中上腔壓力傳感器27、附加上蓄能器壓力傳感器29、附加下蓄能器壓力傳感器40以及下腔壓力傳感器43測量的壓力信號?？諝鈴椈煽刂破?6與車輛總線接口 48相連，并通過車輛總線接口 48獲得車輛的車速、車門信息、油門、制動等車輛信息。空氣彈簧控制器46通過總線從懸架行程傳感器47處獲得車輛高度信息。空氣彈簧控制器46通過總線向供氣及調壓裝置3中的上腔室開關閥28、上腔支路開關閥31、氣栗33、上下支路隔離閥35、泄壓閥36、下腔支路開關閥39以及下腔室開關閥42發(fā)出相應控制指令。
[0111]所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧控制方法包含靜態(tài)控制方法與動態(tài)控制方法:
[0112]所述的靜態(tài)控制方法包括四個部分:
[0113]1、車輛啟動控制控制方法；
[0114]2、車輛變高度控制方法；
[0115]3、車輛變剛度控制方法；
[0116]4、車輛裝載控制方法；
[0117]參閱圖5，在車輛啟動控制控制方法中，所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧將在駕駛員發(fā)動車輛后感知車身載荷，并控制懸架剛度，具體包括以下6個步驟。
[0118](I)接通車輛電源，由供氣及調壓裝置3向空氣彈簧主活塞18上方的彈簧上腔室沖入高壓氣體，
[0119](2)當懸架行程傳感器47檢測到懸架產(chǎn)生位移之后，對彈簧上腔室進行保壓，
[0120](3)由空氣彈簧控制器46估算出車輛簧載質量，并結合當前車輛設置計算出懸架目標高度的初始剛度Kso，
[0121](4)由空氣彈簧控制器46計算出彈簧上腔室初始壓力P1Q，以及彈簧上腔室充氣的目標車身高度za，
[0122](5)由供氣及調壓裝置3繼續(xù)對彈簧上腔室進行充氣，并由空氣彈簧控制器46判斷，若目標車身高度zd、于空氣彈簧的拉伸極限行程h2o，當車身高度達到za時對活塞上腔室進行保壓，若目標車身高度23大于空氣彈簧的拉伸極限行程h2Q，當車身高度不再增加時，計算出活塞上腔室充氣目標壓力Plu，當上腔壓力傳感器27測量的活塞上腔室壓力達到Plu時，對活塞上腔室進行保壓，
[0123](6)活塞上腔室進行保壓后繼續(xù)對空氣彈簧主活塞18下方的活塞下腔室充氣，當懸架高度達到平衡位置時，對活塞下腔室進行保壓，調節(jié)完成。
[0124]參閱圖6，在車輛變高度控制方法中，當在車輛停止，駕駛員根據(jù)道路情況調節(jié)車輛高度時，所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧將控制車輛懸架的高度變化而保持剛度不變，具體包括以下3個步驟。
[0125](I)由懸架行程傳感器47測量車輛當前高度Z1，由上腔壓力傳感器27以及下腔壓力傳感器43測量彈簧上腔室壓力P11與彈簧下腔室壓力P21，
[0126](2)空氣彈簧控制器46從總線獲得以上三個信號并計算出當前彈簧剛度Ksl，根據(jù)駕駛員設置的終了目標高度Z2計算出目標狀態(tài)的彈簧上腔室壓力P12與彈簧下腔室壓力p22。
[0127](3)由空氣彈簧控制器46計算出高度調節(jié)中間狀態(tài)的懸架高度z’，對駕駛員設置進行判斷，若駕駛員設置懸架上升，則先對彈簧上腔室進行充放氣調節(jié)，由供氣及調壓裝置3調節(jié)彈簧上腔室壓力，當懸架行程傳感器47測量車輛高度達到z ’時，對彈簧上腔室進行保壓，然后調節(jié)彈簧下腔室壓力至車輛高度達到22，對活塞下腔室進行保壓。若駕駛員設置懸架下降，則先對彈簧下腔室進行壓力調節(jié)，由供氣及調壓裝置3調節(jié)彈簧下腔室壓力，當懸架行程傳感器47測量車輛高度達到z ’時，對彈簧下腔室進行保壓，然后調節(jié)彈簧上腔室壓力至車輛高度達到Z2，對活塞上腔室進行保壓，完成調節(jié)。
[0128]參閱圖7，在車輛變剛度控制方法中，當車輛靜止，駕駛員根據(jù)駕駛需要調節(jié)車輛剛度時，所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧將控制車輛懸架的剛度變化而保持高度不變，具體包括以下3個步驟。
[0129](I)由懸架行程傳感器47測量車輛當前高度Z1，由上腔壓力傳感器27以及下腔壓力傳感器43測量彈簧上腔室壓力P11與彈簧下腔室壓力P21，
[0130](2)空氣彈簧控制器46從總線獲得以上三個信號并計算出當前彈簧剛度K1，根據(jù)駕駛員設置的終了目標高度Z2計算出調整終了的彈簧上腔室壓力P12與彈簧下腔室壓力p22。
[0131](3)對駕駛員設置進行判斷，若駕駛員設置懸架剛度上升，則先對彈簧上腔室進行壓力調節(jié)，首先由空氣彈簧控制器46計算出中間狀態(tài)的懸架高度z’，然后由供氣及調壓裝置3調節(jié)彈簧上腔室壓力，當懸架行程傳感器47測量車輛高度達到Z4’時，對彈簧上腔室進行保壓，然后調節(jié)彈簧下腔室壓力至車輛高度達到22，對活塞下腔室進行保壓。若駕駛員設置懸架剛度下降，則先對彈簧下腔室進行壓力調節(jié)，首先由空氣彈簧控制器46計算出中間狀態(tài)的懸架高度Z4’，然后由供氣及調壓裝置3調節(jié)彈簧下腔室壓力，當懸架行程傳感器47測量車輛高度達到z’時，對彈簧下腔室進行保壓，然后調節(jié)彈簧上腔室壓力至車輛高度達到22，對活塞上腔室進行保壓，完成調節(jié)。
[0132]參閱圖8，在車輛裝載控制方法中，當駕駛員停車時裝卸物品時，所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧將保持車輛懸架高度不變并隨后根據(jù)車輛載荷調整剛度，保持車輛性能的前后一致性，具體包括以下4個步驟。
[0133](I)由空氣彈簧控制器46從總線獲得車速信號和車身信號，當車速為O且車門已打開的情況下開啟控制，由空氣彈簧控制器46獲取懸架行程傳感器47測量的車身高度，當車輛裝載，車身下降時，控制供氣及調壓裝置3向彈簧上腔室充氣以維持車身高度，當車輛卸載，車身上升時，控制供氣及調壓裝置3從彈簧上腔室放氣以維持車身高度。
[0134](2)當車身高度不在變化且車門關閉后，由上腔壓力傳感器27以及下腔壓力傳感器43測量彈簧上腔室壓力P11與彈簧下腔室壓力P21，由空氣彈簧控制器46計算出當前簧載質量并由此算出目標剛度Klcmd。
[0135](3)空氣彈簧控制器46根據(jù)當前的雙腔室空氣彈簧2中氣體參數(shù)及目標剛度計算出調節(jié)終了狀態(tài)的彈簧上腔室壓力Pnrad2與彈簧下腔室壓力P21rad2t3
[0136](4)根據(jù)車輛載荷變化情況進行調節(jié)，若車輛裝載，先對彈簧上腔室進行調節(jié)，首先由空氣彈簧控制器46計算出調整中間狀態(tài)的懸架高度Z5’，然后由供氣及調壓裝置3調節(jié)彈簧上腔室充放氣，當懸架行程傳感器47測量車輛高度達到Z5 ’時，對彈簧上腔室進行保壓，然后調節(jié)彈簧下腔室壓力至車輛高度達到22，對活塞下腔室進行保壓。若車輛卸載，先對彈簧下腔室進行調節(jié)，首先由空氣彈簧控制器46計算出中間狀態(tài)的懸架高度Z5’，然后由供氣及調壓裝置3調節(jié)彈簧下腔室壓力，當懸架行程傳感器47測量車輛高度達到Z5’時，對彈簧下腔室進行保壓，然后調節(jié)彈簧上腔室壓力至車輛高度達到22，對活塞上腔室進行保壓，完成調節(jié)。
[0137]所述的動態(tài)控制方法包括二部分:
[0138]1、行進中變高度控制方法；
[0139]2、行進中變剛度控制方法；
[0140]參閱圖9，在行進中變高度控制方法中，當車輛行進過程中，由駕駛員根據(jù)前方路況改變車輛高度時，所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧將保持車輛懸架剛度不變，具體包括以下5個步驟。
[0141](I)空氣彈簧控制器46讀取寄存器保存的當前彈簧上腔室氣體壓力Pu、彈簧下腔室氣體壓力P12以及懸架平衡位置高度21，并根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出當前彈簧上腔室中的氣體質量mn、彈簧下腔室中的氣體質量m21以及當前的彈簧剛度仏。
[0142](2)根據(jù)駕駛員設置的懸架高度辦與仏計算出調節(jié)終了狀態(tài)下的彈簧上腔室壓力P12以及彈簧下腔室壓力P22，進而計算出調節(jié)終了狀態(tài)下彈簧上腔室氣體質量Hl12以及調節(jié)終了狀態(tài)下彈簧下腔室氣體質量m22。
[0143](3)根據(jù)當前與目標狀態(tài)下彈簧上腔室氣體質量差值及彈簧下腔室內的氣體質量差值，計算附加上蓄能器30中所需的氣體壓強Pacl以及附加下蓄能器41中所需的氣體壓強Pac2，由空氣彈簧控制器46控制供氣及調壓裝置3對附加上蓄能器30以及附加下蓄能器41中進行充氣或放氣達到目標壓力，而后關閉上腔支路開關閥31、下腔支路開關閥39。
[0144](4)由空氣彈簧控制器46控制供氣及調壓裝置3根據(jù)程序設置在合適時間打開上腔室開關閥28及下腔室開關閥42，將彈簧上腔室與附加上蓄能器30連通，彈簧下腔室與附加上蓄能器41連通，根據(jù)懸架行程傳感器47反饋的懸架運動情況根據(jù)程序設置估算彈簧上腔室與彈簧下腔室內的氣體質量，在合適時間關閉上腔室開關閥28及下腔室開關閥42，完成調節(jié)。
[0145](5)調節(jié)完成之后將計算得到的P12、P22以及22保存進空氣彈簧控制器46中的寄存器，并在下次停車之后根據(jù)傳感器信號進行修正。
[0146]參閱圖10，在行進中變剛度控制方法中，當車輛行進過程中，由駕駛員根據(jù)駕駛意圖改變懸架剛度時，所述的獨立調節(jié)高度剛度的空氣彈簧將保持車輛高度不變，具體包括以下5個步驟。
[0147](I)空氣彈簧控制器46讀取寄存器保存的當前彈簧上腔室氣體壓力Pu、彈簧下腔室氣體壓力P12以及懸架平衡位置高度21，并根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出當前彈簧上腔室中的氣體質量mn、彈簧下腔室中的氣體質量m21以及當前的彈簧剛度仏。
[0148](2)根據(jù)駕駛員設置的懸架剛度!^與？:計算出調節(jié)終了狀態(tài)下的彈簧上腔室壓力P12以及彈簧下腔室壓力P22，進而計算出調節(jié)終了狀態(tài)下彈簧上腔室氣體質量Hl12以及調節(jié)終了狀態(tài)下彈簧下腔室氣體質量m22。
[0149](3)根據(jù)當前狀態(tài)與目標狀態(tài)下彈簧上腔室氣體質量差值及彈簧下腔室內的氣體質量差值，計算附加上蓄能器30中所需的氣體壓強Pacl以及附加下蓄能器41中所需的氣體壓強Pac2，由空氣彈簧控制器46控制供氣及調壓裝置3對附加上蓄能器30以及附加下蓄能器41中進行充氣或放氣達到目標壓力，而后關閉上腔支路開關閥31、下腔支路開關閥39。
[0150](4)由空氣彈簧控制器46控制供氣及調壓裝置3根據(jù)程序設置在合適時間打開上腔室開關閥28及下腔室開關閥42，將彈簧上腔室與附加上蓄能器30連通，彈簧下腔室與附加上蓄能器41連通。之后根據(jù)懸架行程傳感器47反饋的懸架運動情況根據(jù)程序設置估算彈簧上腔室與彈簧下腔室內的氣體質量，在合適時間關閉上腔室開關閥28及下腔室開關閥42，完成調節(jié)。
[0151](5)調節(jié)完成之后將計算得到的P12、P22以及1(2保存進空氣彈簧控制器46中的對應的寄存器，并在下次停車之后根據(jù)傳感器信號進行修正。
【主權項】
1.一種獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧，包括雙腔室空氣彈簧(2)、供氣及調壓裝置(3)和空氣彈簧控制器(46);其特征在于: 所述雙腔室空氣彈簧(2)套裝在原車減振器(I)上，通過氣壓軟管(44)與供氣及調壓裝置(3)相連;所述空氣彈簧控制器(46)固定安裝在車輛后備箱中，通過總線與供氣及調壓裝置(3)中各傳感器及執(zhí)行器的信號端相連； 所述雙腔室空氣彈簧(2)包括空氣彈簧活塞桿(6)、空氣彈簧上端蓋(11)、空氣彈簧外筒(16)、空氣彈簧緊固螺栓(17)、空氣彈簧主活塞(18)、空氣彈簧內筒(19)、空氣彈簧下端蓋(21)、活塞桿下端蓋(24)和活塞桿固定環(huán)(26); 所述空氣彈簧活塞桿(6)、空氣彈簧主活塞(18)、活塞桿下端蓋(24)和活塞桿固定環(huán)(26)組成空氣彈簧活塞總成； 空氣彈簧活塞桿(6)固定連接在空氣彈簧主活塞(18)下方，活塞桿下端蓋(24)固定連接在空氣彈簧活塞桿(6)下方，活塞桿固定環(huán)(26)固定連接在活塞桿下端蓋(24)下方，活塞桿固定環(huán)(26)固定在原車減振器(I)外表面； 所述空氣彈簧上端蓋(11)、空氣彈簧外筒(16)、空氣彈簧緊固螺栓(17)、空氣彈簧內筒(19)和空氣彈簧下端蓋(21)組成空氣彈簧腔室總成； 空氣彈簧上端蓋(11)及空氣彈簧下端蓋(21)通過空氣彈簧緊固螺栓(17)連接并壓緊在空氣彈簧內筒(19)及空氣彈簧外筒(16)上下兩端面上； 空氣彈簧內筒(19)和空氣彈簧外筒(16)之間形成的空間，與空氣彈簧內筒(19)內部及空氣彈簧主活塞(18)上部形成的空間通過空氣彈簧內筒(19)上方的6個通孔相連，兩部分空間共同構成了彈簧上腔室； 空氣彈簧內筒(19)內部及空氣彈簧主活塞(18)下部形成的空間，與空氣彈簧活塞桿(6)內部及原車減振器(I)之間形成的空間通過彈簧活塞桿(6)上方的6個通孔相連通，兩部分空間共同構成了彈簧下腔室。2.按照權利要求1所述的一種獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧，其特征在于: 所述空氣彈簧主活塞(18)通過主活塞內導向環(huán)(9)以及主活塞內密封圈(5)與原車減振器(I)的活塞桿接觸，并能夠相對滑動； 所述空氣彈簧主活塞(18)外側下端小圓柱面下端設有外螺紋，與空氣彈簧活塞桿(6)螺紋連接;在空氣彈簧活塞桿(6)拉力下，空氣彈簧主活塞(18)下端面與原車減振器(I)下端外筒的上表面接觸。3.按照權利要求1所述的一種獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧，其特征在于: 所述空氣彈簧活塞桿(6)為中空圓筒狀回轉零件，空氣彈簧活塞桿(6)內圓柱面頂端位置加工有內徑小于內圓柱面直徑的內螺紋用于與空氣彈簧主活塞(18)螺紋連接，內螺紋下方圓周方向加工有6個軸線垂直于空氣彈簧活塞桿(6)中心軸線的通孔，用于將空氣彈簧活塞桿(6)內部的空間與外部空間連通； 所述空氣彈簧活塞桿(6)內圓柱面底端設有一段光滑圓柱面，光滑圓柱面上端設有一段內螺紋用于與活塞桿下端蓋(24)進行螺紋連接；內螺紋上端設有一個軸線與空氣彈簧活塞桿(6)中心軸線垂直的通孔，該通孔上固定有下蓄能器氣嘴(23)，空氣彈簧活塞桿(6)內圓柱面上下兩段螺紋連接之后，空氣彈簧活塞桿(6)上表面與空氣彈簧主活塞(18)兩外圓柱面間水平面接觸，空氣彈簧活塞桿(6)下表面與活塞桿下端蓋(24)兩外圓柱面間水平面接觸。4.按照權利要求1所述的一種獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧，其特征在于: 所述活塞桿下端蓋(24)為中空圓盤狀回轉零件，其內圓柱面分為上下兩段，上端較小的圓柱面上設有一個矩形環(huán)槽，其中安裝活塞桿下端蓋密封圈(10);下端較大的內圓柱面上設有內螺紋，用于與活塞桿固定環(huán)(26)的外螺紋連接； 活塞桿下端蓋(24)外圓柱面分為上下兩段，上端較小的圓柱面上端加工外螺紋，用于與空氣彈簧活塞桿(6)的內螺紋連接，外螺紋下端加工有一個矩形環(huán)槽，其中安裝活塞桿固定環(huán)密封圈(25)。5.按照權利要求1所述的一種獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧，其特征在于: 所述活塞桿固定環(huán)(26)為中空圓環(huán)狀回轉零件，其內圓柱面與原車減振器(I)下方外筒外圓柱面固定連接，活塞桿固定環(huán)(26)外表面設有外螺紋，用于與活塞桿下端蓋(24)內螺紋連接，活塞桿固定環(huán)(26)上表面與活塞桿下端蓋(24)內螺紋上端面接觸定位； 所述空氣彈簧外筒(16)中，在空氣彈簧上端蓋外密封圈(14)下方位置設有一個軸線與空氣彈簧外筒(16)中心軸線垂直的通孔，該通孔上固定安裝有上蓄能器氣嘴(15); 所述空氣彈簧內筒(19)為中空的圓筒狀回轉零件，空氣彈簧內筒(19)靠近上端位置圓周方向設有6個軸線垂直于空氣彈簧內筒(19)中心軸線的通孔，用于將空氣彈簧內筒(19)內部空間與外部空間相連通； 所述空氣彈簧上端蓋(11)為圓盤狀回轉元件，其外圓柱面分為上下兩段，下端較小的圓柱面上設有矩形環(huán)槽，其中安裝有空氣彈簧上端蓋外密封圈(14);空氣彈簧上端蓋(11)中心開有階梯孔，上端較小的階梯孔內圓柱面上設有矩形環(huán)槽，其中安裝有空氣彈簧上端蓋內密封圈(12); 在空氣彈簧上端蓋(11)中心階梯孔與外圓圓柱面之間繞空氣彈簧上端蓋(11)中心旋轉軸線設有沿圓周均布的8個階梯通孔，其中安裝空氣彈簧緊固螺栓(17)，階梯孔中較小的下端圓柱面內加工有矩形環(huán)槽，其中安裝緊固螺栓密封圈(45); 所述空氣彈簧下端蓋(21)為圓盤狀回轉元件，其外圓柱面分為上下兩段，上端較小的圓柱面上設有矩形環(huán)槽，其中安裝有空氣彈簧下端蓋外密封圈(20);空氣彈簧下端蓋(21)中心設有圓形通孔，通孔的內圓柱面上自上而下設有兩個環(huán)槽，其中上方的環(huán)槽內部安裝有空氣彈簧下端蓋內密封圈(22)，下方的環(huán)槽安裝有空氣彈簧下端蓋防塵環(huán)(4); 空氣彈簧下端蓋(21)上表面在中心通孔外側設有矩形截面環(huán)形槽，環(huán)形槽的大直徑內圓柱面與空氣彈簧內筒(19)外圓柱面下端過渡配合;在空氣彈簧下端蓋(21)上表面環(huán)形槽外側繞零件回轉軸線設有沿圓周均布的8個內螺紋盲孔，內螺紋盲孔的分布位置與空氣彈簧上端蓋(11)上8個階梯通孔相對應;空氣彈簧緊固螺栓(17)穿過空氣彈簧上端蓋(11)上的階梯通孔與空氣彈簧下端蓋(21)固定連接，產(chǎn)生的拉力將空氣彈簧內筒(19)以及空氣彈簧外筒(16)壓緊在空氣彈簧下端蓋(21)與空氣彈簧上端蓋(11)之間。6.按照權利要求1所述的一種獨立調節(jié)高度與剛度的空氣彈簧，其特征在于: 所述供氣及調壓裝置(3)由上腔調壓裝置、下腔調壓裝置以及供排氣裝置組成； 上腔調壓裝置包含上腔壓力傳感器(27)、上腔室開關閥(28)、附加上蓄能器壓力傳感器(29)、附加上蓄能器(30)以及上腔支路開關閥(31); 下腔調壓裝置包含下腔支路開關閥(39)、附加下蓄能器壓力傳感器(40)、附加下蓄能器(41)、下腔室開關閥(42)以及下腔壓力傳感器(43); 供排氣裝置包含氣栗(33)、空氣濾清器(34)、上下支路隔離閥(35)、泄壓閥(36)、消聲器(37)、上腔支路三通(32)以及下腔支路三通(38); 所述上腔壓力傳感器(27)左側接口通過氣壓軟管(44)與雙腔室空氣彈簧(2)中的上蓄能器氣嘴(15)相連，右側接口通過氣壓軟管與上腔室開關閥(28)左側氣體通道接口相連，上腔室開關閥(28)的右側接口通過氣壓軟管與附加上蓄能器(30)的左側接口相連； 附加上蓄能器(30)的上方安裝有附加上蓄能器壓力傳感器(29); 附加上蓄能器(30)右側接口通過氣壓軟管與上腔支路開關閥(31)的左側氣體通道接口相連，上腔支路開關閥(31)的右側氣體通道接口通過氣壓軟管與上腔支路三通(32)三個接口中的一個相連，上腔支路三通(32)的另一個接口通過氣壓軟管與氣栗(33)的出氣口相連，氣栗(33)的進氣口與空氣濾清器(34)出口相連，上腔支路三通(32)的最后一個接口通過氣壓軟管與上下支路隔離閥(35)的一個接口相連;上下支路隔離閥(35)的另一接口通過氣壓軟管與下腔支路三通(38)的一個接口相連，下腔支路三通(38)的另一個接口通過氣壓軟管與泄壓閥(36)的一個接口相連，泄壓閥(36)的另一個接口與消聲器(37)入口相連，消聲器(37)出口直接連通大氣； 下腔支路三通(38)的最后一個接口通過氣壓軟管與下腔支路開關閥(39)右側接口相連，下腔支路開關閥(39)左側接口通過氣壓軟管與附加下蓄能器(41)右側接口相連，附加下蓄能器(41)上方安裝有附加下蓄能器壓力傳感器(40); 附加下蓄能器(41)左側接口通過氣壓軟管與下腔室開關閥(42)右側接口相連，下腔室開關閥(42)左側接口通過氣壓軟管與下腔壓力傳感器(43)右側接口相連，下腔壓力傳感器(43)左側接口通過氣壓軟管與下蓄能器氣嘴(23)相連。
【文檔編號】F16F9/32GK205618592SQ201620311223
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】李靜, 韓佐悅, 丁明慧, 周瑜, 張家旭
【申請人】吉林大學