一種容積佔有和壓差分級調節靜動剛度的空氣彈簧的製作方法

2023-07-28 02:45:21

專利名稱：一種容積佔有和壓差分級調節靜動剛度的空氣彈簧的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛空氣懸架用的容積佔有調節靜剛度和壓差調節動剛度的空氣彈簧。這種空氣彈簧尤其適應於載客大巴、城市公交大巴、貨運車輛，也適應於軌道交通車輛、特種車輛和高級轎車。
背景技術：
為了改善汽車的行駛平順性，提高乘坐的舒適性和操縱穩定性，減輕車輛對道路和貨物的損壞，發達國家在其運載車輛的懸架系統中廣泛地採用了空氣彈簧。我國近年來也在大力推廣和強制性採用空氣彈簧。在不斷發展的空氣彈簧技術中，為了進一步改善空氣彈簧的剛度調節特性，以利其更適用於人們對車輛性能不斷提高的要求，人們開發出了半主動和主動式空氣懸架。在主動式空氣懸架系統中對於空氣彈簧的剛度調節，目前比較成熟的技術是將空氣彈簧的氣室分為主、副氣室，通過控制主、副氣室間連接通道上的節流閥的開度來實現主副氣室間氣體流動時的壓差改變，達到改變空氣彈簧的動剛度。這種動剛度調節系統的控制信號由多路傳感器採集，送交微處理機處理後發出控制指令，由執行機構調節節流閥的開度，來調節空氣彈簧的動剛度。它的主要不足首先在於系統的信號從採集處理到執行較為繁雜，其成本太高，只能應用在極少數豪華車輛上。其次，響應時滯大， 常導致系統控制失效並出現相反的效果。在半主動懸架的空氣懸架系統中空氣彈簧的剛度的控制一般採用剛度分段式控制，將空氣彈簧的剛度分為軟、硬兩擋或軟、中、硬三擋。這種剛度調節系統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，分別對應連通主副氣室間節流口開度的大、中、小。這種剛度的調節不是連續的。空氣彈簧的剛度是人為根據路況選擇的。在工程實際中，人們並不是以需要值來製作氣囊，而是以需要值為參照， 在已有的氣囊產品中選擇理論剛度接近的氣囊產品應用到生產實際中。這裡就出現了一個空氣彈簧的靜剛度誤差問題，當然，理論計算也是有誤差的，它們都需要有一種調節方式能在實際使用中對空氣彈簧的靜剛度進行調節，以滿足實際需求。

發明內容
本發明的目的就是要研發出一種低成本，簡單可靠、響應快捷、方便調節靜剛度和動剛度自適應壓差調節的空氣彈簧。本發明的解決方法是本容積佔有和壓差分級調節靜動剛度的空氣彈簧，由氣囊 1、上安裝板2、上限位膠塊3、螺栓4、節流調節板5、下安裝座6、下限位支座7、活塞8、螺杆 9和螺母10組合而成；下限位支座7與下安裝座6同軸安裝固定在下安裝座6的底板上，且底面保持密封，下限位支座7的中下部精加工成與活塞8配合的缸筒，活塞8安裝在下限位支座7下部的內孔裡；螺杆9安裝在下安裝座6上，其頂平面頂著活塞8的下平面，下部伸出下安裝座6的下平面，並留有螺母10的安裝厚度和活塞8的調節行程；螺母10安裝在螺杆9上，與下安裝座6的底平面鎖緊，以防螺杆9鬆動；下限位支座7比下安裝座6要高出幾毫米；節流調節板5由彈性較好的橡膠材料製成，或由彈性較好的塑膠材料和金屬材料製成，通過螺栓4安裝在下限位支座7的中心位置；節流調節板5的端面上，在與下安裝座 6上部內孔和下限位支座7外圓之間的環形流通槽中心線相等的圓周上均布了數個直通小孔；由節流調節板5將空氣彈簧分隔成了以氣囊1為主氣室，下安裝座6為副氣室的複合空氣彈簧；並由節流調節板5上的數個小孔組成了不變節流口，節流調節板5外圓底平面與下安裝座6上部頂平面的側面環形通道組成了可變節流口的複合節流閥；它的靜剛度調節方法是鬆開螺母10，擰動螺杆9使活塞8在下限位支座7內向上移動，活塞8向上移動的體積佔據了相同體積的壓縮空氣的容積，提高了空氣彈簧的靜剛度；反之，反向擰動螺杆9， 活塞8會在氣壓的作用下隨之下移，增加了相同體積的壓縮空氣的容積，就相對降低了空氣彈簧的靜剛度。它的動剛度的調節過程是當車輛靜止和在較平穩的運行狀態時，節流調節板5上下表面無壓差或壓差不大，由其材料的彈性平衡，節流調節板5外圓底平面與下安裝座6上部頂平面的側面環形通道組成的可變節流口無變化，氣囊1與下安裝座6間氣流通暢，空氣彈簧的動剛度由氣囊1內容積加下安裝座6的內部容積和充氣壓力決定；當由車輛車體和運載質量引起的動載增加，就會在氣囊1和下安裝座6的容積內自上而下的產生一個壓力遞降的壓力場，由於節流調節板5上下平面上增大的壓差作用，使得節流調節板5 外圓底平面向下貼近下安裝座6的上部頂平面，逐步關小和關閉節流調節板5外圓底平面與下安裝座6上部頂平面的側面環形通道的可變節流口，完成了較低級別的動載作用下的空氣彈簧的動剛度調節；只留下設置在節流調節板5上的數個小孔連通氣囊1與下安裝座 6，氣流的流通面積大為減少，它會自動根據繼續增大的動載和上安裝板2向下運動的速度調節氣囊1與下安裝座6間的氣體流動壓差，進一步自動調高空氣彈簧的動剛度，平衡由車輛車體和運載質量引起的動載，減少車身的側傾，提高車輛的平順性和操縱穩定性；當車輛在運行中碰到路面凸塊時，此時會在下安裝座6與氣囊1內產生一個由下至上的遞減的階躍壓力衝擊波，該階躍壓力波的衝擊使得節流調節板5從外圓底平面向上翻翹，迅速加大了節流調節板5外圓底平面與下安裝座6上部的側面環形通道，消除了節流調節板5上下的壓差，使空氣彈簧的動剛度為最低，以利於空氣彈簧的迅速被壓縮，減少路面凸塊對車身的衝擊，提高車輛的平順性。本發明是針對現有的空氣彈簧的典型結構設計的，它無需對現有的空氣彈簧的結構作任何改動，只需根據原空氣彈簧的性能參數設計製作出一個節流調節板5，並在下安裝座6上和下限位支座7內安裝活塞8、螺杆9和螺母10，即可將原來的被動式空氣彈簧升級成為靜剛度可調，動剛度自適應調節的可變剛度空氣彈簧。有利於減少車身的側傾，提高車輛的平順性和操縱穩定性；有利於降低成本和空氣懸架的推廣使用。本發明的控制信號直接取自空氣彈簧內的壓力，將控制信號和調節指令合為一體，作用迅速、可靠，無響應時滯，空氣彈簧的動剛度調節能力大為提高；在保證了空氣彈簧的低振動頻率特性後，通過設置不同的主副氣室的容積和節流調節板5上數目不等的節流孔、以及增設不同的直徑和片數的輔助墊片可以有效地改善空氣彈簧的剛度特性曲線。由於將控制信號和調節指令合為一體，無需再有信號的採集處理系統和執行機構，無需ECU 和控制軟體，成本大為下降；由於本發明的控制指令為主副氣室的壓差，空氣彈簧的剛度隨主副氣室的壓力變化而自動調節，調節順暢連續。空氣彈簧的調節剛度特性曲線更為合理和可控。四

附圖1是本發明的結構原理圖。
五具體實施例方式本發明的具體實施方式
是靜剛度調節鬆開螺母10，擰動螺杆9使活塞8在下限位支座7內向上移動，活塞8向上移動的體積佔據了相同體積的壓縮空氣的容積，提高了空氣彈簧的靜剛度；反之，反向擰動螺杆9，活塞8會在氣壓的作用下隨之下移，增加了相同體積的壓縮空氣的容積，就相對降低了空氣彈簧的靜剛度。動剛度調節當車輛靜止和在較平穩的運行狀態時，儘管由節流調節板5將氣囊1和下安裝座6的內部空間分隔成了主副氣室，但由於節流調節板5上的節流孔的過流面積，加上節流調節板5外圓底平面與下安裝座 6上部頂平面間的側面環形通道連通的過流面積會大於或等於下安裝座6上部的內孔與下限位支座7外圓的環形槽的過流面積，下安裝座6的內部與氣囊1內保持了良好的流通和無壓差狀態，空氣彈簧的剛度由空氣彈簧內空氣壓力和氣囊1的容積加上下安裝座6的容積決定。空氣彈簧的動剛度為最小；當由車輛車體和運載質量引起的動載增加，該動載作用在上安裝板2上，從上至下地壓縮空氣彈簧內的壓縮空氣，壓縮氣囊1，此時在空氣彈簧內就會產生一個自上而下的壓力遞降的壓力場，節流調節板5在上下壓差的作用下克服材料彈性，使節流調節板5外圓底平面向下貼緊下安裝座6上平面，逐步關小和關閉節流調節板 5外圓底平面與下安裝座6上平面的側面環形通道，只留下了節流調節板5上，與下安裝座 6上部的環形流通槽垂直相通的數個小孔連通，本空氣彈簧完成其第一個動剛度連續自動調節的過程，繼而由節流調節板5上的數個小孔擔當節流作用，自動根據動載的大小和上安裝板2向下運動的速度調節氣囊1與下安裝座6間的氣體流動壓差，從而自動調節空氣彈簧的動剛度，平衡由車輛車體和運載質量引起的動載，減少車身的側傾，提高車輛的平順性和操縱穩定性。當車輛在運行中碰到路面凸塊時，車輪推動車橋由下向上地推動下安裝座6向上壓縮空氣彈簧向上運動，此時會在下安裝座6的內部空間與氣囊1內產生一個由下至上的遞降的階躍壓力衝擊波，該階躍壓力波的衝擊使得節流調節板5從外圓下平面向上翻翹，迅速加大了節流調節板5外圓底部與下安裝座6上部的側面環形通道，進一步減低或消除了節流調節板5上下的壓差，使空氣彈簧的動剛度為最低，以利於空氣彈簧的迅速被壓縮，減少路面凸塊對車身的衝擊，提高車輛的平順性和操縱穩定性。
權利要求
1.一種容積佔有和壓差分級調節靜動剛度的空氣彈簧，由氣囊(1)、上安裝板O)、上限位膠塊(3)、螺栓(4)、節流調節板(5)、下安裝座(6)、下限位支座(7)、活塞(8)、螺杆(9) 和螺母(10)組合而成；下限位支座(7)與下安裝座(6)同軸安裝固定在下安裝座(6)的底板上，且底面保持密封，下限位支座(7)的中下部精加工成與活塞(8)配合的缸筒，活塞 (8)安裝在下限位支座(7)下部的內孔裡；螺杆(9)安裝在下安裝座(6)上，其頂平面頂著活塞(8)的下平面，下部伸出下安裝座(6)的下平面，並留有螺母(10)的安裝厚度和活塞(8)的調節行程；螺母(10)安裝在螺杆(9)上，與下安裝座(6)的底平面鎖緊，以防螺杆(9)鬆動；下限位支座(7)比下安裝座(6)高出一部分；節流調節板(5)由彈性較好的橡膠材料製成，通過螺栓(4)安裝在下限位支座(7)的中心位置；節流調節板(5)的端面上，在與下安裝座(6)上部內孔和下限位支座(7)外圓之間的環形流通槽中心線相等的圓周上均布了數個直通小孔；由節流調節板( 將空氣彈簧分隔成了以氣囊(1)為主氣室，下安裝座(6)為副氣室的複合空氣彈簧；並由節流調節板( 上的數個小孔組成了不變節流口，節流調節板( 外圓底平面與下安裝座(6)上部頂平面的側面環形通道組成了可變節流口的複合節流閥；其靜剛度調節方法是鬆開螺母(10)，擰動螺杆(9)使活塞(8)在下限位支座(7)內向上移動，活塞(8)向上移動的體積佔有了相同體積的壓縮空氣的容積，提高了空氣彈簧的靜剛度；反之，反向擰動螺杆(9)，活塞(8)會在氣壓的作用下隨之下移，增加了相同體積的壓縮空氣的容積，就相對降低了空氣彈簧的靜剛度；它的動剛度的調節過程是當車輛靜止和在較平穩的運行狀態時，節流調節板( 上下表面無壓差或壓差不大，由其材料的彈性平衡，節流調節板( 外圓底平面與下安裝座(6)上部頂平面的側面環形通道組成的可變節流口無變化，氣囊(1)與下安裝座(6)間氣流通暢，空氣彈簧的動剛度由氣囊(1)內容積加下安裝座(6)的內部容積和氣體的壓力決定；當由車輛車體和運載質量引起的動載增加，就會在氣囊(1)和下安裝座(6)的容積內自上而下的產生一個壓力遞降的壓力場，該壓力場作用在節流調節板( 上下平面上的壓差增大，使得節流調節板( 外圓底平面向下貼近下安裝座(6)的上部頂平面，逐步關小和關閉節流調節板( 外圓底平面與下安裝座(6)上部頂平面的側面環形通道的可變節流口，完成了較低級別的動載作用下的空氣彈簧的動剛度調節；只留下設置在節流調節板( 上的數個小孔連通氣囊(1)與下安裝座(6)，氣流的流通面積大為減少，它會自動根據繼續增大的動載和上安裝板O)向下運動的速度調節氣囊(1)與下安裝座(6)間的氣體流動壓差，進一步自動調高空氣彈簧的動剛度，平衡由車輛車體和運載質量引起的動載，減少車身的側傾，提高車輛的平順性和操縱穩定性；當車輛在運行中碰到路面凸塊時，此時會在下安裝座(6)與氣囊(1)內產生一個由下至上的遞減的階躍壓力衝擊波，該階躍壓力波的衝擊使得節流調節板( 從外圓底平面向上翻翹，迅速加大了節流調節板( 外圓底平面與下安裝座(6)上部的側面環形通道，消除了節流調節板(5)上下的壓差，使空氣彈簧的動剛度為最低，以利於空氣彈簧的迅速被壓縮，減少路面凸塊對車身的衝擊，提高車輛的平順性。
2.根據權利要求1所述的一種容積佔有和壓差分級調節靜動剛度的空氣彈簧，其特徵在於節流調節板(5)由彈性較好的塑膠材料製成。
3.根據權利要求1所述的一種容積佔有和壓差分級調節靜動剛度的空氣彈簧，其特徵在於節流調節板(5)由彈性較好的金屬材料製成。
4.根據權利要求1所述的一種容積佔有和壓差分級調節靜動剛度的空氣彈簧，其特徵在於節流調節板(5)由一片組成。
5.根據權利要求1所述的一種容積佔有和壓差分級調節靜動剛度的空氣彈簧，其特徵在於節流調節板(5)由多片組成。
全文摘要
現代汽車懸架系統中的空氣彈簧對於提高車輛的平順性、操縱穩定性和保護道路及貨物起到了重要的作用。人們為了有效地調節空氣彈簧的動剛度，採用了主、副氣室相連，通過其通道上的節流閥的改變來實現。這種剛度調節的控制信號由多路傳感器採集，送交電腦處理後發出動作指令，再對空氣彈簧的剛度進行調整。但這種控制方式的響應時滯稍大，成本高。本發明就是針對這一難題研發的新型自適應壓差調節動剛度空氣彈簧。它直接利用氣囊內的壓力信號來控制主、副氣室通道上的節流壓差，達到剛度連續調整的目的。並利用主、副氣室的反向衝擊壓差控制節流閥，以達到削弱凸塊對車身的衝擊。本發明結構簡單，響應迅速可靠，成本低廉，還能方便地調節靜剛度。
文檔編號F16F9/34GK102506112SQ20111031507
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者楊潔 申請人:楊潔