[发明专利]一种容积占有和压差分级调节静动刚度的空气弹簧

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种车辆空气悬架用的容积占有调节静刚度和压差调节动刚度的空气弹簧。这种空气弹簧尤其适应于载客大巴、城市公交大巴、货运车辆，也适应于轨道交通车辆、特种车辆和高级轿车。

二、背景技术：

为了改善汽车的行驶平顺性，提高乘坐的舒适性和操纵稳定性，减轻车辆对道路和货物的损坏，发达国家在其运载车辆的悬架系统中广泛地采用了空气弹簧。我国近年来也在大力推广和强制性采用空气弹簧。在不断发展的空气弹簧技术中，为了进一步改善空气弹簧的刚度调节特性，以利其更适用于人们对车辆性能不断提高的要求，人们开发出了半主动和主动式空气悬架。在主动式空气悬架系统中对于空气弹簧的刚度调节，目前比较成熟的技术是将空气弹簧的气室分为主、副气室，通过控制主、副气室间连接通道上的节流阀的开度来实现主副气室间气体流动时的压差改变，达到改变空气弹簧的动刚度。这种动刚度调节系统的控制信号由多路传感器采集，送交微处理机处理后发出控制指令，由执行机构调节节流阀的开度，来调节空气弹簧的动刚度。它的主要不足首先在于：系统的信号从采集处理到执行较为繁杂，其成本太高，只能应用在极少数豪华车辆上。其次，响应时滞大，常导致系统控制失效并出现相反的效果。在半主动悬架的空气悬架系统中空气弹簧的刚度的控制一般采用刚度分段式控制，将空气弹簧的刚度分为软、硬两挡或软、中、硬三挡。这种刚度调节系统的空气弹簧刚度控制是通过驾驶员操作电磁阀进行选择控制，分别对应连通主副气室间节流口开度的大、中、小。这种刚度的调节不是连续的。空气弹簧的刚度是人为根据路况选择的。在工程实际中，人们并不是以需要值来制作气囊，而是以需要值为参照，在已有的气囊产品中选择理论刚度接近的气囊产品应用到生产实际中。这里就出现了一个空气弹簧的静刚度误差问题，当然，理论计算也是有误差的，它们都需要有一种调节方式能在实际使用中对空气弹簧的静刚度进行调节，以满足实际需求。

三、发明内容：

本发明的目的就是要研发出一种低成本，简单可靠、响应快捷、方便调节静刚度和动刚度自适应压差调节的空气弹簧。

本发明的解决方法是：本容积占有和压差分级调节静动刚度的空气弹簧，由气囊1、上安装板2、上限位胶块3、螺栓4、节流调节板5、下安装座6、下限位支座7、活塞8、螺杆9和螺母10组合而成；下限位支座7与下安装座6同轴安装固定在下安装座6的底板上，且底面保持密封，下限位支座7的中下部精加工成与活塞8配合的缸筒，活塞8安装在下限位支座7下部的内孔里；螺杆9安装在下安装座6上，其顶平面顶着活塞8的下平面，下部伸出下安装座6的下平面，并留有螺母10的安装厚度和活塞8的调节行程；螺母10安装在螺杆9上，与下安装座6的底平面锁紧，以防螺杆9松动；下限位支座7比下安装座6要高出几毫米；节流调节板5由弹性较好的橡胶材料制成，或由弹性较好的塑胶材料和金属材料制成，通过螺栓4安装在下限位支座7的中心位置；节流调节板5的端面上，在与下安装座6上部内孔和下限位支座7外圆之间的环形流通槽中心线相等的圆周上均布了数个直通小孔；由节流调节板5将空气弹簧分隔成了以气囊1为主气室，下安装座6为副气室的复合空气弹簧；并由节流调节板5上的数个小孔组成了不变节流口，节流调节板5外圆底平面与下安装座6上部顶平面的侧面环形通道组成了可变节流口的复合节流阀；它的静刚度调节方法是：松开螺母10，拧动螺杆9使活塞8在下限位支座7内向上移动，活塞8向上移动的体积占据了相同体积的压缩空气的容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，反向拧动螺杆9，活塞8会在气压的作用下随之下移，增加了相同体积的压缩空气的容积，就相对降低了空气弹簧的静刚度。它的动刚度的调节过程是：当车辆静止和在较平稳的运行状态时，节流调节板5上下表面无压差或压差不大，由其材料的弹性平衡，节流调节板5外圆底平面与下安装座6上部顶平面的侧面环形通道组成的可变节流口无变化，气囊1与下安装座6间气流通畅，空气弹簧的动刚度由气囊1内容积加下安装座6的内部容积和充气压力决定；当由车辆车体和运载质量引起的动载增加，就会在气囊1和下安装座6的容积内自上而下的产生一个压力递降的压力场，由于节流调节板5上下平面上增大的压差作用，使得节流调节板5外圆底平面向下贴近下安装座6的上部顶平面，逐步关小和关闭节流调节板5外圆底平面与下安装座6上部顶平面的侧面环形通道的可变节流口，完成了较低级别的动载作用下的空气弹簧的动刚度调节；只留下设置在节流调节板5上的数个小孔连通气囊1与下安装座6，气流的流通面积大为减少，它会自动根据继续增大的动载和上安装板2向下运动的速度调节气囊1与下安装座6间的气体流动压差，进一步自动调高空气弹簧的动刚度，平衡由车辆车体和运载质量引起的动载，减少车身的侧倾，提高车辆的平顺性和操纵稳定性；当车辆在运行中碰到路面凸块时，此时会在下安装座6与气囊1内产生一个由下至上的递减的阶跃压力冲击波，该阶跃压力波的冲击使得节流调节板5从外圆底平面向上翻翘，迅速加大了节流调节板5外圆底平面与下安装座6上部的侧面环形通道，消除了节流调节板5上下的压差，使空气弹簧的动刚度为最低，以利于空气弹簧的迅速被压缩，减少路面凸块对车身的冲击，提高车辆的平顺性。