[发明专利]一种可变刚度的空气弹簧

说明书

技术领域

本发明属于车辆悬架系统的技术领域，具体是用于车辆悬架系统的空气弹簧。 

背景技术

传统的车辆悬架系统的空气弹簧的刚度一经确定就不可改变，因而不能适应复杂多变的行驶工况，无法满足汽车乘坐舒适性及操作稳定性的要求。空气弹簧利用气体的可压缩性实现其弹性作用，具有缓冲、隔振的功能。安装空气弹簧的悬架系统有比一般悬架更好的行驶平顺性及乘坐舒适性。在驾驶过程中如果对空气弹簧刚度进行合理调节，可以使悬架系统与整车性能得到合理的匹配。 

空气弹簧按结构型式可以分为囊式、膜式两种。囊式空气弹簧的刚度较大，可以采用增加辅助气室的方法减小空气弹簧的刚度，膜式空气弹簧同样也可以通过增加附加气室得到较小的刚度。根据空气弹簧刚度公式可以发现膜式空气弹簧刚度除了与容积大小有关外，还与有效面积变化率有关，而有效面积变化率又与有效直径变化率有着密切的关系，查阅相关文献可知有效直径变化率取决于活塞形状。由于膜式空气弹簧结构的特殊性，可以通过改变底座形状的方法改变弹簧的刚度。 

现有技术大多数是通过增加附加气室并改变附加气室的大小来改变空气弹簧的刚度，这种通过增加附加气室的方法往往是有级可调的，一般都是采用刚度分段式控制，即把弹簧的刚度分为软、中、硬三档，这种刚度调节不是连续的，而对于实际的路面更希望刚度是无级可调才能更好的适应路面的状况的变化。而且附加气室的体积往往很大，甚至有三至四倍于空气弹簧大小，给安装带来不便，且浪费本就有限的整车空间。 

发明内容

本发明的目的是提供一种可变刚度的空气弹簧，无需附加气室，通过自举升机构压缩或释放气囊，从而改变空气弹簧有效面积，获得较为理想的刚度特性，实现空气弹簧刚度的无级可调。 

本发明采用的技术方案：本发明包括一个气囊，气囊底部中间固定连接气囊底座，气囊底表面与气囊衬托上表面接触在一起，气囊底座固定连接螺杆的上端，螺杆的下端固定连接车架，沿螺杆的轴向上同轴套有套筒及直齿轮，套筒的下端与直齿轮的上端同轴固接在一起，套筒空套在螺杆外，套筒的外圈表面上固定装有滚柱轴向布置的第一滚柱轴承；直齿轮通过中心螺纹孔与螺杆连接，直齿轮的外径大于套筒的外径，在直齿轮的上表面上装有滚柱径向布置的第二滚柱轴承；气囊衬托的中心接触套在第一滚柱轴承外，气囊衬托的底面置放在第二滚柱轴承上；直齿轮的边缘处连接自由转动的导向圆环托架，导向圆环托架的一侧固定连接导向轮，导向轮可在槽型导轨中上下移动，槽型导轨固定连接车架；导向圆环托架固定连接电动机的壳体，电动机的输出轴上有主动齿轮，主动齿轮与直齿轮啮合。 

 本发明的有益效果是： 

1、本发明通过对电动机通断时长的控制实现空气弹簧刚度的无级可调，且只需切换电动机正反转即可增加或减小刚度。

 2、本发明中的自举升机构直接安装在气囊底部，与螺杆成为一个可相对移动的整体，因此不会像附加气室那样占用很大的空间，节约了有限的整车空间 

3、本发明结构简单，生产成本低，性能可靠。

附图说明

为了更全面地理解本发明的结构和工作原理，结合以下附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 

图1是本发明一种可变刚度的空气弹簧压缩前（下止点位置）的结构示意图； 

图2是图1中自举升机构示意图；

图3是图2中去掉了气囊衬托3、车架7和槽型导轨10之后的结构放大示意图；

图4是本发明一种可变刚度的空气弹簧压缩后（上止点位置）的结构示意图；

图5是本发明在使用时的整车控制示意图。

图中：1.气囊顶盖；2.气囊；3.气囊衬托；4.导向圆环托架；5.1.套筒；5.2.套筒上的滚柱轴承；5.3.直齿轮上的滚柱轴承；5.4.直齿轮；6.螺杆；6a.螺杆下止点；6b.螺杆上止点；7.车架；8.电动机；9.导向轮；10.槽型导轨；11.气囊底座；12.控制器；13.车速传感器；14.压力传感器。 

具体实施方式

 图1为本发明压缩前的结构，具体指空气弹簧处于螺杆6的螺杆下止点6a时的结构，此时，气囊2是未压缩时，空气弹簧刚度最小。再参见图2，本发明包括一个气囊2，气囊2的顶部是气囊顶盖1，气囊2的底部中间固定连接气囊底座11，气囊2的底表面与气囊衬托3的上表面接触在一起。