[发明专利]基于凸轮气阀机构的可调控空气弹簧及其控制方法

说明书

本发明公开一种基于凸轮气阀机构的可调控空气弹簧及其控制方法，上盖板连接于橡胶气囊上封口，下底座连接于橡胶气囊下封口，凸轮气阀机构安装于橡胶气囊下封口与下底座的连接处；上盖板、橡胶气囊和阀体上表面构成空气弹簧主气室，阀体下表面与下底座内壁构成第一副气室和第二副气室，两个副气室与主气室之间分别通过设置于阀体内的两个气体通道连通；阀体内部嵌有阀座和气阀导管，阀体顶部通过凸轮轴座固定有凸轮轴，凸轮轴通过齿轮组件啮合由步进电机驱动，凸轮轴上还设有凸轮；气阀杆的一端连接有气阀，气阀杆的另一端穿过气阀导管后套有气阀弹簧然后抵于凸轮。针对本发明的调节原理提出了对应的控制方法，使得空气弹簧容积可以在大、中、小之间主动切换,具有传动稳定可靠、寿命长优点。

技术领域

本发明属于车辆悬架系统技术，具体涉及一种基于凸轮气阀机构的可调控空气弹簧及其控制方法。

背景技术

空气弹簧是在一个密封的容器中充入压缩空气，利用气体可压缩性实现其弹性作用。与传统的螺旋弹簧和钢板弹簧相比，空气弹簧悬架具有非线性特性，可使车辆悬架频率偏频和车身高度均可以保持不变等优点。但是，结构复杂制造成本高，加上载荷、行驶环境等因素的多变使得传统空气弹簧进一步提升性能有技术瓶颈。

为了突破瓶颈，不少科研工作者和工程技术人员纷纷提出了新方案，新方案概括起来有两大类，一类是通过不断给空气弹簧进行充放气来调控其性能，其优点是结构简单、零部件少和制造成本低，可是存在能耗高、空压机和电磁阀的使用寿命短等缺点；另外一类是改变空气弹簧工作容积，譬如增加副气室，通过改变空气弹簧与副气室的通断关系可以实现工作容积变化，导致空气弹簧的性能作相应变化，其优点是控制简单、能耗低、空压机和电磁阀的寿命长，其缺点是空间大和生产成本大。

目前，容积可调式空气弹簧占据主导地位，已经引起了国内外的广泛关注，譬如专利号CN103307188A与CN103016593A均提出了一种容积可调式空气弹簧结构方案，即采用扇叶与隔板将附加气室分离成有效容积与备用容积，通过旋转扇叶改变附加气室有效容积。但是前者用窄环状通气槽连接主气室与附加气室，气压不能快速平衡且存在进气阻力等问题，而后者在旋转扇叶时会发生扇叶错位无法正确插入空心槽中。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于凸轮气阀机构的可调控空气弹簧及其控制方法。

技术方案：本发明一种基于凸轮气阀机构的可调控空气弹簧，包括上盖板、橡胶气囊、下底座和凸轮气阀机构，所述上盖板连接于橡胶气囊上封口，下底座连接于橡胶气囊下封口，凸轮气阀机构安装于橡胶气囊下封口与下底座的连接处；上盖板、橡胶气囊和凸轮气阀机构中的阀体上表面构成空气弹簧主气室，阀体下表面与下底座内壁分别构成第一副气室和第二副气室，两个副气室与主气室之间分别通过设置于阀体内的两个气体通道连通；所述凸轮气阀机构包括阀体、凸轮轴和气阀杆；阀体内部嵌有阀座和气阀导管，阀体顶部通过凸轮轴座固定有凸轮轴，凸轮轴通过齿轮组件啮合由步进电机驱动，凸轮轴上还设有凸轮；气阀杆的一端连接有气阀，气阀杆的另一端穿过气阀导管后套有气阀弹簧然后抵于凸轮；调控时，步进电机通过齿轮组件驱动凸轮轴，凸轮跟随上下运动，进而带动气阀杆的上下动作，在气阀弹簧预紧力作用下，气阀的阀门落座于阀座上，阀体的气体通道被关闭；或者克服气阀弹簧预紧力推动气阀向下运动，阀门离开阀座从而气体通道被开启。

其中，气阀导管嵌入阀体内，没有伸出其表面，跟气体通道没有关系，只是为提高阀体耐磨性，并且气阀是否设置于阀体外侧面，且尺寸形状与阀座相适配。

进一步的，所述阀体整体呈箱体结构，内部设有两个气体通道分别连通两个副气室和主气室，两个气阀杆穿过相应气阀导管后先放入气阀弹簧，然后卡固于安装在凸轮上的弹簧座，两半片锁片插入弹簧座中，在弹簧预紧力作用下，弹簧座卡住在气阀杆上。