专利名称：一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆空气悬架用空气弹簧，它的静刚度填充调节动刚度随位移调节，在行车时碰到路面凸块时还能自动减小其刚度，以减少凸块对车身的冲击。这种组合空气弹簧尤其适应于载客大巴，城市公交大巴，也适应于货运大卡车和轨道交通车辆，及特种车辆和高级轿车。
背景技术：
为了改善汽车的行驶平顺性，提高乘坐的舒适性，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，以利其更适用于车辆载荷的变化，人们开展了深入的探索。在空气弹簧的刚度调节中，人们忽视了由于可选标准系列气囊刚度与具体车型要求刚度的差异而需要的静态刚度调节。而往往是因为气囊的静态刚度不匹配造成了其动态刚度调节的困难。在被动式空气悬架系统中则气囊的静态刚度不匹配是造成车辆运行中侧摆严重的重要原因。在主动式空气悬架系统中，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、副气室间的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刚度。这种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，调节主副气室间气体流动时的压差来调节空气弹簧的刚度。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。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选择的。
一
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，方便实用的静刚度填充调节和动刚度随位移调节及限压减冲的组合空气弹簧。本发明的解决方法是空气弹簧由气囊1，上安装板2，副气室3，可移动罩4，弹簧5，推杆6，下安装板7，填充物8和单向阀9组合而成；在上安装板2的内平面中心位置安装固定推杆6，以下安装板7的内平面中心定位，安装固定一个分隔成数个分气室的副气室3，副气室3的外部套装了一个内径与副气室3外径动配合的可移动罩4，可移动罩4的上部有小孔与气囊1连通，副气室3的顶部与可移动罩4的上盖内腔装有弹簧5，在弹簧5的作用下，可移动罩4始终与推杆6接触并随其上下移动。单向阀9装在副气室3的最下部的独立分气室的外侧壁上，并由其侧壁上的径向小孔与单向阀9的弹簧腔连通；还可在每个分气室的隔板上安装数目相等的单向阀 9，并由其隔板上的小孔与单向阀9的弹簧腔连通；空气弹簧的静刚度调节在空气弹簧装配时，上安装板2组装前，向气囊1内填入经由计算确定体积的填充物8，填充物8可是散装颗粒物或尺寸较大的固体或防锈防腐类可流动物质；填入的填充物8占据了气囊1内的容积，减小了气囊1内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，由上安装板2取出已填入的部分填充物8，就减小了空气弹簧的静刚度；空气弹簧的动刚度调节在车辆处于设定高度时，可移动罩4与副气室3的轴向套装长度最小，副气室3的各个分气室的径向节流孔均与气囊1相通，空气弹簧的刚度由气囊1内根据负载要求的充气压力和气囊1内的空气有效容积决定；当车辆在运动中的动载增加，气囊1的上安装板2在动载的作用下向下移动，推杆6会随之向下移动，推动可移动罩4下移，依次关小副气室3的各个分气室的节流口和关闭副气室3的各个分气室，通过提高气囊1与副气室3间气体流动时的压差和减小气囊1内的有效容积，提高空气弹簧的动刚度，平衡车身的动载，阻止车身的侧倾和前倾及后仰。当车轮碰到路面凸块，给车轮一个阶跃冲击，必然会引发气囊1内的气压产生阶跃。 该阶跃压力与副气室3最下面的分气室内气压形成的压差会打开单向阀9，迅速连通气囊1 和副气室3最下面的分气室，增大了气囊1内的有效气体容积，降低空气弹簧的刚度，减少路面凸块对车身的冲击，提高乘员的舒适性和车辆的平顺性。本发明的控制信号直接取自气囊1的压缩位移，将控制信号和调节指令合为一体，作用迅速、可靠，无响应时滞，空气弹簧的刚度调节能力大为提高；在保证了空气弹簧的低振动频率特性后，通过设置不同容积的分气室和数目不等的分气室可以有效地改善空气弹簧的刚度特性曲线。由于将控制信号和调节指令合为一体，无需再有信号的采集处理系统和执行机构，无需ECU和控制软件，成本大为下降。为方便本发明在使用中的精确调校，推杆6可设计成能调节上下高度的结构形式，以便于调整副气室3与可移动罩4的相对轴向位置。还可将弹簧5设计成拉簧，安装固定在可移动罩4的上盖平面和上安装板2的内平面上。还可将单向阀9由直通结构改为侧通结构，装在副气室3最下面的分气室的内侧壁上，增设带密封件的可调节弹簧座，该弹簧座装在下安装板7上。这样就可根据实际需要随时调节单向阀9的缓冲开启压力。
四
附图1是本发明的结构原理图。
五具体实施例方式本发明的具体实施方式
是空气弹簧的静刚度调节在空气弹簧装配时，上安装板2组装前，向气囊1内填入经由计算确定体积的填充物8，填入的填充物8占据了气囊1 内的容积，减小了气囊1内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，由上安装板2 取出已填入的部分填充物8，就减小了空气弹簧的静刚度；空气弹簧的动刚度调节在车辆处于设定高度时，可移动罩4与副气室3的轴向套装长度最小，副气室3的各个分气室的径向节流孔均与气囊1相通，空气弹簧的刚度由气囊1内根据负载要求的充气压力和气囊1 内的空气有效容积决定；当车辆在运动中的动载增加，上安装板2在动载的作用下，向下移动，推杆6会随之向下移动，推动可移动罩4下移，依次关小副气室3的各个分气室的节流口和依次关闭副气室3的各个分气室，通过提高气囊1与副气室3间气体流动时的压差和减小气囊1内的有效容积提高空气弹簧的动刚度，平衡车身的动载，阻止车身的侧倾和前倾及后仰。车辆运行中，当车轮碰到路面凸块，给车轮一个阶跃冲击，必然会引发气囊1内的气压产生阶跃。该阶跃压力与副气室3最下面的分气室内气压形成的压差会打开单向阀 9，迅速连通气囊1和副气室3最下面的分气室，增大了气囊1内的有效气体容积，降低空气弹簧的刚度，减少路面凸块对车身的冲击，提高乘员的舒适性和车辆的平顺性。
权利要求
1.一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，由气囊(1)、上安装板O)、 副气室(3)、可移动罩(4)、弹簧(5)、推杆(6)、下安装板(7)、填充物(8)、单向阀(9)组合而成；其特征在于在上安装板O)内平面的中心位置上固定推杆(6)，在下安装板(7)内平面的中心位置安装固定副气室(3)，副气室C3)的外部套装了一个内径与副气室C3)外径动配合的可移动罩G)，副气室(3)的顶部与可移动罩的上盖内腔装有弹簧(5)，在弹簧(5)的作用下，可移动罩(4)始终与推杆(6)接触并随其上下移动；单向阀(9)装在副气室(3)的最下部的独立分气室的外侧壁上，并由其侧壁上的径向小孔与单向阀(9)的弹簧腔连通；空气弹簧的静刚度调节在空气弹簧装配时，上安装板(2)组装前，向气囊(1)内填入经由计算确定体积的填充物(8)，填充物(8)是散装颗粒物料；填入的填充物(8)占据了气囊(1)内的容积，减小了气囊(1)内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之， 由上安装板(2)的安装口取出已填入的部分填充物(8)，就减小了空气弹簧的静刚度；空气弹簧的动刚度调节在车辆处于设定高度时，可移动罩(4)与副气室C3)的轴向套装长度最小，副气室(3)的各个分气室的径向节流孔均与气囊(1)相通，空气弹簧的刚度由气囊(1) 内根据负载要求的气体压力和气囊(1)内的空气有效容积决定；当车辆在运动中的动载增加，上安装板( 在动载的作用下，向下移动，推杆(6)随之向下移动，推动可移动罩(4)下移，依次关小副气室C3)的各个分气室的节流口和关闭副气室( 的各个分气室，通过提高气囊(1)与副气室(3)间气体流动时的压差和减小气囊(1)内的有效容积，提高空气弹簧的刚度，平衡车身的动载，阻止车身的侧倾；行车时，当车轮碰到路面凸块，给车轮一个阶跃冲击，必然会引发气囊(1)内的气压产生阶跃。该阶跃压力与副气室C3)最下面的分气室内气压形成的压差会打开单向阀(9)，迅速连通气囊(1)和副气室C3)最下面的分气室，增大了气囊(1)内的有效气体容积，降低空气弹簧的刚度，减少路面凸块对车身的冲击，提高乘员的舒适性和车辆的平顺性。
2.根据权利要求1所述的一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于副气室(3)的独立分气室的容积和数目可根据不同车型对其空气弹簧刚度变化曲线的不同需求改变。
3.根据权利要求1所述的一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于推杆(6)与上安装板(2)制作成一体。
4.根据权利要求1所述的一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于弹簧(5)制作成拉簧，两端固定于上安装板(2)的内平面和可移动罩(4)的顶部平面上。
5.根据权利要求1所述的一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于推杆(6)设计成能调节上下高度的结构形式，以便于调整副气室(3)与可移动罩 (4)的相对轴向位置。
6.根据权利要求1所述的一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于将单向阀(9)由直通结构改为侧通结构，装在副气室(3)最下面的分气室的内侧壁上，增设带密封件的可调节弹簧座，该弹簧座装在下安装板(7)上，可根据实际需要随时调节单向阀(9)的减冲开启压力。
7.根据权利要求1所述的一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于在副气室(3)的每个分气室的隔板上安装数目相等的单向阀(9)，并由其隔板上的小孔与单向阀(9)的弹簧腔连通。
8.根据权利要求1所述的一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于填充物(8)是块状固体物质。
9.根据权利要求1所述的一种填充和位移调节静动刚度加限压减冲的空气弹簧，其特征在于填充物(8)是粘度较大的可流动物质。
全文摘要
汽车悬架系统中的空气弹簧对于提高车辆的平顺性、舒适性和保护道路及货物，限制超载至关重要。人们为了改善空气弹簧的刚度特性，采用了主、副气室相连，通过调节其通道上的节流口来改变主副气室间气体流动时的压差的方式来实现。由于空气弹簧的刚度非线性变化，这种刚度调节系统在调节过程中并没有改变气室的容积，使得其刚度调节的线性度难度较大。本发明就是针对这一问题研发的新型复合空气弹簧。它暨能调节空气弹簧的静刚度，又将副气室分为几个独立的分气室，直接用气囊的位移信号来控制主、副气室通道上的节流口开度和与分气室连通的个数，来调节空气弹簧的动刚度。还能在车辆碰到凸块时自动降低动刚度，减少凸块对车身的冲击。
文档编号F16F9/44GK102330788SQ201110194688
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者杨洁 申请人:杨洁