专利名称：一种容积和压力调刚度加阶跃压力缓冲的空气弹簧的制作方法
技术领域：
一种容积和压力调刚度加阶跃压力缓冲的空气弹簧
-.技术领域本发明涉及一种车辆空气悬架用空气弹簧，这种静刚度容积调节和动刚度自适应压力调节加阶跃压力缓冲的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。
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，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。
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、响应快捷的静刚度容积调节和动刚度自适应压力调节加阶跃压力缓冲的空气弹簧。本发明的解决方法是本空气弹簧由气囊1、上安装板2、副气室3、节流阀芯4、弹簧5、缸套6，活塞7，调节螺杆8，下安装板9，螺堵10、锁紧螺母11和两个单向阀12组合而成。副气室3安装固定在下安装板9的内平面上，节流阀芯4装在副气室3的中间内孔里， 其上端顶着副气室3的中间内孔顶板，下端由弹簧5支撑定位，弹簧5的下部由螺堵10定位，螺堵10中间开有一个小孔与大气连通；缸套6安装固定在上安装板2的内平面上，活塞 7安装在缸套6里；调节螺杆8与缸套6同轴安装在上安装板2上，其下部顶着活塞7的上平面，上部伸出上安装板2并留有调节行程；锁紧螺母11安装在调节螺杆8的上端；两个单向阀12分别安装在副气室3的两个分气室的外侧壁上，并由其侧壁上的小孔与单向阀 12的弹簧腔连通；空气弹簧的静刚度调节松开锁紧螺母11，拧动调节螺杆8，使活塞7向下移动，就减小了气囊1内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，就减小了空气弹簧的静刚度；空气弹簧的动刚度调节气囊1内的空气压力直接作用于节流阀芯4的上端面，其下端由弹簧5轴向支撑，车辆处于空载和设定高度时，空气弹簧气囊1内空气压力乘以节流阀芯4的截面积所产生的推力与弹簧5的弹簧力平衡，节流阀芯4的节流口与副气室3的两个独立气室的节流孔连通并处于最大开口，空气弹簧的动刚度为最小；当车辆的载荷和动载荷增加，气囊1内空气压力上升，作用在节流阀芯4的上端面上所产生的推力增大，推动节流阀芯4克服弹簧5的弹簧力下移，达到新的平衡，节流阀芯4下移关小了气囊1与副气室3间的连接通道上的节流口，在该节流口的开闭行程区间内，通过提高气囊 1与副气室3间的气体流动压差，实现了连续调节空气弹簧的刚度；当气囊1内的压力继续提高，推动节流阀芯4继续下移，就会关闭副气室3最上面的第一个分气室，只留下了第二个分气室与气囊1相连，在空气弹簧的连续刚度调整中从物理意义上的减小了空气弹簧的容积，实现了压差和容积组合型的空气弹簧刚度组合调节，使空气弹簧的刚度增大，适应相应的载荷。当车辆的载荷进一步增加，则自动对副气室3的第二分气室重复上述第一分气室的调节过程。当车辆拐弯，由于惯性的作用，靠弯道外侧的空气弹簧的气囊1内空气压力上升，同样，会关小气囊1与副气室3间的连接通道上的节流口，使空气弹簧的刚度增大，从而阻止了车身的进一步侧倾；当车辆急速起步或急刹车时，若空气弹簧的刚度不随之增大， 同样由于惯性的作用，会使车身产生后仰和前倾现象，本发明同样具有当车身产生后仰和前倾发生时，提高后、前空气弹簧的动刚度的功能，有效地抑制这种现象的加剧。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的各个分气室内气压形成的压差会打开单向阀12，迅速连通气囊1和副气室3的各个分气室，增大了气囊1内的有效气体容积，降低空气弹簧的动刚度，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内的压力，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。本发明还可将节流阀的一级节流口型式设计成一级固定节流和一级可变节流的两级串连节流口型式即在节流阀芯4的外圆上设置一个轴向长度与分气室3中间内孔壁上的节流孔直径相等的环形槽，该环形槽由径向小孔与节流阀芯4的内孔连通，通过减小节流阀芯4上的径向节流孔的直径，将它设计成一级固定节流口 ；而节流阀芯4外圆上的环形槽与分气室3中间内孔壁上的节流孔组成的节流口就是原有的可变节流口 ；不同的只是该节流口的节流面积稍加大了一点。这种串连节流型式由二级节流口分担了一级节流口的压降，有利于降低节流口对压力变化的敏感度，提高乘员得舒适性；有利于降低节流阀的加工和安装精度，节省成本。
附图1是本发明的结构原理图。
五具体实施方式
[0008] 本发明的具体实施方式
是空气弹簧的静刚度调节松开锁紧螺母11，拧动调节螺杆8，使活塞7向下移动，就减小了气囊1内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度； 反之，就减小了空气弹簧的静刚度；空气弹簧的动刚度调节气囊1内的空气压力直接作用于节流阀芯4的上端面，其下端由弹簧5轴向支撑，车辆处于空载和设定高度时，气囊1 内空气压力乘以节流阀芯4的截面积所产生的推力与弹簧5的弹簧力平衡，节流阀芯4的节流口与副气室3的两个独立气室的节流孔连通并处于最大开口，空气弹簧的动刚度为最小；当车辆的载荷和动载荷增加，气囊1内空气压力上升，作用在节流阀芯4的上端面上所产生的推力增大，推动节流阀芯4克服弹簧5的弹簧力下移，达到新的平衡，节流阀芯4下移关小了气囊1与副气室3间的连接通道上的节流口，在该节流口的开闭行程区间内，通过提高气囊1与副气室3间的气体流动压差，实现了连续调节空气弹簧的刚度；当气囊1内的压力继续提高，推动节流阀芯4继续下移，就会关闭副气室3最上面的第一个分气室，只留下了第二个分气室与气囊1相连，在空气弹簧的连续刚度调整中，从物理意义上的减小了空气弹簧的容积，实现了压差和容积组合型的空气弹簧动刚度组合调节，使空气弹簧的刚度增大，适应相应的载荷。当车辆的载荷进一步增加，则自动对副气室3的第二分气室重复上述第一分气室的调节过程。当车辆拐弯，由于惯性的作用，靠弯道外侧的空气弹簧的气囊1内空气压力上升，同样，会关小气囊1与副气室3间的连接通道上的节流口，使空气弹簧的刚度增大，从而阻止了车身的进一步侧倾；当车辆急速起步或急刹车时，若空气弹簧的刚度不随之增大，同样由于惯性的作用，会使车身产生后仰和前倾现象，本发明同样具有当车身产生后仰和前倾发生时，提高后、前空气弹簧的刚度的功能，有效地抑制这种现象的加剧。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的各个分气室内气压形成的压差会打开单向阀12，迅速连通气囊1和副气室3的各个分气室，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. 一种容积和压力调刚度加阶跃压力缓冲的空气弹簧，由气囊(1)、上安装板O)、副气室(3)、节流阀芯、弹簧(5)、缸套(6)，活塞(7)，调节螺杆(8)，下安装板(9)，螺堵 (10)、锁紧螺母(11)和单向阀(12)组合而成；其特征在于副气室(3)安装固定在下安装板(9)的内平面上，节流阀芯(4)装在副气室(3)的中间内孔里，其上端顶着副气室(3)的中间内孔顶板，下端由弹簧( 支撑定位，弹簧(5)的下部由螺堵(10)定位，螺堵(10)中间开有一个小孔与大气连通；缸套(6)安装固定在上安装板(2)的内平面上，活塞(7)安装在缸套(6)里；调节螺杆(8)与缸套(6)同轴安装在上安装板( 上；其下部顶着活塞(7) 的上平面，上部伸出上安装板(2)并留有调节行程；锁紧螺母(11)安装在调节螺杆(8)上， 并与上安装板(2)锁紧调节螺杆(8)；两个单向阀(12)分别安装在副气室(3)的两个分气室的侧壁上，并由其侧壁上的小孔与单向阀(1 的弹簧腔连通。
专利摘要本实用新型提供了一种容积和压力调刚度加阶跃压力缓冲的空气弹簧，由气囊(1)、上安装板(2)、副气室(3)、节流阀芯(4)、弹簧(5)、缸套(6)，活塞(7)，调节螺杆(8)，下安装板(9)，螺堵(10)、锁紧螺母(11)和单向阀(12)组合而成；其特征在于副气室(3)安装固定在下安装板(9)的内平面上，节流阀芯(4)装在副气室(3)的中间内孔里，其上端顶着副气室(3)的中间内孔顶板，下端由弹簧(5)支撑定位，弹簧(5)的下部由螺堵(10)定位，螺堵(10)中间开有一个小孔与大气连通；两个单向阀(12)分别安装在副气室(3)的两个分气室的侧壁上，并由其侧壁上的小孔与单向阀(12)的弹簧腔连通。本实用新型静动刚度可调，结构简单，成本低廉，方便实用。
文档编号F16F9/44GK202158128SQ20112025111
公开日2012年3月7日 申请日期2011年7月17日 优先权日2011年7月17日
发明者贺劼 申请人:贺劼