半主动并联空气弹簧的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种半主动并联空气弹簧，由上腔气阀、压力传感器、气缸、上气室、密封圈、充气泵、浮动活塞、下气室、下腔气阀、气管、活塞杆和控制器组成。本实用新型结构简单，成本相对低廉，安装方便，在两个方向运动时，都可以产生较大的弹性力，并且弹簧刚度也逐渐增大；而且可以结合相应的控制算法，根据上下压力传感器信号得到的汽车初始负载，并调节其初始刚度，同时可以起到调节车身高度的作用，并且可在汽车行驶过程中根据路面状况，实时对其刚度进行调节，以提高车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性及通过性。
【专利说明】半主动并联空气弹簧
【技术领域】
[0001]本实用新型属于汽车减振【技术领域】，具体涉及一种刚度可调的半主动并联空气弹簧。
【背景技术】
[0002]汽车的乘坐舒适性越来越受到人们的关注。现有技术中，车辆上使用较多的弹簧元件多数为螺旋弹簧，并且其弹簧刚度是不变的，传统的空气弹簧虽然刚度可以变化，但是其刚度往往是在压缩时逐渐增大，拉伸时却逐渐减小，这样就不能满足许多悬置装置或者减振装置的要求。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种半主动并联空气弹簧，能够使悬置装置或减振装置在压缩和拉伸时，弹簧刚度都能逐渐增大，而且可以根据汽车初始位置负载调节其初始刚度，同时可以起到调节车身高度的作用；并且可在汽车行驶过程中根据路面状况，实时对其刚度进行调节。
[0004]本实用新型通过以下技术方案实现:
[0005]一种半主动并联空气弹簧，包括上腔气阀1、上腔压力传感器2A、下腔压力传感器2B、气缸3、上气室4、密封圈5、上腔充气泵6A、下腔充气泵6B、浮动活塞7、下气室8、下腔气阀9、上腔气管10A、下腔气管10B、活塞杆11和控制器12。
[0006]所述的浮动活塞7把气缸3的内部空间分成上气室4和下气室8两个部分，在上气室4的上端有上腔气阀1，下气室8的底端有下腔气阀9，活塞杆11和浮动活塞7连接在一起，密封圈5套在浮动活塞7的外端，以确保上下气室具有良好的密封性。
[0007]所述的上腔充气泵6A、下腔充气泵6B分别通过上腔气管10A、下腔气管IOB与上腔气阀1、下腔气阀9相连。
[0008]所述的上腔压力传感器2A、下腔压力传感器2B分别布置在气缸3的上端面和下端面，对上气室4、下气室8内的气体压力进行实时监测，并将压力信号输送到控制器12中。
[0009]所述的控制器12的输入端与两个压力传感器2A、2B的输出相连，输出端与充气泵6A、6B相连。
[0010]所述的控制器12根据两个压力传感器2A、2B测得的压力信号，控制充气泵6A、6B和气阀1、9 ;当需要的弹簧刚度大时，控制器12控制充气泵6A、6B向上下气室4、8充气；当需要的弹簧刚度小时，控制器12控制气阀1、9开启，使上下气室4、8放气。
[0011]可选地，本实用新型也可以只包含一个充气泵6，通过上腔气管10A、下腔气管IOB与上腔气阀1、下腔气阀9相连。同时对上下气室4、8充放入相同压力的气体，实现可调节大小的对称弹簧刚度；或者通过调节气阀1、9实现上下气室4、8压力不同，得到可调节大小的不对称弹簧刚度。
[0012]本实用新型的工作过程为:[0013]I)在车辆起步之前，利用压力传感器2A、2B测得的上下气室4、8的压力信号，利用压力差即可得到车辆的负载；通过充气泵6A、6B分别从上腔气阀I和下腔气阀9向气室内充入一定量的气体，这样既可以根据负载状况调节车身高度，也可以控制气室的初始体积。
[0014]2)在处于被动模式时，气阀1、9均关闭:
[0015]在外界作用力的作用下，当活塞杆11向上运动时，推动浮动活塞7向上运动，压缩上气室4，使上气室4的气体压力逐渐增大，活塞杆11向上移动的位移越大，上气室4产生的压力越大；
[0016]当活塞杆11向下运动时，拉动浮动活塞7向下运动，压缩下气室8，使下气室8的压力逐渐增大，活塞杆11向下移动的位移越大，下气室8产生的压力越大；
[0017]这样就实现了弹簧刚度随着位移的增大而不断增大。
[0018]3)在处于半主动模式时，控制器12根据两个压力传感器2A、2B测得的压力信号，实时地控制充气泵6A、6B的供气压力和气阀1、9的开启与关闭；实时的对上下气室4、8充放气，实现并联空气弹簧的半主动控制，以提高汽车平顺性。
[0019]本实用新型结构简单，成本相对低廉，安装方便，在两个方向运动时，都可以产生较大的弹性力，并且弹簧刚度也逐渐增大；而且可以根据上下压力传感器信号得到的汽车初始负载，并调节其初始刚度，同时可以起到调节车身高度的作用，并且可在汽车行驶过程中根据路面状况，实时对其刚度进行调节，以提高车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性及通过性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的一种实施例。
[0021]图2为本实用新型的另一种实施例。
[0022]图3为本实用新型的刚度特性曲线。
[0023]图中:
[0024]1、上腔气阀；2A、上腔压力传感器；2B、下腔压力传感器；
[0025]3、气缸；4、上气室；5、密封圈；6、充气泵；6A、上腔充气泵；
[0026]6B、下腔充气泵；7、浮动活塞；8、下气室；9、下腔气阀；
[0027]10A、上腔气管；10B、下腔气管；11、活塞杆；12、控制器；
[0028]F、浮动活塞的受力；s、浮动活塞的位移。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0030]如图1，为本实用新型的一种实施例，所示的一种半主动并联空气弹簧，包括上腔气阀1、上腔压力传感器2A、下腔压力传感器2B、气缸3、上气室4、密封圈5、上腔充气泵6A、下腔充气泵6B、浮动活塞7、下气室8、下腔气阀9、上腔气管10A、下腔气管10B、活塞杆11和控制器12。
[0031]所述的浮动活塞7把气缸3的内部空间分成上气室4和下气室8两个部分，在上气室4的上端有上腔气阀1，下气室8的底端有下腔气阀9，活塞杆11和浮动活塞7连接在一起，密封圈5套在浮动活塞7的外端，以确保上下气室具有良好的密封性。[0032]所述的上腔充气泵6A、下腔充气泵6B分别通过上腔气管10A、下腔气管IOB与上腔气阀1、下腔气阀9相连。
[0033]所述的上腔压力传感器2A、下腔压力传感器2B分别布置在气缸3的上端面和下端面，对上气室4、下气室8内的气体压力进行实时监测，并将压力信号输送到控制器12中。
[0034]所述的控制器12的输入端与两个压力传感器2A、2B的输出相连，输出端与充气泵6A、6B相连。
[0035]所述的控制器12根据两个压力传感器2A、2B测得的压力信号，控制充气泵6A、6B和气阀1、9 ;当需要的弹簧刚度大时，控制器12控制充气泵6A、6B向上下气室4、8充气；当需要的弹簧刚度小时，控制器12控制气阀1、9开启，使上下气室4、8放气。
[0036]如图2所示，为本实用新型的另一个实施例，即本实用新型也可以只包含一个充气泵6，同时对上下气室4、8充放入相同压力的气体，实现可调节大小的对称弹簧刚度；或者通过调节气阀1、9实现上下气室4、8压力不同，得到可调节大小的不对称弹簧刚度。
[0037]图3为本实用新型的刚度特性曲线，即F-S曲线，浮动活塞的受力F的反作用力即为提供给外界的弹性力，图中某点处曲线的斜率即为该点的弹簧刚度。
[0038]本实用新型的工作过程为:
[0039]I)在车辆起步之前，利用压力传感器2A、2B测得的上下气室4、8的压力信号，利用压力差即可得到车辆的负载；通过充气泵6A、6B分别从上腔气阀I和下腔气阀9向气室内充入一定量的气体，这样既可以根据负载状况调节车身高度，也可以控制气室的初始体积。
[0040]2)在处于被动模式时，气阀1、9均关闭:
[0041]在外界作用力的作用下，当活塞杆11向上运动时，推动浮动活塞7向上运动，压缩上气室4，使上气室4的气体压力逐渐增大，活塞杆11向上移动的位移越大，上气室4产生的压力越大；
[0042]当活塞杆11向下运动时，拉动浮动活塞7向下运动，压缩下气室8，使下气室8的压力逐渐增大，活塞杆11向下移动的位移越大，下气室8产生的压力越大；
[0043]这样就实现了弹簧刚度随着位移的增大而不断增大，如图3中的实线和虚线所示，为两种对称的弹簧刚度，其中实线为最小压力下，本实用新型能够提供的弹簧刚度；虚线为充气泵6A、6B提供最大充气压力时，本实用新型能够提供的弹簧刚度。
[0044]3)在处于半主动模式时，控制器12根据两个压力传感器2A、2B测得的压力信号，实时地控制充气泵6A、6B的供气压力和气阀1、9的开启与关闭；实时的对上下气室4、8充放气，实现并联空气弹簧的半主动控制，以提高汽车平顺性。
[0045]值得注意的是，本实用新型中的弹簧刚度可以是对称的，也可以是非对称的，这可以通过充气泵6A、6B进行调节。通过调节上气室4和下气室8的充气压力使得该空气弹簧的刚度可在图3中实线和虚线之间形成的区域内根据需要进行任意调节。
【权利要求】
1.一种半主动并联空气弹簧，包括气缸(3)、上气室(4)、密封圈(5)、浮动活塞(7)、下气室(8 )、上腔气管(IOA)、下腔气管(IOB )和活塞杆(11)，所述的浮动活塞(7 )把气缸(3 )的内部空间分成上气室(4)和下气室(8)两个部分，活塞杆(11)和浮动活塞(7)固连，密封圈(5)套在浮动活塞(7)的外端；其特征在于: 还包括上腔气阀(I)、上腔压力传感器(2A)、下腔压力传感器(2B)、上腔充气泵(6A)、下腔充气泵(6B)、下腔气阀(9)和控制器(12)； 所述的上腔充气泵(6A)、下腔充气泵(6B)分别通过上腔气管(10A)、下腔气管(10B)与上腔气阀(I)、下腔气阀(9)相连； 所述的上腔气阀(I)和上腔压力传感器(2A)安装在上气室(4)的上端，下腔压力传感器(2B)和下腔气阀(9)安装在下气室(8)的底端； 所述的控制器(12)的输入端与两个压力传感器(2A、2B)的输出相连，输出端与充气泵(6A、6B)相连。
2.根据权利要求1所述的一种半主动并联空气弹簧，其特征在于: 只包含一个充气泵(6)，通过上腔气管(10A)、下腔气管(IOB)与上腔气阀(I)、下腔气阀(9)相连。
【文档编号】F16F9/02GK203627631SQ201320892254
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】石冰, 章新杰, 张玉新, 郭孔辉, 许男, 李志华, 黄海东 申请人:吉林大学