一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室的制作方法

本实用新型涉及汽车空气弹簧附加气室技术领域，特别涉及容积可无级调节的空气弹簧附加气室。

技术背景

空气弹簧是空气悬架的重要组成部分，它利用密闭容器中空气的可压缩性实现其弹性性能，具有支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能。空气弹簧的刚度越小，车身固有频率越低，汽车行驶平顺性越好，但是操作稳定性就会相应降低，导致汽车对于驾驶员操作的及时反馈减弱，汽车抵抗干扰的能力降低。当汽车行驶过程中遇到不同工况时，需要不同的弹簧刚度，空气悬架系统可通过改变空气弹簧附加气室容积来改变空气弹簧刚度特性，空气弹簧刚度随附加气室容积增大而减小。现有专利文献“容积有级可调的空气弹簧附加气室” (申请号201711372942.2)将附加气室分成体积成比例变化的三个子气室，通过调节不同气室连接主气室管路的电磁阀来改变空气弹簧有效容积，其缺陷是：控制阀较多，控制流程复杂，连接管路较多，空气在管路内的运动不易控制。专利“一种容积可调的空气弹簧附加气室”(申请号201310235464.6)利用扇叶的旋转来改变附加气室的有效容积，其存在的问题是附加气室容积只能有极变化，不能精准的确定有效容积的大小。

技术实现要素：

本实用新型针对现有空气弹簧附加气室控制流程复杂，容积只能有极变化的状况，提出一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室，在不与外界进行气体交换的前提下，能通过第二级腔体、第三级腔体的升降来改变有效气室的容积，进而改变空气弹簧的刚度。

本实用新型采用的技术方案是：包括附加气室第一级腔体、第二级腔体、第三级腔体，相邻两级腔体之间可上下滑动并形成密封，顶盖通过螺栓连接在第三级腔体顶部，并保持附加气室的密封性，底盖通过螺栓连接在第一级腔体底部，底盖与连接管路连接并保持附加气室的密封性，连接管路的另一端连接空气弹簧主气室。所述附加气室腔体内安装有两个螺旋升降杆，分别是短螺旋升降杆和长螺旋升降杆，通过两个螺旋升降杆可无级调节第二级腔体、第三级腔体的容积，使得附加气室容积无级变化。所述短螺旋升降杆安装在第二级腔体上的内螺纹腔内，所述长螺旋升降杆包括螺杆和伸长杆，螺杆安装在与第二级腔体上内螺纹腔对称的第三级腔体上内螺纹腔内，伸长杆通过卡扣卡在螺杆内部的卡槽里，伸长杆处于螺杆内部，与螺杆相对上下运动而不发生相对转动，螺杆底部设计有卡槽开口。所述两个螺旋升降杆与电机连接的传动部分均穿过底盖伸向附加气室腔体外部，其中短螺旋升降杆和长螺旋升降杆的伸长杆均被内卡环和外卡环限制使其不能上下移动。所述短螺旋升降杆通过螺纹机构调节第二级腔体做上下运动；所述第三级腔体只有在第二级腔体伸展时才能运动，所述长螺旋升降杆调节第三级腔体上下运动。当所述第三级腔体伸展时，所述长螺旋升降杆中的伸长杆卡扣处于螺杆最底部，伸长杆开始时的轻微转动使得伸长杆卡扣旋进螺杆底部卡槽开口，进而驱动螺杆旋转，螺杆通过螺纹机构推动第三级腔体向上伸展；所述第三级腔体回收时，伸长杆开始时的轻微反向转动使得伸长杆卡扣旋出螺杆底部卡槽开口，接着带动螺杆反向旋转，通过螺纹机构向下回收第三级腔体。通过两个螺旋升降杆无级调节第二级腔体和第三级腔体做上下运动，从而改变附加气室的容积，进而改变空气弹簧系统的刚度，以适应车辆的各种行驶工况，达到改善悬架系统综合性能的目的。

本实用新型的有益效果是

(1)本实用新型结构精巧、原理简单，通过螺纹传动机构改变附加气室各级腔体的相对位置，从而改变附加气室有效容积。本实用新型所采用的圆柱升降式空气弹簧附加气室，与现有的调节附加气室容积装置相比，本实用新型所占空间较小，安装方便，安装时附加气室处于容积最小时刻。

(2)本实用新型控制简单，只需由ECU控制电机正转或者反转，带动螺旋升降杆正转或者反转，根据实际螺纹旋向，即可控制腔体上升(下降)或者下降(上升)，无需复杂的控制装置来完成容积改变的过程。

(3)本实用新型附加气室容积变化为无级变化，可以根据车辆行驶过程中的工况实时改变附加气室容积以获得最佳的空气弹簧刚度。

(4)本实用新型不局限应用在车辆悬架系统上，对于在机械设备、轨道车辆中安装使用的空气弹簧均适用。

附图说明

为了更全面的理解本实用新型的结构和具体实施方式，下面结合附图详细说明。

图1是本实用新型一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室的第二级腔体(6)、第三级腔体(3)均伸开时的状态图，也是本实用新型一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室有效容积最大时的状态图；

图2是本实用新型一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室的第二级腔体(6)伸开、第三级腔体(3)未伸开时的状态图，也是本实用新型一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室有效容积处于中间位置时的状态图；

图3是本实用新型一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室的第二级腔体(6)、第三级腔体(3)未伸开时的状态图，也是本实用新型一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室有效容积最小时的状态图；

图4是本实用新型一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室的第二级腔体(6)伸开后，长螺旋升降杆中螺杆(7)与伸长杆(11)在配合驱动第三级腔体(3)伸开时的状态图。

图中：螺栓(1)、顶盖(2)、第三级腔体(3)、第三级腔体上内螺纹腔(4)、第二级腔体上内螺纹腔(5)、第二级腔体(6)、螺杆(7)、卡槽(8)、卡扣(9)、第一级腔体(10)、伸长杆(11)、短螺旋升降杆(12)、内卡环(13)、外卡环(14)、传动部分(15)(17)、底盖(16)、连接管路(18)、卡槽开口(19)。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个具体实施方式作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括圆柱形附加气室第一级腔体(10)、第二级腔体(6)、第三级腔体(3)，相邻两级腔体之间可上下滑动并形成密封，顶盖(2)通过螺栓(1)连接在第三级腔体(3)顶部，顶盖(2)呈圆形，直径与第三级腔体(3)上端相同，顶盖(2)保持附加气室腔体的密封性。底盖(16)通过螺栓连接在第一级腔体(10)底部，底盖(16) 呈圆形，直径与第一级腔体(10)下端相同，底盖(16)圆心位置开有圆孔，与连接管路(18) 连接并保持附加气室腔体的密封性，连接管路(18)的另一端连接空气弹簧主气室。附加气室腔体内安装有两个螺旋升降杆，短螺旋升降杆(12)安装在第二级腔体上内螺纹腔(5) 内，长螺旋升降杆包括螺杆(7)和伸长杆(11)，螺杆(7)安装在与第二级腔体上内螺纹腔(5)对称的第三级腔体上内螺纹腔(4)内，伸长杆(11)通过卡扣(9)卡在螺杆(7) 内部的卡槽(8)里，使得伸长杆(11)在螺杆(7)内部上下运动而不转动，螺杆(7)底部设计有卡槽开口(19)。短螺旋升降杆(12)与电机连接的传动部分(15)穿过底盖(16) 伸向附加气室腔体外部，长螺旋升降杆中的伸长杆(11)与电机连接的传动部分(17)穿过底盖(16)伸向附加气室腔体外部。内、外卡环(13)(14)限制短螺旋升降杆(12)与伸长杆(11)上下移动。

如图1所示，是本实用新型附加气室有效容积最大时的状态图，第二级腔体(6)、第三级腔体(3)均展开，附加气室有效容积为第一级腔体(10)、第二级腔体(6)与第三级腔体(3)容积之和。此时短螺旋升降杆(12)旋出第二级腔体上内螺纹腔(5)，长螺旋升降杆中螺杆(7)旋出第三级腔体上内螺纹腔(4)，伸长杆(11)上的卡扣(9)处于螺杆(7) 内部卡槽(8)最下端。

如图2所示，是本实用新型附加气室有效容积处于中间位置时的状态图，第二级腔体 (6)伸开、第三级腔体(3)未伸出第二级腔体(6)，附加气室有效容积为第一级腔体(10) 与第三级腔体(3)的容积之和，此时车辆处于正常行驶工况。短螺旋升降杆(12)旋出第二级腔体上内螺纹腔(5)，长螺旋升降杆中螺杆(7)与第三级腔体上内螺纹腔(4)完全啮合，伸长杆(11)上的卡扣(9)处于螺杆(7)内部卡槽(8)最下端。

如图3所示，是本实用新型附加气室有效容积最小时的状态图，第二级腔体(6)、第三级腔体(3)均未伸出第一级腔体(10)，附加气室有效容积为第三级腔体(3)的内部容积，此时短螺旋升降杆(12)与第二级腔体上内螺纹腔(5)完全啮合，长螺旋升降杆中伸长杆 (11)伸进螺杆(7)内部，卡扣(9)处于螺杆(7)内部卡槽(8)最上端，长螺旋升降杆中螺杆(7)与第三级腔体上内螺纹腔(4)完全啮合。

当车辆行驶至工况较差的路段时，需要增加附加气室容积以降低空气弹簧刚度，也就是一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室由图2状态变为图1状态，ECU控制电机正向转动，经过传动部分(17)带动长螺旋升降杆中的伸长杆(11)旋转，内、外卡环(13)(14) 限制伸长杆(11)上下移动，开始时的转动使得伸长杆(11)上的卡扣(9)旋进螺杆(7) 底部卡槽开口(19)，如图4所示。伸长杆(11)上的卡扣(9)卡进卡槽开口(19)是为了防止螺杆(7)旋转时，通过螺纹机构使得螺杆(7)旋出第三级腔体上内螺纹腔(4)，而未推动第三级腔体(3)向上运动。此时伸长杆(11)驱动螺杆(7)旋转，螺杆(7)通过螺纹机构推动第三级腔体(3)向上伸展至当前车辆行驶工况所需空气弹簧刚度的附加气室容积的位置。当车辆驶离较差工况路段时，则需要调节附加气室容积恢复正常位置，使得空气弹簧刚度从较低状态变为正常状态，也就是一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室由如图 1状态变为如图2状态，ECU控制电机反向运转，电机通过传动部分(17)带动伸长杆(11) 反向旋转，开始时的转动使得伸长杆(11)上的卡扣(9)旋出螺杆(7)底部卡槽开口(19)，接着带动螺杆(7)反向旋转，通过螺纹机构使得第三级腔体(3)向下回收，从而达到所需附加气室容积的位置。

当车辆高速行驶时，需要减小附加气室容积以增加空气弹簧刚度，也就是一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室由如图2状态变为如图3状态，ECU控制电机反向运转，电机通过传动部分(15)带动短螺旋升降杆(12)旋转，同时ECU控制电机不带动长螺旋升降杆旋转。短螺旋升降杆(12)通过螺纹机构控制第二级腔体(6)向下运动；长螺旋升降杆中螺杆(7)完全啮合在第三级腔体上内螺纹腔(4)内，伸长杆(11)通过卡扣(9)的固定作用，与螺杆(7)保持上下运动而不发生相对旋转，卡扣(9)固定在螺杆(7)内部的卡槽(8)中；当第二级腔体(6)向下运动时，卡扣(9)顺着卡槽(8)由卡槽(8)最下端向上滑动，以达到所需附加气室容积的位置。当卡扣(9)滑至卡槽(8)最上端的位置时，附加气室腔体容积达到最小状态。当车辆行驶工况由高速行驶转变为正常状态时，则需要调节附加气室容积恢复正常位置，使得空气弹簧刚度从较大状态变为正常状态，也就是一种容积可无级调节的空气弹簧附加气室由如图3状态变为如图2状态，ECU发出指令，使控制短螺旋升降杆(12)的电机正向转动，控制长螺旋升降杆的电机不转，通过传动部分(15) 带动短螺旋升降杆(12)反向转动，短螺旋升降杆(12)通过螺纹机构控制第二级腔体(6) 向上伸展，长螺旋伸长杆上的螺杆(7)随着第三级腔体(3)也向上运动，伸长杆(11)上的卡扣(9)顺着卡槽(8)向下滑动，以达到所需附加气室容积的位置。

本实用新型并不局限于上述具体实施方法，凡是采用本实用新型的相似结构及相似变化，均列入本实用新型的保护范围。