專利名稱：一種充液調(diào)靜剛度和壓差分級調(diào)動剛度的空氣彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛空氣懸架用的充液調(diào)節(jié)靜剛度和壓差調(diào)節(jié)動剛度的空氣彈簧。這種空氣彈簧尤其適應(yīng)于載客大巴、城市公交大巴、貨運車輛，也適應(yīng)于軌道交通車輛、 特種車輛和高級轎車。背景技術(shù)：
為了改善汽車的行駛平順性，提高乘坐的舒適性和操縱穩(wěn)定性，減輕車輛對道路和貨物的損壞，發(fā)達國家在其運載車輛的懸架系統(tǒng)中廣泛地采用了空氣彈簧。我國近年來也在大力推廣和強制性采用空氣彈簧。在不斷發(fā)展的空氣彈簧技術(shù)中，為了進一步改善空氣彈簧的剛度調(diào)節(jié)特性，以利其更適用于人們對車輛性能不斷提高的要求，人們開發(fā)出了半主動和主動式空氣懸架。在主動式空氣懸架系統(tǒng)中對于空氣彈簧的剛度調(diào)節(jié)，目前比較成熟的技術(shù)是將空氣彈簧的氣室分為主、副氣室，通過控制主、副氣室間連接通道上的節(jié)流閥的開度來實現(xiàn)主副氣室間氣體流動時的壓差改變，達到改變空氣彈簧的動剛度。這種動剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制信號由多路傳感器采集，送交微處理機處理后發(fā)出控制指令，由執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，來調(diào)節(jié)空氣彈簧的動剛度。它的主要不足首先在于系統(tǒng)的信號從采集處理到執(zhí)行較為繁雜，其成本太高，只能應(yīng)用在極少數(shù)豪華車輛上。其次，響應(yīng)時滯大， 易導致系統(tǒng)控制失效并出現(xiàn)相反的效果。在半主動空氣懸架系統(tǒng)中空氣彈簧的剛度的控制一般采用剛度分段式控制，將空氣彈簧的剛度分為軟、硬兩擋或軟、中、硬三擋。這種剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的空氣彈簧剛度控制是通過駕駛員操作電磁閥進行選擇控制，分別對應(yīng)連通主副氣室間節(jié)流口開度的大、中、小。這種剛度的調(diào)節(jié)不是連續(xù)的?？諝鈴椈傻膭偠仁侨藶楦鶕?jù)路況選擇的。在工程實際中，人們并不是以需要值來制作氣囊，而是以需要值為參照，在已有的氣囊產(chǎn)品中選擇理論剛度接近的氣囊產(chǎn)品應(yīng)用到生產(chǎn)實際中。這里就出現(xiàn)了一個空氣彈簧的靜剛度誤差問題，當然，理論計算也是有誤差的，它們都需要有一種調(diào)節(jié)方式能在實際使用中對空氣彈簧的靜剛度進行調(diào)節(jié)，以滿足實際需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要研發(fā)出一種低成本，簡單可靠、響應(yīng)快捷、方便調(diào)節(jié)靜剛度和動剛度自適應(yīng)壓差調(diào)節(jié)的空氣彈簧。
本發(fā)明的解決方法是本充液調(diào)靜剛度和壓差分級調(diào)節(jié)動剛度的空氣彈簧，由氣囊1、上安裝板2、上限位膠塊3、螺栓4、節(jié)流調(diào)節(jié)板5、下安裝座6、下限位支座7、閘閥8和單向閥9組合而成；下限位支座7安裝固定在下安裝座6的中心位置，下限位支座7比下安裝座6要高出幾毫米；節(jié)流調(diào)節(jié)板5由彈性較好的橡膠材料制成，或由彈性較好的塑膠材料和金屬材料制成，通過螺栓4安裝在下限位支座7的中心位置；節(jié)流調(diào)節(jié)板5的端面上， 在與下安裝座6上部內(nèi)孔和下限位支座7外圓之間的環(huán)形流通槽中心線相等的圓周上均布了數(shù)個直通小孔；閘閥8和單向閥9安裝在下安裝座6上；由節(jié)流調(diào)節(jié)板5將空氣彈簧分隔成了以氣囊1為主氣室，下安裝座6為副氣室的復合空氣彈簧；并由節(jié)流調(diào)節(jié)板5上的數(shù)個小孔組成了不變節(jié)流口，節(jié)流調(diào)節(jié)板5外圓底平面與下安裝座6上部頂平面的側(cè)面環(huán)形通道組成了可變節(jié)流口的復合節(jié)流閥；節(jié)流調(diào)節(jié)板5可由多塊組成。它的靜剛度調(diào)節(jié)方法是由單向閥9充入經(jīng)計算或試驗確定體積的化合液，充入的化合液占據(jù)了相同體積的壓縮空氣的容積，提高了空氣彈簧的靜剛度；反之，由閘閥8排出部分已充入的化合液，增加了相同體積的壓縮空氣的容積，就相對降低了空氣彈簧的靜剛度。它的動剛度的調(diào)節(jié)過程是當車輛靜止和在較平穩(wěn)的運行狀態(tài)時，節(jié)流調(diào)節(jié)板5上下表面無壓差或壓差不大，由其材料的彈性平衡，節(jié)流調(diào)節(jié)板5外圓底平面與下安裝座6上部頂平面的側(cè)面環(huán)形通道組成的可變節(jié)流口無變化，氣囊1與下安裝座6間氣流通暢，空氣彈簧的動剛度由氣囊1內(nèi)容積加下安裝座6的內(nèi)部容積和氣壓決定；當由車輛車體和運載質(zhì)量引起的動載增加，就會在氣囊1和下安裝座6的容積內(nèi)自上而下的產(chǎn)生一個壓力遞降的壓力場，由于節(jié)流調(diào)節(jié)板5 上下平面上增大的壓差作用，使得節(jié)流調(diào)節(jié)板5外圓底平面向下貼近下安裝座6的上部頂平面，逐步關(guān)小和關(guān)閉節(jié)流調(diào)節(jié)板5外圓底平面與下安裝座6上部頂平面的側(cè)面環(huán)形通道的可變節(jié)流口，完成了較低級別的動載作用下的空氣彈簧的動剛度調(diào)節(jié)；只留下設(shè)置在節(jié)流調(diào)節(jié)板5上的數(shù)個小孔連通氣囊1與下安裝座6，氣流的流通面積大為減少，它會自動根據(jù)繼續(xù)增大的動載和上安裝板2向下運動的速度調(diào)節(jié)氣囊1與下安裝座6間的氣體流動壓差，進一步自動調(diào)高空氣彈簧的動剛度，平衡由車輛車體和運載質(zhì)量引起的動載，減少車身的側(cè)傾，提高車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性；當車輛在運行中碰到路面凸塊時，此時會在下安裝座6與氣囊1內(nèi)產(chǎn)生一個由下至上的遞減的階躍壓力沖擊波，該階躍壓力波的沖擊使得節(jié)流調(diào)節(jié)板5從外圓底平面向上翻翹，迅速加大了節(jié)流調(diào)節(jié)板5外圓底平面與下安裝座6 上部的側(cè)面環(huán)形通道，消除了節(jié)流調(diào)節(jié)板5上下的壓差，使空氣彈簧的動剛度為最低，以利于空氣彈簧的迅速被壓縮，減少路面凸塊對車身的沖擊，提高車輛的平順性。
本發(fā)明是針對現(xiàn)有的空氣彈簧的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計的，它無需對現(xiàn)有的空氣彈簧的結(jié)構(gòu)作任何改動，只需根據(jù)原空氣彈簧的性能參數(shù)設(shè)計制作出一個節(jié)流調(diào)節(jié)板5，并在下安裝座6上安裝固定閘閥8和單向閥9，即可將原來的被動式空氣彈簧升級成為靜剛度可調(diào)，動剛度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的可變剛度空氣彈簧。有利于減少車身的側(cè)傾，提高車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性；有利于降低成本和空氣懸架的推廣使用。
本發(fā)明的控制信號直接取自空氣彈簧內(nèi)的壓力，將控制信號和調(diào)節(jié)指令合為一體，作用迅速、可靠，無響應(yīng)時滯，空氣彈簧的動剛度調(diào)節(jié)能力大為提高；在保證了空氣彈簧的低振動頻率特性后，通過設(shè)置不同的主副氣室的容積和節(jié)流調(diào)節(jié)板5上數(shù)目不等的節(jié)流孔、以及增設(shè)不同的直徑和片數(shù)的輔助墊片可以有效地改善空氣彈簧的剛度特性曲線。由于將控制信號和調(diào)節(jié)指令合為一體，無需再有信號的采集處理系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，無需ECU 和控制軟件，成本大為下降；由于本發(fā)明的控制指令為主副氣室的壓差，空氣彈簧的剛度隨主副氣室的壓力變化而自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)順暢連續(xù)。
空氣彈簧的調(diào)節(jié)剛度特性曲線更為合理和可控。四

附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。五具體實施例方式本發(fā)明的具體實施方式
是靜剛度調(diào)節(jié)由單向閥9充入經(jīng)計算或試驗確定體積的防銹、防腐和耐高溫的化合液體，由于充入的液體占據(jù)了空氣彈簧的內(nèi)部容積，減少了其內(nèi)部壓縮氣體的容積，就提高了空氣彈簧的靜剛度。反之由閘閥8排出部分已充入的液體， 就相對降低了空氣彈簧的靜剛度。動剛度調(diào)節(jié)當車輛靜止和在較平穩(wěn)的運行狀態(tài)時，盡管由節(jié)流調(diào)節(jié)板5將氣囊1和下安裝座6的內(nèi)部空間分隔成了主副氣室，但由于節(jié)流調(diào)節(jié)板5 上的節(jié)流孔的過流面積，加上節(jié)流調(diào)節(jié)板5外圓底平面與下安裝座6上部頂平面間的側(cè)面環(huán)形通道連通的過流面積會大于或等于下安裝座6上部的內(nèi)孔與下限位支座7外圓的環(huán)形槽的過流面積，下安裝座6的內(nèi)部與氣囊1內(nèi)保持了良好的流通和無壓差狀態(tài)，空氣彈簧的剛度由空氣彈簧內(nèi)空氣壓力和氣囊1的容積加上下安裝座6的容積決定?？諝鈴椈傻膭觿偠葹樽钚?；當由車輛車體和運載質(zhì)量引起的動載增加，該動載作用在上安裝板2上，從上至下地壓縮空氣彈簧內(nèi)的壓縮空氣，壓縮氣囊1，此時在空氣彈簧內(nèi)就會產(chǎn)生一個自上而下的壓力遞降的壓力場，節(jié)流調(diào)節(jié)板5在上下壓差的作用下克服材料彈性，使節(jié)流調(diào)節(jié)板5外圓底平面向下貼緊下安裝座6上平面，逐步關(guān)小和關(guān)閉節(jié)流調(diào)節(jié)板5外圓底平面與下安裝座 6上平面的側(cè)面環(huán)形通道，只留下了節(jié)流調(diào)節(jié)板5上，與下安裝座6上部的環(huán)形流通槽垂直相通的數(shù)個小孔連通，本空氣彈簧完成其第一個動剛度連續(xù)自動調(diào)節(jié)的過程，繼而由節(jié)流調(diào)節(jié)板5上的數(shù)個小孔擔當節(jié)流作用，自動根據(jù)動載的大小和上安裝板2向下運動的速度調(diào)節(jié)氣囊1與下安裝座6間的氣體流動壓差，從而自動調(diào)節(jié)空氣彈簧的動剛度，平衡由車輛車體和運載質(zhì)量引起的動載，減少車身的側(cè)傾，提高車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性。當車輛在運行中碰到路面凸塊時，車輪推動車橋由下向上地推動下安裝座6向上壓縮空氣彈簧向上運動，此時會在下安裝座6的內(nèi)部空間與氣囊1內(nèi)產(chǎn)生一個由下至上的遞降的階躍壓力沖擊波，該階躍壓力波的沖擊使得節(jié)流調(diào)節(jié)板5從外圓底平面向上翻翹，迅速加大了節(jié)流調(diào)節(jié)板5外圓底部與下安裝座6上部的側(cè)面環(huán)形通道，進一步減低或消除了節(jié)流調(diào)節(jié)板5上下的壓差，使空氣彈簧的動剛度為最低，以利于空氣彈簧的迅速被壓縮，減少路面凸塊對車身的沖擊，提高車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種充液調(diào)靜剛度和壓差分級調(diào)動剛度的空氣彈簧，由氣囊(1)、上安裝板O)、上限位膠塊(3)、螺栓(4)、節(jié)流調(diào)節(jié)板(5)、下安裝座(6)、下限位支座(7)、閘閥(8)和單向閥(9)組合而成；其特征在于下限位支座(7)安裝固定在下安裝座(6)的中心位置，下限位支座(7)比下安裝座(6)高出一部分；節(jié)流調(diào)節(jié)板(5)由彈性較好的橡膠材料制成，通過螺栓(4)安裝在下限位支座(7)的中心位置；節(jié)流調(diào)節(jié)板(5)的端面上，在與下安裝座 (6)上部內(nèi)孔和下限位支座(7)外圓之間的環(huán)形流通槽中心線相等的圓周上均布了數(shù)個直通小孔；由節(jié)流調(diào)節(jié)板( 將空氣彈簧分隔成了以氣囊(1)為主氣室，下安裝座(6)為副氣室的復合空氣彈簧；并由節(jié)流調(diào)節(jié)板(5)上的數(shù)個小孔組成了不變節(jié)流口，節(jié)流調(diào)節(jié)板(5) 外圓底平面與下安裝座(6)上部頂平面的側(cè)面環(huán)形通道組成了可變節(jié)流口的復合節(jié)流閥； 閘閥(8)和單向閥(9)安裝固定在下安裝座(6)上；靜剛度調(diào)節(jié)由單向閥(9)充入經(jīng)計算或試驗確定體積的防銹、防腐和耐高溫的化合液體，由于充入的液體占據(jù)了空氣彈簧的內(nèi)部容積，減少了其內(nèi)部壓縮氣體的容積，提高了空氣彈簧的靜剛度，反之由閘閥(8)排出部分已充入的液體，就相對降低了空氣彈簧的靜剛度；它的動剛度的調(diào)節(jié)過程是當車輛靜止和在較平穩(wěn)的運行狀態(tài)時，節(jié)流調(diào)節(jié)板( 上下表面無壓差或壓差不大，由其材料的彈性平衡，節(jié)流調(diào)節(jié)板( 外圓底平面與下安裝座(6)上部頂平面的側(cè)面環(huán)形通道組成的可變節(jié)流口無變化，氣囊(1)與下安裝座(6)間少有氣流流動，空氣彈簧的動剛度由氣囊(1) 內(nèi)容積加下安裝座(6)的內(nèi)部容積和氣體的壓力決定；當由車輛車體和運載質(zhì)量引起的動載增加，就會在氣囊(1)和下安裝座(6)的容積內(nèi)自上而下的產(chǎn)生一個壓力遞降的壓力場， 該壓力場作用在節(jié)流調(diào)節(jié)板( 上下平面上的壓差增大，使得節(jié)流調(diào)節(jié)板( 外圓底平面向下貼近下安裝座(6)的上部頂平面，逐步關(guān)小和關(guān)閉節(jié)流調(diào)節(jié)板( 外圓底平面與下安裝座(6)上部頂平面間的側(cè)面環(huán)形通道的可變節(jié)流口，完成了較低級別的動載作用下的空氣彈簧的動剛度調(diào)節(jié)；只留下設(shè)置在節(jié)流調(diào)節(jié)板( 上的數(shù)個小孔連通氣囊(1)與下安裝座(6)，氣流的流通面積大為減少，它會自動根據(jù)繼續(xù)增大的動載和上安裝板O)向下運動的速度調(diào)節(jié)氣囊(1)與下安裝座(6)間的氣體流動壓差，進一步自動調(diào)高空氣彈簧的動剛度，平衡由車輛車體和運載質(zhì)量引起的動載，減少車身的側(cè)傾，提高車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性；當車輛在運行中碰到路面凸塊時，此時會在下安裝座(6)與氣囊(1)內(nèi)產(chǎn)生一個由下至上的遞減的階躍壓力沖擊波，該階躍壓力波的沖擊使得節(jié)流調(diào)節(jié)板( 從外圓底平面向上翻翹，迅速加大了節(jié)流調(diào)節(jié)板( 外圓底平面與下安裝座(6)上部的側(cè)面環(huán)形通道，消除了節(jié)流調(diào)節(jié)板( 上下的壓差，使空氣彈簧的動剛度為最低，以利于空氣彈簧的迅速被壓縮，減少路面凸塊對車身的沖擊，提高車輛的平順性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充液調(diào)靜剛度和壓差分級調(diào)動剛度的空氣彈簧，其特征在于節(jié)流調(diào)節(jié)板(5)由彈性較好的塑膠材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充液調(diào)靜剛度和壓差分級調(diào)動剛度的空氣彈簧，其特征在于節(jié)流調(diào)節(jié)板(5)由彈性較好的金屬材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充液調(diào)靜剛度和壓差分級調(diào)動剛度的空氣彈簧，其特征在于節(jié)流調(diào)節(jié)板(5)由一片組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充液調(diào)靜剛度和壓差分級調(diào)動剛度的空氣彈簧，其特征在于節(jié)流調(diào)節(jié)板(5)由多片組成。
全文摘要
現(xiàn)代汽車懸架系統(tǒng)中的空氣彈簧對于提高車輛的平順性、操縱穩(wěn)定性和保護道路及貨物起到了重要的作用。人們?yōu)榱擞行У卣{(diào)節(jié)空氣彈簧的動剛度，采用了主、副氣室相連，通過其通道上的節(jié)流閥的改變來實現(xiàn)。這種剛度調(diào)節(jié)的控制信號由多路傳感器采集，送交電腦處理后發(fā)出動作指令，再對空氣彈簧的剛度進行調(diào)整。但這種控制方式的響應(yīng)時滯稍大，成本高。本發(fā)明就是針對這一難題研發(fā)的新型自適應(yīng)壓差調(diào)節(jié)動剛度空氣彈簧。它直接利用氣囊內(nèi)的壓力信號來控制主、副氣室通道上的節(jié)流口開度，達到剛度連續(xù)調(diào)整的目的。并利用主、副氣室的反向沖擊壓差控制節(jié)流閥，以達到削弱凸塊對車身的沖擊。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)迅速可靠，成本低廉，還能方便地調(diào)節(jié)靜剛度。
文檔編號F16F9/08GK102506114SQ201110316899
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者楊潔 申請人:楊潔