專利名稱：一種空氣彈簧剛度自適應壓差和容積組合調節系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛空氣懸架用空氣彈簧剛度自適應壓差和容積組合調節系統。這種自適應剛度調節的空氣彈簧尤其適應于載客大巴，城市公交大巴，也適應于貨運大卡車和軌道交通車輛，及特種車輛和高級轎車。
背景技術：
為了改善汽車的行駛平順性，提高乘坐的舒適性，減輕車輛對道路和貨物的損壞，發達國家在其運載車輛的懸架系統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。在不斷發展的空氣彈簧技術中，為了進一步改善空氣彈簧的剛度調節特性，以利其更適用于車輛載荷的變化，人們開展了深入的探索。在主動式空氣懸架系統中，目前比較成熟的技術是將空氣彈簧的氣室分為主、副氣室，通過控制主、副氣室間的連接通道上的節流閥的開度來實現主副氣室間氣體流動時的壓差改變，達到改變空氣彈簧的剛度。這種剛度調節系統的控制信號由多路傳感器采集，送交微處理機處理后發出控制 指令，由執行機構調節節流閥的開度，調節主副氣室間氣體流動時的壓差來調節空氣彈簧的剛度。它的主要不足首先在于系統的信號從采集處理到執行較為繁雜，其成本太高，只能應用在極少數豪華車輛上。其次，響應時滯大。另外，由于空氣彈簧剛度的非線性變化，要想使其剛度能隨節流閥開度變化而線性變化難度很大。在半主動懸架的空氣懸架系統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。這種剛度調節系統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，分別對應連通主副氣室間節流口開度的大、中、小。這種剛度的調節不是連續的。空氣彈簧的剛度是人為選擇的。
發明內容
本發明的目的就是要研發出一種低成本，簡單可靠、響應快捷的空氣彈簧剛度自適應壓差和容積組合調節系統。本發明的解決方法是由主氣室I內的空氣壓力直接作用于節流閥2閥芯的一端，其另一端由彈簧7軸向支撐，車輛空載時，空氣彈簧主氣室I內空氣壓力乘以節流閥2閥芯的截面積所產生的推力與彈簧7的彈簧力平衡，節流閥2的節流口與副氣室3的三個獨立的氣室4、5、6連通并處于最大開口，空氣彈簧的剛度為最小；當車輛的載荷增加，主氣室I內空氣壓力上升，作用在節流閥2閥芯的上端面上所產生的推力增大，推動節流閥2的閥芯克服彈簧7的彈簧力下移，達到新的平衡，節流閥2的閥芯下移關小了主、副氣室間的連接通道上的節流口，在該節流口的開閉行程區間內，通過提高主副氣室間的氣體流動壓差，實現了連續調節空氣彈簧的剛度；當主氣室I內的壓力繼續提高，推動節流閥2閥芯繼續下移，就會關閉副氣室3最上面的第一個分氣室4，只留下了第二個分氣室5、第三個分氣室6與主氣室I相連，在空氣彈簧的連續剛度調整中從物理意義上的減小了空氣彈簧的容積，實現了壓差和容積組合型的空氣彈簧剛度組合調節，使空氣彈簧的剛度增大，適應相應的載荷。當車輛的載荷進一步增加，則自動對副氣室3的第二分氣室5和第三分氣室6重復上述第一分氣室4的調節過程。當車輛拐彎，由于慣性的作用，靠彎道外側的空氣彈簧的主氣室I內空氣壓力上升，同樣，會關小主、副氣室I與3間的連接通道上的節流閥2的節流口，使空氣彈簧的剛度增大，從而阻止了車身的進一步側傾；當車輛急速起步或急剎車時，若空氣彈簧的剛度不隨之增大，同樣由于慣性的作用，會使車身產生后仰和前傾現象，本發明同樣具有當車身產生后仰和前傾發生時，提高后、前空氣彈簧的剛度的功能，有效地抑制這種現象的加劇。為了削弱車輛在行駛過程中道路上的凸塊對車身的沖擊，本發明在其節流閥2的閥芯行程上留有針對階躍負載的行程。當車輪碰到凸塊，會在主氣室I內產生一個壓力階躍，該階躍壓力作用于節流閥2閥芯的截面積所產生的推力會大大大于彈簧力，使得閥芯迅速下移，接通了主氣室I與副氣室3的第一分氣室4，迅速地增大了空氣彈簧的容積，降低了空氣彈簧的剛度，減輕了道路上的凸塊對車身的沖擊。而當車輪越過了凸塊，即壓力脈沖消失，主氣室I內的壓力下降，節流閥2的閥芯在彈簧力推動迅速回到原來的平衡位置，空 氣彈簧的剛度也隨之復原。本發明還可將節流閥2的一級節流口型式設計成一級固定節流和一級可變節流的兩級串連節流口型式即通過減小節流閥2閥芯上的徑向節流的孔直徑，將它設計成一級固定節流口 ；而節流閥2閥芯與閥體間的節流口就是原有的可變節流口 ；不同的只是該節流口的節流面積稍加大了一點。這種串連節流型式由二級節流口分擔了一級節流口的壓降，有利于降低節流口對壓力變化的敏感度，提高乘員得舒適性；有利于降低節流閥2的加工和安裝精度，節省成本。本發明的控制信號直接取自主氣室的壓力，將控制信號和調節指令合為一體，作用迅速、可靠，無響應時滯，空氣彈簧的剛度調節能力大為提高；在保證了空氣彈簧的低振動頻率特性后，通過設置不同容積的分氣室和數目不等的分氣室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節指令合為一體，無需再有信號的采集處理系統和執行機構，無需ECU和控制軟件，成本大為下降；由于本發明的控制指令為主氣室的壓力，空氣彈簧的剛度隨主氣室的壓力變化而自動調節，調節順暢連續。空氣彈簧的調節剛度特性曲線更為合理和可控。
四
附圖I是本發明的系統結構原理圖。
五具體實施例方式本發明的具體實施方式
是當車輛靜止空載時，空氣彈簧主氣室I內空氣壓力乘以節流閥2的閥芯的截面積所產生的推力與彈簧7的彈簧力平衡，節流閥2閥芯的節流口與副氣室3的三個分氣室4、5、6連通，并處于最大開口，空氣彈簧的剛度為最小；當車輛的載荷增加，主氣室I內空氣壓力上升，作用在節流閥2閥芯的上端面上所產生的推力增大，推動節流閥2的閥芯克服彈簧7的彈簧力下移，節流閥2的閥芯下移，關小了主氣室I與副氣室3的第一個分氣室4的連接通道上的節流口，提高了主氣室I與副氣室3間氣體流動時的壓差，使空氣彈簧的剛度增大，適應相應的載荷。當主氣室I內的壓力繼續提高，推動節流閥2的閥芯繼續下移，就會關閉副氣室3最上面的的第一個分氣室4，只留下了第二分氣室5、第三個分氣室6與主氣室I相連，在空氣彈簧的連續剛度調整中減小了空氣彈簧的容積，使空氣彈簧的剛度進一步增大，適應相應的載荷。當車輛的載荷進一步增加，則自動對副氣室3的第二分氣室5和第三分氣室6重復上述第一個分氣室4的調節過程。當車輛拐彎，由于慣性的作用，靠彎道外側的空氣彈簧的主氣室I內的空氣壓力上升，同時關小了節流閥2的節流口，提高了主氣室I與副氣室3的氣體流動時的壓差和縮小了空氣彈簧的容積，使空氣彈簧的剛度增大，減少車身的側傾。當車輛急剎車時，同樣由于慣性的作用，會使前懸掛上的的空氣彈簧的主氣室I內的空氣壓力上升，同樣會通過提高壓差和減少空氣彈簧的容積使空氣彈簧的剛度增大，阻止了車身的前傾；反之，當車輛急速起步，本發明同樣具有提聞后空氣彈黃的剛度的功能，有效地抑制了后仰現象的加劇。當車輪碰到凸塊，主氣室I的壓力階躍式增長，該階躍壓力作用于節流閥2閥芯的截面積所產生的推力會大大大于彈簧7的彈簧力，使得閥芯迅速下移，迅速接通了主氣室I與副氣室3的第一分氣室4，增大了空氣彈簧的容積，降低了空氣彈簧的剛度，減輕了道路上的凸塊對車身的沖擊。而當車輪越過了凸塊，即壓力脈沖消失，主氣室I的壓力下降，節 流閥2的閥芯在彈簧7的彈簧力推動迅速回到原來的平衡位置，空氣彈簧的剛度也隨之復原。
權利要求
1.一種空氣彈簧剛度自適應壓差和容積組合調節系統，由主氣室(I)、節流閥(2)、副氣室(3)、副氣室(3)的第一分氣室(4)、第二分氣室(5)、第三分氣室(6)和彈簧(7)組合構成，其特征是節流閥⑵閥芯的節流口與副氣室⑶的分氣室(4)，(5)，(6)相連通；當車輛靜止空載時，空氣彈簧主氣室(I)內空氣壓力乘以節流閥(2)的閥芯的截面積所產生的推力與彈簧(7)的彈簧力平衡，節流閥(2)閥芯的節流口處于最大開口，空氣彈簧的剛度為最小；當車輛的載荷增加，主氣室(I)內空氣壓力上升，作用在節流閥(2)的閥芯的上端面上所產生的推力增大，推動節流閥(2)的閥芯克服彈簧(7)的彈簧力下移，達到新的平衡，節流閥(2)的閥芯下移，關小了主氣室(I)與副氣室(3)的第一分氣室(4)連接通道上的節流口，提高了氣體流動時的壓差，使空氣彈簧的剛度增大，適應相應的載荷；當車輛的載荷進一步增加，主氣室(I)內空氣壓力繼續上升，作用在節流閥(2)的閥芯的上端面上所產生的推力繼續增大，再推動節流閥(2)的閥芯克服彈簧(7)的彈簧力下移，直至關閉副氣室(3)的第一分氣室(4)，進一步提高了空氣彈簧的剛度而當車輛的載荷繼續增加，則節流閥(2)會對副氣室(3)的第二分氣室(5)、第三分氣室(6)重復對第一分氣室(4)的調節過程，繼續調高空氣彈簧的剛度，以適應載荷的的增長；當車輛拐彎，由于慣性的作用，靠彎道外側的空氣彈簧的主氣室(I)內的空氣壓力上升，同時關小了節流閥(2)閥芯的節流口，提高了氣體流動時的壓差和減小了空氣彈簧的容積，使空氣彈簧的剛度增大，減小車身的側傾；當車輛急剎車時，同樣由于慣性的作用，會使前懸掛上的的空氣彈簧的主氣室(I)內的空氣壓力上升，同時關小了節流閥(2)閥芯的節流口，提高了氣體流動時的壓差和減小了空氣彈簧的容積，使空氣彈簧的剛度增大，阻止了車身的前傾；反之，當車輛急速起步，本發明同樣具有提高后空氣彈簧的剛度的功能，有效地抑制了車身后仰現象的加劇。
2.根據權利要求I所述的一種空氣彈簧剛度自適應壓差和容積組合調節系統，其特征在于副氣室(3)的獨立分氣室(4)、(5)、￠)的容積和數目可根據不同車型對其空氣彈簧剛度變化曲線的不同需求改變。
3.根據權利要求I所述的一種空氣彈簧剛度自適應壓差和容積組合調節系統，其特征在于將節流閥2的節流口的一級節流形式設計成一級固定節流和一級可變節流的二級串聯組合節流形式。
全文摘要
本發明涉及一種空氣彈簧剛度自適應壓差和容積組合調節系統。汽車懸架系統中的空氣彈簧對于提高車輛的平順性、舒適性和保護道路及貨物，限制超載至關重要。人們為了改善空氣彈簧的剛度特性，采用了主、副氣室相連，通過調節其通道上的節流口來改變主副氣室間氣體流動時的壓差的方式來實現。由于空氣彈簧的剛度非線性變化，這種剛度調節系統在調節過程中并沒有改變氣室的容積，使得其剛度調節的線性度難度較大。本發明就是針對這一問題研發的新型剛度調節系統。它將副氣室分為幾個獨立的分氣室，直接用主氣室內的壓力信號來控制主、副氣室通道上的節流口開度和與分氣室連通的個數，還能通過分氣室的容積和數量的差異化達到剛度優化調節的目的。本發明結構簡單，響應迅速可靠，成本低廉，大步跨越了現有技術。
文檔編號B60G17/052GK102774250SQ20111011787
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月9日 優先權日2011年5月9日
發明者賀劼 申請人:賀劼