一种容积占有和浮动节流板调节静动刚度的空气弹簧

摘要

现代汽车悬架系统中的空气弹簧对于提高车辆的平顺性、操纵稳定性和保护道路及货物起到了重要的作用。人们为了有效地调节空气弹簧的动刚度，采用了主、副气室相连，通过其通道上的节流阀的改变来实现。这种刚度调节的控制信号由多路传感器采集，送交电脑处理后发出动作指令，再对空气弹簧的刚度进行调整。但这种控制方式的响应时滞稍大，成本高。本发明就是针对这一难题研发的新型自适应压差调节动刚度空气弹簧。它直接利用气囊内的压力信号来控制主、副气室通道上的节流压差，达到刚度连续调整的目的。并利用主、副气室的反向冲击压差控制节流阀，以达到削弱凸块对车身的冲击。本发明结构简单，响应迅速可靠，成本低廉，还可方便地调节静刚度。

主权项

一种容积占有和浮动节流板调节静动刚度的空气弹簧，由气囊(1)、上安装板(2)、上限位胶块(3)、节流调节板(4)、下安装座(5)、下限位支座(6)、活塞(7)、螺栓(8)和锁紧螺母(9)组合而成；其特征在于：下限位支座(6)与下安装座(5)同轴安装固定；下限位支座(6)与下安装座(5)高度一致；下限位支座(6)的中下部内径精加工成缸套并安装固定在下安装座(5)的底板上，其底面与下安装座(5)的底板保持密封；活塞(7)装在下限位支座(6)里；螺栓(8)与活塞(7)同轴安装在下安装座(5)的底板上，上端顶着活塞(7)的下平面，下端伸出下安装座(5)的底板并留有锁紧螺母(9)的厚度和调节活塞(7)向上的行程；锁紧螺母(9)安装在螺栓(8)上，并与下安装座(5)的底板外平面锁紧，以防螺栓(8)松动；节流调节板(4)由弹性较好的橡胶材料制成；节流调节板(4)的外径比气囊(1)在下安装座(5)同等高度部位的内径稍小一点，直接放置在下限位支座(6)的顶部平面上；节流调节板(4)的端面上，在与下安装座(5)上部内孔和下限位支座(6)外圆之间的环形流通槽中心线相等的圆周上均布了数个直通小孔；在靠近节流调节板(4)的外圆，与外圆同心，直径稍小于外圆直径减去一个直通孔直径的圆周上又均布了一些直通小孔；由节流调节板(4)将空气弹簧分隔成了以气囊(1)为主气室，下安装座(5)为副气室的复合空气弹簧；并由节流调节板(4)上靠中心圆周的直通小孔组成了承担车身和运载质量引发的动载所需调节空气弹簧的动刚度的节流阀的节流口；节流调节板(4)上所有的直通孔组成了应对路面阶跃载荷引发的动载所需调节空气弹簧的动刚度节流阀的节流口；它的静刚度调节方法是：松开锁紧螺母(9)，拧动螺栓(8)使活塞(7)向上移动；活塞(7)在下限位支座(6)内的向上移动占有了下安装座(5)的内部空间，占据了相同体积的压缩空气的容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，反向拧动螺栓(8)，下限位支座(6)内的活塞(7)会在压缩空气的压力作用下随之下移，增加了相同体积的压缩空气的容积，就降低了空气弹簧的静刚度；它的动刚度调节过程是：当车辆静止和在较平稳的运行状态时，车身上下运动不大，流经节流调节板(4)上内圈节流孔的气流不多，其上下表面无压差或压差不大，节流调节板(4)在自重和其上下表面上的小量压差作用下贴紧附着在下安装座(5)上部壁体的气囊壁上和下限位支座(6)的上部平面上，由其靠中心的数个小孔连通气囊(1)与下安装座(5)，靠外圆周上均布的直通孔则被压紧贴在附着在下安装座(5)上部壁体的气囊壁上，不与下安装座(5)的内部容腔相通；空气弹簧的动刚度由气囊(1)内容积加下安装座(5)的内部容积和气体的压力决定；当由车辆车体和运载质量引起的动载增加，就会在气囊(1)和下安装座(5)的容积内自上而下的产生一个压力递降的压力场，气体加速流经节流调节板(4)上内圈节流孔从气囊(1)流向下安装座(5)，节流调节板(4)上内圈节流孔会自动根据增大的动载和上安装板(2)向下运动的速度调节气囊(1)与下安装座(5)间的气体流动压差，自动调高空气弹簧的动刚度，平衡由车辆车体和运载质量引起的动载，减少车身的侧摆，提高车辆的平顺性和操纵稳定性；当车辆在运行中碰到路面凸块时，此时会在下安装座(5)与气囊(1)内产生一个由下至上的递减的阶跃压力冲击波，该阶跃压力波的冲击使得节流调节板(4)从附着在下安装座(5)上部壁体的气囊壁上和下限位支座(6)的上表面离开，设置在其端面上的直通小孔全部被打开，迅速加大了节流调节板(4)上的气流通道，消除了节流调节板(4)上下的压差，使空气弹簧的动刚度为最低，以利于空气弹簧的迅速被压缩，减少路面凸块对车身的冲击，提高车辆的平顺性；当车辆越过路面凸块，阶跃压力波消失，节流调节板(4)迅速回落到附着在下安装座(5)上部壁体的气囊壁上和下限位支座(6)的上表面上，空气弹簧的动刚度恢复到原来的状态。