[发明专利]一种容积占有和浮动节流板调节静动刚度的空气弹簧

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种车辆空气悬架用的容积占有调静刚度和浮动节流板调节动刚度的空气弹簧。这种空气弹簧尤其适应于载客大巴、城市公交大巴、货运车辆，也适应于轨道交通车辆、特种车辆和高级轿车。

二、背景技术：

为了改善汽车的行驶平顺性，提高乘坐的舒适性和操纵稳定性，减轻车辆对道路和货物的损坏，发达国家在其运载车辆的悬架系统中广泛地采用了空气弹簧。我国近年来也在大力推广和强制性采用空气弹簧。在不断发展的空气弹簧技术中，为了进一步改善空气弹簧的刚度调节特性，以利其更适用于人们对车辆性能不断提高的要求，人们开发出了半主动和主动式空气悬架。在主动式空气悬架系统中对于空气弹簧的刚度调节，目前比较成熟的技术是将空气弹簧的气室分为主、副气室，通过控制主、副气室间连接通道上的节流阀的开度来实现主副气室间气体流动时的压差改变，达到改变空气弹簧的动刚度。这种动刚度调节系统的控制信号由多路传感器采集，送交微处理机处理后发出控制指令，由执行机构调节节流阀的开度，来调节空气弹簧的动刚度。它的主要不足首先在于：系统的信号从采集处理到执行较为繁杂，其成本太高，只能应用在极少数豪华车辆上。其次，响应时滞大，常导致系统控制失效并出现相反的效果。在半主动悬架的空气悬架系统中空气弹簧的刚度的控制一般采用刚度分段式控制，将空气弹簧的刚度分为软、硬两挡或软、中、硬三挡。这种刚度调节系统的空气弹簧刚度控制是通过驾驶员操作电磁阀进行选择控制，分别对应连通主副气室间节流口开度的大、中、小。这种刚度的调节不是连续的。空气弹簧的刚度是人为根据路况选择的。在工程实际中，人们并不是以需要值来制作气囊，而是以需要值为参照，在已有的气囊产品中选择理论刚度接近的气囊产品应用到生产实际中。这里就出现了一个空气弹簧的静刚度误差问题，当然，理论计算也是有误差的，它们都需要有一种调节方式能在实际使用中对空气弹簧的静刚度进行调节，以满足实际需求。

三、发明内容：

本发明的目的就是要研发出一种低成本，简单可靠、响应快捷和方便实用的静刚度调节和动刚度自适应调节的空气弹簧。

本发明的解决方法是：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；下限位支座6与下安装座5保持同轴安装固定，下限位支座6与下安装座5高度一致，也可稍高一点；下限位支座6的中下部内径精加工成缸套，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，或由弹性较好的塑胶材料和金属材料制成；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，节流调节板4直接放置在下限位支座6的顶平面上；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上靠中心圆周上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动刚度的节流阀的节流口。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，拓展了下限位支座6内活塞7的底平面与下安装座5底板间的，通过螺栓8的缝隙与大气相连的空间容积，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下安装座5和下限位支座6的上部平面，由其靠中心圆周上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的容腔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上内圈的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，其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。