[发明专利]独立调节高度与刚度的空气弹簧及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车悬架技术领域，涉及一种空气弹簧及其控制方法，更确切地说，本发明涉及一种独立调节悬架高度与刚度的空气弹簧及其控制方法。

背景技术

在现代汽车结构中，悬架是车辆必不可少的系统，它是连接车身和车轮的必要结构。减振器和弹簧是悬架中极为重要的传递和产生力的部件。其中弹簧负责缓和路面的冲击振动，提高车辆的平顺性，减振器负责将车辆的振动能量转化为热能进行衰减，二者对于提高车辆的乘坐舒适性有着至关重要的作用。

相比于传统车辆装备的固定刚度钢制弹簧，空气弹簧可以通过调节气压改变悬架的平衡高度，改善车辆的通过性，并且可以改变悬架刚度，影响车辆行驶平顺性。因此近些年空气弹簧被广泛应用于高档乘用车和商用车的电控悬架中。

对于常规的空气弹簧，由于只具有一个可变体积的气室，在调节充入气体体积的同时，空气弹簧的刚度也不可避免的发生变化。同样，在调节气压，改变悬架刚度的同时，悬架的平衡位置也要发生改变，无法与车身高度进行独立调节，因此现有技术仅考虑车身高度变化带来的操纵稳定性及车辆通过性的影响，具有较大的局限性。

针对单气室空气弹簧的问题，国内外科研人员开发出一些具有两个腔室的空气弹簧，但由于双腔室将弹簧高度与刚度进行解耦，对弹簧工作过程中的控制问题变得非常复杂。

经专利文献检索，例如，美国专利US8672335，公告日2014.03.18，申请人Amir Khajepour，名称为“SUSPENSION SYSTEM AND METHODS WITH INDEPENDENT STIFFNESS AND HEIGHT TUNING”，其中公开了一种针对卡车使用的双腔室空气弹簧，该装置可以进行高度和刚度的单独调节，但该装置包含多个外置蓄能器，体积庞大，不适合于乘用车使用，且专利中虽给出相关的测试系统结构，却并没有给出弹簧装置在工作过程中的控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术难以实现乘用车辆车身高度独立、动态调节，且无法进行有效控制的问题，提供了一种独立调节悬架高度与刚度的空气弹簧及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种独立调节高度与刚度的空气弹簧，包括双腔室空气弹簧2、供气及调压装置3和空气弹簧控制器46；

所述双腔室空气弹簧2套装在原车减振器1上，通过气压软管44与供气及调压装置3相连；所述空气弹簧控制器46固定安装在车辆后备箱中，通过总线与供气及调压装置3中各传感器及执行器的信号端相连。

技术方案中所述双腔室空气弹簧2包括空气弹簧活塞杆6、空气弹簧上端盖11、空气弹簧外筒16、空气弹簧紧固螺栓17、空气弹簧主活塞18、空气弹簧内筒19、空气弹簧下端盖 21、活塞杆下端盖24和活塞杆固定环26；

所述空气弹簧活塞杆6、空气弹簧主活塞18、活塞杆下端盖24和活塞杆固定环26组成空气弹簧活塞总成；

空气弹簧活塞杆6固定连接在空气弹簧主活塞18下方，活塞杆下端盖24固定连接在空气弹簧活塞杆6下方，活塞杆固定环26固定连接在活塞杆下端盖24下方，活塞杆固定环26 固定在原车减振器1外表面。

所述空气弹簧上端盖11、空气弹簧外筒16、空气弹簧紧固螺栓17、空气弹簧内筒19和空气弹簧下端盖21组成空气弹簧腔室总成；

空气弹簧上端盖11及空气弹簧下端盖21通过空气弹簧紧固螺栓17连接并压紧在空气弹簧内筒19及空气弹簧外筒16上下两端面上。

空气弹簧内筒19和空气弹簧外筒16之间形成的空间，与空气弹簧内筒19内部及空气弹簧主活塞18上部形成的空间通过空气弹簧内筒19上方的6个通孔相连，两部分空间共同构成了弹簧上腔室；

空气弹簧内筒19内部及空气弹簧主活塞18下部形成的空间，与空气弹簧活塞杆6内部及原车减振器1之间形成的空间通过弹簧活塞杆6上方的6个通孔相连通，两部分空间共同构成了弹簧下腔室。

技术方案中所述空气弹簧主活塞18通过主活塞内导向环9以及主活塞内密封圈5与原车减振器1的活塞杆接触，并能够相对滑动；

所述空气弹簧主活18塞外侧下端小圆柱面下端设有外螺纹，与空气弹簧活塞杆6螺纹连接；在空气弹簧活塞杆6拉力下，空气弹簧主活塞18下端面与原车减振器1下端外筒的上表面接触。