CN102392868A - 一种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室的复合空气弹簧 - Google Patents

Abstract

在空气弹簧的刚度调节中，人们忽视了由于可选标准系列气囊刚度与具体车型要求刚度的差异而需要的静态刚度调节。而往往是因为气囊的静态刚度不匹配造成了其动态刚度调节的困难。在被动式空气悬架***中则气囊的静态刚度的先天不足是造成车辆运行中侧摆严重的重要原因。它导致了车辆在运行中侧摆现象比较严重，常使乘员和驾驶员产生晕眩和不适，本发明就是针对这一难题开发的内置式螺旋弹簧和充液组合的复合空气弹簧。它能通过单向阀向气囊内压力灌充化合液体来调节空气弹簧的静刚度，在车辆运行中通过内置弹簧和固定节流孔能有效地补偿被动式空气弹簧的动态刚度；还能在车辆的运行中车轮碰到凸块时自动降低动刚度，减少路面凸块对车身的冲击。

Description

一种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室的复合空气弹簧

一、技术领域：

本发明涉及一种车辆空气悬架用空气弹簧。这种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室组合的空气弹簧尤其适应于载客大巴，城市公交大巴，也适应于货运大卡车和轨道交通车辆，及特种车辆的被动式空气悬架***。

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，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***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，以利其更适用于车辆载荷的变化，人们开展了深入的探索。在目前普遍使用的被动式空气悬架***中，由于空气弹簧的抗侧倾刚度较低，导致了车辆在运行中侧摆现象比较严重，常使乘员和驾驶员产生晕眩和不适，严重地影响乘员的舒适性和驾驶员的安全驾驶。在空气弹簧的刚度调节中，人们忽视了由于可选标准系列气囊刚度与具体车型要求刚度的差异而需要的静态刚度调节。而往往是因为气囊的静态刚度不匹配造成了其动态刚度调节的困难。在被动式空气悬架***中则气囊的静态刚度不匹配是造成车辆运行中侧摆严重的重要原因。

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、能有效调节空气弹簧静态刚度，能快速补偿空气弹簧动态刚度，提高车辆抗侧倾能力，减少车辆侧摆；还能在车辆的运行中车轮碰到凸块时自动降低动刚度，减少路面凸块对车身的冲击的复合空气弹簧。

本发明的解决方法是：这种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室的复合空气弹簧，由气囊1、上安装板2、辅助气室3、螺旋弹簧4、下定位销5、闸阀6、下安装板7、充液单向阀8和减冲单向阀9组合而成。在上安装板2和下安装板7的内平面的中心位置上安装辅助气室3和下定位销5；在辅助气室3侧壁上的任意位置开有一个小口径的孔，这个小孔相当气囊1与辅助气室3之间的固定节流阀；它能跟随气囊1的运动速度调节空气弹簧的动刚度；还可以释放辅助气室3内气体的残余压力；螺旋弹簧4的上部套在辅助气室3上，下部套在下定位销5上；减冲单向阀9安装在辅助气室3的外底平面上，并由辅助气室3底板上的小孔与减冲单向阀9的弹簧腔连通；螺旋弹簧4的自由高度等于或稍大于车辆最大行车高度时的气囊1的净内空高度；闸阀6和充液单向阀8安装在下安装板7上；空气弹簧的静刚度调节：经由充液单向阀8向气囊1内充入化合液体，充入的化合液体占据了气囊1内的容积，减小了气囊1内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，由闸阀6排出已充入的部分化合液体，就减小了空气弹簧的静刚度；空气弹簧动刚度的动态补偿：车辆处于最大行车高度时，螺旋弹簧4处于无压缩或少量压缩状态，空气弹簧的刚度由气囊1内根据负载要求的充气压力和气囊1内的空气有效容积决定；车辆处于常用行车高度时，螺旋弹簧4处于压缩状态，空气弹簧的刚度由气囊1内根据负载要求的充气压力和气囊1内的空气有效容积与螺旋弹簧4的刚度决定；车辆处于最低行车高度时，螺旋弹簧4处于进一步的压缩状态，空气弹簧的刚度由气囊1内根据负载要求的充气压力和气囊1内的空气有效容积与螺旋弹簧4的刚度决定；当车辆在运动中的动载增加，上安装板2在动载的作用下压缩气囊1向下移动，就会同时压缩螺旋弹簧4，随着上安装板2在动载的作用下向下移动，螺旋弹簧4的弹性支撑力会随之增加；随着上安装板2在动载的作用下向下运动，气囊1与辅助气室3之间的固定节流孔也会提高空气弹簧的动刚度，平衡车身的部分动载，阻止车身的侧倾和前倾及后仰，减少车身在行进时的侧摆，提高车身的动态稳定性和舒适性。当车轮碰到路面凸块，给车轮一个阶跃冲击，必然会引发气囊1内的气压产生阶跃。该阶跃压力与辅助气室3内气压形成的压差会打开减冲单向阀9，迅速连通气囊1和辅助气室3，增大了气囊1内的有效气体容积，降低空气弹簧的动刚度，减少路面凸块对车身的冲击，提高乘员的舒适性，和车辆的平顺性。

本发明可将减冲单向阀9由直通结构改为侧通结构，安装在辅助气室3的内侧壁上，由辅助气室3侧壁上的小孔与减冲单向阀9的进气口连通，减冲单向阀9阀体上的小孔连通减冲单向阀9的弹簧腔和辅助气室3。还可将减冲单向阀9安装在辅助气室3的内壁上，由辅助气室3内壁上的小孔与减冲单向阀9的进气口连通，减冲单向阀9的弹簧腔连通辅助气室3。

本发明结构简单，成本低廉，安装方便，性能可靠，是一种在被动式空气悬架***中能有效调节空气弹簧静态刚度，适时补偿其动态刚度，减少车辆侧摆的方法；还可通过改变螺旋弹簧的刚度和与压缩量来适应不同车型的要求。

四、附图说明：

附图1是本发明的结构原理图。

五、具体实施方式：

本发明的具体实施方式是：本空气弹簧的静态刚度调节：经由充液单向阀8向气囊1内充入化合液体，充入的化合液体占据了气囊1内的容积，减小了气囊1内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，由闸阀6排出部分已充入的化合液体，就减小了空气弹簧的静刚度；空气弹簧动刚度的动态补偿：当车辆在运动中的动载增加，上安装板2在动载的作用下压缩气囊1向下移动，就会同时压缩螺旋弹簧4，随着上安装板2在动载的作用下压缩气囊1向下移动，螺旋弹簧4的弹性支撑力会随之增加；随着上安装板2在动载的作用下向下运动，气囊1与辅助气室3之间的固定节流孔也会提高空气弹簧的动刚度，平衡车身的部分动载，阻止车身的侧倾和前倾及后仰，减少车身在行进时的侧摆，提高车身的动态稳定性和舒适性。当车轮碰到路面凸块，给车轮一个阶跃冲击，必然会引发气囊1内的气压产生阶跃。该阶跃压力与辅助气室3内气压形成的压差会打开减冲单向阀9，迅速连通气囊1和辅助气室3，增大了气囊1内的有效气体容积，降低空气弹簧的动刚度，减少路面凸块对车身的冲击，提高乘员的舒适性和车辆的平顺性。

Claims (6)

1.一种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室的复合空气弹簧，由气囊(1)、上安装板(2)、辅助气室(3)、螺旋弹簧(4)、下定位销(5)、闸阀(6)、下安装板(7)、充液单向阀(8)和减冲单向阀(9)组合而成；其特征在于：在上安装板(2)和下安装板(7)的内平面的中心位置上安装辅助气室(3)和下定位销(5)，螺旋弹簧(4)的上部套在辅助气室(3)上，下部套在下定位销(5)上；减冲单向阀(9)安装在辅助气室(3)的外底平面上，并由辅助气室(3)底板上的小孔与减冲单向阀(9)的弹簧腔连通；在辅助气室(3)侧壁上开有一个小口径的孔，这个小孔相当气囊(1)与辅助气室(3)之间的固定节流阀；它能跟随气囊(1)的运动速度调节空气弹簧的动刚度；闸阀(6)和充液单向阀(8)安装在下安装板(7)上；空气弹簧的静刚度调节：经由充液单向阀(8)向气囊(1)内充入化合液体，充入的化合液体占据了气囊(1)内的容积，减小了气囊(1)内的气体有效容积，提高了空气弹簧的静刚度；反之，由闸阀(6)排出已充入的部分化合液体，就减小了空气弹簧的静刚度；空气弹簧动刚度的动态补偿：当车辆在运动中的动载增加，上安装板(2)在动载的作用下压缩气囊(1)向下移动，就会同时压缩螺旋弹簧(4)，螺旋弹簧(4)的弹性支撑力会随之增加，气囊(1)与辅助气室(3)之间的固定节流孔也会提高空气弹簧的动刚度，阻止车身的侧倾和前倾及后仰；当车轮碰到路面凸块，给车轮一个阶跃冲击，必然会引发气囊(1)内的气压产生阶跃，该阶跃压力与辅助气室(3)内气压形成的压差会打开减冲单向阀(9)，迅速连通气囊(1)和辅助气室(3)，增大了气囊(1)内的有效气体容积，降低空气弹簧的动刚度，减少路面凸块对车身的冲击，提高车辆的的舒适性和平顺性。

2.根据权利要求1所述的一种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室的复合空气弹簧，其特征在于：螺旋弹簧(4)的刚度、高度和预压量可根据不同车型对其空气弹簧刚度变化曲线的不同需求改变。

3.根据权利要求1所述的一种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室的复合空气弹簧，其特征在于：将上安装板(2)和辅助气室(3)组合成一体。

4.根据权利要求1所述的一种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室的复合空气弹簧，其特征在于：将下安装板(7)和下定位销(5)组合成一体。

5.根据权利要求1所述的一种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室的复合空气弹簧，其特征在于：将减冲单向阀(9)由直通结构改为侧通结构，安装在辅助气室(3)的内侧壁上，由辅助气室(3)侧壁上的小孔与减冲单向阀(9)的进气口连通，减冲单向阀(9)阀体上的小孔连通减冲单向阀(9)的弹簧腔和辅助气室(3)。

6.根据权利要求1所述的一种内置螺旋弹簧加充液和辅助气室的复合空气弹簧，其特征在于：将减冲单向阀(9)安装在辅助气室(3)的内侧壁上，由辅助气室(3)侧壁上的小孔与减冲单向阀(9)的进气口连通，减冲单向阀(9)的弹簧腔连通辅助气室(3)。