CN103241097B - 高低压腔闭环气路空气悬架***自增压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高低压腔闭环气路空气悬架***自增压装置，涉及一种带自增压机构的闭环气路空气悬架***，包括电磁阀a、单向阀a、单向阀b、活塞、活塞杆、单向阀c、单向阀d、空气泵、二位三通电磁阀、高压腔和低压腔。低压腔内部结构为一个圆筒形的腔体，低压腔两端面各开进出气口且在腔体内中间处设置一个活塞，活塞将低压腔分为两个上下工作腔体。空气弹簧根据需要接收来自高压腔的气体实现充气，需要放气时，则通过单向阀向低压腔放气，低压腔在悬架的外在激励上下振动行程中，将空气弹簧放出的气体增压后充入高压腔，形成闭环气路，本发明可将空气弹簧排出的气体能有效回收，并循环利用，达到空气悬架***节能目的。

Description

高低压腔闭环气路空气悬架***自增压装置
技术领域
本发明涉及一种闭环气路空气悬架***，尤其是涉及一种带自增压机构的闭环气路空气悬架***。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，一方面要求汽车要有更好的行驶平顺性、乘坐舒适性和操作稳定性，另一方面，由于自然资源日趋匮乏，汽车行业未来的发展也必须考虑节能因素，最大限度的节能必然成为今后汽车生产追求的目标。
根据空气弹簧内压缩空气的循环方式不同，空气悬架***可分为开环气路***和闭环气路***。开环气路***是指将环境中的空气经压缩后泵入到高压腔储气罐中的，由高压腔储气罐给空气弹簧充气，当空气弹簧所需压力减少时，多余的高压气体经由排气阀直接排放到大气中，这部分高压气体将***的部分能量带走，造成能量的损失。为了节约能源，在原来的结构基础上增加一个低压腔储气罐，用来储存空气弹簧排放出来的高压气体，当***检测到高压腔储气罐压力不足时，这时启动空气泵，将低压腔储气罐中的气体泵入到高压腔储气罐中，这种结构叫闭环气路空气悬架***。
目前，国内外学者的主要研究集中在开环空气悬架***。随着国际能源的日益短缺，汽车节能已经成为大家关注的重要课题，国际上少数学者提出了这种闭环气路***。例如，日本Shuuici Buma等学者的专利号为US4826141的美国专利“ELECTRONIC CONTROLLED AIR SUSPENSION SYSTEM”的主要内容是提出了一个高、低压腔闭环气路空气悬架***结构，并通过电子控制实现充放气功能，将空气弹簧排出的气体用另外一个储气罐收集以达到节能的目的。德国学者Christof Behmenburg等的专利号为US6685174B2的美国专利“CLOSED LEVEL CONTROL SYSTEM FOR A VEHICLE”提出了高、低压腔共用一个腔体的理念。通过启动空气泵实现从储气罐对空气弹簧充气、从空气弹簧对储气罐放气的两个功能，它是将空气弹簧排出的气体重新排放到储气罐，达到节能的目的。该方案提出的高、低压腔共用一个腔体的闭环气路空气悬架***，需要频繁启动空气泵实现充放气。上面提到的方案都需要频繁启动空气泵，必然会消耗一定的电能，造成能量的浪费。
发明内容
本发明的目的是解决上述背景技术的不足，设计一种不需要频繁启动空气泵，利用悬架的振动将空气弹簧放出的气体经一套自增压机构充入高压腔，从而形成闭环气路的空气悬架***。
本发明采用的技术解决方案：包括电磁阀a、单向阀b、单向阀a、活塞、活塞杆、单向阀c、单向阀d、空气泵、二位三通电磁阀、高压腔和低压腔；所述低压腔为圆筒形，低压腔内设有活塞，活塞的中心连接活塞杆的一端，活塞杆的另一端穿过低压腔上端面连接外部激励悬架连接；活塞将低压腔分为工作上腔与工作下腔，所述工作上腔设有进气口a和出气口c，所述工作下腔设有进气口b和出气口d；所述出气口c和出气口d分别通过单向阀c和单向阀d并联连接到高压腔的一端；高压腔的另一端通过二位三通电磁阀分别与空气泵的出气端和空气弹簧的一端连接，空气泵的进气端连通着大气；空气弹簧另一端通过电磁阀a并联连接单向阀b的进气端和单向阀a进气端，单向阀b出气端和单向阀a出气端分别连接进气口b和进气口a。
所述高压腔也可以通过电磁阀b和电磁阀c分别与空气泵的出气端和空气弹簧的一端连接。所述空气泵的进气端设置电磁阀d。
所述空气弹簧通过电磁阀、单向阀分别与低压腔两个上下工作腔体的进气口连接，实现放气的功能。低压腔上下两个工作腔体的出气口分别通过单向阀并联连接高压腔的一端；高压腔的另一端通过组合电磁阀分别与空气泵、空气弹簧连接，高压腔与空气泵连接实现空气泵从大气中给高压腔补充气体的目的，高压腔与空气弹簧连接实现充气的目的。
外在激励为悬架上下振动，通过悬架上下振动的能量传递给活塞杆，活塞杆推动活塞做上下往复运动。某时刻，由于活塞从平衡位置向某一方向运动时，低压腔其中一个工作腔体的压力会随着容积的变小而变大，当工作腔体的压力大于高压腔中的压力，这时打开单向阀，实现低压腔中的气体升压到高压腔中的目的。
本发明的有益效果是：
1、活塞将低压腔分为两个上下等压力工作腔体，由于上下工作腔体等压力，减少了上下工作腔体对活塞阻尼作用，也就是对悬架的性能影响进一步减少。
2、活塞将低压腔分为两个上下工作腔体，其中任何一个工作腔体被压缩压力增大时，另外一个工作腔体压力必定减小，这为空气弹簧能够达到迅速放气的目的，不影响放气的性能。
3、活塞在低压腔的动态平衡位置处，低压腔中的两个工作腔体交替地将各自的气体压缩到高压腔中去，这样压缩效率也提高了。
4、结构简单，机构容易实现。活塞将低压腔分为两个上下工作腔体，将悬架上下振动的能量转化为动力，将低压腔中的气体升压到高压腔中去，代替了传统方法——空气泵增压，避免使用了电能，也就避免使用了自然资源。
5、该装置中的主要零部件比较容易加工，且相对其他增压方法的成本也较低，有利于推广使用。
6、本发明机构将悬架振动能量直接转化为高压气体压力能，高压气体压力能直接用于对空气弹簧充气，这样避免了增加中间装置的能量损失。
附图说明
图1是高低压腔闭环气路空气悬架***增压装置示意图。
图2是高低压腔闭环气路空气悬架***增压装置另一具体实现方式示意图。
图中，1.空气弹簧；2.电磁阀a；3.单向阀b；4.单向阀a；5.活塞；6.活塞杆；7.单向阀c；8.单向阀d； 9.空气泵；10.二位三通电磁阀；11.高压腔；12.低压腔；13.工作上腔；14.工作下腔；15.电磁阀b；16.电磁阀c；17.电磁阀d。
具体实施方式
如图所示高低压腔闭环气路空气悬架***增压装置包括一个圆筒形的低压腔12，低压腔12内装有活塞5和活塞杆6，活塞5和活塞杆6一端固定连接，活塞杆6另一端与外在激励悬架连接；活塞5将低压腔12分为工作上腔13与工作下腔14；工作上腔13出气口c和工作下腔14出气口d分别通过单向阀c7和单向阀d8并联连接到高压腔11的一端；高压腔11另一端通过二位三通电磁阀10分别连接于空气泵9与空气弹簧1；空气泵9另一端连通着大气，以补充***泄漏气体并且维持高压腔11内储有一定压力；空气弹簧1另一端通过电磁阀a2并联连接单向阀b3一端、单向阀a4一端，单向阀b3另一端与单向阀a4另一端分别连接于工作下腔14的进气口b与工作上腔13的进气口a。
具体工作过程：起始阶段，启动空气泵9，通过二位三通电磁阀10给高压腔11储存有一定的压力，当达到一定使用压力时，关掉空气泵9。
充气阶段，给二位三通电磁阀10通电，这时高压腔通过二位三通电磁阀10给空气弹簧1充气，实现充气的功能。
放气阶段，给电磁阀a2通电，空气弹簧1通过电磁阀a2，经过单向阀b3和单向阀a 4优先流入工作下腔14与工作上腔13内压力较小的一个腔体，实现放气的功能。
升压阶段，在活塞杆6承受外部激励时，活塞5处于低压腔12动态平衡状态；由于工作上腔13与工作下腔14压力相等，则工作上腔13与工作下腔14对活塞5的阻尼作用比较小，可以忽略不计，不影响悬架性能；当空气弹簧1给工作下腔14反复放气达到一定压力时，这时活塞5承受外部激励将从平衡位置向下运动时，工作下腔14容积会迅速变小，压力将瞬间变大；当工作下腔14中的压力大于高压腔11中的压力，这时推开单向阀d8，工作下腔14中的气体将向高压腔11中流动，实现升压的目的；这时如果空气弹簧要进行放气，由于活塞是向下运动的，那么工作上腔13容积变大而引起压力变小，这为空气弹簧能够实现迅速放气的目的。由于活塞5在动态平衡位置，活塞5向下压缩完，会迅速向上运动，其工作原理与向下运动情况一样，在此不再叙述。

Claims (4)

1.高低压腔闭环气路空气悬架***自增压装置，其特征在于，包括电磁阀a（2）、单向阀b（3）、单向阀a（4）、活塞（5）、活塞杆（6）、单向阀c（7）、单向阀d（8）、空气泵（9）、高压腔（11）和低压腔（12）；所述低压腔（12）为圆筒形，低压腔（12）内设有活塞（5），活塞（5）的中心连接活塞杆（6）的一端，活塞杆（6）的另一端穿过低压腔（12）上端面连接外部激励悬架连接；活塞（5）将低压腔（12）分为工作上腔（13）与工作下腔（14），所述工作上腔（13）设有进气口a和出气口c，所述工作下腔（14）设有进气口b和出气口d；所述出气口c和出气口d分别通过单向阀c（7）和单向阀d（8）并联连接到高压腔（11）的一端；高压腔（11）的另一端通过电磁阀分别与空气泵（9）的出气端和空气弹簧（1）的一端连接，空气泵（9）的进气端连通着大气；空气弹簧（1）另一端通过电磁阀a（2）并联连接单向阀b（3）的进气端和单向阀a （4）进气端，单向阀b（3）出气端和单向阀a（4）出气端分别连接进气口b和进气口a。
2. 根据权利要求1所述的高低压腔闭环气路空气悬架***自增压装置，其特征在于，高压腔（11）的另一端通过二位三通电磁阀（10）分别与空气泵（9）的出气端和空气弹簧（1）的一端连接。
3. 根据权利要求1所述的高低压腔闭环气路空气悬架***自增压装置，其特征在于，高压腔（11）的一端通过电磁阀b（15）和电磁阀c（16）分别与空气泵（9）的出气端和空气弹簧（1）的一端连接。
4.根据权利要求2或3所述的高低压腔闭环气路空气悬架***自增压装置，其特征在于，所述空气泵（9）的进气端设置电磁阀d（17）。
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