CN114962522A - 一种变刚度空气弹簧 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变刚度空气弹簧，包括上盖、起伏活塞、滑动活塞、囊皮、下底座；上盖固定在起伏活塞顶部，囊皮固定在起伏活塞底部且囊皮内腔与起伏活塞内腔连通形成空气弹簧内腔，下底座固定在囊皮底部；滑动活塞滑动连接在起伏活塞内腔，且滑动活塞外周与起伏活塞内壁密封连接；滑动活塞将所述空气弹簧内腔分隔为上下两部分，上部分为小腔室，下部分为大腔室，小腔室及大腔室分别通过单独的气路连接压缩机供气；通过调节小腔室内气体的气压，使滑动活塞在起伏活塞内腔上下滑动，改变大腔室与小腔室的体积，最终改变空气弹簧的刚度。本发明取消电磁阀及其控制电路，利用空气弹簧现有气路调节体积，结构简单、控制方便，且不会产生噪声。

Description

一种变刚度空气弹簧
技术领域
本发明属于车辆控制技术领域，尤其涉及一种变刚度空气弹簧，可用于车辆悬架***。
背景技术
为了追求驾驶和乘坐的舒适性，空气弹簧减振器在车辆控制技术领域内得到广泛的使用。
传统车辆选用的空气弹簧，在一定压力范围内刚度的变化是有限的，在复杂多变工况下，车辆不能得到良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。空气弹簧利用气体的可压缩性实现其弹性作用，具有缓冲、隔振的功能。安装空气弹簧的悬架***有比一般悬架具有更好的行驶平顺性及乘坐舒适性。在驾驶过程中如果对空气弹簧刚度进行合理调节，可以使悬架***与整车性能得到合理的匹配。
空气弹簧按结构型式可以分为囊式、膜式两种。囊式空气弹簧的刚度较大，可以采用增加辅助气室的方法减小空气弹簧的刚度，膜式空气弹簧同样也可以通过增加附加气室得到较小的刚度。根据空气弹簧刚度公式可以发现膜式空气弹簧刚度除了与容积大小有关外，还与有效面积变化率有关，而有效面积变化率又与有效直径变化率有着密切的关系，查阅相关文献可知有效直径变化率取决于活塞形状。由于膜式空气弹簧结构的特殊性，可以通过改变活塞形状的方法改变弹簧的刚度。
空气弹簧的刚度与其体积相关，其他条件一致时，体积越小，刚度越大，现有的变刚度空气弹簧技术就是利用这个特点，设置两个或多个腔室，通过腔室之间的连通与否来改变体积，从而改变刚度。腔室之间设置电磁阀，通过控制电磁阀的开闭，来实现腔室之间的连通与否，例如，腔室之间的电磁阀开，大小腔室连通，有效体积增加，空簧刚度变小；电磁阀关闭，大小腔室不连通，有效体积减小，刚度变大。该方案需要另外的电磁阀控制电路，结构复杂，同时电磁阀开闭过程中会产生冲击噪声。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种变刚度空气弹簧，取消电磁阀及其控制电路，利用空气弹簧现有气路调节体积，本发明结构简单、控制方便，且不会产生噪声。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种变刚度空气弹簧，包括上盖、起伏活塞、滑动活塞、囊皮、下底座；上盖固定在起伏活塞顶部，囊皮固定在起伏活塞底部且囊皮内腔与起伏活塞内腔连通形成空气弹簧内腔，下底座固定在囊皮底部；滑动活塞滑动连接在起伏活塞内腔，且滑动活塞外周与起伏活塞内壁密封连接；滑动活塞将所述空气弹簧内腔分隔为上下两部分，上部分为小腔室，下部分为大腔室，小腔室及大腔室分别通过单独的气路连接压缩机供气；通过调节小腔室内气体的气压，使滑动活塞在起伏活塞内腔上下滑动，改变大腔室与小腔室的体积，最终改变空气弹簧的刚度。
进一步地，所述起伏活塞上部设有小腔室气路通道，小腔室气路通道分别与所述小腔室及压缩机连通。
更进一步地，所述下底座设有大腔室气路通道，大腔室气路通道分别与所述大腔室及压缩机连通。
进一步地，所述起伏活塞内腔上端设有上端限位结构，下端设有下端下位结构，用于对所述滑动活塞进行上下滑动限位。
进一步地，所述上盖通过底部的卡接结构与起伏活塞顶部卡接。
进一步地，所述囊皮顶部设有向内侧翻折的翻边结构，翻边结构末端设有螺纹部，通过螺纹部与所述起伏活塞固定连接；所述囊皮底部也设有螺纹部，通过螺纹部与所述下底座固定连接。
进一步地，还包括囊皮导套，囊皮导套套接在囊皮外周。
进一步地，还包括支撑环，支撑环抵接在囊皮内壁。
进一步地，还包括防尘罩，防尘罩套接在囊皮外部，防尘罩上下两端分别与所述起伏活塞及下底座连接。
进一步地，还包括下压环，下压环套接在所述囊皮与下底座连接处外周，且下压环通过环形卡槽与下底座卡接限位。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种变刚度空气弹簧，大腔室和小腔室之间不需要电磁阀，即不需要电磁阀控制电路，结构简单，控制简化；
本发明通过设置滑动活塞将空气弹簧腔内区分为大腔室和小腔室，大小腔室均设有单独的气路与压缩机连接；
本发明滑动活塞可以沿起伏活塞内壁滑动，通过改变小腔室的气压，推动滑动活塞上下滑动，即可改变大腔室的体积，从而改变空气弹簧刚度；
本发明在起伏活塞内壁上下端分别设有限位结构，防止滑动活塞脱出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的一种变刚度空气弹簧的主视剖视结构示意图；
图2为本发明实施例所述的防尘罩轴测结构图；
图3为本发明实施例所述的上盖轴测结构图；
图4为本发明实施例所述的上盖另一角度轴测结构图；
图5为本发明实施例所述的囊皮导套轴测结构图；
图6为本发明实施例所述的囊皮导套主视结构图；
图7为本发明实施例所述囊皮轴测结构图；
图8为本发明实施例所述囊皮另一角度轴测结构图；
图9为本发明实施例所述囊皮主视结构示意图；
图10为本发明实施例所述起伏活塞轴测结构图；
图11为本发明实施例所述下压环轴测结构图；
图12为本发明实施例所述下压环另一角度轴测结构图；
图13为本发明实施例所述下底座轴测结构图；
图14为本发明实施例所述下底座主视结构示意图；
图中：
1-上盖；2-起伏活塞；21-小腔室；22-小腔室气路通道；23-上端限位结构；24-下端限位结构；25-凸缘；3-滑动活塞；4-囊皮；5-囊皮导套；6-支撑环；7-下底座；71-大腔室气路通道；8-下压环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
一种变刚度空气弹簧，包括上盖1、起伏活塞2、滑动活塞3、囊皮4、下底座7；上盖1固定在起伏活塞2顶部，囊皮4固定在起伏活塞2底部且囊皮4内腔与起伏活塞2内腔连通形成空气弹簧内腔，下底座7固定在囊皮4底部；滑动活塞3滑动连接在起伏活塞2内腔，且滑动活塞3外周与起伏活塞2内壁密封连接；滑动活塞3将所述空气弹簧内腔分隔为上下两部分，上部分为小腔室，下部分为大腔室，小腔室及大腔室分别通过单独的气路连接压缩机供气；通过调节小腔室内气体的气压，使滑动活塞3在起伏活塞2内腔上下滑动，改变大腔室与小腔室的体积，最终改变空气弹簧的刚度。
进一步地，所述起伏活塞2上部设有小腔室气路通道22，小腔室气路通道22分别与所述小腔室及压缩机连通。
进一步地，所述下底座7设有大腔室气路通道71，大腔室气路通道71分别与所述大腔室及压缩机连通。
进一步地，所述起伏活塞2内腔上端设有上端限位结构23，下端设有下端下位结构24，用于对所述滑动活塞3进行上下滑动限位。
进一步地，所述上盖1通过底部的卡接结构与起伏活塞2顶部卡接。
进一步地，所述囊皮4顶部设有向内侧翻折的翻边结构，翻边结构末端设有螺纹部，通过螺纹部与所述起伏活塞2固定连接；所述囊皮4底部也设有螺纹部，通过螺纹部与所述下底座固定连接。
进一步地，还包括囊皮导套5，囊皮导套5套接在囊皮4外周。
进一步地，还包括支撑环6，支撑环6抵接在囊皮4内壁。
进一步地，还包括防尘罩9，防尘罩9套接在囊皮4外部，防尘罩9上下两端分别与所述起伏活塞2及下底座7连接。
进一步地，还包括下压环8，下压环8套接在所述囊皮4与下底座7连接处外周，且下压环8通过环形卡槽与下底座7卡接限位。
实施例
如图1至图14所示，一种变刚度空气弹簧，包括上盖1、起伏活塞2、滑动活塞3、囊皮4、囊皮导套5、支撑环6、下底座7。
所述上盖1底部设有一圈卡舌，上盖1通过卡舌与起伏活塞2顶部卡接固定。
所述囊皮4顶部设有向内部翻折的翻边，翻边底部通过螺纹部与起伏活塞2底部的螺纹部连接固定。囊皮导套5套接在囊皮4外周，支撑环6固定支撑在囊皮4内腔。
下压环8套接在囊皮底部4外周，下底座7与囊皮4底部螺纹连接，并通过下压环8内环的环形卡槽对下底座7进行轴向限位。
防尘罩9安装在囊皮4外侧，防尘罩9上端与起伏活塞2的凸缘25连接，下端与下底座的凸缘连接。
囊皮4的内腔与起伏活塞2的内腔连通，形成空气弹簧内腔。滑动活塞3安装在起伏活塞2的内部，滑动活塞3外周与起伏活塞2内腔壁密封连接且可沿起伏活塞2内腔壁上下滑动。起伏活塞3内腔上下端分别设有上端限位结构23及下端限位结构24，防止滑动活塞3滑脱。
通过滑动活塞3将空气弹簧内腔分隔为上下两部，上部为小腔室，下部为大腔室。起伏活塞2上设有小腔室气路通道22，其与小腔室连通。下底座7上设有大腔室气路通道71，其与大腔室连通。小腔室气路通道22及大腔室气路通道71由同一压缩机供气。
通过调节小腔室内气体的气压，可以使滑动活塞3上下滑动，改变空气弹簧工作过程中大小腔室的体积，从而可以改变空气弹簧刚度。
以下给出示工作示例：
小腔室内没有气体时，滑动活塞位于起伏活塞内腔最上端，大腔室的体积最大，此时空气弹簧的刚度最小。当小腔室内有一定的气体时，滑动活塞下滑，大腔室的体积减小，此时空气弹簧的刚度变大，通过调整小腔室内的气压大小，可以调节大腔室的体积大小，从而调节空气弹簧的刚度大小。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种变刚度空气弹簧，其特征在于，包括上盖、起伏活塞、滑动活塞、囊皮、下底座；上盖固定在起伏活塞顶部，囊皮固定在起伏活塞底部且囊皮内腔与起伏活塞内腔连通形成空气弹簧内腔，下底座固定在囊皮底部；滑动活塞滑动连接在起伏活塞内腔，且滑动活塞外周与起伏活塞内壁密封连接；滑动活塞将所述空气弹簧内腔分隔为上下两部分，上部分为小腔室，下部分为大腔室，小腔室及大腔室分别通过单独的气路连接压缩机供气；通过调节小腔室内气体的气压，使滑动活塞在起伏活塞内腔上下滑动，改变大腔室与小腔室的体积，最终改变空气弹簧的刚度。
2.如权利要求1所述的一种变刚度空气弹簧，其特征在于，所述起伏活塞上部设有小腔室气路通道，小腔室气路通道分别与所述小腔室及压缩机连通。
3.如权利要求2所述的一种变刚度空气弹簧，其特征在于，所述下底座设有大腔室气路通道，大腔室气路通道分别与所述大腔室及压缩机连通。
4.如权利要求1所述的一种变刚度空气弹簧，其特征在于，所述起伏活塞内腔上端设有上端限位结构，下端设有下端下位结构，用于对所述滑动活塞进行上下滑动限位。
5.如权利要求1所述的一种变刚度空气弹簧，其特征在于，所述上盖通过底部的卡接结构与起伏活塞顶部卡接。
6.如权利要求1所述的一种变刚度空气弹簧，其特征在于，所述囊皮顶部设有向内侧翻折的翻边结构，翻边结构末端设有螺纹部，通过螺纹部与所述起伏活塞固定连接；所述囊皮底部也设有螺纹部，通过螺纹部与所述下底座固定连接。
7.如权利要求1所述的一种变刚度空气弹簧，其特征在于，还包括囊皮导套，囊皮导套套接在囊皮外周。
8.如权利要求1所述的一种变刚度空气弹簧，其特征在于，还包括支撑环，支撑环抵接在囊皮内壁。
9.如权利要求1所述的一种变刚度空气弹簧，其特征在于，还包括防尘罩，防尘罩套接在囊皮外部，防尘罩上下两端分别与所述起伏活塞及下底座连接。
10.如权利要求1所述的一种变刚度空气弹簧，其特征在于，还包括下压环，下压环套接在所述囊皮与下底座连接处外周，且下压环通过环形卡槽与下底座卡接限位。
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