[发明专利]一种新型空气弹簧刚度自适应连续调节系统

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种车辆空气悬架用空气弹簧的刚度连续调节系统和方 法。这种自适应刚度调节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其它车辆和机械设备。

二、技术现状：

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，发达国家在其载客大巴，城市公交大巴，货运大卡车和轨 道交通车辆及其它车辆的悬架系统中广泛地采用了空气弹簧。我国为了赶 超这一发展方向，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，为了进一步扩大空气弹簧的可变刚度的范围，以利 其更适用于车辆载荷的变化，人们开展了深入的探索。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、副气室间的连接通 道上的电磁阀来实现弹性气体容积的改变而达到改变空气弹簧的刚度。在 非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，由执行机构调节空气弹簧的刚度。它的主要不足在于系统的响应时滞 稍大；其次，由于系统的信号的采集处理到执行较为繁杂，其成本远高于 普通的空气悬架；再者，空气弹簧的刚度不能连续调节。

三、发明目的和解决方案：

本发明的目的就是要研发出一种低成本的，能自动根据车辆的载荷和 行驶及道路的状况自适应调节刚度的空气弹簧、一种简单可靠、响应快捷 的弹簧刚度自适应连续调节系统。

本发明的解决方法是：将现有技术中的控制信号由ECU发出的电信号 改变为空气弹簧气囊内的空气压力信号，由该压力信号直接作用于一气动 滑阀阀芯的一端，而另一端由弹簧力作用。车辆空载时，空气弹簧气囊内 空气压力乘以滑阀阀芯的截面积所产生的推力与弹簧力平衡，该节流阀的 节流口处于最大开口，空气弹簧的刚度为最小；当车辆的载荷增加，气囊 内空气压力上升，作用在滑阀阀芯的截面积所产生的推力增大，推动滑阀 阀芯克服弹簧力下移，达到新的平衡，滑阀阀芯下移即关小了主、副气室 间的连接通道上的节流口，缩小了弹性气体容积，使空气弹簧的刚度增大， 适应相应的载荷。当车辆拐弯，由于惯性的作用，靠弯道外侧的空气弹簧 的气囊内空气压力上升，与此同时，同样关小了主、副气室间的连接通道 上的节流口，使空气弹簧的刚度增大，从而阻止了车身的进一步倾斜；当 车辆急速起步或急刹停车时，若空气弹簧的刚度不随之增大，同样由于惯 性的作用，会使车身产生后仰和前倾现象，本发明同样具有当车身产生后 仰和前倾发生时，提高后、前空气弹簧的刚度的功能，有效地抑制这种现 象的加剧。

为了削弱车辆在行驶过程中道路上的凸块对车身的冲击，本发明在 主、副气室的通道上并联了另一由主、副气室的压差控制的节流阀。当车 轮碰到凸块，主气室的压力迅速增长，该增长的压力导致了主、副气室的 压差迅速增长，当该将压差作用于阀芯的截面积所产生的推力大于弹簧 力，该阀迅速打开，加大了主、副气室间的连接通道上的节流口面积，迅 速地降低了空气弹簧的刚度，减轻了道路上的凸块对车身的冲击。而当车 轮越过了凸块，即压力脉冲消失，主、副气室的压差下降，该阀由弹簧力 推动迅速关闭，气囊内空气压力恢复正常，空气弹簧的刚度也随之复原。

本发明的控制信号直接取自主气室的压力，无需采集与转换，也无需 由ECU处理后再发出调节指令，执行机构再执行之。将控制信号和调节指 令合为一体，作用迅速、可靠，其响应时滞可以忽略，空气弹簧的刚度调 节灵敏度大为提高；由于将控制信号和调节指令合为一体，无需再有信号 的采集处理系统，成本大为下降；由于本发明的控制指令为主、副气室的 压力，空气弹簧的刚度随主气室的压力变化而调节，调节顺畅连续。

四、附图说明：

附图1是本发明的系统原理图。

五、实施方式：

本发明的具体实施方式是：当车辆静止、空载时，空气弹簧主气室1 内空气压力乘以节流阀3的阀芯的截面积所产生的推力与弹簧5的弹簧力 平衡，节流阀3的节流口处于最大开口，空气弹簧的刚度为最小，当车辆 的载荷增加，主气室1内空气压力上升，作用在节流阀3的阀芯的端面上 所产生的推力增大，推动节流阀3的阀芯克服弹簧5的弹簧力下移，达到 新的平衡，节流阀3的阀芯下移即关小了主气室1与副气室2间的连接通 道上的节流口，缩小了弹性气体容积，使空气弹簧的刚度增大，适应相应 的载荷。当车辆拐弯，由于惯性的作用，靠弯道外侧的空气弹簧的主气室 1内的空气压力上升，同时关小了节流阀3的节流口，缩小了弹性气体容 积，使空气弹簧的刚度增大，保持车身的平稳。当车辆急刹停车时，同样 由于惯性的作用，会使前悬挂上的的空气弹簧的主气室1内的空气压力上 升，同时关小了节流阀3的节流口，缩小了弹性气体容积，使空气弹簧的 刚度增大，阻止了车身的前倾；反之，当车辆急速起步，本发明同样具有 提高后空气弹簧的刚度的功能，有效地抑制了后仰现象的加剧。当车轮碰 到凸块，在主气室1内产生了一个压力脉冲，该压力脉冲在关小节流阀3 的节流口的同时，导致了主气室1与副气室2的压差迅速增长并同时打开 了节流口面积梯度大于节流阀3的节流阀4，加大了主气室1和副气室2 间的连接通道上的节流口面积，迅速地降低了空气弹簧的刚度，减轻了道 路上的凸块对车身的冲击。而当车轮越过了凸块，即压力脉冲消失，主、 副气室的压差下降，节流阀4迅速关闭，主气室1内空气压力恢复正常， 空气弹簧的刚度也随之复原。