[发明专利]一种空气弹簧容积调节机构及其应用和控制方法

说明书

本发明公开一种空气弹簧容积调节机构及其应用和控制方法，附加气室内设置有固定螺旋面板和带有旋转轴的旋转螺旋面板，固定旋转面板固定安装于附加气室内的外筒壁的内表面上，带有旋转轴的旋转螺旋面板沿附加气室的中轴线方向竖直设立；旋转轴的底端延伸至下底座的内腔中，并由下底座的内腔中的驱动电机驱动旋转；旋转螺旋面板随着旋转轴的转动而旋转。本发明通过驱动旋转螺旋面板做顺时针或逆时针旋转运动，来改变空气弹簧的工作容积，进而改变空气弹簧的刚度。上层控制器输出所需附加气室的容积，下层控制器控制电机转动的角度，控制悬架在工作过程中附加气室处于最佳容积，以适应车辆各种行驶工况，改善悬架系统综合性能。

技术领域

本发明属于车辆悬架技术，具体涉及一种空气弹簧容积调节机构及其应用和控制方法。

背景技术

空气弹簧是利用密封空气的气压和可压缩性实现静态承载和动态回弹的作用，具有缓和冲击、减小振动的功能。在电控空气悬架上应用较多的是普通的空气弹簧，普通的空气弹簧设计制造完成后，在使用过程中，其各方面性能几乎没有多大的改变，以致不能够很好的应对车辆在使用过程中所处的各种工况。空气弹簧力学性能与初始气压、有效面积、容积及其变化率等有关。若要得到性能更优的空气弹簧，现阶段的研究成果主要围绕空气弹簧的容积展开，譬如专利(授权公众号：CN103244597B)以及专利(授权公众号：CN103307188B)提出了空气弹簧外置若干附加气室，不同的附加气室与空气弹簧主气室通过通断组合实现不同的空气弹簧实际工作体积，以此实现刚度的多级调节，其中比较成熟的方案是软、中、硬三级可调，也已在实车中采用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种空气弹簧容积调节机构及其应用和控制方法。

技术方案：本发明的一种空气弹簧容积调节机构，包括附加气室、下底座和弹簧座，附加气室安装于下底座顶端、弹簧座安装于下底座底端，其特征在于：所述附加气室内部设置有固定螺旋面板和带有旋转轴的旋转螺旋面板，固定旋转面板固定安装于附加气室外筒壁的内表面，旋转螺旋面板的旋转轴沿附加气室的中轴线方向竖直设立；旋转轴的底端延伸至下底座的内腔中，并由下底座的内腔中的驱动电机驱动旋转；旋转螺旋面板随着旋转轴的转动而旋转；

所述旋转螺旋面板与固定螺旋面板共同将附加气室内腔划分为两部分，即与主气室相通的工作空间和与外界环境相通的非工作空间。

进一步的，所述固定螺旋面板与旋转螺旋面板对应的每级面板之间的距离均相同且同心，另外固定螺旋面板与旋转螺旋面板的尺寸和面板级数可根据附加气室的实际大小而定；两者均采用金属刚性材质。同时，固定螺旋面板与旋转螺旋面板两者的相对位置在最大容积出和最小容积处刚好相反。

进一步的，所述附加气室整体呈中空圆柱形，附加气室顶部覆盖有上盖板，上盖板上开设有贯通孔(能够实现附加气室的工作空间与主气室之间的气体交换)；附加气室的外筒壁内表面上设有与固定螺旋面板相适配的螺旋凹槽，固定螺旋面板的每级面板的边缘均卡固于螺旋凹槽中。

进一步的，所述固定螺旋面板的最上层面板和最下层面板上分别设有上通孔和下通孔；所述上通孔和下通孔的直径均不超出固定螺旋面板上的端平面的范围以保证工作空间的密封性。

进一步的，所述下底座的内腔中还有设有主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与驱动电机的输出轴相连，从动齿轮与旋转轴的底端相连，主动齿轮与从动齿轮相啮合。通过旋转轴带动旋转螺旋面板做顺时针或逆时针旋转运动，即可改变固定螺旋面板、旋转螺旋面板及附加气室外筒壁所围成的附加气室工作空间，从而改变空气弹簧的刚度。

进一步的，所述附加气室与下底座的连接处开设有联通孔(能够实现附加气室的非工作空间与外界的压强平衡)，下底座的侧壁上开设有通气孔和通气管路。