[發(fā)明專利]一種活塞基座形狀可變的空氣彈簧及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410074094.7
• 申請(qǐng)日: 2014-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN103883659A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李仲興;馬孜立;郭子權(quán);江洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F9/04
• 分類號(hào): F16F9/04;F16F9/32;F16F9/50;B60G17/048;B60G17/052
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛懸架系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是懸架系統(tǒng)的空氣彈簧結(jié)構(gòu)。?

背景技術(shù)

空氣彈簧作為懸架系統(tǒng)中的彈性元件，是在一個(gè)密封的容器中充入壓縮氣體，利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)其彈簧作用，具有良好的緩沖、隔振效果。這種彈簧的剛度在載荷變化的過(guò)程中是可變的，因?yàn)樽饔迷趶椈缮系妮d荷增加時(shí)，容器內(nèi)的定量氣體受壓縮，氣壓升高，則彈簧的剛度增大；反之當(dāng)載荷減小時(shí)，彈簧內(nèi)的氣壓下降，剛度減小。除了通過(guò)變化外界載荷大小改變彈簧剛度以外，根據(jù)空氣彈簧剛度公式還可以通過(guò)改變空氣彈簧容積和有效面積變化率達(dá)到變剛度的目的。?

空氣彈簧分為嚢式和膜式兩種，傳統(tǒng)膜式空氣彈簧主要構(gòu)件有膜式空氣彈簧囊體、氣囊活塞底座、傳動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和空氣補(bǔ)給系統(tǒng)等。氣囊活塞底座氣囊變形時(shí)，其底部卷曲的嚢皮在活塞底座表面滾動(dòng)進(jìn)行工作。有的空氣彈簧通過(guò)在空氣彈簧外接附加氣室來(lái)達(dá)到變剛度的目的，這種帶附加氣室的空氣彈簧有如下缺陷：1、只能通過(guò)增加附加氣室容積在原有剛度基礎(chǔ)上降低剛度，不能增大剛度；2、附加氣囊的體積太大，管路過(guò)長(zhǎng)，系統(tǒng)時(shí)滯現(xiàn)象明顯。?

湖南大學(xué)胡德安等2012年1月發(fā)表在《計(jì)算機(jī)仿真》第29卷第一期中的《基于活塞形狀改變的空氣彈簧特性仿真研究》通過(guò)有限元建模和仿真分析了空氣彈簧在不同活塞形狀下的剛度變化特性，但并未提出具體的活塞基座形狀可變的空氣彈簧結(jié)構(gòu)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種活塞基座形狀可變的空氣彈簧及其控制方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置空間緊湊，可控環(huán)形氣囊的壓力和體積可迅速變化，空氣彈簧的剛度可無(wú)級(jí)控制。?

??本發(fā)明所述一種活塞基座形狀可變的空氣彈簧采用的技術(shù)方案是：包括一個(gè)活塞基座，活塞基座的頂面緊貼空氣彈簧主氣囊，活塞基座外壁處有一圈可控環(huán)形氣囊，可控環(huán)形氣囊的最外圈接觸若干個(gè)均勻布置在同一個(gè)圓上的搖板的內(nèi)側(cè)面，每個(gè)搖板上端均通過(guò)鉸接銷與活塞基座鉸接，每個(gè)搖板的外側(cè)面均接觸空氣彈簧主氣囊，在其中一個(gè)鉸接銷上設(shè)有一個(gè)角度傳感器；活塞基座的底部中心處開有一個(gè)軸向的盲孔，盲孔中心設(shè)置T型導(dǎo)管，T型導(dǎo)管的水平管的兩端分別穿過(guò)活塞基座上的相應(yīng)的徑向孔后連接可控環(huán)形氣囊，T型導(dǎo)管的垂直管向下伸出盲孔之外連接儲(chǔ)氣室，儲(chǔ)氣室通過(guò)另一導(dǎo)管連接空氣彈簧主氣囊。?

??每個(gè)搖板下端向活塞基座的中心軸方向傾斜的角度不超過(guò)10°，?每個(gè)搖板下端向遠(yuǎn)離活塞基座的中心軸方向傾斜的角度不超過(guò)20°。?

??本發(fā)明所述一種活塞基座形狀可變的空氣彈簧的控制方法采用的技術(shù)方案是：控制器監(jiān)測(cè)車輪速度，控制儲(chǔ)氣室對(duì)可控環(huán)形氣囊充、放氣和對(duì)空氣彈簧主氣囊充氣，選擇性地控制可控環(huán)形氣囊內(nèi)氣壓，以控制空氣彈簧的剛度。?

?當(dāng)控制器接收到車身位移傳感器和車速傳感器傳來(lái)的車輛低速行駛的信號(hào)后，控制所述T型導(dǎo)管連通大氣，使可控環(huán)形氣囊內(nèi)氣壓下降，帶動(dòng)搖板向活塞基座的中心軸方向擺動(dòng)，空氣彈簧剛度下降；當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，控制器輸出指令使儲(chǔ)氣室對(duì)可控環(huán)形氣囊充氣，可控環(huán)形氣囊膨脹迫使搖板向遠(yuǎn)離活塞基座的中心軸方向擺動(dòng)，空氣彈簧剛度增大。?

本發(fā)明的有益效果是：?

1、利用控制器控制儲(chǔ)氣室對(duì)可控環(huán)形氣囊充、放氣，可控環(huán)形氣囊?guī)?dòng)搖板的擺動(dòng)以改變活塞基座形狀從而改變空氣彈簧的剛度，使空氣彈簧主氣囊的有效面積發(fā)生變化，并能使可控環(huán)形氣囊內(nèi)氣壓迅速改變，使空氣彈簧剛度在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣彈簧剛度的無(wú)級(jí)控制。

2、可控環(huán)形氣囊體積小，反應(yīng)速度快，可控環(huán)形氣囊的壓力和體積可迅速變化適用于主動(dòng)式懸架，通過(guò)改變可控環(huán)形氣囊的氣壓大小達(dá)到改變主氣囊彈簧剛度的目的。?

3、通過(guò)將搖板安裝孔開口一定角度以控制搖板擺動(dòng)范圍，通過(guò)在一定角度內(nèi)擺動(dòng)的搖板機(jī)械結(jié)構(gòu)改變空氣彈簧底部氣囊形狀，從而改變空氣彈簧工作時(shí)的有效面積變化率，并通過(guò)選擇性控制可控環(huán)形氣囊內(nèi)的氣壓，達(dá)到變剛度的目的，可以保證車輛在行駛過(guò)程中當(dāng)可控環(huán)形氣囊突然失效時(shí)，車輛懸架系統(tǒng)仍具有一定的剛度，提高了車輛的行駛性能和安全性。??

4、本發(fā)明中的活塞基座可在原基座上改進(jìn)，不僅可節(jié)省成本，還可充分利用活塞基座內(nèi)部空間布置管道、導(dǎo)線。

5、針對(duì)不同路況進(jìn)行調(diào)節(jié)，可對(duì)車輛四輪進(jìn)行獨(dú)立控制，適用于對(duì)車輛的主動(dòng)控制。?

6、可根據(jù)車速、側(cè)傾角及俯仰角來(lái)配置本發(fā)明空氣彈簧剛度，控制器利用車速傳感器和陀螺儀傳來(lái)的信號(hào)與預(yù)設(shè)的空氣彈簧剛度值進(jìn)行配對(duì)，找到當(dāng)前工況下所需剛度對(duì)應(yīng)的搖板擺動(dòng)角度，并通過(guò)改變可控環(huán)形氣囊內(nèi)部氣壓達(dá)到改變搖板的擺動(dòng)角度的目的。?