气动可调阻尼同轴一体式减振支柱

摘要

本发明提供了一种气动可调阻尼同轴一体式减振支柱，包括减振器、位于减振器上方的空气弹簧、固定于所述减振器侧壁上的气动可调阻尼装置以及连接所述空气弹簧和气动可调阻尼装置的气管，所述空气弹簧与减振器为同轴一体式布置。本发明可以根据车辆负载的变化进行减振器阻尼系数的调整，在车辆负载较大时提供较大的阻尼系数，在车辆负载较小时提供较小的阻尼系数，提高了悬架系统的自适应能力，改善了车辆悬架的减振性能；气动可调阻尼装置结构简单，零件少，提高了气动可调阻尼减振支柱的加工装配效率以及可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆底盘技术领域，尤其涉及一种适用于装有空气悬架且有效负载变化较大的车辆的气动可调阻尼同轴一体式减振支柱。

背景技术

悬架是车辆底盘中的重要部件，对车辆的动态性能影响重大，传统减振器的阻尼系数为定值，不能满足车辆在负载变化时对减振器阻尼系数的调整要求，因而难以达到令人满意的减振效果。 近年来发展起来的半主动悬架能够根据车辆行驶状况变化实时调节减振器的阻尼系数，但由于其结构复杂、响应慢、控制系统设计要求较高同时带来可靠性降低，因而整体性能仍有待进一步提高。

针对上述问题，有必要提供一种气动可调阻尼同轴一体式减振支柱。

发明内容

本发明提供了一种气动可调阻尼同轴一体式减振支柱，其在无需控制单元的条件下，减振器能够直接根据空气弹簧内部的气体压力进行阻尼的自适应调节。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种气动可调阻尼同轴一体式减振支柱，包括减振器、位于减振器上方的空气弹簧、固定于所述减振器侧壁上的气动可调阻尼装置以及连接所述空气弹簧和气动可调阻尼装置的气管，所述空气弹簧与减振器为同轴一体式布置。

作为本发明的进一步改进，所述减振器为三筒式结构，包括工作腔、储油腔和工作腔与储油腔之间的过渡腔，所述气动可调阻尼装置限定所述过渡腔和储油腔之间的流体流动，所述储油腔的顶部充有气体。

作为本发明的进一步改进，所述工作腔上腔顶端设有若干小孔，工作腔与过渡腔通过小孔相连通。

作为本发明的进一步改进，所述空气弹簧上部设有上密封板，上密封板与减振器之间装有橡胶缓冲体。

作为本发明的进一步改进，所述减振器中间轴线上设有延伸出减振器上部的活塞杆，活塞杆上位于上密封板的上方设有上螺母，上螺母用于限定上密封板的上行极限位置，活塞杆的下部设有活塞阀总成，所述减振器的底部设有底阀总成。

作为本发明的进一步改进，所述活塞杆上还安装有回弹限位块。

作为本发明的进一步改进，所述气动可调阻尼装置包括一面开孔的中空式外壳、与外壳连接的端盖、位于端盖内部的T形杆以及位于T形杆和外壳之间的弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述端盖和T形杆之间有气室，所述端盖上开有小孔，气管与小孔相连通，将来自空气弹簧的气体引入气室。

本发明具有如下有益效果：

空气弹簧和减振器同轴一体式布置，结构紧凑，减小了悬架系统的安装空间，若有必要，空气弹簧可以和减振器采用分体式布置，空气弹簧可以替换为油气弹簧；气动可调阻尼装置利用T形杆在空气压力和弹簧弹力的合力作用下可以前后移动的原理，对减振器储油腔和过渡腔的油液流动进行限制；

本发明可以根据车辆负载的变化进行减振器阻尼系数的调整，在车辆负载较大时提供较大的阻尼系数，在车辆负载较小时提供较小的阻尼系数，提高了悬架系统的自适应能力，改善了车辆悬架的减振性能；气动可调阻尼装置结构简单，零件少，提高了气动可调阻尼减振支柱的加工装配效率以及可靠性。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式中气动可调阻尼一体式减振支柱结构原理图；

图2为本发明一具体实施方式中减振器及气动可调阻尼装置的腔室分布图；

图3为本发明一具体实施方式中气动可调阻尼装置结构原理图；

图4为本发明一具体实施方式中空气弹簧压力较小时的压缩行程油液流动图；

图5为本发明一具体实施方式中空气弹簧压力较大时的压缩行程油液流动图；

图6为本发明一具体实施方式中空气弹簧压力较小时的伸张行程油液流动图；

图7为本发明一具体实施方式中空气弹簧压力较大时的伸张行程油液流动图。

图中，1-上螺母；  2-密封圈；  3-上密封板；  4-缓冲体；  5-卡箍；  6-密封圈；  7-减振器；  8-密封圈；  9-外筒壁；  10-气体；  11-过渡筒壁；  12-小孔；  13-内筒壁； 14-回弹限位块；  15-空气弹簧；  16-密封圈；  17-密封圈；  18-支撑架；  19-保持架；  20-活塞杆；  21-活塞阀总成；  22-螺母；  23-螺栓；  24-底阀总成；  25-螺母；  26-气管；  27-外壳；  28-油封；  29-弹簧；  30-T形杆；  31-左端盖。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明公开了一种气动可调阻尼同轴一体式减振支柱，包括减振器、位于减振器上方的空气弹簧、固定于减振器侧壁上的气动可调阻尼装置以及连接空气弹簧和气动可调阻尼装置的气管。其中：

减振器为三筒式结构，包括工作腔、储油腔和工作腔与储油腔之间的过渡腔，气动可调阻尼装置限定过渡腔和储油腔之间的流体流动，储油腔的顶部充有少量的气体。工作腔上腔顶端设有若干小孔，工作腔与过渡腔通过小孔相连通。

空气弹簧上部设有上密封板，上密封板与减振器之间装有橡胶缓冲体。减振器中间轴线上设有延伸出减振器上部的活塞杆，活塞杆上位于上密封板的上方设有上螺母，上螺母用于限定上密封板的上行极限位置，活塞杆的下部设有活塞阀总成，减振器的底部设有底阀总成。活塞杆上还安装有回弹限位块。

气动可调阻尼装置包括一面开孔的中空式外壳、与外壳连接的端盖、位于端盖内部的T形杆以及位于T形杆和外壳之间的弹簧。端盖和T形杆之间形成有气室，端盖上开有小孔，气管与小孔相连通，将来自空气弹簧的气体引入气室。

本发明中空气弹簧与减振器为同轴一体式布置，结构紧凑，减小了悬架系统的安装空间，若有必要，空气弹簧可以和减振器采用分体式布置，空气弹簧可以替换为油气弹簧；气动可调阻尼装置利用T形杆在空气压力和弹簧弹力的合力作用下可以前后移动的原理，对减振器储油腔和过渡腔的油液流动进行限制。

图1所示为本发明一具体实施方式中气动可调阻尼一体式减振支柱结构原理图。空气弹簧15通过保持架19、支撑架18固结在减振器7上，空气弹簧的上方通过卡箍5与上密封板3固结在一起，活塞杆20上的螺母1限制了上密封板的上行极限位置，上密封板3与减振器顶端之间装有橡胶缓冲体4；为了保证减振器7和空气弹簧15的密封性，分别安装了密封圈2、密封圈6、密封圈8以及密封圈16和17。

减振器7为三筒式减振器，包括外筒9，过渡筒11和内筒13，储油腔的顶部充有少量的气体10，过渡腔与工作腔通过小孔12相连；活塞杆20上装有回弹限位块14，活塞阀总成21通过螺母22固定在活塞杆20上，底阀总成24与螺栓23和螺母25固结在一起。

空气弹簧15通过气管26与气动可调阻尼装置的左端盖31相连，气动可调阻尼装置的外壳27焊接在减振器7的外筒壁上，T形杆30与外壳27之间装有弹簧29，为了保证D腔与C腔之间的密封性，安装了油封28。

由于空气弹簧是完全密封的，因此，当车辆负载变化时，空气弹簧的体积必然随之变化，根据恒温状态下的理想气体状态方程：

。

空气弹簧15的内部气压也会发生变化。当车辆负载增加时，空气弹簧15的体积减小，气压升高，当车辆负载减小时，空气弹簧15的体积增大，气压降低。

结合图2和图3所示，减振器及气动可调阻尼装置的腔室分布如下：

A为减振器工作腔，B为减振器过渡腔，C为减振器储油腔，D为气动可调阻尼装置的内腔，E为气动可调阻尼装置的气室。通过气管26将空气弹簧15中的气体引入到气动可变阻尼装置的气室E中，T形杆30在气室E中气体对其产生的压力和弹簧29的弹力的合力作用下进行前后位置的移动，进而限制减振器过渡腔B和储油腔C之间的流体流动。

图4所示为本发明一具体实施方式中空气弹簧压力较小时的压缩行程油液流动图。当减振器处于压缩行程时，减振器内的油液一部分通过活塞阀从下工作腔流向上工作腔，另一部分经底阀从下工作腔流向储油腔。根据活塞阀和底阀的结构，此时减振器的阻尼力主要由底阀和油液流过该阀的阻力所决定。若此时空气弹簧内的气体压力较小，那么气室E中的气体压力将小于弹簧的弹力，T形杆位置靠左，减振器过渡腔内的流体流向储油腔的阻力较小。大量油液经上工作腔顶部的小孔流向过渡腔再流向储油腔，上工作腔油压降低，通过活塞阀从下工作腔流向上工作腔的油液流量将增大，经底阀从下工作腔流向储油腔的油液流量将减小，减振器的阻尼力变小。

图5所示为本发明一具体实施方式中空气弹簧压力较大时的压缩行程油液流动图。当减振器处于压缩行程且空气弹簧内的气体压力较大时，那么气室E中的气体压力将大于弹簧的弹力，T形杆位置靠右。以极限位置为例，当T形杆完全堵住了油液从过渡腔流向储油腔的流体通道，油液将无法经上工作腔顶部的小孔流向过渡腔，那么通过活塞阀从下工作腔流向上工作腔的油液流量将减小，经底阀从下工作腔流向储油腔的油液流量将增大，减振器的阻尼力变大。

图6所示为本发明一具体实施方式中空气弹簧压力较小时的伸张行程油液流动图。当减振器处于拉伸行程时，减振器内的油液一部分通过活塞阀从上工作腔流向下工作腔，另一部分经底阀从储油腔流向下工作腔。根据活塞阀和底阀的结构，此时减振器的阻尼力主要由活塞阀和油液流过该阀的阻力所决定。若此时空气弹簧内的气体压力较小，根据上文可知，油液可以经上工作腔顶部的小孔流向过渡腔再流向储油腔，那么通过活塞阀从上工作腔流向下工作腔的油液流量将减小，经底阀从储油腔流向下工作腔的油液流量将增大，减振器的阻尼力变小。

图7所示为本发明一具体实施方式中空气弹簧压力较大时的伸张行程油液流动图。当减振器处于拉伸行程且空气弹簧内的气体压力较大时，同样以极限位置为例，T形杆完全堵住了油液从过渡腔流向储油腔的流体通道，油液将无法经上工作腔顶部的小孔流向过渡腔，那么通过活塞阀从上工作腔流向下工作腔的油液流量将增大，经底阀从储油腔流向下工作腔的油液流量将减小，减振器的阻尼力变大。

综上所述，本发明提供的气动可调阻尼同轴一体式减振支柱利用车辆负载与空气弹簧内部气压的正比例关系，通过气管将空气弹簧内的气体引入气动可变阻尼装置之中，气动可变阻尼装置中的T形杆在气体压力和弹簧弹力的综合作用前后移动，进而限制减振器过渡腔与储油腔之间的流体流动，实现了根据车辆负载自适应调节减振器阻尼特性的功能，提高了车辆悬架的减振性能。

本发明的有益效果是，可以根据车辆负载的变化进行减振器阻尼系数的调整，在车辆负载较大时提供较大的阻尼系数，在车辆负载较小时提供较小的阻尼系数，提高了悬架系统的自适应能力，改善了车辆悬架的减振性能；气动可调阻尼装置结构简单，零件少，提高了气动可调阻尼减振支柱的加工装配效率以及可靠性。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。