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CN107035811A - 载荷自适应式行程相关变阻尼减振器 - Google Patents

载荷自适应式行程相关变阻尼减振器 Download PDF

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CN107035811A
CN107035811A CN201710492152.1A CN201710492152A CN107035811A CN 107035811 A CN107035811 A CN 107035811A CN 201710492152 A CN201710492152 A CN 201710492152A CN 107035811 A CN107035811 A CN 107035811A
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CN
China
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cylinder
inner cylinder
small
valve body
top cover
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Application number
CN201710492152.1A
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English (en)
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李静
董德志
韩紫云
谷贺冲
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Jilin University
Original Assignee
Jilin University
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Publication date
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Abstract

本发明公开了载荷自适应式行程相关变阻尼减振器，为克服现有行程相关阻尼减振器在车辆载荷变化时不能充分发挥减振器的优势甚至使车辆驾驶平顺性降低的问题，该变阻尼减振器包括减振器、空气弹簧(4)、气动调节装置与气动执行机构；空气弹簧(4)安装在减振器的顶端并套装在活塞杆(3)上，气动调节装置中的气道阀体(7)安装在减振器的内筒(23)上，柱塞(17)安装在内筒(23)中，柱塞(17)上端与气道阀体(7)滑动配合，柱塞(17)下端与内筒(23)的底端滑动配合；空气弹簧(4)通过减振器的上顶盖(2)上的出气口与气动执行机构的气管(31)连接，气管(31)通过电磁阀(30)与气道阀体(7)上的水平气道连接。

Description

载荷自适应式行程相关变阻尼减振器
技术领域
本发明涉及汽车底盘技术领域的一种装置，更确切地说，本发明涉及一种适用于各种车辆悬架系统的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器。
背景技术
悬架系统是车辆底盘中主要部件之一，在车辆行驶中对于车辆的平顺性、驾驶操纵性与乘员乘坐舒适性有着重要的影响。在目前市面上车辆悬架常用的减振器中，多采用筒式减振器。该类减震器活塞总成上有活塞压缩单向阀、活塞拉伸单向阀以及活塞流通阀，底阀总成上有底阀压缩单向阀、底阀拉伸单向阀以及底阀流通阀，通过减振器在压缩与伸张过程中，活塞上下移动，使阻尼液在上述阀件中流动并产生阻尼力以阻止活塞移动，将车辆振动能量转换为阻尼油液的流动热能，进而实现减振效果。由于上述减振器的阻尼特性与减振器性能和各阀片相关参数有关，上述各阀组件一旦安装好后，不能再对减振器的阻尼特性进行调整。为了满足车辆在不同路面与工况下对减振器的阻尼系数调节要求，近年来在传统减振器基础上发展起来的行程相关减振器，其能够在活塞小振幅行程下，提供较小的阻尼力；活塞大振幅行程下，提供较大的阻尼力。该类减振器对悬架的振动反应灵敏，调节迅速，能够适应各种路面的减振要求，显著改善车辆的驾驶平顺性。但该行程相关减振器中的旁通槽位置不能变化，所以在车辆空载与满载条件下，悬架的高度不同，并且减振器中活塞的平衡位置会发生变化，使得满载条件下该类行程相关减振器中活塞的平衡位置相对于旁通槽的位置会偏离于空载条件下的设计的理想值，进而在载荷变化条件下不能充分发挥减振器的优势甚至使车辆驾驶平顺性降低。
针对上述问题，有必要提供一种载荷自适应式行程相关变阻尼减振器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有的行程相关阻尼减振器在车辆载荷变化时，不能充分发挥减振器的优势甚至使车辆驾驶平顺性降低的问题，提供了一种载荷自适应式行程相关变阻尼减振器。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器包括减振器、空气弹簧、气动调节装置与气动执行机构；
所述的减振器包括上顶盖、活塞杆、密封板、顶盖、限位块、外筒、活塞总成、内筒与底阀总成；
所述的气动调节装置包括气道阀体与柱塞；
所述的气动执行机构包括电磁阀与气管；
所述的内筒安装在外筒的内腔中，内筒与外筒之间的间隙相等，内筒的底端面与外筒的筒底的内侧面相接触并采用焊接方式连接，气道阀体安装在内筒上端的缺口处，气道阀体上的气道凸台插入内筒与外筒上的凸台通孔与外凸台通孔中，密封板安装在内筒与外筒顶端，限位块与顶盖安装在内筒内为螺纹连接，限位块与顶盖之间为接触连接，限位块在顶盖的下面，活塞杆插入顶盖与限位块中，活塞总成固定安装在活塞杆的下端，底阀总成固定安装在内筒内腔的下端，空气弹簧固定安装在顶盖上并套装在活塞杆上，空气弹簧的上端通过上顶盖与活塞杆上端固定连接，空气弹簧的下端与顶盖的上端固定连接，柱塞安装在内筒中，柱塞的上端与气道阀体滑动连接，柱塞的下端与内筒的底端滑动连接；空气弹簧通过上顶盖上的空气弹簧出气口与气管连接，气管通过电磁阀与气道阀体上的水平气道连接。
技术方案中所述的减振器还包括上螺母、4号密封环、螺母、1号密封压圈与2号密封压圈；所述的上螺母安装在活塞杆的上端，上螺母的底端面与上顶盖的顶端面接触连接，螺母安装在活塞杆的下端，螺母的顶端面与活塞总成中的活塞的底端面接触连接，4号密封环安装在限位块上的密封环槽内，1号密封压圈套装在空气弹簧的上端与上顶盖的下端处，空气弹簧与上顶盖之间为固定连接，2号密封压圈套装在空气弹簧的下端与顶盖的上端处，空气弹簧与顶盖之间为固定连接。
技术方案中所述的气动调节装置还包括1号密封环、2号密封环、3号密封环、5号密封环与弹簧；所述的1号密封环安装在外筒上的外凸台通孔内壁上的1号密封环槽内，2号密封环安装在内筒上的凸台通孔内壁上的2号密封环槽内，1号密封环与2号密封环同时套装在气动调节装置中气道阀体上的气道凸台上为接触连接，3号密封环套装在柱塞上端的上密封环槽内，5号密封环套装在柱塞下端的下密封环槽内，弹簧安装在内筒底部的通道深盲孔的孔底与柱塞底端面之间。
技术方案中所述的空气弹簧采用螺旋弹簧替换，螺旋弹簧安装在上顶盖与顶盖之间，螺旋弹簧的顶端面与底端面分别和上顶盖的底端面与顶盖的顶端面接触连接，上顶盖、螺旋弹簧与顶盖套装在活塞杆上并采用上螺母固定，上螺母的底端面与上顶盖的顶端面接触连接；
所述的气动执行机构还包括控制阀与高压气源；所述的高压气源的进出口通过气管和常闭式电磁阀的一接口相连接，常闭式电磁阀的另一接口通过气管与气动调节装置中的气道阀体上的水平气道连接，控制阀的一端与高压气源通过气管连接。
技术方案中所述的内筒为上下端敞开式的筒式结构件，内筒由主圆筒体与圆心角小于等于180度的小圆环体组成，小圆环体与主圆筒体相贯，小圆环体与主圆筒体的回转轴线相互平行，小圆环体与主圆筒体的高度相等，只是在小圆环体的安装气道阀体的顶端处设置一缺口，即内筒中的小圆环体的高度小于外筒中的小外圆环体的高度，两者的高度差为气道阀体的上端凸缘的厚度。
小圆环体的内腔与主圆筒体的内腔相连通，小圆环体的下端为实心体并与主圆筒体下端的筒壁连成一体为复合体，复合体的中心处并沿小圆环体回转轴线设置有等横截面的一个通道深盲孔，通道深盲孔的横截面形状与安装在其中的柱塞下端横截面的形状相同，小圆环体的上端设置有圆形凸台，圆形凸台的回转轴线和小圆环体与主圆筒体的回转轴线垂直相交，圆形凸台的中心处沿其轴线设置有和小圆环体与主圆筒体内腔连通的凸台通孔，凸台通孔的内壁上设置有安装2号密封环的2号密封环槽，在内筒的主圆筒体上端的内孔壁上设置有安装限位块、顶盖的内螺纹，内筒底部筒壁上沿径向设置有孔，孔位于内筒安装底阀总成位置的下方，内筒的上端即在内螺纹的下方的筒壁上沿径向设置有结构相同的1号小孔与2号小孔。
技术方案中所述的外筒为底端有底的筒式结构件，外筒与内筒的结构形状相似，只是外筒的结构尺寸大于内筒的结构尺寸，外筒由外主圆筒体与圆心角小于等于180度的小外圆环体组成，小外圆环体与外主圆筒体相贯，小外圆环体与外主圆筒体的回转轴线相互平行，小外圆环体与外主圆筒体的高度相等，小外圆环体的内腔与外主圆筒体的内腔相连通；小外圆环体的上端设置有外圆形凸台，外圆形凸台的回转轴线和小外圆环体与外主圆筒体的回转轴线垂直相交，外圆形凸台的中心处沿其轴线设置有和小外圆环体与外主圆筒体内腔连通的外凸台通孔，外凸台通孔的内壁上设置有安装1号密封环的1号密封环槽，外筒中的小外圆环体的里侧设置有安装内筒中的小圆环体上的圆形凸台的外圆环形槽，外圆环形槽的回转轴线与外凸台通孔的回转轴线共线，外筒的外主圆筒体的回转轴线与内筒的主圆筒体的回转轴线共线，外筒的小外圆环体的回转轴线与内筒的小圆环体的回转轴线共线，外筒与内筒之间的间隙相等并形成储油腔。
技术方案中所述的气道阀体由竖直放置的阀体主体、水平放置的气道凸台与水平放置的阀体凸缘组成；所述的阀体主体是由两个圆柱面所围成的等横截面的直杆类结构件，左侧圆柱面的半径与内筒的小圆环体内半径相等，右圆柱面的半径与内筒中的主圆筒体的半径相等，阀体主体的中心处沿轴向设置有等横截面和柱塞中的上段杆配合的长条深孔即竖直通道。
所述的圆柱形的气道凸台水平地安装在阀体主体的左侧，气道凸台与阀体主体两成一体，气道凸台的回转轴线与阀体主体的回转轴线垂直相交，气道凸台的中心处并沿水平方向设置有圆柱形的中心孔即水平气道，气道凸台上的中心孔即水平气道与阀体主体上的长条孔即竖直通道连通。
所述的阀体凸缘为一块由两个弧形面与两个平面所围成的一个平板结构件，阀体凸缘与阀体主体的顶端对正地并连成一体，阀体凸缘的外侧弧形面和内筒的小圆环体的外圆柱面的半径相等并共面，阀体凸缘的里侧弧形面和内筒中的主圆筒体的半径相等并共面，两个弧形面相对正，两个弧形面回转中心在同侧，相对正的两个弧形面的两侧分别设置一个平面，两个平面相互平行并和两个弧形面的回转中心线对称平行。
技术方案中所述的柱塞由上段杆、中段杆与下段杆组成；上段杆与下段杆结构相同，皆为等横截面的直杆，所述的等横截面是由两条长度相等的相互平行的直线与两条结构相等的对称布置的弧线组成的长条截面；该长条截面和气道阀体上的竖直通道的横截面与内筒中的复合体上的通道深盲孔的横截面相同。
所述的中段杆为等横截面的直杆，中段杆的结构尺寸大于上段杆与下段杆的结构尺寸，即上段杆与下段杆和中段杆的两端形成台阶端面，中段杆的等横截面结构形状与内筒中的小圆环体的内腔横截面的形状相同，即中段杆由两段圆柱面所围成的等横截面的直杆类结构件，左侧圆柱面为半径和内筒中的小圆环体的内圆柱面半径相等的圆柱面，右圆柱面是面向内筒中的主圆筒体内腔的并与主圆筒体内腔半径相等的圆柱面，右圆柱面是内筒中的主圆筒体内腔圆柱面的一部分；中段杆的上、下两端设置有安装3号密封环与5号密封环的密封环槽；中段杆的右圆柱面上设置有一条宽度为1～3mm、深度为1～1.5mm与长度为30～60mm的旁通槽，旁通槽的上下两端采用圆柱面平缓过渡连接。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器中的空气弹簧或普通螺旋弹簧与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，在必要时也可以弹簧和减振器分体式布置；
2.本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器在活塞小振幅行程下，提供较小的阻尼力，活塞大振幅行程下，提供较大的阻尼力，并且反应灵敏、减振效果良好，能够有效的改善车辆的驾驶平顺性；
3.本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器通过气道阀体与柱塞装置，能够利用空气弹簧或高压气源的压力变化，使气道阀体内对于柱塞的压力改变，进而针对车辆不同载荷状态，实现减振器的旁通槽位置随车辆载荷状态随机变化自适应调节，使减振器在不同车辆载荷状态下均有良好的减振效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的带有空气弹簧的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器主视图上的全剖视图；
图1-a为图1中A处即气道阀体结构组成的局部放大视图；
图1-b为图1中B处即柱塞旁通槽结构组成的局部放大视图；
图1-c为图1中C处即柱塞下端部结构组成的局部放大视图；
图1-d为图1中柱塞结构组成的轴测投影视图；
图1-e为本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器中所采用的气道阀体结构组成的主视图；
图1-f为本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器中气道阀体结构组成的右视图；
图1-g为本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器中气道阀体结构组成的俯视图；
图1-h为图1中F-F处即减振器于旁通槽处的俯视图上的全剖视图；
图1-i为图1中G-G处即减振器于气道阀体处的俯视图上的全剖视图；
图1-j为本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器中活塞总成结构组成主视图上的全剖视图；
图1-k为本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器中底阀总成结构组成主视图上的全剖视图；
图2为本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器中气道阀体结构组成的轴测投影视图；
图3为本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器中柱塞上的旁通槽结构组成的轴测投影视图；
图4为本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器中柱塞下端结构组成的轴测投影视图；
图5为本发明所述的带有空气弹簧的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器的结构原理图；
图6为本发明所述的带有空气弹簧的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器的控制流程框图；
图7为本发明所述的带有螺旋弹簧的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器的结构原理图；
图中：1.上螺母，2.上顶盖，3.活塞杆，4.空气弹簧，5.空气弹簧内腔，6.密封板，7.气道阀体，8.1号密封环，9.2号密封环，10.顶盖，11.3号密封环，12.4号密封环，13.限位块，14.1号小孔，15.外筒，16.2号小孔，17.柱塞；18.上腔，19.活塞总成，20.旁通槽，21.螺母，22.下腔，23.内筒，24.5号密封环，25.弹簧，26.底阀总成，27.储油腔，28.孔，29.空气弹簧出气口，30.电磁阀，31.气管，32.螺旋弹簧，33.控制阀，34.高压气源，35.1号密封压圈，36.2号密封压圈，37.活塞环形阀片，38.活塞压缩单向阀，39.活塞拉伸单向阀，40.活塞流通单向阀，41.底阀环形阀片，42.底阀压缩单向阀，43.底阀拉伸单向阀，44.底阀流通阀，45.阀片固定螺栓，46.阀片固定螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图1，本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器包括减振器、空气弹簧4(或螺旋弹簧32)、气动调节装置与气动执行机构；其中：
所述的减振器为两筒式结构件，减振器包括上螺母1、上顶盖2、活塞杆3、密封板6、顶盖10、4号密封环12、限位块13、外筒15、活塞总成19、螺母21、内筒23、底阀总成26、1号密封压圈35与2号密封压圈36。
参阅图1、图1-a、图1-c、图1-h与图1-i，所述的内筒23为上下端敞开式的圆筒式结构件，由主圆筒体与圆心角小于等于180度的小圆环体组成，小圆环体与主圆筒体相贯，小圆环体与主圆筒体的回转轴线相互平行，小圆环体与主圆筒体的高度相等，小圆环体的内腔与主圆筒体的内腔相连通，小圆环体的下端为实心体并与主圆筒体下端的筒壁连成一体为复合体，复合体的中心处并沿小圆环体回转轴线设置有等横截面的一深盲孔，通道深盲孔的横截面形状与安装在其中的柱塞17下端横截面的形状相同，两者之间为滑动配合，以实现柱塞17在内筒23(的小圆环体)内并沿内筒23的轴向上下移动；小圆环体的上端设置有圆形凸台，圆形凸台的回转轴线和小圆环体与主圆筒体的回转轴线垂直相交，圆形凸台的中心处沿其轴线设置有和小圆环体与主圆筒体内腔连通的凸台通孔，凸台通孔的内壁上设置有安装2号密封环9的2号密封环槽，安装在2号密封环槽中的2号密封环9实现储油腔27与气道阀体7的密封；在内筒23上端的内孔壁上设置有安装限位块13、顶盖10的内螺纹，以实现限位块13及顶盖10的安装；内筒23底部筒壁上沿径向设置有一个孔28，孔28位于内筒23安装底阀总成26位置的下方，以实现阻尼液在储油腔27与工作腔的下腔22之间的流动，内筒23的上部即在内螺纹的下方的筒壁上沿径向设置有结构相同的1号小孔14、2号小孔16，以实现阻尼液在储油腔27与工作腔的上腔18之间的流动。
参阅图1、图1-a、图1-c、图1-h与图1-i，所述的外筒15为底端有底的圆筒式结构件，外筒15与内筒23的结构形状相似，只是外筒15的结构尺寸大于内筒23的结构尺寸，外筒15由外主圆筒体与圆心角小于等于180度的小外圆环体组成，小外圆环体与外主圆筒体相贯，小外圆环体与外主圆筒体的回转轴线相互平行，小外圆环体与外主圆筒体的高度相等，小外圆环体的内腔与外主圆筒体的内腔相连通；小外圆环体的上端设置有外圆形凸台，外圆形凸台的回转轴线和小外圆环体与外主圆筒体的回转轴线垂直相交，外圆形凸台的中心处沿其轴线设置有和小外圆环体与外主圆筒体内腔连通的外凸台通孔，外凸台通孔的内壁上设置有安装1号密封环8的1号密封环槽，安装在1号密封环槽中的1号密封环8实现储油腔27与气道阀体7的密封；外筒15中的小外圆环体的里侧设置有安装内筒23中的小圆环体上的圆形凸台的外圆环形槽，外圆环形槽的回转轴线与外凸台通孔的回转轴线共线，内筒23安装在外筒15内腔中，内筒23的底端面与外筒15的筒底的内侧面相接触，并采用焊接方式将两者连接，内筒23的主圆筒体的回转轴线与外筒15的外主圆筒体的回转轴线共线，内筒23的小圆环体的回转轴线与外筒15的小外圆环体的回转轴线共线，内筒23与外筒15之间的间隙相等并形成储油腔27，内筒23的高度等于外筒15的内腔高度，只是在安装气道阀体7的地方设置一缺口，即内筒23中的小圆环体的高度小于外筒15中的小外圆环体的高度，两者的高度差为气道阀体7的上端凸缘的厚度。
参阅图1，所述的上顶盖2为圆盘类结构件，上顶盖2由顶盖板与凸缘组成，顶盖板为一个圆形平板的盘类结构件，顶盖板中心处设置有一个用于安装活塞杆3的盖板中心通孔，凸缘为等横截面是矩形的圆环体形结构件，凸缘安装在顶盖板的一侧，两者两成一体，顶盖板、盖板中心通孔与凸缘的回转中心线共线。
当减振器采用空气弹簧4时，上顶盖2上加工一个空气弹簧出气口29，空气弹簧出气口29通过气管31与其它零部件连接，空气弹簧4安装在上顶盖2与顶盖10之间，空气弹簧4的顶端采用1号密封压圈35与上顶盖2中的凸缘连接，空气弹簧4的底端采用2号密封压圈36与顶盖10中的顶端即法兰盘的周边连接。当减振器采用螺旋弹簧32时，螺旋弹簧32的一端安装在上顶盖2即顶盖板与凸缘所形成的腔内，螺旋弹簧32的另一端与顶盖10的顶端面接触连接，再采用上螺母1与螺母21把螺旋弹簧32安装在上顶盖2与顶盖10之间，并使上顶盖2和螺旋弹簧32套装在插入顶盖10、限位块13与活塞总成19的活塞杆3的上端。
所述的顶盖10由圆柱形的顶盖主体与圆形的法兰盘组成，顶盖主体与法兰盘连成一体，顶盖主体与法兰盘的回转轴线共线，顶盖10中心处沿轴向设置有一个安装活塞杆3的中心通孔，顶盖主体的周围设置有与内筒23连接的外螺纹。
所述的密封板6为橡胶材质的圆环形结构件，密封板6的一侧设置有矩形横截面的环形凸台，环形凸台的形状为外筒15中小外圆环体与外主圆筒体相贯后横截面的形状，环形凸台径向宽度为外筒15与内筒23的径向差值，环形凸台的内腔尺寸与内筒23顶端的外形尺寸相同,密封板6套装在顶盖10中的顶盖主体上，密封板6的顶端面和顶盖10中的法兰盘的底端面接触连接，密封板6中的圆环凸台安装在外筒15与气道阀体7的顶端之间，密封板6的其它部分和外筒15与气道阀体7的顶端面接触连接。
参阅图1-j，所述的活塞总成19包括有活塞、活塞压缩单向阀38、活塞拉伸单向阀39、活塞流通阀40以及活塞环形阀片37组成。多组活塞环形阀片37通过活塞杆3端面的台阶面与螺母21固定在活塞的两侧，形成活塞压缩单向阀38和活塞拉伸单向阀39。
活塞总成19通过螺母21固定在具有部分螺纹的活塞杆3的下端。
参阅图1-k，所述的底阀总成26包括有底阀主体、底阀压缩单向阀42、底阀拉伸单向阀43、底阀流通阀44以及底阀环形阀片41组成。多组底阀环形阀片通过阀片固定螺栓45与阀片固定螺母46固定于底阀主体两侧，形成底阀压缩单向阀42和底阀拉伸单向阀43。
底阀总成26采用焊接方式固定于内筒23底部，并位于孔28的上方。
所述的限位块13为圆柱形结构件，限位块13的中心处沿轴向设置有安装活塞杆3的限位通孔，限位通孔的上端孔口处设置有安装4号密封环12的密封环槽，4号密封环12实现活塞杆动密封；限位块13的周边设置有与内筒23连接的外螺纹，即限位块13通过螺纹固定连接于内筒23内部，以实现活塞总成19上极限位置的限位，并且限位块13的上表面与顶盖10底面接触。
所述的减振器的内筒23、限位块13与底阀总成26所围成的空间为工作腔，该工作腔被活塞总成19分为上腔18和下腔22。减振器的内筒23与外筒15之间的空间被称为储油腔27。活塞总成19上设置有活塞压缩单向阀38、活塞拉伸单向阀39、活塞流通阀40。减振器底部的底阀总成26采用焊接方式固定于内筒23上，并且底阀总成26中设置底阀压缩单向阀42、底阀拉伸单向阀43、底阀流通阀44。减振器的内筒23一(左)侧设置有凸起部分即小圆环体，在凸起部分即小圆环体中安装柱塞17，柱塞17可在上述减振器的内筒23中的凸起部分即小圆环体内上下移动，柱塞17的内侧面为内筒23内孔面的一部分，即柱塞17的内侧面与内筒23的主圆筒体的内孔面一起构成一个完整的圆柱孔面，两者构成的完整的圆柱孔面与减振器活塞总成19的活塞接触连接，两者之间为滑动配合连接。在上腔18上端的减振器的内筒23上均匀地设置有结构相同的1号小孔14、2号小孔16，下腔22的底部的内筒23的筒壁上均匀地设置有结构相同的设有孔28，孔28位于底阀总成26的下方，工作腔与储油腔27的油液通过这些孔28相互连通。内筒23的顶端安装有密封板6、顶盖10，限位块13安装在顶盖10的下边，两者之间为接触连接，限位块13与顶盖10之间即在限位块13上的密封环槽内安装有对于活塞杆3动密封的4号密封环12，保证活塞杆3的极限位置与油液密封。
所述的空气弹簧4采用膜式空气弹簧或复合式空气弹簧，安装在上顶盖2与顶盖10之间，并通过1号密封压圈35、2号密封压圈36分别固定于上顶盖2与顶盖10处。空气弹簧4通过位于上顶盖2上的空气弹簧出气口29实现气压调节。
所述的螺旋弹簧32为普通圆柱螺旋弹簧，安装在上顶盖2与顶盖10之间，以固定在减振器上。
所述的气动调节装置包括气道阀体7、1号密封环8、2号密封环9、3号密封环11、柱塞17、5号密封环24与弹簧25。
参阅图1-e、图1-f、图1-g，所述的气道阀体7由竖直放置的阀体主体、水平放置的气道凸台与水平放置的阀体凸缘组成；
所述的阀体主体安装在内筒23的小圆环体内，两者之间为接触连接，所以阀体主体是由两个圆柱面所围成的等横截面的直杆类结构件，左侧圆柱面的半径与内筒23的小圆环体内半径相等，右圆柱面的半径与内筒23中的主圆筒体的半径相等，阀体主体的中心处沿轴向设置有等横截面和柱塞17上端配合的长条深孔即竖直通道，安装在其中的柱塞17可以在气道阀体内7中的阀体主体上的竖直通道内上下移动。
所述的圆柱形的气道凸台水平地安装在阀体主体的左侧，气道凸台与阀体主体两成一体，气道凸台的回转轴线与阀体主体的回转轴线垂直相交，气道凸台的中心处并沿水平方向设置有圆柱形的中心孔即水平气道，气道凸台上的中心孔即水平气道与阀体主体上的长条孔即竖直通道连通。
所述的阀体凸缘为一块由两个弧形面与两个平面所围成的一个平板结构件，阀体凸缘与阀体主体的顶端对正地连成一体，阀体凸缘的外侧弧形面和内筒23的小圆环体的外圆柱面的半径相等并共面，阀体凸缘的里侧弧形面和内筒23中的主圆筒体的半径相等并共面，两个弧形面相对，相对的两个弧形面的两侧分别设置一个平面，两个平面相互平行并和两个弧形面的回转中心线对称平行。
气道阀体7安装于内筒23与顶盖10之间，具体地说，气道阀体7安装在内筒23中的小圆环体顶端的缺口处，安装后的气道阀体7的顶端面与内筒23中的主圆筒体的顶端面共面，气道阀体7的顶端面与内筒23中的主圆筒体的顶端面和密封板6的(环形凸台内侧的)底端面接触连接，气道阀体7上的圆柱形的水平气道与气管31一端相连接，气管31另一端和高压气源34或空气弹簧4相连接，使得高压气源34或空气弹簧4中的气体可以进入气道阀体7内。
参阅图1-a、图1-b、图1-c、图1-d，所述的柱塞17由上段杆、中段杆与下段杆组成；上段杆与下段杆结构相同，皆为等横截面的直杆，所述的等横截面是由两条长度相等的相互平行的直线与两条结构相等的相对布置的弧线组成的长条截面；该长条截面和气道阀体7上的竖直通道的横截面与内筒23中的复合体上的通道深盲孔的横截面相同；
所述的中段杆为等横截面的直杆，中段杆的结构尺寸大于上段杆与下段杆的结构尺寸，即上段杆与下段杆和中段杆的两端形成台阶端面，以满足柱塞17上运动极限位置的限位要求。中段杆的等横截面结构形状与内筒23中的小圆环体的内腔横截面的形状相等，即中段杆由两段圆柱面所围成的等横截面的直杆类结构件，左侧圆柱面的半径和内筒23中的小圆环体的内圆柱面半径相等的圆柱面，右圆柱面是面向内筒23中的主圆筒体内腔的并与主圆筒体内腔半径相等的圆柱面，右圆柱面是内筒23中的主圆筒体内腔圆柱面的一部分，以满足活塞总成19在内筒23的主圆筒体与柱塞17的右圆柱面构成的内腔中上下移动；柱塞17中的中段杆的上、下两端设置有密封环槽，以安装不规则形状的3号密封环11与5号密封环24，当柱塞17处于下极限位置时3号密封环11高度位置不超过限位块13下端面，以防止阻尼液进入气道阀体7，当柱塞17处于上极限位置时，5号密封环24高度位置不低于底阀总成26底端面，以防止油液进入弹簧25所在内筒23底部的通道盲孔中。
参阅图1-b、图1-d与图3，柱塞17中的中段杆的工作腔侧(即右圆柱面上)设置有一条宽度为1～3mm、深度为1～1.5mm、长度为30～60mm的旁通槽20，该旁通槽20位置处于活塞总成19的运动区域内，且旁通槽20的上下两端采用圆柱面或弧形面平缓过渡连接。该旁通槽20尺寸根据减振器所适用的车型不同，各参数有所变化。
所述的弹簧25为普通圆柱螺旋弹簧，安装在内筒23底部通道孔与柱塞17底端面之间，为柱塞17向上运动提供回位作用力；
所述的3号密封环11、5号密封环为橡胶密封环，其形状与柱塞17上端、下端的密封环槽形状相同；
参阅图5和图7，所述的气动执行机构包括电磁阀30、气管31、控制阀33、高压气源34。
参阅图5，当本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器的技术方案中采用的空气弹簧4时，在空气弹簧4的顶端设置的空气弹簧出气口29通过气管31与常闭式电磁阀30的一接口相连接，常闭式电磁阀30的另一接口通过气管31与气道阀体7的进气口相连接。
参阅图7，如果本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器的技术方案中采用的是螺旋弹簧32，高压气源34的进出口通过气管31和常闭式电磁阀30的一接口相连接，常闭式电磁阀30的另一接口通过气管31与减振器的气道阀体7的进气口连接，控制阀33的一端与高压气源34通过气管31连接。
本发明所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器的工作原理：
参阅图5，通过控制电磁阀30的接通，空气弹簧4内部气压与气道阀体7通过气管31实现平衡，进而可以控制柱塞17的位置。当车辆载荷增加时，减振器中活塞总成19的平衡位置高度下降，而空气弹簧4内部气压增加，气道阀体7中气体增加，推动柱塞17向下移动，进而改变柱塞17上的旁通槽20的位置，使旁通槽20随活塞总成19的平衡位置下降，保持柱塞17上的旁通槽20与活塞总成19的相对位置不随载荷变化而变化。当车辆载荷减小时，减振器中活塞总成19的平衡位置高度上升，而空气弹簧4内部气压减小，气道阀体7中气体减小，柱塞17在弹簧25回位作用下向上移动，进而改变柱塞17上的旁通槽20的位置，使其随活塞总成19的平衡位置上升，进而仍保持柱塞17上的旁通槽20与活塞总成19的相对位置不随载荷变化而变化，实现载荷自适应调节。
参阅图6，首先ECU接收来自空气弹簧内腔5的气压信号，在t时间内，判断空气弹簧内腔5气压的变化情况。如果空气弹簧内腔5气压变化值小于△P，则系统判断车辆目前处于静止状态或近似静止状态，则将此时的车辆载荷状态更新，打开电磁阀30，利用空气弹簧内部的气体压力控制调节柱塞17的位置。例如当车辆由空载变成满载状态时，悬架压缩，活塞总成19向下运动，空气弹簧气压增大后保持不变，此时系统判断车辆载荷增加，打开电磁阀30，使空气弹簧4内的气体进入气道阀体7中，压动柱塞17，使其向下运动，进而调整活塞总成19与柱塞17上的旁通槽20的位置，尽可能发挥减振器最佳减振效果。
如果空气弹簧内腔5气压变化值大于△P，则系统判断此时车辆属于动态状态引起的车辆载荷变化，如转向、制动、加速或过障碍等工况，此时电磁阀30处于关闭状态，保持减振器内部柱塞17的位置，使得此时由于车辆动态驾驶引起的空气弹簧4内部压力变化不会导致减振器内部柱塞17的位置变化，尽可能发挥减振器最佳效果。
注意的是，系统判断时间t和其他变化门限值△P的具体值需要通过实验标定。
参阅图7，如果本发明所述的技术方案是采用螺旋弹簧32的减振器，高压气源34通过气管31和常闭式电磁阀30的一接口连接，常闭式电磁阀30的另一接口通过气管31与减振器的气道阀体7的进气口连接。通过悬架静位移以确定静止状态下减振器的活塞总成19位置，即车辆载荷变化情况。当车辆载荷增加时，静载荷状态悬架高度减小，活塞总成19平衡位置高度降低，此时打开控制阀33使高压气源34气压增加到一定压力，电磁阀30接通，高压气源34中气体通过气管31进入气道阀体7中，推动柱塞17向下移动，进而改变柱塞17上的旁通槽20的位置，使其随活塞总成19的平衡位置下降，保持柱塞17上的旁通槽20的位置与活塞总成19的相对位置不随载荷增加变化而变化。当车辆载荷减小时，静载荷状态悬架高度增加，活塞总成19平衡位置高度升高，此时打开控制阀33调整高压气源34气压减小到一定压力，电磁阀30接通，气体阀体中部分气体通过气道31进入高压气源34中，柱塞17在弹簧25的回位作用下向上移动，进而使柱塞17上的旁通槽20的位置随活塞总成19的平衡位置上升，进而保持柱塞17上的旁通槽20的位置与活塞总成19的相对位置不随载荷减少变化而变化，使减振器在不同车辆静载荷状态下均有良好的减振效果。

Claims (8)

1.一种载荷自适应式行程相关变阻尼减振器，其特征在于，所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器包括减振器、空气弹簧(4)、气动调节装置与气动执行机构；
所述的减振器包括上顶盖(2)、活塞杆(3)、密封板(6)、顶盖(10)、限位块(13)、外筒(15)、活塞总成(19)、内筒(23)与底阀总成(26)；
所述的气动调节装置包括气道阀体(7)与柱塞(17)；
所述的气动执行机构包括电磁阀(30)与气管(31)；
所述的内筒(23)安装在外筒(15)的内腔中，内筒(23)与外筒(15)之间的间隙相等，内筒(23)的底端面与外筒(15)的筒底的内侧面相接触并采用焊接方式连接，气道阀体(7)安装在内筒(23)上端的缺口处，气道阀体(7)上的气道凸台插入内筒(23)与外筒(15)上的凸台通孔与外凸台通孔中，密封板(6)安装在内筒(23)与外筒(15)顶端，限位块(13)与顶盖(10)安装在内筒(23)内为螺纹连接，限位块(13)与顶盖(10)之间为接触连接，限位块(13)在顶盖(10)的下面，活塞杆(3)插入顶盖(10)与限位块(13)中，活塞总成(19)固定安装在活塞杆(3)的下端，底阀总成(26)固定安装在内筒(23)内腔的下端，空气弹簧(4)固定安装在顶盖(10)上并套装在活塞杆(3)上，空气弹簧(4)的上端通过上顶盖(2)与活塞杆(3)上端固定连接，空气弹簧(4)的下端与顶盖(10)的上端固定连接，柱塞(17)安装在内筒(23)中，柱塞(17)的上端与气道阀体(7)滑动连接，柱塞(17)的下端与内筒(23)的底端滑动连接；空气弹簧(4)通过上顶盖(2)上的空气弹簧出气口(29)与气管(31)连接，气管(31)通过电磁阀(30)与气道阀体(7)上的水平气道连接。
2.按照权利要求1所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器，其特征在于，所述的减振器还包括上螺母(1)、4号密封环(12)、螺母(21)、1号密封压圈(35)与2号密封压圈(36)；
所述的上螺母(1)安装在活塞杆(3)的上端，上螺母(1)的底端面与上顶盖(2)的顶端面接触连接，螺母(21)安装在活塞杆(3)的下端，螺母(21)的顶端面与活塞总成(19)中的活塞的底端面接触连接，4号密封环(12)安装在限位块(13)上的密封环槽内，1号密封压圈(35)套装在空气弹簧(4)的上端与上顶盖(2)的下端处，空气弹簧(4)与上顶盖(2)之间为固定连接，2号密封压圈(36)套装在空气弹簧(4)的下端与顶盖(10)的上端处，空气弹簧(4)与顶盖(10)之间为固定连接。
3.按照权利要求1所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器，其特征在于，所述的气动调节装置还包括1号密封环(8)、2号密封环(9)、3号密封环(11)、5号密封环(24)与弹簧(25)；
所述的1号密封环(8)安装在外筒(15)上的外凸台通孔内壁上的1号密封环槽内，2号密封环(9)安装在内筒(23)上的凸台通孔内壁上的2号密封环槽内，1号密封环(8)与2号密封环(9)同时套装在气动调节装置中气道阀体(7)上的气道凸台上为接触连接，3号密封环(11)套装在柱塞(17)上端的上密封环槽内，5号密封环(24)套装在柱塞(17)下端的下密封环槽内，弹簧(25)安装在内筒(23)底部的通道深盲孔的孔底与柱塞(17)底端面之间。
4.按照权利要求1所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器，其特征在于，所述的空气弹簧(4)采用螺旋弹簧(32)替换，螺旋弹簧(32)安装在上顶盖(2)与顶盖(10)之间，螺旋弹簧(32)的顶端面与底端面分别和上顶盖(2)的底端面与顶盖(10)的顶端面接触连接，上顶盖(2)、螺旋弹簧(32)与顶盖(10)套装在活塞杆(3)上并采用上螺母(1)固定，上螺母(1)的底端面与上顶盖(2)的顶端面接触连接；
所述的气动执行机构还包括控制阀(33)与高压气源(34)；
所述的高压气源(34)的进出口通过气管(31)和常闭式电磁阀(30)的一接口相连接，常闭式电磁阀(30)的另一接口通过气管(31)与气动调节装置中的气道阀体(7)上的水平气道连接，控制阀(33)的一端与高压气源(34)通过气管(31)连接。
5.按照权利要求1所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器，其特征在于，所述的内筒(23)为上下端敞开式的筒式结构件，内筒(23)由主圆筒体与圆心角小于等于180度的小圆环体组成，小圆环体与主圆筒体相贯，小圆环体与主圆筒体的回转轴线相互平行，小圆环体与主圆筒体的高度相等，只是在小圆环体的安装气道阀体(7)的顶端处设置一缺口，即内筒(23)中的小圆环体的高度小于外筒(15)中的小外圆环体的高度，两者的高度差为气道阀体(7)的上端凸缘的厚度；
小圆环体的内腔与主圆筒体的内腔相连通，小圆环体的下端为实心体并与主圆筒体下端的筒壁连成一体为复合体，复合体的中心处并沿小圆环体回转轴线设置有等横截面的一个通道深盲孔，通道深盲孔的横截面形状与安装在其中的柱塞(17)下端横截面的形状相同，小圆环体的上端设置有圆形凸台，圆形凸台的回转轴线和小圆环体与主圆筒体的回转轴线垂直相交，圆形凸台的中心处沿其轴线设置有和小圆环体与主圆筒体内腔连通的凸台通孔，凸台通孔的内壁上设置有安装2号密封环(9)的2号密封环槽，在内筒(23)的主圆筒体上端的内孔壁上设置有安装限位块(13)、顶盖(10)的内螺纹，内筒(23)底部筒壁上沿径向设置有孔(28)，孔(28)位于内筒(23)安装底阀总成(26)位置的下方，内筒(23)的上端即在内螺纹的下方的筒壁上沿径向设置有结构相同的1号小孔(14)与2号小孔(16)。
6.按照权利要求1所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器，其特征在于，所述的外筒(15)为底端有底的筒式结构件，外筒(15)与内筒(23)的结构形状相似，只是外筒(15)的结构尺寸大于内筒(23)的结构尺寸，外筒(15)由外主圆筒体与圆心角小于等于180度的小外圆环体组成，小外圆环体与外主圆筒体相贯，小外圆环体与外主圆筒体的回转轴线相互平行，小外圆环体与外主圆筒体的高度相等，小外圆环体的内腔与外主圆筒体的内腔相连通；小外圆环体的上端设置有外圆形凸台，外圆形凸台的回转轴线和小外圆环体与外主圆筒体的回转轴线垂直相交，外圆形凸台的中心处沿其轴线设置有和小外圆环体与外主圆筒体内腔连通的外凸台通孔，外凸台通孔的内壁上设置有安装1号密封环(8)的1号密封环槽，外筒(15)中的小外圆环体的里侧设置有安装内筒(23)中的小圆环体上的圆形凸台的外圆环形槽，外圆环形槽的回转轴线与外凸台通孔的回转轴线共线，外筒(15)的外主圆筒体的回转轴线与内筒(23)的主圆筒体的回转轴线共线，外筒(15)的小外圆环体的回转轴线与内筒(23)的小圆环体的回转轴线共线，外筒(15)与内筒(23)之间的间隙相等并形成储油腔(27)。
7.按照权利要求1所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器，其特征在于，所述的气道阀体(7)由竖直放置的阀体主体、水平放置的气道凸台与水平放置的阀体凸缘组成；
所述的阀体主体是由两个圆柱面所围成的等横截面的直杆类结构件，左侧圆柱面的半径与内筒(23)的小圆环体内半径相等，右圆柱面的半径与内筒(23)中的主圆筒体的半径相等，阀体主体的中心处沿轴向设置有等横截面和柱塞(17)中的上段杆配合的长条深孔即竖直通道；
所述的圆柱形的气道凸台水平地安装在阀体主体的左侧，气道凸台与阀体主体两成一体，气道凸台的回转轴线与阀体主体的回转轴线垂直相交，气道凸台的中心处并沿水平方向设置有圆柱形的中心孔即水平气道，气道凸台上的中心孔即水平气道与阀体主体上的长条孔即竖直通道连通；
所述的阀体凸缘为一块由两个弧形面与两个平面所围成的一个平板结构件，阀体凸缘与阀体主体的顶端对正地并连成一体，阀体凸缘的外侧弧形面和内筒(23)的小圆环体的外圆柱面的半径相等并共面，阀体凸缘的里侧弧形面和内筒(23)中的主圆筒体的半径相等并共面，两个弧形面相对正，两个弧形面回转中心在同侧，相对正的两个弧形面的两侧分别设置一个平面，两个平面相互平行并和两个弧形面的回转中心线对称平行。
8.按照权利要求1所述的载荷自适应式行程相关变阻尼减振器，其特征在于，所述的柱塞(17)由上段杆、中段杆与下段杆组成；上段杆与下段杆结构相同，皆为等横截面的直杆，所述的等横截面是由两条长度相等的相互平行的直线与两条结构相等的对称布置的弧线组成的长条截面；该长条截面和气道阀体(7)上的竖直通道的横截面与内筒(23)中的复合体上的通道深盲孔的横截面相同；
所述的中段杆为等横截面的直杆，中段杆的结构尺寸大于上段杆与下段杆的结构尺寸，即上段杆与下段杆和中段杆的两端形成台阶端面，中段杆的等横截面结构形状与内筒(23)中的小圆环体的内腔横截面的形状相同，即中段杆由两段圆柱面所围成的等横截面的直杆类结构件，左侧圆柱面为半径和内筒(23)中的小圆环体的内圆柱面半径相等的圆柱面，右圆柱面是面向内筒(23)中的主圆筒体内腔的并与主圆筒体内腔半径相等的圆柱面，右圆柱面是内筒(23)中的主圆筒体内腔圆柱面的一部分；中段杆的上、下两端设置有安装3号密封环(11)与5号密封环(24)的密封环槽；中段杆的右圆柱面上设置有一条宽度为1～3mm、深度为1～1.5mm与长度为30～60mm的旁通槽(20)，旁通槽(20)的上下两端采用圆柱面平缓过渡连接。
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