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CN114704767A - 空气弹簧整合式气源装置 - Google Patents

空气弹簧整合式气源装置 Download PDF

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CN114704767A CN202210390346.1A CN202210390346A CN114704767A CN 114704767 A CN114704767 A CN 114704767A CN 202210390346 A CN202210390346 A CN 202210390346A CN 114704767 A CN114704767 A CN 114704767A
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Abstract

本发明提供一种空气弹簧整合式气源装置，包括气源外壳、用于将气体压缩成高压气体的气泵总成、用于控制空气弹簧充放气的分配阀、用于对气泵总成和分配阀进行控制的控制器；其中，分配阀与气泵总成固定连接，气泵总成与气源外壳固定连接，控制器与气源外壳、分配阀共同固定，气源外壳与气泵总成围成密封的用于存储高压气体的储气罐。本发明整体集成度高，性能匹配度好，结构简单，轻量化，NVH性能优秀；分配阀气路可兼顾内、外循环模式各自的优势，随需求切换，降低能耗；气路的路径较短能够提高响应速度，气泵和分配阀置于储气筒内部，有利于消除震动及噪声；以储气筒作为气泵外壳，增大散热面积，提升气泵工作效率和单次持续工作时长。

Description

空气弹簧整合式气源装置
技术领域
本发明涉及空气弹簧技术领域，特别涉及一种空气弹簧整合式气源装置。
背景技术
汽车空气悬架系统，是通过空气弹簧取代传统的螺旋弹簧，实现车身高低可调、不同载荷下悬架偏频基本一致、以及对路面高频冲击的吸收过滤作用，提高汽车的平顺性及操纵稳定性。
国内现有技术且应用在汽车上的空气弹簧系统供给装置主要为开式系统。开式系统通常由空气压缩机、阀和控制器构成，空气压缩机、阀和控制器均为独立的单元装置，采用分开或较为接近的布置方式进行安装，导致系统质量和结构空间较大；开式系统的气体循环方式为外循环，通过气泵压缩外界大气给空气弹簧充气，空气弹簧排气直接排入外界大气。开式系统具有充放气缓慢、噪音大、能耗高的劣势。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种空气弹簧的调节方法，不仅可以实现外循环的气体循环方式，还可以实现内循环的气体循环方式，自由选择快速充放气或慢速充放气。
为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
本发明提供的空气弹簧整合式气源装置，包括气源外壳、用于将气体压缩成高压气体的气泵总成、用于控制空气弹簧充放气的分配阀、用于对气泵总成和分配阀进行控制的控制器；其中，分配阀与气泵总成固定连接，气泵总成与气源外壳固定连接，控制器与气源外壳、分配阀共同固定，气源外壳与气泵总成围成密封的用于存储高压气体的储气罐。
优选地，气泵总成包括干燥机机芯、压缩机机芯及电机转子机芯，电机转子机芯用于驱动压缩机机芯转动，压缩机机芯用于压缩气体形成高压气体，干燥机机芯用于干燥和过滤压缩后的高压气体。
优选地，分配阀包括分别与气泵总成外壳、控制器固定连接的阀板，在阀板上安装有第一至第九阀芯和第一至第四气路接头，在阀板内设置有第一至第十气路管道；其中，第一阀芯和第二阀芯设置在第一气路管道上，第三阀芯设置在第三气路管道上，第四阀芯设置在第二气路管道上，第五至第八阀芯各自对应设置在第五至第八气路管道上，第九阀芯设置在第十气路管道上；第一气路管道的一端与储气罐连通，第二气路管道的一端与干燥机机芯连通，第一气路管道的另一端和第二气路管道的另一端分别与第四气路管道的一端连通，第四气路管道的另一端分别与第五至第八气路管道的一端连接，第五至第八气道管路的另一端分别通过第一至第四气路接头与四个空气弹簧的管路连通，第三气路管道的一端连通在第一气路管道上位于储气罐与第一阀芯之间的位置，第三气路管道的另一端连通在第二气路管道上位于干燥机机芯与第四阀芯之间的位置，第九气路管道的一端与压缩机机芯连通，第九气路管道的另一端连接在第一气路管道上位于第一阀芯与第二阀芯之间的位置，第十气路管道的一端与第九气路管道连通，第十气路管道的另一端通过空气滤芯与外界大气连通。
优选地，当打开第一阀芯、第二阀芯、第五至第八阀芯时，开启内循环缓慢充气通道，将储气罐内的高压气体在压力差的作用下充入四个空气弹簧的气室当打开第一阀芯、第四阀芯、第五至第八阀芯时，开启内循环快速充气通道，启动电机转子机芯带动压缩机机芯工作，将储气罐输出的气体再次加压后，充入四个空气弹簧的气室；当打开第四阀芯、第九阀芯、第五至第八阀芯时，开启外循环充气通道，启动电机转子机芯带动压缩机机芯工作，将外界大气中的空气压缩成高压气体经过干燥机机芯除湿后，充入四个空气弹簧的气室；当打开第二阀芯、第三阀芯、第五至第八阀芯时，开启内循环排气通道，启动电机转子机芯带动压缩机机芯工作，将四个空气弹簧气室内的气体排入储气罐内；当打开第二阀芯、第九阀芯、第五至第八阀芯时，开启外循环排气通道，直接将四个空气弹簧气室内的气体排放到外界大气中；当打开第三阀芯和第九阀芯时，开启外循环补气通道，启动电机转子机芯带动压缩机机芯工作，将外界大气中的空气压缩成高压气体经过干燥机机芯除湿后，储存于储气罐内。
优选地，控制器包括阀芯驱动芯片和电机转子机芯驱动芯片，阀芯驱动芯片用于控制阀芯的开和关，电机转子机芯驱动芯片用于控制电机转子机芯的开和关。
优选地，在第四气路管道上设置有压力传感器，用于监测四个空气弹簧气室的压力。
优选地，控制器还包括压力传感器采集模块，用于采集压力传感器监测到的压力数据。
优选地，在压缩机机芯内布置有用于监测压缩机机芯温度的温度传感器。
优选地，控制器进一步包括温度传感器采集模块，用于采集温度传感器监测到的温度数据。
本发明能够取得以下技术效果：
气源外壳、用于将气体压缩成高压气体的气泵总、用于控制空气弹簧充放气的分配阀、用于对气泵总成和分配阀进行控制的控制器；其中，分配阀与气泵总成固定连接，气泵总成与气源外壳固定连接，控制器与气源外壳、分配阀共同固定，气源外壳与气泵总成围成密封的用于存储高压气体的储气罐
(1)本发明提供的空气弹簧整合式气源装置集气泵、储气罐、分配阀及控制器于一个总成，整体集成度高，性能匹配度好，结构简单，NVH性能优秀。
(2)本发明提供的空气弹簧整合式气源装置，分配阀可兼顾内、外循环模式各自的优势，随需求进行切换，降低能耗。
(3)本发明提供的空气弹簧整合式气源装置，能够缩减冗余的储气罐容积，另外气路的路径较短能够提高响应速度。
(4)本发明提供的空气弹簧整合式气源装置，气泵总成和分配阀置于储气罐的内部，有利于消除震动及噪声。
(5)本发明提供的空气弹簧整合式气源装置，将控制器置于气源外壳内，有利于对控制器进行防护，可实现IP6K9K防护等级，省去了原本控制器外壳的重量，利于实现气源装置的轻量化。
(6)本发明提供的空气弹簧整合式气源装置，以储气罐作为气泵外壳，能够增大散热面积，提升气泵工作效率和单次持续工作时长。
(7)通过对各个阀芯的控制开启内循环通道，在空气弹簧充放气过程中实现气体在空气弹簧与储气罐之间的流动，以及通过对各个阀芯的控制开启外循环通道，在空气弹簧充放气和储气罐充气的过程中实现气体在空气弹簧与外界大气之间的流动。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的空气弹簧整合式气源装置的整体结构示意图；
图2是根据本发明实施例提供的空气弹簧整合式气源装置内部的局部结构示意图；
图3是根据本发明实施例提供的空气弹簧整合式气源装置的气路原理示意图。
其中的附图标记包括：气源外壳1、气泵总成2、压缩机机芯201、干燥机机芯202、电机转子机芯203、分配阀3、控制器4、储气罐5、阀芯6、第一至第九阀芯601-609、第一至第十气路管道701-710、气路接头8、第一至第四气路接头801-804、空气弹簧901-904、空气滤芯10、压力传感器11。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
图1和图2分别示出了根据本发明实施例提供的空气弹簧整合式气源装置的整体结构和内部局部结构。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的空气弹簧整合式气源装置包括气源外壳1、用于将气体压缩成高压气体并进行除湿的气泵总成2、用于控制空气弹簧内部气体充放的分配阀3、用于对气泵总成2和分配阀3进行控制的控制器4；其中，分配阀3与气泵总成2固定连接，气泵总成2与气源外壳1固定连接，控制器4与气源外壳1、分配阀3共同固定，气源外壳1与气泵总成2围成密封的用于存储高压气体的储气罐5。
气泵总成2包括压缩机机芯201、干燥机机芯202及电机转子机芯203，电机转子机芯203用于驱动压缩机机芯转动，压缩机机芯用于压缩气体形成高压气体，干燥机机芯用于干燥和过滤压缩后的高压气体。
分配阀3包括阀板301，在阀板301上安装有阀芯6和气路接头8，在阀板301内设置有气路管道，通过阀芯与气路管道的组合实现以内、外循环模式对空气弹簧进行充放气，以及对储气罐5进行充气的气路。当切换为内循环模式时，在空气弹簧充放气过程中，气体在空气弹簧与储气罐之间的流动；当切换为外循环模式时，在空气弹簧充放气和储气罐充气的过程中，气体在空气弹簧与外界大气之间的流动。由此可知，分配阀3可兼顾内、外循环模式各自的优势，随需求进行切换，降低能耗。
控制器4包括阀芯驱动芯片和电机转子机芯驱动芯片，阀芯驱动芯片用于控制阀芯的开和关，电机转子机芯驱动芯片用于控制电机转子机芯203的开和关。
图3示出了根据本发明实施例提供的空气弹簧整合式气源装置的气路原理。
如图3所示，阀芯6的数量为九个，分别为第一至第九阀芯601-609、气路管道的数量为10个，分别为第一至第十气路管道701-710，气路接头8的数量为4个，分别为第一至第四气路接头801-804。
第一阀芯601和第二阀芯602设置在第一气路管道701上，第三阀芯603设置在第三气路管道703上，第四阀芯604设置在第二气路管道702上，第五至第八阀芯605-608各自对应设置在第五至第八气路管道705-708上，第九阀芯609设置在第十气路管道710上；第一气路管道701的一端与储气罐1连通，第二气路管道702的一端与干燥机机芯202连通，第一气路管道701的另一端和第二气路管道702的另一端分别与第四气路管道704的一端连通，第四气路管道704的另一端分别与第五至第八气路管道705-708的一端连接，第五至第八气道管路705-708的另一端分别通过第一至第四气路接头801-804与四个空气弹簧901-904的管路连通，第三气路管道703的一端连通在第一气路管道701上位于储气罐1与第一阀芯601之间的位置，第三气路管道703的另一端连通在第二气路管道702上位于干燥机机芯202与第四阀芯604之间的位置，第九气路管道709的一端与压缩机机芯201连通，第九气路管道709的另一端连接在第一气路管道701上位于第一阀芯601与第二阀芯602之间的位置，第十气路管道710的一端与第九气路管道709连通，第十气路管道710的另一端通过空气滤芯10与外界大气连通。
在本发明的一个优选实施例中，空气弹簧整合式气源装置还包括压力传感器11，压力传感器11设置在第四气路管道704上，用于监测四个空气弹簧901-904气室的压力。控制器4包括还包括压力传感器采集模块，用于采集压力传感器11监测到的压力数据。压力传感器采集模块通过读取压力传感器11正常范围内电压信号，解析此时的压力值或者读取压力传感器11故障诊断范围内的电压信号，判断故障。
在本发明的另一个优选实施例中，空气弹簧整合式气源装置还包括温度传感器，温度传感器布置在压缩机机芯内，用于监测压缩机机芯的温度。控制器4进一步包括温度传感器采集模块，用于采集温度传感器监测到的温度数据。
在本发明的一个具体实例中，第一至第九阀芯601-609均为电动开关阀。
空气弹簧整合式气源装置的气路原理如下：
一、空气弹簧内循环缓慢充气
仅打开第一阀芯601、第二阀芯602、第五至第八阀芯605-608，其他阀芯关闭，开启内循环缓慢充气通道，将储气罐1内的高压气体在压力差的作用下缓慢充入四个空气弹簧901-904的气室。
二、空气弹簧内循环快速充气
仅打开第一阀芯601、第四阀芯604、第五至第八阀芯605-608，其他阀芯关闭，开启内循环快速充气通道，启动电机带动压缩机机芯201工作，将储气罐1输出的高压气体再次加压后，快速充入四个空气弹簧901-904的气室。
三、空气弹簧外循环缓慢充气
当储气罐1内的气压低于四个空气弹簧901-904的气室内的气压时，仅打开第四阀芯604、第九阀芯609、第五至第八阀芯605-608，关闭其他阀芯，开启外循环充气通道，启动电机带动压缩机机芯201工作，将外界大气中的空气压缩成高压气体经过干燥机机芯202除湿后，缓慢充入四个空气弹簧901-904的气室；
四、空气弹簧缓慢内循环排气
仅打开第二阀芯602、第三阀芯603、第五至第八阀芯605-608，关闭其他阀芯，开启内循环排气通道，启动电机带动压缩机机芯201工作，将四个空气弹簧气室901-904内的气体缓慢排入储气罐1内。
五、空气弹簧快速外循环排气
仅打开第二阀芯602、第九阀芯609、第五至第八阀芯605-608，关闭其他阀芯，开启外循环排气通道，直接将空气弹簧气室901-904内的气体快速排放到外界大气中。
六、储气罐补气
仅打开第三阀芯603和第九阀芯609，关闭其他阀门，开启外循环补气通道，启动电机带动压缩机机芯201工作，将外界大气中的空气压缩成高压气体经过干燥机机芯202除湿后，储存于储气罐1内。
上述六种调节方式不分先后顺序，每一种调节方式均独立于其他五种调节方式，根据实际情况选择充放气所对应的循环方式。
通过空气弹簧内循环缓慢充气、空气弹簧内循环快速充气、空气弹簧内循环缓慢排气、空气弹簧外循环快速排气和储气罐补气这六种调节方式实现空气悬架系统的闭式调节，提高车辆的通过性和舒适性，降低能耗。
本发明将气泵、储气罐、分配阀、控制器整合于一体，具有结构紧凑、易于布置、集成度高的优势，利于轻量化；另外，将气泵和分配阀置于气源外壳1的内部，有利于消除震动及噪声；将控制器4置于气源外壳1的内部，有利于对控制器4进行防护，可实现IP6K9K防护等级，省去了原本控制器4外壳的重量，利于实现轻量化；气源外壳1与气泵总成2围成储气罐5，能够缩减冗余的储气罐容积；另外气路的路径较短能够提高响应速度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种空气弹簧整合式气源装置，其特征在于，包括气源外壳、用于将气体压缩成高压气体的气泵总成、用于控制空气弹簧充放气的分配阀、用于对气泵总成和分配阀进行控制的控制器；其中，分配阀与气泵总成固定连接，气泵总成与气源外壳固定连接，控制器与气源外壳、分配阀共同固定，气源外壳与气泵总成围成密封的用于存储高压气体的储气罐。
2.如权利要求1所述的空气弹簧整合式气源装置，其特征在于，气泵总成包括干燥机机芯、压缩机机芯及电机转子机芯，电机转子机芯用于驱动压缩机机芯转动，压缩机机芯用于压缩气体形成高压气体，干燥机机芯用于干燥和过滤压缩后的高压气体。
3.如权利要求2所述的空气弹簧整合式气源装置，其特征在于，分配阀包括分别与气泵总成外壳、控制器固定连接的阀板，在阀板上安装有第一至第九阀芯和第一至第四气路接头，在阀板内设置有第一至第十气路管道；其中，第一阀芯和第二阀芯设置在第一气路管道上，第三阀芯设置在第三气路管道上，第四阀芯设置在第二气路管道上，第五至第八阀芯各自对应设置在第五至第八气路管道上，第九阀芯设置在第十气路管道上；第一气路管道的一端与储气罐连通，第二气路管道的一端与干燥机机芯连通，第一气路管道的另一端和第二气路管道的另一端分别与第四气路管道的一端连通，第四气路管道的另一端分别与第五至第八气路管道的一端连接，第五至第八气道管路的另一端分别通过第一至第四气路接头与四个空气弹簧的管路连通，第三气路管道的一端连通在第一气路管道上位于储气罐与第一阀芯之间的位置，第三气路管道的另一端连通在第二气路管道上位于干燥机机芯与第四阀芯之间的位置，第九气路管道的一端与压缩机机芯连通，第九气路管道的另一端连接在第一气路管道上位于第一阀芯与第二阀芯之间的位置，第十气路管道的一端与第九气路管道连通，第十气路管道的另一端通过空气滤芯与外界大气连通。
4.如权利要求3所述的空气弹簧整合式气源装置，其特征在于，
当打开第一阀芯、第二阀芯、第五至第八阀芯时，开启内循环缓慢充气通道，将储气罐内的高压气体在压力差的作用下充入四个空气弹簧的气室
当打开第一阀芯、第四阀芯、第五至第八阀芯时，开启内循环快速充气通道，启动电机转子机芯带动压缩机机芯工作，将储气罐输出的气体再次加压后，充入四个空气弹簧的气室；
当打开第四阀芯、第九阀芯、第五至第八阀芯时，开启外循环充气通道，启动电机转子机芯带动压缩机机芯工作，将外界大气中的空气压缩成高压气体经过干燥机机芯除湿后，充入四个空气弹簧的气室；
当打开第二阀芯、第三阀芯、第五至第八阀芯时，开启内循环排气通道，启动电机转子机芯带动压缩机机芯工作，将四个空气弹簧气室内的气体排入储气罐内；
当打开第二阀芯、第九阀芯、第五至第八阀芯时，开启外循环排气通道，直接将四个空气弹簧气室内的气体排放到外界大气中；
当打开第三阀芯和第九阀芯时，开启外循环补气通道，启动电机转子机芯带动压缩机机芯工作，将外界大气中的空气压缩成高压气体经过干燥机机芯除湿后，储存于储气罐内。
5.如权利要求3所述的空气弹簧整合式气源装置，其特征在于，控制器包括阀芯驱动芯片和电机转子机芯驱动芯片，阀芯驱动芯片用于控制阀芯的开和关，电机转子机芯驱动芯片用于控制电机转子机芯的开和关。
6.如权利要求5所述的空气弹簧整合式气源装置，其特征在于，在第四气路管道上设置有压力传感器，用于监测四个空气弹簧气室的压力。
7.如权利要求6所述的空气弹簧整合式气源装置，其特征在于，控制器还包括压力传感器采集模块，用于采集压力传感器监测到的压力数据。
8.如权利要求6所述的空气弹簧整合式气源装置，其特征在于，在压缩机机芯内布置有用于监测压缩机机芯温度的温度传感器。
9.如权利要求8所述的空气弹簧整合式气源装置，其特征在于，控制器进一步包括温度传感器采集模块，用于采集温度传感器监测到的温度数据。
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