技术领域

本实用新型属于汽车底盘技术领域，更具体地说涉及底盘行驶系的主动 式电控空气悬架系统的改进。

                         背景技术

悬架系统的功用是连接车桥和车架，传递二者之间的各种作用力和力 矩，抑制并减小由于路面不平而引起的振动，保持车身和车轮之间正确的运 动关系，保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。

传统悬架系统的结构参数不能主动地适应行驶中不断变化的路面要求， 从而使悬架性能的进一步提高受到限制。这种不可调整的悬架系统就被称为 被动式悬架。

现有国产和进口轿车的前后桥及高档面包车的前桥悬架系统绝大部分 都采用螺旋弹簧作为车体的支撑和缓冲用，另外再加装一个液压减震器。这 种结构有以下缺陷：(1)整车重量全部由四个悬架弹簧承担，必须使用刚性大 的弹簧。因此，缓冲效果和乘车舒适性都不够理想。(2)随着汽车载重量的变 化，车身高度不断改变，载重时前高后低，空载时前低后高。既影响了汽车 的外观，又限制了汽车的越野性能。(3)只能被动、部分地吸收来自路面的冲 击，车轮对路面的附着力不断变化，车体的四个支撑点受力不平衡，既影响 了汽车的驾驶稳定性和乘车舒适性，又缩短了其使用寿命。(4)不能有效补偿 汽车的横向加速度和纵向加速度，因而易产生侧倾和前、后倾现象。(5)不能 兼顾汽车的操纵性、驾驶性、舒适性和越野性。要想提高其舒适性，只能依 赖车体重量的增加来增大其惯性，这样势必要增大发动机的功率，而且仍不 能根本解决车体受力不均衡的问题。

现有载重车和面包车后桥由于载重量较大，只能用多层钢板弹簧叠加后 支撑车体并借以进行缓冲。这种结构的缺陷在于：多层钢板弹簧叠加后成为 一个整体，其刚性不断变化，汽车行驶时支撑点的受力不平衡问题更为突出。 载重量较小时，汽车的颠簸更趋严重。

本实用新型的目的，就在于克服上述缺点和不足，提供一种能主动吸收 来自路面的冲击，基本实现恒压缓冲，保持车体的高度基本不变；同时可有 效补偿汽车的横向和纵向加速度，能兼顾汽车的操纵性、驾驶性、舒适性和 越野性，改善其综合性能的汽车底盘的主动式电控空气悬架系统。

                         发明内容

为了达到上述目的，本实用新型由悬架装置、空气气动装置及电气控制 电路所构成。它至少包括固定在车体上的高压气泵、与高压气泵相连的储气 室、分别以四路气管与储气室连接的四个电磁阀、分别以输气管与各电磁阀 连接的四个压强调节器、以管路与压强调节器出口连接的另一电磁阀、以管 路与另一电磁阀连接并固定在车桥上的四个气压执行器。气压执行器包括以 其活塞杆安装在车桥上并与车体连接的气缸、活塞和安装在车桥和车体之间 并位于气缸外面的调节弹簧。

高压气泵产生的高压气体储存在储气室内。汽车行驶时，高压气体通过 电磁阀及输气管通入压强调节器，再经输气管和另一电磁阀，最终通向四个 气压执行器的气缸内。该高压气体产生的压力作用在活塞上，用以支撑车体。

气压执行器的进出气口位于气缸的侧面，进出气口到气缸顶部的距离小 于活塞的厚度。活塞杆上还带有下止阀，缸体的下部带有可与下止阀配合的 缩小的缸径。这种结构可使活塞上行至进出气口时，将其封闭，缸内的剩余 气体可避免活塞与气缸顶部的碰撞。下行时，下止阀将缩小缸径的缸体内的 空气压缩，产生背压，避免了活塞与气缸底部的碰撞。

压强调节器有上下两个气缸，每个气缸内都有一个条形磁铁、套装在条 形磁铁上相对气缸固定的直行电机、与条形磁铁一端连接的金属杆以及与金 属杆连接的调节阀门、滑动螺母、安装在调节阀门及滑动螺母之间的调节弹 簧。上下两个气缸中的滑动螺母分别安装在上螺杆和下螺杆上。上下螺杆上 各安装着一个彼此啮合的齿轮五和齿轮六。上气缸的左侧进口与储气室的反 馈管连接，其右侧出口与大气相通。下气缸的左侧进口与连接电磁阀的输气 管相连，其右侧出口与连接另一电磁阀的管路相连。滑动螺母两相对端带有 凸筋，使其只能沿气缸内带有的上下滑槽滑动而不能转动。

系统中还安装着载重量和底盘高度调节装置。它包括以四个车门和后备 箱盖分别控制的并联开关组以及与并联开关组连接且互锁的串联开关组、并 联在串联开关组上的电池、连接在并联开关组和串联开关组另一端的双刀双 掷开关、控制双刀双掷开关的功能转换器、将功能转换器固定在其轴上的电 机、安装在电机的轴上的拨叉、可用拨叉拨动的齿轮四、固定在车体和车桥 之间且彼此连接的拉簧和钢索、安装在车体上的轴一、安装在轴一上的槽轮 和齿轮一、与齿轮一啮合的齿轮二、安装齿轮二的轴二、安装在轴二上的齿 轮三。齿轮三与齿轮四啮合，齿轮四安装在上螺杆上。

当汽车载重量发生变化时，四个车门和后备箱盖中的某个或某几个会被 打开。它们控制的并联开关组均并联，其中只要有一个闭合，功能转换器控 制的双刀双掷开关将并联电路接通。于是，电机将齿轮四拨动，使之与齿轮 三啮合。同时，连接在串联电路中的电磁阀线圈被断开，同时将与储气室连 接的电磁阀关闭。此后无空气供给气压执行器，便可进行压强调节器的压强 调节。

由于载重量的变化，车身底盘的高度会发生相应的变化。这个高度变化 通过钢索依次带动拉簧、槽轮、齿轮一、齿轮二、齿轮三、齿轮四、齿轮五 和齿轮六，驱动上螺杆和下螺杆转动，进而通过滑动螺母调节弹簧的弹力， 最终调节了调节阀门亦即压强调节器的压强。载重量增大时，上气缸的调节 阀门的压强被调大，下气缸的调节阀门的压强被调小。载重量减小时，上气 缸的调节阀门的压强被调小，下气缸的调节阀门的压强被调大。两个阀门的 压强调整始终相反。而其和恒为一常数。该常数恒小于位于储气室的限压阀 的压强。其大小由汽车整车重量分配到相应的气压执行器的活塞上时产生的 压强大小决定。

因此，通过调节阀门的压强调节，合理调节了由四个气压执行器分担的 整车重量。汽车行驶时，四个车门和后备箱盖同时关闭，与并联开关组互锁 的串联开关组同时闭合，功能转换器控制的双刀双掷开关将串联电路接通， 电机反转，齿轮四被切换，电磁阀被打开供气。此时气压执行器正常工作。

另一电磁阀和储气室的反馈管之间还连接着反馈器，反馈器是一个上部 带有左右子气缸的气缸，左右子气缸中安装着一个双连活塞，双连活塞的连 杆中部下侧带有挡板，挡板与右侧缸壁之间安装着弹簧和阀门，左右子气缸 分别与大气和反馈管连接，反馈器下部出口和右侧进口分别与上气缸的进 口、另一电磁阀和下气缸的出口连接。

气压执行器正常工作时，来自路面的冲击转换为空气的压力，经输气管 进入反馈器的气缸，被上气缸的调节阀门主动吸收。因此，汽车支撑点的压 力几乎不变，颠簸幅度很小，极大地提高了汽车的舒适性。由于实现了恒压 缓冲，车轮对路面的附着力几乎不变，汽车的操纵性也大大提高了。

气压执行器的调节弹簧同已有技术的悬架弹簧的作用本质上是不同的。 已有技术的悬架弹簧一要承担整车的重量，二要吸收路面的冲击。气压执行 器的调节弹簧主要用于维持缸内气体的总量不变，保持活塞的平衡。汽车不 受冲击时，其长度保持自然状态。调节弹簧的刚度和弹力都不需很大。

车体的座椅和齿轮四之间还安装着座椅重量调节装置。它由与后排座椅 连接的活塞杆及其活塞、安装活塞的静压油缸、安装在活塞和静压油缸缸体 之间的复位弹簧、以液压管与静压油缸连接的液压缸、连接在液压缸的活塞 杆上的齿条、以齿条驱动的齿轮七、固定着齿轮七的轴三、安装在轴三上可 与齿轮四啮合的齿轮八、套装在轴三上位于齿轮七和齿轮八间的弹簧组成。

若汽车的重量重新分配，通过与后排座椅连接的活塞杆及其活塞依次带 动液压油、液压缸、活塞杆上的齿条、齿轮七、齿轮八和齿轮四，最终变为 压强调节器的压强调节。

车体上还安装着横向加速度感应器，它由带有多组触点的电极控制板、 安装在电极控制板上分别与电源的正负极相接并压接在一组触点上且两端 彼此绝缘的可转动的电极刷、固连在电极刷上的单摆、分别以导线与电极控 制板的四组触点连接的步进电机、带有一组触点的另一电极控制板、安装在 此电极控制板上分别与电源的正负极相接并压接在触点上且两端彼此绝缘 的可转动的电极刷、固连在电极刷上的单摆、分别以导线与电极控制板的触 点连接的电磁铁、安装在步进电机的轴上的齿轮九所组成，电磁铁安装在齿 轮七侧面，齿轮七可与齿轮九啮合。

转弯时，汽车产生的横向加速度作用到横向加速度感应器的单摆上。单 摆再将电磁铁接通。电磁铁吸合将齿轮七拨离活塞杆上的齿条，并与齿轮九 啮合。步进电机的旋转方向及步进角再依次通过齿轮九、齿轮七、齿轮八和 齿轮四，最终变为压强调节器的压强调节。该装置左右两侧各设置一个，同 侧两个车轮共用一个，左右两侧调节方向相反。这样能有效减轻汽车因横向 加速度造成的车体侧倾，也能补偿汽车在左右倾斜的路面上的侧倾。当横向 加速度消失后，电磁铁将齿轮七释放，齿轮七在弹簧的作用下再次回位与活 塞杆上的齿条啮合。

车体上还安装着纵向加速度感应器。它由带有两块半圆状滑线电阻片的 又一电极控制板、安装在此电极控制板上分别与电源的正负极相接并压接在 滑线电阻片上且两端彼此绝缘的可转动的电极刷、固连在电极刷上的单摆、 分别以导线与此电极控制板的滑线电阻片连接的直行电机所组成。直行电机 即安装在压强调节器中的直行电机。

汽车加速或刹车时，产生的纵向加速度作用到纵向加速度感应器的单摆 上，单摆则再将直行电机接通。该直行电机可用于调节压强调节器的压强。 纵向加速度的大小不同、方向不同，电路中的电阻就不同，压强调节器的压 强调节也就不同。这种结构能有效减轻因加速或刹车造成的前倾或后仰，同 时也能补偿汽车上坡或下坡时的前倾或后仰。该装置前后各设置一个，前轮、 后轮各共用一个。

当汽车在路况较差的路面上长时间行驶时，车轮受到冲击的频率增大。 此时因气体排除过多而导致储气室内的压强过低。这时气压通过反馈管作用 到反馈器上，在弹簧的作用下调整反馈器阀门的压强，从而可自动调节气压 执行器排出的气体量，避免了因储气室的气体压强太低不能保证气压执行器 正常工作的弊病。当冲击频率减小时，储气室内的气体压强逐渐增大，气压 执行器恢复正常工作。

本实用新型的优点和积极效果是：能主动吸收来自路面的冲击，基本实 现恒压缓冲；可保持车体的高度基本不变；可有效补偿汽车的横向和纵向加 速度；能兼顾汽车的操纵性、驾驶性、舒适性和越野性，改善其综合性能。 它可广泛应用于各种轿车底盘中。

                         附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图。

图2为气压执行器的侧视示意图。

图3为压强调节器的右视剖面示意图。

图4为横向加速度感应器的示意图。

图5为纵向加速度感应器的示意图。

                         具体实施方式

实施例1.一种汽车底盘的主动式电控空气悬架系统。它由悬架装置、 空气气动装置及电气控制电路所构成。如图1所示，它至少包括固定在车体 上的高压气泵1、与高压气泵1相连的储气室2、分别以四路气管与储气室 2连接的四个电磁阀4、分别以输气管5与各电磁阀4连接的四个压强调节 器6和7、以管路与压强调节器出口连接的另一电磁阀8、以管路与另一电 磁阀8连接并固定在车桥上的四个气压执行器。图1和图2所示，气压执行 器包括活塞9以其活塞杆10、安装在车桥上并与车体连接的气缸11和安装 在车桥和车体之间并位于气缸11外面的调节弹簧12。气压执行器的进出气 口13位于气缸11的侧面，进出气口13到气缸11顶部的距离小于活塞9的 厚度。活塞杆10上还带有下止阀14及弹簧15，缸体的下部带有可与下止 阀14配合的缩小的缸径。

压强调节器有上下两个气缸7和6。每个气缸内都有一个条形磁铁16、 套装在条形磁铁16上相对气缸固定的直行电机17、与条形磁铁16一端连 接的金属杆18以及与金属杆18连接的调节阀门19、滑动螺母20、安装在 调节阀门19及滑动螺母20之间的调节弹簧21。上下两个气缸7和6中的 滑动螺母20分别安装在上螺杆22和下螺杆23上。上下螺杆上各安装着一 个彼此啮合的齿轮五24和齿轮六25。上气缸7的左侧进口与反馈器的下部 出口连接，其右侧出口与大气相通。下气缸6的左侧进口与连接电磁阀4的 输气管5相连，其右侧出口与连接另一电磁阀8的管路相连。图3所示，滑 动螺母20的两相对端带有凸筋27，使其只能沿气缸内带有的上下滑槽28 滑动而不能转动。3为限压阀，78为电磁阀4的线圈。

仍如图1所示，上述系统中还安装着载重量和底盘高度调节装置。它包 括以四个车门和后备箱盖分别控制的并联开关组29以及与并联开关组29连 接且互锁的串联开关组30、并联在串联开关组30上的电池31、连接在并联 开关组29和串联开关组30另一端的双刀双掷开关32、控制双刀双掷开关 32的功能转换器33、将功能转换器33固定在其轴上的电机34、安装在电 机34的轴上的拨叉35、可用拨叉35拨动的齿轮四36、固定在车体和车桥 之间且彼此连接的拉簧37和钢索38、安装在车体上的轴一39、安装在轴一 39上的槽轮40和齿轮一41、与齿轮一41啮合的齿轮二42、安装齿轮二42 的轴二43、安装在轴二43上的齿轮三44。齿轮三44与齿轮四36啮合，齿 轮四36安装在上螺杆22上。45为车轮。

另一电磁阀8和储气室2的反馈管26间还连接着反馈器。反馈器是一 个上部带有左右子气缸46的气缸47。左右子气缸46中安装着一个双连活 塞48。左侧子气缸的左侧缸壁和双连活塞48之间安装着弹簧79。双连活塞 48的连杆中部下侧带有挡板50。挡板50与右侧缸壁之间安装着弹簧和阀门 49。左右子气缸46分别与大气和反馈管26连接。反馈器下部出口和右侧进 口分别与上气缸7的进口、另一电磁阀8和下气缸6的出口连接。

车体的座椅51和齿轮四36之间还安装着座椅重量调节装置。它由与后 排座椅51连接的活塞杆52及其活塞53、安装活塞53的静压油缸54、安装 在活塞53和静压油缸54缸体之间的复位弹簧55、以液压管56与静压油缸 54连接的液压缸57、连接在液压缸57的活塞杆58上的齿条59、以齿条59 驱动的齿轮七60、固定着齿轮七60的轴三61、安装在轴三61上可与齿轮 四36啮合的齿轮八62、套装在轴三61上位于齿轮七60和齿轮八62之间 的弹簧所63组成。

图4和图1所示，车体上还安装着横向加速度感应器。它由带有多组触 点的电极控制板64、安装在电极控制板64上分别与电源65的正负极相接 并压接在一组触点上且两端彼此绝缘的可转动的电极刷66、固连在电极刷 66上的单摆67、分别以导线与电极控制板的四组触点连接的步进电机68、 带有一组触点的另一电极控制板69、安装在此电极控制板69上分别与电源 65的正负极相接并压接在触点上且两端彼此绝缘的可转动的电极刷70、固 连在电极刷70上的单摆71、分别以导线与电极控制板69的触点连接的电 磁铁72、安装在步进电机68的轴上的齿轮九73所组成。电磁铁72安装在 齿轮七60侧面，齿轮七60可与齿轮九73啮合。

图5和图1所示，车体上还安装着纵向加速度感应器，它由带有两块半 圆状滑线电阻片74的又一电极控制板75、安装在此电极控制板75上分别 与电源65的正负极相接并压接在滑线电阻片74上且两端彼此绝缘的可转动 的电极刷76、固连在电极刷76上的单摆77、分别以导线与此电极控制板 75的滑线电阻片74连接的直行电机17所组成。直行电机17即安装在压强 调节器中的直行电机17。

实施例1能主动吸收来自路面的冲击，保持车体的高度不变，有效补偿 横向和纵向加速度，兼顾汽车的操纵性、驾驶性、舒适性和越野性。它可广 泛应用于各种轿车底盘中。