一种空气弹簧及具有该空气弹簧的空气悬架发明专利

专利名称：一种空气弹簧及具有该空气弹簧的空气悬架

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111271412.5

专利申请（专利权）人：新一代汽车底盘系统(马鞍山)有限公司
权利人地址：安徽省马鞍山市经济技术开发区(示范园区)嘉善科技园3号厂房1层

专利发明（设计）人：刘庆福,肖斌

专利摘要：本发明公开了一种空气弹簧及具有该空气弹簧的空气悬架，属于空气弹簧技术领域。该空气弹簧具有由弹性体材料制成的柱形的气囊，气囊连接底座和上盖板以形成密封的空气室，在空气室的体积在底座缩回时的水平与底座伸出时的水平之间变化的情况下，气囊的外表面在底座上滑滚，上盖板由一弹性限位块在纵向导向限位，弹性限位块置于空气室内且连接在所述底座上；气囊在底座上滑滚的外侧囊皮沿圆周面上形成有若干环形凸起，凸起具有施力于砂尘颗粒向下运动的施力面。环形凸起具有施力于砂尘颗粒向下运动的施力面，使在车辆运行过程中能够起到防止砂尘进入囊皮与底座之间并对进入囊皮与底座间的砂尘通过囊皮与底座之间的相对运动排出。

主权利要求：
1.一种空气弹簧，该空气弹簧具有由弹性体材料制成的柱形的气囊（11），所述气囊（11）连接底座（12）和上盖板（13）以形成密封的空气室（14），在空气室（14）的体积在底座（12）缩回时的水平与底座（12）伸出时的水平之间变化的情况下，所述气囊（11）的外表面在底座（12）上滑滚，所述上盖板（13）由一弹性限位块（15）在纵向导向限位，所述弹性限位块（15）置于空气室（14）内且连接在所述底座（12）上；其特征在于，所述气囊（11）在底座（12）上滑滚的外侧囊皮（111）沿圆周面上形成有若干环形凸起（112），相邻凸起（112）的间距为5‑45mm；所述凸起（112）具有施力于砂尘（16）颗粒向下运动的施力面（113）；
所述凸起（112）为间断状，相邻凸起（112）相互交错；
所述凸起（112）的截面为倒刺结构，所述倒刺结构包括圆弧面与直角平面，直角平面为施力面（113）；或所述凸起（112）的截面为三角结构，所述三角结构包括斜面与直角平面，直角平面为施力面（113）。
2.根据权利要求1所述的空气弹簧，其特征在于，所述凸起（112）与所述气囊（11）一体成型。
3.根据权利要求2所述的空气弹簧，其特征在于，所述直角平面的有效高度为1‑5mm，圆弧面的有效长度为5‑30mm。
4.根据权利要求3所述的空气弹簧，其特征在于，所述直角平面的有效高度为1‑5mm，斜面的有效长度为5‑30mm。
5.一种空气悬架，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的空气弹簧。 说明书 : 一种空气弹簧及具有该空气弹簧的空气悬架技术领域[0001] 本发明属于空气弹簧技术领域，更具体地说，涉及一种空气弹簧及具有该空气弹簧的空气悬架。背景技术[0002] 伴随着汽车电子、测量与控制控技术、材料成型、机械加工等先进技术的迅速发展，空气弹簧设计与控制技术日趋成熟。近年5年来，中高端轿车的竞争日趋激烈，国外上市的知名乘用车(大众、丰田、奔驰、保时捷)及商务车越来越多在其中高端车型应用半主动空气悬架技术，一方面提升品牌形象，展示企业先进技术优势抢占高端市场，另一方面，搭载新技术带来的丰厚利润，对主机厂也足够大的吸引力。19世纪初，人们将空气弹簧产品应用于机械设备。经历近百年后，20世纪初，美国人率先将空气弹簧装载到重型卡车上。发展至今，全世界有一半以上的重型载货车装载了空气弹簧，60％以上的拖挂车配装空气弹簧田，工程用车(如水泥搅拌车、环卫用车)、高速客车等车型上配置空气弹簧的份额逐年上升。空气弹簧产品及技术的应用逐年增多。1957年，凯迪拉克率先将空气弹簧应用在乘用车上对车身进行高度调整，自此空气弹簧产品开始受到高端轿车品牌的关注，奔驰、福特、别克等主机厂相继推出装载空气弹簧的车型。[0003] 空气弹簧构成包括气囊、底座及活塞、上盖板、密封圈等部件。运动过程中，橡胶气囊沿着活塞底座外轮廓卷曲，从而获得空气弹簧的弹性变形。现有空气弹簧防尘、防砂多以加装防尘罩来解决空气弹簧的防砂尘问题，例如中国专利CN201811198273.6公开了一种带外约束铝罩的新型袖式空气弹簧，橡胶气囊的外表面顶端设置有压环保护罩；再如中国专利CN202010773569.7公开了一种内置螺旋弹簧的复合空气弹簧结构，气囊的上端口的外侧连接防尘罩的上端口；再如中国专利CN201811198221.9公开了一种双约束型新型悬架空气弹簧，橡胶气囊的外壁扣压有气囊保护罩，橡胶气囊外壁设有约束组件；约束组件包括有下约束环、上约束环与气囊保护罩。然而，上述的防砂尘技术存在较多问题，首先是不能有效做到全空间防砂尘，由于空气弹簧的使用特性，置于空气弹簧上部或下部的防尘砂罩不能有效防止空气弹簧侧面尘砂对空气弹簧的侵袭；其次，对侵入空气弹簧气囊与底座间的砂尘无法排除，最终会造成空气弹簧损坏或降低其使用寿命。发明内容[0004] 1.要解决的问题[0005] 针对上述的技术问题，本发明提供一种空气弹簧，能够在使用过程中将砂尘排出，减小皮囊磨损。[0006] 本发明还提供了一种具有上述空气弹簧的空气悬架。[0007] 2.技术方案[0008] 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：[0009] 本发明提供了一种空气弹簧，该空气弹簧具有由弹性体材料制成的柱形的气囊，所述气囊连接底座和上盖板以形成密封的空气室，在空气室的体积在底座缩回时的水平与底座伸出时的水平之间变化的情况下，所述气囊的外表面在底座上滑滚，所述上盖板由一弹性限位块在纵向导向限位，所述弹性限位块置于空气室内且连接在所述底座上；所述气囊在底座上滑滚的外侧囊皮沿圆周面上形成有若干环形凸起，所述凸起具有施力于砂尘颗粒向下运动的施力面。[0010] 于本发明一种可能实施方式中，所述凸起与所述气囊一体成型。[0011] 于本发明一种可能实施方式中，所述凸起为间断状，相邻凸起相互交错。[0012] 于本发明一种可能实施方式中，所述相邻凸起的间距为5‑45mm。[0013] 于本发明一种可能实施方式中，所述凸起的截面为倒刺结构，所述倒刺结构包括圆弧面与直角平面，直角平面为施力面。[0014] 于本发明一种可能实施方式中，所述直角平面的有效高度为1‑5mm，圆弧面的有效长度为5‑30mm。[0015] 于本发明一种可能实施方式中，所述凸起的截面为三角结构，所述三角结构包括斜面与直角平面，直角平面为施力面。[0016] 于本发明一种可能实施方式中，所述直角平面的有效高度为1‑5mm，斜面的有效长度为5‑30mm。[0017] 本发明还提供了一种空气悬架，包括上述的空气弹簧。[0018] 3.有益效果[0019] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：[0020] (1)本发明的空气弹簧，在囊皮表面与底座接触部位设置环形凸起，凸起具有施力于砂尘颗粒向下运动的施力面，使在车辆运行过程中能够起到防止砂尘进入囊皮与底座之间并对进入囊皮与底座间的砂尘通过囊皮与底座之间的相对运动排出；[0021] (2)本发明的空气弹簧，结构简单，易于制造。附图说明[0022] 图1为本发明空气弹簧的一种结构示意图；[0023] 图2为本发明空气弹簧的剖面图；[0024] 图3为图2的A部放大图；[0025] 图4为本发明空气弹簧的使用状态图；[0026] 图5为本发明空气弹簧的另一种结构示意图。[0027] 附图标记说明：[0028] 11、气囊；111、囊皮；112、凸起；113、施力面；[0029] 12、底座；13、上盖板；14、空气室；15、弹性限位块；16、砂尘。具体实施方式[0030] 下文对本发明的示例性实施例进行了详细描述。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。[0031] 下文对本发明的详细描述和示例实施例进行说明。[0032] 空气弹簧一般安装在车辆的空气悬架上，在实际使用过程中，由于道路上存在大量的砂石和灰尘，气囊11与底座12的接触面往复接触、拉开，一些砂石和灰尘便会进入气囊11和底座12之间，甚至粘附在接触面上，长时间的运动摩擦，极容易造成气囊11的囊皮111磨损，从而导致气囊11损坏。[0033] 如图1至图5所示，本实施例的空气弹簧具有由弹性体材料制成的柱形的气囊11，弹性体材料可以为橡胶等等，所述气囊11连接底座12和上盖板13以形成密封的空气室14，在空气室14的体积在底座12缩回时的水平与底座12伸出时的水平之间变化的情况下，所述气囊11的外表面在底座12上滑滚，所述上盖板13由一弹性限位块15在纵向导向限位，所述弹性限位块15置于空气室14内且连接在所述底座12上；所述气囊11在底座12上滑滚的外侧囊皮111沿圆周面上形成有若干环形凸起112，所述凸起112具有施力于砂尘16颗粒向下运动的施力面113。[0034] 本发明的发明人通过长期的试验和分析，并结合空气弹簧的使用特性，在不影响空气弹簧正常使用的前提下，如图2所示，给出了一种空气弹簧的气囊11压缩时与底座12的运动状态，可以看出气囊11与底座12实现对的蠕动，通过分析，若是有进入或者粘附在底座12上的砂石和灰尘会暴露出来，囊皮111上的环形凸起112具有施力于砂尘16颗粒向下运动的施力面113，当气囊11在充气伸长时，其囊皮111与底座12会被拉开，同时囊皮111上的环形凸起112可以施力于砂尘16颗粒，从而将砂尘16排出，有效地避免囊皮111的磨损，延长了皮囊的使用寿命。[0035] 如图1所示，所述凸起112一种形式的结构由正视图可以看出呈波浪形，在本实施例中，所述的凸起112可以通过工艺制作得到，例如由天然橡胶和顺丁橡胶并用的高耐磨、高回弹材料与皮囊基体结合；为了生产加工的方便，可以通过制作模具，将凸起112与气囊11的囊皮111一体成型，凸起112结合更加牢固，不易脱落。[0036] 在图5中，可以看出所述凸起112为间断状，相邻凸起112相互交错设置，一方面可以减少材料的使用，另一方面由于囊皮111与底座12不断的摩擦产生热量，通过间断的设计，可以形成气流通道，从而增强囊皮111表面的热量散发，同时凸起112与底座12挤压产生的变形能量通过间断处释放掉。[0037] 进一步的，本实施例中的相邻凸起112的间距为5‑45mm，可以结合空气弹簧气囊11的具体尺寸定量地进行确定，也可以定性地确定。一般设计时，相邻凸起112的间距为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm。[0038] 较为优选的，所述凸起112的截面为倒刺结构，所述倒刺结构包括圆弧面与直角平面，直角平面为施力面113。在图2和图3中，如空气弹簧囊皮111A部位，设置与囊皮111与底座12间接触及蠕动方向相反的倒刺结构(具有施力于砂尘16颗粒向下运动的施力面113)，使空气弹簧在使用过程中由于囊皮111与底座12之间的相对运动或蠕动，如图4所示，箭头表示皮囊的运动方向，防止砂尘16进入并将进入的砂尘16排出囊皮111与底座12有效接触区域，以达到防沙尘、清洁接触面的作用。在充分考虑砂尘颗粒大小的前提下，具体的所述直角平面的有效高度为1‑5mm，具体的可以为1、2、3、4、5mm，圆弧面的有效长度为5‑30mm，具体的可以为5、10、15、20、25、30mm。[0039] 通过大量的实验室使用案例验证，所述凸起112的截面为倒刺结构具有较佳的使用效果。相比传统的气囊，使用寿命延长5‑10％左右，尽管气囊的制作工艺变得复杂，但是一方面由于气囊外表面的凸起，起到加强筋的作用，可以很好的支撑气囊，增强气囊的强度；另一方面，当气囊内部充满气后，气囊外径增大并将底座包裹，有实验表明，在一定程度上波浪形的凸起能够起到导向作用，使得气囊运动过程中能准确复位并包裹住底座，可以起到更好地减震作用。[0040] 此外，所述凸起112的截面还可以为三角结构，所述三角结构包括斜面与直角平面，直角平面为施力面113。所述直角平面的有效高度为1‑5mm，具体的可以为1、2、3、4、5mm，斜面的有效长度为5‑30mm，具体的可以为5、10、15、20、25、30mm。[0041] 以上所述仅为本发明的优选实施方案，应当指出，对于本技领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干赶紧和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

专利地区：安徽

专利申请日期：2021-10-29

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN113844226B