一种轻量化空气悬架结构及其生产工艺

技术领域

本发明涉及空气悬架技术领域，尤其是一种轻量化空气悬架结构及其生产工艺。

背景技术

空气悬架是一种车辆车架的悬挂系统，采用气囊代替传统的金属弹簧和减震器组合，能够更好地根据路面情况为车辆车架提供悬挂控制。空气悬架通常由气囊、气泵、电控单元以及连接管路、传感器等多组件组成，它可以通过增加或减少气囊内的气压来调节车架的高度和硬度，以适应不同的驾驶条件和载荷。

目前，轻量化是车辆工业在现代技术的发展趋势下必然遵循的一个目标，而空气悬架作为车辆的重要组成部分，同样需要往轻量化的方向进行发展，通过设计轻量化的空气悬架，能够减少整车的重量、提升车辆的性能，并且降低车辆燃油消耗量和二氧化碳排放量，满足环保要求。

然而，现有的轻量化空气悬架存在着车架在气囊端受力过大的问题，这就导致了车架在气囊端的部分容易开裂。

发明内容

为了解决空气悬架存在着车架在气囊端受力过大而导致车架在气囊端的部分容易开裂的问题，本申请提供一种轻量化空气悬架结构及其生产工艺。

第一方面，本发明提供的一种轻量化空气悬架结构采用如下的技术方案：

一种轻量化空气悬架结构，用于连接车辆的车架和车轮，包括主梁、支架、减震器和气囊，所述主梁开设有车轴孔并用于转动连接车轮，所述支架的上端用于固接车架而下端开设有铰接孔，所述主梁的一端为铰接端并通过铰接孔与所述支架的下端铰接，所述减震器活动连接在所述支架与所述主梁之间，所述主梁的另一端为摆动端并设置有用于连接车架的气囊；所述铰接孔与所述车轴孔之间的距离L

优选的，所述铰接孔与所述车轴孔之间的距离L

优选的，所述主梁由摆动端往铰接端呈收口结构，所述主梁的收口角度为2°至4°。

优选的，所述主梁的收口角度为3°。

优选的，所述气囊的顶部和底部分别设置有顶板和底板，所述气囊通过顶板与车架固接，所述气囊通过底板与所述主梁固接，所述顶板与所述底板之间设置有活动感应模块，所述活动感应模块连接有自动刹车模块。

优选的，所述活动感应模块包括转轴、齿轮、齿条和转速传感器，所述转轴转动设置在所述主梁上且旋转轴线为水平线，所述齿轮与所述转轴同轴连接，所述齿条垂直连接于所述顶板上，所述齿条与所述齿轮啮合，所述转速传感器用于感应所述转轴的转速；

所述自动刹车模块包括控制单元和刹车系统，所述转速传感器与所述控制单元电连接，所述控制单元与所述刹车系统电连接。

优选的，所述齿轮包括圆盘和多个卡齿，所述圆盘的圆周外壁周向地开设有多个活动槽，多个所述卡齿一一对应地活动设置在多个所述活动槽内；所述齿条包括直杆和多个卡槽，多个所述卡槽沿竖直方向间隔设置在所述直杆的同一侧壁，所述齿轮与所述齿条之间通过所述卡齿旋转嵌入或脱离所述卡槽而实现啮合；

所述卡齿的内端连接有弹性件，所述卡齿的外端呈楔形块状，其中，所述卡齿的用于向下接触所述卡槽的一面为斜面。

优选的，所述圆盘中心内设置有空腔，所述弹性件为气袋，所述气袋填充设置在所述空腔内，所述空腔与多个所述活动槽之间设置有通孔，多个所述通孔内均穿设有压杆，所述压杆的一端连接于所述卡齿而另一端用于抵接所述气袋；

所述气囊连接有空压机，所述空压机还用于连接所述气袋。

优选的，所述气囊与所述空压机之间连接有第一进气路和第一出气路，所述第一进气路设置有第一电磁阀，所述第一出气路设置有第二电磁阀，所述气袋与所述空压机之间连接有第二进气路和第二出气路，所述第二进气路设置有第三电磁阀，所述第二出气路设置有第四电磁阀，其中，所述第一电磁阀与所述第四电磁阀设置为同时启闭，所述第二电磁阀与所述第三电磁阀设置为同时启闭。

第二方面，本发明提供的一种轻量化空气悬架结构的生产工艺采用如下的技术方案：

一种轻量化空气悬架结构的生产工艺，包括以下步骤：

S1：利用钣金冲焊工艺将主梁制作成型，使主梁由摆动端往铰接端呈收口结构，收口角度为2°至4°；

S2：在主梁的中间部位开设车轴孔，在支架的下端开设铰接孔；

S3：将主梁的铰接端通过铰接孔与支架的下端铰接，使铰接孔与车轴孔之间的距离L

本发明的有益效果为：

1、通过合理分配主梁中的L

2、L

3、通过对主梁进行收口设计，能够使空气悬架整体的重量大幅降低，从而进一步对空气悬架进行轻量化改进，并且经测试，主梁的收口角度为2°至4°尤其是3°时，能够同时兼顾主梁的强度和轻量化要求；

4、当路面比较颠簸时，气囊需要反复进出气从而为车辆提供缓冲效果，而活动感应模块通过感应气囊的活动情况并进行自动刹车，从而使得车辆在经过颠簸路面的时候实现自动刹车，提高车辆经过颠簸路面时的安全性；

5、当气囊反复进出气以提供缓冲效果时，齿条相对齿轮上下活动，在此过程中齿条带动齿轮转动，转速传感器再感应齿轮的转速，当转速达到阈值时转速传感器再给自动刹车模块的控制单元发出刹车信号，控制单元再控制刹车系统进行刹车，从而实现车辆经过颠簸路面时的自动刹车效果；

6、由于卡齿的内端连接有弹性件，且卡齿的外端呈楔形块而其中卡齿用于向下接触卡槽的一面为斜面，因此，当齿条相对齿轮向下运动时，卡齿会反复与卡槽卡接，从而使得齿轮加速转动；当齿条相对齿轮向上运动时，齿条的运动方向与齿轮原来的加速方向相反，这会压迫卡齿通过压缩弹性件而往活动槽内收缩，在此过程中，齿轮在旋转惯性的作用下以及齿条的阻碍作用下实现缓慢减速，从而避免齿条在反复上下运动过程中导致齿轮的硬性止动以及往返转动，提高安全性和使用寿命；

7、在本发明的轻量化空气悬架结构中，空压机不但为气囊提供空气，还为齿轮内的气袋提供空气，从而为卡齿的内端提供弹性作用，充分发挥了轻量化空气悬架结构中的空压机的作用；

8、通过多个电磁阀的设置，一方面，使得气囊的出气过程对应气袋的进气过程，即齿条相对齿轮向下运动时，齿轮的卡齿在气袋的膨胀作用下稳定向外顶出，从而实现齿轮与齿条的稳定啮合，另一方面，使得气囊的进气过程对应气袋的出气过程，即齿条相对齿轮向上运动时，齿轮的卡齿在气袋的收缩作用下更容易向内收缩，从而实现齿轮的缓慢减速。

附图说明

图1是本申请实施例中轻量化空气悬架结构的部分结构图；

图2是图1中轻量化空气悬架结构的主梁的仰视图；

图3是本申请实施例中轻量化空气悬架结构的活动感应模块的外部结构图；

图4是本申请实施例中轻量化空气悬架结构的活动感应模块的剖视结构图；

附图标记说明：1、主梁；11、车轴孔；2、支架；21、铰接孔；3、减震器；4、气囊；41、顶板；42、底板；51、车架；52、车轮；6、齿轮；61、圆盘；62、卡齿；63、活动槽；64、气袋；65、盖体；66、压杆；7、齿条；71、直杆；72、卡槽。

具体实施方式

下面将结合附图1-4和实施例对本发明作进一步说明。

本实施例公开一种轻量化空气悬架结构。

参照图1，轻量化空气悬架结构包括主梁1、支架2、减震器3和气囊4，其中，主梁1采用钣金冲焊结构，具有高强度和轻量化的优势，主梁1的中间部位开设有车轴孔11，主梁1通过车轴孔11用于与车轮52同轴转动连接。支架2的上端用于固接车架51而下端开设有铰接孔21，主梁1的一端为铰接端并通过铰接孔21与支架2的下端铰接，减震器3活动连接在支架2与主梁1之间，即减震器3的一端与支架2转动连接而另一端与主梁1同样为转动连接，且减震器3两端的旋转轴线相互平行，一方面，减震器3用于撑起支架2，另一方面，当车轮52经过颠簸路面使主梁1通过铰接端往车架51传递作用力时，减震器3能够提供缓冲效果。主梁1的另一端为摆动端并设置有用于连接车架51的气囊4，一方面，气囊4用于支撑车架51，另一方面，当车轮52经过颠簸路面使主梁1通过摆动端往车架51传递作用力时，气囊4能够提供缓冲效果。常规状态下，气囊4与支架2用于水平支撑车架51，当气囊4与支架2水平支撑车架51时，使主梁1的摆动端呈下摆状态，在本实施例中，常规状态下的主梁1的摆动端顶面的下摆角度为10°。需要说明的是，上述常规状态即车辆处于平整路面时的状态。进一步的，铰接孔21与车轴孔11之间的距离L

参照图2，主梁1由设置气囊4的一端往设置支架2的一端呈收口结构，主梁1的收口角度为2°至4°，在本实施例中，主梁1的收口角度为3°，通过对主梁1进行收口设计，能够使空气悬架整体的重量大幅降低，从而进一步对空气悬架进行轻量化改进，并且经测试，此时的主梁1能够同时兼顾主梁1的强度和轻量化要求。

参照图1和图3，气囊4的顶部和底部分别设置有顶板41和底板42，气囊4通过顶板41与车架51固定连接，气囊4通过底板42与主梁1固定连接，顶板41与底板42之间设置有活动感应模块，活动感应模块连接有自动刹车模块，当路面比较颠簸时，气囊4需要反复进出气从而为车辆提供缓冲效果，而活动感应模块通过感应气囊4的活动情况并进行自动刹车，从而使得车辆在经过颠簸路面的时候实现自动刹车，提高车辆经过颠簸路面时的安全性。为了更好地实现上述效果，活动感应模块包括转轴、齿轮6、齿条7和转速传感器，转轴转动设置在主梁1上且旋转轴线为水平线，齿轮6与转轴同轴固定连接，齿条7则垂直连接于顶板41上。进一步的，齿条7与齿轮6啮合，当车辆经过颠簸路面时，气囊4反复进出气以提供缓冲效果，使得气囊4的顶板41与底板42之间的距离不断发生变化，从而使得齿条7与齿轮6之间相对上下移动，以带动齿轮6转动，转速传感器设置在主梁1上，此时转速传感器则用于感应转轴的转速。另外，自动刹车模块包括控制单元和刹车系统，转速传感器与控制单元电连接，控制单元与刹车系统电连接。综上所述，当气囊4反复进出气以提供缓冲效果时，通过使齿条7与齿轮6之间的相对上下活动，使齿条7带动齿轮6转动，转速传感器再感应齿轮6的转速，当转速达到阈值时转速传感器再给自动刹车模块的控制单元发出刹车信号，控制单元再控制刹车系统进行刹车，从而实现车辆经过颠簸路面时的自动刹车效果。

参照图1、图3和图4，齿轮6包括圆盘61和多个卡齿62，齿轮6通过圆盘61与设置在主梁1上的转轴进行同轴固定连接，圆盘61的圆周外壁周向地开设有多个活动槽63，活动槽63的横截面为矩形，多个卡齿62一一对应地活动设置在多个活动槽63内，且卡齿62的侧壁与活动槽63的侧壁贴合以减少缝隙。齿条7包括直杆71和多个卡槽72，多个卡槽72沿竖直方向间隔设置在直杆71的同一侧壁，每个卡槽72均供单个卡齿62单独进入，使得齿轮6与齿条7之间通过卡齿62旋转嵌入或脱离卡槽72而实现啮合。为了使得齿轮6的卡齿62更易于进入到卡槽72内，卡槽72的开口设计为喇叭口形状，使得卡槽72的开口由内向外呈渐扩状，另外，为了使得卡齿62与卡槽72之间的配合允许存在误差，齿条7的直杆71与齿轮6的圆盘61之间存在间隙，且卡槽72的深度大于卡齿62嵌入卡槽72内的深度，使得即使气囊4在进出气时发生轻微变形而导致气囊4的顶板41在上下移动的过程中存在偏移，齿条7的卡槽72始终能够与齿轮6的卡齿62进行啮合，以带动齿轮6进行转动。进一步的，卡齿62的内端连接有弹性件，卡齿62的外端呈楔形块状，其中，卡齿62的用于向下接触卡槽72的一面为斜面，由于卡齿62的内端连接有弹性件，且卡齿62的外端呈楔形块而其中卡齿62用于向下接触卡槽72的一面为斜面，因此，当齿条7相对齿轮6向下运动时，卡齿62会反复与卡槽72卡接，从而使得齿轮6加速转动；当齿条7相对齿轮6向上运动时，齿条7的运动方向与齿轮6原来的加速方向相反，这会压迫卡齿62通过压缩弹性件而往活动槽63内收缩，在此过程中，齿轮6在旋转惯性的作用下以及齿条7的阻碍作用下实现缓慢减速，从而避免齿条7在相对齿轮6反复上下运动过程中导致齿轮6的硬性止动以及往返转动，提高安全性和使用寿命。

参照图3和图4，圆盘61中心内设置有空腔，在本实施例中空腔呈圆形，弹性件为气袋64，气袋64填充设置在空腔内。为了方便取放气袋64，圆盘61的一侧中心表面设置呈圆形的盖体65，盖体65与空腔之间通过过盈配合实现卡接，另外，为了便于拆卸盖体65以及便于利用对气袋64进行气量控制，盖体65的中心开设有连通空腔内外的功能孔。进一步的，空腔与多个活动槽63之间设置有通孔，多个通孔内均穿设有压杆66，压杆66的一端固定连接于卡齿62而另一端用于抵接气袋64。需要说明的是，为了实现空气悬架给车辆带来的缓冲效果，气囊4需连接有空压机，而空压机还用于连接气袋64，因此，在本发明的轻量化空气悬架结构中，空压机不但为气囊4提供空气，还为齿轮6内的气袋64提供空气，从而为卡齿62的内端提供弹性作用，充分发挥了轻量化空气悬架结构中的空压机的作用。

为了使压杆66能够向内抵压气袋64，且使压杆66能够对与其连接的卡齿62进行防脱保护，在本实施例中对压杆66做进一步优化，即压杆66在圆盘61中由内向外呈渐缩状，同时通孔孔对应压杆66的形状开设，使得压杆66与卡齿62连接并就位后，压杆66能够往空腔内活动以抵压气袋64，同时压杆66能够对与其连接的卡齿62进行防脱保护。在其余实施例中，还能通过在压杆66与圆盘61之间或者卡齿62与圆盘61之间设置限位槽、限位块等防脱组件来达到卡齿62的防脱保护效果和抵压气袋64效果。

气囊4与空压机之间连接有第一进气路和第一出气路，第一进气路设置有第一电磁阀，第一出气路设置有第二电磁阀，气袋64与空压机之间连接有第二进气路和第二出气路，第二进气路设置有第三电磁阀，第二出气路设置有第四电磁阀，其中，第一电磁阀与第四电磁阀设置为同时启闭，即使得第一电磁阀与第四电磁阀之间同时开启或同时关闭，第二电磁阀与第三电磁阀设置为同时启闭，即使得第二电磁阀与第三电磁阀之间同时开启或同时关闭，通过以上电磁阀的设置，一方面，使得气囊4的出气过程对应气袋64的进气过程，即齿条7相对齿轮6向下运动时，齿轮6的卡齿62在气袋64的膨胀作用下稳定向外顶出，从而实现齿轮6与齿条7的稳定啮合，另一方面，使得气囊4的进气过程对应气袋64的出气过程，即齿条7相对齿轮6向上运动时，齿轮6的卡齿62在气袋64的收缩作用下更容易向内收缩，从而实现齿轮6的缓慢减速。

需要说明的是，为了确保卡齿62在无外力作用下始终能够自动保持弹出状态，需使气袋64始终保持充气状态，即气袋64在与气囊4的联动进出气的出气过程中，并不会把气袋64内的空气量排空，而是至少保持能够使卡齿62自动弹出的空气量。

本实施例还公开一种轻量化空气悬架结构的生产工艺。

轻量化空气悬架结构的生产工艺包括以下步骤：

S1：利用钣金冲焊工艺将主梁1制作成型，使主梁1由摆动端往铰接端呈收口结构，收口角度为2°至4°；

S2：在主梁1的中间部位开设车轴孔11，在支架2的下端开设铰接孔21；

S3：将主梁1的铰接端通过铰接孔21与支架2的下端铰接，使铰接孔21与车轴孔11之间的距离L

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。