本實用新型涉及對彈簧剛度有特定要求的工程領域，提出一種可控剛度對稱組合的空氣彈簧及控制系統(tǒng)。

背景技術：

空氣彈簧是利用空氣壓縮的非線性恢復力實現(xiàn)隔震和緩沖作用的一種非金屬彈性元件彈簧，其剛度是非線性的，有自震頻率低、高度可調節(jié)、良好的高頻振動吸收等特性，在汽車、航空、醫(yī)療器械、家具、機械制造等領域都有著廣泛地應用。空氣彈簧種類廣泛，總體分為活塞式和氣囊式，其中氣囊式是運用最廣泛的一種。氣囊式又可分為囊式、膜式兩種，主要部分是類似于汽車輪胎的橡膠、簾線材質，其最大的特點是可以通過調節(jié)注入氣體的多少來改變內部氣壓和彈簧高度，從而改變彈簧的剛度特性，是一種可調節(jié)彈簧。

活塞式空氣彈簧根據(jù)氣體狀態(tài)方程可知，在保持內部氣體溫度、物質的量不變的情況下，彈簧活塞從平衡位置開始壓縮內部氣體，其呈現(xiàn)出的特性是剛度不斷增大并趨向于無窮大的硬化特性，非線性隨著活塞偏離平衡位置的增大而加劇。而氣囊式空氣彈簧由于材質、設計等因素，呈現(xiàn)的特性千差萬別，但總的來講壓縮時也是剛度硬化特性。

目前應用廣泛的主要是氣囊式空氣彈簧，主要作用是減震，對于彈簧的剛度特性要求不是很精細。相比較常見的金屬彈簧無論是拉伸還是壓縮，其剛度是一個定值，在“回復力—變形”坐標系中是關于原點中心對稱的，而單個空氣彈簧的回復力關于坐標原點是非對稱的。

綜上所述，目前有必要提出一種對稱組合的空氣彈簧，使得這種彈簧的剛度在“回復力—變形”坐標系中是關于原點對稱的，并通過設計實現(xiàn)回復力近似線性或者強非線性特性，能夠滿足各種工程領域的要求。同時，這種彈簧也可以加以適當?shù)目刂苼韺崿F(xiàn)力學性能可變的功能。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型主要是設計一種對稱組合的空氣彈簧，就是將兩個相同的空氣彈簧呈鏡面對稱放置，整體的兩端是固定端，兩個彈簧的對接點為承力點(所謂的“固定端”、“承力點”即為普通彈簧的兩端)，實現(xiàn)兩者間的彈性連接。

為了實現(xiàn)力學性能可變功能，通過控制空氣彈簧內部氣壓、氣缸(氣室) 容積來達到目的。

本實用新型的技術方案：

一種可控剛度對稱組合的空氣彈簧，包括活塞1、活塞桿2、承力點3、氣缸4、氣缸壁5、空氣彈簧Ⅰ6和空氣彈簧Ⅱ7，將兩個相同的空氣彈簧對稱放置，通過活塞桿2連接，活塞桿2的連接點即為承力點3；兩空氣彈簧的氣缸4內部氣體的物質的量和溫度相同；當承力點3向右移動，空氣彈簧Ⅱ7被壓縮，空氣彈簧Ⅰ6被拉伸，兩者的合力即為彈簧的回復力；當承力點3向左移動，空氣彈簧Ⅱ7被拉伸，空氣彈簧Ⅰ6被壓縮，則“回復力-變形”的關系與承力點3向右移動的情況完全相反；在變形較小的范圍內，整體的剛度近似于一個定值。

所述的空氣彈簧Ⅰ6和空氣彈簧Ⅱ7同為活塞式空氣彈簧或同為氣囊式空氣彈簧。

一種對稱組合的空氣彈簧的控制系統(tǒng)，包括上述的對稱組合的空氣彈簧、附加室8、液體9和毛細管10；

在對稱組合的空氣彈簧的基礎上對稱設置附加室8，附加室8內裝有液體和氣體兩部分介質；空氣彈簧Ⅰ6和空氣彈簧Ⅱ7的氣缸4分別與容積相同的附加室8相通，兩個附加室8通過毛細管10連通，并通過壓力控制系統(tǒng)調節(jié)控制，即氣體在控制系統(tǒng)中相通；毛細管10既控制氣體充放又防止空氣彈簧在運動中氣缸4內氣體的量不均等；兩附加室8內液體也通過毛細管10相通，液體高度的控制原理與氣壓控制原理相同。

本實用新型的有益效果：

1.附加氣室的容積大小直接影響整體力學特性，在保持其他參數(shù)不變的情況下容積越大，“回復力—變形”曲線越趨向于直線，剛度越趨向于一定值，但是在最大變形相同情況下彈簧整體承載力降低，反之亦然；

2.氣室內充入氣體的越多，其初始的內部氣壓越大，彈簧整體剛度越大，非線性越強，最大變形相同時整體承載力增大，反之亦然；

3.氣室內充入的液體越多，液面越高，則附加氣室的內部容積越小。

附圖說明

圖1為活塞式空氣彈簧對稱組合的結構圖。

圖2為圖1所示的彈簧“回復力—變形”曲線。

圖3為活塞式對稱組合空氣彈簧控制原理示意圖。

圖中：1活塞；2活塞桿；3承力點；4氣缸；5氣缸壁；6空氣彈簧Ⅰ；

7空氣彈簧Ⅱ；8附加室；9液體；10毛細管。

具體實施方式

下面結合附圖和技術方案，進一步說明本實用新型的具體實施方式。

由圖1可知，一種對稱組合的空氣彈簧，包括活塞1、活塞桿2、承力點3、氣缸4、氣缸壁5、空氣彈簧Ⅰ6和空氣彈簧Ⅱ7，將兩個相同的空氣彈簧對稱放置，通過活塞桿2連接，活塞桿2的連接點即為承力點3；兩空氣彈簧氣缸4內部氣體的物質的量和溫度相同；當承力點3向右移動，空氣彈簧Ⅱ7被壓縮，空氣彈簧Ⅰ6被拉伸，兩者的合力即為彈簧的回復力；當承力點3向左移動，空氣彈簧Ⅱ7被拉伸，空氣彈簧Ⅰ6被壓縮，則“回復力—變形”的關系與承力點3 向右移動的情況完全相反；在變形較小的范圍內，整體的剛度近似于一個定值。

所述的空氣彈簧Ⅰ6和空氣彈簧Ⅱ7同為活塞式空氣彈簧或同為氣囊式空氣彈簧。

由圖3可知，一種對稱組合的空氣彈簧的控制系統(tǒng)，包括對稱組合的空氣彈簧、附加室8、液體9和毛細管10；

在對稱組合的空氣彈簧的基礎上對稱設置附加室8，附加室8內裝有液體和氣體兩部分介質；空氣彈簧Ⅰ6和空氣彈簧Ⅱ7的氣缸4分別與容積相同的附加室8相通，兩個附加室8通過毛細管10連通，并通過壓力控制系統(tǒng)調節(jié)控制，即氣體在控制系統(tǒng)中相通；毛細管10既控制氣體充放又防止空氣彈簧在運動中氣缸4內氣體的量不均等；兩附加室8內液體也通過毛細管10相通，液體高度的控制原理與氣壓控制原理相同。

以上內容是對本實用新型所做的進一步詳細說明，不能認定實用新型的具體實施僅限于這些說明。對本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的構思的前提下，還可以做出簡單的設計及替換，都應當視為本實用新型的保護范圍。