气弹簧设计指南02-外饰-20060901

气弹簧设计指南

——乘研院内外饰部

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目录

1、简要说明................................................................................................. - 3 -

1.1基本的原理......................................................................................... - 3 -

1.2气弹簧和一般机械弹簧的最大区别................................................. - 3 -

1.3其主要零部件及名字......................................................................... - 3 -

1.4零部件材料及工艺............................................................................. - 4 -

1.5机构原理............................................................................................. - 4 -

1.6安装方式............................................................................................. - 5 -

2、设计构想................................................................................................. - 6 -

2.1气弹簧布置......................................................................................... - 6 -

2.1.1位置定义.......................................................................................... - 6 -

2.1.2长度定义.......................................................................................... - 8 -

2.1.3举力定义.......................................................................................... - 9 -

2.2气弹簧校核....................................................................................... - 13 -

2.2.1 机盖打开角度校核....................................................................... - 13 -

2.2.2 气弹簧与边界间隙....................................................................... - 16 -

2.2.3 气弹簧长度校核........................................................................... - 16 -

2.2.4 举力校核....................................................................................... - 16 -

2.2.4 运动校核....................................................................................... - 17 -

3、技术要求............................................................................................... - 17 -

3.1基本要求........................................................................................... - 17 -

3.2主要性能试验................................................................................... - 18 -

1.

简要说明

1.1基本的原理

在密闭的缸筒内充入和外界大气压有一定压差的惰性气体或者油气混合物，进而利用作用在活塞上的压力差完成气弹簧的自由运动。

该件为标准件，可以从产品系列目录中查询缸筒、活塞杆等匹配参数。 1.2 气弹簧和一般机械弹簧的最大区别

一般性的机械弹簧，其弹簧弹力随着弹簧的运动有着非常大的变化，而气弹簧在整个运动行程中力值变化相对较小。 1.3 其主要零部件及名字 （如图所示）

图一

1.4 零部件材料及工艺

1.5 机构原理

1.5.1 同样尺寸的气弹簧可以根据缸筒内部存储的气体压力大小来调整举力的

大小。

1.5.2 气弹簧举升速度的大小可以根据活塞上的过油孔的大小来调整，一般分

为￠0.3mm￠0.5mm￠0.6mm等，过油孔越大，举升速度越快，造成的冲

击越大，比如：举升速度过大可采用￠0.3mm。（阻尼油在气弹簧运动到

阻尼区时才通过过油孔，此前只有气体流过，该特性由油的运动特性：

高压区低压区决定）。

1.5.3 阻尼油、举力、密封圈材料影响气弹簧低温性能，例如：出口俄罗斯的

气弹簧所用阻尼油型号HS32，凝固点-50℃；密封圈材料丁晴橡胶的低

温脆性温度由原来的-40℃改为-50℃。

1.5.4 如有支架，建议料厚为3mm，可以根据力的大小对支架进行工艺处理如：

冲压出凹槽来增加强度。

图二

1.6 安装方式

1.6.1 气弹簧整车布置位置分为：前机盖支撑和后备门支撑两种。前机盖支撑

有B11、T11等车型，后备门支撑有A15、S11、B14等车型。

1.6.2 气弹簧支撑方式的布置可分为：直立支撑和旋转支撑，目前我公司采用

直立支撑的有：S21 S22 旋转支撑的有：S11 S12 A11 A18 B11。支撑

方式的布置是由后备门铰链轴所处的位置来决定的。

1.6.3 尼龙球头可根据与气弹簧联接的两个钣金平面进行设计：分为普通直式

和斜倾式（下图），当球窝转动角度小于20°时，选用直球窝；当球窝

转动角度大于等于20°小于35°时，选用斜球窝；当球窝转动角度大

于等于35°时，选用支架。一般尽量不用支架，支架容易出现晃动，

定位麻烦，且增加价格。

图三

1.6.4 气弹簧分：普通式、变阻尼、助力气弹簧。当机盖的运动角度大于等于

90时，需要用四连杆机构与车身连接，气弹簧应为变阻尼式。变阻尼

气弹簧的缸筒上有一个半径变化的过油槽，缸筒为非圆筒状，以此实现

变阻尼运动。该气弹簧的价格较高，比普通状态高8-9元。阻力气弹簧

是在钢筒内加一弹簧，在气弹簧起作用前，人手可以用较小的力打开机

盖，机盖关闭时，由于惯性，不影响关闭机盖。

2．设计构想

2.1 气弹簧布置

2.1.1 位置定义

根据参考车型或者近似车型初步安排安装点，根据经验,机盖上安装点与铰链轴之间的距离不宜小于200mm，否则直接影响铰链的强度和寿命，同时要满足气弹簧生产条件。

布置设计时尽量保证在车门关闭状态下气弹簧缸筒在上方，活塞杆在下方，因为机盖处于关闭状态的时间长，缸筒在上活塞杆在下，使阻尼油对缸筒内气体有很好的密封作用，从而延长气弹簧寿命。（我公司S11和A11、B11没有按照此种结构设计）

变阻尼气弹簧必须采用上述布置方式，尽量减小气体泄漏。（参看下图）

图四

图五

机盖关闭时尽量经过死点线，如果不能经过死点线，关门状态与死点线之间的角度要少于10度，此时气弹簧的力矩F*L2为负或很小，门锁承受的力矩较小，延长寿命，且减小行车噪音。（死点线：铰链点和气弹簧两安装点的连线）

1 旋转支撑

侧围支撑点

备门支撑点

图六

图七

2.1.2 长度定义

根据定义的安装位置和机盖打开角度（机盖打开角度由总布置定义），即可确认气弹簧的最大长度和最小长度，气弹簧长度应满足如下公式：气弹簧最小长度-（气弹簧最大长度-气弹簧最小长度）>90mm （该数值的定义主要考虑活塞的尺寸及预留出油气混合物的空间，不同的气弹簧供应商要求可能会有所区别，在设计的时候需要跟供应商确认该数据。）气弹簧的长度须根据机盖开启及关闭布置图确定，但是必须保证以下生产尺寸。

图八2.1.3举力定义

1）机盖运动过程中的力学变化

图九

F

图十

图十一

如上图：

机盖开启过程中，初始状态F*L2＜G*L1*a(安全系数a=1.1)，需要人给机盖作用力，机盖处于水平位置前：L1、L2的值逐渐增大，G值始终保持不变，F值逐渐减小；此后，L1、L2的值逐渐减小，G值始终保持不变，F值继续减小。其中有一点F*L2=G*L1*a，此后F*L2＞G*L1*a，气弹簧自动将机盖打开。

2）根据经验，F*L2=G*L1*a时，机盖把手离地面的高度应为0.85m～1.15m，初步定义为1m，此位置时G*L1、L2已知，根据公式F*L2=G*L1*a即可算出气弹簧举力F和该状态的机盖打开角度α。

3）下图为对于长度及力值选取的经验值，（根据经验：长度尽量＜600mm，举力尽量＜600N）供参考：

如下为S21气弹簧举力的计算相关资料：（考虑人开启门时的力在5-10N为适宜）

2.2 气弹簧校核 2.2.1 机盖打开角度校核

2.2.1.1 如下图所示，验证机盖完全打开时的角度是否与总布置定义角度一致。

图十二

2.2.1.2 验证机盖完全打开状态的把手离地高度。

2.2.1.3 验证当F*L2=G*L1*a时，机盖把手离地高度是否满足0.85m～1.15m。

图十四

2.2.1.4 机盖开启后男人模型校核

1） 50％男人模型伸手可以轻松关闭后备门；

图十五图十六

2）80％男人模型站在后备门处弯腰不会碰头；

图十七

3） 95％男人模型后退一个合适距离弯腰不会碰头，同时伸手可以取东西。

图十八

2.2.2 气弹簧与边界间隙

1) 设计球头销的高度不宜太高，否则强度不够，球头与球头销最近平面的设计间隙约为5mm。按照我公司目前的制造公差建议，气弹簧与其他边界设计间隙为大于或等于8mm。

图十九

2) 当机盖完全关闭时，验证机盖是否过死点线，如果不能经过死点，关门状态与死点线之间的角度是否少于10度。

2.2.3气弹簧长度校核

验证是否满足：气弹簧最小长度－（气弹簧最大长度－气弹簧最小长度）>90mm

图二十图二十一

2.2.4 举力校核

1）关闭机盖时人的作用力N是否满足5N～10N。

图二十二

2）当机盖打开角度α时，测定气弹簧的伸长量Lˊ，验证气弹簧举力F和Lˊ是否与供应商提供的力值变化曲线符合。

图二十三

2.2.4 运动校核

气弹簧运动过程中不能出现干涉现象。

3.技术要求（参考Q/SQR.0

4.154）

3.1基本要求

表面应无划痕、毛刺、斑点、锈蚀等缺陷；

工作温度范围：-40℃～90℃。

3.2主要性能试验

力学性能试验

耐久性试验

气密性试验

耐腐蚀性试验

抗拉强度试验