汽车气弹簧设计指导

汽车气弹簧设计指导,详细介绍气弹簧内部结构,需要满足的性能要求,重点是如何布置气弹簧,除满足人机要求外,需要满足气弹簧过死点有自闭功能,撑起过程中能自动开启,开启角度使得背门满足头部通过性等方面要求。此资料适合设计工程师布置气弹簧,开发工程师学习参考。本人空间大量汽车资料,欢迎关注查看。

汽车气弹簧设计指导

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)。1.4零部件材料及工艺序号零件名常见材料外观要求/表面处理1

球头销45#渗氮、镀锌、达克罗（耐腐蚀强）处理2

弹簧卡片65Mn 3

活塞杆35#镀铬（银色）或渗氮（黑色）〈出口欧洲的车必须渗氮处理，以满足其环保要求〉4

缸筒精轧钢管20喷漆处理5

导向环Q2356密封件NBR（丁晴橡胶）球头

球头销支架

缸筒活塞杆

弹簧卡片

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活塞Q2358

球头PA66+30%GF 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。

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：S21S22旋转支撑的有：S11S12

A11A18B11。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。

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-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）

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-4-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

死点线

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-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。

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-6-2.1.3举力定义

1）机盖运动过程中的力学变化

F

05000

1000015000

20000

开

度10305

尾门

气体减振器

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