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CN107471949A - 一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架 - Google Patents

一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架 Download PDF

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CN107471949A
CN107471949A CN201710765432.5A CN201710765432A CN107471949A CN 107471949 A CN107471949 A CN 107471949A CN 201710765432 A CN201710765432 A CN 201710765432A CN 107471949 A CN107471949 A CN 107471949A
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China
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Inventor
赵伟
郭茂春
郑波
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SHANGHAI YOURUAN AUTOMOTIVE TECHNOLOGY Co.,Ltd.
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Hubei Excellent Commercial Vehicle Suspension Co Ltd
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Abstract

本发明提出了一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架，包括车架、双缸油气弹簧缸、中桥（驱动桥）、后桥（非驱动桥）、高、低压蓄能器、压力传感器、位移传感器、拖臂梁、液压系统，中桥及后桥各配置四个双缸油气弹簧缸（左右对称设置），利用双缸油气弹簧缸的非线性刚度和非线性阻尼的固有特征，来获得理想的弹性特性，从而提高车辆的平顺性；配置ECU（接收压力传感器及位移传感器的信号）、液压系统，利用双缸油气弹簧缸的可控性，来自由调节车架高度，也可实现后桥单独升降，还可以实现左、右刚性闭锁；实现空满载质量大范围变化时，自动获得各自所需的大小不同的刚度和阻尼，从而获得理想的缓冲和减振性能。

Description

一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架
技术领域
本发明涉及商用汽车的悬挂结构，具体地是公开一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架。
背景技术
商用车悬架通常采用钢板弹簧悬架，其缺点是刚度呈线性，缓冲效果差，减振几近于无，空满载自然振动频率变化大。随着汽车工业的发展，近些年空气悬架占据了小部分市场，空气悬架有比较理想的变刚度特性，但其减振性差，载重小，空间尺寸大和易老化、易损坏的缺点制约着其普及。油气悬架初步在商用车上得到应用，其中代表性的是矿用自卸车、军工车辆等，油气悬架大部分采用了油气混合式油气弹簧缸，无高度调整功能，无非驱动桥提升功能，簧载质量变化大时不能兼顾空载和满载时都获得理想的缓冲和减振能力，都是结构简单，附加的功能少。
发明内容
本发明提出了一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架，在于构建一种全新的油气悬架结构，以改善汽车空满载的平顺性和增加高度可调、非驱动桥提升、刚性闭锁、提高抗侧倾能力等附加功能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架，包括车架、中桥、后桥、八个双缸油气弹簧缸、液压系统、高压蓄能器、左低压蓄能器、右低压蓄能器、ECU，压力传感器、位移传感器，中桥是驱动桥，后桥是非驱动桥，其特征在于：
中桥及后桥左分别固定连接有拖臂梁，拖臂梁作为双缸油气弹簧缸的下连接部，在中桥及后桥之间的车架上固定设有横梁构件，四根下拉杆与四根上拉杆沿横梁构件呈前后对称设置，构成两个平行的下拉杆与两个“八”字型的上拉杆，上拉杆及下拉杆的一端与中桥或后桥铰接，上拉杆及下拉杆的另一端与车架上的横梁构件铰接，组成空间杆系悬架结构；空间杆系悬架结构确定中桥、后桥与车架之间的位置关系；
中桥及后桥的左、右两侧分别对称分配两个双缸油气弹簧缸，两个双缸油气弹簧缸沿前后对称设置，双缸油气弹簧缸沿垂直方向布置，并且双缸油气弹簧缸的高压缸位于上端；双缸油气弹簧缸的下端连接在拖臂梁上，双缸油气弹簧缸的上端连接在车架上；八根油气弹簧缸确定中桥、后桥与车架之间的垂直力学关系，缓冲或减振来自地面对轮胎的冲击；
高压蓄能器通过常开电磁截止阀、单向节流阀、管路连接至八个双缸油气弹簧缸的高压缸的无杆腔；左低压蓄能器通过左常开电磁截止阀、左单向节流阀、左管路连接至左边的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔；右低压蓄能器通过右常开电磁截止阀、右单向节流阀、右管路连接至右边的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔；
八个位移传感器分别内置于八个双缸油气弹簧缸内，压力传感器检测液压系统的系统压力，ECU采集位移传感器、压力传感器的信号，通过ECU控制液压系统、高压蓄能器、左低压蓄能器、右低压蓄能器；
液压系统采用四择一的结构自动控制双缸油气弹簧缸，具体为：同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现车架上升；或者，同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现车架下降；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现后桥上升；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现后桥下降。
对上述技术方案的进一步限定：液压系统的一种结构：包括油箱、油泵、总油路三位四通换向阀、总油路溢流阀、过滤器、油泵安装在油箱处，油泵吸管插在油箱内，油泵的出口、过滤器、总油路三位四通换向阀顺序连接；总油路溢流阀连接在总油路输出管路上，总油路溢流阀的输出通过回油管道至油箱；
左边四个双缸油气弹簧缸的管路设置：中桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油口通过左中下支管路连接在一起，后桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油口通过左后下支管路连接在一起；左后下支管路与左中下支管路之间连接有左下常开电磁截止阀，形成左下支管路；中桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油口通过左中上支管路连接在一起，后桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油口通过左后上支管路连接在一起；左后上支管路与左中上支管路之间连接有左上常开电磁截止阀，形成左上支管路；
右边四个双缸油气弹簧缸的管路与左边四个双缸油气弹簧缸的管路对称设置，形成右下支管路及右上支管路；
左下支管路与右下支管路之间连接有第一常闭电磁截止阀；
总油路溢流阀的一个接口通过第一单向溢流阀、常开电磁截止阀、第一管路连接至左上支管路、右上支管路；总油路溢流阀的中间接口通过回油端电磁截止阀至油箱；总油路溢流阀的另一个接口通过第二单向溢流阀、第二常闭电磁截止阀、第二管路连接至左下支管路、右下支管路。
采用上述液压系统，具备液压连接结构合理，便于配置，易于实现，能采用四择一的结构自动控制双缸油气弹簧缸，同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现车架上升（左下支管路、右下支管路都进油）；或者，同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现车架下降（左上支管路、右上支管路都进油）；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现后桥上升（左后下支管路与左中下支管路之间的左下常开电磁截止阀处于断开位置，只有后桥的左后下支管路进油）；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现后桥下降（左后上支管路与左左中上支管路之间的左上常开电磁截止阀处于断开位置，只有后桥的左后上支管路进油）。
有益效果：本发明采用上拉杆及下拉杆的合理布置组成了区别于现有技术的空间杆系悬架结构，结合利用双缸油气弹簧缸的非线性刚度和非线性阻尼的固有特征，来获得理想的弹性特性，从而提高车辆的平顺性，减少不平道路上地面传递给车辆的冲击力；利用双缸油气弹簧缸的低压缸的可控性，通过ECU及液压系统的配置，自由调节车辆的车架高度，车架高度根据需要能升降，也能实现非驱动桥（后桥）单独升降；本发明断开高压蓄能器、左低压蓄能器及右低压蓄能器与双缸油气弹簧缸的联系，还可以实现刚性闭锁，在这种条件下，车辆可以缓慢移动，车辆承受载荷的能力大大提高，因为车辆非常稳定，给装卸大型货物带来了极大的方便；本发明利用双缸筒油气弹簧缸的合理配置及高低压设置来实现空满载质量大范围变化时，可以自动获得各自所需的大小不同的刚度和阻尼，从而获得理想的缓冲和减振性能。
附图说明
图1是本发明的主视结构图。
图2是本发明的俯视图（局部，以表达空间杆系悬架结构）。
图3是本发明中的高压蓄能器、左低压蓄能器、右低压蓄能器及液压系统控制原理图。
图1-图3所示，按照驾驶员的乘坐方向，定义车辆前后左右，图1及图3中的箭头方向为车辆的正向行驶方向，并以此来描述零件的位置。
具体实施方式
如图1-图3所示的一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架，包括车架3、中桥1、后桥2、八个双缸油气弹簧缸4、液压系统8（图1中点划线框所示）、高压蓄能器10、左低压蓄能器4.2、右低压蓄能器4.1（图1中没有表达，如图3所示）、ECU（未在图中画出），压力传感器8、位移传感器10，中桥1是驱动桥，后桥2是非驱动桥，
中桥1及后桥2左分别固定连接有拖臂梁7，拖臂梁7作为双缸油气弹簧缸4的下连接部，在中桥及后桥之间的车架上固定设有横梁构件11，四根下拉杆6与四根上拉杆11沿横梁构件呈前后对称设置，构成两个平行的下拉杆结构与两个“八”字型的上拉杆结构，上拉杆及下拉杆的一端与中桥或后桥铰接，上拉杆及下拉杆的另一端与车架上的横梁构件铰接，组成空间杆系悬架结构；空间杆系悬架结构确定中桥1、后桥2与车架3之间的位置关系；
中桥及后桥的左、右两侧分别对称分配两个双缸油气弹簧缸4，两个双缸油气弹簧缸沿前后对称设置，双缸油气弹簧缸4沿垂直方向布置，并且双缸油气弹簧缸4的高压缸位于上端；双缸油气弹簧缸4的下端连接在拖臂梁7上，双缸油气弹簧缸的上端连接在车架3上；八根油气弹簧缸4确定中桥、后桥与车架之间的垂直力学关系，缓冲或减振来自地面对轮胎的冲击；
高压蓄能器4.3通过常开电磁截止阀1.3、单向节流阀2.3、管路连接至八个双缸油气弹簧缸4（图3中定义为5.1-5.8）的高压缸的无杆腔；左低压蓄能器4.2通过左常开电磁截止阀1.2、左单向节流阀2.2、左管路连接至左边的四个双缸油气弹簧缸4（图3中定义为5.4-5.8）的低压缸的无杆腔；右低压蓄能器4.1通过右常开电磁截止阀1.1、右单向节流阀2.1、右管路连接至右边的四个双缸油气弹簧缸4（图3中定义为5.1-5.4）的低压缸的无杆腔；
八个位移传感器10分别内置于八个双缸油气弹簧缸4内（图1中省略画法，只表达了一个位移传感器），压力传感器8检测液压系统的系统压力，ECU采集位移传感器10、压力传感器8的信号，通过ECU控制液压系统9、高压蓄能器4.3、左低压蓄能器4.2、右低压蓄能器4.1；
液压系统采用四择一的结构自动控制双缸油气弹簧缸，具体为：同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现车架上升；或者，同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现车架下降；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现后桥上升；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现后桥下降。
如图3所示，描述上述的液压系统的一种结构：包括油箱12、油泵13（由车辆的发动机提供动力）、总油路三位四通换向阀16、总油路溢流阀14、过滤器、油泵13安装在油箱12处，油泵13吸管插在油箱内，油泵13的出口、过滤器、总油路三位四通换向阀16顺序连接；总油路溢流阀14连接在总油路输出管路上，总油路溢流阀的输出通过回油管道至油箱12；压力传感器8设置在总油路输出管路上；
左边四个双缸油气弹簧缸（标号5.5、5.6、5.7、5.8）的管路设置：中桥左边设置的双缸油气弹簧缸（标号5.5、5.6）的低压缸的无杆腔进油口通过左中下支管路连接在一起，后桥左边设置的双缸油气弹簧缸（标号5.7、5.8）的低压缸的无杆腔进油口通过左后下支管路连接在一起；左后下支管路与左中下支管路之间连接有左下常开电磁截止阀1.7，形成左下支管路；桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油口通过左中上支管路连接在一起，后桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油口通过左后上支管路连接在一起；左后上支管路与左中上支管路之间连接有左上常开电磁截止阀，形成左上支管路；
左边四个双缸油气弹簧缸（标号5.1、5.2、5.3、5.4，标号5.1、5.2在中桥处，标号5.3、5.4在后桥处，）的管路与左边四个双缸油气弹簧缸的管路对称设置，形成右下支管路及右上支管路；
左下支管路与右下支管路之间连接有第一常闭电磁截止阀3.1；
总油路溢流阀16的一个接口通过第一单向溢流阀2.5、第一常开电磁截止阀1.8、第一管路连接至左上支管路、右上支管路；总油路溢流阀的中间接口通过回油端电磁截止阀14至油箱；总油路溢流阀的另一个接口通过第二单向溢流阀2.4、第二常闭电磁截止阀3.4、第二管路连接至左下支管路、右下支管路。
在图3中，其中标号1.1、1.2、1.3所示的常开电磁截止阀截止，实现刚性闭锁；标号1.4、1.5、1.6、1.7所示的常开电磁截止阀截止，配合标号3.2、3.3所示的常闭电磁截止阀打开，可使中、后桥液压回路分开，实现非驱动后桥提升，非驱动后桥提升后标号1.8所示的常开电磁截止阀截止，实现非驱动桥提升后的锁止；单向节流阀2.1、2.2、2.3，为液压系统提供缓冲时的单向流动和减振时的阻尼力；标号3.1、3.4所示的常闭电磁截止阀打开时，标号3.2、3.3所示的常闭电磁截止阀截止时，总油路三位四通换向阀16右位，可实现车辆上升功能，标号3.1所示的常闭电磁截止阀截止时实现左、右液压回路断开，可提高车辆的抗侧倾能力；标号3.4所示的常闭电磁截止阀截止时为正常行驶位；总油路三位四通换向阀16，中位为正常行驶位，右位为车架上升，左位为车架下降；压力传感器8为ECU传递系统压力信号，位移传感器10（图1中所示）为ECU传递八个双缸油气弹簧缸的上下位移信号。
图3所示，当标号3.1所示的常闭电磁截止阀截止时，左边四个双缸油气弹簧缸低压缸与右边四个双缸油气弹簧缸的低压缸之间的连接断开，这时，因油气弹簧缸的刚度系数为非线性，如车辆要发生侧倾时，单侧力量增加，因刚度随着压行程的增加而不断增加，实际压缩的行程会非常小，也就是倾角会远小于刚度为线性的弹簧类悬架，提高了抗侧倾能力。
采用图3所示的液压系统，具备液压连接结构合理，便于配置，易于实现，能采用四择一的结构自动控制双缸油气弹簧缸，同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现车架上升（左下支管路、右下支管路都进油）；或者，同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现车架下降（左上支管路、右上支管路都进油）；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现后桥上升（左后下支管路与左中下支管路之间的左下常开电磁截止阀处于断开位置，只有后桥的左后下支管路进油）；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现后桥下降（左后上支管路与左左中上支管路之间的左上常开电磁截止阀处于断开位置，只有后桥的左后上支管路进油）。
本发明中，在中桥及后桥都作用于路面时，车辆高度可以调整，在好的路面上降低汽车重心高度，以便高速行驶，在坏路面上提高车架高度，以便增大通过能力；如果是牵引车头，与挂车结合时不必去调整挂车支腿高度，省时省力。
本发明中，非驱动桥（后桥）可以实现提升，以便在空载或轻载时降低与地面的摩擦力，降低油耗和减少非驱动桥的轮胎磨损。

Claims (2)

1.一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架，包括车架、中桥、后桥、八个双缸油气弹簧缸、液压系统、高压蓄能器、左低压蓄能器、右低压蓄能器、ECU，压力传感器、位移传感器，中桥是驱动桥，后桥是非驱动桥，其特征在于：
中桥及后桥左分别固定连接有拖臂梁，拖臂梁作为双缸油气弹簧缸的下连接部，在中桥及后桥之间的车架上固定设有横梁构件，四根下拉杆与四根上拉杆沿横梁构件呈前后对称设置，构成两个平行的下拉杆与两个“八”字型的上拉杆，上拉杆及下拉杆的一端与中桥或后桥铰接，上拉杆及下拉杆的另一端与车架上的横梁构件铰接，组成空间杆系悬架结构；空间杆系悬架结构确定中桥、后桥与车架之间的位置关系；
中桥及后桥的左、右两侧分别对称分配两个双缸油气弹簧缸，两个双缸油气弹簧缸沿前后对称设置，双缸油气弹簧缸沿垂直方向布置，并且双缸油气弹簧缸的高压缸位于上端；双缸油气弹簧缸的下端连接在拖臂梁上，双缸油气弹簧缸的上端连接在车架上；八根油气弹簧缸确定中桥、后桥与车架之间的垂直力学关系，缓冲或减振来自地面对轮胎的冲击；
高压蓄能器通过常开电磁截止阀、单向节流阀、管路连接至八个双缸油气弹簧缸的高压缸的无杆腔；左低压蓄能器通过左常开电磁截止阀、左单向节流阀、左管路连接至左边的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔；右低压蓄能器通过右常开电磁截止阀、右单向节流阀、右管路连接至右边的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔；
八个位移传感器分别内置于八个双缸油气弹簧缸内，压力传感器检测液压系统的系统压力，ECU采集位移传感器、压力传感器的信号，通过ECU控制液压系统、高压蓄能器、左低压蓄能器、右低压蓄能器；
液压系统采用四择一的结构自动控制双缸油气弹簧缸，具体为：同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现车架上升；或者，同时控制八个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现车架下降；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油，实现后桥上升；或者，单独控制后桥的四个双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油，实现后桥下降。
2.根据权利要求1所述的一种高度可调的空满载自适应汽车油气悬架，其特征在于液压系统的一种结构：包括油箱、油泵、总油路三位四通换向阀、总油路溢流阀、过滤器、油泵安装在油箱处，油泵吸管插在油箱内，油泵的出口、过滤器、总油路三位四通换向阀顺序连接；总油路溢流阀连接在总油路输出管路上，总油路溢流阀的输出通过回油管道至油箱；
左边四个双缸油气弹簧缸的管路设置：中桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油口通过左中下支管路连接在一起，后桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的无杆腔进油口通过左后下支管路连接在一起；左后下支管路与左中下支管路之间连接有左下常开电磁截止阀，形成左下支管路；中桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油口通过左中上支管路连接在一起，后桥左边设置的双缸油气弹簧缸的低压缸的有杆腔进油口通过左后上支管路连接在一起；左后上支管路与左中上支管路之间连接有左上常开电磁截止阀，形成左上支管路；
右边四个双缸油气弹簧缸的管路与左边四个双缸油气弹簧缸的管路对称设置，形成右下支管路及右上支管路；
左下支管路与右下支管路之间连接有第一常闭电磁截止阀；
总油路溢流阀的一个接口通过第一单向溢流阀、常开电磁截止阀、第一管路连接至左上支管路、右上支管路；总油路溢流阀的中间接口通过回油端电磁截止阀至油箱；总油路溢流阀的另一个接口通过第二单向溢流阀、第二常闭电磁截止阀、第二管路连接至左下支管路、右下支管路。
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