CN103863044A - 一种汽车机械式空气悬挂控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车机械式空气悬挂控制系统及其控制方法，该控制系统包括储气罐和装设于车轮处的前后悬挂气囊，该系统还包括旋钮阀、双控电磁阀、高度控制阀组和气动两位三通阀组，所述高度控制阀组包括两个第一高度控制阀、两个第二高度控制阀和一个第三高度控制阀，所述气动两位三通阀组包括第一气动两位三通阀、第二气动两位三通阀和第三气动两位三通阀。本发明还提供一种汽车机械式空气悬挂控制系统的控制方法。本发明控制逻辑简单，易于操作和实现，采用气动控制，能够有效避免电磁干扰；各部件的结构和功能单一，便于日后保养和维修；采用五个高度控制阀，提高了每个气囊的进排气控制速率，加快了气囊高度的调整速度。

Description

一种汽车机械式空气悬挂控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，具体是一种汽车机械式空气悬挂控制系统及其控制方法。

 

背景技术

汽车悬挂是车辆的重要部件之一，它弹性地连接着车身和车桥，在汽车行驶时，用以缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高和客车悬挂技术的发展，空气悬挂在客车上的应用日益广泛。空气悬挂的发展使得汽车平顺性和操纵稳定性能够同时兼具，因此其已开始逐步取代了钢板弹簧悬挂。

空气悬挂的汽车有不带升降功能和带升降功能之分，不带升降功能是指保持汽车车身在满载和空载时高度一致，带升降功能是指汽车车身可以根据具体情况升降。实现升降功能有机械和电子两种控制方式，传统的机械式空气悬挂采用三个高度控制阀来控制汽车车身的高度，高度控制阀通过自身横杆摆角的变化控制气囊高度的平衡，高度控制阀的布置形式一般为前二后一或前一后二，不管哪种布置形式，最多只能实现前后悬挂整体升降功能而不能完成左侧或者右侧单边侧倾功能；电子控制方式主要是采用电子高度控制阀感应气囊高度的变化，通过电脑盒来控制各电磁阀实现升降及侧倾，但该种控制方式价格昂贵，对整车电气系统匹配要求较高，电子产品维修较为困难，难以批量推广。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现车辆整体升降和侧倾功能的汽车机械式空气悬挂控制系统及其控制方法。

本发明的技术方案为：

一种汽车机械式空气悬挂控制系统，包括储气罐和装设于车轮处的前后悬挂气囊，该系统还包括旋钮阀、双控电磁阀、高度控制阀组和气动两位三通阀组，所述高度控制阀组包括两个第一高度控制阀、两个第二高度控制阀和一个第三高度控制阀，所述气动两位三通阀组包括第一气动两位三通阀、第二气动两位三通阀和第三气动两位三通阀；

所述第一高度控制阀和第二高度控制阀的进气口均与储气罐连接，所述第三高度控制阀的进气口通过第三气动两位三通阀与储气罐连接，所述第一高度控制阀的出气口通过第一气动两位三通阀与其控制的气囊连接，所述第二高度控制阀的出气口通过第二气动两位三通阀与其控制的气囊连接，所述第三高度控制阀的出气口分别通过第一气动两位三通阀和第二气动两位三通阀与其控制的气囊连接；

所述双控电磁阀的进气口通过旋钮阀与储气罐连接，所述双控电磁阀的第一出气口与第一气动两位三通阀的控制口连接，第二出气口与第二气动两位三通阀的控制口连接，所述双控电磁阀的第一出气口和第二出气口均与第三气动两位三通阀的控制口连接。

所述的汽车机械式空气悬挂控制系统，还包括压力开关以及与所述压力开关连接的信号灯，所述压力开关装设于储气罐上，所述信号灯装设于驾驶区。

所述的汽车机械式空气悬挂控制系统，所述旋钮阀装设于驾驶区，所述双控电磁阀装设于车身前段，所述双控电磁阀的信号输入端与门控电路的信号输出端连接。

所述的汽车机械式空气悬挂控制系统，所述第一高度控制阀、第二高度控制阀和第三高度控制阀分别通过支架固定在前后悬挂上；所述第一高度控制阀和第二高度控制阀分别以汽车的中心线为轴对称布置在前后悬挂的左右两侧，所述第三高度控制阀沿着汽车的中心线布置在后悬挂的前端。

一种汽车机械式空气悬挂控制系统的控制方法，包括以下步骤：

（1）左右两侧车门关闭，车辆正常行驶时，双控电磁阀的第一出气口和第二出气口均与其进气口断开；关闭旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口断开；各个气动两位三通阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由各个高度控制阀和气动两位三通阀到达各个气囊，通过高度控制阀横摆杆的角度变化来控制气囊的高度，维持车辆整车的正常高度；

（2）左右两侧车门同时打开，需要车辆整车下降时，双控电磁阀的第一出气口和第二出气口均与其进气口连通；打开旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由旋钮阀和双控电磁阀到达各个气动两位三通阀的控制口，改变其相位，各个气动两位三通阀的出气口与排气口连通，气囊通过与其连接的气动两位三通阀的排气口排气，实现整车下降；需要复位时，关闭旋钮阀，各个气动两位三通阀复位，其进气口与出气口连通，气囊充气使整车上升到正常高度；

（3）左侧车门打开，需要车辆整车左倾时，双控电磁阀的第一出气口与其进气口连通；打开旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由旋钮阀和双控电磁阀到达与左侧车轮处的气囊连接的第一气动两位三通阀的控制口以及与第三高度控制阀连接的第三气动两位三通阀的控制口，改变其相位，第一气动两位三通阀和第三气动两位三通阀的出气口与排气口连通，左侧车轮处的气囊通过第一气动两位三通阀的排气口排气，实现整车左倾；需要复位时，关闭旋钮阀，第一气动两位三通阀和第三气动两位三通阀复位，其进气口与出气口连通，左侧车轮处的气囊充气使左右两侧气囊的高度一致，整车恢复到正常高度；

（4）右侧车门打开，需要车辆整车右倾时，双控电磁阀的第一出气口与其进气口连通；打开旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由旋钮阀和双控电磁阀到达与右侧车轮处的气囊连接的第二气动两位三通阀的控制口以及与第三高度控制阀连接的第三气动两位三通阀的控制口，改变其相位，第二气动两位三通阀和第三气动两位三通阀的出气口与排气口连通，右侧车轮处的气囊通过第二气动两位三通阀的排气口排气，实现整车右倾；需要复位时，关闭旋钮阀，第二气动两位三通阀和第三气动两位三通阀复位，其进气口与出气口连通，右侧车轮处的气囊充气使左右两侧气囊的高度一致，整车恢复到正常高度。

本发明的有益效果：

1、本发明的控制逻辑简单，易于操作和实现，没有过多的电控系统的控制关系，有效避免电磁干扰；

2、本发明的成本相对较低，且各部件的结构和功能单一，便于日后保养和维修；

3、本发明采用五个高度控制阀、三条气回路的控制形式，提高了每个气囊的进排气控制速率，加快了气囊高度的调整速度。

 

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的双控电磁阀的结构示意图；

图3是本发明的气动两位三通阀的结构示意图；

图4是本发明的高度控制阀的结构示意图。

 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明，本发明适用于机场摆渡车、快速公交系列车型。

如图1所示，一种汽车机械式空气悬挂控制系统，包括旋钮阀1、双控电磁阀2、储气罐3、气囊4、三个第一气动两位三通阀51、三个第二气动两位三通阀52、一个第三气动两位三通阀53、两个第一高度控制阀61、两个第二高度控制阀62、一个第三高度控制阀63、压力开关7以及与压力开关7连接的信号灯8。

旋钮阀1和信号灯8装设于驾驶区，便于驾驶员观察和操作。双控电磁阀2装设于车身前段，双控电磁阀2与整车左右侧的门控电路连接，如果开动左侧车门，则双控电磁阀2内部的左侧管路连通，如果开动右侧车门，则双控电磁阀2内部的右侧管路连通，为实现整车侧倾做好准备。压力开关7装设于储气罐3上，用于实时监测储气罐3内的气源压力。六个气囊4分别装设于汽车前后桥各车轮处。

第一高度控制阀61、第二高度控制阀62和第三高度控制阀63分别通过支架固定在前后悬挂上；两个第一高度控制阀61分别设置在前后悬挂的左侧，两个第二高度控制阀62分别设置在前后悬挂的右侧，第一高度控制阀61与第二高度控制阀62以汽车的中心线为轴对称布置，在保证防水及便于检修的前提下，尽量把左右对称的两个高度控制阀的间距拉大，以提高其监测灵敏度。设置在后悬挂上的第一高度阀61和第二高度阀62位于后悬挂的后端，第三高度控制阀63沿着汽车的中心线布置在后悬挂的前端。

三个第一气动两位三通阀51分别靠近于左侧的三个气囊4安装，三个第二气动两位三通阀52分别靠近于右侧的三个气囊4安装，便于气囊4快速排气，第三气动两位三通阀53装设于第三高度控制阀63的进气管路上，用于控制第三高度控制阀63的气体通断，在实现单边侧倾时，保持另一侧气囊4内的气体不发生变化，保护气囊4。

上述涉及的“左侧”、“右侧”以面向车辆运行方向进行判断，下同。

如图2所示，双控电磁阀2采用现有结构的双控电磁阀，具有进气口21、第一出气口22和第二出气口23，当a端得电时，第一出气口22与进气口21连通，当b端得电时，第二出气口23与进气口21连通，当a端和b端均得电时，第一出气口22和第二出气口23均与进气口21连通，本发明中当车辆正常行驶时，双控电磁阀2的a端和b端均不得电，第一出气口22和第二出气口23均与进气口21断开。 

如图3所示，第一气动两位三通阀51、第二气动两位三通阀52、第三气动两位三通阀53的结构相同，采用现有结构的气动两位三通阀，具有进气口501、出气口502、排气口503和控制口504，本发明中当车辆正常行驶时，气动两位三通阀处于正常相位时，其进气口501与出气口502连通。

如图4所示，第一高度控制阀61、第二高度控制阀62、第三高度控制阀63的结构相同，采用现有结构的高度控制阀，具有进气口601、出气口602和排气口603， 当车辆正常行驶且整车高度没有发生变化时，高度控制阀的进气口601和排气口603均与出气口602断开，当整车高度发生变化时，进气口601或者排气口603与出气口602连通，控制气囊4充气或者排气。

两个第一高度控制阀61和两个第二高度控制阀62的进气口均直接与储气罐3的出气口连接，两个第一高度控制阀61的出气口分别通过相应的第一气动两位三通阀51与各自控制的左侧的气囊4连接，两个第二高度控制阀62的出气口分别通过相应的第二气动两位三通阀52与各自控制的右侧的气囊4连接，第三高度控制阀63的进气口通过第三气动两位三通阀53与储气罐3连接，第三高度控制阀63的出气口分别通过第一气动两位三通阀51和第二气动两位三通阀52与其控制的左右两侧的两个气囊4连接。

双控电磁阀2的进气口通过旋钮阀1与储气罐3连接，双控电磁阀2的第一出气口分别与设置在左侧的三个第一气动两位三通阀51的控制口连接，双控电磁阀2的第二出气口分别与设置在右侧的三个第二气动两位三通阀52的控制口连接，双控电磁阀2的第一出气口和第二出气口均与第三气动两位三通阀53的控制口连接。

一种汽车机械式空气悬挂控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、左右两侧车门关闭，车辆正常行驶时，双控电磁阀的第一出气口和第二出气口均与其进气口断开；此时的旋钮阀是处于关闭状态，旋钮阀的进气口与出气口断开；各个气动两位三通阀处于进气口与出气口连通的状态，储气罐内的气源一部分经由两个第一高度控制阀和第一气动两位三通阀达到左侧由第一高度控制阀控制的两个气囊（前悬挂左侧、后悬挂后端左侧），一部分经由两个第二高度控制阀和第二气动两位三通阀到达右侧由第二高度控制阀控制的两个气囊（前悬挂右侧、后悬挂后端右侧），一部分经由第三气动两位三通阀和第三高度控制阀，然后再分别经由第一气动两位三通阀和第二气动两位三通阀到达后悬挂前端左右两侧由第三高度控制阀控制的两个气囊，通过高度控制阀横摆杆的角度变化来控制气囊的高度，维持车辆整车的正常高度。

S2、左右两侧车门同时打开，需要车辆整车下降时，双控电磁阀的第一出气口和第二出气口均与其进气口连通；驾驶员打开旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由旋钮阀和双控电磁阀到达各个气动两位三通阀的控制口，改变了气动两位三通阀的相位，各个气动两位三通阀处于出气口与排气口连通的状态，气囊通过与其连接的气动两位三通阀的排气口排气，实现整车下降；需要复位时，关闭旋钮阀，气源被切断，各个气动两位三通阀复位，即恢复其进气口与出气口连通的状态，气囊充气使整车上升到正常高度。

S3、左侧车门打开，需要车辆整车左倾时，双控电磁阀的第一出气口与其进气口连通；驾驶员打开旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由旋钮阀和双控电磁阀到达与左侧车轮处的气囊连接的第一气动两位三通阀的控制口以及与第三高度控制阀连接的第三气动两位三通阀的控制口，改变其相位，第一气动两位三通阀和第三气动两位三通阀处于出气口与排气口连通的状态，左侧车轮处的气囊通过第一气动两位三通阀的排气口排气，实现整车左倾；需要复位时，关闭旋钮阀，第一气动两位三通阀和第三气动两位三通阀复位，即恢复其进气口与出气口连通的状态，左侧车轮处的气囊充气使左右两侧气囊的高度一致，整车恢复到正常高度。

S4、右侧车门打开，需要车辆整车右倾时，双控电磁阀的第一出气口与其进气口连通；驾驶员打开旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由旋钮阀和双控电磁阀到达与右侧车轮处的气囊连接的第二气动两位三通阀的控制口以及与第三高度控制阀连接的第三气动两位三通阀的控制口，改变其相位，第二气动两位三通阀和第三气动两位三通阀处于出气口与排气口连通的状态，右侧车轮处的气囊通过第二气动两位三通阀的排气口排气，实现整车右倾；需要复位时，关闭旋钮阀，第二气动两位三通阀和第三气动两位三通阀复位，即恢复其进气口与出气口连通的状态，右侧车轮处的气囊充气使左右两侧气囊的高度一致，整车恢复到正常高度。

S5、压力开关对储气罐内的气源压力进行实时监测，在气源压力低于6bar时接通开关使信号灯点亮，提示驾驶员此时不可以使用下降和侧倾功能。

在第三高度控制阀的进气管路上设置第三气动两位三通阀，其目的在于：当整车侧倾时，以左倾为例，由于此时第三高度控制阀控制的那个左侧气囊排气，第三高度控制阀检测到高度下降，第三高度控制阀的进气口与出气口连通，要给该气囊充气，又由于第三高度控制阀同时还控制右侧的一个气囊，若要给左侧的气囊充气，必然也要给右侧的气囊充气，而右侧的气囊处于正常高度，是不需要充气的；若在第三高度控制阀的进气管路上设置第三气动两位三通阀，整车侧倾时，第三气动两位三通阀处于出气口与排气口连通的状态，储气罐内的气源便无法通过第三气动两位三通阀到达第三高度控制阀，此时也就不会给另一侧不需要充气的气囊充气了。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种汽车机械式空气悬挂控制系统，包括储气罐和装设于车轮处的前后悬挂气囊，其特征在于：该系统还包括旋钮阀、双控电磁阀、高度控制阀组和气动两位三通阀组，所述高度控制阀组包括两个第一高度控制阀、两个第二高度控制阀和一个第三高度控制阀，所述气动两位三通阀组包括第一气动两位三通阀、第二气动两位三通阀和第三气动两位三通阀；

所述第一高度控制阀和第二高度控制阀的进气口均与储气罐连接，所述第三高度控制阀的进气口通过第三气动两位三通阀与储气罐连接，所述第一高度控制阀的出气口通过第一气动两位三通阀与其控制的气囊连接，所述第二高度控制阀的出气口通过第二气动两位三通阀与其控制的气囊连接，所述第三高度控制阀的出气口分别通过第一气动两位三通阀和第二气动两位三通阀与其控制的气囊连接；

所述双控电磁阀的进气口通过旋钮阀与储气罐连接，所述双控电磁阀的第一出气口与第一气动两位三通阀的控制口连接，第二出气口与第二气动两位三通阀的控制口连接，所述双控电磁阀的第一出气口和第二出气口均与第三气动两位三通阀的控制口连接。

2.根据权利要求1所述的汽车机械式空气悬挂控制系统，其特征在于：还包括压力开关以及与所述压力开关连接的信号灯，所述压力开关装设于储气罐上，所述信号灯装设于驾驶区。

3.根据权利要求1所述的汽车机械式空气悬挂控制系统，其特征在于：所述旋钮阀装设于驾驶区，所述双控电磁阀装设于车身前段，所述双控电磁阀的信号输入端与门控电路的信号输出端连接。

4.根据权利要求1所述的汽车机械式空气悬挂控制系统，其特征在于：所述第一高度控制阀、第二高度控制阀和第三高度控制阀分别通过支架固定在前后悬挂上；所述第一高度控制阀和第二高度控制阀分别以汽车的中心线为轴对称布置在前后悬挂的左右两侧，所述第三高度控制阀沿着汽车的中心线布置在后悬挂的前端。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种汽车机械式空气悬挂控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）左右两侧车门关闭，车辆正常行驶时，双控电磁阀的第一出气口和第二出气口均与其进气口断开；关闭旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口断开；各个气动两位三通阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由各个高度控制阀和气动两位三通阀到达各个气囊，通过高度控制阀横摆杆的角度变化来控制气囊的高度，维持车辆整车的正常高度；

（2）左右两侧车门同时打开，需要车辆整车下降时，双控电磁阀的第一出气口和第二出气口均与其进气口连通；打开旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由旋钮阀和双控电磁阀到达各个气动两位三通阀的控制口，改变其相位，各个气动两位三通阀的出气口与排气口连通，气囊通过与其连接的气动两位三通阀的排气口排气，实现整车下降；需要复位时，关闭旋钮阀，各个气动两位三通阀复位，其进气口与出气口连通，气囊充气使整车上升到正常高度；

（3）左侧车门打开，需要车辆整车左倾时，双控电磁阀的第一出气口与其进气口连通；打开旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由旋钮阀和双控电磁阀到达与左侧车轮处的气囊连接的第一气动两位三通阀的控制口以及与第三高度控制阀连接的第三气动两位三通阀的控制口，改变其相位，第一气动两位三通阀和第三气动两位三通阀的出气口与排气口连通，左侧车轮处的气囊通过第一气动两位三通阀的排气口排气，实现整车左倾；需要复位时，关闭旋钮阀，第一气动两位三通阀和第三气动两位三通阀复位，其进气口与出气口连通，左侧车轮处的气囊充气使左右两侧气囊的高度一致，整车恢复到正常高度；

（4）右侧车门打开，需要车辆整车右倾时，双控电磁阀的第一出气口与其进气口连通；打开旋钮阀，旋钮阀的进气口与出气口连通，储气罐内的气源经由旋钮阀和双控电磁阀到达与右侧车轮处的气囊连接的第二气动两位三通阀的控制口以及与第三高度控制阀连接的第三气动两位三通阀的控制口，改变其相位，第二气动两位三通阀和第三气动两位三通阀的出气口与排气口连通，右侧车轮处的气囊通过第二气动两位三通阀的排气口排气，实现整车右倾；需要复位时，关闭旋钮阀，第二气动两位三通阀和第三气动两位三通阀复位，其进气口与出气口连通，右侧车轮处的气囊充气使左右两侧气囊的高度一致，整车恢复到正常高度。

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