CN104553654A

CN104553654A - 一种带惯性储能元件的油气悬架系统

Info

Publication number: CN104553654A
Application number: CN201410720697.XA
Authority: CN
Inventors: 张孝良; 陈龙; 聂佳梅
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明提供了一种带惯性储能元件的油气悬架系统，包括活塞杆、活塞、缸筒、阻尼阀A、油气罐A、控制阀、油气罐B、阻尼阀B、金属螺旋管，活塞与活塞杆相连，活塞位于缸筒内且活塞将缸筒分为有杆腔和无杆腔，无杆腔与油气罐A相连通，阻尼阀A设置在油气罐A与缸筒的无杆腔之间，无杆腔还通过金属螺旋管与油气罐B相连通，阻尼阀B设置在油气罐B与金属螺旋管之间，控制阀设置在金属螺旋管与缸筒的无杆腔之间。本发明用简单的结构，以极低的成本协调了平顺性和悬架动行程之间的矛盾，解决为了提高行驶平顺性而减小悬架刚度所带来的悬架动行程增加的问题。

Description

一种带惯性储能元件的油气悬架系统

技术领域

本发明涉及一种油气悬架系统，特指一种带惯性储能元件的油气悬架系统。

背景技术

与常规的车辆悬架系统相比，油气悬架系统具有明显的优点，如非线性变刚度、非线性变阻尼、吸振性能好、单位储能比大、结构紧凑和便于系列化等，从而能够更好地满足车辆的隔振要求，提高了车辆的行驶平顺性、操纵稳定性和机动性。因此，油气悬架具有良好的发展前景。在国外，油气悬架系统已广泛地应用到高级轿车、工矿自卸车、军事车辆、特种车辆等。

美国专利申请US3033552 A和中国专利CN200910009218.2公开的油气悬架均包括一个油气弹簧和一个阻尼元件，是一种典型的弹性储能元件和阻尼元件并联的被动式油气悬架系统。由于悬架刚度不能调节，因此，这类悬架难以适应各种行驶工况。例如，车辆在转弯时，需要较大的悬架刚度以提高行驶稳定性，而在直线行驶时，则要求较小的悬架刚度以提高行驶平顺性。

为了满足转弯和直线行驶工况下车辆对不同刚度的要求，雪铁龙汽车公司采用两级式油气悬架，其特点是活塞上部具有两个并列的气室，如图1所示，并通过控制其中一个气室的开与关，来改变油气弹簧容积的大小，从而控制油气悬架的刚度，使车辆适应行驶工况的变化，提高车辆行驶平顺性和操纵稳定性。虽然减少悬架刚度能够提高直线行驶工况下车辆的行驶平顺性，但必然会导致悬架动行程的增加，这也是本技术领域的公知常识。因此，仅仅依靠由弹性储能元件和阻尼元件组成的油气悬架，无法协调平顺性与悬架动行程之间的矛盾。

发明内容

为了克服仅由弹性储能元件和阻尼元件组成的油气悬架无法协调行驶平顺性和悬架动行程之间矛盾的缺点，本发明提供一种带惯性储能元件的油气悬架系统，解决因提高行驶平顺性而减小悬架刚度所带来的悬架动行程增加的问题。

为达到上述目的，本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种带惯性储能元件的油气悬架系统，包括活塞杆、活塞、缸筒、阻尼阀A、油气罐A、控制阀、油气罐B、阻尼阀B、金属螺旋管，活塞与活塞杆相连，活塞位于缸筒内且活塞将缸筒分为有杆腔和无杆腔，无杆腔与油气罐A相连通，阻尼阀A设置在油气罐A与缸筒的无杆腔之间，无杆腔还通过金属螺旋管与油气罐B相连通，阻尼阀B设置在油气罐B与金属螺旋管之间，控制阀设置在金属螺旋管与缸筒的无杆腔之间。

优选地，金属螺旋管的材质为铝或铜。

优选地，所述金属螺旋管的旋转半径远远大于螺距。

优选地，缸筒半径远大于金属螺旋管半径。

优选地，金属螺旋管的各圈紧并在一起。

在本发明中，缸筒、活塞、活塞杆和金属螺旋管一起构成了一种惯性储能元件，活塞驱动油液在金属螺旋管中高速旋转时，各圈紧并的金属管中的油液，相当于一个空心圆柱液体飞轮，产生巨大的惯性，储存相当大的动能。本发明采用液体飞轮的技术设计了一种惯性储能元件，并通过油液这一惯性储能、弹性储能与阻尼元件共用的工作介质，将三种元件有机地融合在一起。现有油气悬架技术方案仅依靠弹性储能元件吸收振动能量，并将其转化为弹性势能，必然会使弹性储能元件产生大的形变，导致悬架动行程增大。本发明提出的技术方案用惯性储能和弹性储能元件共同吸收这部分振动能量，并将其分别转化为动能和势能储存起来，这样，惯性储能元件分担了部分本来由弹性储能元件吸收的振动能量，弹性储能元件的形变必然会减小，因此，本发明能够保证减小悬架刚度时，悬架动行程不增大。

本发明所采用的技术方案与现有油气悬架的区别在于，仅仅增加了一个惯性储能元件，而且这一元件是用金属螺旋管来实现的，其成本极低，因此，本发明用简单的结构，以极低的成本协调了平顺性和悬架动行程之间的矛盾，解决为了提高行驶平顺性而减小悬架刚度所带来的悬架动行程增加的问题。

附图说明

图1为现有油气悬架的结构图。

图2为带惯性储能元件的油气悬架系统的结构示意图。

图中，

1-活塞杆，2-活塞，3-缸筒，4-阻尼阀A，5-油气罐A，6-控制阀，7-油气罐B，8-阻尼阀B，9-金属螺旋管。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图2所示，一种带惯性储能元件的油气悬架系统，包括活塞杆1、活塞2、缸筒3、阻尼阀A4、油气罐A5、控制阀6、油气罐B7、阻尼阀B8、金属螺旋管9。活塞2将缸筒3分为有杆腔和无杆腔，油气罐A5与缸筒3的无杆腔相连通，阻尼阀A4设置在油气罐A5与缸筒3的无杆腔之间，油气罐B7通过金属螺旋管9与缸筒3的无杆腔相连通，阻尼阀B8设置在油气罐B7与金属螺旋管9之间，控制阀6设置在金属螺旋管9与缸筒3的无杆腔之间。

在本发明中，缸筒3、活塞2、活塞杆1和金属螺旋管9一起构成了一种惯性储能元件。

在图2中，活塞2的半径为r₁，缸筒3的半径为r₂，金属螺旋管9的内半径、旋转半径、螺距和圈数分别为r₃、r₄、p和n，油液的密度为ρ。在r₄＞＞p的情况下，惯性储能元件的惯容为

b = ρnπ r_{3}^{2} {(A_{1} / A_{2})}^{2} \sqrt{p^{2} + {(2 π r_{4})}^{2}}

式中，为缸筒3的截面积，为金属螺旋管9的截面积。

现有油气悬架技术方案仅含有弹性储能(油气弹簧)和阻尼两种元件，而本发明提供的技术方案采用了弹性储能、惯性储能和阻尼三种元件。其中，增加的惯性储能元件是本发明与现有技术的一个区别特征。本发明中的惯性储能元件可以吸收部分振动能量并转化为动能储存起来，储存的动能为v为活塞2相对于缸筒3的速度，分担了部分本来由弹性储能元件吸收的振动能量，因此，减小了弹性储能元件的形变，从而使本发明能够保证减小悬架刚度时，悬架动行程不增大。

按本发明提供的技术方案，车辆在转弯时，控制阀6关闭，切断油气罐A5与油气罐B7之间的油路，以增加悬架刚度，提高转弯时车身的稳定性。车辆在直线行驶时，控制阀6打开，连通油气罐A5与油气罐B7之间的油路，以减小悬架刚度，提高车辆的行驶平顺性，并保证悬架动行程不增大。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种带惯性储能元件的油气悬架系统，其特征在于，包括活塞杆(1)、活塞(2)、缸筒(3)、阻尼阀A(4)、油气罐A(5)、控制阀(6)、油气罐B(7)、阻尼阀B(8)、金属螺旋管(9)，活塞(2)与活塞杆(1)相连，活塞(2)位于缸筒(3)内且活塞(2)将缸筒(3)分为有杆腔和无杆腔，无杆腔与油气罐A(5)相连通，阻尼阀A(4)设置在油气罐A(5)与缸筒(3)的无杆腔之间，无杆腔还通过金属螺旋管(9)与油气罐B(7)相连通，阻尼阀B(8)设置在油气罐B(7)与金属螺旋管(9)之间，控制阀(6)设置在金属螺旋管(9)与缸筒(3)的无杆腔之间。

2.根据权利要求1所述的油气悬架系统，其特征在于，金属螺旋管(9)的材质为铝或铜。

3.根据权利要求1所述的油气悬架系统，其特征在于，所述金属螺旋管(9)的旋转半径远远大于螺距。

4.根据权利要求1所述的油气悬架系统，其特征在于，缸筒(3)半径远大于金属螺旋管(9)半径。

5.根据权利要求1所述的油气悬架系统，其特征在于，金属螺旋管(9)的各圈紧并在一起。