CN104608574A - 一种车辆抗侧翻悬架装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆悬架技术领域，公开了一种车辆抗侧翻悬架装置，其包括：悬架油缸、横臂、阻尼阀组、低压蓄能器和高压蓄能器；悬架油缸用于支撑车体重量，其上部与车体铰接，下部活塞杆与横臂中部铰接；横臂一端连接车轮，另一端与车体铰接；阻尼阀组用于衰减车体振动，其一端通过油管连通悬架油缸的上腔和高压蓄能器，另一端通过油管连通低压蓄能器，阻尼阀组对流经其内的油液产生阻力，使油液携带的振动能量以温升的形式得以耗散。本发明能够通过控制悬架装置的刚度和阻尼，实现对车辆转向时侧倾或侧翻的抑制，从而提高车辆行驶安全性，尤其对于重心高的大型客车、重型卡车、混凝土搅拌车而言，在车辆抗侧翻方面，具有重要作用。

Description

一种车辆抗侧翻悬架装置

技术领域

本发明属于车辆悬架技术领域，涉及一种车辆抗侧翻悬架装置，通过悬架结构与阻尼阀组的改进，实现车辆行驶抗侧翻的功能。

背景技术

车辆侧翻会造成交通事故，随着车辆保有量的增多，车辆侧翻成为一项严重的车辆安全问题，同时给社会带来极大的不良影响和巨大的经济损失。

侧翻的原因是：当转向时，由于离心力的作用，使左右的载荷发生转移，同时在离心力产生的侧翻力矩的作用下使左右悬挂发生较大变形，使车体倾斜并向外侧翻转。从侧翻的机理上分析，引起侧翻的根本原因是转向时在侧翻力矩的作用下的左右载荷的转移。由于在行驶时转向必将产生离心力，因此侧倾的趋势和侧翻的可能性是永远不可消除的，只要转向角和车速达到一定的条件必将造成较严重的侧倾或侧翻。而造成侧倾的直接原因是载荷转移造成的悬架变形，因此抑制侧翻常见的方法针对悬架变形进行的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种车辆抗侧翻悬架装置，解决车辆、尤其是质心高的重型车辆在高速转向时发生侧倾、甚至产生侧翻的问题，从而提高车辆行驶的安全性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种车辆抗侧翻悬架装置，其包括：悬架油缸2、横臂7、阻尼阀组3、低压蓄能器4和高压蓄能器5；

所述悬架油缸2用于支撑车体6重量，其上部与车体6铰接，下部活塞杆与横臂7中部铰接；

所述横臂7一端连接车轮1，另一端与车体6铰接；

所述阻尼阀组3用于衰减车体振动，其一端通过油管连通悬架油缸2的上腔和高压蓄能器5，另一端通过油管连通低压蓄能器4，阻尼阀组3对流经其内的油液产生阻力，使油液携带的振动能量以温升的形式得以耗散；

车辆正常行驶时，横臂7由与车体6连接的一端朝向与车轮1连接的一端倾斜，悬架油缸2的油压等于低压蓄能器4的气压且低于高压蓄能器5的气压；

车辆受到振动时，悬架油缸2上腔的油压上升但低于高压蓄能器5的气压时，悬架油缸2上腔的油液经过阻尼阀组3进入低压蓄能器4；悬架油缸2上腔的油压高于高压蓄能器5的气压时，悬架油缸2上腔的油液进入高压蓄能器5，同时经过阻尼阀组3进入低压蓄能器4；悬架油缸2上腔的油压高于高压蓄能器5的气压且阻尼阀组3内部无法流通油液时，悬架油缸2上腔的油液进入高压蓄能器5。

优选地，所述高压蓄能器5与悬架油缸2之间增设阻尼阀。

优选地，所述阻尼阀组3为一路串联连接的比例阀和节流阀，或者为多路串联连接的比例阀和节流阀所形成的并联结构。

优选地，所述阻尼阀组3中，所述比例阀连接低压蓄能器4，节流阀连接悬架油缸2和高压蓄能器5；或者比例阀连接悬架油缸2和高压蓄能器5，节流阀连接低压蓄能器4。

优选地，所述节流阀单向节流的方向为由低压蓄能器4朝向比例阀，或者由比例阀朝向低压蓄能器4。

优选地，所述比例阀为开关阀；所述节流阀为单向节流阀、可调节流阀、非可调节流阀、管路或管接头。

优选地，所述开关阀可以为常闭式开关阀或两位三通开关阀。

优选地，所述串联连接的比例阀和节流阀中，包括两个或多个节流阀关联之后再与开关阀串联的形式，以及两个或多个开关阀并联后再与节流阀串联。

优选地，所述车辆抗侧翻悬架装置还包括：第一截止阀11、单向阀9和油泵；所述第一截止阀11设置在低压蓄能器4与阻尼阀组3之间，单向阀9一端与高压蓄能器5、悬架油缸2的上腔、阻尼阀组3的一端分别通过油管连接，单向阀9另一端连接油泵。

优选地，所述单向阀9另一端通过第二截止阀10连接油泵，所述油泵为手动手泵或动力油源。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的车辆抗侧翻悬架装置，设置了悬架油缸、横臂、阻尼阀组、低压蓄能器和高压蓄能器相组合的结构，能够通过控制悬架装置的刚度和阻尼，实现对车辆转向时侧倾或侧翻的抑制，从而提高车辆行驶安全性，尤其对于重心高的大型客车、重型卡车、混凝土搅拌车而言，在车辆抗侧翻方面，具有重要作用。

附图说明

图1为本发明实施例车辆抗侧翻悬架装置的原理构成图；

图2a至图2d为阻尼阀组的几种实现形式图示；

图3a至图3d为阻尼阀组所设计的多级阻尼的实现形式图；

图4为车辆抗侧翻悬架装置在装车后的充气充油操作示意图。

图中：1.车轮；2.悬架油缸；3.阻尼阀组；4.低压蓄能器；5.高压蓄能器；6.车体；7.横臂；8.手动油泵；9.单向阀；10.油路截止阀；11.低压蓄能器截止阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提供一种可以通过调节刚度与阻尼的抗侧翻悬架装置，通过控制悬架装置的刚度和阻尼能够有效的抑制车体在动态和静态的侧倾。参照图1所示，抗侧翻悬架装置包括：悬架油缸2、横臂7、阻尼阀组3、低压蓄能器4和高压蓄能器5；悬架油缸2为液压油缸，用于支撑车体6重量，其上部与车体6铰接，下部活塞杆与横臂7中部铰接；横臂7一端连接车轮1，另一端与车体6铰接；阻尼阀组3用于衰减车体振动，其一端通过油管连通悬架油缸2的上腔和高压蓄能器5，另一端通过油管连通低压蓄能器4，阻尼阀组3对流经其内的油液产生阻力，使油液携带的振动能量以温升的形式得以耗散；低压蓄能器4在车辆行驶过程中，起到缓冲振动的作用，阻尼阀组3提供衰减车体振动的阻尼力，高压蓄能器5起辅助缓冲路面冲击的作用，当阻尼阀组3完全关闭时，即无液体流经阻尼阀组3时，此时路面冲击完全由高压蓄能器5承受，使车体受到的冲击减缓，同时保护悬架油缸2。

车辆正常行驶时，横臂7由与车体6连接的一端朝向与车轮1连接的一端倾斜，悬架油缸2的油压等于低压蓄能器4，但低于高压蓄能器5的气压，低压蓄能器4的气压低于高压蓄能器5的气压；车辆受到振动时，悬架油缸2上腔的油压上升但低于高压蓄能器5的气压时，悬架油缸2上腔的油液经过阻尼阀组3进入低压蓄能器4；悬架油缸2上腔的油压高于高压蓄能器5的气压时，悬架油缸2上腔的油液进入高压蓄能器5，同时经过阻尼阀组3进入低压蓄能器4；悬架油缸2上腔的油压高于高压蓄能器5的气压且阻尼阀组3内部无法流通油液时，悬架油缸2上腔的油液进入高压蓄能器5。

悬架油缸2的缸体通过a点与车体6铰接，悬架油缸2的活塞杆通过c点与横臂7铰接。

当车辆在路面上行驶时，路面的不平会使车轮1产生向上的运动，此时车轮1带动横臂7相对车体6的铰接点向上旋转，从而使与横臂c点铰接的悬架油缸2的活塞向上运动，悬架油缸2的活塞向上运动使其上腔的油液通过b口连接的油管进入阻尼阀组3的f口，当悬架装置正常行驶时的油压低于高压蓄能器5的气压时，悬架油缸2b口流出的油液难以进入高压蓄能器5，而低压蓄能器4的气压要低于高压蓄能器5的气压，因此油液经过阻尼阀组3中的F1阀和单向节流阀B1后通过e口进入低压蓄能器4。在此过程中，路面的不平引起车轮1的跳动，从而引起横臂7的振动，使悬架油缸2的活塞运动，之后通过阻尼阀组3，使振动能量消耗，通过低压蓄能器4使振动得到缓冲，这样传递到车体6的振动得到衰减和缓冲。

反之，当车轮1产生向下的运动时，此时车轮1带动横臂7相对车体6的铰接点c点向下旋转，从而使与横臂7的c点铰接的悬架油缸2的活塞向下运动，悬架油缸2的活塞向下运动使其低压蓄能器4中的油液经过阻尼阀组3，通过与悬架油缸2的b口连接的油管进入悬架油缸2的上腔。由于高压蓄能器5的气压要高于悬架油缸2正常行驶时的油压，因此高压蓄能器5内部在正常行驶时存储的油量极小，因此车轮1向下运动时，悬架油缸2上腔所需补充的油液基本上由低压蓄能器4提供。在此过程中，车轮1向下的运动，引起的横臂7的向下运动，使悬架油缸2的活塞向下运动，悬架油缸2上腔所需的油液通过低压蓄能器4的释放得到补充，油液通过阻尼阀组3，由于阻尼的作用，使振动的能量衰减，这样传递到车体6的振动得到衰减和缓冲。

在以上两个过程中，阻尼阀组3起到耗散振动能量的作用，对流经阻尼阀组3的油液产生阻力，使油液携带的振动能量以温升的形式得以耗散。

在车辆有侧翻趋势时，依靠阻尼阀组3和高压蓄能器5使侧倾得到抵制，具体实施过程如下说明。

当图1的悬架油缸2支撑的车体6要向左翻转时，此时悬架油缸2的受力会瞬态增大很多，为防止悬架油缸2上腔的油液在短时间内大量通过阻尼阀组3进入低压蓄能器4，从而引起悬架装置变形大，进而造成可能的侧翻，此时阻尼阀组3要提供大阻尼，以防止油液大量进入低压蓄能器4，阻尼阀组3产生大阻尼的方式是增大比例阀F1的电流，或者在短时间内完全关阀比例阀F1，控制比例阀F1完全换向，油液无法通过。此时油液的压力大于高压蓄能器5的气压时，油液会进入高压蓄能器5，由于高压蓄能器5气压较高，则使悬架装置的刚度增大很多，从而使悬架装置变形减小，有效地减小车体向左侧的侧倾，从而最终减小侧翻发生的机率。

当图1的悬架油缸2支撑的车体6要向右翻转时，此时悬架油缸2的受力会瞬态减小很多，为抑制悬架油缸2被车体拉伸，阻尼阀组3的比例阀F1增大电流，使低压蓄能器4中的油液通过阻尼阀组3时受到更大限制。

对于本发明所提出的阻尼阀组3有多种实现形式：

如图2a所示，阻尼阀组3中的比例阀F1，可以为开关阀；

如图2b所示，阻尼阀组3中节流阀B1可以改变单向节流的方向，可以由低压蓄能器4朝向比例阀F1，或者由比例阀F1朝向低压蓄能器4；

如图2c所示，阻尼阀组3中的比例阀F1与节流阀B1可以互换位置，比例阀F1连接低压蓄能器4，节流阀B1连接悬架油缸2和高压蓄能器5；或者节流阀B1连接悬架油缸2和高压蓄能器5，比例阀F1连接低压蓄能器4；

如图2d所示，阻尼阀组3中节流阀B1可以为单向节流阀，也可以去除单向阀，可以为可调节流阀或非可调节流阀，可简单地用管路或管接头作为节流阀使用，也可以用2个或多个节流阀B1关联之后再与开关阀串联。另一方面，开关阀F1可能有多种变化，如可选用常闭式，可选用两位三通阀等适用于图示原理的阀件，当然也可以用2个或多个开关阀并联后再与节流阀B1串联。

在不考虑手动调节节流阀的前提下，为了增加开关阀可控制的可调节阻尼的级数，可以增加开关阀、节流阀的串联后的并联的路数。

如图3a所示，此时阻尼阀组由单路的开关阀、节流阀组成，当开关阀F1断电时，阻尼阀组3的f口与e口是只有一级阻尼；当开关阀F1通电时，阻尼阀组3的f口与e口之间是不连通的，相当于阻尼为无穷大。

如图3b所示，此时阻尼阀组3由两路的开关阀、节流阀组成，最多可形成三组阻尼，例如，可将节流阀B2的流通面积调节成节流阀B1流通面各积的2倍，假定节流阀B1的流通面积为1，则节流阀B2流通面积为2，这样当开关阀F1、F2都断电时，流通面积最大，为3；当开关阀F1通电、F2断电时，流通面积2；当开关阀F1断电、F2通电时，流通面积1；当开关阀F1通电、F2通电时，流通面积0。因此可以形成三级可调阻尼。

如图3c所示，此时阻尼阀组3由三路的开关阀、节流阀组成，最多可形成7级阻尼，例如，可将节流阀B2的流通面积调节成节流阀B1流通面各积的2倍，将节流阀B3的流通面积调节成节流阀B2流通面各积的2倍。假定节流阀B1的流通面积为1，则节流阀B2流通面积为2，节流阀B3流通面积为4，同理，通过开关阀F1、F2、F3的通断电的不同组合，可形成的流通面各积为：7、6、5、4、3、2、1、0。因此可形成7级阻尼。

同时，对于图3d所示的阻尼阀组3，可以形成15级可调阻尼。依此类推，当更多的开关阀、节流阀组并联，可形成更多的可调阻尼。假定阻尼阀组3内部有n路的开关阀、节流阀串联后并联，则可形成的最多的可调阻尼级数是2ⁿ-1。

为了方便装车，本发明还提供了一种装车时抗侧翻悬架的充油方案，如图4所示。在低压蓄能器4与阻尼阀组3之间增加第一截止阀11，单向阀9与高压蓄能器5、悬架油缸2的上腔与阻尼阀组3的f口通过油管连接，在单向阀后连接第二截止阀10，第二截止阀10连接手动油泵8。

为实现对悬架的充油，第一步是，为低压蓄能器4和高压蓄能器5充气，第一截止阀11开启、第二截止阀10关闭，先对低压蓄能器4充气，当充到设定的低压值时，停止充气；对高压蓄能器5充气，充到设定的高压值，将第一截止阀11、第二截止阀10关闭，

第二步，将手动油泵8与第二截止阀10连接后，打开第二截止阀10，开始充油，直至悬架油缸2充油到设定的高度为止，并将第二截止阀10关闭，停止充油。

第三步，将手动油泵8与第二截止阀10断开，缓慢开启第一截止阀11，悬架油缸2油进入低压蓄能器4，直至平衡，则悬架油缸2充油完毕。注意一定要缓慢开启第一截止阀11，防止车体突降。

显然地，手动油泵8可以换成其它的动力油源，第二截止阀10可以去除，在充完油后，可以用管路堵头堵住油管即可，这样可以防止单向阀的油液渗漏。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，包括：悬架油缸(2)、横臂(7)、阻尼阀组(3)、低压蓄能器(4)和高压蓄能器(5)；

所述悬架油缸(2)用于支撑车体(6)重量，其上部与车体(6)铰接，下部活塞杆与横臂(7)中部铰接；

所述横臂(7)一端连接车轮(1)，另一端与车体(6)铰接；

所述阻尼阀组(3)用于衰减车体振动，其一端通过油管连通悬架油缸(2)的上腔和高压蓄能器(5)，另一端通过油管连通低压蓄能器(4)，阻尼阀组(3)对流经其内的油液产生阻力，使油液携带的振动能量以温升的形式得以耗散；

车辆正常行驶时，横臂(7)由与车体(6)连接的一端朝向与车轮(1)连接的一端倾斜，悬架油缸(2)的油压等于低压蓄能器(4)的气压且低于高压蓄能器(5)的气压；

车辆受到振动时，悬架油缸(2)上腔的油压上升，但低于高压蓄能器(5)的气压时，悬架油缸(2)上腔的油液经过阻尼阀组(3)进入低压蓄能器(4)；悬架油缸(2)上腔的油压高于高压蓄能器(5)的气压时，悬架油缸(2)上腔的油液进入高压蓄能器(5)，同时经过阻尼阀组(3)进入低压蓄能器(4)；悬架油缸(2)上腔的油压高于高压蓄能器(5)的气压且阻尼阀组(3)内部无法流通油液时，悬架油缸(2)上腔的油液进入高压蓄能器(5)。

2.如权利要求1所述的车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，所述高压蓄能器(5)与悬架油缸(2)之间增设阻尼阀。

3.如权利要求1所述的车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，所述阻尼阀组(3)为一路串联连接的比例阀和节流阀，或者为多路串联连接的比例阀和节流阀所形成的并联结构。

4.如权利要求3所述的车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，所述阻尼阀组(3)中，所述比例阀连接低压蓄能器(4)，节流阀连接悬架油缸(2)和高压蓄能器(5)；或者比例阀连接悬架油缸(2)和高压蓄能器(5)，节流阀连接低压蓄能器(4)。

5.如权利要求3所述的车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，所述节流阀的单向节流的方向为由低压蓄能器(4)朝向比例阀，或者由比例阀朝向低压蓄能器(4)。

6.如权利要求3所述的车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，所述比例阀为开关阀；所述节流阀为单向节流阀、可调节流阀、非可调节流阀、管路或管接头。

7.如权利要求6所述的车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，所述开关阀为常闭式开关阀或两位三通开关阀。

8.如权利要求3所述的车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，所述串联连接的比例阀和节流阀中，包括两个或多个节流阀关联之后再与开关阀串联的形式，以及两个或多个开关阀并联后再与节流阀串联。

9.如权利要求1-8中任一项所述的车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，还包括：第一截止阀(11)、单向阀(9)和油泵；所述第一截止阀(11)设置在低压蓄能器(4)与阻尼阀组(3)之间，单向阀(9)一端与高压蓄能器(5)、悬架油缸(2)的上腔、阻尼阀组3的一端分别通过油管连接，单向阀(9)另一端连接油泵。

10.如权利要求9所述的车辆抗侧翻悬架装置，其特征在于，所述单向阀(9)另一端通过第二截止阀(10)连接油泵，所述油泵为手动手泵或动力油源。