CN104691266B - 一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及一种油气悬架液压控制回路装置，是用来加强车辆在不同路面行驶时的车辆平顺性的一种液压控制装置，具体为一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统，包括四个油气悬架，四个油气悬架采用15个二位三通电磁阀实现不同的连通关系，同时油气悬架还可以实现刚性柔性转换。通过控制15个二位三通电磁阀，四个油气悬架可以相互独立，也可以左右互连或前后交叉互连；因此该系统可以增加车辆的平稳性，可以满足多轴工程车辆在各种不同路面的行驶和作业需求，可以确保工程车辆在行驶和作业时的平顺性和稳定性，避免翻车事故，有效的提高作业效率。

Description

一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统

技术领域

本发明专利涉及一种油气悬架液压控制回路装置，是用来加强车辆在不同路面行驶时车辆平顺性的一种液压控制装置，具体为一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统。

背景技术

由于油气悬架具有优越的非线性弹性特性及减振性能，目前已广泛的应用于工程车辆及军用车辆上，现有的油气悬架系统有独立式和互连式两种连接方式。由于工程车辆工作时的路面比较多元化，在普通公路上工作时，独立式油气悬架系统和互连式油气悬架系统的减振效果相当，都可以满足工程车辆行驶时的减振需求，但在需要通过横坡或斜坡的越野路面时，车辆的侧倾角、俯仰角都较大，独立式油气悬架无法满足车身的平衡调节，使得车辆的平顺性和稳定性较差，易出现翻车事故。当工程车辆在进行推土、挖掘等作业时，油气悬架不能实现刚性闭锁，不能构成稳定的作业平台，使得工程车辆的作业效率不高。因此，由于工程车辆工作时的特殊路况，简单的独立油气悬架系统或互连式油气悬架系统不能满足车辆工作时的稳定性与平顺性，使得工程车辆工作时的安全性得到了极大的考验。

发明内容

本发明为了解决现有的独立油气悬架系统或互连式油气悬架系统不能满足车辆工作时稳定性与平顺性要求的问题，提供了一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统，包括第一油气悬架、第二油气悬架、第三油气悬架和第四油气悬架，第一油气悬架和第二油气悬架分别固定在车辆第一车桥的两端，第三油气悬架和第四油气悬架分别固定在车辆第二车桥的两端，还包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀，第一单向阀的一端和第一个二位三通电磁阀的进口连接，第一单向阀的另一端接入第一油气悬架油缸的有杆腔，第一个二位三通电磁阀的一出口和第二个二位三通电磁阀的进口连接，第一个二位三通电磁阀的另一出口和第一锁紧阀的进口连接，第一锁紧阀的出口接入第一油气悬架油缸的无杆腔，第一锁紧阀的进口处还连接有第一油气悬架的蓄能器；

第二单向阀的一端和第三个二位三通电磁阀的进口连接，第二单向阀的另一端接入第二油气悬架油缸的有杆腔，第三个二位三通电磁阀的一出口和第四个二位三通电磁阀的进口连接，第三个二位三通电磁阀的另一出口和第二锁紧阀的进口连接，第二锁紧阀的出口接入第二油气悬架油缸的无杆腔，第二锁紧阀的进口处还连接有第二油气悬架的第二蓄能器；

第三单向阀的一端和第五个二位三通电磁阀的进口连接，第三单向阀的另一端接入第三油气悬架油缸的有杆腔，第五个二位三通电磁阀的一出口和第六个二位三通电磁阀的进口连接，第五个二位三通电磁阀的另一出口和第三锁紧阀的进口连接，第三锁紧阀的出口接入第三油气悬架油缸的无杆腔，第三锁紧阀的进口处还连接有第三油气悬架的第三蓄能器；

第四单向阀的一端和第七个二位三通电磁阀的进口连接，第四单向阀另一端接入第四油气悬架油缸的有杆腔，第七个二位三通电磁阀的一出口和第八个二位三通电磁阀的进口连接，第七个二位三通电磁阀的另一出口和第四锁紧阀的进口连接，第四锁紧阀的出口接入第四油气悬架油缸的无杆腔，第四锁紧阀的进口处还连接有第四油气悬架的第四蓄能器；

第二个二位三通电磁阀的一出口和第三锁紧阀的进口连接，另一出口和第九个二位三通电磁阀的进口连接，第四个二位三通电磁阀的一出口和第四锁紧阀的进口连接，另一出口和第十个二位三通电磁阀的进口连接，第六个二位三通电磁阀的一出口和第一锁紧阀的进口连接，另一出口和第十一个二位三通电磁阀的进口连接，第八个二位三通电磁阀的一出口和第二锁紧阀的进口连接，另一出口和第十二个二位三通电磁阀的进口连接；

第九个二位三通电磁阀的一出口和第二锁紧阀的进口连接，另一出口和第四锁紧阀的进口连接，第十个二位三通电磁阀的一出口和第一锁紧阀的进口连接，另一出口和第三锁紧阀的进口连接，第十一个二位三通电磁阀的一出口和第二锁紧阀的进口连接，另一出口和第四锁紧阀的进口连接，第十二个二位三通电磁阀的一出口和第一锁紧阀的进口连接，另一出口和第三锁紧阀的进口连接；

第一个二位三通电磁阀的线圈、第三个二位三通电磁阀的线圈、第五个二位三通电磁阀的线圈和第七个二位三通电磁阀的线圈相连接，第二个二位三通电磁阀的线圈、第四个二位三通电磁阀的线圈、第六个二位三通电磁阀的线圈和第八个二位三通电磁阀的线圈相连接，第十个二位三通电磁阀的线圈和第十二个二位三通电磁阀的线圈相连接，第九个二位三通电磁阀的线圈和第十一个二位三通电磁阀的线圈相连接，第一锁紧阀的线圈、第二锁紧阀的线圈、第三锁紧阀的线圈和第四锁紧阀的线圈相连接。

该油气悬架控制系统的工作原理为：当工程车辆在较平坦的路面（如沥青路面）上行驶时，使第一个二位三通电磁阀的线圈、第三个二位三通电磁阀的线圈、第五个二位三通电磁阀的线圈和第七个二位三通电磁阀的线圈得电，第一油气悬架、第二油气悬架、第三油气悬架和第四油气悬架相互不连接，处于独立工作状态，可以满足工程车辆行驶和工作的减振要求；当工程车辆在较差路面（如砂石路面）上行驶时，使第二个二位三通电磁阀的线圈、第四个二位三通电磁阀的线圈、第六个二位三通电磁阀的线圈和第八个二位三通电磁阀的线圈得电，第一油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第四油气悬架的无杆腔连接，第四油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第一油气悬架的无杆腔连接，即第一油气悬架和第四油气悬架交叉互连，第二油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第三油气悬架的无杆腔连接，第三油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第二油气悬架的无杆腔连接，即第二油气悬架和第三油气悬架交叉互连，这样可减小工程车辆的俯仰角和侧倾角，增强工程车辆行驶时的平顺性和安全性；当车辆在路况更差的越野路面行驶时，工程车辆行驶极不平稳，工程车辆的俯仰角和侧倾角都非常大，使第二个二位三通电磁阀的线圈、第四个二位三通电磁阀的线圈、第六个二位三通电磁阀的线圈、第八个二位三通电磁阀的线圈、第九个二位三通电磁阀的线圈、第十个二位三通电磁阀的线圈、第十一个二位三通电磁阀的线圈和第十二个二位三通电磁阀的线圈得电，第一油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第二油气悬架的无杆腔连接，第二油气悬架的有杆腔和第一油气悬架的无杆腔连接，即第一油气悬架和第二油气悬架互连，第三油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第四油气悬架的无杆腔连接，第四油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第三油气悬架的无杆腔连接，即第三油气悬架和第四油气悬架互连，从而减小工程车辆的侧倾角；当工程车辆行驶时的俯仰角较大时，系统中所有的电磁阀都不通电，第一油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第三油气悬架的无杆腔连接，第三油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第一油气悬架的无杆腔连接，即第一油气悬架和第三油气悬架互连，第二油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第四油气悬架的无杆腔连接，第四油气悬架的有杆腔通过电磁阀和第二油气悬架的无杆腔连接，即第二油气悬架和第四油气悬架互连，这样可以有效地减小车辆行驶时的俯仰角，增强工程车辆的平顺性与稳定性；当工程车辆在行驶中需要油气悬架实现刚性闭锁时，使第一锁紧阀、第二锁紧阀、第三锁紧阀和第四锁紧阀的线圈得电，第一蓄能器与第一油气悬架的无杆腔断开，第二蓄能器与第二油气悬架的无杆腔断开，第三蓄能器与第三油气悬架的无杆腔断开，第四蓄能器与第四油气悬架的无杆腔断开，以实现油气悬架刚性闭锁。

上述的一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统，第一单向阀两端并联有第一可调阻尼阀，第二单向阀两端并联有第二可调阻尼阀，第三单向阀两端并联有第三可调阻尼阀，第四单向阀的两端并联有第四可调阻尼阀。当工程车辆在不同的路面行驶时，可以通过调整第一可调阻尼阀、第二可调阻尼阀、第三可调阻尼阀和第四可调阻尼阀来配合油气悬架，使工程车辆的减振效果达到最佳。

本发明油气悬架控制系统利用四个油气悬架油缸之间不同的互连关系和独立关系，连接了一个新型油气悬架液压控制回路。此液压控制回路装置适用于多桥工程车辆上，可以满足工程车辆在不同路况下行驶和工作的减振要求，同时还可以有效地减少液压油管在工作过程中因液压油的冲击而造成的损坏。另外，若当某一液压油管在工作过程中损坏时，可以通过控制单元控制电磁换向阀切换到另一液压回路，保证车辆正常行驶和工作，提高了工程车辆的行驶性能。

附图说明

图1是本发明油气悬架液压控制回路原理示意图。

图2是油气悬架油缸与多桥工程车辆车身与车架铰接的示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是第一油气悬架的连接关系结构框图。

图5是第一油气悬架的连接关系示意图。

图6是实施例中D级路面的时域模型图。

图7是实施例中各悬架组对车身的垂直加速度曲线图。

图8是实施例中各悬架组对车身的俯仰加速度曲线图。

图中：1-第一油气悬架，2-第一锁紧阀，3-第一单向阀，4-第一可调阻尼阀，5-第一个二位三通电磁阀，6-第一蓄能器，7-第二个二位三通电磁阀，8-第十个二位三通电磁阀，9-第六个二位三通电磁阀，10-第五个二位三通电磁阀，11-第三可调阻尼阀，12-第三单向阀，13-第三油气悬架，14-第三锁紧阀，15-第三蓄能器，16-第十二个二位三通电磁阀，17-第十一个二位三通电磁阀，18-第四油气悬架，19-第四可调阻尼阀，20-第四单向阀，21-第四锁紧阀，22-第四蓄能器，23-第七个二位三通电磁阀，24-第八个二位三通电磁阀，25-第九个二位三通电磁阀，26-第四个二位三通电磁阀，27-第三个二位三通电磁阀，28-第二蓄能器，29-第二锁紧阀，30-第二单向阀，31-第二可调阻尼阀，32-第二油气悬架，33-车架，34-上导向推力杆，35-下导向推力杆，36-车桥，37-轮胎。

具体实施方式

一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统，包括第一油气悬架1、第二油气悬架32、第三油气悬架13和第四油气悬架18，第一油气悬架1和第二油气悬架32分别固定在车辆第一车桥的两端，第三油气悬架13和第四油气悬架18分别固定在车辆第二车桥的两端，还包括第一单向阀3、第二单向阀30、第三单向阀12和第四单向阀20，第一单向阀3的一端和第一个二位三通电磁阀5的进口连接，第一单向阀3的另一端接入第一油气悬架1油缸的有杆腔，第一个二位三通电磁阀5的一出口和第二个二位三通电磁阀7的进口连接，第一个二位三通电磁阀5的另一出口和第一锁紧阀2的进口连接，第一锁紧阀2的出口接入第一油气悬架1油缸的无杆腔，第一锁紧阀2的进口处还连接有第一油气悬架1的蓄能器6；

第二单向阀30的一端和第三个二位三通电磁阀27的进口连接，第二单向阀30的另一端接入第二油气悬架32油缸的有杆腔，第三个二位三通电磁阀27的一出口和第四个二位三通电磁阀26的进口连接，第三个二位三通电磁阀27的另一出口和第二锁紧阀29的进口连接，第二锁紧阀29的出口接入第二油气悬架32油缸的无杆腔，第二锁紧阀29的进口处还连接有第二油气悬架32的第二蓄能器28；

第三单向阀12的一端和第五个二位三通电磁阀10的进口连接，第三单向阀12的另一端接入第三油气悬架13油缸的有杆腔，第五个二位三通电磁阀10的一出口和第六个二位三通电磁阀9的进口连接，第五个二位三通电磁阀的另一出口和第三锁紧阀14的进口连接，第三锁紧阀14的出口接入第三油气悬架13油缸的无杆腔，第三锁紧阀14的进口处还连接有第三油气悬架13的第三蓄能器15；

第四单向阀20的一端和第七个二位三通电磁阀23的进口连接，第四单向阀20另一端接入第四油气悬架18油缸的有杆腔，第七个二位三通电磁阀23的一出口和第八个二位三通电磁阀的进口连接，第七个二位三通电磁阀23的另一出口和第四锁紧阀21的进口连接，第四锁紧阀21的出口接入第四油气悬架18油缸的无杆腔，第四锁紧阀21的进口处还连接有第四油气悬架18的第四蓄能器22；

第二个二位三通电磁阀7的一出口和第三锁紧阀14的进口连接，另一出口和第九个二位三通电磁阀25的进口连接，第四个二位三通电磁阀26的一出口和第四锁紧阀21的进口连接，另一出口和第十个二位三通电磁阀8的进口连接，第六个二位三通电磁阀9的一出口和第一锁紧阀2的进口连接，另一出口和第十一个二位三通电磁阀17的进口连接，第八个二位三通电磁阀24的一出口和第二锁紧阀29的进口连接，另一出口和第十二个二位三通电磁阀16的进口连接；

第九个二位三通电磁阀25的一出口和第二锁紧阀29的进口连接，另一出口和第四锁紧阀21的进口连接，第十个二位三通电磁阀8的一出口和第一锁紧阀2的进口连接，另一出口和第三锁紧阀14的进口连接，第十一个二位三通电磁阀17的一出口和第二锁紧阀29的进口连接，另一出口和第四锁紧阀21的进口连接，第十二个二位三通电磁阀16的一出口和第一锁紧阀2的进口连接，另一出口和第三锁紧阀14的进口连接；

第一个二位三通电磁阀5的线圈、第三个二位三通电磁阀27的线圈、第五个二位三通电磁阀10的线圈和第七个二位三通电磁阀23的线圈相连接，第二个二位三通电磁阀7的线圈、第四个二位三通电磁阀26的线圈、第六个二位三通电磁阀9的线圈和第八个二位三通电磁阀24的线圈相连接，第十个二位三通电磁阀8的线圈和第十二个二位三通电磁阀16的线圈相连接，第九个二位三通电磁阀25的线圈和第十一个二位三通电磁阀17的线圈相连接，第一锁紧阀2的线圈、第二锁紧阀29的线圈、第三锁紧阀14的线圈和第四锁紧阀21的线圈相连接。

上述的一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统，第一单向阀3两端并联有第一可调阻尼阀4，第二单向阀30两端并联有第二可调阻尼阀31，第三单向阀12两端并联有第三可调阻尼阀11，第四单向阀20的两端并联有第四可调阻尼阀19。

具体实施时，以某千吨级全地面汽车起重机为实施例，该起重机为九桥，工作路况多变，其主要设计参数如表1。起重机在工作时经常会遇到不同的路面状况，本例中建立了D级路面来模拟起重机工作时路面的输入激励。采用Matlab/Simulink仿真软件建模，利用Simulink模块库中的模块搭建了双桥单侧前后互连式油气悬架组的动力学仿真模型、单桥左右互连式油气悬架组仿真模型和独立式油气悬架组的动力学仿真模型，使这三种油气悬架组在相同的路面激励下比较他们的车身垂直加速度、车身俯仰角加速度。所得曲线如图6~图8所示。

图7为三种不同的悬架组在D级路面工作时各悬架组对起重机垂直加速度的影响，图8中a曲线代表左右互连式油气悬架组，b曲线代表独立式油气悬架组，c曲线代表前后互连式油气悬架组。从图中可以看出，左右互连式油气悬架组和前后互连式油气悬架组比独立式油气悬架组可以更好的减小车身垂直加速度，从而减缓车辆的振动，增加车辆的平顺性。

图8为D级路面下三种不同形式的油气悬架组对车辆俯仰加速度的影响，图中曲线1代表独立式油气悬架组，曲线2代表前后互连式油气悬架组，曲线3代表左右互连式油气悬架组。从图中可以看出，车辆在砂石等不平坦的路面工作时，前后互连式油气悬架组可以更好的减小车辆的俯仰角，使车身更加平稳。

从本例中可以看出，车辆在不同的路面行驶时，不同互连形式的悬架组对车身的振动产生不同的影响。当车辆侧倾角较大时，左右互连式油气悬架组可以更好的减小车身的侧倾角；当车辆俯仰角较大时，前后互连式油气悬架组能更好的减小车身的俯仰角。因此，车辆可以根据不同的路面状况选择悬架组不同的互连方式来提高车辆的平顺性。

Claims (2)

1.一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统，其特征在于包括第一油气悬架（1）、第二油气悬架（32）、第三油气悬架（13）和第四油气悬架（18），第一油气悬架（1）和第二油气悬架（32）分别固定在车辆第一车桥的两端，第三油气悬架（13）和第四油气悬架（18）分别固定在车辆第二车桥的两端，还包括第一单向阀（3）、第二单向阀（30）、第三单向阀（12）和第四单向阀（20），第一单向阀（3）的一端和第一个二位三通电磁阀（5）的进口连接，第一单向阀（3）的另一端接入第一油气悬架（1）油缸的有杆腔，第一个二位三通电磁阀（5）的一出口和第二个二位三通电磁阀（7）的进口连接，第一个二位三通电磁阀（5）的另一出口和第一锁紧阀（2）的进口连接，第一锁紧阀（2）的出口接入第一油气悬架（1）油缸的无杆腔，第一锁紧阀（2）的进口处还连接有第一油气悬架（1）的第一蓄能器（6）；

第二单向阀（30）的一端和第三个二位三通电磁阀（27）的进口连接，第二单向阀（30）的另一端接入第二油气悬架（32）油缸的有杆腔，第三个二位三通电磁阀（27）的一出口和第四个二位三通电磁阀（26）的进口连接，第三个二位三通电磁阀（27）的另一出口和第二锁紧阀（29）的进口连接，第二锁紧阀（29）的出口接入第二油气悬架（32）油缸的无杆腔，第二锁紧阀（29）的进口处还连接有第二油气悬架（32）的第二蓄能器（28）；

第三单向阀（12）的一端和第五个二位三通电磁阀（10）的进口连接，第三单向阀（12）的另一端接入第三油气悬架（13）油缸的有杆腔，第五个二位三通电磁阀（10）的一出口和第六个二位三通电磁阀（9）的进口连接，第五个二位三通电磁阀的另一出口和第三锁紧阀（14）的进口连接，第三锁紧阀（14）的出口接入第三油气悬架（13）油缸的无杆腔，第三锁紧阀（14）的进口处还连接有第三油气悬架（13）的第三蓄能器（15）；

第四单向阀（20）的一端和第七个二位三通电磁阀（23）的进口连接，第四单向阀（20）另一端接入第四油气悬架（18）油缸的有杆腔，第七个二位三通电磁阀（23）的一出口和第八个二位三通电磁阀的进口连接，第七个二位三通电磁阀（23）的另一出口和第四锁紧阀（21）的进口连接，第四锁紧阀（21）的出口接入第四油气悬架（18）油缸的无杆腔，第四锁紧阀（21）的进口处还连接有第四油气悬架（18）的第四蓄能器（22）；

第二个二位三通电磁阀（7）的一出口和第三锁紧阀（14）的进口连接，另一出口和第九个二位三通电磁阀（25）的进口连接，第四个二位三通电磁阀（26）的一出口和第四锁紧阀（21）的进口连接，另一出口和第十个二位三通电磁阀（8）的进口连接，第六个二位三通电磁阀（9）的一出口和第一锁紧阀（2）的进口连接，另一出口和第十一个二位三通电磁阀（17）的进口连接，第八个二位三通电磁阀（24）的一出口和第二锁紧阀（29）的进口连接，另一出口和第十二个二位三通电磁阀（16）的进口连接；

第九个二位三通电磁阀（25）的一出口和第二锁紧阀（29）的进口连接，另一出口和第四锁紧阀（21）的进口连接，第十个二位三通电磁阀（8）的一出口和第一锁紧阀（2）的进口连接，另一出口和第三锁紧阀（14）的进口连接，第十一个二位三通电磁阀（17）的一出口和第二锁紧阀（29）的进口连接，另一出口和第四锁紧阀（21）的进口连接，第十二个二位三通电磁阀（16）的一出口和第一锁紧阀（2）的进口连接，另一出口和第三锁紧阀（14）的进口连接；

第一个二位三通电磁阀（5）的线圈、第三个二位三通电磁阀（27）的线圈、第五个二位三通电磁阀（10）的线圈和第七个二位三通电磁阀（23）的线圈相连接，第二个二位三通电磁阀（7）的线圈、第四个二位三通电磁阀（26）的线圈、第六个二位三通电磁阀（9）的线圈和第八个二位三通电磁阀（24）的线圈相连接，第十个二位三通电磁阀（8）的线圈和第十二个二位三通电磁阀（16）的线圈相连接，第九个二位三通电磁阀（25）的线圈和第十一个二位三通电磁阀（17）的线圈相连接，第一锁紧阀（2）的线圈、第二锁紧阀（29）的线圈、第三锁紧阀（14）的线圈和第四锁紧阀（21）的线圈相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于多桥车辆底盘的油气悬架控制系统，其特征在于第一单向阀（3）两端并联有第一可调阻尼阀（4），第二单向阀（30）两端并联有第二可调阻尼阀（31），第三单向阀（12）两端并联有第三可调阻尼阀（11），第四单向阀（20）的两端并联有第四可调阻尼阀（19）。