CN105620219B - 用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置及其方法，其成本低廉、高效可靠。在常规空气弹簧悬架高度阀控制结构的基础上将原有高度阀摆臂与车桥相连的固定长度顶杆置换为可控长度的顶杆，顶杆机构主体为双向气缸，气缸活塞杆通过柔性连接件连接高度阀摆臂，活塞将气缸内部分割成两个腔，气缸的两个腔分别开有气口，两个腔分别连通电磁阀的两个位置中的气动通路，电磁阀与气源连接，电磁阀连接升降控制装置。操作人员可远距离控制使得顶杆长度改变，改变高度阀平衡点位置，实现高度阀按需使空气弹簧充气、排气，直至车身升高、降低至新的平衡状态，本发明能够促进空气悬架系统在车辆上，特别是甩挂车辆上的应用发展。

Description

用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及汽车空气弹簧悬架系统领域，特别是空气弹簧悬架的车身高度控制领域。

背景技术

我国物流运输行业的发展以及政府对甩挂运输的大力推广，使得国内可实现车身高度升降控制的空气悬架市场具有很大的发展空间。但是，国内乃至国际上，空气悬架系统车身高度升降控制技术只有WABCO公司的ECAS电子控制系统，但其价格高、调试维修难度大。而国内配备空气悬架的车辆广泛采用的高度阀机械控制系统虽然具有成本低廉、结构简单的优点，可是，由于常规高度阀机械控制系统只能保持车身高度在唯一设定值，无法实现车身的升降控制功能，使得空气悬架系统这一巨大优势无法体现，进而也制约了空气悬架系统在甩挂运输车辆上的推广。

发明内容

为及时有效地升降和控制装配有空气弹簧悬架车辆的车身高度，本发明提供一种用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置及其方法，其成本低廉、高效可靠。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，包括高度阀、高度阀摆臂、空气弹簧、车桥、气源，顶杆一端通过柔性连接件连接高度阀摆臂，顶杆另一端连接车桥，顶杆主体为双向气缸，气缸活塞杆通过柔性连接件连接高度阀摆臂，气缸活塞可双向移动，活塞将气缸内部分割成两个腔，气缸的两个腔分别开有气口，两个腔分别连通电磁阀的两个位置中的气动通路，电磁阀与气源连接，电磁阀连接升降控制装置。

进一步地，所述电磁阀为三位四通电磁阀，升降控制装置包括提升降低控制开关、电气元件。

进一步地，所述的气缸为径向进气。

进一步地，在所述气缸活塞杆与柔性连接件的连接端，气缸活塞杆的外露部分套设有弹簧，弹簧具有拉伸和压缩双重功能，弹簧一端固定于气缸活塞杆外露部分的缸体上，弹簧另一端固定于气缸活塞杆上，弹簧的自由状态决定顶杆的自由长度，相应地，弹簧根据受力从而拉伸或压缩而带动气缸活塞杆伸出或缩回，改变顶杆的长度。

进一步地，弹簧与活塞杆采用安装螺母进行螺纹连接，安装螺母与气缸缸体之间设有弹簧挡圈，气缸活塞杆伸出缸体的杆外侧与缸体配合的缝隙之间设有密封圈。

进一步地，所述的气缸采用标准气缸，缸径为8至25mm范围内，所述的气缸为双向作用迷你型气缸，采用径向进气。

进一步地，气缸外露活塞杆部分，双重作用弹簧外面，装有可伸缩的橡胶防尘罩。

进一步地，所述的升降控制装置包括远程提升降低控制开关，通过远程控制电磁阀的动作，从而调节顶杆长度。

一种运输车辆，采用上述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置。

用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制方法，采用上述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，气缸两个腔分别为上腔、下腔，控制方法包括：

在车辆正常行驶过程中，提升降低控制开关处于中间位置，无控制电流输往顶杆控制电磁阀，该电磁阀关闭进气口，而将顶杆迷你型气缸上、下腔气路与排气口接通，气缸呈自由状态下，由弹簧自由长度决定了气缸长度；这一长度所确定高度阀平衡点位置，属于车身高度的最佳行驶状态，确保车辆行驶安全与低重心的平衡；

当车辆出于作业需要如上下乘客或装卸货物而希望降低车身高度时，驾驶人员将提升降低控制开关降低端按下，控制电流输往顶杆控制电磁阀，该电磁阀阀芯动作，打开进气口，并将其与顶杆迷你型气缸上腔气路接通，同时将顶杆迷你型气缸下腔与排气口接通，气缸活塞在气压作用下向下移动，在压缩双重作用弹簧的同时收缩活塞杆，使得顶杆长度变短，高度阀平衡点降低，高度阀接通空气弹簧排气回路，空气弹簧排气，直至车身高度降低至新的平衡状态，高度阀摆臂呈水平状态；

当车辆需要穿越不良路面或卸除挂车而希望升高车身高度时，驾驶人员将提升降低控制开关提升端按下，控制电流输往顶杆控制电磁阀，该电磁阀阀芯动作，打开进气口，将其与顶杆迷你型气缸下腔气路接通，同时将顶杆迷你型气缸上腔与排气口接通，气缸活塞在气压作用下向上移动，在拉伸双重作用弹簧的同时推出活塞杆，使得顶杆长度变长，高度阀平衡点升高，高度阀接通空气弹簧进气回路，空气弹簧充气，直至车身高度升高至新的平衡状态，高度阀摆臂呈水平状态；

当驾驶员控制部分失效，提升降低控制开关无法输出控制信号时，顶杆控制电磁阀在自身回位弹簧的作用下，关闭进气口，而将顶杆迷你型气缸上、下腔气路与排气口接通，气缸呈自由状态下，由弹簧自由长度决定气缸长度；这一长度所确定高度阀平衡点位置，属于车身高度的最佳行驶状态，确保车辆行驶安全与低重心的平衡，进而降低系统失效风险。

本发明效果是：在装配有常规高度阀机械控制系统的空气弹簧悬架车辆上，将原有高度阀摆臂与车桥相连的顶杆置换为可控长度的顶杆，增加控制顶杆长度的三位四通电磁阀、提升降低控制开关以及相关电气元件。在这些改变的基础上，操作人员远距离切换提升降低控制开关的不同状态，通过相应电路，使得控制顶杆长度的三位四通电磁阀接通组成顶杆主体的双向作用迷你型气缸的相应气压回路，进而促使顶杆长度呈现相应长度，改变高度阀平衡点位置，高度阀据此使空气弹簧充气、排气，直至车身升高、降低至新的平衡状态，最终达到车身高度调节控制的目标。在保持常规高度阀机械控制系统成本低廉、结构简单优点的基础上，最大限度的扩展了其控制功能，进而促进空气悬架系统在车辆上，特别是甩挂运输车辆上的应用发展。

附图说明

附图1为现有技术用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置的结构示意图；

附图2为本发明用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置的结构图；

附图3为本发明用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置的顶杆的结构图。

具体实施方式

现结合附图1、2、3对本发明作进一步的说明。

图1：1-压缩空气储气筒；2—高度阀；3—高度阀摆臂；4—柔性连接件；5—高度阀现有技术顶杆；6—空气弹簧；7—车轮中心(即驱动桥桥管中心)；8—驱动桥桥壳断面；9—高度阀排气口；10—车身重量下翼面。

图2：101—电磁阀；102—可调长度顶杆；103—提升降低控制开关；104—电线束。

图3:201—气缸安装螺纹；202--紧固螺母；203—气缸下腔气口；204——气缸缸体；205—气缸活塞；206—气缸活塞杆；207--气缸上腔气口；208—可伸缩防尘保护套；209—双向作用弹簧；210—弹簧挡圈；211—弹簧安装螺母；212—气缸密封圈；213—弹簧安装螺母；214—气缸活塞密封罐；215—气缸活塞紧固螺母。

在现有空气悬架车身高度控制的高度阀机械控制系统中，如附图1所示，高度阀是一个三位三通的转阀式气阀，它通过摆臂的旋转实现阀体上三个气口的不同联通，完成空气弹簧封闭、充气、排气的动作，进而实现空气弹簧内部气压保持、增加、降低，从而实现与负荷相平衡，最终实现空气弹簧负载变化，而车身高度维持恒值的控制目标。

在车辆装配良好的状况下，按照设计要求调整好长度的顶杆刚好使得高度阀摆臂水平(即与阀体轴线垂直)，此时，其上与压缩空气储气筒的接口、与空气弹簧的接口、阀体下端的排气口三者都处于隔绝状态，空气弹簧不充气也不排气，空气弹簧内部气压保持不变，车身纵梁下翼面与车轮中心保持设计确定的距离，进而确保在相应轮胎半径下，车身高度也符合设计要求。当车身负荷增加时，空气弹簧承载加大，内部气压不足，空气弹簧高度降低，车身纵梁下翼面与车轮中心之间距离变小，由于顶杆长度保持不变，顶杆迫使摆臂向上旋转一定角度，高度阀将其与压缩空气储气筒的接口和与空气弹簧的接口接通，使得储气筒中压缩空气得以进入空气弹簧，空气弹簧开始充气，内部气压上升，空气弹簧高度增加，车身纵梁下翼面与车轮中心之间距离增大，当该距离等于设计确定的距离时，顶杆又使得高度阀摆臂水平，空气弹簧停止充气。当车身负荷减小时，空气弹簧承载减小，内部气压相对偏高，空气弹簧高度增加，车身纵梁下翼面与车轮中心之间距离变大，由于顶杆长度保持不变，顶杆迫使摆臂向下旋转一定角度，高度阀将其与压缩空气储气筒的接口关闭，将其上的排气口和与空气弹簧的接口接通，使得空气弹簧开始排气，空气弹簧内部气压下降，空气弹簧高度降低，车身纵梁下翼面与车轮中心之间距离变小，当该距离等于设计确定的距离时，顶杆又使得高度阀摆臂水平，空气弹簧停止排气。

如附图2所示，在没有来自提升降低控制开关的控制指令时，其控制原理和控制过程与常规高度阀机械控制系统相同。

本发明的实施例为：用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置包括高度阀、高度阀摆臂、空气弹簧、车桥、气源，顶杆一端通过柔性连接件连接高度阀摆臂，顶杆另一端连接车桥，顶杆主体为双向气缸，气缸活塞杆通过柔性连接件连接高度阀摆臂，气缸活塞可双向移动，活塞将气缸内部分割成两个腔，气缸的两个腔分别开有气口，两个腔分别连通电磁阀的两个位置中的气动通路，电磁阀与气源连接，电磁阀连接升降控制装置。所述电磁阀为三位四通电磁阀，升降控制装置包括提升降低控制开关、电气元件。气缸为径向进气。在所述气缸活塞杆与柔性连接件的连接端，气缸活塞杆的外露部分套设有弹簧，弹簧具有拉伸和压缩双重功能，弹簧一端固定于气缸活塞杆外露部分的缸体上，弹簧另一端固定于气缸活塞杆上，弹簧的自由状态决定顶杆的自由长度，相应地，弹簧根据受力从而拉伸或压缩而带动气缸活塞杆伸出或缩回，改变顶杆的长度。弹簧与活塞杆采用安装螺母进行螺纹连接，安装螺母与气缸缸体之间设有弹簧挡圈，气缸活塞杆伸出缸体的杆外侧与缸体配合的缝隙之间设有密封圈。气缸采用标准气缸，缸径为8至25mm范围内，所述的气缸为双向作用迷你型气缸。气缸外露活塞杆部分，双重作用弹簧外面，装有可伸缩的橡胶防尘罩。升降控制装置包括远程提升降低控制开关，通过远程控制电磁阀的动作，从而调节顶杆长度。

一种运输车辆，采用上述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置

当车辆出于作业需要如上下乘客或装卸货物而希望降低车身高度时，驾驶人员将提升降低控制开关降低端按下，一较弱控制电流输往顶杆控制电磁阀，该电磁阀阀芯动作，打开电磁阀进气口，并将其与顶杆(如附图3所示)迷你型气缸上腔气路接通，同时将顶杆迷你型气缸下腔与电磁阀排气口接通，气缸活塞在气压作用下向下移动，在压缩双重作用弹簧的同时收缩活塞杆，使得顶杆长度变短，高度阀摆臂向下旋转，高度阀接通空气弹簧排气回路，空气弹簧排气，直至车身高度降低至高度阀摆臂呈水平状态。

当车辆出于某种需要如穿越不良路面或卸除挂车而希望升高车身高度时，驾驶人员将提升降低控制开关提升端按下，一较强控制电流输往顶杆控制电磁阀，该电磁阀阀芯动作，在打开进气口，将其与顶杆迷你型气缸下腔气路接通，同时将顶杆迷你型气缸上腔与排气口接通，气缸活塞在气压作用下向上移动，在拉申双重作用弹簧的同时推出活塞杆，使得顶杆长度变长，高度阀摆臂向上旋转，高度阀接通空气弹簧进气回路，空气弹簧充气，直至车身高度升高至高度阀摆臂呈水平状态。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换而不脱离方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，包括高度阀、高度阀摆臂、空气弹簧、车桥、气源，顶杆一端通过柔性连接件连接高度阀摆臂，顶杆另一端连接车桥，其特征在于，

顶杆主体为双向气缸，气缸活塞杆通过柔性连接件连接高度阀摆臂，气缸活塞可双向移动，活塞将气缸内部分割成两个腔，气缸的两个腔分别开有气口，两个腔分别连通电磁阀的两个位置中的气动通路，电磁阀与气源连接，电磁阀连接升降控制装置；

在所述气缸活塞杆与柔性连接件的连接端，气缸活塞杆的外露部分套设有弹簧，弹簧具有拉伸和压缩双重功能，弹簧一端固定于气缸活塞杆外露部分的缸体上，弹簧另一端固定于气缸活塞杆上，弹簧的自由状态决定顶杆的自由长度，相应地，弹簧根据受力从而拉伸或压缩而带动气缸活塞杆伸出或缩回，改变顶杆的长度。

2.根据权利要求1所述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，其特征在于，所述电磁阀为三位四通电磁阀，升降控制装置包括提升降低控制开关。

3.根据权利要求1所述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，其特征在于，所述的气缸为径向进气。

4.根据权利要求1所述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，其特征在于，弹簧与活塞杆采用安装螺母进行螺纹连接，安装螺母与气缸活塞杆之间设有弹簧挡圈，气缸活塞杆伸出缸体的杆外侧与缸体配合的缝隙之间设有密封圈。

5.根据权利要求1～4任一项所述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，其特征在于，所述的气缸的缸径为8至25mm范围内。

6.根据权利要求1～4任一项所述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，其特征在于，气缸外露活塞杆部分，双重作用弹簧外面，装有可伸缩的橡胶防尘罩。

7.根据权利要求1～4任一项所述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，其特征在于，所述的升降控制装置包括远程提升降低控制开关，通过远程控制电磁阀的动作，从而调节顶杆长度。

8.一种运输车辆，其特征在于，采用上述权利要求1～7任一项所述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置。

9.用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制方法，其特征在于，采用上述权利要求7所述的用于车辆空气弹簧悬架的车身高度控制装置，气缸两个腔分别为上腔、下腔，控制方法包括：

在车辆正常行驶过程中，提升降低控制开关处于中间位置，无控制电流输往顶杆控制电磁阀，该电磁阀关闭进气口，而将顶杆气缸上、下腔气路与排气口接通，气缸呈自由状态下，由弹簧自由长度决定了气缸长度；这一长度所确定高度阀平衡点位置，属于车身高度的最佳行驶状态，确保车辆行驶安全与低重心的平衡；

当车辆出于作业需要如上下乘客或装卸货物而希望降低车身高度时，驾驶人员将提升降低控制开关降低端按下，控制电流输往顶杆控制电磁阀，该电磁阀阀芯动作，打开进气口，并将其与顶杆气缸上腔气路接通，同时将顶杆气缸下腔与排气口接通，气缸活塞在气压作用下向下移动，在压缩双重作用弹簧的同时收缩活塞杆，使得顶杆长度变短，高度阀平衡点降低，高度阀接通空气弹簧排气回路，空气弹簧排气，直至车身高度降低至新的平衡状态，高度阀摆臂呈水平状态；

当车辆需要穿越不良路面或卸除挂车而希望升高车身高度时，驾驶人员将提升降低控制开关提升端按下，控制电流输往顶杆控制电磁阀，该电磁阀阀芯动作，打开进气口，将其与顶杆气缸下腔气路接通，同时将顶杆气缸上腔与排气口接通，气缸活塞在气压作用下向上移动，在拉伸双重作用弹簧的同时推出活塞杆，使得顶杆长度变长，高度阀平衡点升高，高度阀接通空气弹簧进气回路，空气弹簧充气，直至车身高度升高至新的平衡状态，高度阀摆臂呈水平状态；

当驾驶员控制部分失效，提升降低控制开关无法输出控制信号时，顶杆控制电磁阀在自身回位弹簧的作用下，关闭进气口，而将顶杆气缸上、下腔气路与排气口接通，气缸呈自由状态下，由弹簧自由长度决定气缸长度；这一长度所确定高度阀平衡点位置，属于车身高度的最佳行驶状态，确保车辆行驶安全与低重心的平衡，进而降低系统失效风险。