CN106183685B - 悬挂系统、车身稳定系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明悬挂系统、车身稳定系统及汽车涉及一种可调节车身高度及轮胎离地间隙的悬挂系统、车身稳定系统及汽车。其目的是为了提供一种以液压油和高压气体为工作介质的悬挂系统、车身稳定系统及汽车，能够调节车身高度和轮胎离地间隙。本发明中的悬挂系统包括减震器本体(1)、活塞杆(3)和油缸(4)，油缸内设有悬挂缸活塞(5)，其内设有升降控制油腔(6)。本发明中的车身稳定系统包括车身稳定计算控制器和油路控制装置，车轮上均设有上述悬挂系统，油路控制装置分别通过油路连接第一、二油孔，车身稳定计算控制器分别与车速传感器、转向角传感器和车身平衡传感器连接。本发明还包括安装有上述悬挂系统或车身稳定系统的汽车。

Description

悬挂系统、车身稳定系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种可调节车身高度及轮胎离地间隙的油气及螺旋弹簧耦合减震的悬挂系统、车身稳定系统及汽车。
背景技术
车辆在不同行驶工况下，对车身高度及轮胎离地间隙具有不同的控制要求，例如，当车辆高速行驶时通过降低车身高度，降低底盘重心，提高车辆高速行驶稳定性，减小风阻和油耗；当车辆低速行驶在崎岖道路上时，通过提升车身高度，减低悬架撞击限位概率，提高车辆行驶通过性；当车辆陷进泥泞地或遇到障碍时，可以调整轮胎离地间隙以便提高车辆行驶通过性。
普通的油气悬架是以液压油作为密封介质和传力介质，通过充入缸内的高压气体作为受力和工作介质，可通过调节油气弹簧中的液压油，从而调节车身高度。但由于油气悬挂安装空间限制以及缸内液压油最大容量有限，车身高度调节范围有限，且不能调节轮胎离地间隙。有的油气弹簧安装了阻尼阀，可提供一定的阻尼，但是这种阻尼也都是不可调节的，对车辆不同行驶工况下的整车舒适型调节作用有限。油气密封性能是油气弹簧的关键特性，在使用过程中，由于密封副的磨损、密封件的老化、多余物划伤油缸或密封件、管路损伤等各种原因导致油气泄漏时，将直接导致油气弹簧失去承载能力，严重时会使车辆无法继续行驶，必须原地等候救援。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以液压油和高压气体为工作介质的悬挂系统、车身稳定系统及汽车，能够调节车身高度和轮胎离地间隙，结构简单，集成度高，调整简单方便。
本发明中的悬挂系统，包括减震器本体，所述减震器本体的下方固设有呈套筒形状的活塞杆，所述活塞杆的下端位于油缸内，所述活塞杆与油缸顶端的导向块滑动密封连接，所述油缸内设有环形的悬挂缸活塞，所述悬挂缸活塞内设有升降控制油腔，所述升降控制油腔内设有弹性部件和升降控制活塞，在弹性部件的作用下，升降控制活塞能够伸到悬挂缸活塞的内侧壁外，伸到悬挂缸活塞内侧壁外的升降控制活塞能够与活塞杆的下端接触并支撑活塞杆，所述升降控制油腔上设有与油缸外部连通的油道，当从油道向升降控制油腔内注油时，升降控制活塞能够压缩弹性部件而缩回到升降控制油腔内，所述油缸内分别位于悬挂缸活塞上下方的部分为上油腔和下油腔，所述上下油腔上分别设有与外部相通的第一油孔和第二油孔，所述上下油腔之间连接有阻尼油路，所述阻尼油路上设有阻尼器，所述下油腔设有螺旋弹簧。
本发明中的悬挂系统，其中所述升降控制油腔设为至少两个，其沿悬挂缸活塞的周向均匀布置。
本发明中的悬挂系统，其中所述升降控制油腔沿悬挂缸活塞的径向布置，所述升降控制油腔内的弹性部件为升降控制弹簧。
本发明中的悬挂系统，其中所述活塞杆与导向块滑动密封连接的方式为，在活塞杆与导向块之间设有密封圈，所述密封圈固定设在导向块上。
本发明中的车身稳定系统，包括车身稳定计算控制器和由车身稳定计算控制器所控制的油路控制装置，车身的各个车轮上均设有上述的悬挂系统，所述油路控制装置分别通过油路连接各个悬挂系统的第一油孔和第二油孔，所述车身稳定计算控制器分别与车身内置的车速传感器、转向角传感器和车身平衡传感器连接。
本发明中的车身稳定系统，其中所述油路控制装置包括液压马达、油路交换器和油箱，所述液压马达和油路交换器分别与车身稳定计算控制器相连，所述车身稳定计算控制器控制液压马达的开关和油路交换器的油路转换，所述油路交换器上设有入油口和多个出油口，所述出油口均可独立开启或同时开启，所述液压马达分别通过管路连接油路交换器的入油口和油箱，所述油路交换器的各个出油口分别通过油管连接至各个悬挂系统的第一油孔和第二油孔。
本发明中的车身稳定系统，其中连接所述第一油孔和第二油孔的油管上均设有过滤器。
本发明中的车身稳定系统，其中所述车身稳定计算控制器还分别与车身内置的阻尼传感器、车身垂直加速度传感器和车辆负荷传感器相连，所述车身稳定计算控制器还分别与悬挂系统的阻尼器连接。
本发明中的汽车，所述汽车的各个车轮上均设有上述的悬挂系统。
本发明中的汽车，所述汽车上安装有上述的车身稳定系统。
本发明中的悬挂系统能够实现以下五种功能，分别为：普通油气悬挂、增大车身高度、降低车身高度、增大轮胎离地间隙、减小胎离地间隙。具体为：
(1)当需要悬挂系统以普通油气悬挂实施工作时：减震器本体上端连接车身，升降控制油腔不供油，升降控制活塞在升降控制弹簧的作用下与活塞杆相接触，悬挂缸活塞与活塞杆在车架重力及螺旋弹簧的作用下相接触，此时减震器本体在内部上端高压气体及油缸的下油腔中液压油和螺旋弹簧的作用下起到悬挂作用。当普通油气悬挂失去承载能力时，螺旋弹簧仍能起到悬挂作用，提高悬挂系统的可靠性。
(2)当需要悬挂系统能够降低车身高度时：油缸的第一油孔关闭，第二油孔打开，且下油腔通过第二油孔放油。同时升降控制油腔通过油道充油，腔内压力变大，阻尼器上的阻尼孔关闭，升降控制活塞在控制液压油的作用下压缩升降控制弹簧，油缸的下油腔内压力不足以使得活塞杆支撑车架，活塞杆在车架重力作用下沿着导向块向下运动，则达到了车身高度下降的目的。
(3)当需要悬挂系统能够增大车身高度时：油缸的第一油孔、第二油孔的开关状态与降低车身高度时状态一样，第一油孔关闭，第二油孔打开。不过下油腔此时通过第二油孔供油，同时升降控制油腔不通油，油缸下油腔通油，腔内压力变大，由于液压油不可高压，且阻尼器上的阻尼孔关闭，油缸上油腔高度不变，悬挂缸活塞位置不变，活塞杆在液压油作用下带动车架上升，当活塞杆沿着导向块上升到指定高度，升降控制活塞在升降控制弹簧作用下弹回到原来位置。
(4)当需要悬挂系统能够增大轮胎离地间隙时：第一油孔打开，油缸上油腔通过第一油孔充油，第二油孔打开，油缸下油腔通过第二油孔放油，升降控制油腔通过油道充油，腔内压力变大，升降控制活塞在控制液压油的作用下压缩升降控制弹簧，阻尼器上的阻尼孔关闭；油缸上油腔供油，压力变大，油缸下油腔放油，压力变小，油缸将带动轮胎、悬挂缸活塞、螺旋弹簧在油缸上油腔液压作用力下沿着导向块上升。
(5)当悬挂系统能够减小轮胎离地间隙时：第一油孔打开，油缸上油腔通过第一油孔放油，第二油孔打开，油缸下油腔充油，升降控制油腔通过油道充油，腔内压力变大，升降控制活塞在控制液压油的作用下压缩升降控制弹簧，阻尼器上的阻尼孔关闭；油缸下油腔充油，腔内压力变大，油缸上油腔放油，腔内压力变小，油缸将带动轮胎、悬挂缸活塞、螺旋弹簧在油缸上油腔液压作用力沿着导向块下降。
本发明中的车身稳定系统，在车辆不同行驶工况中，通过车速传感器、转向角传感器、车身平衡传感器测得信号，并将信号输入车身稳定计算控制器，车身稳定计算控制器处理传感器信号后，将计算出各悬挂系统所需调节的车身高度及轮胎离地间隙，然后通过油路控制装置对第一油孔和第二油孔进行充放油而实现调节目的。
本发明中的汽车，由于采用了上述的悬挂系统或车身稳定系统，因此能够调节车身高度和轮胎离地间隙，结构简单，集成度高，调整简单方便。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明中的悬挂系统的结构示意图；
图2为图1中的悬挂缸活塞处的局部放大图；
图3为本发明中的车身稳定系统的原理图；
图4为本发明中的阻尼自动调节系统示意图；
图5为本发明中的车身稳定系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，并结合图2所示，本发明中的悬挂系统包括减震器本体1，减震器本体1的上方固定设有上连接支耳2，该上连接支耳2用来连接车身(或车架)。所述减震器本体1的下方固设有呈套筒形状的活塞杆3，所述活塞杆3的下端位于油缸4内，所述活塞杆3与油缸4顶端的导向块41滑动密封连接，所述油缸4内设有环形的悬挂缸活塞5，所述悬挂缸活塞5内设有升降控制油腔6，所述升降控制油腔6内设有弹性部件和升降控制活塞7，在弹性部件的作用下，升降控制活塞7能够伸到悬挂缸活塞5的内侧壁外，伸到悬挂缸活塞5内侧壁外的升降控制活塞7能够与活塞杆3的下端接触并支撑活塞杆3，所述升降控制油腔6上设有与油缸4外部连通的油道8，当从油道8向升降控制油腔6内注油时，升降控制活塞7能够压缩弹性部件而缩回到升降控制油腔6内，所述油缸4内分别位于悬挂缸活塞5上下方的部分为上油腔9和下油腔10，所述上下油腔9、10上分别设有与外部相通的第一油孔11和第二油孔12，所述上下油腔9、10之间连接有阻尼油路13，所述阻尼油路13上设有阻尼器14，所述下油腔10设有螺旋弹簧15。
所述升降控制油腔6设为至少两个，其沿悬挂缸活塞5的周向均匀布置。升降控制油腔6沿悬挂缸活塞5的周向均匀布置，也即是沿活塞杆3的轴线对称均匀布置，之所以如此布置，是为了使活塞杆3以及悬挂缸活塞5受力均衡。
所述升降控制油腔6沿悬挂缸活塞5的径向布置，所述升降控制油腔6内的弹性部件为升降控制弹簧16。
本发明中的悬挂系统，其中所述活塞杆3与导向块41滑动密封连接的方式为，在活塞杆3与导向块41之间设有密封圈，所述密封圈固定设在导向块41上。
如图3所示，本发明中的车身稳定系统，包括车身稳定计算控制器和由车身稳定计算控制器所控制的油路控制装置，车身的各个车轮上均设有上述的悬挂系统，所述油路控制装置分别通过油路连接各个悬挂系统的第一油孔11和第二油孔12，所述车身稳定计算控制器分别与车身内置的车速传感器、转向角传感器和车身平衡传感器连接。
所述油路控制装置包括液压马达、油路交换器和油箱，所述液压马达和油路交换器分别与车身稳定计算控制器相连，所述车身稳定计算控制器控制液压马达的开关和油路交换器的油路转换，所述油路交换器上设有入油口和多个出油口，在本实施例中，入油口设为一个，出油口设为8个，所述出油口均可独立开启或同时开启，所述液压马达分别通过管路连接油路交换器的入油口和油箱，从油箱中抽取液压油至油路交换器中使用，所述油路交换器的各个出油口分别通过油管连接至各个悬挂系统的第一油孔11和第二油孔12。连接所述第一油孔11和第二油孔12的油管上均设有过滤器。
如图4所示，并结合图5(需要说明的是，为了图纸清晰，图5中并未示出车身稳定计算控制器与阻尼器之间的连线)所示，本发明中的车身稳定系统，其中所述车身稳定计算控制器还分别与车身内置的阻尼传感器、车身垂直加速度传感器和车辆负荷传感器相连，所述车身稳定计算控制器还分别与悬挂系统的阻尼器连接。车速传感器、阻尼传感器、车身垂直加速度传感器、车辆负荷传感器、车身稳定计算控制器以及阻尼器共同组成阻尼自动调节系统，其原理如下：
当车辆在不同的行驶工况时，通过车速传感器、阻尼传感器、车身垂直加速度传感器、车辆负荷传感器测得信号，并将信号输入车身稳定计算控制器，车身稳定计算控制器处理传感器信号后，确定汽车所需的最佳减振器阻尼力，向阻尼器14发出控制信号调节阻尼值的大小，从而保证乘坐人员的舒适性和操控性。
本发明还包括使用上述悬挂系统的汽车，该汽车的各个车轮上均设有上述的悬挂系统。本发明还包括安装有上述车身稳定系统的汽车。
本发明中的悬挂系统能够实现以下五种功能，分别为：普通油气悬挂、增大车身高度、降低车身高度、增大轮胎离地间隙、减小胎离地间隙。具体为：
(1)当需要悬挂系统以普通油气悬挂实施工作时：减震器本体1上端连接车身，升降控制油腔6不供油，升降控制活塞7在升降控制弹簧16的作用下与活塞杆3相接触，悬挂缸活塞5与活塞杆3在车架重力及螺旋弹簧15的作用下相接触，此时减震器本体1在内部上端高压气体及油缸4的下油腔10中液压油和螺旋弹簧15的作用下起到悬挂作用。当普通油气悬挂失去承载能力时，螺旋弹簧15仍能起到悬挂作用，提高悬挂系统的可靠性。
(2)当需要悬挂系统能够降低车身高度时：油缸4的第一油孔11关闭，第二油孔12打开，且下油腔10通过第二油孔12放油。同时升降控制油腔6通过油道8充油，腔内压力变大，阻尼器14上的阻尼孔关闭，升降控制活塞7在控制液压油的作用下压缩升降控制弹簧16，油缸4的下油腔10内压力不足以使得活塞杆3支撑车架，活塞杆3在车架重力作用下沿着导向块41向下运动，则达到了车身高度下降的目的。
(3)当需要悬挂系统能够增大车身高度时：油缸4的第一油孔11、第二油孔12的开关状态与降低车身高度时状态一样，第一油孔11关闭，第二油孔12打开。不过下油腔10此时通过第二油孔12供油，同时升降控制油腔6不通油，油缸4的下油腔10通油，腔内压力变大，由于液压油不可高压，且阻尼器14上的阻尼孔关闭，油缸4上油腔9高度不变，悬挂缸活塞5位置不变，活塞杆3在液压油作用下带动车架上升，当活塞杆3沿着导向块41上升到指定高度，升降控制活塞7在升降控制弹簧16作用下弹回到原来位置。
(4)当需要悬挂系统能够增大轮胎离地间隙时：第一油孔11打开，油缸4上油腔9通过第一油孔11充油，第二油孔12打开，油缸4下油腔10通过第二油孔12放油，升降控制油腔6通过油道8充油，腔内压力变大，升降控制活塞7在控制液压油的作用下压缩升降控制弹簧16，阻尼器14上的阻尼孔关闭；油缸4上油腔9供油，压力变大，油缸4下油腔10放油，压力变小，油缸4将带动轮胎、悬挂缸活塞5、螺旋弹簧15在油缸4上油腔9液压作用力下沿着导向块41上升。
(5)当悬挂系统能够减小轮胎离地间隙时：第一油孔11打开，油缸4上油腔9通过第一油孔11放油，第二油孔12打开，油缸4下油腔10充油，升降控制油腔6通过油道8充油，腔内压力变大，升降控制活塞7在控制液压油的作用下压缩升降控制弹簧16，阻尼器14上的阻尼孔关闭；油缸4下油腔10充油，腔内压力变大，油缸4上油腔9放油，腔内压力变小，油缸4将带动轮胎、悬挂缸活塞5、螺旋弹簧15在油缸4上油腔9液压作用力沿着导向块41下降。
本发明中的车身稳定系统，在车辆不同行驶工况中，通过车速传感器、转向角传感器、车身平衡传感器测得信号，并将信号输入车身稳定计算控制器，车身稳定计算控制器处理传感器信号后，将计算出各悬挂系统所需调节的车身高度及轮胎离地间隙，然后通过油路控制装置对第一油孔11和第二油孔12进行充放油而实现调节目的。
本发明设计了一种以液压油和高压气体为工作介质的悬挂系统，减震器本体1用来连接车身(或车架)。活塞杆3外套有内置悬挂缸活塞5的油缸4，油缸4上、下端分别设有第一油孔11和第二油孔12，悬挂缸活塞5将油缸4分为上油腔9与下油腔10，上下油腔9、10之间通过外置的阻尼油路13相连通，阻尼油路13上设置有可调节阻尼大小的阻尼器14，下油腔10中除了液压油还设有螺旋弹簧15，该螺旋弹簧15位于悬挂缸活塞5与油缸4底部之间。悬挂缸活塞5内有升降控制油腔6和升降控制活塞7，升降控制活塞7与油缸4之间设有升降控制弹簧16，升降控制活塞7与活塞杆3的底端相接触。
活塞杆3上部空腔内为高压气体17，活塞杆3的下端与油缸4的下油腔10连通，因此活塞杆3的内部空腔与油缸4下油腔10共用液压油，悬挂缸活塞5与油缸4底部之间设有螺旋弹簧15，且油缸4底部固连下连接支耳18，该下连接支耳18用来连接车辆的车轮(或车桥)。
本发明的有益效果是：
本发明在普通油气悬挂基础上改进并进行完善，在普通油气弹簧下端加上螺旋弹簧15，可以在油气弹簧失去承载能力时仍能起到悬挂作用，提高整个悬挂系统的可靠性；在普通油气弹簧的基础上进行的改进，其结构可靠稳固，调整简单方便；通过外置可调节的阻尼器14，根据不同的行驶工况调节阻尼大小，从而提高车辆的乘坐舒适性。
通过改变第一油孔11和第二油孔12之间的进、出油量和对升降控制油腔6的充放油来控制悬挂缸活塞5和升降控制活塞7的移动。导向块41与减震器本体1外壁密封连接，其密封方式可以用密封圈，也可以用其他方式进行。通过调整第一油孔11和第二油孔12的进油和出油以及升降控制油腔6的充放油，从而控制悬挂缸活塞5的移动及升降控制活塞7与活塞杆3接触与否，便可调整车身高度和轮胎离地间隙。油缸4内的下油腔10也能对车身起到一定的缓冲作用。且在不同的行驶工况时，通过调整外置阻尼器14的阻尼值大小，可以保证乘坐人员的舒适性和操控性。
与普通油气悬挂相比，本发明中的悬挂系统可以在油缸4失去承载能力的情况下，仍可以由螺旋弹簧15对车身起到减震支撑的作用，提高了整个悬挂系统的可靠性。
另外，车身稳定计算控制器中集成了手动调整的模块，使得本系统也可以通过人工调节把车身或轮胎离地间隙调整到驾驶员所需要的高度，满足手动、自动切换的需要。
本发明中的汽车，由于采用了上述的悬挂系统或车身稳定系统，因此能够调节车身高度和轮胎离地间隙，结构简单，集成度高，调整简单方便。
以上所述的实施例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，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种悬挂系统，其特征在于：包括减震器本体(1)，所述减震器本体的下方固设有呈套筒形状的活塞杆(3)，所述活塞杆的下端位于油缸(4)内，所述活塞杆与油缸顶端的导向块(41)滑动密封连接，所述油缸内设有环形的悬挂缸活塞(5)，所述悬挂缸活塞内设有升降控制油腔(6)，所述升降控制油腔内设有弹性部件和升降控制活塞(7)，在弹性部件的作用下，升降控制活塞能够伸到悬挂缸活塞的内侧壁外，伸到悬挂缸活塞内侧壁外的升降控制活塞能够与活塞杆的下端接触并支撑活塞杆，所述升降控制油腔上设有与油缸外部连通的油道(8)，当从油道向升降控制油腔内注油时，升降控制活塞能够压缩弹性部件而缩回到升降控制油腔内，所述油缸内分别位于悬挂缸活塞上下方的部分为上油腔(9)和下油腔(10)，所述上下油腔上分别设有与外部相通的第一油孔(11)和第二油孔(12)，所述上下油腔之间连接有阻尼油路(13)，所述阻尼油路上设有阻尼器(14)，所述下油腔设有螺旋弹簧(15)。
2.根据权利要求1所述的悬挂系统，其特征在于：所述升降控制油腔(6)设为至少两个，其沿悬挂缸活塞(5)的周向均匀布置。
3.根据权利要求2所述的悬挂系统，其特征在于：所述升降控制油腔(6)沿悬挂缸活塞(5)的径向布置，所述升降控制油腔(6)内的弹性部件为升降控制弹簧(16)。
4.根据权利要求3所述的悬挂系统，其特征在于：所述活塞杆(3)与导向块(41)滑动密封连接的方式为，在活塞杆与导向块之间设有密封圈，所述密封圈固定设在导向块上。
5.一种车身稳定系统，其特征在于：包括车身稳定计算控制器和由车身稳定计算控制器所控制的油路控制装置，车身的各个车轮上均设有权利要求1～4任一项所述的悬挂系统，所述油路控制装置分别通过油路连接各个悬挂系统的第一油孔(11)和第二油孔(12)，所述车身稳定计算控制器分别与车身内置的车速传感器、转向角传感器和车身平衡传感器连接。
6.根据权利要求5所述的车身稳定系统，其特征在于：所述油路控制装置包括液压马达、油路交换器和油箱，所述液压马达和油路交换器分别与车身稳定计算控制器相连，所述车身稳定计算控制器控制液压马达的开关和油路交换器的油路转换，所述油路交换器上设有入油口和多个出油口，所述出油口均可独立开启或同时开启，所述液压马达分别通过管路连接油路交换器的入油口和油箱，所述油路交换器的各个出油口分别通过油管连接至各个悬挂系统的第一油孔(11)和第二油孔(12)。
7.根据权利要求6所述的车身稳定系统，其特征在于：连接所述第一油孔(11)和第二油孔(12)的油管上均设有过滤器。
8.根据权利要求7所述的车身稳定系统，其特征在于：所述车身稳定计算控制器还分别与车身内置的阻尼传感器、车身垂直加速度传感器和车辆负荷传感器相连，所述车身稳定计算控制器还分别与悬挂系统的阻尼器(14)连接。
9.一种汽车，其特征在于：所述汽车的各个车轮上均设有权利要求1～4任一项所述的悬挂系统。
10.一种汽车，其特征在于：所述汽车上安装有权利要求5～8任一项所述的车身稳定系统。
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