CN106379131A - 一种车辆悬架及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆悬架及车辆，悬架包括油缸、动力单元和至少三个储能器；油缸的有杆腔分别与一个第一储能器和动力单元连通，油缸的无杆腔分别与其余的第二储能器和动力单元连通。车辆包括悬架，悬架设置在车身的底部。本发明的有益效果为：实现了刚度实时、有级调节，提高车辆抗侧倾和抗侧翻性能，大幅提升了车辆舒适性、安全性和操纵稳定性；增大了与油缸的无杆腔连接的储能器的总气室容积，从而降低了悬架的刚度，使得悬架较软，车辆行驶更加平稳、舒适。

Description

一种车辆悬架及车辆
技术领域
本发明涉及车辆设备技术领域，尤其涉及一种车辆悬架及车辆。
背景技术
车辆悬架系统是车辆核心功能组件，对于车辆行驶安全性、舒适性、操纵稳定性具有重要意义，随着人们对车辆的乘坐舒适性能要求的不断提高，车辆悬架隔振和抗侧倾性能越来越引起人们的重视，传统的被动悬架阻尼和刚度设计完成后都不能调节，而且刚度较大，整车平顺性和操纵稳定性不可兼顾。
目前的车辆油气悬架主要是互联油气悬架和半主动阻尼控制悬架，互联油气悬架通过不同车轮悬架上下油缸互联提高抗侧倾性能，均衡分布多轴车辆轮荷，但悬架刚度和阻尼不能调节；半主动阻尼控制悬架仅能进行阻尼控制，悬架刚度不能连续调节，车辆在平滑路面、越野路面、空载、满载等不同工况下整车平顺性和行驶安全性不能得到有效改善，车辆紧急转向行驶车身侧倾不能控制，导致操纵稳定性不能根据工况自适应调节。
发明内容
本发明提供了一种车辆悬架及车辆，实现了刚度实时、有级调节，提高车辆抗侧倾和抗侧翻性能，大幅提升了车辆舒适性、安全性和操纵稳定性；增大了与油缸的无杆腔连接的储能器的总气室容积，从而降低了悬架的刚度，使得悬架较软，车辆行驶更加平稳、舒适。
本发明所采用的技术方案为：
一种车辆悬架，包括油缸、动力单元和至少三个储能器；所述油缸的有杆腔分别与一个所述第一储能器和所述动力单元连通，所述油缸的无杆腔分别与其余的所述第二储能器和所述动力单元连通。增大了与油缸的无杆腔连接的储能器的总气室容积，从而降低了悬架的刚度，使得悬架较软，车辆行驶更加平稳、舒适；油缸的无杆腔分别与其余的第二储能器，能够调整与油缸的无杆腔连接的储能器的数量，从而改变了与油缸的无杆腔连接的储能器的总气室容积，实现调整悬架刚度的目的。
进一步的，所述储能器的数量为三个，分别为第一储能器、第二储能器和第三储能器；所述油缸的有杆腔通过第一阀组分别与所述第一储能器和所述动力单元连通；所述油缸的无杆腔通过第二阀组分别与所述第二储能器、所述第三储能器和所述动力单元连通，且所述第二阀组和所述第三储能器之间设有第一电磁阀。当车辆在行驶的过程中，通过第一电磁阀调节与油缸的无杆腔连接的储能器的数量，从而改变了与油缸的无杆腔连接的储能器的总气室容积，实现实时、有级调节悬架刚度的目的，使得车辆行驶更加安全、舒适、稳定。
进一步的，所述第一阀组包括第一单向阀、第二单向阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第一通孔；所述油缸的有杆腔依次通过所述第一单向阀和所述第二电磁阀与所述第一储能器连通，且所述第一通孔和所述第二电磁阀并联；所述第一储能器和所述动力单元均依次通过所述第三电磁阀和所述第二单向阀与所述油缸的有杆腔连通。第一阀组用于在悬架伸张阶段提供可变阻尼，增加悬架侧倾刚度，防止车辆侧倾角过大。
进一步的，所述第二阀组包括第三单向阀、第四单向阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第二通孔；所述油缸的无杆腔依次通过所述第三单向阀和所述第四电磁阀分别与所述第二储能器和所述第一电磁阀连通，且所述第四电磁阀、所述第五电磁阀和所述第二通孔并联，所述第一电磁阀和所述第三储能器连通；所述第二储能器、所述第一电磁阀和所述动力单元均通过所述第四单向阀和所述油缸的无杆腔连通。第二阀组用于在悬架压缩阶段提供可变阻尼，实现了悬架阻尼的3～4级调节，阻尼比从0.15～0.6之间分级调节。
进一步的，所述动力单元包括油箱、中央储能器、换向阀、第六电磁阀和第七电磁阀，所述油箱和所述中央储能器连通，所述中央储能器通过油泵和所述换向阀连通，所述换向阀依次通过所述第六电磁阀、所述第三电磁阀和所述第二单向阀与所述油缸的有杆腔连通，所述换向阀通过所述第七电磁阀和所述第四单向阀与所述油缸的无杆腔连通，通过控制换向阀交替向有杆腔和无杆腔充油，达到期望压力。
进一步的，还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述油缸的有杆腔通过所述第一溢流阀和所述油箱连通；所述油缸的无杆腔通过所述第二溢流阀和所述油箱连通。
进一步的，所述储能器内设有隔膜，所述隔膜的外沿与所述储能器的内壁连接，所述隔膜将所述储能器分为上储能空间和下储能空间，所述下储能空间和所述油缸的有杆腔或所述油缸的无杆腔连通，所述下储能空间用于存储液体，所述上储能空间用于密封气体，用于调节悬架刚度，提供预压载荷。
进一步的，所述隔膜为橡胶膜。
一种车辆，包括上述悬架，所述悬架设置在车身的底部。
本发明的有益效果：
1、本发明专利采用至少三个储能器，实现刚度实时、有级调节，提高车辆抗侧倾和抗侧翻性能，大幅提升了车辆舒适性、安全性和操纵稳定性；增大了与油缸的无杆腔连接的储能器的总气室容积，从而降低了悬架的刚度，使得悬架较软，车辆行驶更加平稳、舒适；油缸的无杆腔分别与其余的第二储能器，能够调整与油缸的无杆腔连接的储能器的数量，从而改变了与油缸的无杆腔连接的储能器的总气室容积，实现调整悬架刚度的目的。
2、需要连续调节悬架刚度时，通过换向阀和与其连接的第六电磁阀和第七电磁阀交替向油缸的有杆腔和油缸的无杆腔充入液压油，直至达到设定的刚度；而车身高度不变，需要降低悬架刚度，油缸上下腔液压油交替流入油缸，悬架刚度相应减小到设定值；车辆载荷变化时，悬架刚度随车辆载荷增加或减少而成比例增减，因此车辆簧上质量固有频率在不同载荷下基本不变，车辆在满载或空载状况都有一致良好的乘坐舒适性，同时也可以手动设定调节悬架刚度而改变悬架簧上质量固有频率。悬架刚度可以由驾驶员设定，也可以根据行驶工况、载荷等自动控制，悬架固有频率因此可以连续调节，满足特定行驶工况需求，提高行驶舒适性。
3、车辆超过一定车速转向时，通过关闭第一电磁阀，只有第三储能器工作，从而增加悬架侧倾刚度，提高车辆抗侧倾和抗俯仰性能；紧急转向时，第三电磁阀关闭，转向外侧车轮有杆腔闭锁，悬架刚度进一步增大，防止侧倾角过大和侧翻。
4、在悬架压缩或伸张时，分别通过第一阀组和第二阀组提供多级阻尼力，形成大阻尼、中大阻尼、中小阻尼、小阻尼的4级基础阻尼，每一级阻尼通过悬架控制器根据路面情况自适应调节阻尼大小，无杆腔阀组将第四电磁阀和第五电磁阀并联，打开第四电磁阀或第五电磁阀形成一个节流孔，压缩阻尼减小，第四电磁阀和第五电磁阀都打开，压缩阻尼最小，第四电磁阀和第五电磁阀都关闭，压缩阻尼最大；压缩行程有杆腔油液通过第一单向阀和第二单向阀自由流入，避免了悬架快速运动时产生气穴现象，降低悬架性能，避免对油缸造成点蚀破坏。车辆正常行驶在水平路面，悬架自动调节处于中小阻尼，提高乘坐舒适性，也可以根据驾驶人员需要进行调节。
5、采用中央储能器可以快速向油缸的有杆腔和油缸的无杆腔充入液压油，大幅降低能耗；采用主动控制算法，在不同行驶工况和车辆载荷下，车辆都有最佳的平顺性和操纵稳定性，而且通过向油缸无杆腔充入或释放液压油，车身高度可以连续调节。如果系统工作压力不大，也可以不使用中央储能器，直接使用油泵作为动力源。
6、当车轮遇到特别大的冲击，为了防止油缸内部压力过高而损坏，油液通过第一溢流阀和第二溢流阀流出，提供过载保护功能，避免油缸油封等在冲击压力下损坏。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图。
其中：1.油缸、2.动力单元、21.油箱、22.中央储能器、23.换向阀、24.第六电磁阀、25.第七电磁阀、3.储能器、31.第一储能器、32.第二储能器、33.第三储能器、34.隔膜、4.第一阀组、41.第一单向阀、42.第二单向阀、43.第二电磁阀、44.第三电磁阀、45.第一通孔、5.第二阀组、51.第三单向阀、52.第四单向阀、53.第四电磁阀、54.第五电磁阀、55.第二通孔、6.第一电磁阀、7.第一溢流阀、8.第二溢流阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，给出具体实施例的描述，但不作为对本发明的任何限定。
参见图1，一种车辆悬架，包括油缸1、动力单元2和至少三个储能器3；所述油缸1的有杆腔分别与一个所述第一储能器31和所述动力单元2连通，所述油缸1的无杆腔分别与其余的所述第二储能器32和所述动力单元2连通。
上述车辆悬架采用至少三个储能器3，实现刚度实时、有级调节，提高车辆抗侧倾和抗侧翻性能，大幅提升了车辆舒适性、安全性和操纵稳定性；现有的悬架的油缸1的无杆腔连接一个储能器3，所述油缸1的无杆腔分别与其余的所述第二储能器32连通，增大了与油缸1的无杆腔连接的储能器3的总气室容积，从而降低了悬架的刚度，使得悬架较软，车辆行驶更加平稳、舒适；油缸1的无杆腔分别与其余的第二储能器32，能够调整与油缸1的无杆腔连接的储能器3的数量，从而改变了与油缸1的无杆腔连接的储能器3的总气室容积，实现调整悬架刚度的目的。
一种较佳的实施方式，所述储能器3内设有隔膜34，所述隔膜34的外沿与所述储能器3的内壁连接，所述隔膜34将所述储能器3分为上储能空间和下储能空间，所述下储能空间和所述油缸1的有杆腔或所述油缸1的无杆腔连通，所述下储能空间用于存储液体，所述上储能空间用于密封气体。具体而言，上储能空间密封高压氮气，用于调节悬架刚度，提供预压载荷；下储能空间用于存储油液，油液采用润滑性能好的硅油、航空油等粘度小、润滑性能好、油液特性随温度变化小的油液；隔膜34为橡胶膜，优选地，气密封性能优良、抗老化、寿命长的柔性橡胶膜，隔膜34能够随上储能空间内气体的压缩进行上下浮动。
一种较佳的实施方式，所述油缸1内设有活塞，所述活塞将所述油缸1分为有杆腔和无杆腔，油缸1的有杆腔提供预压载荷，油缸1的无杆腔承受车辆载荷和预压载荷。
一种较佳的实施方式，所述储能器3的数量为三个，分别为第一储能器31、第二储能器32和第三储能器33；所述油缸1的有杆腔通过第一阀组4分别与所述第一储能器31和所述动力单元2连通；所述油缸1的无杆腔通过第二阀组5分别与所述第二储能器32、所述第三储能器33和所述动力单元2连通，且所述第二阀组5和所述第三储能器33之间设有第一电磁阀6。当车辆在行驶的过程中，通过第一电磁阀6调节与油缸1的无杆腔连接的储能器3的数量，从而改变了与油缸1的无杆腔连接的储能器3的总气室容积，实现实时、有级调节悬架刚度的目的，使得车辆行驶更加安全、舒适、稳定。
一种较佳的实施方式，所述第一阀组4包括第一单向阀41、第二单向阀42、第二电磁阀43、第三电磁阀44和第一通孔45；所述油缸1的有杆腔依次通过所述第一单向阀41和所述第二电磁阀43与所述第一储能器31连通，且所述第一通孔45和所述第二电磁阀43并联；所述第一储能器31和所述动力单元2均依次通过所述第三电磁阀44和所述第二单向阀42与所述油缸1的有杆腔连通。第一阀组4用于在悬架伸张阶段提供可变阻尼，增加悬架侧倾刚度，防止车辆侧倾角过大。
所述第二阀组5包括第三单向阀51、第四单向阀52、第四电磁阀53、第五电磁阀54和第二通孔55；所述油缸1的无杆腔依次通过所述第三单向阀51和所述第四电磁阀53分别与所述第二储能器32和所述第一电磁阀6连通，且所述第四电磁阀53、所述第五电磁阀54和所述第二通孔55并联，所述第一电磁阀6和所述第三储能器33连通；所述第二储能器32、所述第一电磁阀6和所述动力单元2均通过所述第四单向阀52和所述油缸1的无杆腔连通。第二阀组5用于在悬架压缩阶段提供可变阻尼，实现了悬架阻尼的3～4级调节，阻尼比从0.15～0.6之间分级调节。
在悬架压缩或伸张时，分别通过第一阀组4和第二阀组5提供多级阻尼力，形成大阻尼、中大阻尼、中小阻尼、小阻尼的四级基础阻尼，每一级阻尼通过悬架控制器根据路面情况自适应调节阻尼大小，无杆腔阀组通过将第四电磁阀53和第五电磁阀54并联，打开第四电磁阀53或第五电磁阀54形成一个节流孔，压缩阻尼减小，第四电磁阀53和第五电磁阀54都打开，压缩阻尼最小，第四电磁阀53和第五电磁阀54都关闭，压缩阻尼最大；压缩行程有杆腔油液通过第一单向阀41和第二单向阀42自由流入，避免了悬架快速运动时产生气穴现象，降低悬架性能，避免对油缸1造成点蚀破坏。车辆正常行驶在水平路面，悬架自动调节处于中小阻尼，提高乘坐舒适性，也可以根据驾驶人员需要进行调节。
一种较佳的实施方式，动力单元2包括油箱21、中央储能器22、换向阀23、第六电磁阀23和第七电磁阀24，油箱21和中央储能器22连通，具体而言，油箱21通过油泵与中央储能器22连通；中央储能器22通过油泵和换向阀23连通，换向阀23依次通过第六电磁阀24、第三电磁阀44和第二单向阀42与油缸1的有杆腔连通，换向阀23通过第七电磁阀25和第四单向阀52与油缸1的无杆腔连通，通过控制换向阀23交替向有杆腔和无杆腔充油，达到期望压力。其中，换向阀23采用二位三通换向阀23，换向阀23的P油口和油泵23的出油口连通，换向阀23的B油口分别与第六电磁阀24的进油口和第七电磁阀25的进油口连通，换向阀23的T油口和油箱21的进油口连通。P油口为主进油口，B油口为工作回油口，T油口为主回油口。油泵23为静音泵，降低了噪音污染，改善工作环境；电动机为变频电动机，保证了输出流量能够根据系统需要而变化，更加的节能。
上述动力单元2，采用中央储能器22可以快速向油缸1的有杆腔和油缸1的无杆腔充入液压油，大幅降低能耗；采用主动控制算法，在不同行驶工况和车辆载荷下，车辆都有最佳的平顺性和操纵稳定性，而且通过向油缸1无杆腔充入或释放液压油，车身高度可以连续调节。如果系统工作压力不大，也可以不使用中央储能器，直接使用油泵作为动力源。
一种较佳的实施方式，还包括第一溢流阀7和第二溢流阀8，所述油缸1的有杆腔通过所述第一溢流阀7和所述油箱21连通；所述油缸1的无杆腔通过所述第二溢流阀8和所述油箱21连通。
当车轮遇到特别大的冲击，为了防止油缸1内部压力过高而损坏，油液通过第一溢流阀7和第二溢流阀8流出，提供过载保护功能，避免油缸1油封等在冲击压力下损坏。
进一步的，第一电磁阀6和第二电磁阀43均为常开电磁阀；第三电磁阀44、第四电磁阀53和第五电磁阀54均为高速开关阀；第六电磁阀24和第七电磁阀25均为常闭高速开关阀。
一种车辆，包括上述悬架，所述悬架设置在车身的底部。
本发明的工作原理如下：
1、需要连续调节悬架刚度时，通过换向阀23和与其连接的第六电磁阀24和第七电磁阀25交替向油缸1的有杆腔和油缸1的无杆腔充入液压油，直至达到设定的刚度；而车身高度不变，需要降低悬架刚度，油缸1上下腔部分液压油交替流入油箱21，油缸1的压力降低，悬架刚度相应减小到设定值；车辆载荷变化时，悬架刚度随车辆载荷增加或减少而成比例增减，因此车辆簧上质量固有频率在不同载荷下基本不变，车辆在满载或空载状况都有一致良好的乘坐舒适性，同时也可以手动设定调节悬架刚度而改变悬架簧上质量固有频率。悬架刚度可以由驾驶员设定，也可以根据行驶工况、载荷等自动控制，悬架固有频率因此可以连续调节，满足特定行驶工况需求，提高行驶舒适性。
2、在良好路面直线匀速行驶时，打开第四电磁阀53和第五电磁阀54，提供小阻尼，车辆乘坐舒适性达到最优；
在崎岖越野路面行驶时，关闭第四电磁阀53和第五电磁阀54，悬架调节为大阻尼，保证车身姿态稳定和行驶安全，提高了车辆抗侧倾和侧翻性能；
当碰到凸起冲击车轮上跳时，油缸1的无杆腔内油液通过第二通孔55流向第二储能器32和第三储能器33，并打开第四电磁阀53和第五电磁阀54，油缸1的无杆腔内的部分油液通过第四电磁阀53、第五电磁阀54和第二通孔55流入第二储能器32和第三储能器33，悬架阻尼调节为小阻尼，缓解车辆高速冲击，此时油缸1的有杆腔容积增大，第一储能器31中的油液依次通过第三电磁阀44和第一单向阀41流向油缸1的有杆腔；
车轮回弹时，第二储能器32和第三储能器33内的油液通过第四单项阀流回油缸1的无杆腔，而油缸1的有杆腔中的油液经过第一通孔45流向第一储能器31，第一阀组4提供阻尼；第一阀组4和第二阀组5中的阻尼通过控制算法能够根据车身加速度等传感器信息自适应调节；
车辆在一定车速下转向侧倾，外侧车轮油缸1受到压缩，外侧车轮油缸1的无杆腔油液流向第二储能器32和第三储能器33，外侧车轮悬架的第四电磁阀53和第五电磁阀54关闭；内侧车轮伸张，油液从内侧车轮油缸1的第一储能器31流向内侧车轮油缸1的有杆腔，第一阀组4和第二阀组5提供最大阻尼，从而起到抗侧倾效果；
车辆稳态长时间转向，关闭第一电磁阀6，只有第二储能器32工作，从而提高了悬架刚度；
紧急转向时，第二电磁阀43关闭，将油缸1的有杆腔体积闭锁，悬架位移受到限制，防止车身侧倾角过大，提高了车辆抗侧倾和侧翻性能；
车辆紧急启动或制动时，前后油缸1阻尼调节为最大等级，起到抗俯仰效果；
在车辆静止或低速行驶工况，油泵23和中央储能器22通过换向阀23和第七电磁阀25向油缸1的无杆腔提供高压油，使得车身高度增加；油缸1的无杆腔油液通过换向阀23从回油管路流出，车身高度减小，车身高度调整可以通过手动或自动调节，根据悬架内置的位移传感器来确定合适的车身高度；
当车轮遇到特别大的冲击，为了防止油缸1内部压力过高而损坏，油油液通过第一溢流阀7和第二溢流阀8流出，提供过载保护功能，避免油缸1油封等在冲击压力下损坏。
本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车辆悬架，其特征在于：包括油缸(1)、动力单元(2)和至少三个储能器(3)；所述油缸(1)的有杆腔分别与一个所述第一储能器(31)和所述动力单元(2)连通，所述油缸(1)的无杆腔分别与其余的所述第二储能器(32)和所述动力单元(2)连通。
2.根据权利要求1所述的一种车辆悬架，其特征在于：所述储能器(3)的数量为三个，分别为第一储能器(31)、第二储能器(32)和第三储能器(33)；所述油缸(1)的有杆腔通过第一阀组(4)分别与所述第一储能器(31)和所述动力单元(2)连通；所述油缸(1)的无杆腔通过第二阀组(5)分别与所述第二储能器(32)、所述第三储能器(33)和所述动力单元(2)连通，且所述第二阀组(5)和所述第三储能器(33)之间设有第一电磁阀(6)。
3.根据权利要求2所述的一种车辆悬架，其特征在于：所述第一阀组(4)包括第一单向阀(41)、第二单向阀(42)、第二电磁阀(43)、第三电磁阀(44)和第一通孔(45)；所述油缸(1)的有杆腔依次通过所述第一单向阀(41)和所述第二电磁阀(43)与所述第一储能器(31)连通，且所述第一通孔(45)和所述第二电磁阀(43)并联；所述第一储能器(31)和所述动力单元(2)均依次通过所述第三电磁阀(44)和所述第二单向阀(42)与所述油缸(1)的有杆腔连通。
4.根据权利要求3所述的一种车辆悬架，其特征在于：所述第二阀组(5)包括第三单向阀(51)、第四单向阀(52)、第四电磁阀(53)、第五电磁阀(54)和第二通孔(55)；所述油缸(1)的无杆腔依次通过所述第三单向阀(51)和所述第四电磁阀(53)分别与所述第二储能器(32)和所述第一电磁阀(6)连通，且所述第四电磁阀(53)、所述第五电磁阀(54)和所述第二通孔(55)并联，所述第一电磁阀(6)和所述第三储能器(33)连通；所述第二储能器(32)、所述第一电磁阀(6)和所述动力单元(2)均通过所述第四单向阀(52)和所述油缸(1)的无杆腔连通。
5.根据权利要求4所述的一种车辆悬架，其特征在于：所述动力单元(2)包括油箱(21)、中央储能器(22)、换向阀(23)、第六电磁阀(24)和第七电磁阀(25)，所述油箱(21)和所述中央储能器(22)连通，所述中央储能器(22)通过油泵和所述换向阀(23)连通，所述换向阀(23)依次通过所述第六电磁阀(24)、所述第三电磁阀(44)和所述第二单向阀(42)与所述油缸(1)的有杆腔连通，所述换向阀(23)通过所述第七电磁阀(25)和所述第四单向阀(52)与所述油缸(1)的无杆腔连通。
6.根据权利要求5所述的一种车辆悬架，其特征在于：还包括第一溢流阀(7)和第二溢流阀(8)，所述油缸(1)的有杆腔通过所述第一溢流阀(7)和所述油箱(21)连通；所述油缸(1)的无杆腔通过所述第二溢流阀(8)和所述油箱(21)连通。
7.根据权利要求1所述的一种车辆悬架，其特征在于：所述储能器(3)内设有隔膜(34)，所述隔膜(34)的外沿与所述储能器(3)的内壁连接，所述隔膜(34)将所述储能器(3)分为上储能空间和下储能空间，所述下储能空间和所述油缸(1)的有杆腔或所述油缸(1)的无杆腔连通，所述下储能空间用于存储液体，所述上储能空间用于密封气体。
8.根据权利要求7所述的一种车辆悬架，其特征在于：所述隔膜(34)为橡胶膜。
9.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1～8中任意一项所述的悬架，所述悬架设置在车身的底部。
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