CN107696818B - 一种可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统 - Google Patents

一种可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统。该悬架系统包含三个油缸、一个蓄能器和三个电磁阀。三个油缸的一端与车桥铰接，另一端与车架铰接，两个水平油缸相对于垂直油缸对称布置。蓄能器通过电磁阀和管路与三个油缸的大腔分别相连，三个油缸的小腔可与大气相通也可与大腔直接连通。该悬架系统通过三个电磁阀分别实现充油、放油和刚性与弹性转换功能，结合油缸安装位置通过合理匹配垂直油缸大腔和小腔的尺寸参数实现在平衡位置附近的准零刚度特性。本系统是一种被动油气悬架系统，成本低，安全系数高。

Description

一种可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统
技术领域
本发明涉及一种悬架系统，尤其是涉及一种可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统。
背景技术
随着车辆技术发展，油气悬架系统由于其非线性特性得到广泛的应用。悬架的刚度越小其减振效果越明显，但悬架行程较大。但目前油气悬架在车辆平衡位置刚度较大，影响其减振性能。
发明内容
本发明专利的目的是为了解决车辆在复杂工况下行驶平顺性差的问题，提供了一种成本相对低廉、安装方便的新型油气悬架系统。本发明设计一种悬架使其在平衡位置的刚度近似为零，其它位置刚度与位移成非线性的油气悬架系统。
本发明包括车架、车桥、安装支架、垂直油缸、水平油缸、连接油管、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、蓄能器、第一溢流阀、第二溢流阀、截止阀、油箱、阻尼孔、液压泵和滤清器；每个车桥包含两套系统，左右侧各有一套系统。在每套油气悬架系统中，垂直油缸垂向放置，主要承受车架垂向载荷，垂向油缸一端通过安装支架与车桥铰接，垂向油缸另一端通过安装支架与车架铰接；两个水平油缸相对于垂直油缸对称布置；两个水平油缸均通过安装支架与车桥、车架铰接，当车辆在平衡位置时，两个水平油缸水平放置，不承受垂向载荷；垂直油缸和两个水平油缸的大腔通过管路连通；蓄能器通过液压管路经过第一电磁阀与垂直油缸和两个水平油缸的大腔相通；第一电磁阀的作用可使悬架处于弹性和刚性状态。为保护蓄能器，在蓄能器与油箱之间安装第一溢流阀。油箱依次通过滤清器、截止阀与液压泵进口连通，以便对悬架系统进行充油；液压泵的出口与油箱安装有第二溢流阀，以保护液压泵不受损坏。液压泵的出口通过管路经过第三电磁阀与垂直油缸、水平油缸的大腔连通；悬架系统通过阻尼孔、第二电磁阀实现对悬架系统的放油，阻尼孔的主要作用控制悬架系统液压油的放油速度。
垂直油缸、两个水平油缸的小腔均和大气连通。
垂直油缸、两个水平油缸的小腔也可通过油管和各自油缸大腔连通。
对同一车桥而言，为提高悬架的抗侧倾性能，车桥左右侧垂直油缸的大小腔不连通，左侧垂直油缸的大腔和右侧垂直油缸的小腔连通，同时左侧垂直油缸小腔和右侧垂直油缸大腔连通。
所述的悬架系统是指可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统。
本发明的有益效果：
1、本发明可通过协调改变垂直油缸和水平油缸的大、小腔尺寸参数来改变悬架系统的刚度。悬架系统在平衡位置的刚度可调整为正刚度、零刚度和负刚度。只要油缸大、小腔尺寸参数设计合理，即可保证悬架在平衡位置的刚度为准零刚度，从而提高车辆行驶的平顺性。
2、此油气悬架仍为非线性悬架，悬架的刚度和位移的关系仍为非线性关系。可充分发挥油气悬架的减振性能。
3、此悬架系统的两水平油缸对称布置，可有两水平油缸水平方向对车桥的力可相互抵消，提高了车桥的安全系数。
4、此油气悬架系统为被动油气悬架系统，安装方便，设计和制造成本相对于主动悬架、半主动悬架低。
5、悬架系统可实现刚性和弹性转换，具备充、放油功能，并具有系统压力过载保护功能。
附图说明
图1为本发明的准零刚度油气悬架系统的结构示意图。
图2为本发明在图1的基础上将油缸各自大腔和小腔相连的准零刚度油气悬架系统的结构示意图。
图3为在垂直油缸和水平油缸的缸筒同时与车桥铰接的准零刚度油气悬架系统的结构示意图。
图4为在垂直油缸缸杆与车桥铰接，两水平油缸缸筒与车桥铰接的准零刚度油气悬架系统的结构示意图。
图5为在垂直油缸缸筒与车桥铰接，两水平油缸缸杆与车桥铰接的准零刚度油气悬架系统的结构示意图。
其中：1-车架；2-车桥；3-安装支架；4-垂直油缸；5-水平油缸；6-液压管路；7-第一电磁阀；8-第二电磁阀；9-第三电磁阀；10-蓄能器；11-第一溢流阀；12-第二溢流阀；13-截止阀；14-油箱；15-阻尼孔；16-液压泵；17-滤清器。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，本发明包括车架1、车桥2、安装支架3、垂直油缸4、水平油缸5、连接油管6、第一电磁阀7、第二电磁阀8、第三电磁阀9、蓄能器10、第一溢流阀11、第二溢流阀12、截止阀13、油箱14、阻尼孔15、液压泵16和滤清器17；每个车桥2包含两套系统，左右侧各有一套系统。在每套油气悬架系统中，垂直油缸4垂向放置，主要承受车架垂向载荷，垂向油缸4一端通过安装支架3与车桥2铰接，垂向油缸4另一端通过安装支架3与车架1铰接；两个水平油缸5相对于垂直油缸4对称布置；两个水平油缸7均通过安装支架3与车桥2、车架1铰接，当车辆在平衡位置时，两个油缸水平5水平放置，不承受垂向载荷；垂直油缸4和两个水平油缸5的大腔通过管路连通；蓄能器10通过液压管路6经过第一电磁阀7与垂直油缸4和两个水平油缸5的大腔相通；第一电磁阀7的作用可使悬架处于弹性和刚性状态。为保护蓄能器10，在蓄能器10与油箱14之间安装第一溢流阀11。油箱14依次通过滤清器17、截止阀13与液压泵16进口连通，以便对悬架系统进行充油；液压泵16的出口与油箱14安装有第二溢流阀12，以保护液压泵不受损坏。液压泵16的出口通过管路经过第三电磁阀9与垂直油缸4、水平油缸5的大腔连通；悬架系统通过阻尼孔15、第二电磁阀8实现对悬架系统的放油，阻尼孔15的主要作用控制悬架系统液压油的放油速度。
如图1所示，垂直油缸4、两个水平油缸5的小腔均和大气连通。如图2所示，垂直油缸4、两个水平油缸5的小腔也可通过油管和各自油缸大腔连通。如图3所示，垂直油缸4的缸筒与车架1铰接，两个水平油缸5的缸筒也与车桥2铰接。垂直油缸4和水平油缸5的缸筒或缸杆可不同时与车桥2铰接，图4所示，为垂直油缸4的缸杆、水平油缸5的缸筒与车桥2铰接，图5所示，为垂直油缸4的缸筒、水平油缸5的缸杆与车桥2铰接。
对同一车桥而言，为提高悬架的抗侧倾性能，车桥左右侧垂直油缸4的大小腔不连通，左侧垂直油缸4的大腔和右侧垂直油缸4的小腔连通，同时左侧垂直油缸4小腔和右侧垂直油缸4大腔连通。
所述的悬架系统是指可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统。
本发明的工作过程：
1、悬架正常工作状态
第二电磁阀8、第三电磁阀9关闭。此时可通过控制第一电磁阀7实现悬架处于刚性和弹性状态。
当第一电磁阀7关闭时悬架处于刚性状态，此时悬架无减振效果，此种工况主要用于悬架载荷大且车速较低的工作场合；
当第一电磁阀7打开时悬架处于弹性状态，悬架可充分发挥其减振性能。两水平油缸5处于水平状态时，其长度最短，垂直油缸4处于平衡位置。当车桥2上跳时，垂直油缸4压缩，同时两个水平油缸5长度均伸长，垂直油缸4大腔液压油通过液压管路6流入两水平油缸5的大腔，同时通过第一电磁阀7流进蓄能器10。当车桥2下跳时，垂直油缸4压缩，垂直油缸4大腔压力降低，同时两个水平油缸5长度均伸长，蓄能器10中的液压油通过第一电磁阀7和液压管路6流进垂直油缸4大腔及两水平油缸5大腔，此时蓄能器10压力降低。
2、悬架系统充油状态
打开截止阀13，第二电磁阀8关闭。第一电磁阀7和第三电磁阀9打开，即可实现对液压系统充油，蓄能器10压力升高。
3、悬架系统放油状态
第三电磁阀9关闭，第一电磁阀7和第二电磁阀8打开即可实现对液压系统放油，蓄能器10压力降低。
通过对悬架系统的充油和放油，可调整蓄能器10的压力，进而调整悬架系统的刚度。合理匹配水平油缸5和垂直油缸4大小腔尺寸参数即可实现悬架系统的准零刚度特性。
第一溢流阀11的主要作用保护蓄能器10及其液压系统，当蓄能器10压力过高超过第一溢流阀11设定限制，蓄能器10中的液压油会通过第一溢流阀11流进油箱14。第二溢流阀12的主要作用保护液压泵16及其液压系统，当液压泵出口压力过高超过第二溢流阀12设定限制，液压泵16出口的液压油会通过第二溢流阀19流进油箱14。
本发明之基于油气悬架的准零刚度的悬架系统，可实现悬架系统在平衡位置的准零刚度，提高车辆的行驶平顺性。

Claims (4)

1.一种可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统，其特征在于：包括车架（1）、车桥（2）、安装支架（3）、垂直油缸（4）、水平油缸（5）、液压管路（6）、第一电磁阀（7）、第二电磁阀（8）、第三电磁阀（9）、蓄能器（10）、第一溢流阀（11）、第二溢流阀（12）、截止阀（13）、油箱（14）、阻尼孔（15）、液压泵（16）和滤清器（17）；每个车桥（2）包含两套悬架系统，左右侧各有一套悬架系统，在每套油气悬架系统中，垂直油缸（4）垂向放置，主要承受车架垂向载荷，垂直油缸（4）一端通过安装支架（3）与车桥（2）铰接，垂直油缸（4）另一端通过安装支架（3）与车架（1）铰接；两个水平油缸（5）相对于垂直油缸（4）对称布置；两个水平油缸（5）均通过安装支架（3）与车桥（2）和车架（1）铰接，当车辆在平衡位置时，两个水平油缸（5）水平放置，不承受垂向载荷；垂直油缸（4）和两个水平油缸（5）的大腔通过管路连通；蓄能器（10）通过液压管路（6）经过第一电磁阀（7）与垂直油缸（4）和两个水平油缸（5）的大腔相通；在蓄能器（10）与油箱（14）之间安装第一溢流阀（11）；油箱（14）依次通过滤清器（17）、截止阀（13）与液压泵（16）进口连通，以便对悬架系统进行充油；液压泵（16）的出口与油箱（14）之间安装有第二溢流阀（12）；液压泵（16）的出口通过管路经过第三电磁阀（9）与垂直油缸（4）、水平油缸（5）的大腔连通；悬架系统通过阻尼孔（15）、第二电磁阀（8）实现对悬架系统的放油，阻尼孔（15）的主要作用控制悬架系统液压油的放油速度。
2.根据权利要求1所述的一种可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统，其特征在于：所述的垂直油缸（4）、两个水平油缸（5）的小腔均和大气连通。
3.根据权利要求1所述的一种可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统，其特征在于：所述的垂直油缸（4）、两个水平油缸（5）的小腔通过油管和各自油缸大腔连通。
4.根据权利要求1所述的一种可实现平衡位置准零刚度的油气悬架系统，其特征在于：在同一车桥（2）中，车桥（2）左、右侧垂直油缸（4）的大小腔不连通，左侧垂直油缸（4）的大腔和右侧垂直油缸（4）的小腔连通，同时左侧垂直油缸（4）小腔和右侧垂直油缸（4）大腔连通。
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