CN109484123A - 一种车身高度调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车身高度调节系统及方法，该系统包括用于分别安装于车体四个支撑点的四组油气弹簧，每组油气弹簧由二个整体式油气分离油气弹簧串联组成，四组油气弹簧分别通过四组驱动阀组与泵源连接，泵源与油箱连接；驱动阀组自上而下由比例电磁阀、叠加式液控单向阀、阀座串联组成；每组油气弹簧安装有一路角度传感器及行程开关；每组油气弹簧的进出油管上分别安装有压力传感器；每个油气弹簧的进出油口通过高压截止阀与驱动阀组连接；每个油气弹簧的进出油口内安装有防爆阀；角度传感器、行程开关、压力传感器、泵源、驱动阀组与控制装置连接，控制装置连接有操作面板。本发明能够实现车身高度调节，并具有缓冲和吸收悬架系统振动能量的功能。

Description

一种车身高度调节系统及方法

技术领域

本发明属于车辆悬架系统技术领域，尤其涉及一种车身高度调节系统及方法。

背景技术

弹性元件是悬架系统的核心部件，而悬架系统是各类陆地行驶车辆的重要组成部分，该系统的好坏，对车辆的操纵性能、越野能力、乘坐舒适性都有决定性的影响。因此，弹性元件的设计和制造非常关键。常用车辆弹性元件包括板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧。对机动性要求较高的特种车辆和军用车辆的悬架系统，往往需要具有车身高度调节功能，而上述弹性元件不能满足要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种车身高度调节系统及方法，用于车身高度调节，并同时具有缓冲和吸收悬架系统振动能量的功能。

本发明提供了一种车身高度调节系统，包括用于分别安装于车体四个支撑点的四组油气弹簧，每组油气弹簧由二个整体式油气分离油气弹簧串联组成，四组油气弹簧分别通过四组驱动阀组与泵源连接，泵源与油箱连接；

驱动阀组自上而下由比例电磁阀、叠加式液控单向阀、阀座串联组成；

每组油气弹簧安装有一路角度传感器及行程开关；

每组油气弹簧的进出油管上分别安装有压力传感器；

每个油气弹簧的进出油口通过高压截止阀与驱动阀组连接；

每个油气弹簧的进出油口内安装有防爆阀；

角度传感器、行程开关、压力传感器、泵源、驱动阀组与控制装置连接，控制装置连接有操作面板。

进一步地，泵源至驱动阀组的管路上依次安装有单向阀和管路过滤器，单向阀的出口处安装有压力传感器和电磁溢流阀。

进一步地，单向阀的出口处安装的压力传感器与控制装置连接。

进一步地，驱动阀组的回油管路上安装有回油过滤器。

进一步地，高压截止阀与驱动阀组之间采用高压软管和耐高压不锈钢管连接，驱动阀组的进油口与泵源的出口采用高压软管和耐高压不锈钢管连接。

进一步地，泵源由直流电机和齿轮油泵组成，齿轮油泵的出油口与单向阀连接。

进一步地，控制装置和操作面板设于车辆驾驶室内。

进一步地，角度传感器及行程开关安装有保护罩。

本发明还提供了一种应用上述调节系统调节车身高度的方法，包括：通过同步调节车身四个支撑点高度实现整车升降，具体包括：

控制装置接收操控指令启动泵源，同时获取角度传感器采集的数据，并换算成车高数据；

控制装置输出控制信号至四组驱动阀组，四组驱动阀组通过驱动四组油气弹簧油液的充或放，分别控制四组油气弹簧的运动方向和运动速度，进行车辆四点高度的同步调节，若角度传感器反馈的高度数据满足设定要求时，自动停止调节动作，延时后关闭泵源，车身高度调节过程完成。

进一步地，该方法还包括：通过操作面板上的手动操作按钮，手动控制任一组油气弹簧进行单点升降。

借由上述方案，通过车身高度调节系统及方法，能够实现车身高度调节，并同时具有缓冲和吸收悬架系统振动能量的功能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明一种车身高度调节系统的示意图；

图2为本发明一种车身高度调节系统的实物连接图；

图3为本发明一种车身高度调节系统驱动阀组的结构示意图；

图4为本发明一种车身高度调节系统驱动阀组控制装置及控制面板的示意图。

图中标号：

1-油箱；2-泵源；3-单向阀；4-电磁溢流阀；5-压力传感器；6-管路过滤器；7-驱动阀组；71-比例电磁阀；72-叠加式液控单向阀；73-阀座；8-角度传感器；9-行程开关；10-油气弹簧；11-高压截止阀；12-回油过滤器；13-控制装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1至图4所示，本实施例提供了一种车身高度调节系统，包括用于分别安装于车体四个支撑点的四组油气弹簧，每组油气弹簧由二个整体式油气分离油气弹簧10串联组成，四组油气弹簧分别通过四组驱动阀组7与泵源2连接，泵源2与油箱1连接；

驱动阀组7自上而下由比例电磁阀71、叠加式液控单向阀72、阀座73串联组成；

每组油气弹簧安装有一路角度传感器8及行程开关9；

每组油气弹簧10的进出油管上分别安装有压力传感器5；

每个油气弹簧10的进出油口通过高压截止阀11与驱动阀组7连接；

每个油气弹簧10的进出油口内安装有防爆阀(未示出)；

角度传感器8、行程开关9、压力传感器5、泵源2、驱动阀组7与控制装置13连接，控制装置13连接有操作面板。

通过该车身高度调节系统，能够实现车身高度调节，并同时具有缓冲和吸收悬架系统振动能量的功能。

在本实施例中，泵源2至驱动阀组7的管路上依次安装有单向阀3和管路过滤器6，单向阀3的出口处安装有压力传感器5和电磁溢流阀4。

在本实施例中，单向阀3的出口处安装的压力传感器5与控制装置13连接。

在本实施例中，驱动阀组7的回油管路上安装有回油过滤器12。

在本实施例中，高压截止阀11与驱动阀组7之间采用高压软管和耐高压不锈钢管连接，驱动阀组7的进油口与泵源2的出口采用高压软管和耐高压不锈钢管连接。

在本实施例中，泵源2由直流电机和齿轮油泵组成，齿轮油泵的出油口与单向阀3连接。

在本实施例中，控制装置13和操作面板设于车辆驾驶室内。

在本实施例中，角度传感器8及行程开关9安装有保护罩。

本实施例还提供了一种应用上述调节系统调节车身高度的方法，包括：通过同步调节车身四个支撑点高度实现整车升降，具体包括：

控制装置13接收操控指令启动泵源，同时获取角度传感器8采集的数据，并换算成车高数据；

控制装置13输出控制信号至四组驱动阀组7，四组驱动阀组7通过驱动四组油气弹簧油液的充或放，分别控制四组油气弹簧的运动方向和运动速度，进行车辆四点高度的同步调节，若角度传感器8反馈的高度数据满足设定要求时，自动停止调节动作，延时后关闭泵源2，车身高度调节过程完成。

在本实施例中，该方法还包括：通过操作面板上的手动操作按钮，手动控制任一组油气弹簧进行单点升降。

下面对本发明作进一步详细说明。

车身高度调节系统(悬架系统可调弹性元件)主要由弹性元件、控制装置、驱动装置、传感测试装置、介质存储装置、管路及其它附件组成。

弹性元件由8套油气分离式(内置气室)油气弹簧10组成。油气弹簧进出油口处安装防暴阀(安全阀)，防止管路破损后缸内油液从缸内流出。油气弹簧动、静密封均采用两道密封，保证工作介质无泄漏现象。防尘圈采用弹簧增强密封圈，具有优良的防尘、耐化学腐蚀性和水下10米深的耐压防水性能。油气弹簧在上、下安装座之间可以360°回转。

控制装置包括控制器(包括软件)，由控制面板操作。控制面板上安装显示器和控制按钮。控制装置13具备手动调节和自动调节功能。调节共分为四档，分别为高位、标准、基础、低位四种状态。控制装置控制驱动装置，从而控制弹性元件(油气弹簧)的同步升降(视觉同步)或单点升降。

驱动装置由泵源(24V直流电动机和油泵组成)、单向阀3、压力传感器5、安全阀(电磁溢流阀4)、管路过滤器6(高压过滤器)、驱动阀组7(由比例电磁阀71、叠加式液控单向阀72及阀座73组成)等组成。驱动装置由控制装置13进行控制，将压力油输入油气弹簧内，使油气弹簧完成规定运动。4路比例电磁阀分别控制4组油气弹簧的升降速度，从而控制车体的离地高度。能实现同步升降，也可实现单点升降，还可实现车身侧倾、俯仰等运动。泵源从油箱内抽出油液通过单向阀、高压滤油器进入比例电磁阀，通过比例电磁阀的等量控制，再进入油气弹簧缸内，驱动活塞杆向外同步伸出，油气弹簧伸长，从而使车体同步升高或局部升高。当比例电磁阀换向后，液控单向阀打开，在车体自重作用下，缸内油液被压出并回入油箱，在比例电磁阀的等量控制下，车体同步下降或局部下降。油泵出口油路上的单向阀，防止压力油回流。主油路上的高压过滤器(过滤精度≤20μm)，提高了压力油清洁度，防止油液污染影响比例阀的正常动作。主油路上的电磁溢流阀保持系统压力稳定，并在系统无动作时泄荷，减小能耗及发热。

传感测试装置由角度传感器8(4路)、压力传感器5(5路)及行程开关9(4路)组成。4路角度传感器分别安装于车体左前、右前、左后、右后4个悬架横梁处。分别检测前后左右4个位置的高度(通过转动角度转换成高度)并将检测数据传入控制系统。4路压力传感器分别装于4组油气弹簧的油路上，分别检测各组油气弹簧的压力，并将检测数据传入控制装置。主油路的压力传感器，用于检测主油路油液压力。4路行程开关分别安装于前后左右4个悬架横梁处，主要用于维修时快速标定平衡位置，其检测信号传入控制装置。每组油气弹簧进出油路上的截止阀在通常状态下，处于开启状态，当系统维修或更换油气弹簧时，可将截止阀关闭，提高了系统的可维修性。

介质存储装置由开放式不锈钢油箱1、空气滤清器和油标组成。采用不锈钢油箱用于存储系统工作油液。油箱上的空气过滤器主要用于保持油箱内外气压并对进入油箱的空气进行过滤，保持油液清洁。温度计用于检测油箱内油液的温度。液位计用于指示油箱内油液面高度，防止液面过低影响系统正常工作。回油过滤器用于防止回油中的杂质进入油箱。

管路由标准高压软管、不锈钢管、卡套式管接头(镀锌或达克罗处理)、截止阀及回油过滤器组成。采用钢质管夹和标准件进行装配连接(表面均采用镀锌或达克罗处理)。连接电线束及插头用于控制装置和传感测试装置以及驱动阀组的连接。高压软管用于连接油气弹簧和不锈钢管，便于安装。不锈钢管防腐性好。(普通钢管容易锈蚀)。卡套式管接头安装方便，环境适应性好。

工作介质采用10～15号航空液压油、纯工业氮气(纯度≥99.5％)。10～15号航空液压油的低温性好，同时粘度低。工业氮气属于惰性气体，耐高温高压，受温度变化较小，广泛用于油气弹簧中。

直流电动机、电磁溢流阀、比例电磁阀用电为24V，角度传感器、压力传感器和行程开关用电为12V。

将8套油气弹簧分为4组(分别为左前、右前、左后、右后)。4组油气弹簧分别支撑车体的前后左右4个位置，整车形成4点支撑。

每套油气弹簧的进出油口内安装防爆阀(安全阀)，孔口安装高压截止阀，高压截止阀与驱动阀组之间采用标准高压软管和耐高压不锈钢管连接。每组2套油气弹簧采用串联形式连接后再与驱动阀组连接。每组油气弹簧的进出油管上分别安装压力传感器。

比例电磁阀、叠加式液控单向阀、阀座(集成块)串联组成驱动阀组。驱动阀组的进油口与油泵的出口采用标准高压软管和耐高压不锈钢管连接。在此管路上安装单向阀和高压滤油器，同时在单向阀出口处安装压力传感器和电磁溢流阀。在驱动阀组的回油路上安装回油过滤器。

24V直流电机和齿轮油泵组成电机油泵组，其出油口和单向阀连接。

4路角度传感器和4路行程开关分别装在车体前后左右四个油气弹簧安装处。在角度传感器和行程开关安装处制作保护罩。

系统所有电磁阀、传感器及电动机均由控制装置控制，控制面板上有调节各档位的按钮开关，用于手动调节。

需要进行整车升降时，操作驾驶室操作面板上的按钮，控制装置接操作指令，启动泵源，同时检测传感测试装置提供的车高数据，根据软件逻辑，输出控制信号到四组独立驱动装置，通过改变四组油气弹簧中油液的充或放，从而分别控制四组油气弹簧的运动方向、运动速度，实现车辆四点高度的同步调节，并将高度数据实时传送给核心操控系统。当传感测试装置反馈的高度数据满足设定要求时，调节动作自动停止，延时后关闭液压油泵，车身高度调节过程完成。

8套弹性元件(油气弹簧)分为四组，实现整车四点支撑。通过控制算法和控制装置以及驱动装置，保证整车四点在不同的档位时高度一致，实现四组油气弹簧均衡受力同步升降。

泵源(24V直流电动机和齿轮泵组成)提供系统动作所需的压力油，经过单向阀和管路过滤器进入驱动阀组(由比例电磁阀、液控单向阀及集成块组成)，驱动阀组中的比例电磁阀受到控制系统的指令而通电，从而推动电磁阀的阀芯运动并打开进出油路，使压力油进入各组管路中或将各管路的油液放出并回入油箱。

当各组管路中的压力油分别通过各常开截止阀和油气弹簧内装的防爆阀进入油气弹簧的油液腔时，油气弹簧的活塞杆向外伸出，从而使车体升高。

当电磁阀换向后油液打开液控单向阀时，系统处于回油状态，油气弹簧被压缩，车身下降，即各组油气弹簧的油液在车身自重的作用下流回油箱。

车体上升或下降的快慢取决于压力油进入或流出油气弹簧的油液腔的流量，而压力油进入或流出的多少又取决于驱动阀组打开各阀孔的开度。当比例电磁阀电流大时，阀口开度大，通过的压力油流量大，车体升降速度快，反之，通过的压力油流量小，车体升降速度慢。

比例电磁阀电流的大小，由控制装置进行控制。在一轴和四轴的油气弹簧处的角度传感器，用于检测四个位置的摆动角度，并将检测的数据实时传入控制装置。控制装置对传入的数据进行换算得出四个位置的车体升降高度，同时根据车体升降高度控制比例电磁阀电流的大小，即控制阀口开度的大小，使各组油气弹簧同步升降。

升降过程中，控制装置不断读取四个传感器的信号，对比车辆左前、右前、左后、右后四个点的高度，通过软件系统运算调整比例电磁阀的电流，改变管路中油液流量的大小，从而改变油气弹簧的驱动速度，实现四点同步升降。

液控单向阀只在车辆下降过程中打开，其余状态下关闭，保证悬挂系统无泄漏。

车辆升降位置分为4档，即高位、标准、基础、低位四种状态。当整车升降高度达到控制按钮的设定值时，输出关闭，管路内的压力油被锁定。通过控制按钮的操作，也可将整车调整在任意高度。

通过姿态调整开关，可实现姿态调整，即适应特殊路面行走需要。可以实现整车的侧倾、俯仰等动作。

管路中的压力传感器检测各组管路的压力，并将检测的压力数据实时传入控制装置。通过控制装置的显示器实时了解各管路的油压，从而判断系统工作是否正常。

安装于前后左右4套油气弹簧处的行程开关，主要用于车辆维修时快速标定平衡位置，其检测信号传入控制系统。

系统压力的大小通过溢流阀(电磁溢流阀)设定。

每套油气弹簧的油口处设置高压截止阀，关闭截止球阀后可以单独更换每套油气弹簧。

油气弹簧内置防爆阀，管路爆裂后不会漏油，车辆仍可使用，只是不能调整高度，更换管路后自行恢复。

安装于驾驶室的操作面板可以操控整车的升降，并能显示整车平均高度，显示屏可分别显示四个点的高度及平均高度。

设置手动升降操作开关，用于手动操作油气弹簧单点升降，可适应特殊路面行走需要。

通过提升、下降按钮及停止按钮的操作，可以非常方便地在低位、基础、标准、高位之间自动切换，也可以调整为任意高度。操作方式如下：

1)例如：整车在低位。按一下提升按钮，整车自动提升到基础位置并停止，再按一下提升按钮，整车会自动提升到标准位置，再按一下提升按钮，整车会自动提升到高位；如果按一下下降按钮，整车会自动下降到标准位置；(低位、基础、标准、高位可以在电控系统中设置)。

2)如果要停止在任意位置，只要在自动提升或下降的过程中，按停止按钮，整车立即停止在需要的高度上。

在每组弹性元件上增加压力传感器，监视油气弹簧的负载以提高系统的可靠性。可以通过软件分析油气弹簧的位移与压力的数据，提前发现弹性元件的漏气故障。及时维修，提高车辆的可靠性。

本实施例提供的车身高度调节系统通过采用下述关键技术，产生了积极的

有益效果：

1、弹性元件

本实施例选用油气分离式油气弹簧作为弹性元件。此油气分离式油气弹簧为整体式，利用活塞杆内孔作为气腔，不用外置蓄能器，减少了油气弹簧的体积，并减轻了重量。

2、车身高度自动检测技术

用角度传感器来测量悬架摆角，从而通过摆动角度换算成车体的高度变化值时，结构紧凑，安装方便，防护等级高，测量精度高，能防护水泥甚至海水的侵蚀。

3、油气弹簧压力监测功能技术

在四组油气弹簧的管路上分别安装压力传感器，可以实时监测四组油气弹簧和管路的压力，根据压力变化值可计算出油气弹簧的刚度变化值，并能及时发现管路泄漏等隐患，同时能根据压力判断车辆的偏载情况和减振器工作异常等问题，从而实现故障预警，提高保障性。

4、等油量升降控制技术

油气弹簧的同步升降，需要通过充、放等量油液来实现。每次同步升降时，必须保证每组油气弹簧中的油量变化一致，否则必然导致四组油气弹簧间的刚度差异。从而影响整车的姿态及各轮胎上的载荷分配。采用等油量同步升降控制，还能实现在非平坦路面的车高调整，即使在非平坦路面上进行车高调整，等油量升降控制系统，也能准确控制进出每组油气弹簧的油量，使其保持一致，从而保证调整前后刚度一致，增强了车辆的路面适应性。

5、等油量姿态调整控制技术

车辆在某些特殊路况行驶时需要进行侧倾、俯仰等姿态调整，从而保证车体基本上在水平状态行驶，因此，必须保证每套(组)油气弹簧中的油量变化一致，否则必然导致四组油气弹簧间的刚度差异，影响整车的姿态及各轮胎上的载荷分配。采用等油量姿态调整控制，能准确控制进出每组油气弹簧的油量，从而保证整车的调整姿态。

6、平衡位置自动校准功能技术

通过在车体前后左右四点设置四个平衡位置检测开关(行程开关)，作为平衡位置的调整基准。这样大大简化角度传感器的调整过程，便于维修保养。

通过平衡位置自动校准功能可以保证悬挂系统状态与标准状态的一致性。提高可靠性、可维修性。

进入悬挂系统维修模式，系统通过平衡位置检测开关自动停止在平衡(标准)高度上，与此同时，系统检测四组油气弹簧的压力，并与保存在系统中的标准压力数据进行比较，判断油气弹簧刚度是否正常。并给出维修调整建议。

7、减少静不定问题，优化系统控制。

系统静不定问题越多，控制难度越大，控制元器件将增加，控制系统更为复杂，一旦出现故障，将大大增加维修时间和成本。

本方案将8套油气弹簧分为4组，每组油气弹簧相互连通，分别由4路传感器反馈车高调节信息，由4路驱动阀组进行控制，使8点静不定问题变成4点静不定问题，减少了控制难度。

8油气弹簧内置防爆阀技术

防爆阀安装在油气弹簧进出油口处，其作用是防止油管突然破裂时油气弹簧的油液大量流出，导致油气弹簧失去作用，甚至造成事故。当油管突然破裂时，防爆阀瞬间阻断油路，油气弹簧内的油液不会流出，油气弹簧仍可使用，不但达到安全的目的，又能避免液压油外泄造成污染。

9、提高活塞杆表面硬度

活塞杆表面硬度提高，有利于活塞杆抵御外力的碰坏，延长使用寿命。

提高活塞杆表面硬度除镀硬铬外，还可进行表层高频淬火等处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车身高度调节系统，其特征在于，包括用于分别安装于车体四个支撑点的四组油气弹簧，每组油气弹簧由二个整体式油气分离油气弹簧串联组成，四组油气弹簧分别通过四组驱动阀组与泵源连接，所述泵源与油箱连接；

所述驱动阀组自上而下由比例电磁阀、叠加式液控单向阀、阀座串联组成；

每组油气弹簧安装有一路角度传感器及行程开关；

每组油气弹簧的进出油管上分别安装有压力传感器；

每个油气弹簧的进出油口通过高压截止阀与所述驱动阀组连接；

每个油气弹簧的进出油口内安装有防爆阀；

所述角度传感器、行程开关、压力传感器、泵源、驱动阀组与控制装置连接，所述控制装置连接有操作面板。

2.根据权利要求1所述的一种车身高度调节系统，其特征在于，所述泵源至所述驱动阀组的管路上依次安装有单向阀和管路过滤器，所述单向阀的出口处安装有压力传感器和电磁溢流阀。

3.根据权利要求2所述的一种车身高度调节系统，其特征在于，所述单向阀的出口处安装的压力传感器与所述控制装置连接。

4.根据权利要求3所述的一种车身高度调节系统，其特征在于，所述驱动阀组的回油管路上安装有回油过滤器。

5.根据权利要求4所述的一种车身高度调节系统，其特征在于，所述高压截止阀与驱动阀组之间采用高压软管和耐高压不锈钢管连接，所述驱动阀组的进油口与泵源的出口采用高压软管和耐高压不锈钢管连接。

6.根据权利要求5所述的一种车身高度调节系统，其特征在于，所述泵源由直流电机和齿轮油泵组成，所述齿轮油泵的出油口与所述单向阀连接。

7.根据权利要求6所述的一种车身高度调节系统，其特征在于，所述控制装置和操作面板设于车辆驾驶室内。

8.根据权利要求7所述的一种车身高度调节系统，其特征在于，所述角度传感器及行程开关安装有保护罩。

9.一种应用权利要求1-8任一项所述的调节系统调节车身高度的方法，其特征在于，包括：通过同步调节车身四个支撑点高度实现整车升降，具体包括：

控制装置接收操控指令启动泵源，同时获取角度传感器采集的数据，并换算成车高数据；

控制装置输出控制信号至四组驱动阀组，四组驱动阀组通过驱动四组油气弹簧油液的充或放，分别控制四组油气弹簧的运动方向和运动速度，进行车辆四点高度的同步调节，若角度传感器反馈的高度数据满足设定要求时，自动停止调节动作，延时后关闭泵源，车身高度调节过程完成。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：通过操作面板上的手动操作按钮，手动控制任一组油气弹簧进行单点升降。