CN109990036A - 一种三级气液复合快速响应悬挂控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆的悬挂装置领域，具体是一种三级气液复合快速响应悬挂控制方法。每个液压缸无杆腔内均填充有液压油，每个液压缸上均安装有距离传感器，每个液压缸无杆腔均安装有四通连接器，每个四通连接器的其中一通分别与相应的液压缸无杆腔相连通，每个四通连接器的其他三通上均分别安装有低压电磁阀、中压电磁阀和高压电磁阀，所有低压电磁阀与外界空气相连通，所有中压电磁阀共同连接于中压管道，所有高压电磁阀共同连接于高压管道上。本发明采用高、中、低三级气压管道复合的方式，通过压力差实现高压至中压、中压至低压快速放气，以解决主动控制空气悬挂的响应速度。

Description

一种三级气液复合快速响应悬挂控制方法

技术领域

本发明涉及车辆的悬挂装置领域，具体是一种三级气液复合快速响应悬挂控制方法。

背景技术

目前市场上的汽车悬挂多采用空气悬挂来保持车身平稳增加驾驶舒适性。空气悬挂的优势不言而喻，除了可以当作空气弹簧减震以外，还可以降低车辆质心增加驾驶稳定性、增高车辆质心提高车辆越野能力。虽然优势很明显，但是也存在一定缺陷，市场上的空气悬挂可以满足车辆行驶在普通路面的调节速度，对于越野路面上的高速行驶的车辆调节能力明显不足。

从原理上分析，市场上的空气悬挂主要由中压和低压两级气压构成，需要充气时打开中压阀门，需要泄气时打开放气阀门让气体排到大气或者通过回收装置回收。针对悬挂的快速响应问题，本发明提供了一种高中低压三级复合快速响应悬挂的技术创新来提高空气悬挂的响应速度以满足车辆行驶在复杂路况上的通过性和平稳性。

发明内容

本发明为了解决现有移动平台复杂路况适应性问题，提供了一种三级气液复合快速响应悬挂控制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种三级气液复合快速响应悬挂控制方法，其特征在于，是采用如下悬挂装置实现的，所述悬挂装置包括若干液压缸，与液压缸缸体内部相配合的活塞杆，控制器，

每个液压缸无杆腔内均填充有液压油，每个液压缸上均安装有距离传感器，每个液压缸无杆腔均安装有四通连接器，每个四通连接器的其中一通分别与相应的液压缸无杆腔相连通，每个四通连接器的其他三通上均分别安装有低压电磁阀、中压电磁阀和高压电磁阀，所有低压电磁阀与外界空气相连通，所有中压电磁阀共同连接于中压管道，所有高压电磁阀共同连接于高压管道上，所述中压管道的两端均为封闭结构，所述高压管道的一端为封闭结构且另一端与带有开关的高压气瓶相连通，所述高压管道上安装有空气压缩机；所有液压缸无杆腔端部均支撑于车辆底板下方，所有活塞杆端部均转动连接有车轮，所述距离传感器位于液压缸前方一侧；

包括如下步骤：距离传感器将地面至液压缸的距离信息实时传递给控制器，控制器控制液压缸无杆腔内压缩空气的量，从而控制各活塞杆的伸缩，活塞杆按照凹槽路面伸长、凸起路面收缩、平坦路面位于中间来运行。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述液压缸无杆腔的液压油与压缩空气之间设有液压油防溅盖，所述液压油防溅盖的边缘设有与液压缸无杆腔内壁过盈配合的密封圈。

本发明的有益效果：

（1）与传统的空气悬挂采用气囊的易损材料来讲，本发明采用液压缸作为气体腔室，材料耐用性提高；

（2）本发明通过在液压缸内加入一定量的液压油作为辅助密封材料，可以有效降低为了气密性而增加的复杂结构；

（3）本发明采用高、中、低三级气压管道复合的方式，通过压力差实现高压至中压、中压至低压快速放气，以解决主动控制空气悬挂的响应速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述悬挂装置中液压缸的结构示意图。

图2为本发明所述悬挂装置的结构示意图。

图3为车辆通过凹凸路面时的工作主视图。

图4为车辆通过陡坡路面时的工作示意图。

图中：1-高压管道，2-车轮，3-高压气瓶，4-距离传感器，5-空气压缩机，6-活塞杆，7-液压缸，8-液压油，9-压缩空气，10-四通连接器，11-高压电磁阀，12-中压电磁阀，13-低压电磁阀，14-液压软管，15-液压油防溅盖，16-中压管道。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

一种三级气液复合快速响应悬挂控制方法，是采用如下悬挂装置实现的，所述悬挂装置包括若干液压缸7，与液压缸7缸体内部相配合的活塞杆6，控制器，

每个液压缸7无杆腔内均填充有液压油8，每个液压缸7上均安装有距离传感器4，每个液压缸7无杆腔均安装有四通连接器10，每个四通连接器10的其中一通分别与相应的液压缸7无杆腔相连通，每个四通连接器10的其他三通上均分别安装有低压电磁阀13、中压电磁阀12和高压电磁阀11，所有低压电磁阀13与外界空气相连通，所有中压电磁阀12共同连接于中压管道16，所有高压电磁阀11共同连接于高压管道1上，所述中压管道16的两端均为封闭结构，所述高压管道1的一端为封闭结构且另一端与带有开关的高压气瓶3相连通，所述高压管道1上安装有空气压缩机5；所有液压缸7无杆腔端部均支撑于车辆底板下方，所有活塞杆6端部均转动连接有车轮2，所述距离传感器4位于液压缸7前方一侧（与车辆运行方向一致）；

包括如下步骤：距离传感器4将地面至液压缸7的距离信息实时传递给控制器，控制器控制液压缸7无杆腔内压缩空气9的量，从而控制各活塞杆6的伸缩，活塞杆6按照凹槽路面伸长、凸起路面收缩、平坦路面位于中间来运行。

为了避免在使用过程中，部分液压油8进入四通连接器10内进而进入电磁阀内，所述液压缸7无杆腔的液压油8与压缩空气9之间设有液压油防溅盖15，所述液压油防溅盖15的边缘设有与液压缸7无杆腔内壁过盈配合的密封圈。具体实施时，所述四通连接器10与各个电磁阀之间通过液压软管14相连接。具体使用时，液压油防溅盖15能够在液压油8和压缩空气9的作用下沿液压缸7无杆腔内壁上下滑移。

在本发明中，所述控制器是用来根据距离传感器4的实时信息实现各个电磁阀以及高压气瓶3和空气压缩机5的智能控制管理的。具体的，所有液压缸7和活塞杆6的规格完全一致（即结构和尺寸完全相同）。并且在本发明中，所述车轮2的具体工作方式为本领域公知常识，由于本发明的目的是提供一种液压悬挂装置，因此对车轮2的工作方式不再赘述。

在本发明中，距离传感器4将其车轮2所在的路面情况的信息实时传递给控制器，控制器判断路面是否存在凹凸情况；进一步的，判断路面是否存在凹凸情况除了采用距离传感器4（超声波测距传感器、红外线测距传感器、激光测距传感器、雷达测距传感器，等等），也可以采用摄像头等视觉传感器，以及其他能识别路面凸凹情况的传感器，这些传感器给控制器提供路面情况的信息输入，这些无人驾驶车辆的路面识别技术为本领域公知常识，由于本发明的目的是提供一种液压悬挂装置，因此对具体的传感器及其路面凸凹识别的工作方式不再赘述。

本发明所述车辆高中低三级复合快速响应悬挂的控制方法具体如下：

（1）在一般状况下：

在平坦路面上行驶时打开中压电磁阀12，关闭高压电磁阀11、低压电磁阀13，此时每个液压缸7无杆腔与中压管道16相连通，形成一个连通器，车辆等效于悬浮于中压气体上。在遇到小幅凸起时，凸起将活塞杆6顶起即压缩空气9被压缩到中压管道16，车身高度不变，达到减震效果；在遇到小幅凹下时，由于重力和压缩空气9的双重作用活塞杆6会向下运动使得轮子与地面的支撑力没有减少即没有损失轮子的动力。

（2）在越野情况下（如图3所示）：

①活塞杆6在凹槽路面伸长：在带有凹槽的路面，距离传感器4将前方地面至液压缸7的距离信息实时传递给控制器，然后选择关闭对应的中压电磁阀12和低压电磁阀13，打开高压电磁阀11和高压气瓶3，根据距离信息，高压气瓶3将对应的压缩空气9充入液压缸7无杆腔内，在压缩气体9和重力的共同作用下推动活塞杆6伸长直至车轮2与凹槽的路面滚动配合，提高过坑时的附着力和摩擦力，关闭高压气瓶3的开关，保持车辆的平稳性。

②活塞杆6在凸起路面缩回：在带有凸起的路面，距离传感器4将前方地面至液压缸7的距离信息实时传递给控制器，然后选择关闭对应的中压电磁阀12和高压电磁阀11，打开低压电磁阀13，根据距离信息，低压电磁阀13将液压缸7无杆腔内的对应量的压缩空气9外排至大气中，活塞杆6缩回使得车轮2与凸起的路面滚动配合后，然后关闭低压电磁阀13，保持车辆能够顺利通过凸起路面。

（3）在陡坡情况下（如图4所示）：

由于本发明采用压缩空气9来控制活塞杆6的伸缩，全速上坡时车轮2前方的空气过度压缩会导致车辆前方撞上陡坡。采用人工模式或自动模式通过陡坡时，前方车轮2上的高压电磁阀11打开，关闭中压电磁阀12、低压电磁阀13，使得前方车轮2上的液压缸7内的活塞杆6不会向上运动，如此车辆便不会撞到斜坡，同时中间车轮2由于车身倾斜而悬空，为了增加车轮2的地面附着力，通过中间车轮上的距离传感器4检测到轮胎悬空随即打开相应的中间车轮的高压电磁阀11，关闭中压电磁阀12、低压电磁阀13，使得压缩空气9推动活塞杆6下移。

为了保证车辆在高速行驶下空气悬挂的响应速度，本发明通过以下方法实现，首先为了保证高压气瓶3的压力，在高压气瓶3内装入压力传感器，如果高压气瓶内3压力低于预设值则启动空气压缩机5，当高压气瓶3内压力达到预设值空气压缩机5停止工作，然后关闭高压气瓶3的开关。由于在复杂路况下，压缩空气9会外排至大气中，因此为了保证中压管道16内的压力，可在一般状况下关闭低压电磁阀13，同时开启高压电磁阀11、高压气瓶3以及中压电磁阀12，高压气瓶3内的高压气体通过液压缸7无杆腔进入中压管道16，达到预设值后关闭高压电磁阀11、高压气瓶3即可。

通过上述分析车辆在行驶整个过程中，放气过程所排放气量要小于空气压缩机5在非排气过程中所充进的气量才能使车辆正常工作，因此本发明是在正常路面长时间工作，特殊路况较短时间工作，又或正常路面与特殊路况交替工作才可保证供气量的充足。

考虑到本发明应用到高压供气，给出一般可行性分析以及部分特殊部件的具体型号和性能参数。（1）低压指的是大气压，公知的标准大气压为0.1MPa；（2）中压管道16的压力值根据具体车重和液压缸7的数量和活塞杆承力面积具体计算得来，计算标准为中压气体作用在所有活塞杆6上的合力与车身重力平衡。以一般家用轿车为例来计算得到具体中压压力值，通用四轮轿车车重2吨，配备四个内径45mm的标准液压缸（液压缸可承受60MPa的压强），经计算中压管道16需要5MPa左右的压强便可将车身撑起；（3）理论上高压气瓶3内气体压力值大于中压压力值便可推动活塞杆6下移，抬高整体车身，但为了保证快速响应的需求，本发明将高压气瓶3内的气压定为30Mpa，为此选用工业级别的空气压缩机5（例如百瑞高压压缩机-BW300高压空气压缩机）。高压气瓶3内的高压气体，以及车身收冲击之后液压缸7内压缩空气压强非常大，为此可以选用工业专用的耐高压常闭电磁阀（可在100MPa压强下稳定工作，详细可参考重庆盾铭电磁阀——ZCFK51-DHBXS）。

当然也可根据实际车辆的车重以及配备液压缸7的数量及型号来确定中压管道16或者高压管道1的压力，也就是说前述的5MPa和30MPa仅适用于前述车辆使用，而且在本发明中中压管道16内的压力大于大气压，高压管道1内的压力大于中压管道16内的压力。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种三级气液复合快速响应悬挂控制方法，其特征在于，是采用如下悬挂装置实现的，所述悬挂装置包括若干液压缸（7），与液压缸（7）缸体内部相配合的活塞杆（6），控制器，

每个液压缸（7）无杆腔内均填充有液压油（8），每个液压缸（7）上均安装有距离传感器（4），每个液压缸（7）无杆腔均安装有四通连接器（10），每个四通连接器（10）的其中一通分别与相应的液压缸（7）无杆腔相连通，每个四通连接器（10）的其他三通上均分别安装有低压电磁阀（13）、中压电磁阀（12）和高压电磁阀（11），所有低压电磁阀（13）与外界空气相连通，所有中压电磁阀（12）共同连接于中压管道（16），所有高压电磁阀（11）共同连接于高压管道（1）上，所述中压管道（16）的两端均为封闭结构，所述高压管道（1）的一端为封闭结构且另一端与带有开关的高压气瓶（3）相连通，所述高压管道（1）上安装有空气压缩机（5），所有液压缸（7）无杆腔端部均支撑于车辆底板下方，所有活塞杆（6）端部均转动连接有车轮（2），所述距离传感器（4）位于液压缸（7）前方一侧；

包括如下步骤：距离传感器（4）将地面至液压缸（7）的距离信息实时传递给控制器，控制器控制液压缸（7）无杆腔内压缩空气（9）的量，从而控制各活塞杆（6）的伸缩，活塞杆（6）按照凹槽路面伸长、凸起路面收缩、平坦路面位于中间来运行。

2.根据权利要求1所述的一种三级气液复合快速响应悬挂控制方法，其特征在于，所述液压缸（7）无杆腔的液压油（8）与压缩空气（9）之间设有液压油防溅盖（15），所述液压油防溅盖（15）的边缘设有与液压缸（7）无杆腔内壁过盈配合的密封圈。