CN111775647A - 一种油气悬架系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油气悬架系统，包括蓄能器单元和油缸单元，其中，蓄能器单元包括并联在一起的第一蓄能器和第二蓄能器，第一蓄能器的预设压力P1、第二蓄能器的预设压力P2、车辆空载时的系统压力P空以及车辆满载时的系统压力P满之间的关系为：P1＜P空＜P2＜P满；油缸单元包括油缸，油缸包括无杆腔和有杆腔，无杆腔与有杆腔连通，无杆腔与第一蓄能器以及第二蓄能器连通，油缸的一端与车轴连接，油缸的另一端与车架连接。本发明还提供了一种具有上述油气悬架系统的车辆。本发明提供的油气悬架系统仅有蓄能器和油缸两种主要元器件，其系统结构简单、易于维护、价格便宜，并且在空满载不同工况下均能提供较好的减震性能。
Description
技术领域
本发明涉及悬架系统领域，具体而言，涉及一种油气悬架系统及车辆。
背景技术
目前市场上的商用车、半挂车和自卸车用的悬架主要是钢板弹簧悬架，其等刚度特性不能保证空满载状态下都具有很好的减振特性，因此舒适性差；同时其还存在重量重，安装纵向尺寸大的缺点。尽管市场上有采用变截面板簧、主副板簧等技术，但对于解决空满载不同工况下的舒适性问题依然没有改善。
随着客户对车辆舒适性的要求越来越苛刻，市场上逐渐出现了油气悬架技术向商用车、半挂车和自卸车推广的发展趋势，利用其变刚度特性和变阻尼特性实现空满载不同工况时车辆均具有较好的减振性能和舒适性。目前市场上的油气悬架技术，比如全地面起重机油气悬架技术，其系统复杂，需要采用气路元器件、液压元器件和电子元器件，维护保养要求高，可靠性难保证，且价格昂贵。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种油气悬架系统，以解决现有技术中油气悬架系统结构复杂、维护保养要求高、价格昂贵，并且不能在空满载不同工况下的均提供良好的减震性的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种油气悬架系统，包括：蓄能器单元，该蓄能器单元包括并联在一起的第一蓄能器和第二蓄能器，第一蓄能器的预设压力P1、第二蓄能器的预设压力P2、车辆空载时的系统压力P空以及车辆满载时的系统压力P满之间的关系为：P1＜P空＜P2＜P满；油缸单元，该油缸单元包括油缸，该油缸包括无杆腔和有杆腔，无杆腔与有杆腔连通，无杆腔与第一蓄能器以及所述第二蓄能器连通，油缸的一端与车轴连接，油缸的另一端与车架连接。
可选地，蓄能器单元还包括与第一蓄能器以及第二蓄能器并联在一起的第三蓄能器，第一蓄能器的预设压力P1、第二蓄能器的预设压力P2以及第三蓄能器的预设压力P3之间的关系为：P1＜P3＜P2。
可选地，无杆腔通过阻尼控制装置与所述有杆腔连通。
可选地，阻尼控制装置从所述无杆腔到所述有杆腔的方向无阻尼，从所述有杆腔到所述无杆腔的方向有阻尼。
可选地，阻尼控制装置为单向节流阀。
可选地，油缸的有杆腔所在的一端与车轴连接，油缸的无杆腔所在的一端与车架连接。
可选地，油缸的数量为两个。
可选地，气悬架系统包括至少两个并联在一起的油缸单元。
可选地，油缸为单作用油缸。
本发明还提供一种车辆，包括上述任一项所述的油气悬架系统。
本发明所提供的油气悬架系统，仅包括蓄能器和油缸两种主要元器件，无需其他气路元器件、液压元器件、电子元器件、外接油源以及动力单元等，其系统结构简单、易于维护、价格便宜；通过并联适应于空满载工况的不同预设压力的蓄能器，使得该油气悬架系统在空满载不同工况下均能提供较好的减震性能。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例并结合附图详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施方式的油气悬架系统的系统结构示意图；
图2为本发明一实施方式的油气悬架系统包括两个并联在一起的油缸单元时的系统结
构示意图。
附图标记：
油气悬架系统1；
蓄能器单元10；第一蓄能器11；第二蓄能器12；
油缸单元20；
油缸210；无杆腔211；有杆腔212；
车轴30；
车架40；
单向节流阀50；
轮胎60；
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
参见图1所示，本发明提供了一种油气悬架系统1，包括蓄能器单元10和油缸单元20。具体地，蓄能器单元10包括并联在一起的第一蓄能器11和第二蓄能器12，第一蓄能器11的预设压力P1、所述第二蓄能器12的预设压力P2、车辆空载时的系统压力P空以及车辆满载时的系统压力P满之间的关系为：P1＜P空＜P2＜P满；油缸单元20包括油缸210，油缸210包括无杆腔211和有杆腔212，无杆腔211与有杆腔212连通，无杆腔211与第一蓄能器11以及第二蓄能器12连通，油缸210的一端与车轴30连接，油缸210的另一端与车架40连接。需要说明的是，本发明实施方式中的车轴可以是用于连接车轮的车轴，也可以是用于传递车轮遇到的路面冲击力的其他刚性体，在此不作限定；同理，本发明实施方式中的车架可以是跨接在车辆车桥上的框架式结构，也可以是用于承受车辆载荷和从车轮传来的路面冲击力的其他刚性体，在此不作限定。
可以理解为，在车辆的车轴30和车架40之间布置有油缸210，当车辆轮胎60受到地面冲击时，油缸210在冲击力的作用下压缩，即油缸210的活塞从有杆腔212一端向无杆腔211一端移动，有杆腔212容积增大，无杆腔211容积减小。由于无杆腔211与第一蓄能器11以及第二蓄能器12直接连通，因此在油缸210的压缩行程中，无杆腔211中的液压油可以向第一蓄能器11以及第二蓄能器12流动。第一蓄能器11的预设压力P1小于车辆空载时的系统压力P空，第二蓄能器12的预设压力P2大于车辆空载时的系统压力P空，即：车辆空载时第一蓄能器11内的气体可以被压缩，从而可以吸收相应的冲击力，第二蓄能器12内的气体不能被压缩，相当于一个刚性体；另一方面，第二蓄能器12的预设压力P2小于车辆满载时的系统压力P满，即：车辆满载时第一蓄能器11和第二蓄能器12内的气体均可以被压缩，从而都可以吸收相应的冲击力。因此，车辆空载时，只有第一蓄能器11处于工作状态，在油缸210的压缩行程中，无杆腔211中的液压油在地面冲击力的作用下流入第一蓄能器11，致使第一蓄能器11内的气体被压缩，从而第一蓄能器11吸收了相应的冲击力；车辆满载时，第一蓄能器11和第二蓄能器12同时工作，在油缸210的压缩行程中，无杆腔211中的液压油在地面冲击力的作用下流入并联在一起的第一蓄能器11和第二蓄能器12，致使第一蓄能器11和第二蓄能器12内的气体被压缩，从而第一蓄能器11和第二蓄能器12共同吸收了相应的冲击力。
应当注意的是，油缸210的无杆腔211和有杆腔212是连通的，油缸210的压缩行程中，无杆腔211中的液压油可以自由流入有杆腔212，避免了油缸210受到冲击力后因有杆腔212容积的快速增大而产生气穴现象，从而降低油缸210性能，对油缸210造成点蚀破坏。
本发明实施方式的油气悬架系统，可以根据空满载不同的工况，自适应的调节油缸的无杆腔连接的蓄能器的数量，从而改变了油缸的无杆腔连接的蓄能器的总气室容积，实现了悬架刚度能够随车辆空满载等不同载荷情况而调整，使得车辆在空载或满载工况下都有一致良好的减震性和舒适性。同时，本发明实施方式的油气悬架系统，仅包括蓄能器和油缸两种主要元器件，使其系统结构得到了有效的简化，降低了系统成本；由于无需外接油源，没有液压油箱和动力单元，使得本发明实施方式的油气悬架系统是一个独立的密闭系统，易于维护甚至免维护；由于无需其它气路元器件、液压元器件和电子元器件，使得本发明实施方式的油气悬架系统1的可靠性有效提高，进一步降低了维护成本。
在本发明的实施方式中，蓄能器单元10还包括与第一蓄能器11以及第二蓄能器12并联在一起的第三蓄能器(附图未示出)，其中，第一蓄能器11的预设压力P1、第二蓄能器12的预设压力P2以及第三蓄能器的预设压力P3之间的关系为：P1＜P3＜P2。结合前述第一蓄能器11的预设压力P1、第二蓄能器12的预设压力P2、车辆空载时的系统压力P空以及车辆满载时的系统压力P满之间的关系可知，第三蓄能器的加入可以使油缸210的无杆腔211连接的蓄能器的总气室容积有更多的改变空间，实现悬架刚度能够随车辆载荷的变化有更多的调整级别。例如，当第三蓄能器的预设压力P3介于车辆空载时的系统压力P空和车辆半载时的系统压力P半之间，并且第二蓄能器12的预设压力P2大于车辆半载时的系统压力P半时，即满足：P1＜P空＜P3＜P半＜P2＜P满时，则车辆空载时，仅第一蓄能器11起减震作用，车辆半载时，第一蓄能器11和第二蓄能器12共同起减震作用，车辆满载时，第一蓄能器11、第二蓄能器12和第三蓄能器同时起减震作用，从而使车辆的悬架刚度有三种调整级别，即车辆在空载、半载或满载工况下都有一致良好的减震性和舒适性。
需要说明的是，本发明的实施方式对第三蓄能器的预设压力P3不作具体限制，只要满足P1＜P3＜P2的关系即可，车辆的悬架刚度的其中一个调整级别适应于由第三蓄能器的预设压力P3确定的车辆载荷情况。本发明的实施方式对第三蓄能器的数量也不作限制，只要多个第三蓄能器之间并联即可，多个第三蓄能器的预设压力P3可以相同，也可以部分不同或全部不同；当多个第三蓄能器的预设压力P3相同时，车辆的悬架刚度的调整级别是三级，当多个第三蓄能器的预设压力P3部分不同或全部不同时，车辆的悬架刚度的调整级别是四级以上。
应当注意的是，来自地面的冲击力并不是一直存在的，当蓄能器吸收了来自地面的冲击力并且该冲击力不再持续时，油缸在蓄能器的气体压力作用下伸张，当油缸伸张到一定程度时，由于惯性力的存在，使得油缸有杆腔的压力再次大于蓄能器内的气体压力，油缸再次压缩，即悬架系统受到冲击力后会产生振动。为了改善车辆减震的平顺性，在本发明的实施方式中，无杆腔211通过阻尼控制装置与有杆腔212连通，该阻尼控制装置可以减小悬架的振动频率，使悬架的振动能迅速的消失。为了使蓄能器能够迅速有效的吸收来自地面的冲击力，充分发挥吸能器的减震效果，本发明实施方式的阻尼控制装置从无杆腔211到有杆腔212的方向无阻尼，从有杆腔212到无杆腔211的方向有阻尼。参见图1所示，在本发明的实施方式中，阻尼控制装置为单向节流阀50。需要说明的是，本发明的实施方式对阻尼控制装置的类型不作限制，可以是阻尼可调式或阻尼不可调式的阻尼控制装置，也可以是单向或双向的阻尼控制装置，只要能迅速的减弱悬架的振动即可。
本发明的实施方式对油缸的有杆腔和无杆腔与车轴以及车架的连接关系不作限定。参见图1所示，在本发明的实施方式中，油缸210的有杆腔212所在的一端与车轴30连接，油缸210的无杆腔211所在的一端与车架40连接。
继续参见图1所示，在本发明的实施方式中，油缸210数量为两个。需要说明的是，本发明的实施方式对油缸数量不作限制，油缸数量可以是一个，也可以是两个或四个等成对布置的数量。当油缸数量是两个或四个等时，有利于悬架载荷在油缸上的平衡。进一步地，本发明实施方式的油缸为单作用油缸，单作用油缸结构简单，可靠性好，可以进一步降低系统的结构复杂度，节约系统成本。
见图2所示，本发明实施方式的油气悬架系统1包括至少两个并联在一起的油缸单元20。可以理解为，两个油缸单元20并联在一起可以实现二桥悬架系统，三个或更多个油缸单元20并联在一起可以实现三桥或更多桥的悬架系统。通过简单的并联油缸单元20，可以方便的实现多桥悬架系统，结构简单。应当注意的是，并联在一起的油缸单元20与相同的蓄能器连接，即不同车桥的油缸连接的蓄能器是相同的，当车辆的一个车桥或一个车桥的某一侧受到冲击力时，蓄能器能够将吸收的冲击力平衡给所有的车桥，这种结构设计可以保证不同车桥之间以及同一车桥的不同侧之间的轴荷平衡。
本发明还提供了一种车辆，该车辆包括上述油气悬架系统1。需要说明的是，本发明对车辆的类型不作限制，可以是商用车、半挂车和自卸车等空载和满载载荷差别较大车辆，也可以是其他载荷工况的车辆。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
综上所述，本发明提供的上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种油气悬架系统，其特征在于，包括：
蓄能器单元，所述蓄能器单元包括并联在一起的第一蓄能器和第二蓄能器，所述第一蓄能器的预设压力P1、所述第二蓄能器的预设压力P2、车辆空载时的系统压力P空以及车辆满载时的系统压力P满之间的关系为：P1＜P空＜P2＜P满；
油缸单元，所述油缸单元包括油缸，所述油缸包括无杆腔和有杆腔，所述无杆腔与所述有杆腔连通，所述无杆腔与所述第一蓄能器以及所述第二蓄能器连通，所述油缸的一端与车轴连接，所述油缸的另一端与车架连接。
2.如权利要求1所述的油气悬架系统，其特征在于，所述蓄能器单元还包括与所述第一蓄能器以及所述第二蓄能器并联在一起的第三蓄能器，所述第一蓄能器的预设压力P1、所述第二蓄能器的预设压力P2以及所述第三蓄能器的预设压力P3之间的关系为：P1＜P3＜P2。
3.如权利要求1所述的油气悬架系统，其特征在于，所述无杆腔通过阻尼控制装置与所述有杆腔连通。
4.如权利要求3所述的油气悬架系统，其特征在于，所述阻尼控制装置从所述无杆腔到所述有杆腔的方向无阻尼，从所述有杆腔到所述无杆腔的方向有阻尼。
5.如权利要求4所述的油气悬架系统，其特征在于，所述阻尼控制装置为单向节流阀。
6.如权利要求1所述的油气悬架系统，其特征在于，所述油缸的有杆腔所在的一端与所述车轴连接，所述油缸的无杆腔所在的一端与所述车架连接。
7.如权利要求1所述的油气悬架系统，其特征在于，所述油缸的数量为两个。
8.如权利要求1所述的油气悬架系统，其特征在于，所述油气悬架系统包括至少两个并联在一起的所述油缸单元。
9.如权利要求1至7任一项所述的油气悬架系统，其特征在于，所述油缸为单作用油缸。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的油气悬架系统。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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