CN111873735A - 一种商用车轻量化空气悬架提升装置、方法及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种商用车轻量化空气悬架提升装置、方法及车辆，包括：车架，靠近车架尾部的位置连接有后储气筒、提升桥和后气囊；提升桥通过后摆臂和后支座与车架连接，后摆臂可绕后支座中心旋转；靠近车架前部位置安装有驱动桥；驱动桥的两侧对称布置承载气囊；车架的尾部设置有尾梁，尾梁为空气悬架提供支撑。提升桥两侧的承载气囊同时具备承载与提升作用，与额外增设小容量提升气囊的技术状态相比，减少了气囊数量，减少了增设气囊附带的阀类及控制管路，可提高悬架整体可靠性，有助于降低后期维护成本，与去掉承载气囊改换中置气囊技术状态相比，双侧气囊承载能力更强，节省有限布置空间，且重载工况下的行车稳定性更好。

Description

一种商用车轻量化空气悬架提升装置、方法及车辆
技术领域
本发明涉及商用车底盘悬架技术，特别涉及一种商用车轻量化空气悬架提升装置、方法及车辆。
背景技术
空气悬架是当前商用车底盘轻量化的主要技术手段，由于商用车承载和行驶工况多变，后提升桥悬架体现诸多优势，重载时提升桥降下提供承载作用，轻载或空载时提升桥升起，后轮悬空，大大减小行驶阻力和轮胎磨损，同时降低油耗。
当前，后提升空气悬架主要存在两种技术状态：一种是在承载气囊的基础上额外增设小容量提升气囊，用来控制后桥的起降，另外一种是去掉承载气囊，增设大容量中置气囊，用来控制后桥起降，同时提供一定的承载作用。此两种技术状态均存在一定的缺陷，前者额外增设气囊，增加了悬架重量和底盘阀类控制管路，不利于成本控制，后者虽去掉了两侧承载气囊，但由于中置气囊需提供承载作用，气囊容量和体积较大，占用底盘空间，另单气囊无法提供足够的承载能力，且行车稳定性不高，不适合重载工况。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明通过精确控制提升桥承载气囊的行程，使承载气囊同时具备提升作用，可实现重载时驱动桥与提升桥承载能力相同，且行驶稳定性更高，同时兼顾了轻量化和大承载。
具体包括：车架，靠近车架尾部的位置连接有后储气筒、提升桥和后气囊；
提升桥通过后摆臂和后支座与车架连接，后摆臂可绕后支座中心旋转；
靠近车架前部位置安装有驱动桥；驱动桥的两侧对称布置承载气囊；驱动桥通过前摆臂和前支座与车架连接；
车架上安装有前储气筒，前储气筒为承载气囊供气；
后储气筒为后气囊供气；车架的尾部设置有尾梁，尾梁为空气悬架提供支撑。
进一步需要说明的是，车架两侧的摆臂与桥结合处设置有第一压力传感器和第二压力传感器；
第一压力传感器靠近提升桥设置；
第二压力传感器靠近驱动桥设置；
第一压力传感器和第二压力传感器分别将悬架实时载荷信号反馈至驾驶室仪表，提示司机切换提升桥起落。
进一步需要说明的是，车架上安装有前限位、后限位、前控制阀和后控制阀；
前控制阀设置在前储气筒与承载气囊之间的气路上，前控制阀根据接收的控制指令控制承载气囊的充放气；
后控制阀设置在后储气筒与后气囊之间的气路上，后控制阀根据接收的控制指令控制后气囊的充放气；
前限位靠近前摆臂设置，限制前摆臂行程距离；
后限位靠近后摆臂设置，限制后摆臂行程距离。
进一步需要说明的是，尾梁包括：梁体、左上连接板、右上连接板、左下连接板以及右下连接板；
左上连接板通过左下连接板与梁体第一端连接；
右上连接板通过右下连接板与梁体第二端连接；
梁体、左上连接板、右上连接板、左下连接板以及右下连接板合围成一个U形状。
进一步需要说明的是，驾驶室内部设有显示器、控制器以及控制键盘；
控制键盘、显示器、第一压力传感器、第二压力传感器、前限位、后限位、前控制阀和后控制阀分别与控制器连接；
控制器分别通过第一压力传感器和第二压力传感器实时获取车架上的载荷信息，并通过显示器显示；
控制器分别通过前控制阀和后控制阀对应控制承载气囊和后储气筒的充放气；
控制器分别获取前限位状态信息和后限位状态信息，并通过显示器显示；
控制键盘上配置有手动自动提升控制按键、开启关闭控制按键、前控制阀控制按键、后控制阀控制按键、前限位位置调节控制按键以及后限位位置调节控制按键。
本发明还提供一种商用车轻量化空气悬架提升方法，方法包括：
控制器获取自动提升控制模式；
控制器分别通过第一压力传感器和第二压力传感器实时获取车架上的载荷信息；
控制器分别通过控制前控制阀和后控制阀的运行，对应控制承载气囊和后储气筒的充放气；
调节提升桥和驱动桥之间的行程，使提升桥和驱动桥的行程相同，提升桥和驱动桥具有相同的承载能力。
进一步需要说明的是，车辆载重量在预设阈值范围内，控制器通过后控制阀控制后气囊充放气，使提升桥悬空，仅驱动桥承载。
进一步需要说明的是，车辆载重量在预设阈值范围内时，控制器通过前控制阀控制承载气囊充放气，使驱动桥悬空，仅提升桥承载。
本发明还提供一种车辆，包括商用车轻量化空气悬架后提升装置，并基于架提升方法进行操作。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
商用车轻量化空气悬架后提升装置中提升桥两侧的承载气囊同时具备承载与提升作用，与额外增设小容量提升气囊的技术状态相比，减少了气囊数量，进而减少了增设气囊附带的阀类及控制管路，有利于控制悬架重量和成本，可提高悬架整体可靠性，有助于降低后期维护成本，与去掉承载气囊改换中置气囊技术状态相比，双侧气囊承载能力更强，节省有限布置空间，且重载工况下的行车稳定性更好。
本发明车架左右两侧的摆臂与桥结合处均设置有压力传感器，压力传感器可将悬架实时载荷信号反馈至驾驶室，驾驶员可以根据载荷限值选择提升桥的收放，相较于依靠经验判断需求工况的后提升控制方式，本发明可实现多变工况下的精确控制，大大提高转换效率，提高车辆动力的利用率。本发明所涉及尾梁为集成式尾梁，相较于分体式结构，本发明将翼面、腹面连接板和腹面加强板集成为一体式铸造结构，质量更轻，且连接强度更高，适合与空气悬架后部支撑相配合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为商用车轻量化空气悬架后提升装置示意图；
图2为提升装置尾梁结构主视图；
图3为尾梁结构俯视图。
附图标记说明：
1-气囊、2-后压力传感器、3-后限位、4-后摆臂、5-后支座、6-承载气囊、7-前压力传感器、8-前限位、9-前摆臂、10-前支座、11-车架、12-驱动桥、13-前控制阀、14-前储气筒、15-提升桥、16-后控制阀、17-尾梁。17-1梁体、17-2左上连接板、17-3右上连接板、17-4左下连接板、17-5右下连接板。
具体实施方式
本发明提供一种商用车轻量化空气悬架后提升装置，如图1至3所示，本发明涉及的方案属于重型商用车技术领域，具体包括：车架11，靠近车架11尾部的位置连接有后储气筒18、提升桥15和后气囊1；
提升桥15通过后摆臂4和后支座5与车架11连接，后摆臂4可绕后支座5中心旋转；
靠近车架11前部位置安装有驱动桥12；驱动桥12的两侧对称布置承载气囊6；驱动桥12通过前摆臂9和前支座10与车架11连接；
车架11上安装有前储气筒14，前储气筒14为承载气囊6供气；
后储气筒18为后气囊1供气；车架11的尾部设置有尾梁17，尾梁17为空气悬架提供支撑。
应当理解，在称某一元件或层在另一元件或层“上”，被“连接”或“耦合”至另一元件或层时，其可能直接在另一元件或层上，被直接连接或耦合至所述另一元件或层，也可能存在中间元件或层。相反，在称某一元件被“直接在”另一元件或层“上”，“直接连接”或“直接耦合”至另一元件或层时，则不存在中间元件或层。所有附图中类似的数字指示类似元件。如这里所用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任何和所有组合。
本文所采用的术语仅做描述具体实施例的用途，并非意在限制本文件内的表述。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还要理解的是，当用于本说明书时，术语“包括”指所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
作为本发明的实施例，车架11两侧的摆臂与桥结合处设置有第一压力传感器2和第二压力传感器7；第一压力传感器2靠近提升桥15设置；第二压力传感器7靠近驱动桥12设置；第一压力传感器2和第二压力传感器7分别将悬架实时载荷信号反馈至驾驶室仪表19，提示司机切换提升桥起落。
车架11上安装有前限位8、后限位3、前控制阀13和后控制阀16；前控制阀13设置在前储气筒14与承载气囊6之间的气路上，前控制阀13根据接收的控制指令控制承载气囊6的充放气；后控制阀16设置在后储气筒18与后气囊1之间的气路上，后控制阀16根据接收的控制指令控制后气囊1的充放气；前限位8靠近前摆臂9设置，限制前摆臂9行程距离；后限位3靠近后摆臂4设置，限制后摆臂4行程距离。
作为本发明的实施例，尾梁17包括：梁体17-1、左上连接板17-2、右上连接板17-3、左下连接板17-4以及右下连接板17-5；左上连接板17-2通过左下连接板17-4与梁体17-1第一端连接；右上连接板17-3通过右下连接板17-5与梁体17-1第二端连接；梁体17-1、左上连接板17-2、右上连接板17-3、左下连接板17-4以及右下连接板17-5合围成一个U形状。
尾梁17采用一体式铸造结构，相较于分体式结构，该连接板将翼面、腹面连接板和腹面加强板集成为一个结构；梁体17-1上开有安装孔，可配合空气悬的架储气筒、控制阀等部件安装。
为了便于操控，驾驶室内部设有显示器、控制器以及控制键盘；控制键盘、显示器、第一压力传感器2、第二压力传感器7、前限位8、后限位3、前控制阀13和后控制阀16分别与控制器连接；控制器分别通过第一压力传感器2和第二压力传感器7实时获取车架11上的载荷信息，并通过显示器显示；控制器分别通过前控制阀13和后控制阀16对应控制承载气囊6和后储气筒18的充放气；
控制器分别获取前限位8状态信息和后限位3状态信息，并通过显示器显示；
控制键盘上配置有手动自动提升控制按键、开启关闭控制按键、前控制阀控制按键、后控制阀控制按键、前限位位置调节控制按键以及后限位位置调节控制按键。
上述元件之间的通信方式可以采用CAN总线进行通信。控制器可以以使用例如计算机软件、硬件或其任何组合的计算机可读介质来实施。对于硬件实施，这里描述的实施方式可以通过使用特定用途集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processing)、数字信号处理装置(DSPD，DigitalSignal Processing Device)、可编程逻辑装置(PLD，Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器中并且由控制器执行。
作为本发明的实施例，空气悬架的提升桥13两侧对称布置承载气囊6，提升桥15通过后摆臂4和后支座5与车架11连接，后摆臂4可绕后支座5中心旋转。本发明涉及的气囊既可以作为支撑气囊，又同时具备提升的作用。
后控制阀16控制储气筒18对承载气囊1的充放气压，从而主动控制气囊1的收放行程，后限位3限定摆臂的极限行程，防止车桥极限工况下碰撞车架。车架左右两侧的摆臂与桥结合处均设置压力传感器，压力传感器可将悬架实时载荷信号反馈至驾驶室19。
其中，车辆在重载时，提升桥和驱动桥气囊行程相同，两桥提供相同的承载能力。车辆在轻载时，提升桥气囊行程超过驱动桥，提升桥悬空，仅驱动桥承载，即提升桥气囊同时具备承载与提升作用。
作为本发明的优选地方式，提升桥所用后控制阀16的控制信号来自于驾驶室19，而控制信号的逻辑依据是来自布置于摆臂下端的压力传感器；驾驶室接收到实时载荷信号并显示在中控显示器，司机可选择自动或手动控制模式，自动模式下，提升气囊1根据设置好的载荷限值，自动控制提升桥的起落，手动模式下，驾驶员根据中控显示器上的载荷提示，调节控制开关，决定提升桥起落。
基于上述装置本发明还提供一种商用车轻量化空气悬架提升方法，方法包括：
控制器获取自动提升控制模式；
控制器分别通过第一压力传感器和第二压力传感器实时获取车架上的载荷信息；
控制器分别通过控制前控制阀和后控制阀的运行，对应控制承载气囊和后储气筒的充放气；
调节提升桥和驱动桥之间的行程，使提升桥和驱动桥的行程相同，提升桥和驱动桥具有相同的承载能力。
本方法中，车辆载重量在预设阈值范围内，控制器通过后控制阀控制后气囊充放气，使提升桥悬空，仅驱动桥承载。
车辆载重量在预设阈值范围内时，控制器通过前控制阀控制承载气囊充放气，使驱动桥悬空，仅提升桥承载。
这样，通过精确控制提升桥承载气囊的行程，使承载气囊同时具备提升作用，可实现重载时驱动桥与提升桥承载能力相同，且行驶稳定性更高，同时兼顾了轻量化和大承载。本发明同时提供了该方法所用尾梁，该尾梁为轻量化集成式尾梁，通过将翼面、腹面连接板和腹面加强板集成为一体式铸造结构，降低了尾梁重量，同时提高了尾梁强度。
本发明还提供一种车辆，包括商用车轻量化空气悬架后提升装置，并基于架提升方法进行操作。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种商用车轻量化空气悬架后提升装置，其特征在于，包括：车架(11)，靠近车架(11)尾部的位置连接有后储气筒(18)、提升桥(15)和后气囊(1)；
提升桥(15)通过后摆臂(4)和后支座(5)与车架(11)连接，后摆臂(4)可绕后支座(5)中心旋转；
靠近车架(11)前部位置安装有驱动桥(12)；驱动桥(12)的两侧对称布置承载气囊(6)；驱动桥(12)通过前摆臂(9)和前支座(10)与车架(11)连接；
车架(11)上安装有前储气筒(14)，前储气筒(14)为承载气囊(6)供气；
后储气筒(18)为后气囊(1)供气；车架(11)的尾部设置有尾梁(17)，尾梁(17)为空气悬架提供支撑。
2.根据权利要求1所述的商用车轻量化空气悬架后提升装置，其特征在于，
车架(11)两侧的摆臂与桥结合处设置有第一压力传感器(2)和第二压力传感器(7)；
第一压力传感器(2)靠近提升桥(15)设置；
第二压力传感器(7)靠近驱动桥(12)设置；
第一压力传感器(2)和第二压力传感器(7)分别将悬架实时载荷信号反馈至驾驶室仪表(19)，提示司机切换提升桥起落。
3.根据权利要求2所述的商用车轻量化空气悬架后提升装置，其特征在于，
车架(11)上安装有前限位(8)、后限位(3)、前控制阀(13)和后控制阀(16)；
前控制阀(13)设置在前储气筒(14)与承载气囊(6)之间的气路上，前控制阀(13)根据接收的控制指令控制承载气囊(6)的充放气；
后控制阀(16)设置在后储气筒(18)与后气囊(1)之间的气路上，后控制阀(16)根据接收的控制指令控制后气囊(1)的充放气；
前限位(8)靠近前摆臂(9)设置，限制前摆臂(9)行程距离；
后限位(3)靠近后摆臂(4)设置，限制后摆臂(4)行程距离。
4.根据权利要求1或2所述的商用车轻量化空气悬架后提升装置，其特征在于，
尾梁(17)包括：梁体(17-1)、左上连接板(17-2)、右上连接板(17-3)、左下连接板(17-4)以及右下连接板(17-5)；
左上连接板(17-2)通过左下连接板(17-4)与梁体(17-1)第一端连接；
右上连接板(17-3)通过右下连接板(17-5)与梁体(17-1)第二端连接；
梁体(17-1)、左上连接板(17-2)、右上连接板(17-3)、左下连接板(17-4)以及右下连接板(17-5)合围成一个U形状。
5.根据权利要求3所述的商用车轻量化空气悬架后提升装置，其特征在于，驾驶室内部设有显示器、控制器以及控制键盘；
控制键盘、显示器、第一压力传感器(2)、第二压力传感器(7)、前限位(8)、后限位(3)、前控制阀(13)和后控制阀(16)分别与控制器连接；
控制器分别通过第一压力传感器(2)和第二压力传感器(7)实时获取车架(11)上的载荷信息，并通过显示器显示；
控制器分别通过前控制阀(13)和后控制阀(16)对应控制承载气囊(6)和后储气筒(18)的充放气；
控制器分别获取前限位(8)状态信息和后限位(3)状态信息，并通过显示器显示；
控制键盘上配置有手动自动提升控制按键、开启关闭控制按键、前控制阀控制按键、后控制阀控制按键、前限位位置调节控制按键以及后限位位置调节控制按键。
6.一种商用车轻量化空气悬架提升方法，其特征在于，采用权利要求1至5任意一项所述的商用车轻量化空气悬架后提升装置；方法包括：
控制器获取自动提升控制模式；
控制器分别通过第一压力传感器和第二压力传感器实时获取车架上的载荷信息；
控制器分别通过控制前控制阀和后控制阀的运行，对应控制承载气囊和后储气筒的充放气；
调节提升桥和驱动桥之间的行程，使提升桥和驱动桥的行程相同，提升桥和驱动桥具有相同的承载能力。
7.根据权利要求6所述的商用车轻量化空气悬架提升方法，其特征在于，
车辆载重量在预设阈值范围内，控制器通过后控制阀控制后气囊充放气，使提升桥悬空，仅驱动桥承载。
8.根据权利要求6所述的商用车轻量化空气悬架提升方法，其特征在于，
车辆载重量在预设阈值范围内时，控制器通过前控制阀控制承载气囊充放气，使驱动桥悬空，仅提升桥承载。
9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至5任意一项所述的商用车轻量化空气悬架后提升装置，并基于如权利要求6至8任意一项所述的架提升方法进行操作。
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