CN113428232A - 一种弹性元件可切换式悬架总成及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹性元件可切换式悬架总成及控制方法，包括驱动油缸支架、车架纵梁、钢板弹簧前支架、钢板弹簧、吊耳支架、吊耳、车桥、驱动油缸、卷耳固定销、控制系统和沿车桥中轴线对称布置的空气弹簧，钢板弹簧连接在车桥下端，空气弹簧下端连接钢板弹簧，空气弹簧上端连接车架纵梁，钢板弹簧前支架、吊耳支架分别连接车架纵梁两侧，吊耳通过销轴连接吊耳支架，驱动油缸支架固定连接车架纵梁，驱动油缸通过螺栓连接驱动油缸支架，卷耳固定销连接驱动油缸活塞杆，控制系统控制空气弹簧和驱动油缸动作。通过控制系统的操作，可在高承载能力模式和高平顺性模式之间切换。本发明解决了现有技术中悬架总成无法兼顾高承载能力与高平顺性的问题。

Description

一种弹性元件可切换式悬架总成及控制方法
技术领域
本发明涉及一种弹性元件可切换式悬架总成及控制方法，属于汽车悬架技术领域。
背景技术
随着物流运输业的快速发展，半挂牵引车因其经济与高效的特点，已成为国内市场上使用较为广泛的运输车，然而长距离的运输与长时间的颠簸使得驾驶员对牵引车的驾驶舒适性和保持货物完整性的能力要求不断提高。
悬架总成是牵引车最重要的缓冲和减振系统，目前行业内出现的牵引车悬架总成弹性元件主要有钢板弹簧和空气弹簧。钢板弹簧是传统商用车上应用最广泛的悬架弹性元件，其主要特点是结构简单、工作可靠、成本低廉、承载能力强，但舒适性差。而空气弹簧是利用气体的可压缩性代替金属弹簧特性，其最大的优点是具有随载荷变化的刚度特性，安装空气弹簧悬架后，车辆的减振性能显著提升，可有效减少振动颠簸对货物造成的晃动和冲击，运输货物更平稳，配置空气悬架的商用车主要用于精密仪器、危化品或高价值玻璃陶瓷易碎品等货物的运输。但空气弹簧承载能力有限，对货物的吨位要求严格，且在高温、低温环境下使用时，会加速空气弹簧橡胶材料的老化。
专利CN105480041B公开一种空气弹簧与钢板弹簧复合式非独立悬架系统，钢板弹簧与板簧前端吊耳铰接，板簧前端吊耳与车架固联；钢板弹簧与板簧后端卷耳铰接，板簧后端卷耳与车架固联；空气弹簧上端通过上安装支架与车架固联，空气弹簧下端通过下安装支架与板簧压板固联。该方案将空气弹簧与钢板弹簧同时作为悬架系统的弹性元件承受载荷，整车的承载能力有所提升，但与单独使用空气弹簧作为悬架系统弹性元件的车辆相比，行驶平顺性仍存在差距。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种弹性元件可切换式悬架总成及控制方法，解决了现有技术中悬架总成无法兼顾高承载能力与高平顺性的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种弹性元件可切换式悬架总成，包括驱动油缸支架、车架纵梁、钢板弹簧前支架、钢板弹簧、吊耳支架、吊耳、车桥、驱动油缸、卷耳固定销、控制系统和沿车桥中轴线对称布置的空气弹簧，钢板弹簧连接在车桥下端，空气弹簧下端连接钢板弹簧，空气弹簧上端连接车架纵梁，钢板弹簧前支架、吊耳支架分别连接车架纵梁两侧，吊耳通过销轴连接吊耳支架，驱动油缸支架固定连接车架纵梁，驱动油缸通过螺栓连接驱动油缸支架，卷耳固定销连接驱动油缸活塞杆，控制系统控制空气弹簧和驱动油缸动作；
当悬架总成处于高承载能力模式时，钢板弹簧两侧卷耳通过卷耳固定销分别固定在钢板弹簧前支架、吊耳之间；
当悬架总成处于高平顺性模式时，钢板弹簧两侧卷耳分别从钢板弹簧前支架、吊耳之间脱离。
优选地，前述还包括距离传感器，距离传感器连接车桥。
优选地，前述卷耳固定销通过橡胶硫化连接驱动油缸的活塞杆。
优选地，前述吊耳支架和吊耳之间还连接有螺旋弹簧。
优选地，前述控制系统包括信号处理模块和控制模块，控制模块的输入端与信号处理模块输出端连接。
优选地，前述还包括鞍座结构，鞍座结构包括鞍座本体、鞍座支架、U型状的鞍座支撑架、连接车架纵梁内侧的加强板和调节鞍座支撑架升降的高度调节装置，加强板包括多排螺栓安装孔以及与鞍座支撑架相配合的滑动槽，鞍座本体连接鞍座支架，鞍座支架固定连接鞍座支撑架，鞍座支撑架两侧竖版分别连接加强板的滑动槽，高度调节装置两端分别固定连接加强板和鞍座支撑架竖版。
优选地，前述高度调节装置包括中心设置有通孔的支撑板Ⅰ、支撑板Ⅱ、丝杠和连接丝杠的调节螺母，支撑板Ⅰ连接鞍座支撑架的竖板，支撑板Ⅱ连接加强板，丝杠下端固定连接支撑板Ⅱ，上端穿过支撑板Ⅰ上的通孔，调节螺母有两个且分别位于支撑板Ⅰ两端。
优选地，前述鞍座本体两端通过销轴连接鞍座支架。
一种弹性元件可切换式悬架总成的控制方法，包括如下步骤：
接收信号处理模块发送的模式切换信号，控制模块判断切换为何种模式，控制空气弹簧执行相关操作；
接收信号处理模块发送的距离传感器的测量值，控制模块判断测量值是否达到既定值L并执行相关操作，L为钢板弹簧上无载荷，且钢板弹簧前、后卷耳分别与钢板弹簧前支架的安装孔、吊耳的安装孔同心时，车桥上端和车架纵梁下平面之间的距离；
接收信号处理模块发送的油缸伸缩量，控制模块判断是否达到设定值并执行相关操作。
优选地，前述切换信号为由高平顺性模式转化为高承载能力模式时，具体操作如下：
控制模块执行降低空气弹簧内的压力，使空气弹簧高度降低；
当距离传感器的测量值达到L时，空气弹簧停止放气，执行驱动油缸伸长，前、后卷耳固定销在油缸的作用下分别进入钢板弹簧前支架的安装孔和吊耳的安装孔；
当驱动油缸的活塞杆伸长量达到设定值后，执行空气弹簧继续放气，直至空气弹簧内压力达到高承载能力模式下的设定值，停止放气。
优选地，前述切换信号为由高承载能力模式转化为高平顺性模式时 ，具体操作如下：
控制模块执行提升空气弹簧内压力，使空气弹簧高度增加；
当距离传感器的测量值达到L时，空气弹簧停止充气，执行驱动油缸开始收缩，前、后卷耳固定销在油缸的作用下离开钢板弹簧前支架的安装孔和吊耳的安装孔；
当驱动油缸的活塞杆收缩量达到设定值后，执行空气弹簧将继续充气，直至空气弹簧内压力达到高平顺性模式下的设定值，停止充气。
一种商用车辆，包括前述任一项的一种弹性元件可切换式悬架总成。
一种商用车辆，使用前述任一项的一种弹性元件可切换式悬架总成的控制方法。
本发明所达到的有益效果：
1、悬架总成上同时装配有钢板弹簧和空气弹簧，可根据货物的重量特征及对平顺性的需求，通过控制系统选择性的使不同的弹性元件单独工作，兼具高承载能力和高平顺性的特点，可充分发挥车辆的运输能力。
2、橡胶硫化后的卷耳固定销能减小振动冲击对驱动油缸造成的影响。
3、鞍座结构设有高度调节装置，在不使用起重设备的情况下，可快速调整鞍座高度，使挂车的前后端处于同一水平面上，保证货物的水平放置，并可使牵引车与多种高度的挂车配合使用，配合弹性元件可切换式悬架总成使用，提高车辆的通用性。
附图说明
图1是本发明弹性元件可切换式悬架总成结构图；
图2是本发明高度可调鞍座结构图；
图3是本发明控制系统工作过程流程图。
图中附图标记的含义：1-驱动油缸支架；2-距离传感器；3-车架纵梁；4-钢板弹簧前支架；5-钢板弹簧；6-空气弹簧；7-吊耳支架；8-吊耳；9-车桥；10-驱动油缸；11-卷耳固定销；12-鞍座本体；13-支撑板Ⅰ；14-加强板；15-调节螺母；16-丝杠；17-支撑板Ⅱ；18-鞍座支撑架；19-鞍座支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本实施例公开了一种弹性元件具备可切换功能的悬架总成及与其配合使用的控制方法和鞍座结构，可根据所运输货物的吨位和对平顺性的需求，选择性的使空气弹簧或钢板弹簧单独工作，使车辆的运输范围和使用环境更广。弹性元件可切换式悬架总成有两种模式供选择使用，分别为高平顺性模式和高承载能力模式，高平顺性模式下，空气弹簧单独作用，钢板弹簧卷耳和钢板弹簧前支架、吊耳之间处于分离状态，此时车辆的行驶平顺性较好。在需要运输大吨位货物时，可将悬架调节为高承载能力模式，此时钢板弹簧单独作用。
如图1所示，可切换式悬架总成主要包括钢板弹簧5、空气弹簧6、距离传感器2、驱动油缸10、卷耳固定销11、钢板弹簧前支架4、吊耳支架7、吊耳8以及控制系统。钢板弹簧5通过U型螺栓固定在车桥9下端；空气弹簧6对称布置在车桥9的前侧和后侧，空气弹簧下端支架通过U型螺栓固定在钢板弹簧5上，空气弹簧6上端通过连接板固定在车架纵梁3上。钢板弹簧前支架4、吊耳支架7均通过螺栓固定连接在车架纵梁3上且分别位于车架纵梁3的两侧，吊耳8通过销轴连接在吊耳支架7上，吊耳支架7和吊耳8之间还安装有螺旋弹簧，以保证在吊耳8和钢板弹簧5没有连接的状态下，吊耳8不会前后摆动。距离传感器2安装在车桥9上，用于测量车桥9上端和车架纵梁3下平面之间的距离。钢板弹簧5上无载荷，且钢板弹簧前、后卷耳分别与钢板弹簧前支架4的安装孔、吊耳8的安装孔同心时，距离传感器2测得的车桥9上端和车架纵梁3下平面之间的距离记为L。驱动油缸支架1固定连接在车架纵梁3上，驱动油缸10通过螺栓安装在驱动油缸支架1上，卷耳固定销11通过橡胶硫化在驱动油缸10的活塞杆上，橡胶起到减振作用，可避免卷耳和钢板弹簧前支架4、吊耳8连接时卷耳固定销11的振动冲击对驱动油缸10的性能产生影响。
控制系统由信号处理模块和控制模块组成，信号处理模块用于接收人为输入的模式切换信号、距离传感器2的信号以及油缸的伸缩量信号，并向控制模块发出控制信号，控制模块的输入端与信号处理模块输出端连接，用于接收信号处理模块发出的控制信号，依据接收的信号进行处理、判断并执行空气弹簧6充气、放气以及驱动油缸10伸长、收缩。
由图3可知，当可切换式悬架总成由高平顺性模式转化为高承载能力模式，信号处理模块向控制模块发出信号，控制模块处理后执行降低空气弹簧6内的压力，使空气弹簧6的高度降低，当距离传感器2的测量值达到L时，控制空气弹簧6停止放气，执行驱动油缸10开始伸长，卷耳固定销11在油缸的作用下进入钢板弹簧前支架4的安装孔和吊耳8的安装孔，从而实现钢板弹簧前、后卷耳和钢板弹簧前支架4、吊耳8之间的连接。驱动油缸10的活塞杆伸长量达到设定值后，空气弹簧6将继续放气，直至空气弹簧6内压力达到高承载能力模式下的设定值。
当可切换式悬架总成由高承载能力模式转化为高平顺性模式，信号处理模块向控制模块发出控制信号，控制模块处理后执行提升空气弹簧6内压力，空气弹簧6高度增加，当距离传感器2的测量值达到L时，控制空气弹簧6停止充气，执行驱动油缸10开始收缩，卷耳固定销11在油缸的作用下离开钢板弹簧前支架4的安装孔和吊耳8的安装孔，此时载荷完全由空气弹簧6承担。驱动油缸10的活塞杆收缩量达到设定值后，空气弹簧6将继续充气，直至空气弹簧6内压力达到高平顺性模式下的设定值。
结合图2，高度可调鞍座结构包括鞍座本体12、鞍座支架19、鞍座支撑架18、高度调节装置、加强板14，鞍座本体12通过销轴安装在鞍座支架19上，鞍座本体12可绕销轴旋转，鞍座支架19固定在鞍座支撑架18上。加强板14焊接在车架纵梁3内侧，其上设置有滑动槽和多排螺栓安装孔，鞍座支撑架18成U型状，两侧竖板安装在滑动槽内。高度调节装置由支撑板Ⅰ13、支撑板Ⅱ17、丝杠16及调节螺母15组成，支撑板Ⅰ13焊接在鞍座支撑架18的竖板上，支撑板Ⅱ17焊接在车架纵梁3的加强板14上，支撑板Ⅰ13的中心设置有圆孔。丝杠16下端焊接在支撑板Ⅱ17上，并穿过支撑板Ⅰ13上的圆孔，支撑板Ⅰ13上、下侧的丝杠上均安装有调节螺母15。松开鞍座支撑架18的竖版和加强板14之间连接的螺栓后，通过转动丝杠16上的调节螺母15，根据需求可使加强板14上的螺栓安装孔和鞍座支撑架18的竖版上相关高度的螺栓安装孔同心，并用螺栓进行固定，即可实现鞍座本体12安装高度的快速调节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种弹性元件可切换式悬架总成，其特征在于，包括驱动油缸支架（1）、车架纵梁（3）、钢板弹簧前支架（4）、钢板弹簧（5）、吊耳支架（7）、吊耳（8）、车桥（9）、驱动油缸（10）、卷耳固定销（11）、控制系统和沿车桥（9）中轴线对称布置的空气弹簧（6），所述钢板弹簧（5）连接在车桥（9）下端，所述空气弹簧（6）下端连接钢板弹簧（5），空气弹簧（6）上端连接车架纵梁（3），所述钢板弹簧前支架（4）、吊耳支架（7）分别连接车架纵梁（3）两侧，所述吊耳（8）通过销轴连接吊耳支架（7），所述驱动油缸支架（1）固定连接车架纵梁（3），驱动油缸（10）通过螺栓连接驱动油缸支架（1），所述卷耳固定销（11）连接驱动油缸（10）活塞杆，所述控制系统控制空气弹簧（6）和驱动油缸（10）动作；
当悬架总成处于高承载能力模式时，所述钢板弹簧（5）两侧卷耳通过卷耳固定销（11）分别固定在钢板弹簧前支架（4）、吊耳（8）之间；
当悬架总成处于高平顺性模式时，所述钢板弹簧（5）两侧卷耳分别从钢板弹簧前支架（4）、吊耳（8）之间脱离。
2.根据权利要求1所述的一种弹性元件可切换式悬架总成，其特征在于，还包括距离传感器（2），所述距离传感器（2）连接车桥（9）。
3.根据权利要求1所述的一种弹性元件可切换式悬架总成，其特征在于，所述卷耳固定销（11）通过橡胶硫化连接驱动油缸（10）的活塞杆。
4.根据权利要求1所述的一种弹性元件可切换式悬架总成，其特征在于，所述吊耳支架（7）和吊耳（8）之间还连接有螺旋弹簧。
5.根据权利要求1所述的一种弹性元件可切换式悬架总成，其特征在于，所述控制系统包括信号处理模块和控制模块，所述控制模块的输入端与信号处理模块输出端连接。
6.根据权利要求1所述的一种弹性元件可切换式悬架总成，其特征在于，还包括鞍座结构，所述鞍座结构包括鞍座本体（12）、鞍座支架（19）、U型状的鞍座支撑架（18）、连接车架纵梁（3）内侧的加强板（14）和调节鞍座支撑架（18）升降的高度调节装置，所述加强板（14）包括多排螺栓安装孔以及与鞍座支撑架（18）相配合的滑动槽，所述鞍座本体（12）连接鞍座支架（19），所述鞍座支架（19）固定连接鞍座支撑架（18），所述鞍座支撑架（18）两侧竖版分别连接加强板（14）的滑动槽，所述高度调节装置两端分别固定连接加强板（14）和鞍座支撑架（18）竖版。
7.根据权利要求6所述的一种弹性元件可切换式悬架总成，其特征在于，所述高度调节装置包括中心设置有通孔的支撑板Ⅰ（13）、支撑板Ⅱ（17）、丝杠（16）和连接丝杠的调节螺母（15），所述支撑板Ⅰ（13）连接鞍座支撑架（18）的竖板，所述支撑板Ⅱ（17）连接加强板（14），所述丝杠（16）下端固定连接支撑板Ⅱ（17），上端穿过支撑板Ⅰ（13）上的通孔，所述调节螺母（15）有两个且分别位于支撑板Ⅰ（13）两端。
8.根据权利要求6所述的一种弹性元件可切换式悬架总成，其特征在于，所述鞍座本体（12）两端通过销轴连接鞍座支架（19）。
9.一种弹性元件可切换式悬架总成的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收信号处理模块发送的模式切换信号，控制模块判断切换为何种模式，控制空气弹簧执行相关操作；
接收信号处理模块发送的距离传感器（2）的测量值，控制模块判断测量值是否达到既定值L并执行相关操作，所述L为钢板弹簧（5）上无载荷，且钢板弹簧（5）前、后卷耳分别与钢板弹簧前支架（4）的安装孔、吊耳（8）的安装孔同心时，车桥（9）上端和车架纵梁（3）下平面之间的距离；
接收信号处理模块发送的油缸伸缩量，控制模块判断是否达到设定值并执行相关操作。
10.根据权利要求9所述的一种弹性元件可切换式悬架总成的控制方法，其特征在于，切换信号为由高平顺性模式转化为高承载能力模式时，具体操作如下：
控制模块执行降低空气弹簧（6）内的压力，使空气弹簧（6）高度降低；
当距离传感器（2）的测量值达到L时，空气弹簧（6）停止放气，执行驱动油缸（10）伸长，前、后卷耳固定销（11）在油缸的作用下分别进入钢板弹簧前支架（4）的安装孔和吊耳（8）的安装孔；
当驱动油缸（10）的活塞杆伸长量达到设定值后，执行空气弹簧（6）继续放气，直至空气弹簧（6）内压力达到高承载能力模式下的设定值，停止放气。
11. 根据权利要求9所述的一种弹性元件可切换式悬架总成的控制方法，其特征在于，切换信号为由高承载能力模式转化为高平顺性模式时 ，具体操作如下：
控制模块执行提升空气弹簧（6）内压力，使空气弹簧（6）高度增加；
当距离传感器（2）的测量值达到L时，空气弹簧（6）停止充气，执行驱动油缸（10）开始收缩，前、后卷耳固定销（11）在油缸的作用下离开钢板弹簧前支架（4）的安装孔和吊耳（8）的安装孔；
当驱动油缸（10）的活塞杆收缩量达到设定值后，执行空气弹簧（6）将继续充气，直至空气弹簧（6）内压力达到高平顺性模式下的设定值，停止充气。
12.一种商用车辆，包括如权利要求1-8任一项所述的一种弹性元件可切换式悬架总成。
13.一种商用车辆，使用如权利要求9-11任一项所述的一种弹性元件可切换式悬架总成的控制方法。
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Application publication date: 20210924

Assignee: Xuzhou Heavy Machinery Co.,Ltd.

Assignor: Jiangsu Xugong Construction Machinery Research Institute Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023320000223

Denomination of invention: An elastic element switchable suspension assembly, control method, and commercial vehicle

Granted publication date: 20221014

License type: Common License

Record date: 20231030

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