CN209426511U - 一种特种车辆用液压式可调高度悬架 - Google Patents
一种特种车辆用液压式可调高度悬架 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种特种车辆用液压式可调高度悬架，在所述悬架中，双横臂的上横臂和下横臂均铰接在副车架上；转向节的上下端分别与上横臂和下横臂铰接；螺旋弹簧底部安装在下横臂上，弹簧固定装置安装在螺旋弹簧的顶端，弹簧固定装置固定在副车架上，弹簧固定装置通过内部驱动上下运动进而使螺旋弹簧顶端在车辆运动过程中保持高度不变，减振器底端安装在下横臂上，顶端连接在副车架上，减振器的上下油口分别与液压系统管路连接。本实用新型使驾驶员可根据不同车况在车身稳定时调节悬架高度，以提高车辆稳定性和通过性并保证螺旋弹簧时刻处于最佳工作位置。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车悬架技术领域，特别是用于特种车辆的液压式可调高度悬架。
背景技术
现有的特种车辆，其底盘悬架采用板簧结构，悬架平衡时的高度不可调整，在进入涵洞或者部分通过有高度限制的路段时，因特种车辆过高，导致很难通过；而且特种车辆车重很大，工作路面复杂，在越野路况下，车身振动剧烈，以致于整车操纵稳定性和驾驶舒适性降低。
目前应用在轿车及客车上的可调高度悬架技术有很多，主要有可调高度式空气悬架，液压式可调高度悬架等。
可调高度式空气悬架主要应用于客车和高档轿车上，可根据不同路面情况通过ECU控制气囊充放气实现高度调节，但因为空气悬架对工作环境要求过高，如果安装在特种车辆上，更换保养频率会大大增加，越野车况下，空气悬架的性能也会大大降低。
目前液压式可调高度悬架技术较为成熟，且性能稳定，但可调高度范围过小，且弹簧长度随车身高度变化而变化，不能时刻处于最佳工作位置。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种结构简单合理，高度调节范围大的特种车辆用液压式可调高度悬架，驾驶员可根据不同车况在车身稳定时调节悬架高度，以提高车辆稳定性和通过性，而且悬架高度调节不会影响弹簧长度变化，可以保证螺旋弹簧时刻处于最佳工作位置。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：
一种特种车辆用液压式可调高度悬架，由减振器1、螺旋弹簧2、弹簧固定装置3、双横臂4、转向节5以及液压系统组成；
所述双横臂4的上横臂401和下横臂402均铰接在副车架9上；
所述转向节5的上下端分别与双横臂4的上横臂401和下横臂402铰接；
所述螺旋弹簧2底部安装在下横臂402上，弹簧固定装置3安装在螺旋弹簧2的顶端，弹簧固定装置3固定在副车架9上，弹簧固定装置3通过内部驱动上下运动进而使螺旋弹簧 2顶端在车辆运动过程中保持高度不变；
所述减振器1底端安装在下横臂402上，顶端连接在副车架9上，减振器1的上下油口分别与液压系统管路连接。
进一步地，所述双横臂4由上横臂401和下横臂402上下平行设置组成，上横臂401的两端通过螺栓和套筒与副车架9的上横梁铰接，下横臂402的两端通过螺栓和套筒与副车架 9的下横梁铰接；
所述套筒内设有橡胶套。
所述下横臂402的上表面一侧焊接有螺旋弹簧座4021，在下横臂402上表面的另一侧焊接有减振器支座4022。
进一步地，所述弹簧固定装置3自上至下依次由弹簧驱动电机301、连接块302、滚珠丝杆303和丝杆连接板304组成；
所述弹簧驱动电机301的输出端通过连接块302与滚珠丝杆303的顶端同轴固定连接，且弹簧驱动电机301与车辆ECU信号连接；
所述连接块302外侧固定安装在副车架9上；
所述丝杆连接板304的安装孔内圆周表面加工有内螺纹，所述滚珠丝杆303的底端穿过丝杆连接板304并与丝杆连接板304螺纹配合连接形成滚珠丝杠副；
所述丝杆连接板304连接在螺旋弹簧2的顶端，滚珠丝杆303在弹簧驱动电机301的驱动下旋转，并带动丝杆连接板304上下运动，保证车身高度调节后，丝杆连接板304始终处于原有高度，进而使螺旋弹簧2顶端在车辆运动过程中保持高度不变；
所述丝杆连接板304的上表面与滚珠丝杆303的上端之间的丝杆段外表面安装有橡胶绝尘套305。
进一步地，所述减振器1的减振器活塞杆101的顶端通过螺栓固定连接在副车架9上，减振器1的缸体底部通过螺栓固定连接，所述减振器1缸体内腔通过活塞分为上腔体和下腔体，所述减振器活塞杆101与活塞为一体结构，且减振器活塞杆101位于减振器的上腔体内，在减振器1缸体的上腔体侧壁上开设有减振器上油口102，在减振器1缸体的下腔体侧壁上开设有减振器下油口103，所述减振器1通过减振器上油口102和减振器下油口103与液压系统管路连接。
进一步地，所述液压系统由液压系统驱动电机6、油泵7、三位四通阀8和油箱11组成；液压系统驱动电机6与油泵7通过联轴器机械连接，所述液压系统驱动电机6、和三位四通阀8分别与车辆ECU信号连接；
所述三位四通阀8一侧的T口通过油管与油泵7相连，三位四通阀8一侧的P口通过油管与油箱11相连，三位四通阀8另一侧的A口通过油管与下油口103相连接，三位四通阀 8另一侧的B口通过油管与上油口102相连接。
更进一步地，所述三位四通阀8共有三个工作位：
三位四通阀8的第一工作位为三位四通阀8为“TA/BP”状态，此时油泵7将液压油经三位四通阀8的T口泵入三位四通阀8，并通过三位四通阀8的A口泵入减振器1的下腔体，减振器1的上腔体内的液压油经三位四通阀8的B口泵入三位四通阀8，并经三位四通阀8 的P口流回至油箱11，此时减振器活塞杆101处于向外伸出状态；
三位四通阀8的第二工作位为三位四通阀8为“0”状态，此时三位四通阀8处于断电状态，此时液压系统与减振器1隔绝，不发生油液流动，此时减振器活塞杆101不受液压系统控制，处于减振工作状态；
三位四通阀8的第三工作位为三位四通阀8为“TB/AP”状态，此时油泵7将液压油经三位四通阀8的T口泵入三位四通阀8，并通过三位四通阀8的B口泵入减振器1的上腔体，减振器1的下腔体内的液压油经三位四通阀8的A口泵入三位四通阀8，并经三位四通阀8 的P口流回至油箱11，此时减振器活塞杆101处于向内收缩状态。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架不仅悬架高度可调，且悬架的高度调节范围较大，调节时间较短，反应快速。
2、本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架调节车身高度后，不会影响螺旋弹簧的工作，使螺旋弹簧始终处于最佳工作位置。
3、本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架结构简单，安装方便，性能稳定。
附图说明
图1为本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架的立体结构示意图；
图2为本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架的主视图；
图3为本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架中，下横臂的结构示意图；
图4为本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架的液压系统结构原理图。
图5为本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架的液压系统中，三位四通阀为“TA/BP”状态下的结构示意图；
图6为本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架的液压系统中，三位四通阀为“TB/AP”状态下的结构示意图；
图中：
1减振器， 2螺旋弹簧， 3弹簧固定装置， 4双横臂，
5转向节， 6液压系统驱动电机， 7油泵， 8三位四通阀，
9副车架， 10球铰， 11油箱；
101减振器活塞杆， 102减振器上油口， 103减振器下油口；
301弹簧驱动电机， 302连接块， 303滚珠丝杆， 304丝杆连接板，
305橡胶绝尘套；
401上横臂， 402下横臂；
4021螺旋弹簧座， 4022减振器支座。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型的技术方案及其工作过程，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：
如图1所示，本实用新型提供了一种特种车辆用液压式可调高度悬架，所述悬架由减振器1、螺旋弹簧2、弹簧固定装置3、双横臂4、转向节5以及液压系统组成。
如图2所示，所述双横臂4由上横臂401和下横臂402上下平行设置组成，上横臂401的两端通过螺栓和套筒与副车架9的上横梁铰接，在车辆行驶过程中，上横臂401将绕着副车架9的上横梁上下摆动；所述套筒内设有橡胶套。
如图3所示，所述下横臂402的上表面一侧焊接有螺旋弹簧座4021，在下横臂402上表面的另一侧焊接有减振器支座4022。
如图1和图2所示，所述转向节5垂直设置于双横臂4的外侧，转向节5的上连接端通过球铰10与上横臂401铰接安装，转向节5的下连接端通过球铰10与下横臂402铰接安装。
如图1和图2所示，所述螺旋弹簧2竖直安装在下横臂402上，螺旋弹簧2的底端固定安装在下横臂402上表面的螺旋弹簧座4021上，弹簧固定装置3安装在螺旋弹簧2的顶端；所述弹簧固定装置3自上至下依次由弹簧驱动电机301、连接块302、滚珠丝杆303和丝杆连接板304组成，其中，所述弹簧驱动电机301的输出端通过连接块302与滚珠丝杆303的顶端同轴固定连接；所述连接块302外侧固定安装在副车架9上，整个弹簧固定装置3通过连接块302固定在副车架9上；所述丝杆连接板304的安装孔内圆周表面加工有内螺纹，所述滚珠丝杆303的底端穿过丝杆连接板304并与丝杆连接板304螺纹配合连接，所述丝杆连接板304取代原有的丝杆螺母与滚珠丝杆303形成滚珠丝杠副；所述螺旋弹簧2的顶端固连有一个固定板，丝杆连接板304的下表面与该固定板的上表面相连，使所述丝杆连接板304 顶压在螺旋弹簧2的顶端，滚珠丝杆303在弹簧驱动电机301的驱动下旋转，并带动丝杆连接板304上下运动，从而保证车身高度调节后，丝杆连接板304始终处于原有高度，丝杆连接板304仅固定于螺旋弹簧2的上端，故不限定螺旋弹簧2的长度，即不影响螺旋弹簧2的工作，使螺旋弹簧始终处于最佳工作位置。此外，在丝杆连接板304的上表面与滚珠丝杆 303的上端下表面之间的丝杆段外表面安装有橡胶绝尘套305。
如图1和图2所示，所述减振器1的减振器活塞杆101的顶端通过螺栓固定连接在副车架9上(图中副车架9局部未显示)，减振器1的缸体底部通过螺栓固定连接，所述减振器 1为单筒式减振器，减振器1缸体内腔通过活塞分为上腔体和下腔体，所述减振器活塞杆101与活塞为一体结构，且减振器活塞杆101位于减振器的上腔体内，所述减振器活塞杆101的直径略大于普通减振器活塞杆101的直径，减振器活塞杆101的最大行程与所述减振器1缸体内腔长度相关，在减振器1缸体的上腔体侧壁上开设有减振器上油口102，在减振器1缸体的下腔体侧壁上开设有减振器下油口103，减振器上油口102和减振器下油口103的接口处为螺纹连接，所述减振器1通过减振器上油口102和减振器下油口103与液压系统管路连接，在调节车身高度时，所述的减振器1与所述液压系统内部油液相通，调节结束后，所述减振器1与所述液压系统隔绝，此时无油液流动。
如图4所示，所述液压系统由液压系统驱动电机6、油泵7、三位四通阀8和油箱11组成。液压系统驱动电机6与油泵7通过联轴器机械连接，所述油泵7为定量叶片泵，所述液压系统驱动电机6为直流电机，所述三位四通阀8一侧的T口通过油管与油泵7相连，三位四通阀8一侧的P口通过油管与油箱11相连，三位四通阀8另一侧的A口通过油管与下油口103相连接，三位四通阀8另一侧的B口通过油管与上油口102相连接。
所述三位四通阀8共有三个工作位：
如图5所示，三位四通阀8的第一工作位为三位四通阀8为“TA/BP”状态，此时油泵7将液压油经三位四通阀8的T口泵入三位四通阀8，并通过三位四通阀8的A口泵入减振器1的下腔体，减振器1的上腔体内的液压油经三位四通阀8的B口泵入三位四通阀8，并经三位四通阀8的P口流回至油箱11，此时减振器活塞杆101处于向外伸出状态；
如图4所示，三位四通阀8的第二工作位为三位四通阀8为“0”状态，此时三位四通阀8处于断电状态，此时液压系统与减振器1隔绝，不发生油液流动，此时减振器活塞杆 101不受液压系统控制，处于减振工作状态；
如图6所示，三位四通阀8的第三工作位为三位四通阀8为“TB/AP”状态，此时油泵7将液压油经三位四通阀8的T口泵入三位四通阀8，并通过三位四通阀8的B口泵入减振器1的上腔体，减振器1的下腔体内的液压油经三位四通阀8的A口泵入三位四通阀8，并经三位四通阀8的P口流回至油箱11，此时减振器活塞杆101处于向内收缩状态；
在上述特种车辆用液压式可调高度悬架中，所述液压系统驱动电机6、弹簧驱动电机301 和三位四通阀8分别与车辆ECU信号连接，液压系统驱动电机6、弹簧驱动电机301和三位四通阀8的动作均由车辆ECU控制。
本实用新型所述特种车辆用液压式可调高度悬架的工作过程包括车身升高模式、车身降低模式和车身稳定模式，具体工作过程如下：
1、车身升高模式：
当驾驶员发出升高车身指令时，车辆ECU控制液压系统驱动电机6和三位四通阀8供电工作，液压系统驱动电机6通过油泵7带动油液流动，三位四通阀8在所述ECU的控制下，处于第一工作位的“TA/BP”状态，油液通过三位四通阀8的T口进入，由三位四通阀8的 A口流出至减振器1的下腔体内,减振器1的上腔体内油液从三位四通阀8的B口流入三位四通阀8，并从三位四通阀8的P口流回油箱11，在该过程中，减振器活塞杆101上移向外伸出，此时车身上升，当车辆ECU检测到车身升高状态信号后，车辆ECU控制弹簧驱动电机 301开始工作，通过弹簧固定装置3中的弹簧驱动电机301正转驱动，滚珠丝杆303的旋转运动使得丝杆连接板304沿直线向下运动，保证丝杆连接板304处于原有高度，故此时与丝杆连接板304相连的螺旋弹簧2顶端高度保持不变，螺旋弹簧2底端固定在下横臂402上，故此时螺旋弹簧长度保持不变,当车身被升高到指定高度时，车身高度传感器向车辆ECU发出信号，车辆ECU控制液压系统驱动电机6、弹簧驱动电机301和三位四通阀8断电不工作。
所述车身高度传感器可以采用霍尔集成电路式高度传感器，或具有其同样功能的其他型号的传感器。所述车身高度传感器的作用是反馈车身高度给车辆ECU，车辆ECU再通过反馈信号来调节车身高度，构成闭环系统，以实现准确调节车身高度。
2、车身降低模式：
当驾驶员发出降低车身指令时，车辆ECU控制液压系统驱动电机6和三位四通阀8供电工作，液压系统驱动电机6通过油泵7带动油液流动，三位四通阀8在所述ECU的控制下，处于第三工作位的“TB/AP”状态，油液通过三位四通阀8的T口进入，由三位四通阀8的 B口流出至减振器1的上腔体内,减振器1的下腔体内油液从三位四通阀8的A口流入三位四通阀8，并从三位四通阀8的P口流回油箱11，在该过程中，减振器活塞杆101下移向内收缩，此时车身下降，当车辆ECU检测到车身下降状态信号后，车辆ECU控制弹簧驱动电机 301开始工作，通过弹簧固定装置3中的弹簧驱动电机301反转驱动，滚珠丝杆303的旋转运动使得丝杆连接板304沿直线向上运动，保证丝杆连接板304处于原有高度，故此时与丝杆连接板304相连的螺旋弹簧2顶端高度保持不变，螺旋弹簧2底端固定在下横臂402上，故螺旋弹簧长度保持不变，当车身被降低到指定高度时，车身高度传感器向车辆ECU发出信号，车辆ECU控制液压系统驱动电机6、弹簧驱动电机301和三位四通阀8断电不工作。
所述车身高度传感器可以采用霍尔集成电路式高度传感器，或具有其同样功能的其他型号的传感器。所述车身高度传感器的作用是反馈车身高度给车辆ECU，车辆ECU再通过反馈信号来调节车身高度，构成闭环系统，以实现准确调节车身高度。
3、车身稳定模式：
当车辆ECU未检测到驾驶员发出的车身升高或降低的指令时，即认为此时车身处于稳定状态，此时车辆ECU不会向液压系统驱动电机6、弹簧驱动电机301和三位四通阀8发出控制指令信号，此时液压系统驱动电机6、弹簧驱动电机301和三位四通阀8均处于断电不工作状态，三位四通阀8处于第二工作位的“0”状态，此时液压系统与减振器1隔绝，不发生油液流动，减振器1处于工作状态，此时螺旋弹簧2上端位置保持不变，螺旋弹簧2处于最佳工作位置。
Claims (6)
1.一种特种车辆用液压式可调高度悬架，其特征在于：由减振器(1)、螺旋弹簧(2)、弹簧固定装置(3)、双横臂(4)、转向节(5)以及液压系统组成；
所述双横臂(4)的上横臂(401)和下横臂(402)均铰接在副车架(9)上；
所述转向节(5)的上下端分别与双横臂(4)的上横臂(401)和下横臂(402)铰接；
所述螺旋弹簧(2)底部安装在下横臂(402)上，弹簧固定装置(3)安装在螺旋弹簧(2)的顶端，弹簧固定装置(3)固定在副车架(9)上，弹簧固定装置(3)通过内部驱动上下运动进而使螺旋弹簧(2)顶端在车辆运动过程中保持高度不变；
所述减振器(1)底端安装在下横臂(402)上，顶端连接在副车架(9)上，减振器(1)的上下油口分别与液压系统管路连接。
2.如权利要求1所述一种特种车辆用液压式可调高度悬架，其特征在于：
所述双横臂(4)由上横臂(401)和下横臂(402)上下平行设置组成，上横臂(401)的两端通过螺栓和套筒与副车架(9)的上横梁铰接，下横臂(402)的两端通过螺栓和套筒与副车架(9)的下横梁铰接；
所述套筒内设有橡胶套；
所述下横臂(402)的上表面一侧焊接有螺旋弹簧座(4021)，在下横臂(402)上表面的另一侧焊接有减振器支座(4022)。
3.如权利要求1所述一种特种车辆用液压式可调高度悬架，其特征在于：
所述弹簧固定装置(3)自上至下依次由弹簧驱动电机(301)、连接块(302)、滚珠丝杆(303)和丝杆连接板(304)组成；
所述弹簧驱动电机(301)的输出端通过连接块(302)与滚珠丝杆(303)的顶端同轴固定连接，且弹簧驱动电机(301)与车辆ECU信号连接；
所述连接块(302)外侧固定安装在副车架(9)上；
所述丝杆连接板(304)的安装孔内圆周表面加工有内螺纹，所述滚珠丝杆(303)的底端穿过丝杆连接板(304)并与丝杆连接板(304)螺纹配合连接形成滚珠丝杠副；
所述丝杆连接板(304)连接在螺旋弹簧(2)的顶端，滚珠丝杆(303)在弹簧驱动电机(301)的驱动下旋转，并带动丝杆连接板(304)上下运动，保证车身高度调节后，丝杆连接板(304)始终处于原有高度，进而使螺旋弹簧(2)顶端在车辆运动过程中保持高度不变；
所述丝杆连接板(304)的上表面与滚珠丝杆(303)的上端之间的丝杆段外表面安装有橡胶绝尘套(305)。
4.如权利要求1所述一种特种车辆用液压式可调高度悬架，其特征在于：
所述减振器(1)的减振器活塞杆(101)的顶端通过螺栓固定连接在副车架(9)上，减振器(1)的缸体底部通过螺栓固定连接，所述减振器(1)缸体内腔通过活塞分为上腔体和下腔体，所述减振器活塞杆(101)与活塞为一体结构，且减振器活塞杆(101)位于减振器的上腔体内，在减振器(1)缸体的上腔体侧壁上开设有减振器上油口(102)，在减振器(1)缸体的下腔体侧壁上开设有减振器下油口(103)，所述减振器(1)通过减振器上油口(102)和减振器下油口(103)与液压系统管路连接。
5.如权利要求4所述一种特种车辆用液压式可调高度悬架，其特征在于：
所述液压系统由液压系统驱动电机(6)、油泵(7)、三位四通阀(8)和油箱(11)组成；液压系统驱动电机(6)与油泵(7)通过联轴器机械连接，所述液压系统驱动电机(6)、和三位四通阀(8)分别与车辆ECU信号连接；
所述三位四通阀(8)一侧的T口通过油管与油泵(7)相连，三位四通阀(8)一侧的P口通过油管与油箱(11)相连，三位四通阀(8)另一侧的A口通过油管与下油口(103)相连接，三位四通阀(8)另一侧的B口通过油管与上油口(102)相连接。
6.如权利要求5所述一种特种车辆用液压式可调高度悬架，其特征在于：
所述三位四通阀(8)共有三个工作位：
三位四通阀(8)的第一工作位为三位四通阀(8)为“TA/BP”状态，此时油泵(7)将液压油经三位四通阀(8)的T口泵入三位四通阀(8)，并通过三位四通阀(8)的A口泵入减振器(1)的下腔体，减振器(1)的上腔体内的液压油经三位四通阀(8)的B口泵入三位四通阀(8)，并经三位四通阀(8)的P口流回至油箱(11)，此时减振器活塞杆(101)处于向外伸出状态；
三位四通阀(8)的第二工作位为三位四通阀(8)为“0”状态，此时三位四通阀(8)处于断电状态，此时液压系统与减振器(1)隔绝，不发生油液流动，此时减振器活塞杆(101)不受液压系统控制，处于减振工作状态；
三位四通阀(8)的第三工作位为三位四通阀(8)为“TB/AP”状态，此时油泵(7)将液压油经三位四通阀(8)的T口泵入三位四通阀(8)，并通过三位四通阀(8)的B口泵入减振器(1)的上腔体，减振器(1)的下腔体内的液压油经三位四通阀(8)的A口泵入三位四通阀(8)，并经三位四通阀(8)的P口流回至油箱(11)，此时减振器活塞杆(101)处于向内收缩状态。
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| CN112644240A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-04-13 | 湖南大学 | 一种自动升降的挂车用悬架系统 |
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| CN109159636A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-08 | 吉林大学 | 一种特种车辆用液压式可调高度悬架及其控制方法 |
| CN109159636B (zh) * | 2018-10-30 | 2023-10-20 | 吉林大学 | 一种特种车辆用液压式可调高度悬架及其控制方法 |
| CN112644240A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-04-13 | 湖南大学 | 一种自动升降的挂车用悬架系统 |
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