技术领域
[0001] 本发明涉及一种车辆悬挂系统。
相关背景技术
[0002] 悬挂系统是车辆底盘的重要组成部分，既可支撑车架，又可缓冲不平路面传递给车架或车身的冲击，衰减由地面引起的车辆振动。悬挂系统的性能直接决定着车辆的乘坐舒适性，操纵稳定性和行驶安全性。
[0003] 目前的车辆，尤其是工程车辆，大都采用板簧悬挂、油气悬挂或空气悬挂。板簧悬挂的刚度特性是线性的，且刚度值一经确定便无法改变，当路面条件发生变化时，其无法满足较高的行驶平顺性和操纵稳定性的要求。油气悬挂和空气悬挂具有变刚度特性，可在一定程度上提高车辆在较为复杂路面上的行驶平顺性。但其刚度特性取决于蓄能器的充气压力或空气弹簧的初始气体压力，在车辆行驶过程中此压力值不可改变，因此会存在悬挂刚度范围有限或蓄能器充气压力与负载或路面情况不匹配的情况，限制悬挂性能的提高。对于行驶道路条件复杂多变且较为恶劣的工程车辆，油气悬挂和空气悬挂的本质特性决定了其在提高车辆悬挂性能方面有很大的局限性。主动悬挂根据车辆的运动状态和路面状况对悬挂系统输入外部能量，主动地做出反应，使悬挂系统处于最佳减振状态，并抑制车身的俯仰和侧倾运动。因此主动悬挂可适应不同的复杂工况，在提高车辆乘坐舒适性和操纵稳定性上有绝对的优势。但目前主动悬挂控制并无在工程车辆上应用，一个重要的原因是，其能耗较大，面对目前节能环保的趋势，能耗成为主动悬挂研究应用不可忽视的一个重要问题。
[0004] 现有的油气悬挂结构主要为互联式油气悬挂结构，如在2010年1月6日中国专利公开的公开号为CN101618669A发明名称为“油气悬架控制回路、多轴车辆油气悬架系统及起重机”的发明专利，其虽有许多优点，但也存在某些缺点：现有的油气悬挂虽然可在一定程度上提高车辆在不平路面行驶的平顺性，但车辆行驶过程中蓄能器的压力不可调，悬挂的刚度特性仅可在一定范围内变化，其对复杂路面的调节具有很大的局限性；其次，柔性状态下油气悬挂的互联可提高车辆行驶时的侧倾刚度，但对于车辆加速或刹车时的俯仰调节无能为力；另外，此悬挂系统仅存在油气控制模式，并无备选方案，当车辆长时间行驶时其可靠性很难保证。
具体实施方式
[0023] 下面结合说明书附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。
[0024] 在图1所示的油气悬挂与主动悬挂切换控制回路及悬挂油缸主视剖面示意简图中，下端盖7与圆筒形外缸筒8下端固连，外缸筒上端与圆环形上端盖9固连，所述外缸筒靠近上下端盖的筒壁上分别设有油口。在上端盖中心通孔内置有外径与其对应的内缸筒10，该内缸筒为上端封闭的圆筒，内缸筒壁上设有2个油口，其中一个油口与内无杆腔A相连通，另一个油口与内有杆腔B相连通。所述内缸筒位于外缸筒内的一端与设在外缸筒内的圆环形外活塞11垂直相连，所述外活塞外径与外缸筒内径对应，中心通孔直径与内缸杆12外径对应，该内缸杆位于内缸筒内的一端与和内缸筒对应内活塞13相连，而位于外缸筒内的一端与下端盖相连。内活塞将内缸筒分隔成内无杆腔和内有杆腔，外活塞与下端盖之间为外大腔C，外活塞与上端盖之间为外小腔D。所述的悬挂油缸密封及四个腔的油口可根据实际应用自行设置。所述的内缸筒上端及下端盖分别与车身和车轴连接。所述的悬挂油缸内安装高度传感器。
[0025] 在图2所示的油气悬挂与主动悬挂切换控制回路及悬挂油缸实施例1控制回路液压回路图中，左悬挂油缸1的内无杆腔A1与左蓄能器3连通，并且在该连接通路上还设有左悬挂油气连通控制阀(采用气控阀)Y1；右悬挂油缸2的内无杆腔A2与右蓄能器4连通，并且在该连接通路上还设有右悬挂油气连通控制阀(采用气控阀)Y2。左悬挂油气连通控制阀和右悬挂油气连通控制阀的控制端通过气体管路与同一个油气同步控制阀Y7相连，以便实现油气连通控制阀的同时开闭。所述的左悬挂油缸的内有杆腔B1与右蓄能器连通，所述的右悬挂油缸的内有杆腔B2与左蓄能器连通。左悬挂上升控制阀Y3安装在左悬挂油缸内无杆腔A1与压力油路P之间的通路中，所述的右悬挂上升控制阀Y4安装在右悬挂油缸内无杆腔A2与压力油路P之间的通路中。左悬挂下降控制阀Y5安装在左悬挂油缸内无杆腔A1与回油路T之间的通路中，所述的右悬挂下降控制阀Y6安装在右悬挂油缸内无杆腔A2与回油路T之间的通路中。所述的左悬挂下降节流阀Y12安装在左悬挂油缸内无杆腔和左悬挂下降控制阀之间的通路中，所述的右悬挂下降节流阀Y13安装在右悬挂油缸内无杆腔与右悬挂下降控制阀之间的通路中。所述的左、右悬挂下降节流阀用于避免当车辆载荷较重时，车身下降过程中对左、右下降控制阀的过度冲击。左溢流阀Y14安装在左蓄能器与回油路T之间的通路中，所述的右溢流阀Y15安装在右蓄能器与回油路T之间的通路中，实现对蓄能器的溢流保护。
[0026] 本发明所述的左、右伺服阀均为三位四通阀，所述的左伺服阀Y8的出口分别与左悬挂油缸的外大腔C1和外小腔D1相连通，入口分别与压力油路P和回油路T相连通；所述的右伺服阀Y9的出口分别与右悬挂油缸的外大腔C2和外小腔D2相连通，入口分别与压力油路P2和回油路T相连通。所述的左油气复原控制阀Y10的出口分别与左悬挂油缸的外大腔C1和外小腔D1相连通，入口与回油路T相连通；所述的右油气复原控制阀Y11的出口分别与右悬挂油缸的外大腔C2和外小腔D2相连通，入口与回油路T相连通。所述的控制阀Y1-Y9的常态均为非导通状态，Y10-Y15的常态为导通状态。
[0027] 在图3所示的油气悬挂与主动悬挂切换控制回路及悬挂油缸实施例2控制回路液压流程图中，其结构与实施例1基本相同，只是所述的左悬挂油缸同侧为两个即1和5，其内无杆腔A1腔和A5腔连通，内有杆腔B1腔和B5腔连通，外大腔C1腔和C5腔连通，外小腔D1和D5腔连通；同样右悬挂油缸同侧也为两个即2和6，其的内无杆腔A2腔和A6腔连通，内有杆腔B2腔和B6腔连通，外大腔C2腔和C6腔连通，外小腔D2腔和D6腔连通，一个控制信号控制同侧的两个悬挂油缸的动作。所述的回路与两个车轴对应，每个悬挂油缸的两端分别与车架和车轴铰接，可用在多轴车辆悬挂系统中。
[0028] 本发明的工作过程大致如下：
[0029] 当车辆负重缓慢行驶时，控制阀Y1-Y15均为图示的失电状态，此时左悬挂油缸1的承压腔A1腔及右悬挂油缸2的承压腔A2腔均处于闭死状态，油液封闭在缸内，此时悬挂为刚性状态，可以承载负荷缓慢移动且安全、可靠。
[0030] 当车辆在公路路面或者较为不平的路面上行驶时，控制阀Y3-Y6均为失电状态，左、右伺服阀Y10和Y11处于中位，油气同步控制阀Y7得电，左、右油气连通控制阀Y1和Y2处于接通状态，左悬挂油缸1的内无杆腔A1腔与左蓄能器3连通，左悬挂油缸1的内有杆腔B1腔与右蓄能器4连通，右悬挂油缸2的内无杆腔A2腔与右蓄能器4连通，右悬挂油缸2的内有杆腔B2腔与左蓄能器3连通，此时悬挂系统利用蓄能器3、4的吸能、释能特性达到抑制车身振动的作用，得到较好的平顺性。同时左、右油气复原控制阀Y10和Y11失电，使左右悬挂油缸的外大腔C1腔和C2腔及外小腔D1腔和D2腔均与回油路相通，这样处于油气悬挂模式的悬挂油缸的内无杆腔A1腔和A2腔及内有杆腔B1腔和B2腔可以自由伸缩并压缩蓄能器，且不受悬挂油缸的外大腔C1腔和C2腔及外小腔D1腔和D2腔的影响。左、右溢流阀Y14和Y15可实现对蓄能器的溢流保护，避免蓄能器内压力超过其最大承载压力损坏蓄能器。
[0031] 当车辆在高低不平的颠簸路面上行驶时，控制阀Y3-Y6均为失电状态，左、右油气复原控制阀Y10、Y11得电，处于截至状态，油气同步控制阀Y7得电，左、右油气连通控制阀Y1和Y2均处于接通状态，左悬挂油缸1的内无杆腔A1腔与左蓄能器3连通，左悬挂油缸1的内有杆腔B1腔与右蓄能器4连通，右悬挂油缸2的内无杆腔A2腔与右蓄能器4连通，右悬挂油缸2的内有杆腔B2腔与左蓄能器3连通，车身的大部分重量主要由左蓄能器3和右蓄能器4承担。当车身由于路面起伏振动或倾斜时，控制系统可以根据车身姿态及悬挂油缸的高度来控制左伺服阀Y8的方向及开口大小，从而控制流经左悬挂油缸外大腔C1腔和外小腔D1腔的液压油的流量和流向，使得液压缸1能够反方向消除左悬挂的运动趋势。同理，也可以通过控制右伺服阀Y9的方向及开口大小来控制流经右悬挂油缸外大腔C2腔和外小腔D2腔的液压油的流量和流向，使得液压缸2能够反方向消除左悬挂的运动趋势。同时，在车辆转弯、加速、减速或者刹车时控制系统可以通过控制伺服阀来实现对左右悬挂油缸的伸缩量的调节，以达到调整车身姿态，提高平顺性和行驶速度的目的。如此设计，使主动控制模式基于油气平衡的基础上，控制系统只需在此平衡的基础上对悬挂高度进行调节，减少外部能量消耗。同时，以油气悬挂为基础的主动控制模式，可以保证当主动悬挂控制出现故障时，只需将主动控制系统断电，悬挂即可恢复到油气控制模式，保证悬挂有足够的安全性。
[0032] 此发明提供的控制回路有两种方法可以调节悬挂的高度，以满足车辆行驶通过性的需要。一方面可以通过上述主动悬挂控制模式调节两侧悬挂油缸的伸缩量调节悬挂高度；另一方面，油气同步控制阀Y7失电，左、右油气连通控制阀Y1和Y2处于截止状态，左、右悬挂油缸的内无杆腔A1腔和A2腔以及内有杆腔B1腔和B2腔与蓄能器均不连通，左、右伺服阀Y8和Y9均处于中位，Y10和Y11处于接通状态，此时可以控制左、右悬挂上升控制阀Y3和Y4的开闭以调节左、右悬挂油缸的上升高度，或者控制左、右悬挂下降控制阀Y5和Y6的开闭以调节悬挂油缸的下降高度，左、右悬挂下降节流阀Y12和Y13用于避免下降过程车辆载荷过重对左、右悬挂下降控制阀的过度冲击。
[0033] 最后应当说明的是，以上给出的悬挂油缸原理示意图，仅为了说明液压缸的原理，应当指出，满足此原理的多种液压缸结构均在本发明的保护范围内。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进也视为本发明的保护范围。
