重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統的製作方法

2023-10-19 19:42:47 4

專利名稱：重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及車輛安全技術領域，特指一種涉及車輛底盤動力學的防側翻懸架系統。
背景技術：
隨著高速公路的發展，公路貨物長途運輸越來越普遍，各種重型卡車成為這一業務的主要承擔者。高速行駛中的重型卡車，如果轉向時車速過高，加上轉彎半徑過小，可導致卡車側翻。另外，路面傾斜角過大也會導致車輛發生側翻事故。車輛的側翻已成為重要的公路交通運輸安全問題，就其危害程度而言，是僅次於車輛正面碰撞的第二大交通事故， 因此防止重型卡車側翻成為車輛主動安全的重要研究內容。在傳統車輛被動懸架系統中，為了防止車輛側翻往往採取提高側傾剛度的方法來達到，例如增加懸架剛度或安裝橫向穩定杆等。由於懸架剛度的提高會對平順性和操縱穩定性產生不利影響，即改善了車輛的側向穩定性卻降低了車輛的平順性和操縱穩定性，因此懸架設計中存在側向穩定性與平順性的折中，無法同時達到兩者的最優。為避免被動防側翻裝置的弊端，有從業者提出一種主動防側翻液壓內聯懸架控制系統，該懸架系統根據車輛行駛狀態，由控制系統控制液壓缸作動器提供相應的壓推力，實現車架姿態的調整，防止車輛側翻。但是，由於液壓缸的高壓液壓油一般需要車輛發動機驅動油泵產生，主動防側翻裝置消耗能量又比較大，再加上控制系統的成本、複雜性和可靠性等因素，導致主動防側翻系統的工程應用成本較高。而傳統的被動液壓內聯懸架系統，對關鍵液壓元件的加工要求高，如對元件的耐磨性、密封性、耐久性等要求高，工程實施技術難度大，從而導致成本增加。在其他形式的防側翻控制系統中，還有一種通過主動轉向和不平衡制動技術來實現的技術方案。當車輛高速行駛並以大角度轉向，或行駛於大傾斜角路面時，一旦控制系統檢測到車架側傾角超過設定閾值，由控制系統主動調整轉向角大小和方向，或對車輛進行不平衡制動，獲得防止車輛側翻的期望回正力矩，減小車架側傾角度。這些方式容易讓駕駛員失去方向感，造成其他安全問題。綜上所述，現有車輛防側翻技術存在的問題有
1、通過增加懸架剛度和安裝橫向穩定杆的防側翻方法，可能導致車輛平順性的降低， 無法同時滿足防側翻與改善平順性兩方面的要求；
2、獨立式液壓缸作動器主動防側翻控制系統，存在結構複雜、可靠性低、能源消耗大等缺點，在實際工程中應用成本較高；
3、主動轉向或制動防側翻控制系統除存在結構複雜、可靠性難以保證的缺點之外，由於控制系統主動調整轉向角大小和方向，或對車輪進行不平衡制動，容易導致駕駛員失去方向感，不利於駕駛員對車輛的控制；
4、當重型卡車側傾角度較大時，被動防側翻控制系統無法提供足夠的平衡力實現車架姿態調整。另外，普通的被動防側翻控制系統如果存在液壓油洩露，產生的氣穴不僅導致噪聲，而且影響防側翻的性能；
5、重型卡車前橋和中後橋的距離比較長，如果通過直接用液壓油管將前橋、中後橋懸架的液壓缸內聯，組建防側翻控制系統，存在沿程損失較大、動態響應慢等缺陷，影響控制系統的性能。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於針對現有技術存在的技術問題，提供一種結構簡單、可靠性高、適用性強、易於推廣應用、運行成本低、能有效提高車輛安全性、可在主動和被動兩種模式下切換防側翻的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統。為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案
一種重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，包括中後橋防側翻液壓系統，所述中後橋防側翻液壓系統包括支撐於車橋的中後橋與車架之間的多個中後橋油缸，所述多個中後橋油缸對稱布置於車架的左右兩側，所述左側所有中後橋油缸的上腔與右側所有中後橋油缸的下腔相互連通形成第一液壓油路，所述右側所有中後橋油缸的上腔與左側所有中後橋油缸的下腔相互連通形成第二液壓油路，還包括按需主動控制裝置，所述按需主動控制裝置包括液壓泵、切換組件、用來檢測車輛側傾度的檢測組件以及控制器，所述控制器根據檢測組件檢測的信號使液壓泵的泵油口通過切換組件與第一液壓油路和第二液壓油路中的一個連通或均不連通。作為本發明的進一步改進
所述車橋的前橋與車架之間設有前橋防側翻液壓系統，所述前橋防側翻液壓系統包括兩個呈對稱狀分別支撐於車橋的前橋與車架之間的前橋油缸，所述右側前橋油缸的下腔與左側前橋油缸的上腔連通形成第三液壓油路，所述右側前橋油缸的上腔與左側前橋油缸的下腔連通形成第四液壓油路。所述檢測組件包括兩個分別設於第三液壓油路和第四液壓油路上的第一壓力傳感器，所述控制器根據第一壓力傳感器檢測到的壓力信號判斷車輛側傾度並控制切換組件。所述第一液壓油路和第二液壓油路上均設有第二壓力傳感器，所述控制器根據第二壓力傳感器檢測到的壓力信號通過切換組件對第一液壓油路和第二液壓油路進行油壓調節。所述第一液壓油路和第二液壓油路上均設有一輔助保壓單元，所述輔助保壓單元包括蓄能器和溢流閥。所述蓄能器與液壓油路連通的油路上設有阻尼閥。所述中後橋油缸與車橋以及所述中後橋油缸與車架之間均通過旋轉副連接。所述前橋油缸與車橋以及所述前橋油缸與車架之間均通過旋轉副連接。所述切換組件為電磁換向閥，所述電磁換向閥包括一個與液壓泵泵油口連通的進油口和兩個出油口，所述兩個出油口中的一個與所述第一液壓油路連通，另一個與所述第二液壓油路連通。與現有技術相比，本發明的優點在於
1、本發明的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統通過增加按需主動控制裝置，使防側翻液壓系統具有主動防側翻模式和被動防側翻模式兩種模式，兼顧了能量消耗和控制精度兩方面，在被動防側翻模式下，車輛的防側翻不需要外部能量輸入，不消耗發動機功率和燃油，有利於節省車輛運行成本；在主動防側翻模式下，按需主動控制裝置通過改變向第一液壓油路和第二液壓油路的供油策略，對各油缸的活塞杆伸張與收縮進行主動控制， 可實現大側傾角調整。本發明具有容易在現有車輛改裝實施，利於推廣應用、結構簡單、可靠性高、實用性強等優點。2、本發明中的檢測組件採用第一壓力傳感器檢測設於前橋與車架之間的油缸內壓力，控制器根據兩個第一壓力傳感器檢測的壓力信號的大小差值可以控制切換組件，進而可實現主動防側翻模式和被動防側翻模式的轉換，整個系統具有高精度、高動態響應性能。3、本發明進一步在第一液壓油路和第二液壓油上設置第二壓力傳感器，通過第二壓力傳感器檢測第一液壓油路和第二液壓油路中的壓力來輸出信號給控制器，控制器根據壓力信號的大小可以控制切換組件，進而可使液壓泵給第一液壓油路和第二液壓油路供油，實現補油功能，維持液壓油路中的壓力，確保被動方式下的側傾調整效果。4、本發明在各液壓油路上設有輔助保壓系統，輔助保壓系統可以補償液壓缸有杆腔和無杆腔體積變化不同所產生的過多或過少的液壓油，避免導致真空出現，確保油路不出現氣穴，並使壓力保持在一個合理的範圍，提高整個中後橋防側翻液壓系統的穩定性和可靠性，輔助保壓系統中的蓄能器還可以緩衝系統工作時產生的壓力波。5、本發明可在輔助保壓系統中的蓄能器與相應液壓油路連通的油路上設置阻尼閥，調節過流面積，使液壓迴路產生期望的阻尼力，耗散一定的側傾勢能，同時阻尼閥對防止車輛由轉向狀態進入直線行駛時車架發生擺振現象起到很好的作用。6、本發明將前橋和車架之間的前橋防側翻液壓系統獨立設置，而不與中後橋防側翻液壓系統相連，可以減小液壓管路的布置長度，降低防側翻液壓系統的沿程損失，提高響應速度。


圖1為本發明應用於三軸車輛時的液壓原理示意圖。圖2為本發明裝設於三軸車輛底盤上的結構示意圖。圖例說明
1、車橋；11、中後橋；12、前橋；2、車架；31、中後橋油缸；32、前橋油缸；4、第一液壓油路；5、第二液壓油路；6、輔助保壓單元；61、蓄能器；62、溢流閥；63、第二壓力傳感器；64、 阻尼閥；7、按需主動控制裝置；71、液壓泵；72、切換組件；73、控制器；8、第三液壓油路；9、 第四液壓油路；10、第一壓力傳感器。
具體實施例方式以下將結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。圖1和圖2示出了本發明重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統應用於三軸車輛的一種實施例，該按需主動防側翻液壓內聯懸架系統包括設於車橋1的中後橋11與車架2之間的中後橋防側翻液壓系統，該中後橋防側翻液壓系統包括支撐於車橋1的中後橋11與車架2之間的四個中後橋油缸31，四個中後橋油缸31對稱布置於車架2的左右兩側， 各中後橋油缸31與車橋1以及車架2之間均通過旋轉副連接，車輛左側所有中後橋油缸31 的上腔與車輛右側所有中後橋油缸31的下腔相互連通形成第一液壓油路4，車輛右側所有中後橋油缸31的上腔與車輛左側所有中後橋油缸31的下腔相互連通形成第二液壓油路5， 重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統還包括按需主動控制裝置7，按需主動控制裝置7由液壓泵71、切換組件72、用來檢測車輛側傾度的檢測組件以及控制器73組成，側傾度即車輛側傾的角度大小，控制器73根據檢測組件檢測的信號使液壓泵71的泵油口通過切換組件72與第一液壓油路4和第二液壓油路5中的一個連通或均不連通，使中後橋防側翻液壓系統具有主動防側翻和被動防側翻兩種模式，兩種模式之間可根據需要通過按需主動控制裝置7進行切換，在被動防側翻模式下，兩液壓油路中液壓油量保持不變，車輛的防側翻不需要外部能量輸入，不會消耗發動機功率和燃油，有利於節省車輛運行成本，在主動防側翻模式下，按需主動控制裝置7通過改變向第一液壓油路4和第二液壓油路5的供油策略，對各中後橋油缸31的活塞杆的伸張與收縮施予主動控制，可實現大側傾角調整，兼顧了能量消耗和控制精度兩方面。本實施例中，液壓泵71通過電磁換向閥與第一液壓油路4和第二液壓油路5相連通；電磁換向閥具有三個工作狀態。在第一工作狀態下，液壓泵71均不向兩液壓油路供油， 在第二工作狀態下，液壓泵71向第一液壓油路4供油而不向第二液壓油路5供油，在第三工作狀態下，液壓泵71向第二液壓油路5供油而不向第一液壓油路4供油，同時第一液壓油路4和第二液壓油路5上都設有一輔助保壓單元6，輔助保壓單元6包括蓄能器61、溢流閥62以及第二壓力傳感器63，第二壓力傳感器63用於檢測第一液壓油路4和第二液壓油路5的壓力，並與控制器73相連向控制器73輸入檢測信號，第二壓力傳感器63檢測到相應液壓油路的壓力小於設定壓力時，控制器73控制液壓泵71和電磁換向閥向該液壓油路中補油，直到該液壓油路中油壓達到設定值，使其能始終保持在防側翻應具有的壓力範圍內，由於液壓泵71和電磁換向閥只有在壓力下降到一定程度時才工作進行補油，不會消耗大量的能量。本實施例中，每個蓄能器61與相應液壓油路連通的油路上還設有阻尼閥64， 阻尼閥64可調節過流面積，使液壓油路產生期望的阻尼力，在工作時能耗散一部分側傾勢能，同時阻尼閥64對防止車輛由轉向狀態進入直線行駛時車架2發生擺振現象也起到很好的作用。本實施例中，車橋1的前橋12與車架2之間設有前橋防側翻液壓系統，前橋防側翻液壓系統包括兩個對稱狀支撐於車輛左右兩側的前橋油缸32，前橋油缸32與車橋1以及前橋油缸32與車架2之間均通過旋轉副連接。車輛右側所有前橋油缸32的下腔與左側所有前橋油缸32的上腔連通形成第三液壓油路8，車輛右側所有前橋油缸32的上腔與左側所有前橋油缸32的下腔連通形成第四液壓油路9，可見前橋防側翻液壓系統僅具有被動防側翻的功能。本實施例中，檢測組件包括兩個分別設於第三液壓油路8和第四液壓油路9上的第一壓力傳感器10，兩個第一壓力傳感器10分別檢測第三液壓油路8和第四液壓油路9中的壓力，且兩個第一壓力傳感器10均與按需主動控制裝置7的控制器73相連，控制器73 通過接收並分析兩個第一壓力傳感器10的檢測信號的差值，進而判斷車輛的側傾度，當側傾度達到設定值時控制器73控制中後橋防側翻液壓系統進入主動防側翻模式。檢測組件還可以採用其它可檢測車輛側傾度的組件，例如直接在車橋1和車架2之間設置壓力傳感器，壓力傳感器通過檢測車輛側傾時車橋1與車架2之間的壓力變化，再輸出不同信號至控制器73。當車輛由於轉向或某一側路面低於另一側的時候，車架2將發生側傾，其重心向彎道的外側或路面較低的一側偏移，重心偏移側車橋1和車架2之間的中後橋油缸31和前橋油缸32被壓縮，而另一側的則受拉伸。如圖1所示，當車輛左側的前橋油缸32受壓縮且右側的前橋油缸32受拉伸時，第三液壓油路8中壓力變大，第三液壓油路8上的第一壓力傳感器10檢測出其壓力值，並輸送給控制器73，當壓力值達到設定值時控制器73控制液壓泵71和電磁換向閥向第一液壓油路4供油，進而進入主動防側翻模式；當車輛右側的前橋油缸32受壓縮且左側的前橋油缸32受拉伸時，同理進行分析。工作原理
當車輛處於正常平穩行駛狀態時，車輛重心不發生偏移，按需主動防側翻液壓內聯懸架系統不工作，液壓泵71和電磁換向閥處於均不向兩液壓油路供油的模式。當車輛的側傾角較小時，第一壓力傳感器10感應並輸出的壓力信號不足以使控制器73發出信號進行控制，液壓泵71和電磁換向閥保持均不向兩液壓油路供油的模式，按需主動防側翻液壓內聯懸架系統工作於被動防側翻模式，在被動防側翻模式下，受壓側的油缸的活塞被壓向內收縮，其上腔的液壓油將被活塞壓出，由於受壓側油缸的上腔與受拉側油缸的下腔相連，被擠出的液壓油進入受拉側油缸的下腔，迫使受拉側的油缸的活塞同樣向內收縮，部分抵消被拉伸的趨勢。同時，受拉側油缸上腔的液壓油被壓出用於補充受壓側油缸下腔增加的空間。當車輛的側傾角較大時，第一壓力傳感器10感應壓力並輸出壓力信號使控制器 73發出信號控制液壓泵71和電磁換向閥轉換至向相應受壓側的液壓油路供油的模式，保證受壓側液壓油路具有足量且壓力較恆定的液壓油來調整中後橋油缸31活塞杆伸長和收縮更大的位移來減小側傾角，起到防側翻的作用。以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應該提出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，包括中後橋防側翻液壓系統，所述中後橋防側翻液壓系統包括支撐於車橋(1)的中後橋(11)與車架(2)之間的多個中後橋油缸(31)，所述多個中後橋油缸(31)對稱布置於車架(2)的左右兩側，所述左側所有中後橋油缸(31)的上腔與右側所有中後橋油缸(31)的下腔相互連通形成第一液壓油路(4)，所述右側所有中後橋油缸(31)的上腔與左側所有中後橋油缸(31)的下腔相互連通形成第二液壓油路(5)，其特徵在於還包括按需主動控制裝置(7)，所述按需主動控制裝置(7)包括液壓泵(71)、切換組件(72)、用來檢測車輛側傾度的檢測組件以及控制器(73)，所述控制器(73)根據檢測組件檢測的信號使液壓泵(71)的泵油口通過切換組件(72)與第一液壓油路(4)和第二液壓油路(5)中的一個連通或均不連通。
2.根據權利要求1所述的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，其特徵在於 所述車橋(1)的前橋(12)與車架(2)之間設有前橋防側翻液壓系統，所述前橋防側翻液壓系統包括兩個呈對稱狀分別支撐於車橋(1)的前橋(12)與車架(2)之間的前橋油缸(32)， 所述右側前橋油缸(32)的下腔與左側前橋油缸(32)的上腔連通形成第三液壓油路(8)，所述右側前橋油缸(32)的上腔與左側前橋油缸(32)的下腔連通形成第四液壓油路(9)。
3.根據權利要求2所述的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，其特徵在於 所述檢測組件包括兩個分別設於第三液壓油路(8)和第四液壓油路(9)上的第一壓力傳感器(10)，所述控制器(73)根據第一壓力傳感器(10)檢測到的壓力信號判斷車輛側傾度並控制切換組件(72)。
4.根據權利要求1或2或3所述的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，其特徵在於所述第一液壓油路(4)和第二液壓油路(5)上均設有第二壓力傳感器(63)，所述控制器(73)根據第二壓力傳感器(63)檢測到的壓力信號通過切換組件(72)對第一液壓油路 (4)和第二液壓油路(5)進行油壓調節。
5.根據權利要求1或2或3所述的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，其特徵在於所述第一液壓油路(4)和第二液壓油路(5)上均設有一輔助保壓單元(6)，所述輔助保壓單元(6)包括蓄能器(61)和溢流閥(62)。
6.根據權利要求5所述的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，其特徵在於 所述蓄能器(61)與液壓油路連通的油路上設有阻尼閥(64)。
7.根據權利要求1或2或3所述的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，其特徵在於所述中後橋油缸(31)與車橋(1)以及所述中後橋油缸(31)與車架(2)之間均通過旋轉副連接。
8.根據權利要求2或3所述的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，其特徵在於所述前橋油缸(32)與車橋(1)以及所述前橋油缸(32)與車架(2)之間均通過旋轉副連接。
9.根據權利要求1或2或3所述的重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，其特徵在於所述切換組件(72 )為電磁換向閥，所述電磁換向閥包括一個與液壓泵(71)泵油口連通的進油口和兩個出油口，所述兩個出油口中的一個與所述第一液壓油路(4)連通，另一個與所述第二液壓油路(5)連通。
全文摘要
一種重型卡車按需主動防側翻液壓內聯懸架系統，包括中後橋防側翻液壓系統，具體包括支撐於車橋的中後橋與車架之間的多個中後橋油缸，多個中後橋油缸對稱布置於車架的左右兩側，左側所有中後橋油缸的上腔與右側所有中後橋油缸的下腔連通形成第一液壓油路，右側所有中後橋油缸的上腔與左側所有中後橋油缸的下腔連通形成第二液壓油路，還包括由液壓泵、切換組件、檢測組件及控制器組成的按需主動控制裝置，控制器根據檢測組件檢測的側傾信號使液壓泵的泵油口通過切換組件與第一液壓油路和第二液壓油路的一個連通或均不連通。本發明結構簡單、可靠性高、適用性強、運行成本低，能有效提高車輛安全性、可在主動和被動兩種模式下切換防側翻。
文檔編號B60G17/033GK102490565SQ20111043645
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者丁飛, 張農, 張志勇, 韓旭 申請人:湖南大學