CN102139613B

CN102139613B - 一种矿用汽车油气悬挂压力平衡装置

Info

Publication number: CN102139613B
Application number: CN201110038082A
Authority: CN
Inventors: 杨珏; 黄夏旭; 张文明; 赵俊锋; 申焱华; 杨耀东; 金纯�
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: CN102139613A

Abstract

本发明涉及矿用汽车中油气悬挂***，具体地说是指油气悬挂***协同工作的矿用汽车油气悬挂压力平衡装置，该装置包括由管路，静磁栅传感器，活塞，弹簧，固定螺母，静磁栅信号线，阀体和传感器组成。该平衡装置可以根据车辆运行的路面、工况、载荷类型等调节弹簧元件和阀体内油压，达到最佳平衡、缓冲的效果，减少了悬挂***对车架等车身部件的冲击，提高可靠性及平顺性。

Description

一种矿用汽车油气悬挂压力平衡装置

技术领域

本发明涉及矿用汽车中油气悬挂***，具体地说是指油气悬挂***协同工作的矿用汽车油气悬挂压力平衡装置。

背景技术

汽车的悬架、悬架质量、非悬架质量、路面和轮胎构成了一个振动***，该***的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性，并进一步影响到汽车的燃油经济型和运营经济性，以及零部件的使用寿命等性能指标。悬架***的目的是控制由路面激励产生的振动向车身的传递。根据悬架在整车中的作用和整车性能的要求，悬架首先应保证整车有良好的行驶平顺性和操纵稳定性。

油气悬架技术始于二十世纪六十年代后期Karnopp 发明的油气减振器。七十年代末，Moulton Development Ltd 的A·E·Moulton 和A·Best 在1979 年进行了油气悬架的工程应用分析，并注册了商标“Hydragas”。油气悬架是空气悬架的一种特例，起弹性作用的仍然是密封在工作气室内的惰性气体（通常为氮气），用油液传递压力，由于油气悬架采用钢制气室，因而与空气悬架相比，可以有更高的工作压力。

矿用汽车是一种大型的非公路运输车辆，它主要运行在露天矿山、水电工程、土建工程等工地上。矿用汽车对乘坐舒适性的要求不如轿车对乘坐舒适性要求高，但工作环境恶劣，对悬架***的可靠性要求更高，并且要求结构尽量简单。如果使用主动或半主动悬架***，就会增加悬架***的故障点，从而增加整个车辆***的故障点，并且主动或半主动悬架***的造价昂贵，这样就降低了整个车辆的性价比。因而目前大部分矿用自卸车使用的都是被动油气悬架***。

被动油气悬挂有多种形式，按蓄能器形式，分为成单气室、双气室、两级气压式等；按车桥各悬架缸是否相连可分为独立式和连通式；按油气是否分隔，分为油气分隔式和油气不分隔式(或称之油气混合式)，而油气分隔式又分为活塞隔离式和气囊隔离式。单气室油液不分离油气悬架结构最为简单，制作维修简单，目前在矿用汽车上使用最为普遍，而且大多数矿用汽车的前后左右四个悬挂各自独立。

采用各自独立式悬挂时，当一个车轮受到冲击，车轮传递的冲击载荷都由车轮上的悬挂吸收，悬挂内压力会产生过高峰值，从而影响悬挂的使用寿命，同时也会引起车架等结构件的变形过大，影响车辆的使用寿命。将悬挂连通后，一个车轮所受冲击会由连接在一起的悬挂同时承担，进而可以解决前面所述问题。将独立的油气悬挂连通起来，可以获得更好的抗侧倾刚度和抗俯仰刚度，提高矿用汽车的乘坐舒适性。

与轿车接近1:1的轴荷比不同，矿用汽车轴荷变动很大。在空载时前后轴荷比为1：1，而在满载的时候前后轴荷比为1:2，这种载荷的变化势必导致前后油气悬挂内部压力的不相等。内部压力的不一样使得前后油气悬挂不能连通，对油气悬挂的连通造成的困难。

发明内容

本发明的目的是解决矿用汽车油气悬挂缸遇路面较大冲击时内部压力峰值过高，对车身冲击较大的问题，且解决了前后油气悬挂缸内部压力不同不能直接连通的问题，提高油气悬挂缸的使用寿命，获得更好的抗侧倾刚度和抗俯仰刚度，也改善了车身部件受到的冲击载荷，提高了可靠性，提高矿用汽车的乘坐舒适性的矿用汽车油气悬挂压力平衡装置。

本发明的技术方案如下：一种矿用汽车油气悬挂压力平衡装置，该平衡装置设置在矿用汽车前后油气悬挂缸之间，通过管路与油气悬挂缸连接。所述平衡装置包括连接悬挂缸管路一、静磁栅传感器外壳一、活塞一、静磁栅信号线一、连接悬挂缸管路二、静磁栅传感器外壳二、活塞二和静磁栅信号线二、连接悬挂缸管路三、静磁栅传感器外壳三、活塞三、静磁栅信号线三、连接悬挂缸管路四、静磁栅传感器外壳连接悬挂缸管路四、活塞四、静磁栅信号线四、弹簧一、弹簧二、弹簧三、弹簧四、弹簧五、弹簧六、弹簧七、弹簧八、管路五、阀体和传感器；其中，所述静磁栅传感器外壳一内设置有所述活塞一，所述活塞一的两端设置弹簧一和弹簧二，所述静磁栅传感器外壳一一端与连接悬挂缸管路一通过管路一固定螺母固定在一起，另一端与所述阀体通过固定螺母一固定在一起，所述弹簧二所在容腔与所述阀体内部容腔直接连接，所述弹簧一所在容腔由所述活塞一与所述阀体内部容腔隔开；所述静磁栅传感器外壳一上设有用于传输信息的静磁栅信号线一；

所述静磁栅传感器外壳二设置有所述活塞二，所述活塞二的两端设置弹簧三和弹簧四，所述静磁栅传感器外壳二一端与连接悬挂缸管路二通过管路二固定螺母固定在一起，另一端与所述阀体通过静磁栅传感器外壳固定螺母二固定在一起，所述弹簧四所在容腔与所述阀体内部容腔直接连接，所述弹簧三所在容腔由所述活塞二与所述阀体内部容腔隔开；所述静磁栅传感器外壳二上设有用于传输信息的静磁栅信号线二；

所述静磁栅传感器外壳三设置有所述活塞三，所述活塞三的两端设置弹簧五和弹簧六，所述静磁栅传感器外壳三一端与连接悬挂缸管路三通过管路三固定螺母固定在一起，另一端与所述阀体通过静磁栅传感器外壳固定螺母三固定在一起，所述弹簧六所在容腔与所述阀体内部容腔直接连接，所述弹簧五所在容腔由所述活塞三与所述阀体内部容腔隔开；所述静磁栅传感器外壳三上设有用于传输信息的静磁栅信号线三；

所述静磁栅传感器外壳四设置有所述活塞四，所述活塞四的两端设置弹簧七和弹簧八，所述静磁栅传感器外壳四一端与连接悬挂缸管路四通过管路四固定螺母固定在一起，另一端与所述阀体通过静磁栅传感器外壳固定螺母四固定在一起，所述弹簧八所在容腔与所述阀体内部容腔直接连接，所述弹簧七所在容腔由所述活塞四与所述阀体内部容腔隔开；所述静磁栅传感器外壳四上设有用于传输信息的静磁栅信号线四。

进一步，所述阀体的上端设有测量阀体内腔的油压的压力传感器，所述压力传感器与所述阀体的一端通过传感器固定螺母固定在一起，另一端与管路五通过固定螺母固定在一起。

本发明的优点是：

1、本发明解决了一般矿用汽车前后油气悬挂缸内部压力不同不能连接的问题，减小了油气悬挂受冲击时内部压力峰值，提高油气悬挂使用寿命。

2、本发明把矿用汽车四个油气悬挂连通到一起，可以获得更好的抗侧倾刚度和抗俯仰刚度，提高矿用汽车的乘坐舒适性。

3、由于四个油气悬挂连通，单轮遇到冲击时由四个悬挂吸收，会减小车架等结构件变形，提高车辆使用寿命。

附图说明

图1是本发明的实施例的结构示意图。

图2是本发明的实施例的结构示意图局部放大图。

图中

1、管路一	20、管路三
		2、管路一固定螺母	21、管路三固定螺母
3、静磁栅传感器外壳一	22、静磁栅传感器外壳三
		4、活塞一	23、活塞三
5、静磁栅信号线一	24、静磁栅信号线三
		6、弹簧一	25、弹簧五
7、弹簧二	26、弹簧六
		8、固定螺母一	27、固定螺母三
9、阀体	28、管路五固定螺母
		10、传感器固定螺母	29、管路五
11、传感器	30、固定螺母四
		12、固定螺母二	31、弹簧七
13、弹簧三	32、弹簧八
		14、弹簧四	33、静磁栅信号线四
15、静磁栅信号线二	34、活塞四
		16、活塞二	35、静磁栅传感器外壳四
17、静磁栅传感器外壳二	36、管路四固定螺母
		18、管路二固定螺母	37、管路四
19、管路二

具体实施方式

如图1、图2、所示，本发明一种矿用汽车油气悬挂压力平衡装置，该平衡装置设置在矿用汽车前后油气悬挂缸之间，通过管路与油气悬挂缸连接。所述平衡装置包括管路一1、静磁栅传感器外壳一3、活塞一4、静磁栅信号线一5、管路二19、静磁栅传感器外壳二17、活塞二16、静磁栅信号线二15、管路三20、静磁栅传感器外壳三22、活塞三23、静磁栅信号线三24、管路四37、静磁栅传感器外壳四35、活塞四34、静磁栅信号线四33、弹簧一6、弹簧二7、弹簧三13、弹簧四14、弹簧五25、弹簧六26、弹簧七31、弹簧八32、管路五29、阀体9和传感器11；

其中，管路一1与静磁栅传感器外壳一3通过管路一固定螺母2固定在一起；静磁栅传感器外壳一3与阀体9通过固定螺母一8固定在一起，静磁栅信号线一5设置在静磁栅传感器外壳一3上，活塞一4置于静磁栅传感器外壳一3，活塞一4的两端设置弹簧一和6弹簧二7，管路一1中油液通过活塞一4活塞杆上小孔进入弹簧一6所在容腔推动活塞一4运动；静磁栅传感器外壳二17与阀体9通过固定螺母二12固定在一起；管路二19与静磁栅传感器外壳二17通过管路二固定螺母18固定在一起，静磁栅信号线二15设置在静磁栅传感器外壳二17上，活塞二16置于静磁栅传感器外壳二17内，活塞二16的两端设置弹簧三13和弹簧四14，管路二19中油液通过活塞二16活塞杆上小孔进入弹簧四14所在容腔推动活塞二16运动；管路三20与静磁栅传感器外壳三22通过管路三固定螺母21固定在一起，静磁栅信号线三24设置在静磁栅传感器外壳三22上，活塞三23置于静磁栅传感器外壳三22内，活塞三23的两端设置弹簧五25和弹簧六26，管路三20中油液通过活塞三23活塞杆上小孔进入弹簧五25所在容腔推动活塞三23运动；静磁栅传感器外壳四35与阀体9通过固定螺母四30固定在一起，静磁栅信号线四33设置在静磁栅传感器外壳四35上，管路四37与静磁栅传感器外壳四35通过管路四固定螺母36固定在一起，活塞四34置于静磁栅传感器外壳四35内，活塞四34的两端设置弹簧七31和弹簧八32，管路四37中油液通过活塞四34活塞杆上小孔进入弹簧八32所在容腔推动活塞四34运动；弹簧二7、弹簧三13、弹簧六26、弹簧七31所在容腔与阀体9内部容腔直接连接。弹簧一6、弹簧四14、弹簧五25、弹簧八32所在容腔由活塞一4、活塞二16、活塞三23、活塞四34与阀体9内部容腔隔开；传感器11与阀体9通过传感器固定螺母10固定在一起，管路五29与阀体9通过管路五固定螺母28固定在一起。

本发明的设计及使用原理：

使用时管路一1、管路四37分别连接前桥两个悬挂缸，管路二19、管路三20分别连接后桥两个悬挂缸，管路五29是连接外部油源的管路；弹簧一6、弹簧二7、弹簧三13、弹簧四14、弹簧五25、弹簧六26、弹簧七31、弹簧八32的刚度系数分别为k₁、k₂、k₃、k₄、k₅、k₆、k₇、k₈。设置k₁=k₈、k₂=k₇、k₃=k₆、k₄=k₅；活塞一4、活塞二16、活塞三23、活塞四34的面积分别为A₁、A₂、A₃、A₄；刚度系数具体值和活塞面积值都取决于矿用汽车吨位以及悬挂***的压力及行程设计参数。

假设阀体9内腔油压为P₀，管路一1中油液压力为P₁，管路二19中油液压力为P₂，管路三20中油液压力为P₃，管路四37中油液压力为P₄。车辆静止、悬挂***充气、充油参数正常时，两个前油气悬挂内部压力一样，两个后油气悬挂内部压力一样。故有P₁= P₄，P₂= P₃。在达到平衡状态时，设所述弹簧元件6、7、13、14、25、26、31、32的压缩量分别为x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇、x₈。平衡关系表述为下列等式：

P₁×A₁＋k₁×x₁﹦k₂×x₂＋P₀×A₁；P₂×A₂＋k₄×x₄﹦k₃×x₃＋P₀×A₂；

P₄×A₄＋k₈×x₈﹦k₇×x₇＋P₀×A₄；P₃×A₃＋k₅×x₅﹦k₆×x₆＋P₀×A₃；

活塞元件4、16、23、34位移分别由静磁栅信号线元件5、15、24、33输出，可以通过管路五29所连接外部油源调节阀体9内腔油压P₀，使得活塞元件4、16、23、34达到设计设定位置。

当一个车轮受到路面激励时，假定为管路一1所连接油气悬挂，该悬挂被压缩，内部油液压力上升，即管路一1中油液压力P₁上升。此时，P₁×A₁＋k₁×x₁＞k₂×x₂＋P₀×A₁，活塞一4在管路侧油液压力高的情况下向阀体9方向移动，阀体9内腔油液受压缩，油压升高，推动活塞二16、活塞三23、活塞四34向管路方向移动，达到下个受力平衡位置。管路一1所连接油气悬挂压力分配到其他三个油气悬挂，降低了压力峰值。

同时弹簧四14、弹簧五25、弹簧八32被压缩，其所在腔油液流向各自连接悬挂缸，使悬挂长度变长，减小这个三个悬挂簧上铰接点与管路一1所连接油气悬挂簧上铰接点相对位移，即减少了车架等结构件变形，提高车辆使用寿命。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本实发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1. 一种矿用汽车油气悬挂压力平衡装置，该平衡装置设置在矿用汽车前后油气悬挂缸之间，通过管路与油气悬挂缸连接，其特征在于，所述平衡装置包括连接悬挂缸的管路一（1）、静磁栅传感器外壳一（3）、活塞一（4）、静磁栅信号线一（5）、管路二（19）、静磁栅传感器外壳二（17）、活塞二（16）和静磁栅信号线二（15）、管路三（20）、静磁栅传感器外壳三（22）、活塞三（23）、静磁栅信号线三（24）、管路四（37）、静磁栅传感器外壳四（33）、活塞四（34）、静磁栅信号线四（35）、弹簧一（6）、弹簧二（7）、弹簧三（13）、弹簧四（14）、弹簧五（25）、弹簧六（26）、弹簧七（31）、弹簧八（32）、管路五（29）、阀体（9）和传感器（11）；其中，所述静磁栅传感器外壳一（3）内设置有所述活塞一（4），所述活塞一（4）的两端设置弹簧一（6）和弹簧二（7），所述静磁栅传感器外壳一（3）的一端与连接悬挂缸的管路一（1）通过管路一固定螺母（2）固定在一起，另一端与所述阀体（9）通过固定螺母一（8）固定在一起，所述弹簧二（7）所在容腔与所述阀体（9）的内部容腔直接连接，所述弹簧一（6）所在容腔由所述活塞一（4）与所述阀体（9）的内部容腔隔开；所述静磁栅传感器外壳一（3）上设有用于传输信息的静磁栅信号线一（5）；

所述静磁栅传感器外壳二（17）内设置有所述活塞二（16），所述活塞二（16）的两端设置弹簧三（13）和弹簧四（14），所述静磁栅传感器外壳二（17）的一端与管路二（19）通过管路二固定螺母（18）固定在一起，另一端与所述阀体（9）通过固定螺母二（12）固定在一起，所述弹簧四（14）所在容腔与所述阀体（9）的内部容腔直接连接，所述弹簧三（7）所在容腔由所述活塞二与所述阀体（9）的内部容腔隔开；所述静磁栅传感器外壳二（17）上设有用于传输信息的静磁栅信号线二（15）；

所述静磁栅传感器外壳三（22）内设置有所述活塞三（23），所述活塞三（23）的两端设置弹簧五（25）和弹簧六（26），所述静磁栅传感器外壳三（22）的一端与管路三（20）通过管路三固定螺母（21）固定在一起，另一端与所述阀体（9）通过固定螺母三（27）固定在一起，所述弹簧六（26）所在容腔与所述阀体（9）内部容腔直接连接，所述弹簧五（25）所在容腔由所述活塞三（23）与所述阀体（9）的内部容腔隔开；所述静磁栅传感器外壳三（22）上设有用于传输信息的静磁栅信号线三（24）；

所述静磁栅传感器外壳四（35）内设置有所述活塞四（34），所述活塞四（34）的两端设置弹簧七（31）和弹簧八（32），所述静磁栅传感器外壳四（35）的一端与管路四（37）通过管路四固定螺母（36）固定在一起，另一端与所述阀体（9）通过固定螺母四（30）固定在一起，所述弹簧八（32）所在容腔与所述阀体（9）内部容腔直接连接，所述弹簧七（31）所在容腔由所述活塞四（34）与所述阀体（9）的内部容腔隔开；所述静磁栅传感器外壳四（35）上设有用于传输信息的静磁栅信号线四（33）。

2.根据权利要求1所述的矿用汽车油气悬挂压力平衡装置，其特征在于，所述传感器（11）为设置在阀体（9）上端的测量阀体内腔的油压的压力传感器（11），所述压力传感器（11）与所述阀体（9）的一端通过传感器固定螺母（10）固定在一起，另一端与管路五（29）通过管路五固定螺母（28）固定在一起。