[发明专利]阀控耦连均载悬架系统

说明书

技术领域

本发明属于车辆悬架技术领域，可用于各种轮式车辆；特别适用于高 机动性越野车辆的油气悬架或空气悬架。

背景技术

通常没有高度控制系统的四轮车辆的空气悬架或油气悬架，其空气弹 簧或油气弹簧都是四轮独立互不连通的系统。这种四轮独立的悬架系统， 在凹凸不平的路面上行驶时各轮负荷不均匀，且车身将受到很大的扭转载 荷。而带有高度控制系统的四轮汽车油气悬架或空气悬架通常都是三点独 立控制的；即有一对左右弹性元件(前轴或后轴)是受同一个高度控制阀 控制的。另一轴则是独立控制的。为了避免转弯时车身的过大侧倾，这种 受同一个高度控制阀控制的连通管路都是很细的，并装有一定量孔尺寸的 “节流阀”。这种结构的车辆，在凹凸不平的路面上行驶时各轮负荷很不均 匀，车身也将受到很大的扭转载荷。

多轴车辆的空气悬架或油气悬架，在凹凸不平的路面上行驶时各轮负 荷更不均匀，不但有横向的轮荷偏载，还有纵向的轮荷偏载；车身不但受 到附加的扭转载荷，而且还会受到集中的附加弯矩。本技术针对上述问题， 通过对各轮的适当耦连和流量控制来消除车身的附加扭转和弯曲载荷，改 善了平顺性、使各轮负荷均匀化，提高了地面附着力。

发明内容

本发明涉及申请人提出的多轮悬架耦连的“拟三角支承”和“拟菱形 支承”的支承约束的最小化耦连原理。其要点如下：

一、各种形态(非耦连)车辆轮荷分布的特点：

1、三轮车辆：静载轮荷完全取决于整车质心的位置；在整车质心不高 的情况下，几乎与路面的凹凸无关。行驶在不平路面上时，车身不承受扭 转载荷，其轮荷的静载分布几乎与路面的凹凸无关。缺点是侧向稳定性较 差。

2、四轮两轴车辆：轮荷的静载分布不仅取决于整车质心的位置，还与 各轮悬架的刚度和弹簧的压缩量(路面的凹凸)有关。缺点是，行驶在不 平路面上时，其轮荷的静载分布受路面的凹凸的影响比三轮车辆大，车身 承受附加扭转载荷。优点是侧向稳定性比三轮车辆好。由于轮数多一个， 一般行驶平顺性比三轮车辆略好。

3、三轴四轮菱形布置(前、后轴各只有一轮)车辆：轮荷的静载分布 不仅取决于整车质心的位置，还与各轮悬架的刚度和弹簧的压缩量(路面 的凹凸)有关。缺点是，行驶在不平路面上时，静态轴荷分布会发生变化， 可能出现集中轴荷，车身承受附加弯矩，侧向稳定性较差(三轮车辆类似)。 优点是中轴左右轮荷平衡，车身不承受附加扭矩；由于轴数多一个，一般 行驶平顺性比两轴车辆略好。

4、多轴车辆：一般都是矩形布置。轮荷的静载分布不仅取决于整车质 心的位置，还与轴距及各轮悬架的刚度和弹簧的压缩量(路面的凹凸)有 关。其优点是：多轴支承，载荷分散，可以减轻自重，降低重心，多点输 入叠加滤波改善行驶平顺性。其缺点是，通常在不平路面上行驶时将会产 生严重的轮荷分布不均，不但使车身承受附加的弯矩和扭矩，而且还会降 低轮胎与路面的附着力。

二、支承约束最小化耦连原理：

1、四轮悬架矩形布置车辆的支承约束最小化：互不联系的四个车轮的 空气悬架或油气悬架，对车身提供四个独立的“静不定”垂向约束，各轮 荷取决于各轮弹簧的刚度与变形。图1中四个大圆圈表示四个车轮的空气 悬架或油气悬架，两弹簧间的粗实线表示充分连通。如果将其中非对角的 一对(同轴的左右，或同侧的前后)弹簧充分连通起来，使这一对弹簧的 载荷相等或成一定比例，这样的关联关系就消除了一个约束，使其成为“静 定的”系统；相连通的两个垂向反力可化简为一个合力，其作用点小圆圈 表示。原来的四点垂向静载约束反力可化简为等效的三个约束反力，成为 “拟三角支承”(图中虚线所示，三角形的三顶点表示等效支承点的位置， 下同)，其反力完全由质心位置所决定，并消除了对车身的附加扭转载荷。

2、三轴车辆的支承约束最小化：三轴六轮的车辆，一般具有六个垂向 约束。图2中符号表示与以上相同。若实现三对弹簧连通(注意保留左右 独立的支承点)，如第一轴左右弹簧的充分连通，第二轴与第三轴的同侧充 分连通，则可实现“拟三角支承”系统；反过来，第三轴左右弹簧的充分 连通，第一轴与第二轴的同侧充分连通，也可实现“拟三角支承”系统(图 2-1，2-2中虚线所示)。若实现第一轴、第三轴左右弹簧的充分连通，可以 实现“拟菱形支承”(图3中虚线所示，菱形四个顶点表示等效支承点的位 置，下同)。