[发明专利]双通道侧向刚度主动油气悬架

说明书

技术领域

本专利涉及一种车辆主动悬架结构，具体地是公开一种双通道侧向刚度主动油气悬架。

背景技术

1、主动及半主动悬架

悬架是车辆底盘的重要部件，位于车架与车桥之间，承接底盘对地面的缓冲减震功能，并对车辆的行驶平顺性及操纵稳定性有重大的影响。悬架有被动悬架、半主动悬架、主动悬架等几种形式，体现着对底盘姿态、刚度、阻尼等力学特性以及车辆运行姿态的控制程度。普通车辆，尤其是载重车辆，底盘通常采用的是被动悬架结构，刚度、阻尼结构固定，车辆的行驶平顺性及操纵稳定性较差。随着驾驶品质、操纵品质以及运输安全性、乘坐舒适性的要求，人们开始对悬架的刚度、阻尼以及运行姿态提出了主动控制的要求，进而开发出半主动及主动悬架系统。

主动悬架能够根据汽车的承载状态、运行状态和路面状况，适时地调节悬架的姿态、刚度和阻尼，使悬架系统处于最佳减振状态，车辆在各种路面状况下都会有良好的平顺性、稳定性和舒适性。主动悬架的关键部件是其执行机构，也就是可以调节、控制的悬架姿态、刚度及阻尼系统。

国外轿车、乘用车等高档产品相继研发、应用了半主动、主动悬架系统。主要是采用电子控制技术对悬架的刚度、阻尼进行控制。悬架的基本载体是螺旋弹簧、空气弹簧和液压电子阻尼器。受结构形式、控制容量、系统成本等因素的限制，半主动、主动悬架在商用车辆及载重运输车辆的应用很少。

2、油气悬架

油气悬挂缸集成了空气弹簧和液压阻尼器的结构原理与使用功能，具有更加良好的力学特性和应用范围。油气悬挂缸內部充注氮气和液压油。氮气作为弹性介质和储能介质，具有变刚度特性，而且比金属弹性材料具有更大的储能比。液压油作为阻尼介质，通过悬挂缸内部的阻尼结构产生阻尼力。

由于将氮气封装在缸体结构内，因而油气悬挂缸具有比空气弹簧更大的工作压力和容量。同常规液压缸结构类似，按运动关系与安装结构，油气悬挂缸也由缸筒组件与活塞杆组件构成，内部容积隔腔包含有杆腔、无杆腔，活塞杆通常是空心结构。其中，无杆腔称为悬缸内腔，由缸筒内腔及活塞杆内腔构成。有杆腔称为副油腔，是由缸筒组件与活塞杆组件在悬挂缸腰部侧壁间围成的环状空间。

双油腔结构，悬缸内腔作为一个腔体使用，内部充注液压油和氮气，也称油气混合腔或混合油腔。在使用过程中，副油腔的容积空间变化幅度最大，通常用作悬挂缸内部阻尼流量的来源。副油腔内部充注液压油，并在其腔体内侧的活塞杆侧壁上设有阻尼通道与悬缸内腔接通。只充注液压油的油腔称为纯油腔，包括可变纯油腔和不可变纯油腔。可变纯油腔与混和油腔连通形成阻尼通道。悬挂缸压缩或拉神时，可变纯油腔和混和油腔的容积、压力发生变化产生阻尼流量。悬挂缸内腔系统压力对外提供弹性力的作用面积，称为压力作用面积。随悬挂缸压缩或拉伸速度而产生阻尼流量的面积，称为阻尼流量面积。悬挂缸的弹性力，由悬挂缸内腔系统压力和压力作用面积决定。系统的阻尼流量，由阻尼流量面积和悬挂缸压缩或拉伸速度决定。

三油腔结构是通过活塞或阀板结构将悬缸内腔分隔为缸筒内腔和活塞杆内腔，活塞或阀板上布置有阻尼结构。副油腔通过活塞杆侧壁阻尼结构与悬缸内腔导通。

悬挂缸的阻尼流量来源于悬挂缸压缩或拉伸时可变纯油腔的容积变化。而阻尼流量的产生必须将可变纯油腔连接到混合油腔，或通过另外一个纯油腔最终连接到混合油腔，以形成阻尼通道。否则悬挂缸内部的力学关系就不成立。从现有的各种悬缸结构来看，副油腔都是作为系统阻尼流量的主要来源，并无一例外地均与悬缸内腔接通，形成对外封闭的液压回路。

图1～图9，为现有油气悬挂缸的主要结构形式。图1、图2为单气室双油腔结构。图3～图6为单气室三油腔结构，其中图6为压力补偿型结构。图7～图9为双气室三油腔结构，图7为正向串联结构，图8、图9为反压对置结构。

常规的阻尼结构由阻尼孔、单向阀组成，使用过程中不可调控。系统的阻尼特性为基于速度项、正反向差异的二次曲线F＝f(v)，参见图14。

图1～图7结构，刚度特性基本一致，特性曲线参见图12，为一条正向非线性曲线，在曲线的起始位置存在硬点。整个悬挂缸内腔系统是一个封闭的回路，无法引入外部输入进行控制。但可以基于内部空间及结构布置变阻尼机构，在一定程度上实现变阻尼控制。参见图15变阻尼特性曲线。