轮式两栖车辆可收放式油气悬架系统和控制方法技术方案

本发明专利技术公开了轮式两栖车辆可收放式油气悬架系统及其控制方法，除了实现缓冲减振功能外，还可以双向主动运动，实现车轮的收放功能以及车身高度调整功能。该系统中，液压动力模块通过供油通道和回油通道连接悬架油气弹簧模块；液压动力模块为各悬架油气弹簧模块提供液压能源；每个悬架油气弹簧模块包括工作油缸、蓄能器、第一阻尼阀总成、第二阻尼阀总成和电磁阀组；工作油缸的上耳环连接车体、下耳环连接在悬架下横臂耳环支座上；第一阻尼阀总成安装于工作油缸的无杆腔与蓄能器之间，第二阻尼阀总成安装于工作油缸的有杆腔与无杆腔之间；电磁阀组用于控制液压动力模块进出工作油缸有杆腔和无杆腔的油液，以及工作油缸的有杆腔与无杆腔是否连通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车辆悬架系统，特别涉及一种用于轮式水陆两栖车辆悬架系统，属于车辆工程领域。
技术介绍
由于轮式水陆两栖车辆在江河沟渠交错,湖泊池塘密布的水网地区表现出很强的机动性，因此被广泛地应用在军民运输、抢险救灾以及休闲娱乐等方面。目前两栖车辆在水上的航速大多在10公里/小时左右。影响两栖车辆水上航速提高的一个重要原因是浸泡在水中的车轮产生了较大的航行阻力。如果两栖车辆在水上航行时能将车轮提升起来，就可以减少航行阻力，从而提高航速。轮式水陆两栖车辆的车轮与车体通过悬架系统连接。悬架是车辆的重要部件，它主要有弹性元件、阻尼元件、导向机构及横向稳定器等组成。悬架把车架(或车身)与车轴(车轮)弹性的连接起来，主要作用是传递作用在车轮与车架(或车身)之间的一切力和力矩；缓冲不平路面传递给车架(或车身)的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，控制车轮的运动规律，保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。油气悬架是使用油气弹簧的一种悬架类型。油气弹簧主要由工作油缸、蓄能器和阻尼阀总成组成。油气弹簧以工作油缸中的油液传递压力，用蓄能器中的惰性气体(通常为氮气)作为弹性介质，同时，阻尼阀总成内部的节流孔、单向阀等结构使其具有减振器的阻尼功能。由于普通油气弹簧的主动运动只有伸出动作，不能用于提升车轮，也就无法实现两栖车辆水上航行时的车轮收放功能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种轮式两栖车辆可收放式油气悬架系统和控制方法，该方案除了实现普通油气悬架系统的缓冲减振功能外，还可以双向主动运动，实现车轮的收放功能以及车身高度调整功能。所述轮式两栖车辆可收放式油气悬架系统，包括液压动力模块、悬架油气弹簧模块、供油油路和回油油路；液压动力模块通过供油通道和回油通道连接悬架油气弹簧模块；其中悬架油气弹簧模块的数量与车轮的数量一致；液压动力模块为各悬架油气弹簧模块提供液压能源；每个悬架油气弹簧模块包括工作油缸、蓄能器、第一阻尼阀总成、第二阻尼阀总成和电磁阀组；其中，工作油缸承受着整个车辆的垂向载荷，无杆腔在上，有杆腔在下；工作油缸的上耳环连接车体、下耳环连接在悬架中下横臂的耳环支座上；这样作用在车轮上的地面反力就可以先后通过转向节、下横臂和工作油缸向上传给车体。工作油缸同时可以调节车轮相对车体的位置，当工作油缸伸长时，工作油缸下压下横臂，驱动车轮下行；反之，当工作油缸缩短时，工作油缸上提下横臂，驱动车轮上行。在陆上，工作油缸调节车轮相对车体的位置可以实现车身高度的调整；在水上，工作油缸调节车轮相对车体的位置可以实现车轮的收放。本实施例采用的蓄能器为隔膜式结构，通过隔膜将液压油与预充的氮气隔开，充入蓄能器的油液会改变氮气的体积，氮气的压力随之发生非线性变化，油液的压力与气体压力相对，油气弹簧因此产生非线性的弹簧力。第一阻尼阀总成安装于工作油缸的无杆腔与蓄能器之间，第二阻尼阀总成安装于工作油缸的有杆腔与无杆腔之间；当油液流过阻尼阀总成时，其中的节流阀对油液具有节流作用，油气弹簧从而产生阻尼力。电磁阀组用于控制液压动力模块进出工作油缸有杆腔和无杆腔的油液，以及工作油缸的有杆腔与无杆腔是否连通。轮式两栖车辆可收放式油气悬架系统的控制方法具体分为以下三种工况进行控制：在正常行驶时的缓冲减振工况下：通过控制电磁阀组使得工作油缸的有杆腔与无杆腔连通，液压动力模块与工作油缸有杆腔和无杆腔的油液交互通道关闭；液压动力模块不工作；油液在工作油缸和蓄能器之间流动，由第一阻尼阀总成和第二阻尼阀总成提供缓冲减震功能；在水中车轮收放工况下：当令车轮收起时，通过控制电磁阀组使得工作油缸的有杆腔与无杆腔之间的交互通道关闭，液压动力模块与工作油缸有杆腔和无杆腔的油液交互通道连通；液压动力模块工作，其输出的油液通过电磁阀组和第二阻尼阀总成流向工作油缸的有杆腔，推动活塞杆缩回，从而收起车轮，同时无杆腔和储能器的油液通过回油通道回油至液压动力模块；当活塞杆完全缩回时，液压动力模块停止工作，关闭液压动力模块与工作油缸有杆腔之间的供油通道，使车轮保持完全收起状态；当令车轮放下时，通过控制电磁阀组使得工作油缸的有杆腔与无杆腔之间的交互通道连通，液压动力模块与工作油缸有杆腔的供油通道连通，液压动力模块与工作油缸无杆腔的回油通道关闭；液压动力模块工作，其输出的油液流向工作油缸的无杆腔和有杆腔，由于两腔活塞有效作用面积的不同，工作油缸的活塞杆伸出，从而放下车轮；当活塞杆完全伸出时，液压动力模块停止工作，关闭液压动力模块与工作油缸有杆腔之间的供油通道，车轮保持完全放下状态；在车身高度调整工况下：当降低车身高度时，通过控制电磁阀组使得工作油缸的有杆腔与无杆腔之间的交互通道连通，液压动力模块与工作油缸有杆腔的供油通道连通，液压动力模块与工作油缸无杆腔的回油通道关闭，并且设置供油通道向液压动力模块中的油箱直接回油；车辆由于自重原因，迫使工作油缸活塞杆缩回，无杆腔的油液通过供油通道流回液压动力模块中的油箱；当车身高度降低到指定高度时，关闭液压动力模块与工作油缸有杆腔的供油通道以及截止供油通道向油箱回油，使车身高度保持不变；当增加车身高度时，通过控制电磁阀组使得工作油缸的有杆腔与无杆腔之间的交互通道连通，液压动力模块与工作油缸有杆腔的供油通道连通，液压动力模块与工作油缸无杆腔的回油通道关闭，供油通道不直接回油；液压动力模块工作，其输出的油液流向工作油缸的无杆腔和有杆腔，由于两腔活塞有效作用面积的不同，工作油缸的活塞杆伸出，有杆腔的油液通过回油通道回油；当车身高度增加到指定高度时，液压动力模块停止工作，关闭液压动力模块与工作油缸有杆腔的供油通道，使车身高度保持不变。有益效果：(1)可实现水上车轮收放、陆上正常行驶和陆上车体高度调节三种功能：在水中行驶时，可以将水陆两栖车辆车轮收入车体内部，从而降低水中行驶阻力，大大提高其水中行驶速度；在陆地行驶时，可以为车辆提供缓冲减振作用，使车辆平稳行驶，同时可以通过主动调整车高使车辆拥有更好的通过性。(2)本专利技术各功能实现仅靠电磁阀的打开与关闭以及液压泵的启动即可实现，控制简单。(3)可使用商品化的单向阀、节流阀和溢流阀组成阻尼阀总成，其阻尼特性稳定且易于精确调整。(4)所有的元件可采用标准件，系统成本较低。附图说明图1为本专利技术实施例的悬架系统总图；图2为本专利技术实施例的液压动力模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮式两栖车辆可收放式油气悬架系统，其特征在于，包括液压动力模块、悬架油气弹簧模块、供油油路和回油油路；液压动力模块通过供油通道和回油通道连接悬架油气弹簧模块；其中悬架油气弹簧模块的数量与车轮的数量一致；液压动力模块为各悬架油气弹簧模块提供液压能源；每个悬架油气弹簧模块包括工作油缸、蓄能器、第一阻尼阀总成、第二阻尼阀总成和电磁阀组；其中，工作油缸承受着整个车辆的垂向载荷，无杆腔在上，有杆腔在下；工作油缸的上耳环连接车体、下耳环连接在悬架中下横臂的耳环支座上；第一阻尼阀总成安装于工作油缸的无杆腔与蓄能器之间，第二阻尼阀总成安装于工作油缸的有杆腔与无杆腔之间；电磁阀组用于控制液压动力模块进出工作油缸有杆腔和无杆腔的油液，以及工作油缸的有杆腔与无杆腔是否连通。

【技术特征摘要】
1.一种轮式两栖车辆可收放式油气悬架系统，其特征在于，包括液压动力
模块、悬架油气弹簧模块、供油油路和回油油路；液压动力模块通过供油通道
和回油通道连接悬架油气弹簧模块；其中悬架油气弹簧模块的数量与车轮的数
量一致；
液压动力模块为各悬架油气弹簧模块提供液压能源；
每个悬架油气弹簧模块包括工作油缸、蓄能器、第一阻尼阀总成、第二阻
尼阀总成和电磁阀组；其中，
工作油缸承受着整个车辆的垂向载荷，无杆腔在上，有杆腔在下；工作油
缸的上耳环连接车体、下耳环连接在悬架中下横臂的耳环支座上；
第一阻尼阀总成安装于工作油缸的无杆腔与蓄能器之间，第二阻尼阀总成
安装于工作油缸的有杆腔与无杆腔之间；
电磁阀组用于控制液压动力模块进出工作油缸有杆腔和无杆腔的油液，以
及工作油缸的有杆腔与无杆腔是否连通。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一阻尼阀总成包括第一
单向节流阀(7,8)和第一溢流阀(9)；第二阻尼阀总成包括第二单向节流阀
(21,22)和第二溢流阀(23)；电磁阀组包含第一电磁阀(10)、第二电磁阀(11)
和第三电磁阀(12)；
工作油缸的无杆腔分别与第一电磁阀(10)的一个工作油口、第二电磁阀
(11)的一个工作油口、第一单向节流阀(7,8)的入口以及第一溢流阀(9)的
入口相连接；第一单向节流阀(7,8)的出口及第一溢流阀(9)的出口与蓄能器
的工作油口相连接；第二电磁阀(11)的另一个工作油口与液压动力模块的回
油通道相连；
工作油缸的有杆腔分别与第二单向节流阀(21，22)的入口及第二溢流阀
(23)的入口相连接；第二单向节流阀(21，22)的出口及第二溢流阀(23)
的出口均与第一电磁阀(10)的另一个工作油口及第三电磁阀(12)的一个工
作油口相连接；第三电磁阀(12)的另一个工作油口与液压动力模块中的供油

\t通道相连。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，液压动力模块包括第四电磁阀
(13)、第三溢流阀(19)、过滤器、电机(16)、液压泵(17)、第三单向阀(18)、
第三节流阀(14)、分流集流阀(20)、供油通道、回油通道；液压动力模块通
过分流集流阀为各个悬架油气弹簧模块输出等量的液压油；
电机(16)的旋转轴与液压泵(17)的旋转轴相连；过滤器的吸油口伸到
液压油内，出油口则与液压泵(17)的吸油口相连；液压泵(17)的出油口分
别连接第三溢流阀(19)的入口和第三单向阀(18)的入口；第三溢流阀(19)
的出口直接回油；第三单向阀(18)的出口则分别连接第四电磁阀(13)的一
个工作油口及分流集流阀(20)的入口；第四电磁阀(13)的另一个工作油口
则通过第三节流阀(14)回油；分流节流阀(20)的两个出口分别连接悬架油
气弹簧模块的供油通道，而悬架油气弹簧模块的回油通道则直接回到液压动力
模块的油箱。
4.一种如权利要求1所述轮式两栖车辆可收放式油气悬架系统的控制方法，
其特征在于，分为以下三种工况进行控制：
在正常行驶时的缓冲减振工况下：
通过控制电磁阀组使得工作油缸的有杆腔与无杆腔连通，液压动力模块与
工作油缸有杆腔和无杆腔的油液交互通道关闭；液压动力模块不工作；油液在
工作油缸和蓄能器之间流动，由第一阻尼阀总成和第二阻尼阀总成提供缓冲减
震功能；
在水中车轮收放工况下：
当令车轮收起时，通过控制电磁阀组使得工作油缸的有杆腔与无杆腔之间
的交互通道关闭，液压动力模块与工作油缸有杆腔和无杆腔的油液交互通道连
通；液压动力模块工作，其输出的油液通过电磁阀组和第二阻尼阀总成流向工
作油缸的有杆腔，推动活塞杆缩回，从而收起车轮；当活塞杆完全缩回时，液
压动力模块停止工作，关闭液压动力模块与工作油缸有杆腔之间的供油通道，
使车轮保持完全...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志成，赵玉壮，杨林，张斌，李景宇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11