载货车半主动双向馈能油气悬架系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于载货车能量回收领域，具体涉及一种载货车半主动双向馈能油气悬架 系统。
【背景技术】
[0002] 经济性和舒适性是评价汽车性能的重要指标。目前，各汽车生产厂家都在追求低 油耗，而能量回收为降低油耗提高经济性开辟了新的有效途径。在国际经济危机和国内燃 油费改税的大环境下，进行车辆振动能量回收，用于耗能系统，提高燃油经济性具有重要意 义。随着生活水平的不断提高和汽车行业的飞速发展，人们对整车舒适性提出了更高的要 求，而悬架系统直接影响整车的舒适性。在车辆设计时，把整车经济性和舒适性有机结合具 有重要意义。因此，把悬架设计和振动能量回收有机结合，设计出能够使车辆舒适性最佳且 振动能量回收效率高的悬架系统具有重要实用价值。
[0003] 目前，压缩缸馈能主要有两种：一种是采用气缸单向馈能；另一种是采用油缸单 向馈能。这两种馈能方法均属单向馈能，因此能量回收效率较低，而且在回收能量的同时没 有对整车舒适性给予足够的考虑。
[0004] 现有的载货车振动能量回收系统一般安装在车架和车桥之间，主要有两种具体实 现形式：一种是直接垂向放置馈能压缩缸，如能够在压缩时能够储存能量的气缸或者油缸 等，这种方式因在载货车实际使用过程中悬架动挠度较小，能量回收效率很低，实用性很 差，同时辅助部件较复杂，成本较高；另一种实现形式是馈能压缩缸沿车架纵向方向放置， 通过安装在车架和车桥之间的齿轮齿条机构实现运动形式的转换，由于在实际应用过程中 车桥具有六自由度的运动，齿轮齿条经常出现折断的故障，导致能量回收系统失效，这种实 现形式可靠性较差。
[0005] 而且现有的载货车振动能量回收系统，对于高频小振幅的振动难以回收，而大振 幅的振动又较少，导致能量回收效率低下，尚不能达到振动能量高效率回收的要求，也不能 较好的提高整车舒适性且在有些工况下还恶化了舒适性，因而现有的载货车振动能量回收 系统难以推广。此外，目前在载货车领域还尚未出现成熟的兼顾整车舒适性和振动能量回 收效率的馈能悬架系统。
[0006] 因此，如何在载货车上安装能够提高整车舒适性、结构简单、性能可靠、且回收效 率高的振动能量回收系统成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007] 针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、性能可靠、能更 有效的回收车辆振动能量，提高燃油经济性，并改善载货汽车的舒适性的载货车半主动双 向馈能油气悬架系统。
[0008] 本发明采用的技术方案如下：
[0009] -种载货车半主动双向馈能油气悬架系统，其特征在于，包括：依次连接的钢板弹 簧、吊耳、油缸连杆、第一油缸、第二油缸、气缸、油水分离器、空气增压器和储气罐；
[0010] 所述钢板弹簧一端连接在车架上，另一端连接在所述吊耳上；
[0011] 所述吊耳一端通过旋转副连接在车架上，另一端通过旋转副与所述油缸连杆连 接；
[0012] 所述第一油缸的无杆腔与所述油缸连杆连接，所述第一油缸的有杆腔经由活塞杆 通过旋转副连接在所述车架上；
[0013] 所述第一油缸和所述第二油缸之间通过第一油管和第二油管连接；
[0014] 所述气缸与所述第二油缸和所述油水分离器相连接；
[0015] 其中，在载货车的行驶过程中，通过所述吊耳的旋转运动，带动油液从所述第一油 缸向所述第二油缸流动，进而带动所述第二油缸压缩所述气缸的气体，以对所述储气罐进 行充气。
[0016] 优选地，当所述载货车处于第一状态时，所述吊耳顺时针旋转，使得所述第一油缸 与所述第一油缸的活塞杆之间发生压缩运动，进而带动所述第二油缸压缩所述气缸的气 体，经压缩的气体沿第一气路对所述储气罐进行充气；当载货车处于第二状态时，所述吊耳 逆时针旋转，使得所述第一油缸与所述第一油缸的活塞杆之间发生复原运动，进而带动所 述第二油缸压缩所述气缸的气体，经压缩的气体沿第二气路对所述储气罐进行充气。
[0017] 优选地，所述第一油缸与所述第二油缸之间设置有第一单向阀、第二单向阀、第三 单向阀、第四单向阀以及与所述第一单向阀和第二单向阀相连的蓄能器，其中，所述第一单 向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀在所述第一状态和所述第二状态时均处于关闭 状态。
[0018] 优选地，在所述第一状态时，如果所述第二油缸处于第一极限位置则所述第一油 缸的有杆腔需要的油液通过第四单向阀进行补偿，且因所述第一油缸的活塞杆造成的多余 油液，流经所述第一单向阀，由所述蓄能器存储；以及在所述第二状态时，如果所述第二油 缸处于第二极限位置则所述第一油缸的无杆腔所需要的油液一部分通过第三单向阀进行 补偿，另一部分因所述第一油缸的活塞杆造成的需求油液由所述蓄能器流出，经所述第二 单向阀进行补偿。
[0019] 优选地，还包括与所述气缸连接的空气滤清器；其中，所述气缸的有杆腔与所述空 气滤清器之间设置有第五单向阀，所述气缸的无杆腔与所述空气滤清器之间设置有第六单 向阀；所述气缸的无杆腔与所述油水分离器之间设置有第七单向阀，所述气缸的有杆腔与 所述油水分离器之间设置有第八单向阀。
[0020] 优选地，还包括设置在所述储气罐上的压力传感器和与所述所述储气罐连接的发 动机气压分流系统，以及分别与所述压力传感器和所述发动机气压分流系统通信连接的电 子控制单元，以及与所述储气罐连接的溢流阀和气压能消耗系统。
[0021] 优选地，当所述压力传感器测得所述储气罐的压力值p<pa时，所述发动机气压 分流系统处于开启状态；当所述压力传感器测得所述储气罐的压力值P>Pa时，所述发动 机气压分流系统处于关闭状态；其中，Pa为设定的储气罐的压力值的阈值下限值。
[0022] 优选地，当所述发动机气压分流系统处于关闭状态时，所述载货车半主动双向馈 能油气悬架系统处于能量回收的第一状态和第二状态，其中，在所述第一状态下，如果所述 储气罐的压力值？>^，则通过所述溢流阀将部分压缩空气释放到大气中，且此时第八单向 阀关闭，所述第五单向阀打开；以及在所述第二状态下，如果所述储气罐的压力值P>Pb， 则通过所述溢流阀将部分压缩空气释放到大气中，且此时第七单向阀关闭，所述第六单向 阀打开，其中，Pb为设定的储气罐的压力值的阈值上限值。
[0023] 优选地，所述第一气路包括依次连接的气缸的无杆腔、第七单向阀、油水分离器和 储气罐形成的气体通路；所述第二气路包括依次连接的气缸的有杆腔、第八单向阀、油水分 离器和储气罐形成的气体通路。
[0024] 优选地，还包括：
[0025] (1)根据气压能消耗系统所需要的工作气压及增压器的增压比Π，计算得系统 的最大工作压力P_ =Pe/Π;
[0026] (2)根据吊耳材料的强度，可得吊耳能够承担的安全工作力F;
[0027] (3)根据吊耳能够承担的安全工作力F及系统的最大工作压力？_，利用公式
，计算可得第一油缸的缸筒内半径Ru;根据安全工作力F及油缸活塞杆的强度， 选择第一油缸的活塞杆的半径为Rg ;
[0028] (4)根据第二油缸和气缸在车架上的安装空间，选择第二油缸与第一油缸的工作 行程比值β2 ;
[0029] (5)根据第一油缸的缸筒内半径Ru及第二油缸与第一油缸的工作行程比值β 2,计 算可得第二油缸的缸筒内半径ru =Ru/i3 ;
[0030] (6)根据试验测得空载和满载情况下吊耳的摆动角范围Θ，吊耳的长度X，利用L =2χΘ可得第一油缸的活塞行程L;
[0031] (7)根据第一油缸排出的油液完全流入第二油缸，且第二油缸排出的油液完全流 入第一油缸的要求确定第二油缸的活塞杆的半径为rg =R/β
[0032] (8)根据布置空间，选择气缸的活塞杆半径为rg，工作行程为1;
[0033](9)根据车辆参数通过仿真或者理论计算得悬架系统舒适性的最佳阻尼比ξ、钢 板弹簧承担载荷m、钢板弹簧刚度Κ;利用公式
计算可得悬架系统的最佳阻尼 值C;
[0034] (10)根据悬架系统的最佳阻尼值C，选择气管和油管的直径，并进行管路布置。
[0035] 本发明提供的一种载货车半主动双向馈能油气悬架系统，其有益效果在于，利用 吊耳杠杆比及油缸的缸径比放大工