液压主动悬架系统的制作方法

1.本发明涉及汽车结构技术领域，特别涉及一种液压主动悬架系统。


背景技术：

2.悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是通过主动悬架系统，把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。
3.然而，目前的悬架在遇到转向控制、上下货、恶路的通过、车身悬空等特殊情况时，仍存在一些不足之处，需要进行改善。另外，对于目前的车辆的转向系统和制动系统，在制动系统和转向系统出现故障、失效时，容易出现事故。
4.因此，往往需要设置分别对应制动系统或转向系统的冗余系统，然而，转向系统和制动系统中所应用的油液不同，且与主动悬架系统所应用的油液也不同，因此转向系统和制动系统需各自采用一套动力源为各系统提供液压助力，不仅零件多，占用空间大，且成本高。


技术实现要素：

5.为了上述技术问题，本公开提供一种液压主动悬架系统。
6.第一方面，本公开提供一种液压主动悬架系统，包括：储油模块，包括储存悬架油液的储油箱；平衡模块，通过供油主路与所述储油模块连接；四条液压支路，与所述平衡模块连接，所述平衡模块用于平衡四个所述液压支路的油压；以及冗余支路，与所述储油模块连通且与所述平衡模块并联，所述冗余支路内包括所述悬架油液和冗余油液，其中，所述储油模块通过所述悬架油液向所述平衡模块提供第一油压，所述储油模块通过所述悬架油液向所述冗余支路提供第二油压，所述冗余支路将所述悬架油液的所述第二油压转换为所述冗余油液的冗余油压。
7.在一些实施例中，所述冗余支路包括：第一电磁阀，用于控制所述冗余支路与所述储油模块的通断；压力传递模块，包括第一缸体和第一活塞，所述第一活塞位于所述第一缸体内并将所述第一缸体分为不连通的两个腔体，靠近所述第一电磁阀一侧的腔体内容纳所述悬架油液，远离所述第一电磁阀一侧的腔体内容纳冗余油液；其中，在所述第一电磁阀开启后，所述储油模块通过所述悬架油液向所述冗余支路提供所述第二油压，所述第二油压推动所述第一活塞在所述第一缸体内向远离所述第一电磁阀的方向移动，所述悬架油液挤压所述冗余油液以将所述第二油压转换为冗余油压。
8.在一些实施例中，所述冗余支路包括：转向分支路，用于与所述转向系统连接；以及制动分支路，用于与制动系统连接，其中，所述转向分支路与制动分支路并联。
9.在一些实施例中，所述储油模块还包括：液压泵，位于所述供油主路，并连接于所述储油箱和所述平衡模块之间；第一油压弹簧，通过第一支路与所述供油主路连接，并位于
所述液压泵和所述平衡模块之间；以及油压辅助组件，包括第二电磁阀和第二油压弹簧，所述油压辅助组件通过第二支路与所述供油主路连接，并位于所述第一油压弹簧和所述平衡模块之间，其中，所述第一油压弹簧和所述第二油压弹簧与电子控制单元电性连接。
10.在一些实施例中，所述平衡模块包括中央缸，所述中央缸包括：平衡腔体，包括中部腔体和位于所述中部腔体两端的端部腔体，所述中部腔体的容积大于所述端部腔体的容积；平衡活塞，包括三个刚性连接的子活塞，分别位于所述端部腔体和所述中部腔体，三个所述子活塞将所述平衡腔体分为左前腔体、右后腔体、左后腔体和右前腔体，且所述左前腔体和所述右前腔体位于所述端部腔体。
11.在一些实施例中，所述左前腔体与所述右后腔体相邻，所述左后腔体与所述右前腔体相邻。
12.在一些实施例中，所述平衡模块还包括平衡支路，所述平衡支路的一端均与所述供油主路连接，所述平衡支路的另一端均与所述中央缸的所述平衡腔体连接，用于将所述储油模块的所述第一油压传递至所述中央缸；其中，所述平衡支路包括四条并联的左前支路、右后支路、左后支路和右前支路，每条所述平衡支路上均设置有第三电磁阀，用于控制每条平衡支路的通断。
13.在一些实施例中，所述左前支路和所述右前支路之间连接有第四电磁阀；以及所述右后支路和所述左后支路之间连接有第五电磁阀。
14.在一些实施例中，每条所述液压支路包括：支路油缸，与所述中央缸的对应腔体连接，所述支路油缸包括第二缸体和第二活塞，其中，所述悬架油液在所述第一油压的作用下进出所述第二缸体，以实现对悬架的减震缓冲，且通过所述第二活塞的活塞杆的伸出长度调节悬架的高度。
15.在一些实施例中，所述液压支路还包括：阻尼阀，连接于所述中央缸与所述支路油缸之间，通过调节所述支路主路的所述悬架油液的流通面积，以调节所述液压支路的阻尼。
16.在一些实施例中，所述液压支路还包括第三油压弹簧和第四油压弹簧；其中，所述第三油压弹簧和所述第四油压弹簧分别连接在所述阻尼阀的两端，且所述第三油压弹簧和所述第四油压弹簧与电子控制单元电性连接。
17.在一些实施例中，所述液压支路还包括刚度调节组件，所述刚度调节组件包括：第五油压弹簧，用于与所述支路油缸连通，且与电子控制单元电性连接；弹簧刚度转换阀，通过控制所述第五油压弹簧与所述支路油缸的通断，控制所述液压支路的刚度。
18.在一些实施例中，所述液压支路还包括：振动传感器，包括一个或多个，用于检测车身的振动；高度传感器，用于检测悬架的高度；以及压力传感器，用于检测所述支路油缸的油压。
19.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过主动悬架系统的储油模块内的悬架油液，可以为与悬架油液需求不同油液的转向系统和制动系统提供冗余系统，避免为转向系统和制动系统的冗余系统单独设置相应的油箱，减少零件的数量及空间的占用。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
21.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
22.图1示出了主动悬架系统的储油模块、平衡模块以及冗余支路的油路示意图；图2示出了左前液压支路的油路示意图；图3示出了右后液压支路的油路示意图。
具体实施方式
23.现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开的内容，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。
24.按车辆在行驶过程中悬架的性能是否受到控制，可将悬架分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种基本类型。凡是不需要输入能量进行控制的悬架称为被动悬架，输入少量能量调节阻尼系数的可控阻尼悬架称为半主动悬架。
25.而主动悬架是指悬架系统的刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶条件进行动态自适应调节，使悬架系统始终处于极佳的减震状态。
26.主动悬架系统是由电脑控制的一种新型悬架系统。主动悬架系统，通过改变悬架系统的振动、高度和阻尼等，起到控制车身振动和车身高度的功能，主动悬架系统具有控制车身运动的功能。
27.对于目前的车辆的转向系统和制动系统，在制动系统和转向系统出现故障、失效时，容易出现事故。
28.因此，往往需要设置分别对应制动系统或转向系统的冗余系统，然而，转向系统和制动系统中所应用的油液不同，且与主动悬架系统所应用的油液也不同，因此转向系统和制动系统需各自采用一套动力源为各系统提供液压助力，不仅零件多，占用空间大，且成本高。
29.为解决上述技术问题，本公开提供一种液压主动悬架系统，如图1和图2所示，液压主动悬挂系统包括储油模块10、平衡模块20、四条液压支路30以及冗余支路40。
30.其中，储油模块10可以通过供油主路111与平衡模块20连通，用于向平衡模块20供油。储油模块10包括储存悬架油液的储油箱11、液压泵12、第一油压弹簧13以及油压辅助组件。
31.储油箱11内的储存有低压的悬架油液，液压泵12位于供油主路111上，并设置于储油箱11和平衡模块20之间，将储油箱11内低压的悬架油液加压变成高压的悬架油液，使悬架油液产生高压油压进入平衡模块20或冗余支路40。液压泵12可以是齿轮泵、柱塞泵等，也可以为有刷电机或无刷电机，在此不作具体限定。
32.第一油压弹簧13，通过第一支路与供油主路111连接，并连接于液压泵12和平衡模块20之间；当供油主路111上的油压高于预设油压阈值时，高压油液可以溢流到第一油压弹簧13内，使供油主路111的油压可以维持在一个稳定的水平，起到过压保护的作用。
33.进一步地，第一油压弹簧13可以与车辆的电子控制系统（以下简称ecu）电性连接，通过ecu控制第一油压弹簧13的工作过程，使供油主路111里的压力可以做到更精准的控
制，控制精度更高，避免因泄压不足而导致的供油主路111的油压过大，造成系统管路或其他零件的损害，或避免因泄压过大，而产生的压力损失，需要重复补压灯不良情况。
34.油压辅助组件包括第二电磁阀14和第二油压弹簧15，油压辅助组件通过第二支路与供油主路111连接，并位于第一油压弹簧13和平衡模块20之间。
35.具体地，油压辅助组件能够减少液压泵12的建压时间（即建立压力的时间）。在液压泵12向平衡模块20及四条液压支路30提供悬架油液时，由于液压泵12的必要启动时间及管路长等原因，导致液压泵12需要运行一段时间后，才能建立平衡模块20以及四条液压支路30所需要的油压。在各车轮对应的支路油缸将悬架油液排出并降低车身高度后，需要重新建立油压时，可能会需要20-30秒的时间。
36.而通过油压辅助组件，可以起到辅助液压泵12建压的作用，具体地，在无需辅助建压时，第二油压弹簧15可以储存高压的悬架油液，在需要辅助建压时，打开第二电磁阀14（可以为二位二通换向阀），紧急释放第二油压弹簧15内预存的高压悬架油液，如此，使平衡模块20能够快速建压，加快了悬架上升的速度，可以缩短至少2-3秒。
37.进一步地，第二油压弹簧15也与ecu电性连接，在遇到路面颠簸，需要紧急抬升车身的情况，ecu可以快速预判并发送信号指示第二电磁阀14打开，使第二油压弹簧15释放高压悬架油液，从而极大的提高了主动悬架系统得到高压油液的速度。如此，建压时间短，使车身的反应速度更迅速。
38.进一步地，冗余支路40与储油模块10连通且与平衡模块20并联，储油模块10可以同时向平衡模块20和冗余支路40提供油压，例如，储油模块10通过悬架油液向平衡模块20提供第一油压，储油模块10通过悬架油液向冗余支路40提供第二油压。
39.整个平衡模块20内经流的油液为悬架油液，而冗余支路40内部分流经悬架油液，部分流经冗余油液，其中，冗余支路40将悬架油液的第二油压转换为冗余油液的冗余油压。
40.在本公开实施例中，冗余支路40用于向转向提供和制动系统提供冗余辅助，因此，冗余支路40包括与转向系统连接的转向分支路43和与制动系统连接的制动分支路44,且转向分支路43与制动分支路44并联。
41.进一步地，每条冗余支路40均包括第一电磁阀41和压力传递模块42。
42.其中，第一电磁阀41设置在液压泵12与压力传递模块42之间，可以为二位二通换向阀，第一电磁阀41用于控制冗余支路40与储油模块10的通断。压力传递模块42包括第一缸体和第一活塞，第一活塞位于第一缸体内并将第一缸体分为不连通的两个腔体，靠近第一电磁阀41一侧的腔体内容纳悬架油液，远离第一电磁阀41一侧的腔体内容纳冗余油液。
43.其中，冗余油液与悬架油液为非同种类且不能混合的油液，在制动分支路44内，冗余油液为制动油液，在转向分支路43内，冗余油液为转向油液。
44.在第一电磁阀41开启后，储油模块10通过悬架油液向冗余支路40提供第二油压，即液压泵12将储油箱11内的悬架油液加压并输送至冗余支路40，使液压泵12与压力传递模块42之间的悬架油液具有第二油压。第二油压推动第一活塞在第一缸体内向远离第一电磁阀41的方向移动，悬架油液挤压冗余油液以将第二油压转换为冗余油压。冗余油压用于向转向系统或制动系统提供辅助。
45.通过以上内容可知，本公开的主动悬架系统包括冗余支路40，使车辆的转向系统或制动系统的冗余系统可以利用主动悬架系统的储油模块10提供油压，具体地，通过冗余
支路40上的压力传递模块42，使不同油液之间的油压得以传递，可以使主动悬挂系统与制动系统或转向系统的冗余系统共用一个储油箱11和液压泵12，使得制动系统的冗余系统无需额外单独设置制动油液的储油箱11，以及转向系统的冗余系统也无需额外单独设置转向油液的储油箱11，减少零件的数量及堆叠空间。
46.进一步地，平衡模块20通过供油主路111与储油模块10连接；四条液压支路30与平衡模块20连接，平衡模块20用于将储油模块10的第一油压传递至相应液压支路30，且还可以平衡四个液压支路30的油压。
47.其中，平衡模块20包括中央缸21和四条平衡支路，平衡支路包括四条并联的左前支路221、右后支路222、左后支路223和右前支路224，分别对应左前轮、右后轮、左后轮以及右前轮。
48.每条平衡支路的一端与供油主路111连接，平衡支路的另一端均与中央缸21连接，用于将储油模块10中液压泵12产生的高压第一油压传递至中央缸21；其中，每条平衡支路上均设置有第三电磁阀225，用于控制每条平衡支路的通断。
49.其中，第三电磁阀225可以为二位二通的换向阀，第三电磁阀225与ecu连接，当车辆行驶至不平路面且发生颠簸时，各液压支路30中的振动传感器、高度传感器以及压力传感器将各车轮处悬架的各个信号传递至ecu，由ecu根据信号控制对应车轮的第三电磁阀225的开启与关闭，从而控制相应车轮的平衡支路的通断。
50.中央缸21包括平衡腔体和平衡活塞215，平衡腔体包括中部腔体和位于中部腔体两端的端部腔体，中部腔体的容积大于端部腔体的容积，中部腔体与端部腔体互为连通。
51.平衡活塞215包括三个刚性连接的子活塞，分别位于端部腔体和中部腔体，三个子活塞将平衡腔体分为连通的左前腔体211、右后腔体212、左后腔体和右前腔体，左前腔体211、右后腔体212、左后腔体213和右前腔体214分别与平衡支路的左前支路221、右后支路222、左后支路223和右前支路224连接，当某个腔体的压力发生变化时，平衡活塞215的三个活塞在平衡腔体内滑动，从而平衡四个腔体的油压，即四个平衡支路的油压。
52.如此，使四个车轮的悬架可以同时调节高度、阻尼或振动，以使整车车辆的运行过程中，更加舒适、稳定和安全。
53.进一步地，左前腔体211和右前腔体214位于端部腔体，右后腔体212和左后腔体213的大部分位于中部腔体。因此，左前腔体211和右前腔体214的容积小于右后腔体212和左后腔体213的容积，即前桥两轮的腔体容积小于后桥两轮的腔体容积。
54.由于前桥需要承担的重量大于后桥，因此相对于后桥，要求前桥的反应更加迅速，而体积小的前桥对应的腔体才可以满足前桥反应迅速的要求。例如，当前桥对应的液压支路30的油压发生变化时，会快速反应到端部腔体上，由于端部腔体体积小，体积变化率大反应迅速，使前桥能够快速与后桥进行平衡，从而能够使左前车轮或右前车轮的悬架快速作出反应，当后桥对应的液压支路30发生变化时，后桥对应的中部腔体体积大，体积变化率小，因此后桥与前桥平衡速度缓慢，使得左后轮和右后轮体现为柔软舒适的性能。
55.进一步地，左前腔体211与右后腔体212相邻，左后腔体213与右前腔体214相邻。
56.具体地，若左前腔体211对应的液压支路30的车轮发生变化，例如，左前车轮受到石块挤压，向上推动左前车轮的悬架，对应的左前车轮的液压支路30油压增加，对应在中央缸21的平衡腔体内时，左前腔体211的体积增加，从而推动平衡活塞215向右移动，使得右后
腔体212体积增加，而左后腔体213和右前腔体214又同时减少。
57.由此可知，右后腔体212对应的右后车轮的悬架升高，而左后腔体213对应的左后车轮的悬架以及右前腔体214对应的右前车轮的悬架高度下降。如此，可以在车辆一个液压支路30出现压力变化时，可以按照相反形式快速改变对角车轮的液压支路30的压力（即悬架高度）、按照相同形式快速改变相邻车轮的液压支路30的压力（即悬架高度），以限制车身在水平方向产生过大的侧倾，或限制车身在竖直方向产生过大的位移，从而以避免侧倾和颠簸现象的发生，提高车辆的乘坐的舒适性和车辆行驶的平顺性。
58.进一步地，左前支路221和右前支路224之间连接有第四电磁阀226，即第四电磁阀226用于控制前桥的两个液压支路30的通断；以及右后支路222和左后支路223之间连接有第五电磁阀227，即第五电磁阀227用于控制后桥的两个液压支路30的通断。第四电磁阀226和第五电磁阀227也可以为二位二通的换向阀。
59.在一些实施例中，四条液压支路30的结构可以相同，也可以不同。在本公开实施例中，左前液压支路和右前液压支路结构相同（如图2所示），但与左后液压支路、右后液压支路的结构可以不同（如图3所示）。如图2所示，标示左前的位置与中央缸21的平衡腔体的左前腔体211连接，如图3所示，标示右后的位置与中央缸21的平衡腔体的右后腔体212连接，以下均以左前液压支路为例进行详细说明。
60.液压支路30包括支路油缸31，与中央缸21的对应腔体连接，支路油缸31包括第二缸体和第二活塞312。其中，悬架油液在第一油压的作用下进出第二缸体，以实现对悬架的减震缓冲，且通过第二活塞312的活塞杆的伸出长度调节悬架的高度。
61.在一些实施例中，液压支路30还包括阻尼阀32，连接于中央缸21与支路油缸31之间，通过调节支路主路的悬架油液的流通面积，以调节液压支路30的阻尼。具体地，阻尼阀32为流量控制阀和步进电机（图中未显示）的组合，步进电机受ecu控制，当ecu根据传感器组件传递的信号，调整液压支路30的流量面积时，通过启动步进电机旋转，以调节流量控制阀的阀芯至对应位置，即可以调节所在液压支路30的“粗细”。
62.流量面积越小越“细”，悬架油液越难通过，阻尼越大。阻尼越大，在对应车轮的悬架遇到振动或颠簸时，由振动至平稳的振动时间越短。如此，可以根据实际路况和乘客需求，改变每个车轮悬架的振动时间。
63.在一些实施例中，液压支路30还包括第三油压弹簧33和第四油压弹簧34；其中，第三油压弹簧33和第四油压弹簧34分别连接在阻尼阀的两端，且第三油压弹簧33和第四油压弹簧34与电子控制单元电性连接。
64.第三油压弹簧33和第四油压弹簧34可以起到过压保护的作用，当液压支路30的油压过大时，第三油压弹簧33和第四油压弹簧34可以吸收高压的悬架油液，反之亦然，以此，防止液压支路30的油压过大超过预设油压阈值，保持液压支路30油压的稳定，避免液压支路30零件的损害。
65.在一些实施例中，液压支路30还包括刚度调节组件，刚度调节组件包括第五油压弹簧351以及弹簧刚度转换阀352。第五油压弹簧351用于与支路油缸31连通，且与电子控制单元电性连接；弹簧刚度转换阀352通过控制第五油压弹簧351与支路油缸31的通断，控制液压支路30的刚度。
66.具体地，弹簧刚度转换阀352返为常开阀，即断电导通，通电断开，在弹簧刚度转换
阀352断电时，悬架油液可以从支路油缸31进入或流出第五油压弹簧351，此时支路油缸31的活塞杆的伸缩量大，车辆在竖直方向上的位移变化量小，车辆的姿态变化小，因此车辆的振动小，舒适性高。
67.在遇到需要紧急提升支路油缸31刚度的情况，可以向弹簧刚度转换阀352通电，使弹簧刚度转换阀352断开，支路油缸31立刻变为不可压缩，刚度变大。此时，支路油缸31的活塞杆的伸缩量小，即悬架的回缩量很小，车辆的姿态变化很大，但车辆的运动性能好。
68.刚度调节组件通过与阻尼阀32的阻尼调节配合，以调整车辆满足乘客所需求的最佳运动状态和舒适度。
69.在一些实施例中，每条液压支路30还包括振动传感器36、高度传感器37以及压力传感器38。振动传感器36包括一个或多个，用于检测车身的振动；高度传感器37用于检测悬架的高度；压力传感器38用于检测支路油缸31的油压。
70.以上传感器的为示例性的，在其他实施例中，还可以在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号。
71.所有传感器采集的信号被输入到ecu，ecu根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制储油模块10、平衡模块20以及相应的液压支路30，以使四个支路油缸31工作。通过增减悬架油液的方式实现车身高度的升或降，也就是根据车速和路况等因素自动调整离地间隙，从而提高车辆的平顺性和操纵稳定性。
72.图3中右后液压支路的工作过程和原理与左前液压支路相同，右后液压支路与左前液压支路相比，减少了刚度调节组件，其他结构均相同，在此不再赘述。
73.可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
74.进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
75.进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
76.进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接，还可以包括没有物理连接关系但能够进行信息或数据传递的通信连接。
77.进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
78.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
79.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。