分级喷气式重型车防侧翻装置的制作方法

本实用新型涉及重型车侧翻安全技术领域，特别涉及一种分级喷气式重型车防侧翻装置。

背景技术：

重型车侧翻事故虽然占重型车事故的比重不是很大，但是其带来的人身财产损失往往高于其他类型的事故。尤其对于卡车和大客车等重型重型车来说，侧翻不仅会使自身的乘员和货物面临危险，并且由于自身的体积和质量较大，侧翻后会对道路上的其他车辆和行人造成威胁，造成严重的次生事故。

为了解决上述问题，以德国博世集团的ESP为代表的车身稳定控制系统已经广泛应用于乘用车市场，但是由于重型重型车质量大重心高的特点，现有控制方法不能简单地对重型车辆起到稳定控制作用，甚至有可能加剧车辆的失稳。

国内对于防侧翻装置，尤其是针对重型重型车的防侧翻装置的研究也很多，其中厦门理工学院唐友名实用新型的“重型车自适应防侧翻装置”（专利申请号：201510369873.4）在主车轮内加装尺寸较小的副车轮，通过传感器监测重型车侧倾状态，微机控制单元根据传感器数据控制机电执行机构伸出或收回副车轮来起到防侧翻的作用。该实用新型虽然能够有效防止重型重型车的侧翻，但是需要加装主副车轮或者改装原有车轮，结构较为复杂。另外使用微机控制在一定程度上降低了可靠性，提高了成本。

长春工业大学苑文举实用新型的“重型车防侧翻保护控制方法及装置”根据车身倾斜角度和车速来判断重型车是否有爆胎和侧翻危险，在有危险时通过调整方向盘转角和降低车速来起到防侧翻的作用。该实用新型结构简单，仅通过控制就可完成防侧翻过程，尤其是对重型车爆胎时的防侧翻。但是当重型车有侧翻危险，包括爆胎时，重型车的周边未必空旷，在完成防侧翻过程时其转向和制动不再受人的意图控制，容易对其他车辆和行人造成影响。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有重型车防侧翻保护装置结构复杂、加工成本高、可靠性不足，难以在实车中应用等问题，提出了一种分级喷气式重型车防侧翻装置，结构简单，不使用电子控制部件，提高了重型重型车的防侧翻可靠性。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

分级喷气式重型车防侧翻装置，包含气源模块、控制阀模块、第一喷口组和第二喷口组；

所述气源模块用于给所述控制阀模块提供高压喷气；

所述控制阀模块包含控制杆组、第一控制阀和第二控制阀；

所述控制杆组包含平行控制杆、第一至第二垂直控制杆、以及第一至第二套筒；

所述平行控制杆设置在重型车的车架与后桥之间，其中部与重型车的车架铰接、两侧沿轴向均设有滑槽，且两侧滑槽内均设有能够沿滑槽滑动的滑块；

所述第一控制杆、第二垂直控制杆设置在平行控制杆与重型车车架铰接处的两侧，其一端均与平行控制杆固连，另一端分别套接在第一套筒、第二套筒内；

所述第一套筒、第二套筒竖直设置，底端均与重型车的后桥固连；第一控制杆、第二垂直控制杆分别能够在第一套筒、第二套筒内上下滑动；

所述平行控制杆、第一控制杆、第二垂直控制杆、第一套筒、第二套筒关于经过平行控制杆与重型车车架铰接处且垂直于平行控制杆的直线对称；

所述第一控制阀、第二控制阀均包含阀体、活塞杆、第一活塞和第二活塞；

所述阀体为下端开口、上端封闭的圆柱体，其柱面上设有一个高压进气口以及2M个放气口，M为不为零的自然数；

所述活塞杆伸入阀体分别与第一活塞、第二活塞固连，能够带动第一活塞、第二活塞在阀体内做活塞运动；

所述2M个放气口中M个放气口设置在阀体柱面的上部，另外M个放气口设置在阀体柱面的下部；所述高压进气口设置在阀体柱面的中部；所述第一活塞位于阀体柱面上部M个放气口和高压进气口之间，所述第二活塞位于阀体柱面下部M个放气口和高压进气口之间；所述2M个放气口、第一活塞、第二活塞在重型车两侧平衡时关于经过高压进气口且垂直于所述阀体中轴线的之间对称；

所述高压进气口与第一活塞之间的距离大于第一活塞与阀体柱面上部M个放气口之间的最大距离；

所述第一控制阀、第二控制阀中活塞杆在阀体外的一端分别和所述平行控制杆两侧滑槽内的滑块铰接；

所述第一控制阀、第二控制阀中阀体的高压进气口均与所述气源模块相连；

所述第一喷口组、第二喷口组分别对应于第一控制阀、第二控制阀设置在重型车的两侧，均包含2M个拉伐尔喷管，其中M个拉伐尔喷管向上喷气，另外M个拉伐尔喷管向下喷气；

所述第一喷口组中M个向下喷气的拉伐尔喷管分别与所述第一控制阀的阀体柱面上部M个放气口对应相连、M个向上喷气的拉伐尔喷管分别与所述第一控制阀的阀体柱面下部M个放气口对应相连；

所述第二喷口组中M个向下喷气的拉伐尔喷管分别与所述第二控制阀的阀体柱面上部M个放气口对应相连、M个向上喷气的拉伐尔喷管分别与所述第二控制阀的阀体柱面下部M个放气口对应相连。

作为本实用新型分级喷气式重型车防侧翻装置进一步的优化方案，所述气源模块包含储气筒压力调节器、高压储气筒和喷气压力调节器；

所述高压储气筒的进气口通过储气筒压力调节器与重型车气压制动系统的湿储气筒放气阀相连、出气口与喷气压力调节器的进气口连接，其中，储气筒压力调节器用于调整高压储气筒内的气压，喷气压力调节器用于调节高压储气筒的出气气压；

所述喷气压力调节器的出气口分别与所述第一控制阀、第二控制阀中阀体的高压进气口相连。

作为本实用新型分级喷气式重型车防侧翻装置进一步的优化方案，所述M的值为3。

作为本实用新型分级喷气式重型车防侧翻装置进一步的优化方案，所述阀体柱面上部3个放气口位于平行于所述阀体中轴线的直线上。

作为本实用新型分级喷气式重型车防侧翻装置进一步的优化方案，所述阀体柱面上部3个放气口与第一活塞之间的距离分别为D1、D2、D3，其中，D1为预设的第一侧倾极限距离阈值，D2为预设的第二侧倾极限距离阀值，D3为预设的第三侧倾极限距离阀值。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 结构简单易于实现：本实用新型为机械结构，工作可靠，加工和维修方便；

2. 载荷自适应：可根据重型车载荷调节控制阀高度，实现任意载荷下的重型车防侧倾效果；

3. 分级控制：装置分级工作，可根据重型车侧倾危险程度自动调节喷气的流量，提供不同的防侧翻力矩；

4. 不影响驾驶意图：本实用新型在工作过程中不会改变驾驶员的驾驶意图，提高重型车的行驶稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的装置整体结构示意图；

图2为本实用新型的控制阀模块结构示意图。

图中，1-气源模块，2-储气筒压力调节器，3-高压储气筒，4-喷气压力调节器，5-第二喷口组，6-第二控制阀，7-控制杆组，8-第一控制阀，9-控制阀模块，10-第一喷口组，11-车架，12-第二控制阀阀体，13-放气孔a，14-放气孔b，15-放气孔c，16-放气孔d，17-放气孔e，18-放气孔f，19-第二控制阀活塞杆，20-平行控制杆右侧滑块，21-平行控制杆，22-垂直控制杆，23-套筒，24-后桥，25-平行控制杆左侧滑块，26-第一控制阀活塞杆，27-放气孔g，28-放气孔h，29-放气孔k，30-放气孔m，31-放气孔n，32-放气孔p，33-第一控制阀阀体，34-第一控制阀高压进气口，35-第二控制阀高压进气口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

如图1、图2所示，本实用新型公开了一种分级喷气式重型车防侧翻装置，包含气源模块（1）、控制阀模块（9）、第一喷口组（10）和第二喷口组（5）。

所述气源模块（1）包含储气筒压力调节器（2）、高压储气筒（3）和喷气压力调节器（4），高压储气筒（3）的进气口通过储气筒压力调节器（2）与重型车气压制动系统的湿储气筒放气阀连接、出气口与喷气压力调节器（4）的进气口连接。

所述控制阀模块（9）包含控制杆组（7）、第一控制阀（8）和第二控制阀（6）；

所述控制杆组（7）包含平行控制杆（21）、第一至第二垂直控制杆、以及第一至第二套筒；

所述平行控制杆（21）设置在重型车的车架（11）与后桥（24）之间，其中部与重型车的车架（11）铰接、两侧沿轴向均设有滑槽，且两侧滑槽内均设有能够沿滑槽滑动的滑块；

所述第一控制杆、第二垂直控制杆设置在平行控制杆（21）与重型车车架（11）铰接处的两侧，其一端均与平行控制杆（21）固连，另一端分别套接在第一套筒、第二套筒内；

所述第一套筒、第二套筒竖直设置，底端均与重型车的后桥（24）固连；第一控制杆、第二垂直控制杆分别能够在第一套筒、第二套筒内上下滑动；

所述平行控制杆（21）、第一控制杆、第二垂直控制杆、第一套筒、第二套筒关于经过平行控制杆（21）与重型车车架（11）铰接处且垂直于平行控制杆（21）的直线对称；

所述第一控制阀（8）、第二控制阀（6）均包含阀体、活塞杆、第一活塞和第二活塞；

所述阀体为下端开口、上端封闭的圆柱体，其柱面上设有一个高压进气口以及2M个放气口，M为不为零的自然数；

所述活塞杆伸入阀体分别与第一活塞、第二活塞固连，能够带动第一活塞、第二活塞在阀体内做活塞运动；

所述2M个放气口中M个放气口设置在阀体柱面的上部，另外M个放气口设置在阀体柱面的下部；所述高压进气口设置在阀体柱面的中部；所述第一活塞位于阀体柱面上部M个放气口和高压进气口之间，所述第二活塞位于阀体柱面下部M个放气口和高压进气口之间；所述2M个放气口、第一活塞、第二活塞在重型车两侧平衡时关于经过高压进气口且垂直于所述阀体中轴线的之间对称；

所述高压进气口与第一活塞之间的距离大于第一活塞与阀体柱面上部M个放气口之间的最大距离；

所述第一控制阀（8）、第二控制阀（6）中活塞杆在阀体外的一端分别和所述平行控制杆（21）两侧滑槽内的滑块铰接；

所述第一控制阀（8）、第二控制阀（6）中阀体的高压进气口均与所述喷气压力调节器（4）的出气口相连；

所述第一喷口组（10）、第二喷口组（5）分别对应于第一控制阀（8）、第二控制阀（6）设置在重型车的两侧，均包含2M个拉伐尔喷管，其中M个拉伐尔喷管向上喷气，另外M个拉伐尔喷管向下喷气；

所述第一喷口组（10）中M个向下喷气的拉伐尔喷管分别与所述第一控制阀（8）的阀体柱面上部M个放气口对应相连、M个向上喷气的拉伐尔喷管分别与所述第一控制阀（8）的阀体柱面下部M个放气口对应相连；

所述第二喷口组（5）中M个向下喷气的拉伐尔喷管分别与所述第二控制阀（6）的阀体柱面上部M个放气口对应相连、M个向上喷气的拉伐尔喷管分别与所述第二控制阀（6）的阀体柱面下部M个放气口对应相连。

如图2所示，下面以第一控制阀（8）位于重型车左侧、第二控制阀（6）位于重型车右侧、M取值为3为例说明分级喷气式重型车防侧翻装置的工作过程。

将第一控制阀（8）、第二控制阀（6）中阀体柱面上部3个放气口设置在平行于其中轴线的直线上，且该3个放气口与第一活塞之间的距离分别为D1、D2、D3，其中，D1为预设的第一侧倾极限距离阈值，D2为预设的第二侧倾极限距离阀值，D3为预设的第三侧倾极限距离阀值，D1、D2、D3分别对应预设的重型车侧倾角的第一级侧倾极限值、第二级侧倾极限值、第三级侧倾极限值。

1）当重型车空载且不侧倾时，第一控制阀活塞杆（26）和第二控制阀活塞杆（19）位于图2所示的中间位置，第一控制阀（8）和第二控制阀（6）所有放气孔均不与高压储气筒（3）连通，即此时该装置不产生防侧翻力矩。

2）当重型车总质量增加但不侧倾时，簧载质量变大，悬架弹簧受到压缩，车架（11）高度降低。第一控制阀阀体（33）、第二控制阀阀体（12）及平行控制杆（21）随着车架（11）降低相同的高度，此时垂直控制杆（22）向套筒（23）内收缩，使平行控制杆（21）平行于后桥（24），第一控制阀活塞杆（26）和第二控制阀活塞杆（19）也降低了相同的高度，且与第一控制阀阀体（33）和第二控制阀阀体（12）的相对位置保持不变。因此，第一控制阀（8）和第二控制阀（6）所有放气孔均不与高压储气筒（3）连通，即此时该装置不产生防侧翻力矩。

3）当重型车车身向右发生侧倾时，重型车以任一载荷行驶时，平行控制杆（21）与后桥（24）平行且相对位置不变。第一控制阀活塞杆（26）和第二控制阀活塞杆（19）的下端与平行控制杆（21）连接，车架（11）左侧抬高，右侧降低，带动第一控制阀阀体（33）升高，第二控制阀阀体（12）降低。因此，第一控制阀活塞杆（26）相对第一控制阀阀体（33）向下移动，第二控制阀活塞杆（19）相对第二控制阀阀体（12）向上移动。

当重型车轻微侧倾，且侧倾角大于或等于预设的第一级侧倾极限值时，重型车有侧翻危险趋势。此时第一控制阀活塞杆（26）相对第一控制阀阀体（33）的向下移动，放气孔k（29）与第一控制阀高压进气口（34）连通，高压气体从放气孔k（29）通过管路流向第一喷口组（10）的一个上喷口，向上喷气，重型车左侧获得向下的反作用力；同时，第二控制阀活塞杆（19）相对第二控制阀阀体（12）的向上移动，放气孔c（15）与第二控制阀高压进气口（35）连通，高压气体从放气孔c（15）通过管路流向第二喷口组（5）的一个下喷口，向下喷气，重型车右侧获得向上的反作用力。重型车左右侧所受的反作用力大小相等，方向相反，其值为F1，形成逆时针防侧翻力矩，其值为反作用力F1与左右喷管距离Tw的乘积，即M1= F1*Tw。

当重型车侧倾角大于或等于预设的第二级侧倾极限值时，重型车侧翻危险程度增加，需要加大防侧翻力矩。随着侧倾角增大，第一控制阀活塞杆（26）相对第一控制阀阀体（33）的向下移动距离增加，此时放气孔k（29）和放气孔h（28）均与第一控制阀高压进气口（34）连通，高压气体从放气孔k（29）和放气孔h（28）通过管路流向第一喷口组（10）的两个上喷口，向上喷气，重型车左侧获得向下的反作用力；同时，第二控制阀活塞杆（19）相对第二控制阀阀体（12）的向上移动距离也增加，放气孔c（15）和放气孔b（14）均与第二控制阀高压进气口（35）连通，高压气体从放气孔c（15）和放气孔b（14）通过管路流向第二喷口组（5）的两个下喷口，向下喷气，重型车右侧获得向上的反作用力。重型车左右侧所受的反作用力大小相等，方向相反，其值为F2=2*F1，形成逆时针防侧翻力矩，其值为反作用力F2与左右喷管距离Tw的乘积，即M2= 2*F1*Tw。

当重型车侧倾角大于或等于预设的第三级侧倾极限值时，重型车侧翻危险程度严重，需要最大防侧翻力矩。随着侧倾角继续增大，第一控制阀活塞杆（26）相对第一控制阀阀体（33）的向下移动距离继续增加，此时放气孔k（29）、放气孔h（28）和放气孔g（27）均与第一控制阀高压进气口（34）连通，高压气体从放气孔k（29）、放气孔h（28）和放气孔g（27）通过管路流向第一喷口组（10）的三个上喷口，向上喷气，重型车左侧获得向下的反作用力；同时，第二控制阀活塞杆（19）相对第二控制阀阀体（12）的向上移动距离也继续增大，放气孔c（15）、放气孔b（14）和放气孔a（13）均与第二控制阀高压进气口（35）连通，高压气体从放气孔c（15）、放气孔b（14）和放气孔a（13）通过管路流向第二喷口组（5）的三个下喷口，向下喷气，重型车右侧获得向上的反作用力。重型车左右侧所受的反作用力大小相等，方向相反，其值为F3=3*F1，形成逆时针防侧翻力矩，其值为反作用力F3与左右喷管距离Tw的乘积，即M3= 3*F1*Tw。

4）当重型车车身向左发生侧倾时，由于该装置对称特性，则由放气孔m（30）、放气孔n（31）和放气孔p（32）中的某几个或全部放气孔通过管路连接第一喷口组（10）的三个相应下喷口，向下喷气，由放气孔d（16）、放气孔e（17）和放气孔f（18）中的某几个或全部放气孔通过管路连接第二喷口组（5）的三个上喷口，向上喷气，重型车左右侧受到大小相等方向相反的反作用力，产生不同大小的顺时针防侧翻力矩。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。