一种转向与悬架集成防侧倾结构及控制方法

摘要

本发明公开了一种转向与悬架集成防侧倾结构，包括液压油箱，液压油箱通过液压管道与油泵相连，油泵通过通道电磁阀经过第一主油路与液压缸的一端相连接，液压缸的一端通过第一电磁阀与液压油箱相连接，油泵通过通道电磁阀经过第二主油路与液压缸的另一端相连接，液压缸的另一端通过第二电磁阀与液压油箱相连接；第一主油路通过第四电磁阀与第一空气弹簧相连接，第二主油路通过第三电磁阀与第二空气弹簧相连接，第一空气弹簧通过第五电磁阀与第二空气弹簧相连接。本发明在汽车转向时，ECU根据传感器信息控制电磁阀的通断，在空气弹簧互通的基础上，利用转向的液压系统改变空气弹簧的容积，增强防侧倾效果。

权利要求

1.一种转向与悬架集成防侧倾结构，其特征在于：包括液压油箱，液压油箱通过液压管道与油泵相连，油泵通过通道电磁阀经过第一主油路与液压缸的一端相连接，液压缸的一端通过第一电磁阀与液压油箱相连接，油泵通过通道电磁阀经过第二主油路与液压缸的另一端相连接，液压缸的另一端通过第二电磁阀与液压油箱相连接；液压缸内设有活塞，当方向盘向左转动时，液压缸的活塞向下运动，然后通过转向结构带动车轮向左转，当方向盘向右转动时，液压缸的活塞向上运动，然后通过转向结构带动车轮向右转；第一主油路通过第四电磁阀与第一空气弹簧相连接，第二主油路通过第三电磁阀与第二空气弹簧相连接，第一空气弹簧通过第五电磁阀与第二空气弹簧相连接；所述第一主油路设有第一支路，所述第一支路通过第四电磁阀与第一空气弹簧相连接，所述第二主油路设有第二支路，所述第二支路通过第三电磁阀与第二空气弹簧相连接。

2.根据权利要求1所述的转向与悬架集成防侧倾结构，其特征在于：每个空气弹簧的结构相同，所述空气弹簧包括空气弹簧腔、容积调节器、限位弹簧、容积调节活塞、容积调节油腔、容积调节油腔输入口和活塞位置传感器，所述空气弹簧腔为空气弹簧的主体部分，空气弹簧腔的底部为一圆柱孔，孔内自上而下同轴安装了容积调节器、限位弹簧和容积调节活塞，所述容积调节活塞下方设有容积调节油腔，腔体底端设有容积调节油腔输入口，容积调节油腔内安装活塞位置传感器。

3.根据权利要求2所述的转向与悬架集成防侧倾结构，其特征在于：所述第一支路与第一空气弹簧的容积调节油腔输入口，所述第二支路与第二空气弹簧的容积调节油腔输入口。

4.根据权利要求1或2所述的转向与悬架集成防侧倾结构，其特征在于：所述转向与悬架集成防侧倾结构还包括ECU，ECU接收方向盘转角传感器、车身侧倾角传感器、活塞位置传感器和空气弹簧压力传感器的信息进行处理，控制油泵、通道电磁阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀。

5.一种转向与悬架集成防侧倾结构的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（1），ECU接收方向盘转角传感器信号、车身侧倾角传感器信号、活塞位置传感器信号和空气弹簧压力传感器信号，判断汽车转向请求并实时监测空气弹簧压力；当转向请求为左转时，执行步骤（2）；当时转向请求为右转时，执行步骤（3）；

步骤（2），当转向请求为左转时，ECU控制通道电磁阀的第一主油路打开，第二主油路闭合，第二电磁阀和第三电磁阀处于闭合状态，第一电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀处于导通状态，油泵工作，液压油箱内的液压油分别由油泵送到液压缸的上侧和第一空气弹簧的容积调节油腔内；ECU再根据活塞位置传感器的值控制第四电磁阀的闭合时间点，增强防侧倾效果；

步骤（3），当转向请求为右转时，ECU控制通道电磁阀的第二主油路打开，第一主油路闭合，第一电磁阀和第四电磁阀处于闭合状态，第二电磁阀、第三电磁阀和第五电磁阀处于导通状态，油泵工作，液压油箱内的液压油分别由油泵送到液压缸的下侧和第二空气弹簧的容积调节油腔内；ECU再根据活塞位置传感器的值控制第三电磁阀的闭合时间点，增强防侧倾效果。

说明书

一种转向与悬架集成防侧倾结构及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及悬架系统技术领域，尤其是涉及一种转向与悬架集成防侧倾结构及控制方法。

背景技术

[0002] 汽车作为使用最多的交通工具，其综合性能越来越被人们所重视。其中，悬架性能主要表现在乘坐的舒适性和操作的稳定性。在现有技术中，被动悬架常常通过增加悬架的
刚度或安装横向稳定杆来提高车辆的抗侧倾和防俯仰性能，但较高的悬架刚度无疑会使得
悬架变硬，有损车辆的乘坐舒适性；反之，若采用侧倾刚度及俯仰刚度较低的悬架，乘坐舒
适性虽可得到提高，但车辆在转弯及制动状态下的行驶安全得不到保障。

[0003] 因此，主动、半主动悬架技术被越来越多的应用于车辆悬架刚度控制问题上。近几年有研究人员提出通过改变空气悬架中空气弹簧的互联状态达到兼顾车辆乘坐舒适性和
操作稳定性的目的，虽然将空气悬架的弹性元件和减震器元件进行互联能在一定程度上改
善了车辆的抗侧倾和防俯仰性能，但是由于弹性元件互联体积固定，整车性能的提升有限。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种转向与悬架集成防侧倾结构及控制方法，本发明在悬架互联的基础上，将转向的液压系统与空气弹簧的进行
集成，使得汽车在转向时能够增强防侧倾的效果，保证乘坐人员的舒适性。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种转向与悬架集成防侧倾结构，包括液压油箱，液压油箱通过液压管道与油泵相连，油泵通过通道电磁阀经过第一主油路
与液压缸的一端相连接，液压缸的一端通过第一电磁阀与液压油箱相连接，油泵通过通道
电磁阀经过第二主油路与液压缸的另一端相连接，液压缸的另一端通过第二电磁阀与液压
油箱相连接；第一主油路通过第四电磁阀与第一空气弹簧相连接，第二主油路通过第三电
磁阀与第二空气弹簧相连接，第一空气弹簧通过第五电磁阀与第二空气弹簧相连接。

[0006] 进一步，每个空气弹簧的结构相同，所述空气弹簧包括空气弹簧腔、容积调节器、限位弹簧、容积调节活塞、容积调节油腔、容积调节油腔输入口和活塞位置传感器，所述空
气弹簧腔为空气弹簧的主体部分，空气弹簧腔的底部为一圆柱孔，孔内自上而下同轴安装
了容积调节器、限位弹簧和容积调节活塞，所述容积调节活塞下方设有容积调节油腔，腔体
底端设有容积调节油腔输入口，容积调节油腔内安装活塞位置传感器。

[0007] 进一步，所述第一主油路设有第一支路，所述第一支路通过第四电磁阀与第一空气弹簧相连接，所述第二主油路设有第二支路，所述第二支路通过第三电磁阀与第二空气
弹簧相连接。

[0008] 进一步，所述第一支路与第一空气弹簧的容积调节油腔输入口，所述第二支路与第二空气弹簧的容积调节油腔输入口。

[0009] 进一步，所述转向与悬架集成防侧倾结构还包括ECU，ECU接收方向盘转角传感器、车身侧倾角传感器、活塞位置传感器和空气弹簧压力传感器的信息进行处理，控制油泵、通
道电磁阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀。

[0010] 进一步，所述液压缸内设有活塞，当方向盘向左转动时，液压缸的活塞向下运动，然后通过转向结构带动车轮向左转，当方向盘向右转动时，液压缸的活塞向上运动，然后通
过转向结构带动车轮向右转。

[0011] 基于同样的发明创造，一种转向与悬架集成防侧倾结构的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

[0012] 步骤（1），ECU接收方向盘转角传感器信号、车身侧倾角传感器信号、活塞位置传感器信号和空气弹簧压力传感器信号，判断汽车转向请求并实时监测空气弹簧压力；当转向
请求为左转时，执行步骤（2）；当时转向请求为右转时，执行步骤（3）；

[0013] 步骤（2），当转向请求为左转时，ECU控制通道电磁阀的第一主油路打开，第二主油路闭合，第二电磁阀和第三电磁阀处于闭合状态，第一电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀处
于导通状态，油泵工作，液压油箱内的液压油分别由油泵送到液压缸的上侧和第一空气弹
簧的容积调节油腔内；ECU再根据活塞位置传感器的值控制第四电磁阀的闭合时间点，增强
防侧倾效果；

[0014] 步骤（3），当转向请求为右转时，ECU控制通道电磁阀的第二主油路打开，第一主油路闭合，第一电磁阀和第四电磁阀处于闭合状态，第二电磁阀、第三电磁阀和第五电磁阀处
于导通状态，油泵工作，液压油箱内的液压油分别由油泵送到液压缸的下侧和第二空气弹
簧的容积调节油腔内；ECU再根据活塞位置传感器的值控制第三电磁阀的闭合时间点，增强
防侧倾效果。

[0015] 本发明的有益效果：

[0016] 1、本发明在汽车转向时，ECU根据传感器信息控制电磁阀的通断，在空气弹簧互通的基础上，利用转向的液压系统改变空气弹簧的容积，增强防侧倾效果；

[0017] 2、在现有的空气悬架和液压转向系统上，增加油路和相应的电磁阀，实现液压转向和空气悬架的集成控制；

[0018] 3、本发明的空气弹簧中活塞位置传感器实时采集容积调节活塞的位置，通过控制电磁阀使得容积调节器到达指定位置，从而改变空气弹簧的容积。

[0019] 4、本发明在空气悬架互联的基础上，通过转向的液压系统改变空气弹簧的容积，增强了防侧倾效果。

附图说明

[0020] 图1为本发明一种转向与悬架集成防侧倾结构的示意图；

[0021] 图2为本发明中空气弹簧的剖视图；

[0022] 图3为本发明电子控制单元结构的示意图；

[0023] 图4为本发明一种转向与悬架集成防侧倾控制方法的流程图。

[0024] 图中：1‑第一电磁阀，2‑第二电磁阀，3‑液压油箱，4‑油泵，5‑通道电磁阀，6‑左侧空气弹簧，7‑转向横拉杆，8‑转向梯形臂，9‑左前轮，10‑第三电磁阀，11‑第四电磁阀，12‑方
向盘，13‑方向盘转角传感器，14‑ECU，15‑液压缸，16‑活塞，17‑右侧空气弹簧，18‑转向主拉
杆，19‑转向节，20‑第五电磁阀，21‑右前轮，61‑空气弹簧腔，62‑容积调节器，63‑限位弹簧，
64‑容积调节活塞，65‑容积调节油腔，66‑容积调节油腔输入口，67‑活塞位置传感器。

具体实施方式

[0025] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

[0026] 参照图1 图4：一种转向与悬架集成防侧倾结构，包括液压油箱3，液压油箱3通过~
液压管道与油泵4相连，油泵4通过通道电磁阀5经过第一主油路与液压缸15的一端相连接，
液压缸15的一端通过第一电磁阀1与液压油箱3相连接，油泵4通过通道电磁阀5经过第二主
油路与液压缸15的另一端相连接，液压缸15的另一端通过第二电磁阀2与液压油箱3相连
接；第一主油路通过第四电磁阀11与第一空气弹簧相连接，第二主油路通过第三电磁阀10
与第二空气弹簧相连接，第一空气弹簧通过第五电磁阀20与第二空气弹簧相连接。

[0027] 本实施例中，空气弹簧又可以说是空气悬架，按照图1中的方位，可以将第一空气弹簧定义为右侧空气弹簧17，第二空气弹簧定义为左侧空气弹簧6。将第一主油路连接液压
缸15的一端定义为液压缸15的上端，将第二主油路连接液压缸15的一端定义为液压缸15的
下端。

[0028] 参照图2，空气弹簧包括空气弹簧腔61、容积调节器62、限位弹簧63、容积调节活塞64、容积调节油腔65、容积调节油腔输入口66和活塞位置传感器67，所述空气弹簧腔61为空
气弹簧的主体部分，空气弹簧腔61的底部为一圆柱孔，孔内自上而下同轴安装了容积调节
器62、限位弹簧63和容积调节活塞64，所述容积调节活塞64下方设有容积调节油腔65，腔体
底端设有容积调节油腔输入口66，容积调节油腔65内安装活塞位置传感器67。

[0029] 本实施例中，第一主油路上开设有第一支路，第一支路通过第四电磁阀11与右侧空气弹簧17的容积调节油腔输入口66连接；第二主油路上开设有第二支路，第二支路通过
第三电磁阀10与左侧空气弹簧6的容积调节油腔输入口66连接。在空气弹簧互通的基础上，
利用转向的液压系统改变空气弹簧的容积，增强防侧倾效果。

[0030] 本实施例中，方向盘12通过转向柱管与转向器连接，转向器通过摇臂、转向主拉杆18、转向节19和转向横拉杆7连接到转向梯形臂8；当方向盘12向左转动时，液压缸15的活塞
16向下运动，然后通过转向结构带动左前轮9和右前轮21向左转；当方向盘12向右转动时，
液压缸15的活塞16向上运动，然后通过转向结构带动左前轮9和右前轮21向右转。

[0031] 转向与悬架集成防侧倾结构还包括ECU14，ECU为电子控制单元，又称行车电脑，ECU接收方向盘转角传感器13、车身侧倾角传感器、活塞位置传感器67和空气弹簧压力传感
器的信息进行处理，控制油泵4、通道电磁阀5、第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀10、
第四电磁阀11和第五电磁阀20。其中，方向盘转角传感器13检测方向盘12的转向，车身侧倾
角传感器检测车身侧倾角度，空气弹簧压力传感器检测空气弹簧压力，活塞位置传感器67
检测容积调节活塞64。

[0032] 参照图3和图4，一种转向与悬架集成防侧倾结构的控制方法，包括如下步骤：

[0033] 步骤（1），ECU接收方向盘转角传感器信号、车身侧倾角传感器信号、活塞位置传感器信号和空气弹簧压力传感器信号，判断汽车转向请求并实时监测空气弹簧压力；当转向
请求为左转时，执行步骤（2）；当时转向请求为右转时，执行步骤（3）；

[0034] 步骤（2），当转向请求为左转时，ECU控制通道电磁阀的第一主油路打开，第二主油路闭合，第二电磁阀和第三电磁阀处于闭合状态，第一电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀处
于导通状态，油泵工作，液压油箱内的液压油分别由油泵送到液压缸的上侧和右侧空气弹
簧的容积调节油腔内；ECU再根据活塞位置传感器的值控制第四电磁阀的闭合时间点，增强
防侧倾效果；

[0035] 步骤（3），当转向请求为右转时，ECU控制通道电磁阀的第二主油路打开，第一主油路闭合，第一电磁阀和第四电磁阀处于闭合状态，第二电磁阀、第三电磁阀和第五电磁阀处
于导通状态，油泵工作，液压油箱内的液压油分别由油泵送到液压缸的下侧和左侧空气弹
簧的容积调节油腔内；ECU再根据活塞位置传感器的值控制第三电磁阀的闭合时间点，增强
防侧倾效果。

[0036] 以上仅是本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有前述各种技术特征的组合和变型，本领域的技术人员在不脱离本发明的
精神和范围的前提下，对本发明的改进、变型、等同替换，或者将本发明的结构或方法用于
其它领域以取得同样的效果，都属于本发明包括的保护范围。