一種參與互聯(lián)的容積可調(diào)的橫向互聯(lián)空氣彈簧及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛的空氣懸架系統(tǒng)，具體涉及具有橫向互聯(lián)結(jié)構(gòu)的空氣懸架系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨汽車工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代懸架控制技術(shù)不僅僅滿足于對懸架垂向剛度和阻尼的控制，還嘗試不影響垂向剛度的前提下獨立改變懸架的側(cè)傾剛度，從而實現(xiàn)主動側(cè)傾控制，進一步緩解車輛操縱穩(wěn)定性與乘坐舒適性的矛盾。
[0003]懸架的側(cè)傾剛度有兩個主要來源，一是橫向穩(wěn)定桿，二是懸架的彈性元件。目前，側(cè)傾剛度控制主要通過主動橫向穩(wěn)定桿來實現(xiàn)，而主動橫向穩(wěn)定桿技術(shù)需要附加驅(qū)動電機，會在較大幅度上增加系統(tǒng)復(fù)雜程度和生產(chǎn)成本。
[0004]空氣彈簧是空氣懸架的彈性元件?？諝鈶壹茴I(lǐng)域最新研究成果表明，改變空氣彈簧的互聯(lián)狀態(tài)，可改變懸架側(cè)傾剛度或俯仰剛度。其中縱向互聯(lián)會降低車輛俯仰剛度，橫向互聯(lián)會降低車輛側(cè)傾剛度，這為實現(xiàn)懸架側(cè)傾剛度或俯仰剛度控制提供了新的思路。中國專利申請?zhí)枮?01510665774.0、名稱為“適用于縱向互聯(lián)空氣懸架的雙氣室空氣彈簧”的專利文獻中提出一種雙氣室空氣彈簧，將空氣彈簧分隔為內(nèi)氣室與外氣室兩個部分，將前后空氣彈簧內(nèi)氣室用互聯(lián)管路連接在一起但保持空氣彈簧外氣室相互獨立，這種部分互聯(lián)的結(jié)構(gòu)，使空氣懸架俯仰剛度介于完全互聯(lián)和完全不互聯(lián)之間，然而此結(jié)構(gòu)中，參與互聯(lián)的氣室容積不可改變，俯仰剛度也不可調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明針對中國專利申請?zhí)枮?01510665774.0、名稱為“適用于縱向互聯(lián)空氣懸架的雙氣室空氣彈簧”的專利文獻中所涉及的雙氣室空氣彈簧結(jié)構(gòu)進行改造，形成參與互聯(lián)的氣室容積可調(diào)的橫向互聯(lián)空氣彈簧結(jié)構(gòu)，并提供了相應(yīng)的控制方法，適用于橫向互聯(lián)空氣懸架(左懸架的空氣彈簧與右懸架的空氣彈簧連接)，可合理控制并可調(diào)節(jié)懸架的側(cè)傾剛度。
[0006]本發(fā)明一種參與互聯(lián)的容積可調(diào)的橫向互聯(lián)空氣彈簧采用的技術(shù)方案是:包含結(jié)構(gòu)對稱的左右兩個空氣彈簧，左右兩個空氣彈簧的內(nèi)腔均被分為內(nèi)氣室和外氣室，且左右兩個內(nèi)氣室之間通過內(nèi)氣室互聯(lián)管路互聯(lián)，在內(nèi)氣室互聯(lián)管路中間設(shè)置內(nèi)氣室互聯(lián)電磁閥，同一內(nèi)腔中的內(nèi)氣室的容積小于外氣室的容積，左右兩個外氣室之間通過外氣室互聯(lián)管路互聯(lián)，在外氣室互聯(lián)管路中間設(shè)置外氣室互聯(lián)電磁閥，外氣室互聯(lián)管路和內(nèi)氣室互聯(lián)管路之間連接一個內(nèi)外互聯(lián)管路，在內(nèi)外互聯(lián)管路中間設(shè)有內(nèi)外互聯(lián)電磁閥；所述內(nèi)氣室互聯(lián)管路、外氣室互聯(lián)電磁閥、內(nèi)外互聯(lián)電磁閥均經(jīng)驅(qū)動電路連接控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)分別通過信號線連接加速度傳感器和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器。
[0007]所述橫向互聯(lián)空氣彈簧的控制方法采用的技術(shù)方案是:確定一個轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角閾值Φ 1和兩個車速閾值VI和V2，且Vl〈V2，若當前轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角Φ t〈 Φ 1時，則當前處于非轉(zhuǎn)彎工況，反之當前處于轉(zhuǎn)彎工況;若當前車速，則當前處于低速行駛工況;若^>2時，則當前處于高速行駛工況;若vl〈vt〈v2，則認為當前處于中速行駛工況;利用車速傳感器和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器實時采集當前車速Vt和當前轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角Φ*信號并提供給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)當前車速Vt和當前轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角Φ?信號判斷當前行駛工況;在駐車工況時，左右兩個空氣彈簧的四個氣室均互聯(lián);在轉(zhuǎn)彎工況時，左右兩個空氣彈簧處于非互聯(lián)狀態(tài);在低速行駛工況時，左右兩個空氣彈簧的全部容積參與互聯(lián);在中速行駛工況時，左右兩個空氣彈簧的大部分容積參與互聯(lián);在高速行駛工況時，左右兩個空氣彈簧的小部分容積參與互聯(lián)。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:將左右兩空氣彈簧的兩個內(nèi)氣室、兩個外氣室用設(shè)有電磁閥的互聯(lián)管路分別連接，則無需附加驅(qū)動電機，僅通過切換兩個互聯(lián)電磁閥的開閉，即可調(diào)節(jié)參與互聯(lián)的氣室容積;利用本發(fā)明提供的控制方法，可合理改變懸架側(cè)傾剛度，有效緩解行駛平順性與操縱穩(wěn)定性的矛盾。相比于現(xiàn)有需要附加驅(qū)動電機的主動橫向穩(wěn)定桿技術(shù)，本發(fā)明所涉及的結(jié)構(gòu)與控制方法，具有成本低、魯棒性高、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明所涉及的參與互聯(lián)的容積可調(diào)的橫向互聯(lián)空氣彈簧結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1所示橫向互聯(lián)空氣彈簧的控制方法流程圖。
[0010]圖中:1-a、Ι-b.上蓋板;2-a、2-b.內(nèi)氣室互聯(lián)氣嘴；3_a、3_b.外氣室互聯(lián)氣嘴;4_a、4_b.活塞套;5-a、5_b.外氣室囊皮;6-a、6_b.內(nèi)氣室囊皮;7-a、7_b.活塞;8-a、8_b.下蓋板;9-a、9-b.充放氣氣嘴；10.外氣室互聯(lián)管路；11.外氣室互聯(lián)電磁閥；12.內(nèi)氣室互聯(lián)管路；13.內(nèi)氣室互聯(lián)電磁閥；14.內(nèi)一外互聯(lián)管路；15.內(nèi)一外互聯(lián)電磁閥；16.加速度傳感器；17.轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器;18.控制系統(tǒng)；19.驅(qū)動電路。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，本發(fā)明所涉及的橫向互聯(lián)空氣彈簧結(jié)構(gòu)應(yīng)用于橫向互聯(lián)空氣懸架，橫向互聯(lián)的左右兩個空氣彈簧左右對稱布置。兩個空氣彈簧結(jié)構(gòu)對稱，以左側(cè)的空氣彈簧為例，其上蓋板Ι-a、內(nèi)氣室互聯(lián)氣嘴2-a、活塞套4-a、外氣室囊皮5-a、內(nèi)氣室囊皮6-a、活塞7-
a、下蓋板8-a、充放氣氣嘴9-a以及內(nèi)氣室互聯(lián)管路12均為中國專利申請?zhí)枮?01510665774.0、名稱為“適用于縱向互聯(lián)空氣懸架的雙氣室空氣彈簧”的文獻中已提出的結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)將左側(cè)的空氣彈簧內(nèi)腔分割為內(nèi)氣室A1和外氣室B1。同樣地，對于右側(cè)的空氣彈簧，包括上蓋板l_b、內(nèi)氣室互聯(lián)氣嘴2-b、活塞套4-b、外氣室囊皮5-b、內(nèi)氣室囊皮6-b、活塞7_b、下蓋板8-b以及充放氣氣嘴9-b，右側(cè)的空氣彈簧內(nèi)腔被分割為內(nèi)氣室A2和外氣室B2。內(nèi)氣室互聯(lián)管路12的兩端分別連接內(nèi)氣室互聯(lián)氣嘴2-a和內(nèi)氣室互聯(lián)氣嘴2-b，將內(nèi)氣室A1和內(nèi)氣室A2互聯(lián)。
[0012]對于本發(fā)明橫向互聯(lián)空氣彈簧，需保證同一空氣彈簧的內(nèi)腔中的內(nèi)氣室的容積小于外氣室的容積，即內(nèi)氣室A1容積小于外氣室B1容積，內(nèi)氣室A2容積小于外氣室B2容積。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明在左右兩空氣彈簧的外氣室B1、B2上各添加了外氣室互聯(lián)氣嘴，即分別在上蓋板Ι-a上設(shè)置連通外氣室B1的外氣室互聯(lián)氣嘴3-a，在上蓋板Ι-b上設(shè)置連通外氣室B2的外氣室互聯(lián)氣嘴3-b，并用外氣室互聯(lián)管路10連接兩外氣室互聯(lián)氣嘴，使外氣室互聯(lián)管路10的兩端分別連接于外氣室互聯(lián)氣嘴3-a和外氣室互聯(lián)氣嘴3-b上。在外氣室互聯(lián)管路10中間設(shè)置有外氣室互聯(lián)電磁閥11，在內(nèi)氣室互聯(lián)管路12中間設(shè)置有內(nèi)氣室互聯(lián)電磁閥13。此夕卜，還在外氣室互聯(lián)管路10以及內(nèi)氣室互聯(lián)管路12之間連接一個內(nèi)外互聯(lián)管路14。在內(nèi)外互聯(lián)管路14中間設(shè)有內(nèi)外互聯(lián)電磁閥15。
[0013]為根據(jù)行駛工況合理控制互聯(lián)電磁閥的開閉，本發(fā)明利用加速度傳感器16采集車輛車速信息，利用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器17實施采集車輛轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信息，將加速度傳感器16和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器17分別通過信號線連接于控制系統(tǒng)18，將采集到的信息提供給控制系統(tǒng)18用以判斷當前行駛工況，做出控制決策?？刂葡到y(tǒng)18還通過驅(qū)動電路19連接不同的互聯(lián)電磁閥，在控制決策確定后，控制系統(tǒng)18以控制信號的行駛將控制決策傳遞給驅(qū)動電路19。驅(qū)動電路19分別連接外氣室互聯(lián)電磁閥11、內(nèi)氣室互聯(lián)電磁閥13和內(nèi)外互聯(lián)電磁閥15的線圈，可控制這三個互聯(lián)電磁閥的開閉。
[0014]若外氣室互聯(lián)電磁閥11為開啟狀態(tài)，則左右兩空氣彈簧的外氣室B1、B2之間可發(fā)生氣體交換;若內(nèi)氣室互聯(lián)電磁閥13為開啟狀態(tài)，則左右兩空氣彈簧的內(nèi)氣室A1、A2之間可發(fā)生氣體交換?？砂l(fā)生氣體交換的氣室即為參與互聯(lián)的氣室，參與互聯(lián)的氣室容積越大，側(cè)傾剛度越小。
[0015]內(nèi)外互聯(lián)電磁閥15僅在外氣室電磁閥11和內(nèi)氣室電磁閥13均為開啟狀態(tài)時才可能開啟，此時左右空氣彈簧的4個氣室均可發(fā)生氣體交換，可令4個氣室的氣壓趨于一致，其作用在于:平衡各氣室氣壓，避免由于內(nèi)氣室A1、A2與外氣室B1、B2始終無法連通而導(dǎo)致兩氣室氣壓差不斷積累，影響空氣彈簧使用壽命。
[0016]由于左右空氣彈簧互聯(lián)可降低側(cè)傾剛度，提升車輛行駛平順性，降低高速轉(zhuǎn)彎工況的操縱穩(wěn)定性，因此本發(fā)明橫向互聯(lián)空氣彈簧有如下控制需求:1、駐車工況時，為平衡各氣室氣壓，需令左