一种可变刚度空气弹簧及基于该空气弹簧的控制系统技术方案

技术编号:15703234 阅读:292 留言:0更新日期:2017-06-26 00:26
本发明专利技术公开了一种可变刚度空气弹簧及基于该空气弹簧的控制系统,其包括气囊与活塞,所述气囊内部形成有气囊气室,所述活塞内部设置有辅助气室以及切断或导通所述气囊气室与所述辅助气室的电磁阀。本发明专利技术在气囊气室与活塞气室间增加一个电磁阀,结合ECU控制系统、速度传感器和角度传感器,对汽车的速度变化、转向角度变化以及制动情况进行信息采集,从而实现对电磁阀开关的控制,从而实现刚度的可变,以提高弹簧刚度来抵抗侧倾和点头、后仰;充分利用活塞内部的空间,提高了空间利用率,解决了对汽车其他空间的占用问题;科学合理的将汽车急刹车、急转弯等行驶状态与空气弹簧刚度的变化有机结合,从而获得了更好的操控性和操作稳定性。

Variable stiffness air spring and control system based on the air spring

The invention discloses a variable stiffness of air spring and the control system based on the air spring, which comprises the airbag and the piston, the airbag airbag is formed in the gas chamber, the piston is arranged inside the auxiliary chamber and cut or conducting the air chamber and the auxiliary chamber of the solenoid valve. The invention increases a solenoid valve in the air bag gas chamber and the piston chamber, combined with ECU control system, speed sensor and angle sensor of automobile speed change, the steering angle change and braking information collection, so as to realize the control switch of the electromagnetic valve, and realizes the variable stiffness spring, in order to improve stiffness to resist roll and nod, backward; make full use of the piston within the space, improve the space utilization, solve the problem of the other automobile occupied space; reasonable car brakes, teasers, driving changes in organic combination state and stiffness of air spring, in order to obtain better control and the operation stability.

【技术实现步骤摘要】
一种可变刚度空气弹簧及基于该空气弹簧的控制系统
本专利技术涉及一种空气弹簧,特别是涉及一种可变刚度空气弹簧及基于该空气弹簧的控制系统。
技术介绍
传统车辆选用的空气弹簧,在一定压力范围内刚度的变化是有限的,在复杂多变工况下,车辆不能得到良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。空气弹簧利用气体的可压缩性实现其弹性作用,具有缓冲、隔振的功能。安装空气弹簧的悬架系统有比一般悬架具有更好的行驶平顺性及乘坐舒适性。在驾驶过程中如果对空气弹簧刚度进行合理调节,可以使悬架系统与整车性能得到合理的匹配。空气弹簧按结构型式可以分为囊式、膜式两种。囊式空气弹簧的刚度较大,可以采用增加辅助气室的方法减小空气弹簧的刚度,膜式空气弹簧同样也可以通过增加附加气室得到较小的刚度。根据空气弹簧刚度公式可以发现膜式空气弹簧刚度除了与容积大小有关外,还与有效面积变化率有关,而有效面积变化率又与有效直径变化率有着密切的关系,查阅相关文献可知有效直径变化率取决于活塞形状。由于膜式空气弹簧结构的特殊性,可以通过改变活塞形状的方法改变弹簧的刚度。现有技术大多数是通过增加附加气室并改变附加气室的大小来改变空气弹簧的刚度,这种通过增加附加气室的方法往往是有级可调的,一般都是采用刚度分段式控制,即把弹簧的刚度分为软、中、硬三档,这种刚度调节不是连续的,而对于实际的路面更希望刚度是无级可调才能更好的适应路面的状况的变化。而且附加气室的体积往往很大,甚至有三至四倍于空气弹簧大小,给安装带来不便,且浪费本就有限的整车空间。申请号为201120316847.2公开了一种可变刚度空气弹簧装置,通过额外的增加一个辅助气室,并将该辅助气室用空气导管与气囊连通,且在所述空气导管上增加电磁阀,以达到调整气囊容积大小的目的。虽然此方案可以实现改变气囊容积大小的目的,但是需要额外增加一个容积较大的气室,需要占用汽车内部的空间,且对于什么情况下来实现空气弹簧刚度的变化以及如何实现这个变化并未说明。因此,有必要提供一种新的可变刚度空气弹簧及基于该空气弹簧的控制系统来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的之一在于提供一种可变刚度空气弹簧,在不占用其他空间的情况下,通过改变活塞的结构实现了空气弹簧的刚度调节。本专利技术通过如下技术方案实现上述目的:一种可变刚度空气弹簧,其包括气囊与活塞,所述气囊内部形成有气囊气室,所述活塞内部设置有辅助气室以及切断或导通所述气囊气室与所述辅助气室的电磁阀。进一步的,所述活塞内设置有上下贯通且与所述气囊气室连通的孔道。进一步的,所述辅助气室包括由所述孔道围绕形成的第一辅助气室以及围绕所述第一辅助气室形成的第二辅助气室。进一步的,所述孔道内壁上部设置有连通所述第一辅助气室与所述第二辅助气室的连通口,所述电磁阀设置在所述连通口处。进一步的,还包括固定在所述气囊上的顶板以及位于所述气囊内且固定在所述顶板上的防撞缓冲块。进一步的,所述电磁阀为二通电磁阀或三通电磁阀。本专利技术的另一个主要目的在于提供一种基于可变刚度空气弹簧的控制系统,实现了根据汽车行驶路况和行驶状况自动调节空气弹簧的刚度,提高了车辆操作的稳定性。本专利技术通过如下技术方案实现上述目的:一种基于可变刚度空气弹簧的控制系统,其包括所述可变刚度空气弹簧、速度传感器、方向机角度传感器、制动踏板角度传感器、数模转换器、ECU控制系统以及驱动所述电磁阀开关的驱动电路。进一步的,所述ECU控制系统与所述速度传感器、所述方向机角度传感器、所述制动踏板角度传感器以及所述驱动电路电气连接。进一步的,所述速度传感器的信号直接取用汽车现有的车速脉冲或车速数字信号。进一步的,所述制动踏板角度传感器设置在制动踏板位置。与现有技术相比,本专利技术一种可变刚度空气弹簧及基于该空气弹簧的控制系统的有益效果在于:在气囊气室与活塞气室间增加一个电磁阀,对两个气室的连通和阻断进行控制,从而实现刚度的可变,以提高弹簧刚度来抵抗侧倾和点头、后仰;充分利用活塞内部的空间,提高了空间利用率,解决了对汽车其他空间的占用问题;结合ECU控制系统、速度传感器和角度传感器,对汽车的速度变化、转向角度变化以及制动情况进行信息采集,从而实现对电磁阀开关的控制,科学合理的将汽车急刹车、急转弯等行驶状态与空气弹簧刚度的变化有机结合,从而获得了更好的操控性和操作稳定性。【附图说明】图1为本专利技术实施例可变刚度空气弹簧的结构示意图;图2为本专利技术实施例基于可变刚度空气弹簧的控制系统的控制结构示意图;图中数字表示:100可变刚度空气弹簧及基于该空气弹簧的控制系统;1气囊;2活塞,21孔道,22第二辅助气室,23电磁阀;3顶板;4防撞缓冲块;5速度传感器;6方向机角度传感器;7制动踏板角度传感器;8数模转换器;9ECU控制系统;10驱动电路。【具体实施方式】实施例:请参照图1,本实施例为可变刚度空气弹簧100,其包括气囊1、活塞2、固定在气囊1上面的顶板3以及位于气囊1内且固定在顶板3上的防撞缓冲块4。气囊1内部形成有气囊气室,活塞2内部设置有辅助气室以及切断或导通所述气囊气室与所述辅助气室的电磁阀23。活塞2内部设置有上下贯通的且与所述气囊气室连通的孔道21,所述辅助气室包括由孔道21围绕而成的第一辅助气室以及围绕所述第一辅助气室的第二辅助气室22。孔道21内壁上部设置有连通所述第一辅助气室与第二辅助气室22的连通口(图中未标示),电磁阀23设置在所述连通口处。本实施例可变刚度空气弹簧100中的电磁阀23可采用二通电磁阀或三通电磁阀。当采用二通电磁阀时,可控制所述气囊气室与所述第一辅助气室或第二辅助气室22中的一个连通。当采用三通电磁阀,可实现所述气囊气室、所述第一辅助气室、第二辅助气室22三者之间的连通,从而实现各个不同刚度的变化。请参照图2,本实施例还提出了一种基于可变刚度空气弹簧的控制系统,其包括可变刚度空气弹簧100、速度传感器5、方向机角度传感器6、制动踏板角度传感器7、数模转换器8、ECU控制系统9以及驱动电磁阀23开关的驱动电路10。所述ECU控制系统9与所述速度传感器5、所述方向机角度传感器6、所述制动踏板角度传感器7以及所述驱动电路10电气连接。所述速度传感器5可直接取用汽车现有的车速脉冲或车速数字信号。所述制动踏板角度传感器7设置在制动踏板位置,用于检测踩踏制动踏板的程度,从而反应处制动程度。所述方向机角度传感器6主要用于检测方向盘的转向角度,用以判断出车轮是否转向。本实施例一种基于可变刚度空气弹簧的控制系统的设计思路原理如下:原有方案中,在活塞顶端端面距离防撞缓冲块79mm时,气囊和活塞的总容积为14.5升,其中气囊容积为10.2升,活塞容积为4.3升,上跳行程110,下跳行程110,在囊内气压为5Bar时承载载货为2530kg,在下跳40mm~上跳80mm范围内,弹簧刚度平均为157N/mm,偏频为1.2HZ。根据以上资料,我们假设在气囊气室和活塞气室之间设置一个阀门,在车辆纵向或横向加速度都不大的工况下行驶,阀门打开,橡胶空气弹簧按设计刚度和偏频运行;在车辆纵向或横向加速度都比较大,需要提高弹簧刚度以减小刹车点头和转弯侧倾的时候,将阀门关闭,截断气囊气室和活塞气室间的联系,让气囊气室单独承担压缩和伸长的空间变化,其刚度将变为157*14本文档来自技高网
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一种可变刚度空气弹簧及基于该空气弹簧的控制系统

【技术保护点】
一种可变刚度空气弹簧,其特征在于:其包括气囊与活塞,所述气囊内部形成有气囊气室,所述活塞内部设置有辅助气室以及切断或导通所述气囊气室与所述辅助气室的电磁阀。

【技术特征摘要】
1.一种可变刚度空气弹簧,其特征在于:其包括气囊与活塞,所述气囊内部形成有气囊气室,所述活塞内部设置有辅助气室以及切断或导通所述气囊气室与所述辅助气室的电磁阀。2.如权利要求1所述的可变刚度空气弹簧,其特征在于:所述活塞内设置有上下贯通且与所述气囊气室连通的孔道。3.如权利要求2所述的可变刚度空气弹簧,其特征在于:所述辅助气室包括由所述孔道围绕形成的第一辅助气室以及围绕所述第一辅助气室形成的第二辅助气室。4.如权利要求3所述的可变刚度空气弹簧,其特征在于:所述孔道内壁上部设置有连通所述第一辅助气室与所述第二辅助气室的连通口,所述电磁阀设置在所述连通口处。5.如权利要求1所述的可变刚度空气弹簧,其特征在于:还包括固定在所述气囊上的顶板以及位于所述气囊内且固定在所述顶板上的防撞缓冲块。6...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜冀林胡万良梁清林王亚琳曹崇禧黄永亮
申请(专利权)人:方盛车桥苏州有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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