多轮耦联有源消扭悬架制造技术

本实用新型专利技术提供一种特别适合于行驶在不平路面上的汽车多轮耦联有源消扭悬架。包括分别设置在各个车轮上的支撑车身的液压或气压或油气弹簧及两端连接车轮与车身的感知其弹簧高度误差的行程传感器、动力泵、储油箱或储气罐，各个液压或气压弹簧之缸体分别通过电磁控制阀与动力泵及储油箱或储气罐管路连通，还包括一中央控制器，各行程传感器与中央控制器的输入端电联接，各个电磁控制阀均与中央控制器的输出端电联接，中央控制器根据各行程传感器反馈的各个弹簧的高度误差信号ｅ↓［ｉ］经消扭减倾矩阵控制软件运算后，给各个弹簧的电磁控制阀发出整合高度误差指令ｕｉ，以分别控制各弹簧的高度。可实现改善车轮对不平路面的附着，减轻车身扭转负荷和倾角。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高度可调的汽车悬架技术，特别是适合于行驶在不平路面上的汽车多轮耦联有源消扭悬架。
技术介绍
目前多数空气悬架和油气悬架都设有高度控制阀，以保证当汽车的载荷变化时保持汽车的悬架高度。通常的悬架高度控制系统的作用，主要是保持汽车悬架高度不随载荷与路面的不平而变化，图1是常规油气弹簧悬架单元用的高度电磁控制系统的基本结构。油气弹簧2和行程传感器4的上端都固定在车身上，油气弹簧的活塞杆及传感器4的下端都与车轮相连，油气弹簧2之缸体分别通过电磁控制阀1与油泵5及储油箱管路连通。其工作原理是图1中Z表示车身高度的增量，q表示车轮高度的增量，HN为设定的弹簧高度，H为实际的瞬间弹簧高度，e＝HN-H为弹簧高度误差；1、当e＝0时，高度阀处于闭锁的标准状态，油路9与7及8隔断。油气弹簧处于平衡状态。2、当车轮载荷增加，e＞0时，油气弹簧通过关7向管9充油。弹簧与行程传感器4伸长；电磁线圈的磁力拉下阀芯1b，使回油路8保持关闭，而油泵来的高压油路7与油气弹簧油路9连通，油气弹簧伸长，e减小逐渐回零. 3、当e＜0时，油气弹簧通过管8向油箱回油，弹簧与行程传感器4缩短；电磁线圈的磁力向上推阀芯1b，使油泵来的高压油路7关闭而回油路8与油气弹簧油路9连通，油气弹簧高度下降，e减小逐渐回零. 图2是常见空气悬架单元用的高度电磁控制系统的基本结构。其结构原理与图1之结构相同，仅仅是以空气弹簧2′代替油气弹簧、以气泵和储气罐5′、6′代替油泵和油箱。其控制原理与图1的油气弹簧控制系统相同。图3是一种已有技术的液压弹簧悬架高度控制系统，它与图1的油气弹簧悬架高度控制系统基本相同，所不同处只在于图1中油气弹簧中是用气体(通常是氮气)作为弹性元件，而图3中的液压弹簧2″是使用金属弹簧(图中是螺旋弹簧)作为弹性元件。其高度控制原理与图1的有关叙述完全相同。通常汽车的高度控制系统设有三至四个高度阀，每一个高度阀都是针对某一个弹簧悬架行程来实施控制，使汽车车身在该点处保持一定高度。由于各个弹簧是处于单独控制，不能实现对车身的消扭。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种多轮耦联有源消扭悬架，实现改善车轮对不平路面的附着，减轻车身扭转负荷和倾角，并减轻不平路面对汽车的颠簸的功能。本技术多轮耦联有源消扭悬架，包括分别设置在各个车轮上的支撑车身的液压或气压或油气弹簧及两端连接车轮与车身的感知其弹簧高度误差的行程传感器、动力泵、储油箱或储气罐，各个液压或气压弹簧之缸体分别通过电磁控制阀与动力泵及储油箱或储气罐管路连通，其特征在于还包括一由微处理器(CPU)构成的中央控制器，各行程传感器与中央控制器的输入端电联接，控制各个液压或气压弹簧的电磁控制阀均与中央控制器的输出端电联接，中央控制器根据各行程传感器反馈的各个弹簧的高度误差信号ei经消扭减倾矩阵控制软件运算后，给各个弹簧的电磁控制阀发出整合高度误差指令ui，即当ui＞0时，使弹簧高度不断增长，ui＜0时，使弹簧高度不断下降，至ui＝0时弹簧达到标准高度为止，据此分别控制各弹簧的高度。所述的液压或气压弹簧为4个时，其所述的中央控制器的消扭减倾矩阵控制软件按以下算法编制，给各个弹簧的电磁控制阀发出整合高度误差指令以控制各弹簧的高度u1＝0.5e1+0.25e2+0e3+0.25e4u2＝0.25e1+0.5e2+0.25e3+0e4u3＝0e1+0.25e2+0.5e3+0.25e4u4＝0.25e1+0e2+0.25e3+0.5e4式中e1、e2、e3、e4分别为前左、前右、后右、后左各弹簧的高度误差，u1、u2、u3、u4为中央控制器分别向前左、前右、后右、后左各弹簧下达的整合高度误差指令。所述的液压或气压弹簧为4个以上时，按前左、前右、后右、后左分为4组，每组中的各个弹簧之缸体并连在一个电磁控制阀上，其所述的中央控制器的消扭减倾矩阵控制软件按以下算法编制，给各个弹簧的电磁控制阀发出整合高度误差指令以控制各弹簧的高度1u1＝0.5E1+0.25E2+0E3+0.25E4u2＝0.25E1+0.5E2+0.25E3+0E4u3＝0E1+0.25E2+0.5e3+0.25E4u4＝0.25E1+0E2+0.25E3+0.5E4式中E1＝(e11+e12+...+e1n)/nE2＝(e21+e22+...+e2n)/nE3＝(e31+e32+...+e3n′)/n′E4＝(e41+e42+…+e4n′)/n′其中e11、e12、…e1n为前左组中各弹簧的高度误差信号；e21、e22、…e2n为前右组中各弹簧的高度误差信号； n为前左组或前右组中弹簧的个数；e31、e32、…e3n′为后右组中各弹簧的高度误差信号；e41、e42、…e4′为后左组中各弹簧的高度误差信号；n′为后右组或后左组中弹簧的个数。本技术的工作原理如下本技术提出的全耦高度控制系统，其工作原理与通常系统不同之处，可以图4来说明。图4(a)是通常“单点高度控制(单输入-单输出)”系统的原理图。图4(b)是本技术提出的“全多点耦联高度控制(多输入-多输出)”系统的原理图。图4(a)是通常第i个单轮的悬架高度独立控制的系统，其中qi,Zi是该点的车轮与车身高度,ei＝qi-Zi是该悬架的高度误差，ui是该高度阀的控制量，这些都是标量．而图4(b)中 都是维数与轮数相同的矢量， 是4维矢量。对于四轮车辆，令q1，q2，q3，q4,是四个车轮高度变化输入，Z1，Z2，Z3，Z4是四个支撑车身高度变化输出，控制量u1，u2，u3，u4，都是各弹簧高度误差e1，e2，e3，e4线性叠加(通过矩阵相耦联)的结果。S是拉氏算子，T为时间常数．在稳态条件下有如下关系Z1Z2Z3Z4=W11W12W13W14W21W22W23W24W31W32W33W34W41W42W43W44·q1q2q3q4---(1)]]>选择耦联矩阵的各元素Wij可优化汽车车轮对不平路面的附着，减轻车身扭转负荷和倾角，并减轻不平路面对汽车的颠簸。例如可选取W11W12W13W14W21W22W23W24W31W32W33W34W41W42W43W44=1/21/401/41/41/21/4001/41/21/41/401/41/2---(2)]]>这时有Z1＝W11q1+W12q2+W13q3+W14q4=0.5q1+0.25q2+0q3+0.25q4(3)Z2＝W21q1+W22q2+W23q3+W24q4＝0.25q1+0.5q2+0.25q3+0q4(4)Z3＝W31q1+W32q2+W33q3+W34q4=0q1+0.25q2+0.5q3+0.25q4(5) Z1＝W41q1+W42q2+W43q3+W14q4＝0.25q1+0q2+0.25q3+0.5q4(6)考察车轮各运动模态车轮平均垂直位移qa＝(q1+q2+q3+q4)/4 (7)车轮平均纵倾位移γq＝/1 (8)车轮平均侧倾位移q＝/B (9)车轮平均扭转位移τq＝/B (10)此时，车身的相应位移的控制结果可由(3)-(10)式求得车身平均垂直位移Za＝(Z1+Z2+Z3+Z4)/4＝qa(11)车身平均纵倾位移γz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轮耦联有源消扭悬架，包括分别设置在各个车轮上的支撑车身的液压或气压或油气弹簧（２）及两端连接车轮与车身的感知其弹簧（２）高度误差的行程传感器（４）、动力泵（５）、储油箱或储气罐，各个液压或气压弹簧（２）之缸体分别通过电磁控制阀（１）与动力泵（５）及储油箱或储气罐管路连通，其特征在于还包括一由微处理器构成的中央控制器（３），各行程传感器（４）与中央控制器（３）的输入端电联接，控制各个弹簧（２）的电磁控制阀（１）均与中央控制器（３）的输出端电联接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭孔辉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]