一種帶共用附加氣室的雙空氣彈簧、其控制方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣彈簧，更具體地說是涉及一種帶共用附加氣室的雙空氣彈簧及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣彈簧作為一種由內(nèi)部含有簾布層的橡膠囊和充入橡膠囊內(nèi)腔的壓縮氣體所組成的非金屬彈性元件，具有相對于金屬彈性元件更好的減振性能，在汽車、軌道交通、工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。張利國在《空氣彈簧的現(xiàn)狀及其發(fā)展》中提到空氣彈簧的剛度低且可隨著載荷的變化而呈現(xiàn)非線性的自我調(diào)節(jié)，從而使得整個減振系統(tǒng)的固有頻率低且基本不變?？諝鈴椈蛇€具有高度可調(diào)節(jié)、質(zhì)量輕、噪聲低、使用壽命長等優(yōu)點。空氣彈簧的剛度取決于其容積、有效面積和內(nèi)部氣體壓力，帶附加氣室的空氣彈簧有效地增加了空氣彈簧的容積，且主氣室與附加氣室之間的節(jié)流孔或軟管很好地起到了吸收能量和衰減振動的作用。
[0003]當(dāng)前技術(shù)下，帶附加氣室的空氣彈簧的應(yīng)用雖然日益廣泛和成熟，但很多情況下，單個空氣彈簧并不能滿足整個減振系統(tǒng)的要求。專利申請?zhí)枮?01310235464.6，名稱為一種容積可調(diào)的空氣彈簧附加氣室雖然提出了一種容積可調(diào)的附加氣室，可是該附加氣室也只能提供給一個空氣彈簧使用，并且也不能根據(jù)空氣彈簧的工況進(jìn)行實時的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供帶共用附加氣室的雙空氣彈簧、其控制方法及應(yīng)用，使得空氣彈簧在汽車懸架的布置更加容易，且可根據(jù)外界不同工況主動地控制雙空氣彈簧的剛度，使得空氣彈簧的優(yōu)點達(dá)到充分的發(fā)揮，從而提高減振系統(tǒng)的減振性能。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明帶共用附加氣室的雙空氣彈簧的結(jié)構(gòu)特點是:雙空氣彈簧包括左空氣彈簧和右空氣彈簧，并在所述左空氣彈簧和右空氣彈簧之間設(shè)置共用附加氣室以及用于控制附加氣室的工作模式的控制器。
[0007]本發(fā)明帶共用附加氣室的雙空氣彈簧的結(jié)構(gòu)特點也在于:所述左空氣彈簧中左主氣室是由呈雙曲形狀的左橡膠囊在頂部固定連接左上蓋板、在底部固定連接左下蓋板構(gòu)成的密封氣室，在呈雙曲形狀的左橡膠囊的腰部設(shè)置左腰環(huán)，用于限制左橡膠囊的腰部徑向擴(kuò)張，在所述左下蓋板的中心有左軟管與所述左主氣室相連通；所述右空氣彈簧與左空氣彈簧具有相同的結(jié)構(gòu)形式，包括:右主氣室是由呈雙曲形狀的右橡膠囊在頂部固定連接右上蓋板、在底部固定連接右下蓋板，在右下蓋板的中心有右軟管與所述右主氣室相連通。
[0008]本發(fā)明帶共用附加氣室的雙空氣彈簧的結(jié)構(gòu)特點也在于:所述附加氣室是在附加氣室腔體中由活塞分隔形成可密閉的左氣室和右氣室，所述活塞能夠在附加氣室腔體中設(shè)定的行程內(nèi)左右移動；在所述活塞上設(shè)置可啟閉的通氣孔，所述活塞在左端面上固定有活塞桿，所述活塞桿自左氣室中伸出在左氣室外部，由驅(qū)動裝置驅(qū)動，使所述活塞在附加氣室腔體中移動；所述左軟管與左氣室相連通，所述右軟管與右氣室相連通；設(shè)置所述左氣室能夠由左充氣栗通過左氣閥進(jìn)行充放氣；所述右氣室能夠由右充氣栗通過右氣閥進(jìn)行充放氣。
[0009]本發(fā)明帶共用附加氣室的雙空氣彈簧的結(jié)構(gòu)特點也在于:
[0010]在所述左上蓋板上分別設(shè)置左位移傳感器和左力傳感器，以所述左位移傳感器檢測獲得左空氣彈簧的位移量，以所述左力傳感器檢測獲得左空氣彈簧的載荷信號；在所述左下蓋板上安裝左壓力傳感器，用于檢測獲得左空氣彈簧中氣體壓力信號；在所述右上蓋板和右下蓋板上以相同的形式分別設(shè)置右位移傳感器、右力傳感器，以及右壓力傳感器，分別用于獲得右空氣彈簧的位移量、右空氣彈簧的載荷信號，以及右空氣彈簧中氣體壓力信號；所述驅(qū)動裝置、左充氣栗、右充氣栗、左氣閥和右氣閥是由控制器進(jìn)行控制。
[0011]本發(fā)明帶共用附加氣室的雙空氣彈簧的控制方法的特點是設(shè)置控制器具有如下各工作模式:
[0012]工作模式一:控制所述通氣孔呈開啟狀態(tài)，使得所述左空氣彈簧和右空氣彈簧上獲得相同的剛度；
[0013]工作模式二:控制所述通氣孔呈閉合狀態(tài)，移動活塞的位置，從而改變左空氣彈簧和右空氣彈貪的剛度；
[0014]工作模式三:控制所述通氣孔呈閉合狀態(tài)，固定活塞的位置，利用左充氣栗對于左氣室進(jìn)行充放氣，或利用右充氣栗對于右氣室進(jìn)行充放氣，從而改變左空氣彈簧和右空氣彈簧的剛度。
[0015]本發(fā)明汽車懸架結(jié)構(gòu)的特點是:在車輛懸架中設(shè)置權(quán)利要求1所述的帶共用附加氣室的雙空氣彈簧；位于車輛座椅的底部設(shè)置用于檢測垂直加速度信號的加速度傳感器；根據(jù)各傳感器所獲得的檢測信號，利用控制器實時控制雙空氣彈簧中左空氣彈簧和右空氣彈簧的剛度，獲得所需的減振效果。
[0016]本發(fā)明汽車懸架結(jié)構(gòu)的控制方法的特點是:
[0017]當(dāng)汽車處在非行駛狀態(tài)下:
[0018]若左空氣彈簧的載荷和右空氣彈簧的載荷為相等，由控制器控制使通氣孔呈開啟狀態(tài)，以使左空氣彈簧和右空氣彈簧的剛度為相等，使左上蓋板和右上蓋板保持在同一高度上；
[0019]若左空氣彈簧的載荷和右空氣彈簧的載荷不相等，且載荷差值小于設(shè)定載荷差最小值F，由控制器控制使通氣孔呈閉合狀態(tài)；利用活塞的移動對左空氣彈簧和右空氣彈簧的剛度進(jìn)行微調(diào)，直至左上蓋板和右上蓋板處在同一高度上，并保持這一狀態(tài)；
[0020]若左空氣彈簧的載荷和右空氣彈簧的載荷不相等，且載荷差值不小于設(shè)定載荷差最小值F，由控制器控制使通氣孔呈閉合狀態(tài)；利用左氣閥或右氣閥對相應(yīng)一側(cè)的空氣彈簧的剛度進(jìn)行調(diào)整，直至左上蓋板和右上蓋板處在同一高度上，隨后關(guān)閉左氣閥和右氣閥保持在這一狀態(tài)。
[0021]當(dāng)汽車處在行駛狀態(tài)下:
[0022]設(shè)置通氣孔為關(guān)閉狀態(tài)，活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)；
[0023]對于由加速度傳感器實時檢測獲得的垂直加速度信號，計算一個時域窗口內(nèi)的垂直加速度均方根值％，當(dāng)所述垂直加速度均方根值B1大于設(shè)定值a。時，利用控制器分別控制左氣閥和右氣閥對左氣室和右氣室進(jìn)行充氣，增加雙空氣彈簧的剛度，直至實時檢測并計算獲得的垂直加速度均方根值a2降低在設(shè)定值a。以下時，關(guān)閉左氣閥和右氣閥；
[0024]若左壓力傳感器檢測的壓力值？:達(dá)到設(shè)定的壓力上限值P。，由控制器控制左氣閥對左氣室進(jìn)行放氣，直至實時監(jiān)測的壓力值P2降低在設(shè)定的壓力上限值P C以下時，由控制器控制左氣閥停止對左氣室進(jìn)行放氣；若右壓力傳感器檢測的壓力值匕達(dá)到設(shè)定的壓力上限值P。，由控制器控制右氣閥對右氣室進(jìn)行放氣，直至實時監(jiān)測的壓力值P4降低在設(shè)定的壓力上限值P。以下時，由控制器控制右氣閥停止對右氣室進(jìn)行放氣。
[0025]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0026]1、利用本發(fā)明帶共用附加氣室的雙空氣彈簧，當(dāng)汽車懸架需要使用多個空氣彈簧作為彈性元件時，共用附加氣室的雙空氣彈簧大大減少了占用空間，使得懸架的布置更容易，同時也減小了懸架的總質(zhì)量，進(jìn)而一定程度上減小了整車空載質(zhì)量。
[0027]2、本發(fā)明中共用的附加氣室由帶通氣孔的活塞分隔成兩個氣室，分別與兩側(cè)的主氣室連接，其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉。通氣孔打開時能夠保證兩側(cè)的空氣彈簧剛度相等，通氣孔閉合時能夠通過活塞的左右移動調(diào)節(jié)左空氣彈簧和右空氣彈簧的剛度。
[0028]3、本發(fā)明中充氣栗通過連接管路與兩側(cè)的氣室相連，通過對氣室充放氣能夠較大幅度的改變空氣彈簧的剛度，同時，充放氣也使得主氣室與附加氣室之間連接的軟管產(chǎn)生阻尼，達(dá)到吸收能量和衰減振動的