CN103085627B - 一种卡车与挂车空气悬架控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卡车与挂车空气悬架控制系统，包括：用于获取卡车与挂车的车身高度信息的高度传感器；用于获取储气罐压力信息的压力传感器；用于开启或关闭气囊的充气气路，以及开启或关闭气囊的放气气路的电磁阀组；用于显示车身高度信息和储气罐的压力信息并进行车身高度设置的显示及设置模块；以及，用于接收车身高度信息、压力信息并发送给所述显示及设置模块，根据显示及设置模块所设置的车身高度设置信息控制所述电磁阀组的开启和/或关闭的主控制器。本发明通过控制气囊的充放气以改变卡车与挂车的车身高度，使得挂车脱挂方便，同时也改善了卡车与挂车的操纵稳定性、行驶平顺性、行驶安全性以及燃油经济性等。

Description

一种卡车与挂车空气悬架控制系统

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种卡车与挂车用空气悬架的电子控制系统。

背景技术

汽车悬架是车辆重要部件之一，它弹性的连接着车身和车桥，在汽车行驶时，用以缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车平顺地行驶。

被动悬架是汽车悬架中较早出现的一种悬架结构。被动悬架主要是由钢板弹簧或者螺旋弹簧以及减振器组成的机械系统，被动悬架中的各元件的特性不可调整，只能被动地吸收能量、缓和冲击。传统的被动悬架具有固定的悬架刚度和悬架阻尼，设计的出发点是在满足汽车平顺性和操纵稳定性之间的折中，但无法解决同时满足平顺性和操纵稳定性之间相矛盾的要求。

随着人们对卡车行驶平顺性和操作性要求的提高和卡车悬架技术的发展，空气悬架在卡车与挂车上的应用日益广泛。空气悬架的发展使得汽车平顺性、操纵稳定性以及行驶安全性能够同时兼具，因此其已开始逐步取代了被动悬架。

传统的空气悬架的控制模式是采用机械高度阀，通过高度阀阀门的开启调节对空气悬架气囊的充放气，从而保持车辆恒定的行驶高度。但是，机械式高度阀的控制方式简单、动作误差较大、功能模式单一，不能很好的满足整车的脱挂方便性、操纵稳定性、行驶平顺性、行驶安全性以及燃油经济性等要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种卡车与挂车用空气悬架的电子控制系统，以控制空气悬架中气囊的充放气以改变卡车与挂车的车身高度，使得挂车脱挂方便，同时也改善卡车与挂车的操纵稳定性、行驶平顺性、行驶安全性以及燃油经济性等。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种卡车与挂车空气悬架控制系统，包括：

装设于卡车与挂车车架，并用于获取所述卡车与挂车的车身高度信息的高度传感器；

装设于所述卡车与挂车的储气罐，并用于获取储气罐压力信息的压力传感器；

装设于卡车与挂车空气悬架中气囊的充气气路和放气气路，并用于开启或关闭所述气囊的充气气路，以及开启或关闭所述气囊的放气气路的电磁阀组；

用于显示所述车身高度信息和储气罐的压力信息并进行车身高度设置的显示及设置模块；以及，

与所述高度传感器、压力传感器、电磁阀组和显示及设置模块通过数据电缆连接，并用于从所述高度传感器接收所述车身高度信息、从所述压力传感器接收所述储气罐的压力信息，将所述车身高度信息和储气罐的压力信息发送给所述显示及设置模块，并根据所述显示及设置模块所设置的车身高度设置信息控制所述电磁阀组的开启和/或关闭的主控制器。

进一步：

所述高度传感器包括角度传感器、传感器阀芯和传感器壳体；其中，

所述角度传感器的旋转轴与所述传感器阀芯相连，通过将测量角度的变化转换为高度的变化进而获得所述车身高度信息；

所述角度传感器和传感器阀芯固定于所述传感器壳体内。

进一步，所述高度传感器为1个，装设于所述卡车与挂车后桥车架横梁中部，所述高度传感器通过横摆杆和竖摆杆与所述卡车与挂车后桥车架横梁中部相连。

进一步，所述电磁阀组包括：

用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊的充气气路，以及开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊的放气气路的第一双电控电磁阀，装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊的充气气路和放气气路；

用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊的充气气路，以及开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊的放气气路的第二双电控电磁阀，装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊的充气气路和放气气路；

进一步，所述第一双电控电磁阀和第二双电控电磁阀均为分体式不锈钢电磁阀。

进一步，所述分体式不锈钢电磁阀包括进气阀和出气阀；所述进气阀装设于所述储气罐对所述气囊进行充气的充气气路中；所述出气阀装设于所述气囊的放气气路。

进一步，所述显示及设置模块包括：

用于同所述主控制器进行信息交互的第二CAN总线收发模块；

用于通过所述第二CAN总线收发模块从所述主控制器接收所述车身高度信息和储气罐的压力信息，以及通过所述第二CAN总线收发模块向所述主控制器发送车身高度设置信息的第二控制模块；

用于从第二控制模块接收所述车身高度信息和储气罐的压力信息并进行显示的液晶显示模块；

用于设置车身高度，并将所设置的车身高度设置信息发送给所述第二控制模块的设置面板；以及，

用于向所述第二控制模块、液晶显示模块和设置面板供电的第二电源模块。

进一步，所述显示及设置模块为手持式遥控器。

进一步，所述主控制器包括：

用于同所述显示及设置模块进行信息交互的第一CAN总线收发模块；

用于从所述高度传感器接收车身高度信息、从所述压力传感器接收储气罐的压力信息，并通过所述第一CAN总线收发模块将所述车身高度信息和储气罐的压力信息发送给所述显示及设置模块，通过所述第一CAN总线收发模块从所述显示及设置模块接收所述车身高度设置信息，依据所述车身高度设置信息向所述电磁阀组发送控制信号以控制所述电磁阀组的开启和/或关闭的第一控制模块，与所述高度传感器、压力传感器和电磁阀组通过数据电缆连接，并通过所述第一CAN总线收发模块与所述显示及设置模块电连接；

用于将所述控制信号进行放大的功率放大模块，电连接于所述第一控制模块和电磁阀组之间；以及，

用于向所述第一控制模块、功率放大模块和所述高度传感器供电的第一电源模块。

从上述方案可以看出，本发明的卡车与挂车空气悬架控制系统利用高度传感器和压力传感器对卡车与挂车的相关参数进行监控并通过显示及设置模块进行显示，可根据用户通过显示及设置模块输入的高度设置信息通过电磁阀组中的电磁阀的开启和/或关闭操作以对卡车与挂车的空气悬架中气囊进行充放气，进而实现对卡车与挂车车身高度的手动和/或自动调节，以适应不同路面状况和适应车速的要求，进而改善了卡车与挂车的操纵稳定性、行驶平顺性、行驶安全性以及燃油经济性等，并且可使得挂车拖挂方便。为实现上升模式、正常模式、下降模式、记忆高度、急停/暂停、底盘稳定、故障查询、参数在线标定等功能提供了系统基础。其中，显示及设置模块采用手持式遥控器可使操作人员进行手持操作，为操作动作的执行带来了方便。另外，本发明采用电磁阀替代传统机械高度阀，极大的减小了充放气操作的误差，配合主控制器的实时控制，进一步满足了卡车与挂车的操纵稳定性、行驶平顺性、行驶安全性以及燃油经济性等方面的要求。

附图说明

图1为本发明的卡车与挂车空气悬架控制系统的实施例结构示意图；

图2为本发明的卡车与挂车空气悬架控制系统的实施例中主控制器结构示意图；

图3为本发明的卡车与挂车空气悬架控制系统的实施例中显示及设置模块结构示意图；

图4为本发明的卡车与挂车空气悬架控制系统的实施例的电路结构示意；

图5为本发明的卡车与挂车空气悬架控制系统的实施例的气路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的卡车与挂车空气悬架控制系统主要包括主控制器1、高度传感器2、压力传感器3、电磁阀组和显示及设置模块5。其中，所述高度传感器2装设于卡车与挂车后桥车架横梁中部，用于获取所述卡车与挂车的车身高度信息，具体地，高度传感器2的数量为1个，高度传感器2通过横摆杆和竖摆杆与卡车与挂车后桥车架横梁中部相连；所述压力传感器3装设于所述卡车与挂车的储气罐6，用于获取储气罐压力信息；所述电磁阀组装设于卡车与挂车空气悬架中气囊7的充气气路和放气气路，并用于开启或关闭所述气囊7的充气气路，以及开启或关闭所述气囊7的放气气路；所述显示及设置模块5用于显示所述车身高度信息和储气罐的压力信息，并进行车身高度设置和工作模式选择；所述主控制器1与所述高度传感器2压力传感器3、电磁阀组和显示及设置模块5通过数据电缆8连接，用于从所述高度传感器2接收车身高度信息、从所述压力传感器3接收储气罐6的压力信息，将所述车身高度信息和储气罐6的压力信息发送给所述显示及设置模块5，并根据所述显示及设置模块5所设置的车身高度设置信息和工作模式选择信息控制所述电磁阀组的开启和/或关闭。

其中，如图2所示，所述主控制器1包括第一控制模块101、功率放大模块102、第一电源模块103和第一CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线收发模块104。其中，所述第一控制模块101与所述高度传感器2、压力传感器3和电磁阀组通过数据电缆8连接，并通过所述第一CAN总线收发模块104与所述显示及设置模块5电连接；所述第一控制模块101用于从所述高度传感器2接收其所监测的车身高度信息，从所述压力传感器3接收其所监测的储气罐6的压力信息，通过所述第一CAN总线收发模块104将所述车身高度信息和储气罐6的压力信息发送给所述显示及设置模块5，通过所述第一CAN总线收发模块104从所述显示及设置模块5接收所述车身高度设置信息和工作模式选择信息，依据所述车身高度设置信息和工作模式选择信息向所述电磁阀组发送控制信号以控制所述电磁阀组的开启和/或关闭。所述功率放大模块102电连接于所述第一控制模块101和电磁阀组之间，用于将所述控制信号进行放大；所述第一电源模块103用于向所述第一控制模块101、功率放大模块102和所述高度传感器2供电。

作为一个具体实施例，第一控制模块101可采用飞思卡尔的MC9S12XDG128MAL芯片，主控芯片可根据内置的软件程序对信号进行分析计算，同时给执行机构发送控制信号；第一CAN总线收发模块104可以采用PCA82C250芯片，第一电源模块103可采用LM2576HV S-5.0芯片和HYM2576HVS-ADJ芯片，其中LM2576HV S-5.0芯片给第一控制模块101提供5V的电压，HYM2576HVS-ADJ为高度传感器2提供17V的电压；功率放大模块102可采用BTS707芯片，该芯片接受第一控制模块101发送的信号，并对信号进行放大，以控制电磁阀组中各个电磁阀的开启。其电路结构请参照图3所示的结构图。

本发明中，如图3所示，所述显示及设置模块5包括第二控制模块501、第二CAN总线收发模块502、液晶显示模块503、设置面板504以及第二电源模块505。其中，所述第二CAN总线收发模块502用于同所述主控制器1进行信息交互；所述第二控制模块501用于通过所述第二CAN总线收发模块502从所述主控制器1接收所述车身高度信息和储气罐6的压力信息，以及通过所述第二CAN总线收发模块502向所述主控制器1发送车身高度设置信息和工作模式选择信息；所述液晶显示模块503用于从第二控制模块501接收所述车身高度信息和储气罐6的压力信息并进行显示；所述设置面板504用于设置车身高度和选择工作模式，并将所设置的车身高度设置信息和所选择的工作模式选择信息发送给所述第二控制模块501；所述第二电源模块505用于向所述第二控制模块501、液晶显示模块503和设置面板504供电。

作为一个具体实施例，第二控制模块501可以采用MC9S12D64CPV芯片；第二电源模块505可以采用LM2576HV S-5.0芯片，其能够为第二控制模块501的MC9S12D64CPV芯片提供5V电压；第二CAN总线收发模块502可以采用PCA82C250芯片；液晶显示模块503可采用YB12232ZA模块，其能够为用户提供可视化的整车高度信息；所述设置面板504可采用薄膜开关，可包括如中位、上升、下降、记忆位置、查询等按键，以进行系统参数设置和工作模式选择。显示及设置模块5的主要作用是为用户提供友好的人机交互界面，能够在线进行系统设置，实时反馈卡车与挂车的状态信息（高度信息），并能提供系统故障信息，方便维护。

作为一个具体实施例，所述显示及设置模块5可以为手持式遥控器。采用手持式遥控器进行操作，可以省去必须用笔记本电脑和专用程序标定的烦恼，方便整车厂调试，省时省力。

本发明中，所述的工作模式主要为所述卡车与挂车的几种常用的高度参考值，该高度参考值主要根据车速、装载货物质量、形式路面状况等依据经验而定的高度参考值，所述的工作模式预设于主控制器1中。本发明中，通过预设于主控制器1中的程序还可以实现故障监控、诊断以及应急操作等功能。

本发明中，如图4所示，所述高度传感器2包括角度传感器201、传感器阀芯202和传感器壳体203；其中，所述角度传感器201的旋转轴与所述传感器阀芯202相连，通过将测量角度的变化转换为高度的变化进而获得卡车与挂车的车身高度信息；所述角度传感器201和传感器阀芯202固定于所述传感器壳体203内。高度传感器2装设于所述卡车与挂车的后桥车架横梁中部。

参照图1、图2、图4以及图5所示，所述电磁阀组包括2个双电控电磁阀，分别为第一双电控电磁阀401、第二双电控电磁阀402。其中，第一双电控电磁阀401装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊7的充气气路和放气气路，第一双电控电磁阀401用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊7的充气气路，以及开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊7的放气气路；第二双电控电磁阀402装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊7的充气气路和放气气路，所述第二双电控电磁阀402用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊7的充气气路，以及开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊7的放气气路。

上述的第一双电控电磁阀401和第二双电控电磁阀402均为分体式不锈钢电磁阀，可靠性高、耐高低温性能好。该分体式不锈钢电磁阀包括有进气阀和出气阀；所述进气阀装设于所述储气罐6对所述气囊7进行充气的充气气路中；所述出气阀装设于所述气囊7的放气气路，气路连接方式如图5所示。

具体来说，第一双电控电磁阀401包括第一进气阀401A和第一出气阀401B；其中，第一进气阀401A装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊7的充气气路，第一进气阀401A用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊7的充气气路；第一出气阀401B装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊7的放气气路，第一出气阀401B用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊7的放气气路。第二双电控电磁阀402包括第二进气阀402A和第二出气阀402B；其中，第二进气阀402A装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊7的充气气路，第二进气阀402A用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊7的充气气路；第二出气阀402B装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊7的放气气路，第二出气阀402B用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊7的放气气路。

本发明的卡车与挂车空气悬架控制系统，可以利用内置于其中的程序，进而采用延时控制策略，实现减小空气消耗、节约能源的目的；显示及设置模块5采用手持式遥控器进行设定，可省去用笔记本电脑和专用程序进行设定的烦恼，方便整车厂调试，省时省力；电磁阀组中的双电控电磁阀采用分体电磁阀，使得其安装更简单，气路的布置更方便，采用不锈钢电磁阀，可靠性高、耐高低温性能好。另外，本系统可在显示及设置模块5的设置面板504中设置一总开关，通过长按该总开关按钮后，才能使得系统启动，可以有效防止用户误操作的发生，提高安全性；利用本发明的系统，能够使得卡车与挂车的上升或者下降高度由操作者在设定的范围内随意调节，在其中内置的软件中增加应急功能，以在出现突发情况时，能够使车身的上升或者下降动作立即停止，在接收到新命令前一直维持的此种状态，提高安全性。可在在内置软件中增加的正常高度功能（即所述工作模式中的几种常用的高度参考值中的一种），使得操作者在任意高度的情况下直接回到车辆出厂时设定的高度。主控制器1中所使用芯片带有记忆功能，操作者可以用来根据自己的实际需要把某个经常用到的高度设定为记忆高度作为工作模式中的一种高度参考值，以后只需通过设置面板504的操作即可以达到此高度，提高工作效率。为了提高整车的安全性，本发明的系统可通过内置软件增加故障诊断和故障指示功能等，当出现故障时，系统会根据故障等级进行相应处理，并带有故障码进行提示，方便用户维修。

本发明的卡车与挂车空气悬架控制系统利用高度传感器2和压力传感器3对卡车与挂车的相关参数进行监控并通过显示及设置模块5进行显示，可根据用户通过显示及设置模块5输入的高度设置信息和工作模式选择信息通过电磁阀组中的电磁阀的开启和/或关闭操作以对卡车与挂车的空气悬架中气囊7进行充放气，进而实现对卡车与挂车车身高度的手动和/或自动调节，可实现上升模式、正常模式、下降模式、记忆高度、急停/暂停、底盘稳定、故障查询、参数在线标定等功能，以适应不同路面状况和适应车速的要求，进而改善了卡车与挂车的操纵稳定性、行驶平顺性、行驶安全性以及燃油经济性等，并且可使得挂车拖挂方便，其中所述脱挂是指挂车从牵引车的牵引销上脱离，以便牵引车再去牵引其它挂车，进而提高牵引车的利用率。其中，显示及设置模块采用手持式遥控器可使操作人员进行手持操作，为操作动作的执行带来了方便。另外，本发明采用电磁阀替代传统机械高度阀，极大的减小了充放气操作的误差，配合主控制器的实时控制，进一步满足了卡车与挂车的操纵稳定性、行驶平顺性、行驶安全性以及燃油经济性等方面的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种卡车与挂车空气悬架控制系统，其特征在于，包括：

装设于卡车与挂车车架，并用于获取所述卡车与挂车的车身高度信息的高度传感器；

装设于所述卡车与挂车的储气罐，并用于获取储气罐压力信息的压力传感器；

装设于卡车与挂车空气悬架中气囊的充气气路和放气气路，并用于开启或关闭所述气囊的充气气路，以及开启或关闭所述气囊的放气气路的电磁阀组；

用于显示所述车身高度信息和储气罐的压力信息并进行车身高度设置的显示及设置模块；以及，

与所述高度传感器、压力传感器、电磁阀组和显示及设置模块通过数据电缆连接，并用于从所述高度传感器接收所述车身高度信息、从所述压力传感器接收所述储气罐的压力信息，将所述车身高度信息和储气罐的压力信息发送给所述显示及设置模块，并根据所述显示及设置模块所设置的车身高度设置信息控制所述电磁阀组的开启和/或关闭的主控制器。

2.根据权利要求1所述的卡车与挂车空气悬架控制系统，其特征在于：

所述高度传感器包括角度传感器、传感器阀芯和传感器壳体；其中，

所述角度传感器的旋转轴与所述传感器阀芯相连，通过将测量角度的变化转换为高度的变化进而获得所述车身高度信息；

所述角度传感器和传感器阀芯固定于所述传感器壳体内。

3.根据权利要求2所述的卡车与挂车空气悬架控制系统，其特征在于：所述高度传感器为1个，装设于所述卡车与挂车后桥车架横梁中部，所述高度传感器通过横摆杆和竖摆杆与所述卡车与挂车后桥车架横梁中部相连。

4.根据权利要求1所述的卡车与挂车空气悬架控制系统，其特征在于，所述电磁阀组包括：

用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊的充气气路，以及开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊的放气气路的第一双电控电磁阀，装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中右侧气囊的充气气路和放气气路；

用于开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊的充气气路，以及开启或关闭所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊的放气气路的第二双电控电磁阀，装设于所述卡车与挂车后桥空气悬架中左侧气囊的充气气路和放气气路。

5.根据权利要求4所述的卡车与挂车空气悬架控制系统，其特征在于，所述第一双电控电磁阀和第二双电控电磁阀均为分体式不锈钢电磁阀。

6.根据权利要求5所述的卡车与挂车空气悬架控制系统，其特征在于：所述分体式不锈钢电磁阀包括进气阀和出气阀；所述进气阀装设于所述储气罐对所述气囊进行充气的充气气路中；所述出气阀装设于所述气囊的放气气路。

7.根据权利要求1所述的卡车与挂车空气悬架控制系统，其特征在于，所述显示及设置模块包括：

用于同所述主控制器进行信息交互的第二CAN总线收发模块；

用于通过所述第二CAN总线收发模块从所述主控制器接收所述车身高度信息和储气罐的压力信息，以及通过所述第二CAN总线收发模块向所述主控制器发送车身高度设置信息的第二控制模块；

用于从第二控制模块接收所述车身高度信息和储气罐的压力信息并进行显示的液晶显示模块；

用于设置车身高度，并将所设置的车身高度设置信息发送给所述第二控制模块的设置面板；以及，

用于向所述第二控制模块、液晶显示模块和设置面板供电的第二电源模块。

8.根据权利要求7所述的卡车与挂车空气悬架控制系统，其特征在于：所述显示及设置模块为手持式遥控器。

9.根据权利要求1至8任一项所述的卡车与挂车空气悬架控制系统，其特征在于，所述主控制器包括：

用于同所述显示及设置模块进行信息交互的第一CAN总线收发模块；

用于从所述高度传感器接收车身高度信息、从所述压力传感器接收储气罐的压力信息，并通过所述第一CAN总线收发模块将所述车身高度信息和储气罐的压力信息发送给所述显示及设置模块，通过所述第一CAN总线收发模块从所述显示及设置模块接收所述车身高度设置信息，依据所述车身高度设置信息向所述电磁阀组发送控制信号以控制所述电磁阀组的开启和/或关闭的第一控制模块，与所述高度传感器、压力传感器和电磁阀组通过数据电缆连接，并通过所述第一CAN总线收发模块与所述显示及设置模块电连接；

用于将所述控制信号进行放大的功率放大模块，电连接于所述第一控制模块和电磁阀组之间；以及，

用于向所述第一控制模块、功率放大模块和所述高度传感器供电的第一电源模块。