CN104290557B - 一种车架全时主动悬架系统及主动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车架全时主动悬架系统，针对各组行车轮机构中两个轮胎(2)间的主连杆，设计采用两根设计，并且彼此之间通过活动连接装置(9)进行活动连接，由此实现各组行车轮机构中两根设计的子连杆(5)之间以活动连接装置(9)为轴心彼此上下倾角转动，在车辆运动过程中，使车辆能够切实、准确的感知各轮胎(2)运动过程中地面的情况，并且设计引入电控结构，在此基础之上，本发明还涉及一种基于车架全时主动悬架系统的主动控制方法，通过整体电控结构，分别针对各个轮胎(2)实现主动式调整，最大限度的保证了车底盘(1)处于水平面位置上，提高了车底盘(1)的平稳性。

Description

一种车架全时主动悬架系统及主动控制方法

技术领域

本发明涉及一种车架全时主动悬架系统及主动控制方法。

背景技术

汽车悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统，而这个结构系统包含了避震器、悬架弹簧、防倾杆、悬吊副梁、下控臂、纵向杆、转向节臂、橡皮衬套和连杆等部件。当汽车行驶在路面上时因地面的变化而受到震动及冲击，这些冲击的力量其中一部分会由轮胎吸收，但绝大部分是依靠轮胎与车身间的悬架装置来吸收的；悬架作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且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，以保证汽车能平顺地行驶。现有技术中有着各式各样的汽车悬架，总的又可分为非独立悬架和独立悬架，但是设计者还是针对汽车悬架在做着不断的改进与设计，诸如专利申请号：201310754413.4，公开了一种汽车悬架，包括车架、车轴和车轮，所述车架与车轴之间设有弹性元件，所述车架上设有减震装置，所述车轴上设有纵拉杆，所述弹性元件为橡胶弹簧，所述橡胶弹簧包括卡座、设于卡座中央的连接螺杆和套接在连接螺杆上的橡胶体，所述橡胶体为层层套接的圆柱体，所述内层圆柱体的半径小于外层圆柱体的半径。该技术方案中，锥形橡胶弹簧的设置能够提供侧向和横向承载能力，从而可以取消传统悬架所必需的侧拉杆，并可以对现有悬架的纵拉杆进行降低强度、减轻重量设计；减震器上下端的橡胶衬套的橡胶体和内外金属轴套采用球形结构，可以实现相对较大的偏转角度和扭转角度，获得更强的承载能力，并降低衬套橡胶体的磨损。

还有专利申请号：201410309560.5，公开了一种汽车悬架系统，包括扭转橡胶弹簧、纵摆臂、限位块、减振器、侧拉杆、车轴、车架或车身和车轮，车轴两端分别连接车轮，在车轴上设置有侧拉杆，侧拉杆一端与车轴连接，另一端与车架或车身连接,在车轴上对称设置有减振器，每个减振器上端与车架或车身连接，下端与车轴连接，在车轴两端还对称设置有纵摆臂，每个所述纵摆臂一端与车轴连接，另一端通过扭转橡胶弹簧与车架或车身连接，限位块通过螺栓安装在纵摆臂上。该技术方案的汽车悬架系统,扭转橡胶弹簧既承担纵摆臂与车架或车身连接功能，同时承担悬架系统弹性元件的功能，从而可以取消传统悬架所必须的金属弹性元件，节约了成本，降低了重量。

不仅如此，专利：201420011185.1，保护一种汽车悬架，属汽车装置领域。该汽车悬架包括前簧支架、中簧支架、后簧支架，前簧支架和中簧支架之间、中簧支架和后簧支架之间均设置有上轴卡和下轴卡，上轴卡和下轴卡通过U形螺栓连接在一起，上轴卡上堆设有多个板簧，板簧通过U形螺栓卡设在上轴卡上，还包括设置在所述板簧的上端面的压板，所述压板上设有供U形螺栓的弯曲部抵靠的凹槽，所述弯曲部与所述凹槽接触的部位布设有第一防滑条纹。该技术方案通过在U形螺栓弯曲部与压板凹槽接触的部位设置第一防滑条纹，U形螺栓不易相对凹槽滑动，从而提高了多个板簧之间的联接效果，汽车悬架能长时间地传递车轮和车架之间的扭力，增加使用寿命。现有技术中针对汽车悬架的改进与设计，从不同角度和方式入手，均主要体现在减震、降低成本和提高使用寿命的目的上，但是实际应用过程中，尤其对于一些特殊的使用要求时，现有的技术方案就有可能无法应对，诸如使用要求汽车悬架最大限度的保证车底盘处于水平状态，对此，现有技术中的汽车悬架系统就无能为力了。

发明内容

针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，设计引入电子控制，分别针对各轮胎移动状态实现主动监测、主动动态调整，能够最大限度保证车底盘处于水平面状态的车架全时主动悬架系统。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种车架全时主动悬架系统，包括车底盘和至少两组行车轮机构，各组行车轮机构分别包括两个轮胎、以及两个轮胎间的主连杆，各组行车轮机构彼此以主连杆相互平行的方式进行排布，且车底盘设置在各组行车轮机构中的主连杆上，各组行车轮机构的两个轮胎位于车底盘的两侧；还包括控制模块、以及分别与控制模块相连接的电源、至少一组主动悬架装置；其中，各组行车轮机构中的主连杆分别包括长度相等的两根子连杆，各组行车轮机构中的各根子连杆的其中一端彼此之间通过活动连接装置进行活动连接，各组行车轮机构中的两根子连杆之间以活动连接装置为轴心彼此上下倾角转动，各组行车轮机构中的各根子连杆的另一端分别连接其对应行车轮机构中的两个轮胎；主动悬架装置的组数与所有行车轮机构中的轮胎数量相一致，并且各组主动悬架装置分别与各个轮胎之间一一对应，各组主动悬架装置分别包括角度传感器、底座和设置在底座上的电控升降杆，各组主动悬架装置中的角度传感器和电控升降杆分别与控制模块相连接，各组主动悬架装置中的底座分别设置在与其对应轮胎相连接的子连杆上，各组主动悬架装置中电控升降杆的顶端与车底盘的下表面活动连接，各组主动悬架装置中的角度传感器分别设置在与其对应轮胎相连接的子连杆和活动连接装置相连接的位置上；控制模块和电源设置在车底盘上，电源经过控制模块为各组主动悬架装置中的角度传感器和电控升降杆进行供电。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各组主动悬架装置中电控升降杆的顶端与所述车底盘下表面之间的活动连接为铰链连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各组主动悬架装置中的底座在与其对应轮胎相连接的子连杆上的位置相同。

作为本发明的一种优选技术方案：所述控制模块为ARM处理器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电源为车载蓄电池。

本发明所述一种车架全时主动悬架系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本发明设计的车架全时主动悬架系统，重新设计结构，且整体结构简单，成本低廉，针对各组行车轮机构中两个轮胎间的主连杆，设计采用两根设计，并且彼此之间通过活动连接装置进行活动连接，由此实现各组行车轮机构中两个轮胎的运行状态不相互干扰，并且两根设计的子连杆之间以活动连接装置为轴心彼此上下倾角转动，在车辆运动过程中，使车辆能够切实、准确的感知各轮胎运动过程中地面的情况，在此基础之上设计引入电控结构，分别针对各个轮胎，通过电控升降杆针对车底盘的位置状态实现主动式调整，最大限度的保证了车底盘处于水平面位置上，提高了车底盘的平稳性；

(2)本发明设计的车架全时主动悬架系统中，针对主动悬架装置中电控升降杆的顶端与所述车底盘下表面之间的活动连接采用铰链连接，不仅保证了连接的牢固性，同时也避免了若车底盘处于非水平面状态时，电控升降杆损坏的可能性，提高了实际应用中电控升降杆的灵活性和稳定性；

(3)本发明设计的车架全时主动悬架系统中，设计各组主动悬架装置中的底座在与其对应轮胎相连接的子连杆上的位置相同，能够有效提高该系统实际应用过程中，有效提高获得该底座所在位置高度的变化情况，相应大大提高了悬架主动工作的效率。

与此相应，本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于本发明设计车架全时主动悬架系统的主动控制方法，包括如下步骤：

步骤001.电源经过控制模块为各组主动悬架装置中的角度传感器和电控升降杆进行供电，控制模块初始化，获得所述各组主动悬架装置中底座和其所在子连杆连接的活动连接装置之间的距离；

步骤002.各组主动悬架装置中的角度传感器实时检测其所在的子连杆与水平面间的夹角，并上传至控制模块中，控制模块判断获得的各个夹角中是否存在不为零的夹角，是则进入下一步骤，否则重复步骤002；

步骤003.控制模块分别针对各个不为零的夹角作如下操作：

控制模块根据获得该不为零的夹角所对应的角度传感器，确定其对应的主动悬架装置；然后控制模块根据该主动悬架装置中底座和其所在子连杆连接的活动连接装置之间的距离、以及该不为零的夹角，获得该主动悬架装置中底座的高度变化值；最后控制模块根据该底座的高度变化值控制该主动悬架装置中的电控升降杆伸缩相应长度，其中，若该主动悬架装置中底座的高度上升了变化值，则相应控制该主动悬架装置中电控升降杆收缩相应变化值的长度；若该主动悬架装置中底座的高度下降了变化值，则相应控制该主动悬架装置中电控升降杆伸长相应变化值的长度。

本发明所述一种车架全时主动悬架系统的主动控制方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设计的车架全时主动悬架系统的主动控制方法，针对本发明设计的车架全时主动悬架系统，全新设计主动控制方法，从针对与各个轮胎相连接子连杆的上下倾角转动的实时检测，到根据检测结果获得各个对应位置上底座的高度变化，再由此通过各个电控升降杆分别针对相应底座位置进行主动调整，能够最大限度的保证车底盘位于水平面上，保证了车辆行驶过程中的稳定性。

附图说明

图1是本发明设计车架全时主动悬架系统的结构示意图。

其中，1.车底盘，2.轮胎，3.控制模块，4.电源，5.子连杆，6.底座，7.电控升降杆，8.角度传感器，9.活动连接装置。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明设计一种车架全时主动悬架系统，包括车底盘1和至少两组行车轮机构，各组行车轮机构分别包括两个轮胎2、以及两个轮胎2间的主连杆，各组行车轮机构彼此以主连杆相互平行的方式进行排布，且车底盘1设置在各组行车轮机构中的主连杆上，各组行车轮机构的两个轮胎2位于车底盘1的两侧；还包括控制模块3、以及分别与控制模块3相连接的电源4、至少一组主动悬架装置；其中，各组行车轮机构中的主连杆分别包括长度相等的两根子连杆5，各组行车轮机构中的各根子连杆5的其中一端彼此之间通过活动连接装置9进行活动连接，各组行车轮机构中的两根子连杆5之间以活动连接装置9为轴心彼此上下倾角转动，各组行车轮机构中的各根子连杆5的另一端分别连接其对应行车轮机构中的两个轮胎2；主动悬架装置的组数与所有行车轮机构中的轮胎2数量相一致，并且各组主动悬架装置分别与各个轮胎2之间一一对应，各组主动悬架装置分别包括角度传感器8、底座6和设置在底座6上的电控升降杆7，各组主动悬架装置中的角度传感器8和电控升降杆7分别与控制模块3相连接，各组主动悬架装置中的底座6分别设置在与其对应轮胎2相连接的子连杆5上，各组主动悬架装置中电控升降杆7的顶端与车底盘1的下表面活动连接，各组主动悬架装置中的角度传感器8分别设置在与其对应轮胎2相连接的子连杆5和活动连接装置9相连接的位置上；控制模块3和电源4设置在车底盘1上，电源4经过控制模块3为各组主动悬架装置中的角度传感器8和电控升降杆7进行供电；本发明设计的车架全时主动悬架系统，重新设计结构，且整体结构简单，成本低廉，针对各组行车轮机构中两个轮胎2间的主连杆，设计采用两根设计，并且彼此之间通过活动连接装置9进行活动连接，由此实现各组行车轮机构中两个轮胎的运行状态不相互干扰，并且两根设计的子连杆5之间以活动连接装置9为轴心彼此上下倾角转动，在车辆运动过程中，使车辆能够切实、准确的感知各轮胎2运动过程中地面的情况，在此基础之上设计引入电控结构，分别针对各个轮胎2，通过电控升降杆7针对车底盘1的位置状态实现主动式调整，最大限度的保证了车底盘1处于水平面位置上，提高了车底盘1的平稳性。

本发明基于以上设计的车架全时主动悬架系统技术方案基础之上，还设计了如下优选技术方案：所述各组主动悬架装置中电控升降杆7的顶端与所述车底盘1下表面之间的活动连接为铰链连接，不仅保证了连接的牢固性，同时也避免了若车底盘1处于非水平面状态时，电控升降杆7损坏的可能性，提高了实际应用中电控升降杆7的灵活性和稳定性；并且设计各组主动悬架装置中的底座6在与其对应轮胎2相连接的子连杆5上的位置相同，能够有效提高该系统实际应用过程中，有效提高获得该底座6所在位置高度的变化情况，相应大大提高了悬架主动工作的效率，实际应用时，所述控制模块3设计采用ARM处理器，电源4设计采用车载蓄电池。

本发明设计的车架全时主动悬架系统在实际应用过程中，包括车底盘1和至少两组行车轮机构，各组行车轮机构分别包括两个轮胎2、以及两个轮胎2间的主连杆，各组行车轮机构彼此以主连杆相互平行的方式进行排布，且车底盘1设置在各组行车轮机构中的主连杆上，各组行车轮机构的两个轮胎2位于车底盘1的两侧；还包括ARM处理器、以及分别与ARM处理器相连接的车载蓄电池、至少一组主动悬架装置；其中，各组行车轮机构中的主连杆分别包括长度相等的两根子连杆5，各组行车轮机构中的各根子连杆5的其中一端彼此之间通过活动连接装置9进行活动连接，各组行车轮机构中的两根子连杆5之间以活动连接装置9为轴心彼此上下倾角转动，各组行车轮机构中的各根子连杆5的另一端分别连接其对应行车轮机构中的两个轮胎2；主动悬架装置的组数与所有行车轮机构中的轮胎2数量相一致，并且各组主动悬架装置分别与各个轮胎2之间一一对应，各组主动悬架装置分别包括角度传感器8、底座6和设置在底座6上的电控升降杆7，各组主动悬架装置中的角度传感器8和电控升降杆7分别与ARM处理器相连接，各组主动悬架装置中的底座6分别设置在与其对应轮胎2相连接的子连杆5上，各组主动悬架装置中的底座6在与其对应轮胎2相连接的子连杆5上的位置相同，各组主动悬架装置中电控升降杆7的顶端与车底盘1的下表面铰链连接，各组主动悬架装置中的角度传感器8分别设置在与其对应轮胎2相连接的子连杆5和活动连接装置9相连接的位置上；ARM处理器和车载蓄电池设置在车底盘1上，车载蓄电池经过ARM处理器为各组主动悬架装置中的角度传感器8和电控升降杆7进行供电；与此对应，针对本发明设计的车架全时主动悬架系统，本发明还设计了基于该车架全时主动悬架系统的主动控制方法，该方法实际应用过程中包括如下步骤：

步骤001.车载蓄电池经过ARM处理器为各组主动悬架装置中的角度传感器8和电控升降杆7进行供电，ARM处理器初始化，获得所述各组主动悬架装置中底座6和其所在子连杆5连接的活动连接装置9之间的距离，由于各组主动悬架装置中的底座6在与其对应轮胎2相连接的子连杆5上的位置相同，因此，ARM处理器初始化过程中，获取其中一组主动悬架装置中的底座6在与其对应轮胎2相连接的子连杆5上的位置即可；或者设计人员预先将该位置预设在ARM处理器中；

步骤002.各组主动悬架装置中的角度传感器8实时检测其所在的子连杆5与水平面间的夹角，并上传至ARM处理器中，ARM处理器判断获得的各个夹角中是否存在不为零的夹角，是则进入下一步骤，否则重复步骤002；

其中，不为零的夹角即表示对应该夹角的子连杆5与水平面间存在不为零的夹角，即表示该子连杆5相对与之相连的活动连接装置9存在向上一定倾角的转动；或者存在向下一定倾角的转动，其中，若该子连杆5发生相对活动连接装置9存在向上一定倾角的转动，则认为此时，对应该子连杆5的轮胎2所行使的路面相对其所在行车轮机构中另一个轮胎2所行使的路面要高；若该子连杆5发生相对活动连接装置9存在向下一定倾角的转动，则认为此时，对应该子连杆5的轮胎2所行使的路面相对其所在行车轮机构中另一个轮胎2所行使的路面要低；对此需要进行主动干预性调整，所以进入下一步骤。

除此之外，对于为零的夹角，则认为该夹角对应子连杆5所在行车轮机构中的两个轮胎2所行使的路面位于同一水平面上，则不作任何处理，重复步骤002。

步骤003.ARM处理器分别针对各个不为零的夹角作如下操作：

ARM处理器根据获得该不为零的夹角所对应的角度传感器8，确定其对应的主动悬架装置；然后ARM处理器根据该主动悬架装置中底座6和其所在子连杆5连接的活动连接装置9之间的距离、以及该不为零的夹角，根据三角形正弦定理，获得该主动悬架装置中底座6的高度变化值；最后ARM处理器根据该底座6的高度变化值控制该主动悬架装置中的电控升降杆7伸缩相应长度，其中，若该主动悬架装置中底座6的高度上升了变化值，则相应控制该主动悬架装置中电控升降杆7收缩相应变化值的长度；若该主动悬架装置中底座6的高度下降了变化值，则相应控制该主动悬架装置中电控升降杆7伸长相应变化值的长度。

本发明设计的车架全时主动悬架系统的主动控制方法，针对本发明设计的车架全时主动悬架系统，全新设计主动控制方法，从针对与各个轮胎2相连接子连杆的上下倾角转动的实时检测，到根据检测结果获得各个对应位置上底座6的高度变化，再由此通过各个电控升降杆7分别针对相应底座6位置进行主动调整，能够最大限度的保证车底盘1位于水平面上，保证了车辆行驶过程中的稳定性。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种车架全时主动悬架系统，包括车底盘(1)和至少两组行车轮机构，各组行车轮机构分别包括两个轮胎(2)、以及两个轮胎(2)间的主连杆，各组行车轮机构彼此以主连杆相互平行的方式进行排布，且车底盘(1)设置在各组行车轮机构中的主连杆上，各组行车轮机构的两个轮胎(2)位于车底盘(1)的两侧；其特征在于：还包括控制模块(3)、以及分别与控制模块(3)相连接的电源(4)、至少一组主动悬架装置；其中，各组行车轮机构中的主连杆分别包括长度相等的两根子连杆(5)，各组行车轮机构中的各根子连杆(5)的其中一端彼此之间通过活动连接装置(9)进行活动连接，各组行车轮机构中的两根子连杆(5)之间以活动连接装置(9)为轴心彼此上下倾角转动，各组行车轮机构中的各根子连杆(5)的另一端分别连接其对应行车轮机构中的两个轮胎(2)；主动悬架装置的组数与所有行车轮机构中的轮胎(2)数量相一致，并且各组主动悬架装置分别与各个轮胎(2)之间一一对应，各组主动悬架装置分别包括角度传感器(8)、底座(6)和设置在底座(6)上的电控升降杆(7)，各组主动悬架装置中的角度传感器(8)和电控升降杆(7)分别与控制模块(3)相连接，各组主动悬架装置中的底座(6)分别设置在与其对应轮胎(2)相连接的子连杆(5)上，各组主动悬架装置中电控升降杆(7)的顶端与车底盘(1)的下表面活动连接，各组主动悬架装置中的角度传感器(8)分别设置在与其对应轮胎(2)相连接的子连杆(5)和活动连接装置(9)相连接的位置上；控制模块(3)和电源(4)设置在车底盘(1)上，电源(4)经过控制模块(3)为各组主动悬架装置中的角度传感器(8)和电控升降杆(7)进行供电。

2.根据权利要求1所述一种车架全时主动悬架系统，其特征在于：所述各组主动悬架装置中电控升降杆(7)的顶端与所述车底盘(1)下表面之间的活动连接为铰链连接。

3.根据权利要求1所述一种车架全时主动悬架系统，其特征在于：所述各组主动悬架装置中的底座(6)在与其对应轮胎(2)相连接的子连杆(5)上的位置相同。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述一种车架全时主动悬架系统，其特征在于：所述控制模块(3)为ARM处理器。

5.根据权利要求4所述一种车架全时主动悬架系统，其特征在于：所述电源(4)为车载蓄电池。

6.一种基于权利要求1至5中任意一项所述一种车架全时主动悬架系统的主动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤001.电源(4)经过控制模块(3)为各组主动悬架装置中的角度传感器(8)和电控升降杆(7)进行供电，控制模块(3)初始化，获得所述各组主动悬架装置中底座(6)和其所在子连杆(5)连接的活动连接装置(9)之间的距离；

步骤002.各组主动悬架装置中的角度传感器(8)实时检测其所在的子连杆(5)与水平面间的夹角，并上传至控制模块(3)中，控制模块(3)判断获得的各个夹角中是否存在不为零的夹角，是则进入下一步骤，否则重复步骤002；

步骤003.控制模块(3)分别针对各个不为零的夹角作如下操作：

控制模块(3)根据获得该不为零的夹角所对应的角度传感器(8)，确定其对应的主动悬架装置；然后控制模块(3)根据该主动悬架装置中底座(6)和其所在子连杆(5)连接的活动连接装置(9)之间的距离、以及该不为零的夹角，获得该主动悬架装置中底座(6)的高度变化值；最后控制模块(3)根据该底座(6)的高度变化值控制该主动悬架装置中的电控升降杆(7)伸缩相应长度，其中，若该主动悬架装置中底座(6)的高度上升了变化值，则相应控制该主动悬架装置中电控升降杆(7)收缩相应变化值的长度；若该主动悬架装置中底座(6)的高度下降了变化值，则相应控制该主动悬架装置中电控升降杆(7)伸长相应变化值的长度。