CN105221632B - 一种阻尼连续可调油气悬架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气悬架领域，具体而言，涉及一种阻尼连续可调油气悬架。其包括动力缸、位移传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、比例节流阀、蓄压器和工控机；动力缸通过带液压桥路的比例节流阀与蓄压器连接；液压桥路由四个单向阀构成；位移传感器设置在动力缸的一侧；位移传感器的一端与动力缸的缸筒连接，另一端与动力缸的活塞杆连接；第一加速度传感器设置在动力缸的上铰点处；工控机分别与第一加速度传感器、第二加速度传感器、位移传感器和比例节流阀连接。本发明将动力缸和蓄压器作为油气弹簧，通过比例节流阀对蓄压器与动力缸之间的液压阻尼力进行控制，进而实现对整个油气悬架的阻尼的连续可调，提高车辆的行驶平顺性和操控性。
Description
技术领域
本发明涉及油气悬架领域，具体而言，涉及一种阻尼连续可调油气悬架。
背景技术
传统的被动悬架系统由于弹簧刚度和减振器阻尼系数等基本参数都固定不变，因此只能保证在设计条件下的减振效果，不能根据车辆的运行状态和路面状况进行实时调节，达到最优的减振效果。
通过改变弹簧刚度或阻尼系数，可以达到对悬架系统性能进行调整的目的。
油气悬架是作为车辆悬架的常用结构形式，仍属于被动悬架。基于油气悬架系统的液气串联的结构特点，通过实时调节油液的节流口大小，在理论上可以实现悬架系统阻尼的连续调节，改善车辆的侧倾运动和俯仰运动，提高车辆的通过性能和行驶性能。如何工程实现油气悬架阻尼的连续可调，如何根据路况及车辆振动情况对阻尼进行控制，以及如何对阻尼控算法进行开发调试、对综合性能进行试验等是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻尼连续可调油气悬架，以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了一种阻尼连续可调油气悬架，包括动力缸、位移传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、比例节流阀、蓄压器、负重轮和工控机；
所述动力缸通过带液压桥路的所述比例节流阀与所述蓄压器连接；
所述液压桥路由四个单向阀构成，用于保证油液只能从所述比例节流阀进口进入，从所述比例节流阀出口流出；
所述位移传感器设置在所述动力缸的一侧；
所述位移传感器的一端与所述动力缸的缸筒连接，另一端与所述动力缸的活塞杆连接；
所述第一加速度传感器设置在所述动力缸的上铰点处；
所述第二加速度传感器设置在所述负重轮轴端；
所述工控机分别与所述第一加速度传感器、第二加速度传感器所述位移传感器和所述比例节流阀连接。
进一步的，阻尼连续可调油气悬架还包括试验系统；
所述试验系统分别与所述油气悬架的各组成元件机械和/或电气连接。
进一步的，所述试验系统包括激振台、台架、杠杆、负重轮、平衡肘和拉臂；
所述杠杆的一端通过第一转轴安装在所述台架上；
所述杠杆的另一端设置有配重；
所述上铰点通过第二转轴与所述杠杆转动连接；
所述第二转轴设置在所述第一转轴和所述配重之间；
所述动力缸的活塞杆的一端与所述拉臂的一端转动连接；
所述拉臂的另一端与平衡肘的一端通过横轴固定连接；
所述横轴与台架转动连接；
所述平衡肘的另一端与所述负重轮的中心转动连接；
所述激振台与所述负重轮的圆周面相抵；
所述激振台与所述工控机连接。
进一步的，所述杠杆上设置有导向沟槽；
所述导向沟槽上设置有滑动固定板；
所述滑动固定板上设置有定位孔，能够与所述导向沟槽进行配合实现对滑动固定板的位置调整；
所述滑动固定板的端部设置有转动轴孔；
所述滑动固定板通过所述转动轴孔与所述动力缸转动连接。
进一步的，所述工控机包括数据采集处理模块、阻尼运算模块、比例节流阀驱动控制模块、激振台控制模块和试验控制模块；
所述数据采集处理模块通过线缆分别与所述第一加速度传感器、所述第二加速度传感器、所述位移传感器和所述动力缸及蓄压器上设置的油压传感器连接，用于采集所述动力缸的上铰点加速度、动力缸的动行程和所述动力缸和所述蓄压器的油压；
所述阻尼运算模块与所述数据采集处理模块和比例节流阀驱动控制模块连接，用于将所述数据采集处理模块传输过来的数据，按照控制算法进行运算，转化为执行指令传输给所述比例节流阀驱动控制模块；
所述比例节流阀驱动控制模块与所述比例节流阀电气连接，用于根据所述阻尼运算模块传输过来的控制指令对所述比例节流阀开口大小进行调节，进而实时改变悬架阻尼大小；
所述激振台控制模块与所述激振台连接，用于控制激振台的振动；
所述试验控制模块分别与所述激振台控制模块和数据采集处理模块连接，用于试验过程监测与控制。
进一步的，所述工控机还连接有人机交互模块；
所述人机交互模块包括输入模块和输出模块，分别用于输入和输出数据。
进一步的，所述第一加速度传感器设置在所述滑动固定板上。
进一步的，所述负重轮上设置有第二加速度传感器；
所述第二加速度传感器与所述工控机信号连接。
本发明提供的阻尼连续可调油气悬架，将动力缸和蓄压器作为油气弹簧，通过比例节流阀对蓄压器与动力缸之间的液压阻尼进行控制，进而实现对整个油气悬架的阻尼的连续可调，提高车辆的行驶平顺性和操控性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明阻尼连续可调油气悬架及其试验系统的结构示意图；
图2为本发明阻尼连续可调油气悬架的工控机的原理示意图；
图3为本发明阻尼连续可调油气悬架的液压桥路的结构示意图。
附图标记：
1：台架 2：位移传感器 3：第一转轴
4：杠杆 5：第一加速度传感器 6：滑动固定板
7：第二转轴 8：导向沟槽 9：动力缸
10：比例节流阀 11：蓄压器 12：配重
13：工控机 14：显示器 15：激振台
16：第二加速度传感器 17：负重轮 18：平衡肘
19：横轴 20：拉臂 21：单向阀
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如附图1所示，本发明提供了一种阻尼连续可调油气悬架，包括动力缸9、位移传感器2、第一加速度传感器5、第二加速度传感器16、比例节流阀10、蓄压器11、负重轮和工控机13；所述动力缸9通过带液压桥路的所述比例节流阀10与所述蓄压器11连接；
所述液压桥路由四个单向阀21构成，用于保证油液只能从所述比例节流阀进口端进入，从所述比例节流阀出口端流出；
所述位移传感器2设置在所述动力缸9的一侧；
所述位移传感器2的一端与所述动力缸9的缸筒连接，另一端与所述动力缸9的活塞杆连接；
所述第一加速度传感器5设置在所述动力缸9的上铰点处；
所述第二加速度传感器16设置在所述负重轮轴端；
所述工控机13分别与所述第一加速度传感器5、所述第二加速度传感器16、所述位移传感器2和所述比例节流阀10连接。
工控机13实时采集各个传感器的数据，并通过阻尼运算模块对数据进行运算，得出比例节流阀10驱动信号大小，通过比例节流阀驱动控制模块实时调节比例节流阀10的开口大小，进而改变悬架的阻尼，使阻尼变的连续可调，实现油气悬架的半主动控制，达到改善车辆平顺性和操控性的目的。
所述比例节流阀开口大小根据驱动电流比例调节，进而改变油液流经阀口产生的压差，使动力缸的阻尼力得到控制；
优选的实施方式为，阻尼连续可调油气悬架还包括试验系统；
所述试验系统分别与所述油气悬架的各组成元件机械和/或电气连接。
通过试验系统，可实现阻尼可调油气悬架控制策略的开发调试及悬架性能的动态测试，以保证不同的控制算法的都能够得到有效的验证。
优选的实施方式为，所述试验系统包括激振台15、台架1、杠杆4、负重轮17、平衡肘18和拉臂20；
所述杠杆4的一端通过第一转轴3安装在所述台架1上；
所述杠杆4的另一端设置有配重12；
所述上铰点通过第二转轴7与所述杠杆4转动连接；
所述第二转轴7设置在所述第一转轴3和所述配重12之间；
所述动力缸9的活塞杆的一端与所述拉臂20的一端转动连接；
所述拉臂20的另一端与平衡肘18的一端通过横轴19固定连接；
所述横轴19与台架1转动连接；
所述平衡肘18的另一端与所述负重轮17的中心转动连接；
所述激振台15与所述负重轮17的圆周面相抵；
所述激振台15与所述工控机13连接。
动力缸9的无杆腔和蓄压器11进行连通，构成一个油气悬架。
负重轮17在激振台15竖直方向的动作激励下，绕平衡肘18及拉臂20的回转中心做上下偏转，平衡肘18带动拉臂20对动力缸9活塞杆进行拉伸或伸缩。当活塞杆在缸筒内往复运动时，油液流经比例节流阀10，进出蓄压器11油室，蓄压器11气室中的氮气被压缩或膨胀。油气悬架的弹性力主要是由蓄压器11内的气体被压缩或膨胀造成的，与悬架的动行程有关；阻尼力主要是由比例节流阀10对流动液体的阻尼作用造成的，与悬架的动速度和比例节流阀10的开口有关。
本发明由动力缸9、比例节流阀10、蓄压器11组成的串联式油气悬架方案，应用高频响比例节流阀10及其控制系统，实现了油气悬架阻尼的实时连续可调。
优选的实施方式为，所述杠杆4上设置有导向沟槽8；
所述导向沟槽8上设置有滑动固定板6；
所述滑动固定板6上设置有定位孔，能够与所述导向沟槽8进行配合实现对滑动固定板6的位置调整；
所述滑动固定板6的端部设置有转动轴孔；
所述滑动固定板6通过所述转动轴孔与所述动力缸9转动连接。
在杠杆4的一端的配重12的重量可调，在杠杆4与台架1固定的一端设置两条导向沟槽8，通过滑动固定板6在导向沟槽8上进行移动，移动到合适的位置后，可以通过螺栓等将滑动固定板6固定设置在导向沟槽8中，并将动力缸9的无杆腔的一端与滑动固定板6上的转动轴孔连接，进而实现了动力缸9与杠杆4之间的位置的可调。配重12和动力缸9的位置的可调，有效保证了不同簧载质量、不同结构尺寸油气悬架的试验。
此外，通过这种杠杆4式配重12机构实现了小配重12模拟大载荷。
优选的实施方式为，如图2所示，所述工控机13包括数据采集处理模块、阻尼运算模块、比例节流阀驱动控制模块、激振台控制模块和试验控制模块；
所述数据采集处理模块通过线缆分别与所述第一加速度传感器5、所述第二加速度传感器16、所述位移传感器2和所述动力缸9和蓄压器11上设置的油压传感器连接，用于采集所述动力缸9的上铰点加速度、所述负重轮加速度、所述动力缸9的动行程、所述动力缸9和所述蓄压器11的油压；
所述阻尼运算模块与所述数据采集处理模块和所述比例节流阀驱动控制模块连接，用于将所述数据采集处理模块传输过来的数据，按照控制算法进行运算，转化为执行指令传输给所述比例节流阀驱动控制模块；
所述比例节流阀驱动控制模块与所述比例节流阀10电气连接，用于根据所述阻尼运算模块传输过来的控制指令对所述比例节流阀10开口大小进行调节，进而实时改变悬架阻尼大小；
所述激振台控制模块与所述激振台15连接，用于控制激振台15的振动；
所述试验控制模块分别与所述激振台控制模块和数据采集处理模块连接，用于试验过程监测与控制。
优选的实施方式为，所述工控机13还连接有人机交互模块；
所述人机交互模块包括输入模块和输出模块，分别用于输入和输出数据。
通过输入终端和输出终端，可以分别将数据采集处理模块采集到的数据进行显示和对激振台15所要进行的振动进行控制。
优选的实施方式为，所述第一加速度传感器5设置在所述滑动固定板6上。
第一加速度传感器5与所述工控机13信号连接。
安装在滑动固定板6上的第一加速度传感器5用于检测杠杆4的振动加速度，并通过数据采集处理模块将之传输给阻尼运算模块，参与阻尼运算。
优选的实施方式为，所述第二加速度传感器16设置在负重轮17的中心轴端。
第二加速度传感器16与所述工控机13信号连接。
安装在负重轮17的中心轴上的第二加速度传感器16用于检测负重轮17的振动加速度，并通过数据采集处理模块将之传输给阻尼运算模块，参与阻尼运算。
振动激励系统用于模拟产生路面激励；阻尼连续可调油气悬架单元安装于负重轮17和车体中间用于减振，主要由弹性和可调阻尼元件构成；工控机13根据采集到的油气悬架振动信息(车体加速度a2、悬架动行程x1和负重轮17加速度a1)，应用预先写入的控制策略，计算实时阻尼需求，并通过执行控制模块驱动比例节流阀，进行阻尼实时调节控制。
在蓄压器11和动力缸9之间设计了比例节流阀及其控制器，实现了基于车辆振动状况的悬架阻尼实时调节，提高了车辆行驶平顺性和稳定性；设计了杠杆式配重机构，通用性强，保证了不同结构尺寸油气悬架机构的连接及配载要求；设计了开放的工控机13的程序调试平台，保证了不同控制算法的有效验证。
本发明提供的阻尼连续可调油气悬架，将动力缸9和蓄压器11作为油气弹簧，通过比例节流阀10对蓄压器11与动力缸9之间的液压阻尼进行控制，进而实现对整个油气悬架的阻尼的连续可调，提高车辆的行驶平顺性和操控性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种阻尼连续可调油气悬架，其特征在于，包括动力缸、位移传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、比例节流阀、蓄压器、负重轮和工控机；
所述动力缸通过带液压桥路的所述比例节流阀与所述蓄压器连接；
所述液压桥路由四个单向阀构成，用于保证油液只能从所述比例节流阀进口进入，从所述比例节流阀出口流出；
所述位移传感器设置在所述动力缸的一侧；
所述位移传感器的一端与所述动力缸的缸筒连接，另一端与所述动力缸的活塞杆连接；
所述第一加速度传感器设置在所述动力缸的上铰点处；
所述第二加速度传感器设置在所述负重轮轴端；
所述工控机分别与所述第一加速度传感器、所述第二加速度传感器、所述位移传感器和所述比例节流阀连接；
还包括试验系统；
所述试验系统分别与所述油气悬架的各组成元件机械和/或电气连接；
所述试验系统包括激振台、台架、杠杆、负重轮、平衡肘和拉臂；
所述杠杆的一端通过第一转轴安装在所述台架上；
所述杠杆的另一端设置有配重；
所述上铰点通过第二转轴与所述杠杆转动连接；
所述第二转轴设置在所述第一转轴和所述配重之间；
所述动力缸的活塞杆的一端与所述拉臂的一端转动连接；
所述拉臂的另一端与平衡肘的一端通过横轴固定连接；
所述横轴与台架转动连接；
所述平衡肘的另一端与所述负重轮的中心转动连接；
所述激振台与所述负重轮的圆周面相抵；
所述激振台与所述工控机激振台控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的阻尼连续可调油气悬架，其特征在于，所述杠杆上设置有导向沟槽；
所述导向沟槽上设置有滑动固定板；
所述滑动固定板上设置有定位孔，能够与所述导向沟槽进行配合实现对滑动固定板的位置调整；
所述滑动固定板的端部设置有转动轴孔；
所述滑动固定板通过所述转动轴孔与所述动力缸转动连接。
3.根据权利要求1所述的阻尼连续可调油气悬架，其特征在于，所述工控机包括数据采集处理模块、阻尼运算模块、比例节流阀驱动控制模块、激振台控制模块和试验控制模块；
所述数据采集处理模块通过线缆分别与所述第一加速度传感器、第二加速度传感器、所述位移传感器和所述动力缸及蓄压器上设置的油压传感器连接，用于采集所述动力缸的上铰点加速度、动力缸的动行程和所述动力缸和所述蓄压器的油压；
所述阻尼运算模块与所述数据采集处理模块和比例节流阀驱动控制模块连接，用于将所述数据采集处理模块传输过来的数据，按照控制算法进行运算，转化为执行指令传输给所述比例节流阀驱动控制模块；
所述比例节流阀驱动控制模块与所述比例节流阀电气连接，用于根据所述阻尼运算模块传输过来的控制指令对所述比例节流阀开口大小进行调节，进而实时改变悬架阻尼大小；
所述激振台控制模块与所述激振台连接，用于控制激振台的振动；
所述试验控制模块分别与所述激振台控制模块和数据采集处理模块连接，用于试验过程监测与控制。
4.根据权利要求1所述的阻尼连续可调油气悬架，其特征在于，所述工控机还连接有人机交互模块；
所述人机交互模块包括输入模块和输出模块，分别用于输入和输出数据。
5.根据权利要求2所述的阻尼连续可调油气悬架，其特征在于，所述第一加速度传感器设置在所述滑动固定板上。
6.根据权利要求1所述的阻尼连续可调油气悬架，其特征在于，所述负重轮上设置有第二加速度传感器；
所述第二加速度传感器与所述工控机数据采集处理模块信号连接。
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2015
- 2015-09-30 CN CN201510641814.8A patent/CN105221632B/zh not_active Expired - Fee Related
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