CN106042815A - 用于控制空气悬架系统的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制空气悬架系统的装置和方法，所述方法可以包括：第一过程，通过控制器确定当前情况是否为需要减小空气弹簧中的空气压力的驻停情况；第二过程，在当前情况是需要减小空气弹簧中空气压力的驻停情况时，通过控制器最大化减震器的阻尼力；以及第三过程，由控制器通过将储存在空气弹簧中的压缩空气旁通至储存罐来减小空气弹簧中的空气压力。

Description

用于控制空气悬架系统的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制空气悬架系统的装置和方法。更具体地，本发明涉及这样一种用于控制空气悬架系统的装置和方法，其通过减小波纹管(bellows)的疲劳度来改善在车辆驻停时支撑车辆负载的空气弹簧的波纹管的耐久度。

背景技术

用于车辆的悬架系统是这样的装置：其阻止震动或冲击(在车辆行驶时从道路表面传递来所述震动或冲击)直接传递至车身，从而防止车身和货物受损，防止乘客受伤，并改善车辆的驾乘质量。悬架系统的主要部件包括：减弱从道路表面传递来的冲击的底盘弹簧、控制底盘弹簧震动的减震器、防止车辆倾侧运动的稳定杆等。

在上述部件中，减震器安装在车身和车轮之间从而吸收车辆行驶时由传递至底盘弹簧的冲击引起的震动，并快速减弱该震动，从而改善驾乘质量。

包括空气弹簧和减震器的悬架系统被称为空气悬架系统。

同时，空气弹簧通过使用压缩空气的弹性力来支撑车身，并吸收和减缓从道路表面传递来的震动和冲击。因为空气弹簧配置成通过使用单独的压缩机来改变波纹管中的空气压力，所以空气弹簧可以通过调节波纹管中的空气压力来调节车身的高度，由此维持车身的预定高度，而与乘客的数量无关。

作为空气弹簧的部件之一的波纹管是容纳压缩空气的可伸展并且可收缩的气室，其总是承受预定水平的空气压力。因此，为了经受非常高的空气压力，通过以预定的间隔排列帘线(cord yarn)与橡胶来制造波纹管从而使波纹管具有有利于张力的结构。

然而，具有上述结构的波纹管也具有如下问题：在由于区域中负载的传递而使帘线和橡胶相互分离时橡胶部分破裂引起细孔，由于细孔而发生空气泄漏，致使空气弹簧不能支撑车身，进而使车辆垮落。

为了解决上述问题，需要大量工时(M/H)来寻找影响波纹管使用寿命的影响因素。

由于使用帘线和橡胶制造波纹管的方法在空气弹簧的性能属性上具有优点和缺点，所以应用了具有在轴向方向上延伸的褶皱部分的轴向帘布层(ply)结构的波纹管、具有在对角线方向上延伸并相互交叉的褶皱部分的交叉帘布层结构的波纹管等。然而，即使选择具有上述结构的波纹管中的任意一个并将其应用至空气弹簧，也难以本质上解决在波纹管中产生细孔的问题，这是因为在空气弹簧安装在车辆中的状态下随着时间而在区域中形成细孔。

在区域中，形成在空气弹簧的波纹管中的细孔由构成波纹管的橡胶材料的物理性质引起。空气弹簧总是在波纹管中容纳高压空气从而支撑车辆的负载，因此，在暴露至高气压的波纹管的折叠部分处逐渐发生时效硬化，使得波纹管永久变形，波纹管的伸长百分比变差。因此，在变差的波纹管的折叠部分处，通过在上下方向上反复伸展和收缩引起的疲劳而形成细孔。

因为波纹管不仅在车辆行驶时支撑车辆负载，还在车辆长时间停止时(诸如车辆驻停时)支撑车辆负载，所以疲劳在波纹管上累积。

同时，根据统计分析车辆的实际行驶时间的结果，车辆的行驶时间小于用户拥有车辆的时间的一半，因此，可以认为用户拥有车辆的大部分时间中车辆为驻停状态。

通常，车辆的悬架系统或车身的部件在不存在反复负载的状态(诸如车辆驻停时)下不会由于疲劳而受损。然而，诸如空气弹簧的波纹管的部件即使在车辆长时间未使用时(诸如车辆驻停时)会由于疲劳而受损，因为该部件需要支撑车辆的高负载。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种用于控制空气悬架系统的装置和方法，其中当车辆长时间驻停时，空气弹簧的空气压力减小至预定水平，堵塞位于减震器中的油流动路径从而使得减震器可以将车辆维持在预定高度，使得由空气弹簧支撑的车辆的负载在车辆驻停时由减震器支撑，由此改善波纹管的耐久性。

根据本发明的各个方面，一种空气悬架系统的控制方法可以包括：第一过程，通过控制器确定当前情况是否为需要减小空气弹簧中的空气压力的驻停情况；第二过程，在当前情况是需要减小空气弹簧中空气压力的驻停情况时通过控制器最大化减震器的阻尼力；以及第三过程，由控制器通过将储存在空气弹簧中的压缩空气旁通至储存罐来减小空气弹簧中的空气压力。

第一过程可以包括：在车辆驻停后发动机关闭的情况下，接收由用户选择的驻停时间，在比较用户选择的驻停时间和预定参考时间后，当用户选择的驻停时间等于或大于预定参考时间时，确定需要减小空气弹簧中的空气压力。

在第一过程中，在关闭发动机而用户没有选择驻停时间时，在车辆驻停后可以针对预定时间检测车辆的运动，当根据检测结果没有发生车辆运动时，可以确定需要减小空气弹簧中的空气压力。

根据本发明的各个方面，用于控制空气悬架系统的装置可以包括：伺服阀，其配置成嵌入在减震器中并用于控制减震器的阻尼力；单向阀，其设置在空气弹簧和储存罐之间，并配置成控制从空气弹簧旁通至储存罐的压缩空气的流动；以及控制器，其配置成在确定当前情况为需要减小空气弹簧中的空气压力的驻停情况时，关闭伺服阀以使减震器的阻尼力最大化，并操作单向阀以将储存在空气弹簧中的压缩空气旁通至储存罐从而减小空气弹簧中的空气压力。

根据本发明，在车辆驻停的情况下，施加至空气弹簧的波纹管的变弱部分(折叠部分)的疲劳负载减小，由此防止变弱部分受损，并有利于改善波纹管的耐久性。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如，汽油动力和电力动力两者的车辆。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式中显现或更详细地阐明。

附图说明

图1为显示了用于解释根据本发明的示例性的控制空气悬架系统的方法的配置的示意图。

图2为用于解释根据本发明的示例性的控制空气悬架系统的方法的流程图。

图3为用于解释返回控制过程的流程图，在控制根据本发明的空气悬架系统的情况下当发动机启动时，所述返回控制过程用于正常操作空气悬架系统。

应了解，附图并不必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。

具体实施方式

现在将详细提及本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案结合加以描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

已知空气悬架系统包括空气弹簧和减震器，所述空气弹簧减缓车辆行驶时从公路表面传递来的冲击，所述减震器控制空气弹簧的震动。

为了在车辆行驶时吸收震动，空气弹簧使用了压缩机(该压缩器对空气进行压缩并产生压缩空气)、储存从压缩机供应的压缩空气的储存罐、以及控制储存罐和空气弹簧之间的压缩空气的流动的电磁阀。

附图1为显示用于解释根据本发明的控制空气悬架系统的方法的配置的示例性示意图。

如图1中所示，根据本发明的空气悬架系统包括空气弹簧1、压缩机2、储存罐3和用于操作空气弹簧1的电磁阀4。

空气弹簧1用于通过使用压缩空气的弹性力来减缓从道路表面传递来的冲击，并将波纹管用作气室，其中通过波纹管的伸展和收缩改变体积和压力。

如上所述，由压缩机2产生的压缩空气储存在储存罐3中，当车辆行驶时，通过电磁阀4控制储存罐3和空气弹簧1(具体地，波纹管)之间的压缩空气的流动。

旁通管线9连接在空气弹簧1和储存罐3之间，并与安装有电磁阀4的空气管线8分离，控制从空气弹簧1的波纹管至储存罐3的空气流动的单向阀5安装在旁通管线9中。

单向阀5为由来自控制器6的控制信号操作的电子阀，当车辆驻停时，单向阀5将来自空气弹簧1的波纹管的压缩空气旁通至储存罐，从而减小由于空气压力而在波纹管中产生的疲劳度。

控制器6控制电磁阀4和单向阀5的操作，并控制嵌入在电子减震器中的伺服阀7的操作，所述电子减震器控制空气弹簧1的震动和行为。

符合电子稳定性控制(ESC)规格的电子减震器中具有伺服阀，以电子控制方式操作所述伺服阀，并且控制油流动路径，并通过伺服阀的操作而典型地控制油流动路径的打开程度，从而调节阻尼力。

通常，当车辆行驶时，符合ESC规格的减震器通过使用阻尼力来控制空气弹簧的行为，储存于减震器的不可压缩液压油经过由伺服阀调节的油流动路径时产生所述阻尼力。

此处，控制器6控制嵌入在减震器中的伺服阀7的操作，从而控制减震器的阻尼力，具体地，控制器6控制伺服阀7的操作从而使减震器的阻尼力最大化，从而在车辆驻停时允许减震器支撑车辆的负载。

即，减震器的伺服阀7基于来自控制器6的信号而控制减震器的油流动路径，由此控制减震器的阻尼力。

此处，将在下文中参考附图2描述根据本发明的控制基于上述配置的空气悬架系统的方法。

首先，如图2所示，为了确定当前情况是否为需要减小空气弹簧1中的空气压力和疲劳的驻停情况，在车辆停止并驻停后当发动机关闭时，在显示单元10上显示选择窗口以使得用户可以选择驻停时间。

当确定在车辆停止并驻停后发动机关闭时，控制器6在设置于车辆内部的显示单元10上输出选择窗口并接收用户的选择，所述选择窗口配置成使得用户可以选择各种驻停时间(例如，小于20分钟、等于或大于20分钟等)。

当输入用户使用显示单元10选择的驻停时间时，控制器6将输入的驻停时间和预定参考时间进行比较，根据比较结果，当用户选择的驻停时间等于或大于预定参考时间时，控制器6确定需要减小空气弹簧1中的空气压力(关闭ESC伺服阀)。

根据比较结果，当用户选择的驻停时间小于预定参考时间时，控制器6确定不需要减小空气弹簧1中的空气压力，并且在驻停情况下不控制空气弹簧1中空气压力。

此处，参考时间为空气弹簧的波纹管会发生疲劳损伤的驻停时间，参考时间确定为通过在前的实验和实际车辆条件下的估值而获得的值，并储存在控制器中。

当用户没有选择显示在显示单元10上的驻停时间时，控制器6在车辆驻停后针对预定时间来检测车辆的运动，当根据检测结果确定没有发生车辆运动时，控制器6确定需要减小空气弹簧1中的空气压力。

在此情况下，通过使用安装在车辆中的运动传感器等，控制器6可以确定是否发生车辆运动。

预定时间为这样的驻停时间：在用户没有选择驻停时间的情况下可以认为车辆长时间驻停的时间；预定时间储存在控制器中，并可以任意地设定，或可以确定为空气弹簧的波纹管会发生疲劳损伤的驻停时间。

当根据车辆运动的检测结果确定发生了车辆运动时，控制器6确定不需要减小空气弹簧1中的空气压力，并且不控制空气弹簧1中的空气压力。

如上所述，当确定当前情况为需要减小空气弹簧1中的空气压力的驻停状态时，控制器6控制减震器的伺服阀7的操作，并使减震器的阻尼力最大化。

控制器将减震器的伺服阀7控制为100％关闭，并且100％地阻塞减震器的油流动路径，由此最大化地增加由储存在减震器中的液压油引起的阻尼力。

具有最大化的阻尼力的减震器可以作为空气弹簧1的替代物支撑车辆的负载，因此，车身的高度可以固定地维持在预定水平。

如上所述，在控制器6允许减震器支撑车辆的负载之后，控制器6将储存在空气弹簧1中的压缩空气旁通至储存罐3，由此减小空气弹簧1的波纹管中的空气压力。

控制器6操作配置在空气弹簧1和储存罐3之间的单向阀5，并且将储存在空气弹簧1的波纹管中的压缩空气旁通至储存罐3，由此将空气弹簧1的波纹管中的空气压力减小到预定参考压力。

参考压力确定为可以减小由于波纹管中的空气压力而造成的波纹管的疲劳损伤的压力值，参考压力储存在控制器6中，可以通过在前实验和估值获得参考压力，或可以设定为可以减小施加至波纹管的疲劳负载的典型值。

例如，控制器6将储存在空气弹簧1的波纹管中的压缩空气旁通至储存罐3，由此将波纹管中的空气压力减小至波纹管中的最大空气压力的50％。

当空气弹簧1中的空气压力减小时，减小由空气压力施加至波纹管的疲劳度，因此，减小施加至易被高气压损伤的波纹管的折叠部分的压力负载，由此提高波纹管的耐久性和使用寿命。

如上所述，在行驶情况之外的驻停情况(状态)下，本发明通过最大化减震器的阻尼力以防止空气弹簧的波纹管承受由于波纹管支撑车辆的负载而引起的疲劳负载，通过将空气弹簧中的空气压力旁通至储存罐来防止空气弹簧的波纹管承受由高气压引起的疲劳负载，由此减小波纹管的疲劳损伤程度从而防止细孔的产生，并提高波纹管的使用寿命。

同时，将参考图3描述当车辆行驶时利用空气压力再次填充空气弹簧的波纹管的过程。

如上所述，在车辆长时期驻停的情况下，在减小施加至波纹管的疲劳负载的过程中，当启动车辆的发动机时，操作安装在空气弹簧1的空气管线8中的电磁阀4从而将储存在储存罐3中的压缩空气移动至空气弹簧1。

如图3所示，当车辆的发动机启动时，控制器6确定车辆离开驻停情况并处于行驶情况中，控制器6通过空气管线8中的电磁阀4将储存在储存罐3中的压缩空气移动至空气弹簧1的波纹管，从而利用压缩空气填充波纹管，由此允许空气弹簧1支撑车辆的负载以维持车辆的高度。

控制器6控制减震器的电子伺服阀7的操作，并调节用于允许液压油流动的油流动路径的打开程度，由此将减震器的阻尼力恢复为在车辆行驶时需要的阻尼力。

如上所述，在如上所述的行驶模式下再次操作车辆的情况下，当车辆行驶时，恢复空气弹簧中的空气压力和减震器的阻尼力并且维持在正常水平，由此使得车辆正常行驶。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其它们的实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同的选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案加以限定。

Claims (4)

1.一种空气悬架系统的控制方法，包括：

第一过程，通过控制器确定当前情况是否为需要减小空气弹簧中的空气压力的驻停情况；

第二过程，在当前情况是需要减小空气弹簧中空气压力的驻停情况时，通过所述控制器使减震器的阻尼力最大化；以及

第三过程，利用所述控制器通过将储存在空气弹簧中的压缩空气旁通至储存罐来减小空气弹簧中的空气压力。

2.根据权利要求1所述的空气悬架系统的控制方法，其中所述第一过程包括：

在车辆驻停后发动机关闭的情况下，接收用户选择的驻停时间；以及

在比较用户选择的驻停时间和预定参考时间后，当用户选择的驻停时间等于或大于预定参考时间时，确定需要减小空气弹簧中的空气压力。

3.根据权利要求2所述的空气悬架系统的控制方法，其中在第一过程中，在关闭发动机的情况下用户没有选择驻停时间时，在车辆驻停后在预定时间检测车辆的运动，根据检测结果，当没有发生车辆运动时，确定需要减小空气弹簧中的空气压力。

4.一种用于控制空气悬架系统的装置，包括：

伺服阀，其配置成嵌入于减震器并且配置成控制减震器的阻尼力；

单向阀，其设置在空气弹簧和储存罐之间，并配置成控制从空气弹簧旁通至储存罐的压缩空气的流动；以及

控制器，其配置成：在确定当前情况为需要减小空气弹簧中的空气压力的驻停情况时，所述控制器关闭伺服阀以使减震器的阻尼力最大化，并操作单向阀以将储存在空气弹簧中的压缩空气旁通至储存罐，从而减小空气弹簧中的空气压力。