CN111267814B - 一种制动与悬架集成防俯仰结构及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制动与悬架集成防俯仰结构，包括空滤器，空滤机通过管道连接空气压缩机，空气压缩机通过管道连接贮气筒，贮气筒通过管道连接空气干燥器，空气干燥器通过管道连接四回路保护阀，四回路保护阀通过管道分别连接手控阀和真空助力器，真空助力器由制动踏板驱动，四回路保护阀与制动器相连接，制动器与空气悬架相连接。本发明在现有的空气悬架和气动制动系统上，增加气路和相应的电磁阀，实现气动制动和空气悬架的集成控制，结构简单，易于实现；本发明在起步时增强后轮处的空气弹簧的刚度，在制动时增强前轮处的空气弹簧的刚度，同时将前后的减振器导通，有效地抑制了车头下压和上抬的现象。

Description

一种制动与悬架集成防俯仰结构及控制方法
技术领域
本发明涉及悬架系统技术领域，尤其是涉及一种制动与悬架集成防俯仰结构及控制方法。
背景技术
随着汽车行业的发展，人们对汽车性能要求越来越高，其中在悬架上的要求主要为提高乘坐的舒适性同时兼顾到操作的稳定性。在被动悬架技术中，常常通过增加悬架的刚度或安装横向稳定杆来提高车辆的抗侧倾性能，通过增加悬架的刚度的方式改善车辆启动与制动时的俯仰，而较高的悬架刚度无疑会使得悬架变硬，有损车辆的乘坐舒适性；反之，若采用侧倾刚度及俯仰刚度较低的悬架，乘坐舒适性虽可得到提高，但车辆在转弯及制动状态下的行驶安全得不到保障。
因此，主动、半主动悬架技术被越来越多的应用于车辆悬架刚度控制问题上。近几年有研究人员提出通过改变空气悬架中空气弹簧的互联状态达到兼顾车辆乘坐舒适性和操作稳定性的目的，虽然将空气悬架的弹性元件和减振器元件进行互联能在一定程度上改善了车辆的俯仰和侧倾性能，但是由于弹性元件互联体积固定，整车性能的提升有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种制动与悬架集成防俯仰结构，本发明在起步或者制动时，通过制动和悬架的集成控制将俯仰运动减弱到最小状态，保证乘坐人员的舒适性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种制动与悬架集成防俯仰结构，包括空滤器，空滤机通过管道连接空气压缩机，空气压缩机通过管道连接贮气筒，贮气筒通过管道连接空气干燥器，空气干燥器通过管道连接四回路保护阀，四回路保护阀通过管道分别连接手控阀和真空助力器，真空助力器由制动踏板驱动，四回路保护阀与制动器相连接，制动器与空气悬架相连接。
进一步，所述制动器包括第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器，所述四回路保护阀通过第一主气路、第二主气路、第三主气路、第四主气路与其对应的第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器相连接。
进一步，所述空气悬架包括第一空气悬架、第二空气悬架、第三空气悬架和第四空气悬架，所述第一制动器通过第一增压电磁阀与第一空气悬架相连接，所述第二制动器通过第二增压电磁阀与第二空气悬架相连接，所述第三制动器通过第三增压电磁阀与第三空气悬架相连接，所述第四制动器通过第四增压电磁阀与第四空气悬架相连接。
进一步，所述第二主气路上开设有第一支路，所述第一支路上设有第二增压电磁阀，所述第四主气路上开设有第二支路，所述第二支路上设有第四增压电磁阀。
进一步，所述第一空气悬架通过第一双通道电磁阀与第二空气悬架相连接，所述第三空气悬架通过第二双通道电磁阀与第四空气悬架相连接。
进一步，所述空气悬架包括空气弹簧和减振器，所述减振器包括壳体和减振器活塞，所述空气弹簧与壳体相连接，所述壳体内设有减振器活塞，所述空气弹簧远离壳体的一端设有第一吊耳，所述壳体远离空气弹簧的一端均设有第二吊耳。
进一步，所述壳体内部被减振器活塞分为减振器上腔和减振器下腔，所述减振器上腔靠近空气弹簧，所述减振器下腔远离空气弹簧。
进一步，所述制动与悬架集成防俯仰结构还包括ECU，所述ECU负责油门踏板行程传感器、制动踏板行程传感器、车速传感器和空气弹簧压力传感器的信息处理，ECU控制第一双通道电磁阀、第二双通道电磁阀、第一增压电磁阀、第二增压电磁阀、第三增压电磁阀和第四增压电磁阀的开闭。
基于同样的发明创造，提出一种制动与悬架集成防俯仰结构的控制方法，包括如下步骤：
步骤（1），ECU接收油门踏板行程传感器信号、制动踏板行程传感器信号、车速传感器信号和空气弹簧压力传感器信号，判断汽车当前所处工况并实时监测空气弹簧压力；当汽车处于起步工况时，执行步骤（2）；汽车处于制动工况时，执行步骤（3）；
步骤（2），当起步工况为驻车起步时，ECU控制第二和第四增压电磁阀闭合，第一双通道电磁阀和第二双通道电磁阀打开，联通第一减振器与第二减震器的上下腔，第三减振器与第四减振器的上下腔，然后打开第一和第三增压电磁阀，放下手控阀，使得第一空气弹簧和第三空气弹簧接受来自对应制动器所排出的气体，同时ECU根据空气弹簧压力传感器值，控制第一和第三增压电磁阀的闭合时间点，增强第一空气弹簧和第三空气弹簧的刚度，改变减振器的阻尼，从而抑制车头上抬；
当起步工况为行车起步时，ECU控制第二和第四增压电磁阀闭合，第一双通道电磁阀和第二双通道电磁阀打开，联通第一减振器与第二减震器的上下腔，第三减振器与第四减振器的上下腔，然后打开第一增压电磁阀和第三增压电磁阀，松开制动踏板，使得第一空气弹簧和第三空气弹簧接受来自所对应的制动器所排出的气体，同时ECU根据空气弹簧压力传感器值，控制第一和第三增压电磁阀的闭合时间点，增强第一空气弹簧和第三空气弹簧的刚度，改变减振器的阻尼，从而抑制车头上抬；
步骤（3），当汽车工况为制动时，ECU控制第一和第三增压电磁阀闭合，第一双通道电磁阀和第二双通道电磁阀打开，联通第一减振器与第二减震器的上下腔，第三减振器与第四减振器的上下腔，然后打开第二增压电磁阀和第四增压电磁阀，踩下制动踏板，使得第二空气弹簧和第四空气弹簧接受来自第二主气路和第四主气路的气体，同时ECU根据空气弹簧压力传感器值，控制第二增压电磁阀和第四增压电磁阀的闭合时间点，增强第二空气弹簧和第四空气弹簧的刚度，改变减振器的阻尼，从而抑制车头下压。
本发明的有益效果：
1.本发明在现有的空气悬架和气动制动系统上，增加气路和相应的电磁阀，实现气动制动和空气悬架的集成控制，结构简单，易于实现。
2.本发明在起步时增强第一空气弹簧和第三空气弹簧的刚度，同时将第一减振器和第二减振器导通，有效地抑制了车头上抬；在制动时增强第二空气弹簧和第四空气弹簧的刚度，第三减振器和第四减振器导通，有效地抑制了车头下压的现象。
3.本发明在起步和制动的初始时刻就进行了空气悬架的控制和执行，减小了气动系统的迟滞性。
附图说明
图1为本发明一种制动与悬架集成防俯仰结构的示意图；
图2为本发明中空气悬架的剖视图；
图3为本发明电子控制单元结构的示意图；
图4为本发明一种制动与悬架集成防俯仰控制方法的流程图；
图5为本发明起步时气体流动的的示意图；
图6为本发明制动时气体流动的的示意图；
图中，1-右后空气弹簧，2-第一增压电磁阀，3-右后制动器，4-右后减振器，5-贮气筒，6-空气压缩机，7-第一双通道电磁阀，8-空滤器，9-空气干燥器，10-右前空气弹簧，11-右前制动器，12-第二增压电磁阀，13-右前减振器，14-左后空气弹簧，15-第三增压电磁阀，16-左后制动器17-左后减振器，18-手控阀，19-第二双通道电磁阀，20-制动踏板，21-真空助力器，22-四回路保护阀，23-左前空气弹簧，24-左前制动器，25-第四增压电磁阀，26-左前减振器，27-上吊耳，28-空气弹簧腔，29-减振器上腔，30-第一单向阀，31-减振器活塞，32-第二单向阀，33-减振器下腔，34-下吊耳。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参照图1~图6：一种制动与悬架集成防俯仰结构，包括空滤器8，空滤器8通过管道连接空气压缩机6，空气压缩机6通过管道连接贮气筒5，贮气筒5通过管道连接空气干燥器9，空气干燥器9通过管道连接四回路保护阀22，四回路保护阀22通过管道分别连接手控阀18和真空助力器21，该真空助力器21由制动踏板20驱动，四回路保护阀22与制动器相连接，制动器与空气悬架相连接。
参照图2，本实施例中，空气悬架又可以说是空气弹簧减振器，空气弹簧减振器包括空气弹簧和减振器，减振器包括壳体和减振器活塞31，所述空气弹簧与壳体连接在一起，形成空气弹簧腔28，所述壳体内设有减振器活塞31，所述空气弹簧的远离壳体的一端设有第一吊耳，即上吊耳27；所述壳体远离空气弹簧的一端均设有第二吊耳，即为下吊耳34。空气弹簧腔28的外围有橡胶囊皮，减振器活塞31将壳体内部分为减振器上腔29和减振器下腔33，减振器上腔29位于空气弹簧腔28的下部，空气弹簧减振器下腔33位于活塞的下方；活塞上设有第一单向阀30和第二单向阀32，控制减振器上下腔体内气体的流动。壳体为四方体，壳体也可以是圆柱体。
参照图1和图2，本实施例中，制动器包括第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器，按照车辆的方式，我们可以将制动器与其在车上的方位对应，第一制动器为右后制动器3，第二制动器为右前制动器11，第三制动器为左后制动器16，第四制动器为左前制动器24。
空气悬架包括第一空气悬架、第二空气悬架、第三空气悬架和第四空气悬架，将空气悬架分为空气弹簧与减振器进行进一步的说明，则第一空气悬架包括第一空气弹簧和第一减振器，第二空气悬架包括第二空气弹簧和第二减振器，第三空气悬架包括第三空气弹簧和第三减振器，第四空气悬架包括第四空气弹簧和第四减振器，并将两者与车上的方位对应，则第一减振器为右后减振器4，第二减振器为右前减振器13，第三减振器为左后减振器17，第四减振器为左前减振器26；同时，将各个空气悬架上的空气弹簧对应命名为右后空气弹簧1、右前空气弹簧10、左后空气弹簧14和左前空气弹簧23。
四回路保护阀22通过第一主气路与右后制动器3连接，通过第二主气路与右前制动器11连接，通过第三主气路与左后制动器16连接，通过第四主气路与左前制动器24连接；右后制动器3通过第一增压电磁阀2与右后空气弹簧1连接，左后制动器16通过第三增压电磁阀15与左后空气弹簧14连接；在第二主气路上开设有第一支路，第一支路上设有第二增压电磁阀12，且第一支路与右前制动器11连接；在第四主气路上开设有第二支路，第二支路上设有第四增压电磁阀25，且第二支路与左前制动器24连接。以上增压电磁阀属于同一结构，主要适用于需要高压气体的场合，给未达到标准气压的气体增加压力，可将普通气源压力提升几十上百倍。
右前减振器13的上腔和下腔通过第一双通道电磁阀7分别与右后减振器44的下腔和上腔联通，左前减振器26的上腔和下腔通过第二双通道电磁阀19分别与左后减振器17的下腔和上腔联通。第一双通道电磁阀7和第二双通道电磁阀19是常闭电磁阀，处于导通状态时前后减振器上下腔交错联通，对抑制汽车起步或者制动时的车头上抬或下压能起到一定的效果。
参照图3，本实施例中，制动与悬架集成防俯仰结构还包括ECU，ECU为电子控制单元，又称行车电脑，所述ECU负责油门踏板行程传感器、制动踏板20行程传感器、车速传感器和空气弹簧压力传感器的信息处理，ECU控制第一双通道电磁阀7、第二双通道电磁阀19、第一增压电磁阀2、第二增压电磁阀12、第三增压电磁阀15和第四增压电磁阀25的开闭。
参照图4、图5和图6，一种制动与悬架集成防俯仰结构的控制方法，包括如下步骤：
步骤（1），ECU接收油门踏板行程传感器信号、制动踏板行程传感器信号、车速传感器信号和空气弹簧压力传感器信号，判断汽车当前所处工况并实时监测空气弹簧压力；当汽车处于起步工况时，执行步骤（2）；汽车处于制动工况时，执行步骤（3）；
步骤（2），当起步工况为驻车起步时，ECU控制第二和第四增压电磁阀闭合，第一双通道电磁阀和第二双通道电磁阀打开，联通前后减振器的上下腔，然后打开第一和第三增压电磁阀，放下手控阀，使得第一空气弹簧和第三空气弹簧接受来自对应制动器所排出的气体，同时ECU根据空气弹簧压力传感器值，控制第一和第三增压电磁阀的闭合时间点，增强第一空气弹簧和第三空气弹簧的刚度，改变减振器的阻尼，从而抑制车头上抬；
当起步工况为行车起步时，ECU控制第二和第四增压电磁阀闭合，第一双通道电磁阀和第二双通道电磁阀打开，联通前后减振器的上下腔，然后打开第一增压电磁阀和第三增压电磁阀，松开制动踏板，使得第一空气弹簧和第三空气弹簧接受来自所对应的制动器所排出的气体，同时ECU根据空气弹簧压力传感器值，控制第一和第三增压电磁阀的闭合时间点，增强第一空气弹簧和第三空气弹簧的刚度，改变减振器的阻尼，从而抑制车头上抬；
步骤（3），当汽车工况为制动时，ECU控制第一和第三增压电磁阀闭合，第一双通道电磁阀和第二双通道电磁阀打开，联通前后减振器的上下腔，然后打开第二增压电磁阀和第四增压电磁阀，踩下制动踏板，使得第二空气弹簧和第四空气弹簧接受来自第二主气路和第四主气路的气体，同时ECU根据空气弹簧压力传感器值，控制第二增压电磁阀和第四增压电磁阀的闭合时间点，增强第二空气弹簧和第四空气弹簧的刚度，改变减振器的阻尼，从而抑制车头下压。
在步骤（3）中，第二主气路和第四主气路内的气体由空气压缩机产生。
以上仅是本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有前述各种技术特征的组合和变型，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的改进、变型、等同替换，或者将本发明的结构或方法用于其它领域以取得同样的效果，都属于本发明包括的保护范围。

Claims (5)

1.一种制动与悬架集成防俯仰结构，其特征在于：包括空滤器，空滤机通过管道连接空气压缩机，空气压缩机通过管道连接贮气筒，贮气筒通过管道连接空气干燥器，空气干燥器通过管道连接四回路保护阀，四回路保护阀通过管道分别连接手控阀和真空助力器，真空助力器由制动踏板驱动，四回路保护阀与制动器相连接，制动器与空气悬架相连接；
所述制动器包括第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器，所述四回路保护阀通过第一主气路、第二主气路、第三主气路、第四主气路与其对应的第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器相连接；
所述空气悬架包括第一空气悬架、第二空气悬架、第三空气悬架和第四空气悬架，所述第一空气悬架通过第一增压电磁阀与第一制动器串联在第一主气路上，所述第二制动器通过第二增压电磁阀与第二空气悬架相连接，所述第三空气悬架通过第三增压电磁阀与第三制动器串联在第三主气路上，所述第四制动器通过第四增压电磁阀与第四空气悬架相连接；
所述第二主气路上开设有第一支路，所述第一支路上设有第二增压电磁阀和第二空气悬架，所述第四主气路上开设有第二支路，所述第二支路上设有第四增压电磁阀和第四空气悬架；
所述第一空气悬架通过第一双通道电磁阀与第二空气悬架相连接，所述第三空气悬架通过第二双通道电磁阀与第四空气悬架相连接。
2.根据权利要求1所述的制动与悬架集成防俯仰结构，其特征在于：所述空气悬架包括空气弹簧和减振器，所述减振器包括壳体和减振器活塞，所述空气弹簧与壳体相连接，所述壳体内设有减振器活塞，所述空气弹簧远离壳体的一端设有第一吊耳，所述壳体远离空气弹簧的一端均设有第二吊耳。
3.根据权利要求2所述的制动与悬架集成防俯仰结构，其特征在于：所述壳体内部被减振器活塞分为减振器上腔和减振器下腔，所述减振器上腔靠近空气弹簧，所述减振器下腔远离空气弹簧。
4.根据权利要求2所述的制动与悬架集成防俯仰结构，其特征在于：所述制动与悬架集成防俯仰结构还包括ECU，所述ECU负责油门踏板行程传感器、制动踏板行程传感器、车速传感器和空气弹簧压力传感器的信息处理，ECU控制第一双通道电磁阀、第二双通道电磁阀、第一增压电磁阀、第二增压电磁阀、第三增压电磁阀和第四增压电磁阀的开闭。
5.一种如权利1-4任一项所述的制动与悬架集成防俯仰结构所使用的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1），ECU接收油门踏板行程传感器信号、制动踏板行程传感器信号、车速传感器信号和空气弹簧压力传感器信号，判断汽车当前所处工况并实时监测空气弹簧压力；当汽车处于起步工况时，执行步骤（2）；汽车处于制动工况时，执行步骤（3）；
步骤（2），当起步工况为驻车起步时，ECU控制第二和第四增压电磁阀闭合，第一双通道电磁阀和第二双通道电磁阀打开，联通第一减振器与第二减震器的上下腔，第三减振器与第四减振器的上下腔，然后打开第一和第三增压电磁阀，放下手控阀，使得第一空气弹簧和第三空气弹簧接受来自对应制动器所排出的气体，同时ECU根据空气弹簧压力传感器值，控制第一和第三增压电磁阀的闭合时间点，增强第一空气弹簧和第三空气弹簧的刚度，改变减振器的阻尼，从而抑制车头上抬；
当起步工况为行车起步时，ECU控制第二和第四增压电磁阀闭合，第一双通道电磁阀和第二双通道电磁阀打开，联通第一减振器与第二减震器的上下腔，第三减振器与第四减振器的上下腔，然后打开第一增压电磁阀和第三增压电磁阀，松开制动踏板，使得第一空气弹簧和第三空气弹簧接受来自所对应的制动器所排出的气体，同时ECU根据空气弹簧压力传感器值，控制第一和第三增压电磁阀的闭合时间点，增强第一空气弹簧和第三空气弹簧的刚度，改变减振器的阻尼，从而抑制车头上抬；
步骤（3），当汽车工况为制动时，ECU控制第一和第三增压电磁阀闭合，第一双通道电磁阀和第二双通道电磁阀打开，联通第一减振器与第二减震器的上下腔，第三减振器与第四减振器的上下腔，然后打开第二增压电磁阀和第四增压电磁阀，踩下制动踏板，使得第二空气弹簧和第四空气弹簧接受来自主气路二和主气路四的气体，同时ECU根据空气弹簧压力传感器值，控制第二增压电磁阀和第四增压电磁阀的闭合时间点，增强第二空气弹簧和第四空气弹簧的刚度，改变减振器的阻尼，从而抑制车头下压。
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