一种带共用附加气室的双空气弹簧、其控制方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及空气弹簧，更具体地说是涉及一种带共用附加气室的双空气弹簧及其控制方法。
【背景技术】
[0002]空气弹簧作为一种由内部含有帘布层的橡胶囊和充入橡胶囊内腔的压缩气体所组成的非金属弹性元件，具有相对于金属弹性元件更好的减振性能，在汽车、轨道交通、工业机械等领域得到广泛应用。张利国在《空气弹簧的现状及其发展》中提到空气弹簧的刚度低且可随着载荷的变化而呈现非线性的自我调节，从而使得整个减振系统的固有频率低且基本不变。空气弹簧还具有高度可调节、质量轻、噪声低、使用寿命长等优点。空气弹簧的刚度取决于其容积、有效面积和内部气体压力，带附加气室的空气弹簧有效地增加了空气弹簧的容积，且主气室与附加气室之间的节流孔或软管很好地起到了吸收能量和衰减振动的作用。
[0003]当前技术下，带附加气室的空气弹簧的应用虽然日益广泛和成熟，但很多情况下，单个空气弹簧并不能满足整个减振系统的要求。专利申请号为201310235464.6，名称为一种容积可调的空气弹簧附加气室虽然提出了一种容积可调的附加气室，可是该附加气室也只能提供给一个空气弹簧使用，并且也不能根据空气弹簧的工况进行实时的控制。
【发明内容】
[0004]本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供带共用附加气室的双空气弹簧、其控制方法及应用，使得空气弹簧在汽车悬架的布置更加容易，且可根据外界不同工况主动地控制双空气弹簧的刚度，使得空气弹簧的优点达到充分的发挥，从而提高减振系统的减振性能。
[0005]本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
[0006]本发明带共用附加气室的双空气弹簧的结构特点是:双空气弹簧包括左空气弹簧和右空气弹簧，并在所述左空气弹簧和右空气弹簧之间设置共用附加气室以及用于控制附加气室的工作模式的控制器。
[0007]本发明带共用附加气室的双空气弹簧的结构特点也在于:所述左空气弹簧中左主气室是由呈双曲形状的左橡胶囊在顶部固定连接左上盖板、在底部固定连接左下盖板构成的密封气室，在呈双曲形状的左橡胶囊的腰部设置左腰环，用于限制左橡胶囊的腰部径向扩张，在所述左下盖板的中心有左软管与所述左主气室相连通；所述右空气弹簧与左空气弹簧具有相同的结构形式，包括:右主气室是由呈双曲形状的右橡胶囊在顶部固定连接右上盖板、在底部固定连接右下盖板，在右下盖板的中心有右软管与所述右主气室相连通。
[0008]本发明带共用附加气室的双空气弹簧的结构特点也在于:所述附加气室是在附加气室腔体中由活塞分隔形成可密闭的左气室和右气室，所述活塞能够在附加气室腔体中设定的行程内左右移动；在所述活塞上设置可启闭的通气孔，所述活塞在左端面上固定有活塞杆，所述活塞杆自左气室中伸出在左气室外部，由驱动装置驱动，使所述活塞在附加气室腔体中移动；所述左软管与左气室相连通，所述右软管与右气室相连通；设置所述左气室能够由左充气栗通过左气阀进行充放气；所述右气室能够由右充气栗通过右气阀进行充放气。
[0009]本发明带共用附加气室的双空气弹簧的结构特点也在于:
[0010]在所述左上盖板上分别设置左位移传感器和左力传感器，以所述左位移传感器检测获得左空气弹簧的位移量，以所述左力传感器检测获得左空气弹簧的载荷信号；在所述左下盖板上安装左压力传感器，用于检测获得左空气弹簧中气体压力信号；在所述右上盖板和右下盖板上以相同的形式分别设置右位移传感器、右力传感器，以及右压力传感器，分别用于获得右空气弹簧的位移量、右空气弹簧的载荷信号，以及右空气弹簧中气体压力信号；所述驱动装置、左充气栗、右充气栗、左气阀和右气阀是由控制器进行控制。
[0011]本发明带共用附加气室的双空气弹簧的控制方法的特点是设置控制器具有如下各工作模式:
[0012]工作模式一:控制所述通气孔呈开启状态，使得所述左空气弹簧和右空气弹簧上获得相同的刚度；
[0013]工作模式二:控制所述通气孔呈闭合状态，移动活塞的位置，从而改变左空气弹簧和右空气弹貪的刚度；
[0014]工作模式三:控制所述通气孔呈闭合状态，固定活塞的位置，利用左充气栗对于左气室进行充放气，或利用右充气栗对于右气室进行充放气，从而改变左空气弹簧和右空气弹簧的刚度。
[0015]本发明汽车悬架结构的特点是:在车辆悬架中设置权利要求1所述的带共用附加气室的双空气弹簧；位于车辆座椅的底部设置用于检测垂直加速度信号的加速度传感器；根据各传感器所获得的检测信号，利用控制器实时控制双空气弹簧中左空气弹簧和右空气弹簧的刚度，获得所需的减振效果。
[0016]本发明汽车悬架结构的控制方法的特点是:
[0017]当汽车处在非行驶状态下:
[0018]若左空气弹簧的载荷和右空气弹簧的载荷为相等，由控制器控制使通气孔呈开启状态，以使左空气弹簧和右空气弹簧的刚度为相等，使左上盖板和右上盖板保持在同一高度上；
[0019]若左空气弹簧的载荷和右空气弹簧的载荷不相等，且载荷差值小于设定载荷差最小值F，由控制器控制使通气孔呈闭合状态；利用活塞的移动对左空气弹簧和右空气弹簧的刚度进行微调，直至左上盖板和右上盖板处在同一高度上，并保持这一状态；
[0020]若左空气弹簧的载荷和右空气弹簧的载荷不相等，且载荷差值不小于设定载荷差最小值F，由控制器控制使通气孔呈闭合状态；利用左气阀或右气阀对相应一侧的空气弹簧的刚度进行调整，直至左上盖板和右上盖板处在同一高度上，随后关闭左气阀和右气阀保持在这一状态。
[0021]当汽车处在行驶状态下:
[0022]设置通气孔为关闭状态，活塞处于静止状态；
[0023]对于由加速度传感器实时检测获得的垂直加速度信号，计算一个时域窗口内的垂直加速度均方根值％，当所述垂直加速度均方根值B1大于设定值a。时，利用控制器分别控制左气阀和右气阀对左气室和右气室进行充气，增加双空气弹簧的刚度，直至实时检测并计算获得的垂直加速度均方根值a2降低在设定值a。以下时，关闭左气阀和右气阀；
[0024]若左压力传感器检测的压力值？:达到设定的压力上限值P。，由控制器控制左气阀对左气室进行放气，直至实时监测的压力值P2降低在设定的压力上限值P C以下时，由控制器控制左气阀停止对左气室进行放气；若右压力传感器检测的压力值匕达到设定的压力上限值P。，由控制器控制右气阀对右气室进行放气，直至实时监测的压力值P4降低在设定的压力上限值P。以下时，由控制器控制右气阀停止对右气室进行放气。
[0025]与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0026]1、利用本发明带共用附加气室的双空气弹簧，当汽车悬架需要使用多个空气弹簧作为弹性元件时，共用附加气室的双空气弹簧大大减少了占用空间，使得悬架的布置更容易，同时也减小了悬架的总质量，进而一定程度上减小了整车空载质量。
[0027]2、本发明中共用的附加气室由带通气孔的活塞分隔成两个气室，分别与两侧的主气室连接，其结构简单，制造成本低廉。通气孔打开时能够保证两侧的空气弹簧刚度相等，通气孔闭合时能够通过活塞的左右移动调节左空气弹簧和右空气弹簧的刚度。
[0028]3、本发明中充气栗通过连接管路与两侧的气室相连，通过对气室充放气能够较大幅度的改变空气弹簧的刚度，同时，充放气也使得主气室与附加气室之间连接的软管产生阻尼，达到吸收能量和衰减振动的