一种参与互联的容积可调的横向互联空气弹簧及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆的空气悬架系统，具体涉及具有横向互联结构的空气悬架系统。
【背景技术】
[0002]随汽车工业的发展，现代悬架控制技术不仅仅满足于对悬架垂向刚度和阻尼的控制，还尝试不影响垂向刚度的前提下独立改变悬架的侧倾刚度，从而实现主动侧倾控制，进一步缓解车辆操纵稳定性与乘坐舒适性的矛盾。
[0003]悬架的侧倾刚度有两个主要来源，一是横向稳定杆，二是悬架的弹性元件。目前，侧倾刚度控制主要通过主动横向稳定杆来实现，而主动横向稳定杆技术需要附加驱动电机，会在较大幅度上增加系统复杂程度和生产成本。
[0004]空气弹簧是空气悬架的弹性元件。空气悬架领域最新研究成果表明，改变空气弹簧的互联状态，可改变悬架侧倾刚度或俯仰刚度。其中纵向互联会降低车辆俯仰刚度，横向互联会降低车辆侧倾刚度，这为实现悬架侧倾刚度或俯仰刚度控制提供了新的思路。中国专利申请号为201510665774.0、名称为“适用于纵向互联空气悬架的双气室空气弹簧”的专利文献中提出一种双气室空气弹簧，将空气弹簧分隔为内气室与外气室两个部分，将前后空气弹簧内气室用互联管路连接在一起但保持空气弹簧外气室相互独立，这种部分互联的结构，使空气悬架俯仰刚度介于完全互联和完全不互联之间，然而此结构中，参与互联的气室容积不可改变，俯仰刚度也不可调节。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术的不足，本发明针对中国专利申请号为201510665774.0、名称为“适用于纵向互联空气悬架的双气室空气弹簧”的专利文献中所涉及的双气室空气弹簧结构进行改造，形成参与互联的气室容积可调的横向互联空气弹簧结构，并提供了相应的控制方法，适用于横向互联空气悬架(左悬架的空气弹簧与右悬架的空气弹簧连接)，可合理控制并可调节悬架的侧倾刚度。
[0006]本发明一种参与互联的容积可调的横向互联空气弹簧采用的技术方案是:包含结构对称的左右两个空气弹簧，左右两个空气弹簧的内腔均被分为内气室和外气室，且左右两个内气室之间通过内气室互联管路互联，在内气室互联管路中间设置内气室互联电磁阀，同一内腔中的内气室的容积小于外气室的容积，左右两个外气室之间通过外气室互联管路互联，在外气室互联管路中间设置外气室互联电磁阀，外气室互联管路和内气室互联管路之间连接一个内外互联管路，在内外互联管路中间设有内外互联电磁阀；所述内气室互联管路、外气室互联电磁阀、内外互联电磁阀均经驱动电路连接控制系统，控制系统分别通过信号线连接加速度传感器和转向盘转角传感器。
[0007]所述横向互联空气弹簧的控制方法采用的技术方案是:确定一个转向盘转角阈值Φ 1和两个车速阈值VI和V2，且Vl〈V2，若当前转向盘转角Φ t〈 Φ 1时，则当前处于非转弯工况，反之当前处于转弯工况;若当前车速，则当前处于低速行驶工况;若^>2时，则当前处于高速行驶工况;若vl〈vt〈v2，则认为当前处于中速行驶工况;利用车速传感器和转向盘转角传感器实时采集当前车速Vt和当前转向盘转角Φ*信号并提供给控制系统，控制系统根据当前车速Vt和当前转向盘转角Φ?信号判断当前行驶工况;在驻车工况时，左右两个空气弹簧的四个气室均互联;在转弯工况时，左右两个空气弹簧处于非互联状态;在低速行驶工况时，左右两个空气弹簧的全部容积参与互联;在中速行驶工况时，左右两个空气弹簧的大部分容积参与互联;在高速行驶工况时，左右两个空气弹簧的小部分容积参与互联。
[0008]本发明的有益效果是:将左右两空气弹簧的两个内气室、两个外气室用设有电磁阀的互联管路分别连接，则无需附加驱动电机，仅通过切换两个互联电磁阀的开闭，即可调节参与互联的气室容积;利用本发明提供的控制方法，可合理改变悬架侧倾刚度，有效缓解行驶平顺性与操纵稳定性的矛盾。相比于现有需要附加驱动电机的主动横向稳定杆技术，本发明所涉及的结构与控制方法，具有成本低、鲁棒性高、结构紧凑的优点。
【附图说明】
[0009]图1为本发明所涉及的参与互联的容积可调的横向互联空气弹簧结构示意图；
图2为图1所示横向互联空气弹簧的控制方法流程图。
[0010]图中:1-a、Ι-b.上盖板;2-a、2-b.内气室互联气嘴；3_a、3_b.外气室互联气嘴;4_a、4_b.活塞套;5-a、5_b.外气室囊皮;6-a、6_b.内气室囊皮;7-a、7_b.活塞;8-a、8_b.下盖板;9-a、9-b.充放气气嘴；10.外气室互联管路；11.外气室互联电磁阀；12.内气室互联管路；13.内气室互联电磁阀；14.内一外互联管路；15.内一外互联电磁阀；16.加速度传感器；17.转向盘转角传感器;18.控制系统；19.驱动电路。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示，本发明所涉及的横向互联空气弹簧结构应用于横向互联空气悬架，横向互联的左右两个空气弹簧左右对称布置。两个空气弹簧结构对称，以左侧的空气弹簧为例，其上盖板Ι-a、内气室互联气嘴2-a、活塞套4-a、外气室囊皮5-a、内气室囊皮6-a、活塞7-
a、下盖板8-a、充放气气嘴9-a以及内气室互联管路12均为中国专利申请号为201510665774.0、名称为“适用于纵向互联空气悬架的双气室空气弹簧”的文献中已提出的结构，这一结构将左侧的空气弹簧内腔分割为内气室A1和外气室B1。同样地，对于右侧的空气弹簧，包括上盖板l_b、内气室互联气嘴2-b、活塞套4-b、外气室囊皮5-b、内气室囊皮6-b、活塞7_b、下盖板8-b以及充放气气嘴9-b，右侧的空气弹簧内腔被分割为内气室A2和外气室B2。内气室互联管路12的两端分别连接内气室互联气嘴2-a和内气室互联气嘴2-b，将内气室A1和内气室A2互联。
[0012]对于本发明横向互联空气弹簧，需保证同一空气弹簧的内腔中的内气室的容积小于外气室的容积，即内气室A1容积小于外气室B1容积，内气室A2容积小于外气室B2容积。在此基础上，本发明在左右两空气弹簧的外气室B1、B2上各添加了外气室互联气嘴，即分别在上盖板Ι-a上设置连通外气室B1的外气室互联气嘴3-a，在上盖板Ι-b上设置连通外气室B2的外气室互联气嘴3-b，并用外气室互联管路10连接两外气室互联气嘴，使外气室互联管路10的两端分别连接于外气室互联气嘴3-a和外气室互联气嘴3-b上。在外气室互联管路10中间设置有外气室互联电磁阀11，在内气室互联管路12中间设置有内气室互联电磁阀13。此夕卜，还在外气室互联管路10以及内气室互联管路12之间连接一个内外互联管路14。在内外互联管路14中间设有内外互联电磁阀15。
[0013]为根据行驶工况合理控制互联电磁阀的开闭，本发明利用加速度传感器16采集车辆车速信息，利用转向盘转角传感器17实施采集车辆转向盘转角信息，将加速度传感器16和转向盘转角传感器17分别通过信号线连接于控制系统18，将采集到的信息提供给控制系统18用以判断当前行驶工况，做出控制决策。控制系统18还通过驱动电路19连接不同的互联电磁阀，在控制决策确定后，控制系统18以控制信号的行驶将控制决策传递给驱动电路19。驱动电路19分别连接外气室互联电磁阀11、内气室互联电磁阀13和内外互联电磁阀15的线圈，可控制这三个互联电磁阀的开闭。
[0014]若外气室互联电磁阀11为开启状态，则左右两空气弹簧的外气室B1、B2之间可发生气体交换;若内气室互联电磁阀13为开启状态，则左右两空气弹簧的内气室A1、A2之间可发生气体交换。可发生气体交换的气室即为参与互联的气室，参与互联的气室容积越大，侧倾刚度越小。
[0015]内外互联电磁阀15仅在外气室电磁阀11和内气室电磁阀13均为开启状态时才可能开启，此时左右空气弹簧的4个气室均可发生气体交换，可令4个气室的气压趋于一致，其作用在于:平衡各气室气压，避免由于内气室A1、A2与外气室B1、B2始终无法连通而导致两气室气压差不断积累，影响空气弹簧使用寿命。
[0016]由于左右空气弹簧互联可降低侧倾刚度，提升车辆行驶平顺性，降低高速转弯工况的操纵稳定性，因此本发明横向互联空气弹簧有如下控制需求:1、驻车工况时，为平衡各气室气压，需令左