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专利号: 2018107111906
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种内部空气温度可调的空气弹簧,其特征在于:包括上端盖、挠性空气囊、缓冲器、下压板和底座;所述挠性空气囊的上端卷曲压缩固定在上端盖底部的卷曲空间内,形成上端盖与挠性空气囊之间的气密密封,挠性空气囊的下端被下压板的凸面与底座上端的凹面挤压固定;所述缓冲器安装于下压板的上部;所述底座整体呈圆环状,从外到内依次设有外环壁和内环壁;

所述上端盖、挠性空气囊、缓冲器和下压板之间的空间为第一空间;底座的外环壁与内环壁之间的空间为第二空间;底座的内环壁的内部空间为第三空间;

所述下压板与底座上端均设有四个形状相同、方向相同且位置纵向对齐的纵向通气孔,所述纵向通气孔连通第一空间和第二空间;内环壁上设有四个等间距分布的横向通气孔,所述横向通气孔连通第二空间和第三空间;且第一空间、第二空间和第三空间内均充有高压空气;底座的第二空间内的底部等间距固定有若干空气加热器;空气加热器通过电线连接外部电源;

上述空气弹簧的控制方法,包括以下步骤:

(1)测定内部空气温度可调空气弹簧物理性能:使用空气弹簧静、动特性试验装置测定空气弹簧物理性能,并绘制高度-压强-刚度对照表即H-P-k表、载荷-压强-高度对照表即F-P-H表、高度-压强-体积对照表即H-P-V表;

表格数据获取方法:空气弹簧静、动特性试验装置将空气弹簧固定到高度H,接通加热系统对空气弹簧内部空气进行逐渐加热、升压到空气弹簧正常工作上限值Pmax,过程中记录下F、P、V值并通过刚度测试得到对应的刚度值k;通过逐渐从小到大地变化H值,并反复进行以上步骤得到多组H、P、F、V、k值,并将这些数据填入H-P-k表、F-P-H表和H-P-V表;这些表格数据都编写为C语言写入ECU供控制系统查询;

(2)利用车载速度传感器、距离传感器、温度传感器、压强传感器和压力传感器实时检测车辆行驶速度ν、空气弹簧高度H、空气弹簧内外温度Ti和To、空气弹簧内外部空气压强Pi和Po、空气弹簧所受到悬架载荷F;

依据我国不同等级道路的限速要求,通过车辆行驶速度推断车辆所行驶路面的等级:0~15km/h为E级路面;15~30km/h为D级路面;30~60km/h为C级路面;60~100km/h为B级路面;100km/h以上为A级路面;

(3)悬架性能优化策略:首先运用计算机在Matlab/Simulink环境下搭建整车悬架系统动力学仿真模型,并将该模型转化为C语言;编写粒子群算法C语言程序,该粒子群算法C语言程序中内嵌有前述Matlab/Simulink仿真模型程序,且以空气弹簧等效刚度k作为设计变量,以驾驶员座椅与车身连接处在时间间隔Δt内的均方根值RACC最小化为优化目标;以悬架动挠度均方根Rsws、轮胎动载荷均方根RDL、俯仰角加速度均方根Rphi、侧倾角加速度均方根Rzeta处于安全范围为约束条件,空气弹簧内部空气压强必须大于环境压强Pa,小于最大安全许可压强Pmax;

运行时,粒子群算法C语言程序将步骤(2)中所得车辆行驶路面等级、车辆行驶速度和簧上质量值输入给Matlab/Simulink模型的C语言程序,然后通过多代设计变量的迭代计算得到的全局最优目标空气弹簧刚度值ke,然后根据步骤(1)中得到的H-P-k表、F-P-H表查询到目标压强P;

(4)ECU计算后发现空气弹簧内部空气目标压强Pe与空气弹簧内部空气当前压强Ps的差值大于预设临界压强差ΔPc,则根据 计算得到加热系统所需达到的目标,即,使空气弹簧内部空气温度达到目标温度Te并启动加热系统,并将目标温度Te作为加热系统的工作目标;

公式 中,空气弹簧内部空气当前压强Ps、当前温度Ts根据步骤(2)直接测出,空气弹簧内部空间当前体积Vs根据步骤(1)中得到的H-P-V表查到,空气弹簧内部空间目标体积Ve根据步骤(2)测得的悬架载荷F、步骤(3)优化得到的空气弹簧内部空气目标压强Pe和步骤(1)得到的F-P-H表以及H-P-V表查到;

(5)ECU通过控制继电器开关的通断控制加热系统是否开启、接通的加热器数量以及加热时间;根据空气加热器的接通数量n的不同可分为四档,分别为:Ⅰ档位即n=1、Ⅱ档即n=

2、Ⅲ档即n=3、Ⅳ档即n=4;每个档位分别对应一个温度差值范围,分别为:ΔTmin<ΔT≤ΔT1、ΔT1<ΔT≤ΔT2、ΔT2<ΔT≤ΔT3、ΔT3<ΔT≤ΔT4和ΔT>ΔT4;

当前温度Ts与目标温度Te的差值ΔT处于某一所设档位的差值范围内时,ECU控制接通该档位对应的加热器数量n,直至调节后温度与目标温度的差值小于ΔTmin;

(6)上述控制方法全部内嵌入ECU硬件中;通过步骤(1)至(5)将弹簧刚度调节到最有利于车辆乘坐舒适性的状态。

2.根据权利要求1所述的内部空气温度可调的空气弹簧,其特征在于:所述空气加热器的数量为4。