[发明专利]天棚惯容悬架系统的模拟实现系统及惯容装置和控制方法

说明书

本发明涉及一种天棚惯容悬架系统的模拟实现系统及惯容装置和控制方法，天棚惯容悬架系统的模拟实现系统由簧载质量、弹簧、减振器、非簧载质量、轮胎等效弹簧、连续可调惯容装置、驱动机构和ECU组成；惯容装置包括液压缸、惯容调节阀和液体；本发明基于连续可调惯容装置提供一种天棚惯容控制方法，以半主动的方式模拟实现天棚惯容，其控制效果相当于增大了簧载质量，降低了车身偏频，提高了车辆在空载时的平顺性，使车辆具有更好的空、满载适应能力。

技术领域

本发明涉及一种天棚惯容控制悬架系统和控制方法及其适用于该控制悬架系统中的惯容装置，属于天棚惯容控制悬架系统技术领域。

背景技术

车辆在空、满载时簧载质量变化较大，尤其是载货汽车。车辆满载时簧载质量大，车身偏频低，具有较好的平顺性；空载时簧载质量小，车身偏频高，平顺性较差。为了使车辆在空、满载时都具有较好的平顺性，需要保持空、满载时的车身偏频基本不变。

由于车身偏频与簧载质量和弹簧刚度有关，因此，改变车身偏频的方法有两种，一种是改变弹簧刚度，另一种是用“附加质量”的方法虚拟改变簧载质量。

改变弹簧刚度，可以采用合适的非线性弹簧。目前汽车悬架中使用的非线性弹性特性较为理想的弹性元件主要是空气弹簧，它利用气体的可压缩性来改变刚度。装有空气弹簧的车辆在空、满载的情况下车身高度基本保持不变，车身偏频变化不大，可以在一定程度上提高车辆的平顺性。空气弹簧虽然能够保持车辆空、满载时的车身偏频基本不变，但研究表明，空载工况下空气弹簧车辆的平顺性还是要明显低于满载工况。

利用“附加质量”的方法虚拟增加簧载质量也可以降低车身偏频。目前一种结构较为简单的方法是在传统悬架的簧载质量与非簧载质量之间增加一个惯容器，形成一种弹簧-阻尼-惯容器三元件并联结构的悬架。中国专利200910103050.1公开了一种具有运动转换螺旋飞轮的车辆悬架，这种悬架实际上就是一种弹簧-阻尼-惯容器三元件并联的车辆悬架，中国专利201020565333.6公开了一种惯性质量蓄能式直升机机身反共振隔振装置，该装置也是一种弹簧-阻尼-惯容器三元件并联的悬架。上述的三元件并联悬架利用惯容器在簧载质量上虚拟增加“附加质量”，达到降低车身偏频和加速度低频峰值的目的，但这也同时也增加了非簧载质量，导致车身加速度的高频峰值严重恶化。而且，由于惯容器的惯容是恒定不变的，因此，它并不能适应空、满载等工况的变化。

天棚惯容的思想是设想将惯容器装在惯性参考系与簧载质量之间，它会产生一个与簧载质量加速度方向相反的惯性力，力的大小等于天棚惯容系数与簧载质量加速度的乘积。与弹簧-阻尼-惯容器三元件并联的车辆悬架控制簧载质量和非簧载质量的相对加速度不同，天棚惯容直接控制簧载质量的绝对加速度，而与车轮的绝对加速度无关。因此，天棚惯容可以有效抵消一部分簧载质量的加速度，从而减小簧载质量的加速度，提高车辆的平顺性。事实上，天棚惯容相当于只增加了车辆的簧载质量，而不会增加非簧载质量，这有利于降低车身偏频，提高车辆的平顺性，但同时又不会使非簧载质量的振动状况恶化。然而，天棚惯容要求惯容器必须与惯性参考系相连，但在车辆悬架系统中，惯容器不可能与惯性参考系相连，这使得天棚惯容不能被真实地实现。

发明内容

本发明的目的是：第一，提供一种天棚惯容控制悬架系统及其控制方法，以半主动的方式模拟实现天棚惯容，模拟增大簧上质量，达到降低车身偏频、提高空载时平顺性的目的，使车辆具有更好的空、满载适应能力。第二，提供一种应用于上述天棚惯容控制悬架系统的连续可调惯容装置，克服惯容器装置提供的惯容恒定不变的缺点，克服有级可调惯容装置不能连续调节惯容的缺点。

为达到上述目的，本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种天棚惯容悬架系统的模拟实现系统，包括簧载质量、弹簧、减振器、非簧载质量、轮胎等效弹簧、连续可调惯容装置、驱动机构和ECU；所述弹簧、所述减振器和所述连续可调惯容装置设置在簧载质量与非簧载质量之间；所述簧载质量和所述非簧载质量上分别设有加速度传感器，所述加速度传感器与所述ECU连接，所述ECU通过驱动机构与所述连续可调惯容装置连接。