[发明专利]基于推力矢量的悬架弹簧失效应急防护控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于推力矢量的悬架弹簧失效应急防护控制系统，其特征在于，包括：悬架状态监测模块(I)、中央处理模块(II)、控制模块(III)、执行模块(IV)和车辆(V)，其中，

所述悬架状态监测模块(I)包括力传感器(101)、安全传感器(102)和角度传感器(103)；力传感器(101)、安全传感器(102)安装在每个悬架弹簧上点(502)与悬架弹簧上座(503)之间，力传感器(101)和安全传感器(102)串联，其中，力传感器(101)用于检测各悬架弹簧(501)的受力F，安全传感器(102)也是一种力传感器(101)，也检测悬架弹簧(501)的受力F，但安全传感器(102)的阈值比力传感器(101)的阈值小，用于防止因力传感器(101)短路造成悬架弹簧失效应急防护装置(4)的气囊组件(42)中的防护气囊(421)误爆；角度传感器(103)安装在各悬架上摆臂(505)和轮顶处车身(504)之间，用于测量各悬架上摆臂(505)相对于轮顶处车身(504)的角度；力传感器(101)、安全传感器(102)和角度传感器(103)感知相应信息并经输入接口(201)将信息输入到悬架弹簧失效应急防护中央处理器(202)；

所述中央处理模块(II)包括输入接口(201)、悬架弹簧失效应急防护中央处理器(202)和输出接口(203)，悬架弹簧失效应急防护中央处理器(202)通过输入接口(201)采集并融合悬架状态监测模块(I)检测到的信号，经过分析、处理后，通过输出接口(203)将控制指令下发至控制模块(III)的悬架弹簧失效应急防护装置控制器(301)和制动系统控制器(302)，以及执行模块(IV)的语音报警器(462)和指示灯报警器(463)；

所述控制模块(III)包括悬架弹簧失效应急防护装置控制器(301)和制动系统控制器(302)，用于接收中央处理模块(II)的悬架弹簧失效应急防护中央处理器(202)下发的控制指令，并分别控制执行模块(IV)的悬架弹簧失效应急防护装置(4)和制动系统(461)执行相应动作；

所述执行模块(IV)包括悬架弹簧失效应急防护装置(4)、制动系统(461)、语音报警器(462)和指示灯报警器(463)，其中：

所述悬架弹簧失效应急防护装置(4)由悬架弹簧失效应急防护装置控制器(301)进行控制，并执行相应动作；

所述制动系统(461)由制动系统控制器(302)进行控制，并执行相应动作；

所述语音报警器(462)和指示灯报警器(463)接收悬架弹簧失效应急防护中央处理器(202)输出的危险报警信号，并报警；

所述执行模块(IV)的核心机构：悬架弹簧失效应急防护装置(4)布置在各个悬架处，其基本构造和布局均一致，每个悬架处的悬架弹簧失效应急防护装置(4)都包括推力矢量组件(40)、气囊组件(42)和防撞块(44)，其中，

所述推力矢量组件(40)包括储气罐(401)、连接管(402)、开关阀(403)、阀板(404)、比例阀(405)、安全阀(406)和矢量喷嘴(407)，其中，储气罐(401)通过连接管(402)与阀板(404)上的二次流通道(413)相连，储气罐(401)和阀板(404)之间还有一个开关阀(403)，开关阀(403)安装在阀板(404)上，用于控制储气罐(401)内气体的通断；储气罐(401)内装有与气体发生器(423)产生的气体成分一致的高压气体，储气罐(401)内气体的量及其压强的大小，经计算、仿真和实验确定；阀板(404)集成安装了推力矢量组件(40)和气囊组件(42)，它们都固定在悬架上摆臂(505)的凹槽(506)内，凹槽(506)的形状恰好适合安装阀板(404)及集成在阀板(404)上的推力矢量组件(40)和气囊组件(42)；凹槽(506)上面盖有盖板(507)，盖板(507)的内表面刻有与防护气囊(421)的包形相仿的几何图形，以利于悬架弹簧(501)突发失效时充气膨胀的防护气囊(421)弹出，盖板(507)的选材应使得防护气囊(421)易于弹出而不至产生任何飞溅物；

所述阀板(404)内设有二次流通道(413)和安全阀通道(414)，其中，二次流通道(413)在与连接管(402)连接处为一条普通通道，该处普通通道上还安装有一个比例阀(405)，用于对由储气罐(401)进入二次流通道(413)的气体的压力、流量或方向进行远距离控制；二次流通道(413)在接近矢量喷嘴(407)的环形入口(408)处变为环形通道，以与矢量喷嘴(407)的环形入口(408)匹配且相通；安全阀通道(414)与防护气囊(421)和安全阀(406)相通，安全阀(406)安装在阀板(404)的侧面，与大气相通，用于控制悬架弹簧失效应急防护装置(4)内气体的最大压强不超过悬架弹簧失效应急防护装置(4)的允许值，保证悬架弹簧失效应急防护装置(4)的安全；气体发生器(423)固定在矢量喷嘴(407)的内腔(412)的下端，用于产生主流(415)，并经由矢量喷嘴(407)内腔(412)进入防护气囊(421)；矢量喷嘴(407)固定在阀板(404)上，矢量喷嘴(407)它包括环形入口(408)、内壁(409)、外壁(410)、若干至少一个二次流喷口(411)和内腔(412)，其中，二次流喷口(411)用于向矢量喷嘴(407)的内腔(412)注入二次流(416)，以调节引爆气体发生器(423)时产生的主流(415)的方向，使喷入防护气囊(421)的气流方向总是垂直于轮顶处车身(504)，从而使充气膨胀的防护气囊(421)总是垂直于轮顶处车身(504)嵌入固定在此车身上的防撞块(44)的凹坑(441)内，起到类似空气弹簧的作用，缓和车辆(V)受到的冲击，并撑起即将塌陷或正在塌陷的轮顶处车身(504)；进入矢量喷嘴(407)的各二次流(416)的参数及矢量喷嘴(407)的具体结构参数，如二次流喷口(411)的数量、各二次流喷口(411)的位置、喷入矢量喷嘴(407)内腔(412)的各二次流(416)的质量、喷入角度、各二次流(416)与主流(415)的压比以及矢量喷嘴(407)的形式参数，应根据情况经数值模拟计算、流场分析及实验确定；

所述气囊组件(42)包括防护气囊(421)、点火器(422)和气体发生器(423)，气体发生器(423)固定在矢量喷嘴(407)的内腔(412)下端，点火器(422)固定在气体发生器(423)的各气室内部中央位置，点火器(422)周围还封装有引燃剂(427)和产气剂(428)；防护气囊(421)固定在阀板(404)上，与阀板(404)形成密封结构，防护气囊(421)的包形仿照空气弹簧制造，其材质有弹性、可折叠、耐高温、耐高压、耐冲击、耐磨损，密封不透气；

所述防撞块(44)安装在各个悬架附近的轮顶处车身(504)上，与气囊组件(42)正对，在防撞块(44)的中间位置挖有凹坑(441)，以嵌入充气膨胀的防护气囊(421)。