专利名称：车体主动平衡减震系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车车体的平衡减震系统，特别是涉及一种汽车车体主动平衡减震系统及控制方法。
背景技术：
随着社会的高速发展，汽车已经不仅仅只是代步工具，在新的使用理念中，人们对汽车的要求也越来越高，尤其是汽车的通过性与舒适性，然而现在存在的矛盾是一般轿车舒适性较好，但是由于其底盘较低，离地间隙小导致车辆通过性不好，而越野车底盘高，离 地间隙大，但是其舒适性又难以与轿车相媲美，虽然现在有介于越野车与轿车之间的SUV车型，但并不能满足驾驶者的需求，而且SUV在高速高不过轿车，越野性能有远不如专门的越野车辆，与人们理想的车辆一平坦路面要有轿车的性能，户外又要有较强的通过性，高速时还要保持车辆的稳定性一相差很远。公告号为CN201224308Y的中国实用新型专利公开了一种汽车车身自动平衡装置，包括液压泵，与所述液压泵相连通的油箱和蓄能器，四个车轮和车轮架相应连接处分别设有与所述油箱和蓄能器相连通的升降油缸，与所述升降油缸连通的管路上设有控制所述升降油缸升降的电磁阀，所述汽车上还安装有控制所述电磁阀开闭的汽车倾斜检测装置，当汽车车身倾斜时，通过与液压泵连通的油箱向蓄能器内供油，使蓄能器的油压维持高压状态，通过汽车倾斜检测装置检测车身的平衡状态，升高或降低车架使车身保持平衡，需要时可同时升高车架，这样可以增大车身的离地间隙，提高车辆的路面通过性，由于车身始终保持平衡，乘坐舒适。公开号为CN1749050A的中国发明专利申请文件公开了一种汽车离地间隙的自动调整升降装置，涉及一种汽车部件，主要解决小型汽车离地间隙过小而通过能力不足和易遭水淹的问题。它包括设置在车轮连接件和车体之间的液压减振器组件，减震器弹簧上限位盘固定在一液压升降装置的上端，所述的液压升降装置套置于减震器活塞杆上，其上端触及车体件，减震器弹簧位于上限位盘与下限位盘之间，液压升降装置连接液压管路及控制开关。本发明增大离地间隙为10-20cm，根据不同车型，如果再对汽车原配的液压减振器做一些相应的改造，增大距离可高达15-30cm，从而大大提高了小型汽车的通过性和抗水淹能力。适于带液压螺旋弹簧减振器型的小型汽车。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种车体主动平衡减震系统，其通过减震装置上一平衡缸的升降动作，实现车体的升降和平衡；当各减震装置平衡缸独立动作时实现各车轮的对不平路面的适应；当各减震装置平衡缸同时动作时实现车辆离去间隙的调整，以适应车辆在不同行驶速度时的稳定性需要和通过性要求。同时，本发明提供一种使用所述车体主动平衡减震系统的控制方法，通过控制器处理由高度传感器获取和车体高度值、由水平传感器获取的车体水平信号值以及由速度传感器获取的行驶速度值，对所述减震装置进行动作控制实现车辆在不同行驶速度情况下的离地间隙和车体平衡的自动调节。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种车体主动平衡减震系统，包括液压泵、设置在车架与车轮之间的减震装置、和控制所述各减震装置的电磁阀；所述减震装置包括与车轮连接的阻尼缸、套设在阻尼缸中并与阻尼缸中阻尼活塞连接的平衡缸、套设在平衡缸中并与车架连接的平衡活塞、套设并连接于所述阻尼缸和平衡缸之间的减震弹簧 间隙信号的高度传感器；连接到控制器并传递车辆行驶速度信号的速度传感器；和连接到控制器并传递车身水平信号的水平传感器；在所述控制器中预设有至少一个速度阈值和对应的离地间隙值。通过该减震系统可自动控制使车辆同时具有较好的通过性、稳定性和舒适性。作为一种优选的技术方案，在所述平衡缸中设有一拉紧弹簧；所述拉紧弹簧连接于所述阻尼活塞与所述平衡活塞之间。在平衡缸出油降低减震器高度时起助力作用。为了提高车身水平的控制精度，所述高度传感器和水平传感器分别设置在各车轮的减震装置上。具体地，所述水平传感器为一陀螺水平仪，其通过一 A/D转换器连接于所述控制器。I.为了有效使用所述平衡减震系统实现车辆的平衡和基于离地间隙的车辆稳定性调整，一种平衡减震系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤
(1)接通电源，控制器控制液压泵工作加压；
(2)手动输入一间隙预存值，或高度传感器检测并记录间隙预存值；
(3)各水平传感器实时监测车身平衡情况；判断水平传感器有信号否，并通过A/D转换并提供给控制器；控制器通过相应平衡缸调节车身平衡；其中，当该水平信号为负值时，控制器控制打开对应减震装置上的进液电磁阀，使平衡缸升压将平衡活塞顶起，直到控制器获取该减震装置的实时水平信号为零，进液电磁阀关闭；当该水平信号为正值时，控制器控制打开对应减震装置上的出液电磁阀，使平衡缸减压将平衡活塞下降，直到控制器获取该减震装置的实时水平信号为零，出液电磁阀关闭；
(4)所述控制器在每次减震装置获得平衡后，高度传感器检测离地间隙，并与间隙预存值比较，离地间隙变化大否；其中，若新记录大于或小于间隙预存值，则控制器控制所有平衡缸，调节离地间隙，直到间隙记录与间隙预存值相等；
(I)速度传感器提供车速信号给控制器，并判断车速大于阈值否；当行驶速度信号值超过第一个所述速度阈值时，控制器控制所有平衡缸，调整离地间隙；当所述速度信号值小于第一个速度阈值时，控制器控制所有平衡缸，保持现有离地间隙。作为一种优选的技术方案，所述速度阈值设有三级。具体地，所述三级速度阈值分别为40 60公里/小时、60 100公里/小时和大于100公里/小时；其对应的离地间隙值分别为165 225晕米、120 165晕米和小于120晕米。作为一种优选的技术方案，当所述控制器通过所述车速传感器获取的行驶速度信号值超过一个所述速度阈值时，控制器只能对各减震装置进行同时控制。因此，平衡减震系统只在低速度时进行平衡控制，而在高速时进行稳定性控制。本发明的技术方案在轿车上应用，可以使轿车在平坦的路面拥有轿车的全部功能，而当车辆在野外时可以通过平衡减震系统的作用，使各车轮自适应路面的高低变化，始终保持车辆的平衡，不仅保证车辆的通过性，同时，给乘员带来更好和舒适性。另外，通过该减震系统根据车辆的行驶速度进行调整，可自动在低速时的通过性和舒适性，以及高速时保证车辆稳定性之间进行智能化切换。
图I为本发明中车体主动平衡减震系统的结构示意图。图2为本发明中减震装置的结构示意图。图3为本发明中车体主动平衡减震系统控制方法的控制流程图。其中，液压泵I、减震装置2、阻尼缸201、流通阀2011、伸张阀2012、补偿阀2013、压缩阀2014、下固定盘2015、阻尼活塞202、平衡缸203、拉紧弹簧2031、平衡活塞204、固定环205、减震弹簧206、护套207、上固定盘2071、控制系统3、控制器301、高度传感器302、水平传感器303、速度传感器304、A/D转换器305。 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
具体实施例方式参见图I和图2，一种车体主动平衡减震系统，包括液压泵I、控制器301、减震装置
2、高度传感器302、水平传感器303和速度传感器304。其中，液压泵I在控制器301控制下给减震装置2提供调整压力。高度传感器302给控制器301提供实时离地间隙值，水平传感器303给控制器301提供实时车身水平信号值，速度传感器304给控制器301提供车辆的实时行驶速度值。减震装置2包括与车轮转轴连接的阻尼缸201、套设在阻尼缸201中并与阻尼缸201中阻尼活塞202连接的平衡缸203、和套设在平衡缸203中并与车架连接的平衡活塞204。其中，在平衡缸203中设有一连接平衡活塞204和阻尼活塞202的拉紧弹簧2031。在车架上连接有一套设在平衡缸203和阻尼缸201外的护套207，在护套207上部固定有一上固定盘2071。在阻尼缸201的外下部固定有一下固定盘2015，在上固定盘2071和下固定盘2015之间设有一套设在平衡缸203和阻尼缸201上的减震弹簧206。阻尼缸201在伸张阀2012、压缩阀2014、流通阀2011和补偿阀2013的控制下并与减震弹簧206配合下实现阻尼减震。平衡缸203在进液电磁阀和出液电磁阀控制下实现减震装置2高度的调整。拉紧弹簧2031在平衡缸203排液，降低减震装置2高度时起助力作用。控制器301中预存有三个速度阈值和三个对应的车身离地间隙预设值。在本实施例中，该三个速度阈值分别为40公里/小时、80公里/小时和120公里/小时，其对应的离地间隙预设值分别为225晕米、165晕米和115晕米。控制器301根据高度传感器302获取的实时离地间隙值，通过控制器3对全部减震装置2上的进液电磁阀或出液电磁阀进行控制，实现对车身离地间隙的调整。控制器301根据获取的车身水平信号值，通过控制器301对各自减震装置2上的进液电磁阀或出液电磁阀进行独立控制，实现对车身的平衡控制。控制器301根据车速传感器304获取的车辆行驶速度值并与速度阈值比较，通过控制器301对全部减震装置2上的进液电磁阀或出液电磁阀进行控制，实现对车辆通过性和稳定性的自动控制。上述车体主动平衡减震系统通过以下步骤进行控制实现先通过接通电源，液压泵工作加压步骤(TlOO)进行系统的启动，控制器控制液压泵开始工作，给系统提供工作压力。此时，驾驶员可通过人机界面选择自动或手动设置进行初始化。当选择自动模式时，通过高度传感器检测并记录间隙预存值(T201)步骤获取车辆现有离地间隙值并将该值记录为间隙预存值到控制器301中。当选择手动模式时，驾驶员通过手动输入一间隙预存值(T202)步骤输入一个间隙预存值，并存储在控制器301中，完成系统的初始化。此时，车辆在行驶中，通过各水平传感器实时监测车身平衡情况(T301)步骤获取车身实时的倾斜状况，并通过水平传感器有信号否(T302)步骤进行判断，并通过分别独立控制各减震装置进行车身平衡控制。如无信号，则水平传感器重新获取；如有信号，则通过A/D转换并提供给控制器(T303)步骤进行信号转换。在控制器301通过相应平衡缸调节车身平衡(T304)步骤进行平衡调整。当获取的车身水平信号为负值时，控制器301控制打开对应减震装置2上的进液电磁阀，使平衡缸203升压将平衡活塞204顶起，直到控制器301获取该减震装置2的实时水平信号为零，进液电磁阀关闭；当该水平信号为正值时，控制器301控制打开对应减震装置2上的出液电磁阀，使平衡缸203减压将平衡活塞204下降，直到控制器301获取该减震装置的实时水平信号为零，出液电磁阀关闭。从而实现车辆在行驶在颠簸路面或过弯吋的车辆平衡调整。在每次减震装置获得 平衡后，通过高度传感器检测离地间隙(T401)步骤重新获取离地间隙值并通过离地间隙变化大否(T402)步骤与间隙预存值比较，若新记录大于或小于间隙预存值，则通过控制器控制所有平衡缸203，调节车身高度(T403)进行离地间隙的重新调整。控制器301控制打开所有减震装置2上的出液电磁阀或进液电磁阀，直到高度记录与间隙预存值相等，从而使车辆在正常路面时，保持正常的平衡行驶。而当车辆在不同速度行驶时，通过本技术方案可实现车辆稳定性和通过性的自动调整。通过车速传感器提供车速信号给控制器(T501)步骤获取车辆的行驶速度信号值，并通过车速大于阈值否(T502)步骤进行判断。如行驶速度信号值低于第一个速度阈值，通过控制器控制所有平衡缸，保持现有离地间隙(T503)步骤保持离地间隙不变；而当行驶速度信号值超过第一个速度阈值，如40公里/小时时，通过控制器控制所有平衡缸，调整离地间隙(T504)步骤，同时打开所有减震装置2上的出液电磁阀或进液电磁阀，使各平衡活塞204同步下降或上升至该速度阈值对应的离地间隙值，如225毫米，在保证车辆稳定性的同时，使车辆具有最佳的通过性。同样地，随着车速增加，控制器301控制减震装置2进一步降低离地间隙，使车辆具有更好的稳定性。当车辆停止时，控制器301通过比较现有离地间隙值和预存离地间隙值，并控制所有减震装置2回复到预存离地间隙值。上述实施例是为了更清楚地理解本发明，并不作为对本发明权利的一种限制，在不脱离本发明宗旨的前提下，可以有各种各样的变化，所有这些对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种车体主动平衡减震系统，包括液压泵(I)、设置在车架与车轮之间的减震装置(2)、和控制所述各减震装置(2)的电磁阀；所述减震装置(2)包括与车轮连接的阻尼缸(201)、套设在阻尼缸(201)中并与阻尼缸(201)中阻尼活塞(202)连接的平衡缸(203)、套设在平衡缸(203)中并与车架连接的平衡活塞(204)、套设并连接于所述阻尼缸(201)和平衡缸(203)之间的减震弹簧(206);其特征在于还包括控制平衡缸(203)动作的控制系统；所述控制系统包括控制器(301);连接到控制器(301)并传递离地间隙信号的高度传感器(302);连接到控制器(301)并传递车辆行驶速度信号的速度传感器(304);和连接到控制器(301)并传递车身水平信号的水平传感器(303);在所述控制器(301)中预设有至少一个速度阈值和对应的离地间隙值。
2.根据权利要求I所述的平衡减震系统，其特征在于在所述平衡缸(203)中设有一拉紧弹簧(2031);所述拉紧弹簧(2031)连接于所述阻尼活塞(202 )与所述平衡活塞(204)之间。
3.根据权利要求I或2所述的平衡减震系统，其特征在于所述高度传感器(302)和水平传感器(303)分别设置在各车轮的减震装置(2)上。
4.根据权利要求I或2所述的平衡减震系统，其特征在于所述水平传感器(303)为一陀螺水平仪，其通过一 A/D转换器(305 )连接于所述控制器(301)。
5.根据权利要求3所述的平衡减震系统，其特征在于所述水平传感器(303)为一陀螺水平仪，其通过一 A/D转换器(305)连接于所述控制器(301)。
6.一种用于权利要求1-5任一平衡减震系统的控制方法,其特征在于所述控制方法包括以下步骤 接通电源，控制器控制液压泵工作加压(T100)； 手动输入一间隙预存值(T202 )，或高度传感器检测并记录间隙预存值(T201); 各水平传感器实时监测车身平衡情况(T301);判断水平传感器有信号否(T302)，并通过A/D转换并提供给控制器(T303);控制器通过相应平衡缸调节车身平衡(T304);其中，当该水平信号为负值时，控制器(301)控制打开对应减震装置(2)上的进液电磁阀，使平衡缸(203)升压将平衡活塞(204)顶起，直到控制器(301)获取该减震装置(2)的实时水平信号为零，进液电磁阀关闭；当该水平信号为正值时，控制器(301)控制打开对应减震装置(2)上的出液电磁阀，使平衡缸(203)减压将平衡活塞(204)下降，直到控制器(301)获取该减震装置(2)的实时水平信号为零，出液电磁阀关闭； 所述控制器在每次减震装置获得平衡后，高度传感器检测离地间隙(T401)，并与间隙预存值比较，离地间隙变化大否(T402);其中，若新记录大于或小于间隙预存值，则控制器控制所有平衡缸，调节离地间隙(T403 )，直到间隙记录与间隙预存值相等； 速度传感器提供车速信号给控制器(T501)，并判断车速大于阈值否(T502);当行驶速度信号值超过第一个所述速度阈值时，控制器控制所有平衡缸，调整离地间隙(T504);当所述速度信号值小于第一个速度阈值时，控制器控制所有平衡缸，保持现有离地间隙(T503)。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于所述速度阈值设有三级。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于所述三级速度阈值分别为40 60公里/小时、60 100公里/小时和大于100公里/小时；其对应的离地间隙值分别为165 225晕米、120 165晕米和小于120晕米。
9.根据权利要求6或7或8所述的控制方法，其特征在于当所述控制器通过所述车速传感器获取的行驶速度信号值超过一个所述速度阈值时，控制器只能对各减震装置进行同时控制。
全文摘要
本发明公开了一种车体主动平衡减震系统，包括液压泵、设置在车架与车轮之间的减震装置、和控制所述各减震装置的电磁阀；所述减震装置包括与车轮连接的阻尼缸、套设在阻尼缸中并与阻尼缸中阻尼活塞连接的平衡缸、套设在平衡缸中并与车架连接的平衡活塞、套设并连接于所述阻尼缸和平衡缸之间的减震弹簧；还包括控制平衡缸动作的控制系统；所述控制系统包括控制器；连接到控制器并传递离地间隙信号的高度传感器；连接到控制器并传递车辆行驶速度信号的速度传感器；和连接到控制器并传递车身水平信号的水平传感器；在所述控制器中预设有至少一个速度阈值和对应的离地间隙值。通过该减震系统可自动控制使车辆同时具有较好的通过性、稳定性和舒适性。
文档编号F16F9/32GK102935794SQ20121011565
公开日2013年2月20日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者赵德志, 顾伟明 申请人:浙江金刚汽车有限公司, 浙江吉利控股集团有限公司