CN104989771A - 基于单片机的智能调节汽车减震器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于单片机的智能调节汽车减震器，当车架或车身和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能。再由减振器吸收散发到大气中。本发明改进目前轿车悬挂系统的减震器的结构，使其能够按驾驶者的实际需求调节底盘高度，同时没有增加油耗，且保持原车舒适性，提高了操作稳定性和安全性。实现从容应对土路、高低凹坑等坏路，也避免因为积水而绕行的烦恼，可以有效满足车主使用过程中的实用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于飞思卡尔芯片的智能调节汽车减震器，属于机电控制技术领域。
背景技术
目前普通家用轿车越来越多，主要是两大消费方向，一个是两厢或者三厢的小轿车，另一种是便是SUV。SUV由于良好的通过性、越野性这一主要优点目前得到追捧，但另一方面SUV由于自重重、风阻系数大等原因，一般百公里油耗都在十几、二十升或者更高，家用小轿车一般百公里油耗都低于十升，在石油能源资源紧缺的今天，显然SUV的使用成本远远高于轿车。同时，目前大气雾霾严重，对汽车尾气排放越来越严格，政府更多倡导鼓励支持低排量低碳的环保出行。
家庭轿车平时上下班在市区通勤使用，正常的离地间隙可以较好应对。节假日会外出景区郊游等，路途中的土路、高低凹坑等难以避免，此时往往会发生底盘托底或更坏情况。同时，市区通常遇到大雨，城市排水系统不够完善，低洼处都会发生不同程度的积水。而汽车的涉水深度和底盘高度有直接关系，如果一旦积水由排气系统进入发动机，此车将必定大规模维修。目前，为了提高轿车底盘高度的方法主要有更换大尺寸的轮胎，或更换强度更大的弹簧或者通过给减震器底部增加垫板等方法。但是这些方法同时带来的弊端是油耗增大或舒适性变差或者永久性提高底盘，进而丧失底盘低的良好操作性和过弯稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：使得底盘的高度能够按驾驶者的实际需求进行调节，同时，不增加油耗，且保持原车舒适性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种基于单片机的智能调节汽车减震器，包括上工作缸筒及下活塞杆，与上活塞杆相连的上活塞伸入上工作缸筒内将其内的空间分割为上腔室及下腔室，上工作缸筒外设有储油缸筒，上活塞向下移动时，储油缸筒内的油液经由流通阀单向通入上腔室，上腔室内的油液经由压缩阀单向通入储油缸筒，上活塞向上移动时，上腔室内的油液经由伸张阀单向通入下腔室，储油缸筒内的油液经由补偿阀单向通入下腔室，其特征在于：还包括下工作缸筒，伸入下工作缸筒内的下活塞将其内部空间分隔为上腔体与下腔体，下活塞与位于下工作缸筒外的下活塞杆相连，上腔体与油路一相通，在油路一上设有节流阀一及流量计一，下腔体与油路二相通，在油路二上设有节流阀二及流量计二；
还包括由电动机带动工作的液压泵、油箱、电磁阀及单片机，单片机分别与电动机及电磁阀相连，单片机用于接收车身的高度信号及速度信号，当需要提高离地间隙时：单片机通过电动机使液压泵工作，同时，电磁阀在单片机的控制下使得油路一与液压泵相通，油路二与油箱相通，液压泵给出的高压油通过油路一流入上腔体内，从而推动下活塞下移，下活塞杆伸长托起车身，同时，下腔体中的低压油经过油路二流到油箱中；
当需要降低离地间隙时：单片机通过电动机使液压泵工作，同时，电磁阀在单片机的控制下使得油路一与油箱相通，油路二与液压泵相通，液压泵给出的高压油通过油路二流入下腔体内，从而推动下活塞上移，下活塞杆随动上移降低车身，同时，上腔体中的低压油经过油路一流到油箱中；
当离地间隙调整到位后，单片机控制电磁阀使得油路一及油路二与液压泵及油箱均不相通。
优选地，所述液压泵还与溢流阀相通，溢流阀会经由过滤器与所述油箱相通。
本发明改进目前轿车悬挂系统的减震器的结构，使其能够按驾驶者的实际需求调节底盘高度，同时没有增加油耗，且保持原车舒适性，提高了操作稳定性和安全性。实现从容应对土路、高低凹坑等坏路，也避免因为积水而绕行的烦恼，可以有效满足车主使用过程中的实用要求。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为采用本发明的智能电子控制悬架结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
目前典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器，且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器。悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平稳性。悬架中与弹性元件并联安装减振器。为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器。
结合图1及图2，本发明提供了一种基于单片机的智能调节汽车减震器，包括上活塞杆1、防尘罩7、流通阀6、上工作缸筒2、补偿阀3、压缩阀4、伸张阀5、上活塞23、储油缸筒8。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内上活塞23向下移动。上工作缸筒2的下腔室的容积减少，油压升高。储油缸筒8内的油液流经流通阀6流到上工作缸筒2的上腔室。上腔室被上活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔室增加的容积小于上工作缸筒2的下腔室减小的容积，上腔室的一部分油液于是就推开压缩阀4流回储油缸筒8。这些阀对油液形成了悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的上活塞23向上移动。上腔室的油压升高，流通阀6关闭。上腔室内的油液推开伸张阀5流入下腔室。由于上活塞杆1的存在，自上腔室流来的油液不足以充满下腔室增加的容积，使下腔室产生真空度，这时储油缸筒8中的油液推开补偿阀3流进下腔室进行补充。阀产生的节流作用进而起到阻尼作用。
本发明中的单片机根据车速传感器反馈的信号，车速越高，根据编订的内部程序，单片机向电动机21发指令，电动机21带动液压泵18开始工作，电磁阀15向上移动打开，高压油通过节流阀二14、油路二13、流量计二20-2进入下工作缸筒的下腔体19内，推动下活塞24向上移动，下活塞杆10随动上移，即减震器下安装点上移，离地间隙减小。下工作缸筒的上腔体9中的低压油经过油路一12、节流阀一11及流量计一20-1流入油箱16。
当遇到较大凹凸坑路或遇到内涝积水等情况时，手动按下按钮，单片机向电动机21发送指令，电磁阀15下移打开，高压油经过油路一12、节流阀一11、流量计一20-1进入上腔体9中，高压油推动下活塞24下移，下活塞杆10伸长，相对于减震器下安装点下移，托起车身，提高最小离地间隙。同时低压油经过油路二13流到油箱16中。
当调节底盘高度为合适之前，电动机21带动液压泵18始终工作产生所需高压油，调整结束后，电磁阀15恢复到中位，防止整个过程油压过高发生危险，溢流阀17会设定安全油压，达到后经过过滤器22泄压流到油箱16中。
整个过程中，流量计20和车身外加的水平传感器保证调节不同高度后，重心不外移动，车身保持水平。四个独立悬架分别装有的压力传感器反馈值相差达到限定值后，例如一个车轮陷入泥沙等，车辆重心外移，此时单片机根据压力传感器反馈数值进行相应程度调整，使重心重新恢复至正常位置。
本发明的工作原理是当车架或车身和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能。再由减振器吸收散发到大气中。
首先压力传感器和车速传感器反馈来的信号，单片机进行处理分析，按照编订的内部程序智能控制电机，电机带动柱塞泵工作，产生高油压，高压油通过三位四通电磁阀进入液压缸的一侧缸体中，缸体的另一侧的低压油回流至油箱中。此时高压油推动活塞杆向外移动，由于活塞杆两头分别连接着底盘与车身，实现了减震器下安装点向上移动，进而将车身向上托起，增加了最小离地间隙，纵向通过角，离去角，接近角，最终提高的越野性能。
在液压的进油路和回油上分别都装有可调节流阀，减缓高压油低压油流动速度对底盘高度的快速变化的影响，保证整个底盘变化处于一个渐变过程，同时在油缸容积达到极限时的调整流量功能。
油箱中必须有过滤器，保证油液的始终纯净度，进而延长油缸的密封圈，电磁阀等工作寿命，减少阻塞等故障发生。
液压回路中分别装有控制油液流入油缸的量，同时配合车身上增加的水平传感器，保证调整底盘高度后，车身重心不变，保证车身处于水平状态。高压油推动液压缸工作，实现自动调整汽车底盘高度，调节行程是油缸工作长度两倍。单片机根据车速传感器反馈的信号，车速越高，单片机向电机发送指令，柱塞泵工作，油缸工作调整底盘高度至最低状态，提高操控稳定性和安全性。
当四个独立悬架分别装有的压力传感器反馈值相差达到限定值后，例如一个车轮陷入泥沙等，车辆重心外移，动力输出至阻力小的一侧车轮，进而发生打滑，无法自救驶出凹陷坑时，单片机根据四个压力传感器反馈值进行相应侧悬架长度调整，使车辆重心重新恢复至正常位置，进而实现车辆自救驶出凹陷地带。
本发明的技术效果在于：
(1)SUV中本田CR-V最小离地间隙是205mm，斯巴鲁最小离地间隙是215mm。
(2)轿车中荣威750最小离地间隙是108mm，帕萨特B5最小离地间隙是105mm。
(3)改进后的新式减震器的下部油缸长度为40mm，理论工作行程为80mm。荣威750的离地间隙变为188mm，帕萨特B5最小离地间隙达到185mm的最小离地间隙。使家用轿车接近大型SUV的技术参数水准。
Claims (2)
1.一种基于单片机的智能调节汽车减震器，包括上工作缸筒(2)及下活塞杆(10)，与上活塞杆(1)相连的上活塞(23)伸入上工作缸筒(2)内将其内的空间分割为上腔室及下腔室，上工作缸筒(2)外设有储油缸筒(8)，上活塞(23)向下移动时，储油缸筒(8)内的油液经由流通阀(6)单向通入上腔室，上腔室内的油液经由压缩阀(4)单向通入储油缸筒(8)，上活塞(23)向上移动时，上腔室内的油液经由伸张阀(5)单向通入下腔室，储油缸筒(8)内的油液经由补偿阀(3)单向通入下腔室，其特征在于：还包括下工作缸筒，伸入下工作缸筒内的下活塞(24)将其内部空间分隔为上腔体(9)与下腔体(19)，下活塞(24)与位于下工作缸筒外的下活塞杆(10)相连，上腔体(9)与油路一(12)相通，在油路一(12)上设有节流阀一(11)及流量计一(20-1)，下腔体(19)与油路二(13)相通，在油路二(13)上设有节流阀二(14)及流量计二(20-2)；
还包括由电动机(21)带动工作的液压泵(18)、油箱(16)、电磁阀(15)及单片机，单片机分别与电动机(21)及电磁阀(15)相连，单片机用于接收车身的高度信号及速度信号，当需要提高离地间隙时：单片机通过电动机(21)使液压泵(18)工作，同时，电磁阀(15)在单片机的控制下使得油路一(12)与液压泵(18)相通，油路二(13)与油箱(16)相通，液压泵(18)给出的高压油通过油路一(12)流入上腔体(9)内，从而推动下活塞(24)下移，下活塞杆(10)伸长托起车身，同时，下腔体(19)中的低压油经过油路二(13)流到油箱(16)中；
当需要降低离地间隙时：单片机通过电动机(21)使液压泵(18)工作，同时，电磁阀(15)在单片机的控制下使得油路一(12)与油箱(16)相通，油路二(13)与液压泵(18)相通，液压泵(18)给出的高压油通过油路二(13)流入下腔体(19)内，从而推动下活塞(24)上移，下活塞杆(10)随动上移降低车身，同时，上腔体(9)中的低压油经过油路一(12)流到油箱(16)中；
当离地间隙调整到位后，单片机控制电磁阀(15)使得油路一(12)及油路二(13)与液压泵(18)及油箱(16)均不相通。
2.如权利要求1所述的一种基于单片机的智能调节汽车减震器，其特征在于，所述液压泵(18)还与溢流阀(17)相通，溢流阀(17)会经由过滤器(22)与 所述油箱(16)相通。
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