CN104648073B - 一种电磁式可变悬架及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电磁式可变悬架及其调节方法，该电磁式可变悬架包括固定于车轴上的套筒和固定于车架上的圆柱杆，所述车轴与车架之间连接有支撑车架的弹簧，所述圆柱杆下端伸入到套筒内且二者滑动配合，所述套筒内设置有对圆柱杆进行向下吸引或向上排斥的第一铁芯线圈电路，所述第一铁芯线圈电路的第一铁芯下端固定于车轴上，所述第一铁芯线圈电路的第一铁芯上端与圆柱杆下端相对，所述套筒上端内壁设置有用于锁住圆柱杆的限位电磁阀。本发明采用成本较低的电磁控制，响应速度快，控制灵敏准确，能根据传感器的信号采集，自动改变悬架高度，用于满足山路行驶中的高离地间隙、平坦道路上高速行驶的低离地间隙，符合当代汽车发展趋势。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是一种电磁式可变悬架及其调节方法。
背景技术
在不同路况之下，对于汽车离地间隙有着不同的要求：在高速行驶的路况下，需要考虑汽车空气动力学，这时如果能降低车身离地间隙，会让车更平稳，而且所达到的车速更大；当在坑洼的道路上，需要考虑汽车的通过性，此时就要升高汽车离地间隙。
对于被动悬架以及半主动悬架，是无法自动调节车身高度，无法满足不同工况下对车身高度的要求，而且对车上人员的舒适性也有不同程度的不利影响。对于主动悬架，比较常见的是液压式主动悬架，其主要是靠压力泵给压力腔进气排气来改变主动悬架的刚度，因其造价不菲，大都出现在高档车内。因此，有必要设计一种成本较低的主动悬架，使得中低档车也能自动调节车身高度。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种成本较低的电磁式可变悬架及其调节方法，采用电磁式自动调节车身高度，响应速度快，不仅能在高速行驶的路况上提高车速，而且满足山路行驶的通过性。
为了实现上述目的，本发明的一技术方案是：一种电磁式可变悬架，包括固定于车轴上的套筒和固定于车架上的圆柱杆，所述车轴与车架之间连接有支撑车架的弹簧，所述圆柱杆下端伸入到套筒内且二者滑动配合，所述套筒内设置有对圆柱杆进行向下吸引或向上排斥的第一铁芯线圈电路，所述第一铁芯线圈电路的第一铁芯下端固定于车轴上，所述第一铁芯线圈电路的第一铁芯上端与圆柱杆下端相对，所述套筒上端内壁设置有用于锁住圆柱杆的限位电磁阀。
进一步的，所述第一铁芯线圈电路的感应线圈一端接地，所述第一铁芯线圈电路的感应线圈另一端连接高压输入接头，所述高压输入接头与第二铁芯线圈电路的高压输出接头相连接。
进一步的，所述第二铁芯线圈电路包括第二铁芯、初级线圈和次级线圈，所述次级线圈和初级线圈分别绕在第二铁芯的外侧，所述次级线圈的横截面积比初级线圈小，所述次级线圈的匝数比初级线圈多，所述初级线圈的始端串联有继电器并接地，所述初级线圈的末端串联有可变电阻器和车用电源，所述初级线圈的电流由汽车的电子控制单元控制，所述次级线圈的始端连接有高压输出接头，所述次级线圈的末端连接于初级线圈的始端。
进一步的，所述电子控制单元接收来自汽车传感器的信号，并通过与内部设定的“传感器状态-电流” 关系进行分析对比，发出相应的指令，改变低压电路的可变电阻器阻值，使得初级线圈的电流产生变化，进而使次级线圈的输出电压发生变化，使第一铁芯的磁场发生改变，对圆柱杆产生吸引力或排斥力，达到改变车身高度的效果。
进一步的，所述传感器包括车身传感器、汽车纵向加速度传感器、汽车横向加速度传感器和曲轴位置传感器。
进一步的，所述圆柱杆侧壁设置有与限位电磁阀的执行机构配合的滑槽，以便于在套筒内上下滑动。
为了实现上述目的，本发明的另一技术方案是：一种电磁式可变悬架的调节方法，采用如上所述的电磁式可变悬架，当第一铁芯线圈电路的感应线圈输入变化的高压时，所述第一铁芯产生相应的磁场，以对固定在车架上的圆柱杆产生向下的吸引力或向上的排斥力，进而调整车架的高度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该电磁式可变悬架采用成本较低的电磁控制，响应速度快，控制灵敏准确，能根据传感器的信号采集，自动改变悬架高度，用于满足山路行驶中的高离地间隙、平坦道路上高速行驶的低离地间隙，符合当代汽车发展趋势，为未来无人驾驶汽车提供一项自动变悬架高度的技术。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为第二铁芯线圈电路的结构示意图。
图中：1-车轴，2-第一铁芯，3-限位电磁阀，4-套筒，5-圆柱杆，6-车架，7-弹簧，8-第二铁芯，9-继电器，10-可变电阻器，11-初级线圈，12-次级线圈，13-车用电源，Vi-高压输入接头，Vo-高压输出接头。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~2所示，一种电磁式可变悬架，包括固定于车轴1上的套筒4和固定于车架6上的圆柱杆5，所述车轴1与车架6之间连接有支撑车架6的弹簧7，所述圆柱杆5下端伸入到套筒4内且二者滑动配合，所述套筒4内设置有对圆柱杆5进行向下吸引或向上排斥的第一铁芯线圈电路，所述第一铁芯线圈电路的第一铁芯2下端固定于车轴1上，所述第一铁芯线圈电路的第一铁芯2上端与圆柱杆5下端相对，所述套筒4上端内壁设置有用于锁住圆柱杆5的限位电磁阀3。
在本实施例中，所述第一铁芯线圈电路的感应线圈一端接地，所述第一铁芯线圈电路的感应线圈另一端连接高压输入接头Vi，所述高压输入接头Vi与第二铁芯线圈电路的高压输出接头Vo相连接；所述第二铁芯线圈电路类似于点火线圈电路，以输出高压。
在本实施例中，所述第二铁芯线圈电路包括第二铁芯8、初级线圈11和次级线圈12，所述次级线圈12和初级线圈11分别以相同方向绕在第二铁芯8的外侧，所述初级线圈11的绕线方向与次级线圈12相同且绕在次级线圈12的外侧，所述次级线圈12的横截面积比初级线圈11小，所述次级线圈12的匝数比初级线圈11多，所述初级线圈11的始端串联有继电器9并接地，所述初级线圈11的末端串联有可变电阻器10和车用电源13，所述初级线圈11的电流由汽车的电子控制单元（ECU）控制，所述次级线圈12的始端连接有高压输出接头Vo，所述次级线圈12的末端连接于初级线圈11的始端。
在本实施例中，所述电子控制单元接收来自汽车传感器的信号，并通过与内部设定的“传感器状态-电流” 关系进行分析对比，发出相应的指令，改变低压电路的可变电阻器10阻值，使得初级线圈11的电流产生变化，进而使次级线圈12的输出电压发生变化，使第一铁芯2的磁场发生改变，对圆柱杆5产生吸引力或排斥力，达到改变车身高度的效果。
由于第二铁芯线圈电路采用二级线圈，能使第一铁芯线圈电路的感应线圈电压瞬间达到几千伏，让第一铁芯2有足够的磁力，对圆柱杆5进行动作。由于车上一般电压为24V，因此一级线圈无法通过电路中电流的变化，产生足够的磁力。而对于低电源电压的电路中，采用二级线圈，其瞬时电压能达到几千伏，能提供所需的电磁力。
在本实施例中，所述传感器包括车身传感器、汽车纵向加速度传感器、汽车横向加速度传感器和曲轴位置传感器。通过这些传感器信号的采集，能将汽车路况的变化迅速准确地反应到电子控制单元，电子控制单元能对各传感器采集的信号加以分析后，给执行机构一个指令，改变第二铁芯线圈电路低压侧的电阻值，以适应各个工况下对悬架高度的要求。
在本实施例中，当电子控制单元没有发出指令改变第二铁芯线圈电路中电流时，所述限位电磁阀3自动弹出，锁住圆柱杆5，使得圆柱杆5不会因没有约束而上下不停地滑动。所述圆柱杆5侧壁设置有与限位电磁阀3的执行机构相配合的滑槽，以便于在套筒4内上下滑动。由于圆柱杆5与车身（即车架6）相连接，因此车身可以伴随着圆柱杆5的运动而运动，及时改变车身高度，以适应不同工况的离地间隙要求。在电磁力与弹簧7处于平衡时，所述限位电磁阀3自动锁紧，不会使圆柱杆5跟着路况上下滑动。
如图1~2所示，一种电磁式可变悬架的调节方法，采用如上所述的电磁式可变悬架，当第一铁芯线圈电路的感应线圈输入变化的高压时，所述第一铁芯2产生相应的磁场，以对固定在车架6上的圆柱杆5产生向下的吸引力或向上的排斥力，进而调整车架6的高度。
在汽车行驶过程中，根据采集各个传感器的状态，ECU通过分析，给控制器相应的指令，改变电路中的可变电阻器10阻值，从而使电流发生改变。当电流发生变大时，使得第一铁芯2的磁力增加，就对可上下滑动的圆柱杆5进行吸附，使其向下运动，当磁力无法克服圆柱杆5向下运动之时，限位电磁阀3自动锁紧，从而使车身降低。当电流发生变小时，使得第一铁芯2的磁力减少，这时候同时会给限位电磁阀3一个信号，让其与圆柱杆5内的卡槽先分开，使圆柱杆5向上滑动，当磁力刚好与弹簧7的弹力相等时，限位电磁阀3自动弹出，卡住圆柱杆5，从而使车身升高。
本发明不局限上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的电磁式可变悬架及其调节方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种电磁式可变悬架，其特征在于：包括固定于车轴上的套筒和固定于车架上的圆柱杆，所述车轴与车架之间连接有支撑车架的弹簧，所述圆柱杆下端伸入到套筒内且二者滑动配合，所述套筒内设置有对圆柱杆进行向下吸引或向上排斥的第一铁芯线圈电路，所述第一铁芯线圈电路的第一铁芯下端固定于车轴上，所述第一铁芯线圈电路的第一铁芯上端与圆柱杆下端相对，所述套筒上端内壁设置有用于锁住圆柱杆的限位电磁阀；所述第一铁芯线圈电路的感应线圈一端接地，所述第一铁芯线圈电路的感应线圈另一端连接高压输入接头，所述高压输入接头与第二铁芯线圈电路的高压输出接头相连接；所述第二铁芯线圈电路包括第二铁芯、初级线圈和次级线圈，所述次级线圈和初级线圈分别绕在第二铁芯的外侧，所述次级线圈的横截面积比初级线圈小，所述次级线圈的匝数比初级线圈多，所述初级线圈的始端串联有继电器并接地，所述初级线圈的末端串联有可变电阻器和车用电源，所述初级线圈的电流由汽车的电子控制单元控制，所述次级线圈的始端连接有高压输出接头，所述次级线圈的末端连接于初级线圈的始端。
2.根据权利要求1所述的电磁式可变悬架，其特征在于：所述电子控制单元接收来自汽车传感器的信号，并通过与内部设定的“传感器状态-电流” 关系进行分析对比，发出相应的指令，改变低压电路的可变电阻器阻值，使得初级线圈的电流产生变化，进而使次级线圈的输出电压发生变化，使第一铁芯的磁场发生改变，对圆柱杆产生吸引力或排斥力，达到改变车身高度的效果。
3.根据权利要求2所述的电磁式可变悬架，其特征在于：所述传感器包括车身传感器、汽车纵向加速度传感器、汽车横向加速度传感器和曲轴位置传感器。
4.根据权利要求1所述的电磁式可变悬架，其特征在于：所述圆柱杆侧壁设置有与限位电磁阀的执行机构配合的滑槽，以便于在套筒内上下滑动。
5.一种电磁式可变悬架的调节方法，其特征在于：采用如权利要求1至4中任一项所述的电磁式可变悬架，当第一铁芯线圈电路的感应线圈输入变化的高压时，所述第一铁芯产生相应的磁场，以对固定在车架上的圆柱杆产生向下的吸引力或向上的排斥力，进而调整车架的高度。
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