[发明专利]具有悬架力解耦系统的车辆

说明书

车辆包括车体、行走轮和将行走轮连接到车体的悬架角。悬架角包括连接到行走轮和车体的悬架臂，还包括布置在悬架臂和车体之间延伸的轴线上的悬架力解耦系统。悬架力解耦系统包括具有布置在轴线上的致动器质量块的致动器，致动器配置为响应于致动器控制信号输出沿着轴线在相反方向的致动器力。系统还包括柔性元件，其沿着轴线连接到致动器质量块，以及车体和悬架之一，并且提供预定的机械柔性水平。控制器响应于车体的阈值加速度确定和生成致动器力。

引言

现代车辆和其他轮式移动平台的悬架系统可用于车辆的车体或底盘的角。角悬架系统通常包括弹簧、减震器以及将车体连接到车辆的行走轮的多种连杆。由于作用在车体上的大部分力通过在道路表面和行走轮的轮胎之间的接触印痕传输，所以角悬架系统的主要目的之一是保持行走轮和道路表面之间的接触或“抓地力”。

车辆悬架系统有益于乘坐的舒适性以及与道路噪音、凸起和震动的隔离，并且有益于道路保持/操纵以及制动性能。由于这些目标一般彼此冲突，给定角悬架系统的调整和配置涉及寻找适于车辆意图实现的目的的最优舒适度-抓地力权衡。例如，用于运动型车辆的角悬架系统可调整为放弃一定量的乘坐舒适度，以获得加强的抓地力和操作员控制，而用于豪华车的角悬架系统可调整为实现相反的结果。

发明内容

此处公开了一种力解耦系统，可用作车辆(即，机动车辆或其他轮式移动平台)的角悬架系统的一部分。通过经由一个或多个适当的柔性元件，诸如但不限于螺旋弹簧，将可控制/主动悬架致动器连接到车体和/或角悬架系统的悬架臂，力解耦系统将调节的质量块阻尼特性和主动悬架构件结合起来。本方法旨在当在道路表面行驶时，特别是道路噪音/震动频率接近车辆的“车轮跳动”频率时，通过将致动器的力从经历的车体加速度上解耦而优化上述舒适度-抓地力的权衡。

此处所用的术语“车轮跳动”指由于悬架系统的簧下质量块(即行走轮和悬架臂的质量块)的垂直摆动效果而使得行走轮可能倾向于摇摆或震动的现象。此类竖直运动可使得道路表面发生抓地力波动。因此，此处公开的系统旨在通过使得目标力解耦得以在预定频率范围内，诸如对应于车轮跳动频率的频率范围内，改善现有角悬架系统的性能。

通过如此处所述将悬架致动器用作自由体，致动器的力可有效地从竖直车体加速度上解耦，从而改善所有道路震动频率内的总体乘坐舒适度。因此，经由对悬架致动器的质量块以及螺旋弹簧或此处描述的其他机械柔性元件的柔性特性的适当选择，可“调节”悬架的性能。与提供大于500N/mm的被动机械柔性水平的传统橡胶衬套不同，本方法有意地使用提供低得多或“柔软得多”的柔性水平，例如20N/mm-50N/mm，的机械柔性元件，从而使得由于道路震动而经历的共振频率接近车辆的车轮跳动频率，该频率通常约为9-13赫兹(Hz)。

此处公开的车辆的一个具体示例性实施例包括车体、行走轮和悬架角。行走轮与道路表面保持接触。悬架角将行走轮连接到车体，并且保持行走轮和道路表面之间的接触。悬架角包括连接到行走轮和车体并在行走轮和车体之间延伸的悬架臂，以及布置在悬架臂和车体之间延伸的轴线上的悬架力解耦系统。车辆的每个角都可配置有相似的悬架角，其中每个可以相同或不同的方式配置为提供期望的悬架性能。

悬架力解耦系统包括布置在轴线上的具有致动器质量块的悬架致动器。致动器配置为沿着轴线输出致动器力，从而响应于致动器控制信号而延伸、收缩或以其他方式移动致动器质量块。系统还包括沿着轴线连接到致动器质量块和车体和/或悬架臂的一个或多个柔性元件，并且每个此类元件都提供预定的机械柔性水平。控制器响应于指示道路震动的车体阈值加速度而确定和生成致动器力，可经由一个或多个传感器检测车体阈值加速度，并将其报告给控制器。以此方式，当预定频率范围为车辆的车轮跳动频率范围时可有效地将致动器力从预定频率范围(例如约9-13Hz)内的道路震动上解耦。

作为非限制性实例，悬架致动器可以以各种方式实施为线性马达、旋转马达，诸如机动螺杆组件、液压致动器、受控制的阻尼器或液压-气动活塞。半主动的实施例可包括基于流体的磁致流变或电致流变装置。