[发明专利]使用磁流变流体离合器设备的动态运动控制系统

说明书

一种主动悬架系统包括构造成从结构支撑主体的至少一个偏压装置，以及至少一个电机。磁流变(MR)流体离合器设备耦接至至少一个电机以接收来自电机的转矩，MR流体离合器设备可控制成传递可变量的转矩。机构在至少一个MR流体离合器设备与主体之间以将从至少一个MR流体离合器设备接收到的转矩转换成对主体的力。传感器提供指示主体或结构的状态的信息。控制器接收指示主体或结构的状态的信息，并用于输出控制至少一个MR流体离合器设备在主体上施加期望的力的信号，以根据期望的运动行为控制主体的运动。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2017年9月25日提交的美国专利申请第15/714,452号的优先权，其通过引用结合于此。

技术领域

本申请总体上涉及磁流变(MR)流体离合器设备，并且更具体地，涉及在主动运动控制或悬架系统中使用此类设备进行运动的动态控制的主体。

背景技术

在期望方向上移动的主体(诸如车辆)不可避免地经受其它方向的运动。这种不期望的运动往往由主体行进通过的介质中的干扰引起。例如，在车辆中，无论是在陆地、海上或空中行进，都可能遇到缺陷、颠簸、波浪、气穴等。充其量，此类随机加速会引起主体中的个人的移位、不适或烦躁。这也可能引起主体中的货物的振动和不期望的水平或竖直运动。对于某些易受影响的个人，这些随机加速度可能引发晕车的侵袭。然而，在一些情况下，特别剧烈的加速会导致操作者短暂地失去对主体的控制。此外，货物在受加速或冲击时可能会损坏。即使静止，也可能存在与车辆发动机相关联的一些残余振动。在运动中，即使在平稳的道路上，这种残余振动也可能变得令人厌烦。

主体的悬架系统的主要目的是在介质(诸如道路)与底盘之间提供竖直或水平的顺应性，以便将底盘占用者或货物与道路的粗糙度隔离并保持接触点，从而提供用于将力从接触点传递到底盘的路径。在主体为轮式主体的应用中，接触点也用于改变主体的速度或方向。在轮式主体中，一些常见的独立悬架连杆的示例通常被称为支柱及连杆(也称为麦克弗森支柱)、双A臂(也称为双叉形杆或SLA)、拖尾臂、半拖尾臂、多连杆、叉、剪刀、枢轴等等。

在车辆(诸如汽车)中，每个车轮组件通过一个或多个连杆连接至底盘。连杆被定义为在每个端部具有接头或多个接头的基本上刚性的构件，其允许发生特定的运动。这些连杆可以控制车轮在颠簸道路上的上下运动时的运动(或路径)。这些连杆还必须将在轮胎-道路交接处生成的力传递到底盘。通常在连杆的端部使用橡胶衬套，以减少振动至底盘的传递。遗憾的是，使用衬套还将对准确控制车轮运动可能不期望的顺应性引入连杆中。

在主动悬架中，受控的力例如通过在车辆主体及其成员的簧载质量与车轮组件的非簧载质量之间的液压或电动致动器引入悬架中。非簧载质量为再现未由悬架系统承载的车辆的那些部件的运动产生的惯性力的等效质量。非簧载质量主要包括车轮组件、与车轮组件相关联的任何质量减震器以及悬架连杆的质量的一部分。簧载质量为由悬架系统承载的车辆的那些部件(包括主体)的质量。主动悬架系统可能引入独立于相对车轮运动和速度的力。

通常，所有的运动学诱导的车轮力为由轮胎与道路之间的相互作用产生的力或由非簧载质量的运动生成的惯性力。轮胎与道路之间发生的力经由悬架系统传递到主体。只要车轮组件相对于平滑的路面不改变其水平位置或角定向，就不会产生实质的横向或纵向轮胎力(忽略摩擦)。

给定的一对车轮的胎面宽度被定义为轮胎与道路的接触点的中心之间的横向距离。当大多数乘用车独立悬架上的车轮弹起和回弹时，胎面宽度变化。实心轴悬架(通常不因乘坐质量和重量问题而受益)和全拖尾臂悬架(通常仅用于直线赛车上的后悬架，如用于曳力赛车)通常不受胎面宽度变化的影响。在常用的乘用车独立悬架(诸如支柱和SLA悬架)上，相当短的悬架连杆围绕主体上的固定点或轴线在车轮组件的内侧枢转。因此，从车辆的任一端观察，连杆的外端(附接到车轮组件)被约束为相对于主体以基本上圆形的路径移动。该连杆运动改变了轮胎底部相对于主体的位置，从而改变整个胎面宽度。