具有悬架力解耦系统的车辆技术方案

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。

Vehicle with suspension force decoupling system

The vehicle includes a car body, a travelling wheel and a suspension angle connected to the vehicle body. The suspension angle includes a suspension arm connected to a walking wheel and a car body, and a suspension force decoupling system arranged on the axis extending between the suspension arm and the vehicle body. The suspension force decoupling system consists of an actuator with an actuator mass arranged on the axis, which is configured to output actuator forces in the opposite direction in response to the actuator control signal. The system also includes a flexible element, which is connected to the actuator mass block along the axis, and one of the vehicle body and suspension, and provides a predetermined level of mechanical flexibility. The controller responds to the threshold acceleration of the vehicle body to determine and generate actuator force.

【技术实现步骤摘要】
具有悬架力解耦系统的车辆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。
技术实现思路
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。结合附图和所附权利要求书，通过用于实施本公开的实施例和最佳方式的以下详细描述，本公开的上述特征和优势以及其他特征与优势显而易见。附图说明图1为根据本公开的具有使用悬架力解耦系统的独立角悬架的示例性车辆。图2为用于图1所示车辆的给定行走轮的悬架力解耦系统的图示。图3A和3B为分别描述使用图2的悬架力解耦系统的乘坐舒适度和抓地力相对效果的波德图，其中分别在竖直轴线上绘出增益和轮胎震动的幅度，在水平轴线绘出频率。图4A-C分别为位移、加速度和轮胎力的示例性时间图，其中在竖直轴线绘出幅度，在水平轴线绘出时间。具体实施方式参照附图，其中相同附图标记指代相同的构件，图1提供具有多个与道路表面13滚动接触的行走轮12的示例性车辆10的图示。车辆10包括在示例性XYZ笛卡尔坐标系中相对于竖直(Z)、纵向(X)和横向/水平(Y)轴线布置的车体16。在图1的示例性实施例中，车辆10具有四个角C1、C2、C3和C4。如此处所描述，行走轮12中每个布置在角C1-C4之一上，并且操作地连接到悬架力解耦系统14。尽管图1示出四个行走轮12，因此示出四个角C1-C4，但是可在本公开的范围内设想具有更少或更多行走轮12的车辆10。尽管出于示意的简洁性做出省略，但车辆10还包括配置为生成用于推动车辆10的驱动扭矩的动力装置。此类动力装置可包括内燃机、一个或多个马达/发电机和/或燃料电池，虽然上述装置都并未具体示出，但本领域技术人员应当理解包括这些装置的动力装置。来自动力装置的扭矩沿着道路表面13推动车辆10，其中车体16响应于道路噪音和振动经历在X、Y和/或Z方向的加速度。因此，如此处所述，悬架力解耦系统14配置为当面对此类道路震动时，特别是在接近上述车轮跳动频率，约9-13赫兹(Hz)，或与其重叠的较低频率下，优化道路表面13上行走轮12的乘坐舒适度和抓地力。悬架力解耦系统14可用作更大的车辆角悬架系统的一部分，图2图示了其元件并且下文也对其进行了描述。每个系统14将车体16操作地连接到行走轮12中对应的车轮上，从而保持行走轮12和道路表面13之间的接触，并辅助车辆10的操纵。虽然图2出于示意的简洁性省略了角悬架系统的某些构件，但角悬架系统通常在每个角C1-C4上包括一个或多个悬架臂22、对应的上或下球接头、枢转地支撑悬架臂22的衬套24、配置为经由轮毂和轴承组件旋转地支撑对应行走轮12的转向节、主减震器190、拉杆、防倾杆和扭力杆或稳定器杆。此处所述悬架力解耦系统14旨在结合这些构件操作，从而提供所公开的力解耦优势。参照图2，图1所指示的车辆10的给定角C1、C2、C3或C4包括悬架力解耦系统14，其反过来在靠近行走轮12的位置上的由车体16限定的轮舱20内连接。行走轮12反过来绕着旋转轴线11旋转。悬架臂22经由衬套24连接到车体16。衬套24可安装在车体16上，且安装在加强的承受负载的车体结构位置，诸如车辆的子框架或动力装置支架。悬架力解耦系统14包括具有一个或多个连接的致动器质量块18的悬架致动器(A)15。在图2的示例性实施例中，致动器质量块18可包括第一/上致动器质量块(AU)和第二/下致动器质量块(AL)，其中“上”和“下”指代相对于道路表面13沿着悬架力解耦系统14的轴线17的相对位置，并且轴线17在车体16和悬架臂22之间延伸。例如，其可与道路表面13近似垂直。系统14布置在致动器轴线17上，悬架臂22以大致正交的方式，例如在真正正交±15度的范围内，相对于致动器轴线17布置。上致动器质量块和下致动器质量块(AU、AL)可以沿着致动器轴线17按需延伸/收缩，或以其他方式移动，包括期望扭力柔度的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬架力解耦系统，用于结合具有连接到行走轮和车体并在所述行走轮和所述车体之间延伸的悬架臂的车辆使用，所述悬架力解耦系统包括：致动器，具有布置在所述悬架臂和所述车体之间延伸的轴线上的致动器质量块，并且配置为响应于致动器控制信号输出致动器力，从而沿着所述轴线延伸或收缩所述致动器质量块；柔性元件，沿着所述轴线连接到所述致动器质量块，以及所述车体和所述悬架之一，并且提供预定的机械柔性水平；以及控制器，配置为响应于指示道路震动的所述车体的加速度而确定和生成所述致动器力，从而使得所述致动器力在预定频率范围内从所述道路震动上解耦。

【技术特征摘要】
2016.12.09 US 15/3744321.一种悬架力解耦系统，用于结合具有连接到行走轮和车体并在所述行走轮和所述车体之间延伸的悬架臂的车辆使用，所述悬架力解耦系统包括：致动器，具有布置在所述悬架臂和所述车体之间延伸的轴线上的致动器质量块，并且配置为响应于致动器控制信号输出致动器力，从而沿着所述轴线延伸或收缩所述致动器质量块；柔性元件，沿着所述轴线连接到所述致动器质量块，以及所述车体和所述悬架之一，并且提供预定的机械柔性水平；以及控制器，配置为响应于指示道路震动的所述车体的加速度而确定和生成所述致动器力，从而使得所述致动器力在预定频率范围内从所述道路震动上解耦。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述预定频率范围为约9-13赫兹。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述致动器质量块在所述柔性元件和所述悬架臂之间连接。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述致动器质量块在所述柔性元件和所述车体之间连接。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述致动器质量块包括第一和第二致动器质量块，所述柔性元件包括连接在所述第一致动器质量块和所述车体之间的第一柔性元件，以及连接在所述第二致动器质量块和所述悬架臂之间的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·德兰格贝克，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US