主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及一種主動(dòng)懸掛系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]主動(dòng)懸掛(active suspens1n)系統(tǒng)用于抵消簧載質(zhì)量的不期望的運(yùn)動(dòng)。一個(gè)這樣的簧載質(zhì)量是機(jī)動(dòng)車的座椅。駕駛員可能由于恒定的座椅振動(dòng)而經(jīng)歷顯著的疲勞。座椅的其它運(yùn)動(dòng)也可能不舒服或者甚至很危險(xiǎn)。與疲勞以及座椅運(yùn)動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題可以使用減小座椅振動(dòng)以及座椅的其它不期望的運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)來(lái)緩解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種主動(dòng)懸掛系統(tǒng)可以用于抵消振動(dòng)隔離平臺(tái)以及被耦合至該平臺(tái)的任何元件的不期望的運(yùn)動(dòng)。一種主動(dòng)懸掛系統(tǒng)使用一個(gè)或多個(gè)電磁致動(dòng)器，一個(gè)或多個(gè)電磁致動(dòng)器可以提供基本上線性的輸出運(yùn)動(dòng)以幫助實(shí)現(xiàn)期望的懸掛結(jié)果。這樣的電磁致動(dòng)器的示例包括對(duì)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)的傳輸機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的線性電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。通常使用來(lái)自現(xiàn)有電功率源的能量對(duì)電磁致動(dòng)器供電。在車輛或者其它運(yùn)輸工具中，能量源通常為現(xiàn)有的車輛電池。
[0004]一些這樣的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)(例如卡車座椅主動(dòng)懸掛系統(tǒng))使用偏置力消除器(諸如可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的低剛度彈簧元件(其中彈簧常量是可調(diào)節(jié)的))以保持懸掛以其垂直行程為中心，并且使用電磁致動(dòng)器(諸如線性電機(jī))以抵消振動(dòng)以及小的垂直加速度的其它源。這些懸掛系統(tǒng)從功率源(例如卡車電池)汲取相當(dāng)多的能量。因此，在運(yùn)輸工具不運(yùn)行時(shí)禁用主動(dòng)懸掛系統(tǒng)(在被動(dòng)懸掛系統(tǒng)可用時(shí)保持被動(dòng)懸掛系統(tǒng)處于操作狀態(tài))是有用的。如果在致動(dòng)器處于被致動(dòng)以向簧載質(zhì)量遞送力的過(guò)程中時(shí)關(guān)閉向致動(dòng)器提供的功率，則力的突然中止可能使得簧載質(zhì)量(例如座椅)突然傾斜；這一運(yùn)動(dòng)可以激發(fā)振動(dòng)模式(被動(dòng)懸掛基頻諧振和其它結(jié)構(gòu)模式)，從而導(dǎo)致不期望的諧振并且可能導(dǎo)致噪聲。
[0005]本公開內(nèi)容的一個(gè)方面涉及直接監(jiān)測(cè)源(例如電池)電壓，或者經(jīng)由將功率源連接至主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的接線來(lái)間接監(jiān)測(cè)源電壓，作為確定運(yùn)輸工具何時(shí)關(guān)閉并且然后關(guān)閉電磁致動(dòng)器和/或整個(gè)主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的一種手段。監(jiān)測(cè)運(yùn)輸工具是否開啟的其它方式包括:監(jiān)測(cè)由引擎產(chǎn)生的運(yùn)輸工具的地板的振動(dòng)，以及監(jiān)測(cè)被懸掛平臺(tái)或者由該平臺(tái)承載的元件(諸如乘客座椅)是否正在經(jīng)歷至少最小水平的垂直運(yùn)動(dòng)。
[0006]另一方面涉及對(duì)電磁致動(dòng)器的關(guān)閉的控制，使得其力輸出在短時(shí)間段上逐漸降低至零，以便輕輕地中止操作并且抑制可能由于力的突然中止而產(chǎn)生的突然傾斜。在一個(gè)非限制性示例中，力輸出的逐漸下降實(shí)質(zhì)上是單調(diào)降低。
[0007]本公開內(nèi)容在一個(gè)示例中描繪一種用于被懸掛設(shè)備的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的特征。該系統(tǒng)具有在被懸掛設(shè)備上產(chǎn)生力并且由功率源供電的電磁致動(dòng)器以及提供控制信號(hào)的控制系統(tǒng)，控制信號(hào)使得電磁致動(dòng)器在被懸掛設(shè)備上施加力；控制系統(tǒng)被適配成接收導(dǎo)致禁用電磁致動(dòng)器在被懸掛設(shè)備上產(chǎn)生力的關(guān)閉信號(hào)。當(dāng)控制系統(tǒng)接收到關(guān)閉信號(hào)時(shí)，控制系統(tǒng)提供使得由電磁致動(dòng)器施加的力在過(guò)渡時(shí)間段上逐漸過(guò)渡至零的致動(dòng)器關(guān)閉控制信號(hào)。被懸掛設(shè)備可以是機(jī)動(dòng)車乘客座椅，并且電磁致動(dòng)器可以是線性電機(jī)。
[0008]過(guò)渡時(shí)間段可以是預(yù)定的。關(guān)閉控制信號(hào)可以是這樣的，以便使得電磁致動(dòng)器的力輸出在預(yù)定時(shí)間段上平穩(wěn)地過(guò)渡至零；關(guān)閉控制信號(hào)可以使力輸出在預(yù)定時(shí)間段上平穩(wěn)地延時(shí)歸零。關(guān)閉控制信號(hào)可以備選地使力輸出在預(yù)定時(shí)間段上實(shí)質(zhì)單調(diào)地減小至零。
[0009]關(guān)閉信號(hào)可以源自懸掛系統(tǒng)傳感器。傳感器可以包括以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng):功率源電壓傳感器、電流傳感器、振動(dòng)傳感器以及被懸掛設(shè)備位置傳感器?？梢栽谝韵聴l件中的一個(gè)或多個(gè)條件下生成關(guān)閉信號(hào):(i)當(dāng)功率源電壓低于門限電壓時(shí)；(ii)當(dāng)平均振動(dòng)在零處或者在零附近時(shí)；以及(iii)當(dāng)位置傳感器感測(cè)到低于最小速度限制的懸掛速度時(shí)。
[0010]在另一示例中描繪一種用于被懸掛設(shè)備的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的特征，該系統(tǒng)包括在被懸掛設(shè)備上產(chǎn)生力并且由功率源供電的電磁致動(dòng)器以及提供控制信號(hào)的控制系統(tǒng)，控制信號(hào)使得電磁致動(dòng)器在被懸掛設(shè)備上施加力，其中控制系統(tǒng)被適配成接收導(dǎo)致禁用電磁致動(dòng)器在被懸掛設(shè)備上產(chǎn)生力的關(guān)閉信號(hào)。關(guān)閉信號(hào)源自懸掛系統(tǒng)傳感器，懸掛系統(tǒng)傳感器包括以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng):功率源電壓傳感器、電流傳感器、振動(dòng)傳感器以及被懸掛設(shè)備位置傳感器。在以下條件中的一個(gè)或多個(gè)條件下生成關(guān)閉信號(hào):(i)當(dāng)功率源電壓低于門限電壓時(shí)；(ii)當(dāng)平均振動(dòng)在零處或者在零附近時(shí)；以及(iii)當(dāng)位置傳感器感測(cè)到低于最小速度限制的懸掛速度時(shí)。
[0011 ] 可以僅在懸掛系統(tǒng)和被懸掛設(shè)備一起汲取小于預(yù)定量的電流時(shí)使得電壓傳感器能夠感測(cè)功率源電壓?？梢詢H在功率源電壓保持低于門限電壓至少預(yù)定的時(shí)間量的情況下生成關(guān)閉信號(hào)。門限電壓可以是預(yù)定的和固定的，或者門限電壓可以是可變的并且基于功率源的以往操作。電壓傳感器可以被適配成:估計(jì)從功率源向電磁致動(dòng)器傳導(dǎo)功率的接線的阻抗，測(cè)量在接線中流動(dòng)的電流，并且根據(jù)阻抗和電流導(dǎo)出電壓。
[0012]被懸掛設(shè)備可以是具有地板的機(jī)動(dòng)車中的座椅，并且振動(dòng)傳感器可以被安裝以便感測(cè)機(jī)動(dòng)車地板的振動(dòng)。所感測(cè)的振動(dòng)可以在預(yù)定頻率范圍內(nèi)。預(yù)定頻率范圍可以與引擎每分鐘轉(zhuǎn)速相關(guān)?？梢栽趹覓焖俣缺３值陀谧钚∷俣认拗浦辽兕A(yù)定的時(shí)間量的情況下生成關(guān)閉信號(hào)。
[0013]其它特征和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)下面的描述和權(quán)利要求將變得很清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的框圖。
[0015]圖2是主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的框圖。
[0016]圖3圖示主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的操作。
【具體實(shí)施方式】
[0017]期望控制一種用于車輛座椅的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，該主動(dòng)懸掛系統(tǒng)包括使用從車輛電池汲取的功率來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電磁致動(dòng)器，使得一旦車輛引擎已經(jīng)被關(guān)閉，致動(dòng)器不繼續(xù)汲取功率。此外，在期望關(guān)閉主動(dòng)懸掛系統(tǒng)時(shí)，可以通過(guò)在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)在預(yù)定的時(shí)間量?jī)?nèi)控制系統(tǒng)致動(dòng)器的力輸出來(lái)減小振動(dòng)模式的激發(fā)或者使其最小化。例如，可以通過(guò)一旦已經(jīng)出現(xiàn)用于關(guān)閉系統(tǒng)的觸發(fā)而在短預(yù)定時(shí)間段上將力輸出逐漸過(guò)渡至零來(lái)控制力輸出。
[0018]圖1是主動(dòng)懸掛系統(tǒng)10的示意性框圖。主動(dòng)懸掛系統(tǒng)10包括主動(dòng)懸掛16、電源20、懸掛控制系統(tǒng)26和經(jīng)用戶激活的開關(guān)28。系統(tǒng)10與簧載質(zhì)量12—起使用?；奢d質(zhì)量12通常是被耦合至移動(dòng)平臺(tái)并且使用懸掛元件被主動(dòng)懸掛的任何設(shè)備，懸掛元件被控制以實(shí)現(xiàn)特定懸掛結(jié)果。在一個(gè)非限制性示例中，簧載質(zhì)量是一種設(shè)備，該設(shè)備是運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(諸如機(jī)動(dòng)車、火車、飛機(jī)、輪船或者沿著地面(或者在地面以下)或者在空中或者在水中或水上運(yùn)動(dòng)的其它運(yùn)輸工具的裝置)的一部分或者由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載，并且其中該設(shè)備相對(duì)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)被懸掛并且懸掛系統(tǒng)是主動(dòng)的而非純被動(dòng)的。
[0019]一種主動(dòng)懸掛，包括能夠輸出任意力的致動(dòng)器?；奢d質(zhì)量的一個(gè)特定非限制性示例是卡車駕駛員的座椅，該座椅具有主動(dòng)懸掛，主動(dòng)懸掛被部分設(shè)計(jì)成消除由運(yùn)行的引擎以及由卡車在道路上的運(yùn)動(dòng)造成的座椅振動(dòng)或者至少使該座椅振動(dòng)最小化。在這種情況下，主動(dòng)懸掛16通常包括電磁致動(dòng)器以及可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的低剛度彈簧。電磁致動(dòng)器可以是但并不一定是線性電機(jī)?？蓜?dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的低剛度彈簧被用作力偏置消除器以將系統(tǒng)維持在平衡狀態(tài)，使得線性電機(jī)主要用于抵消小的擾動(dòng)。美國(guó)專利8，095，268中還詳述了一種主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，該專利的公開內(nèi)容通過(guò)引用合并于此。
[0020]主動(dòng)懸掛16具有通過(guò)源自功率源24的電功率被提供能量的一個(gè)或多個(gè)電操作的懸掛元件。在卡車座椅頂部作為簧載質(zhì)量12的示例中，功率源24通常是卡車電池和交流發(fā)電機(jī)的組合?；奢d質(zhì)量12通常還包括振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器被包括到控制系統(tǒng)26中作為振動(dòng)控制反饋回路的一部分；傳感器可以被安裝至座椅頂部或者至懸掛的安裝有座椅頂部的部分。電源20是系統(tǒng)10的一部分，并且經(jīng)由高電流容量接線25被耦合至功率源24。在一個(gè)示例中，可以將系統(tǒng)10設(shè)計(jì)為售后市場(chǎng)產(chǎn)品，該售后市場(chǎng)