CN101427050B - 用于适应性悬挂支承系统的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于多轴适应性悬挂支承系统的方法和装置，该悬挂支承系统为有效负载提供粗调悬挂和精调悬挂。粗调悬挂控制用于将有效负载保持在粗调位置范围内。精调悬挂控制通过监控和分析时域和频域振动特性来确定通过磁流变(MR)装置施加的减振阻抗的所需量。

Description

用于适应性悬挂支承系统的方法和装置

技术领域

本发明总体涉及一种悬挂支承系统，并且更具体地涉及适应性悬挂支承系统。

背景技术

自车轮出现以来，移动性就渗透到生活的各个方面。从古代的由动物拖动的推车和拖车到当今最先进的运输车辆，确切地说，成千上万的人在其日常生活中依赖于移动性。例如移动性提供了更快捷、更有效的工作模式，由此创造了更多与生产工作息息相关的活动和更多有趣的休闲活动。

车轮仍然是应用最广的用于促进现代运输装置的机构之一，同时也出现了其它促进运输的机构，例如气动升力和喷气推进装置。通常而言，所有的运输方式都源自将有效负载从一处运送到另一处的需要。有待运输的有效负载可以是有生命的物体(例如人类)或无生命的物体(例如电子设备、易挥发/易爆原料等)。

因此，在大多数情况下，无论有效负载是什么，减少传递到有效负载上的动能大小都是有利的。例如，显著消除路面振动被传递到汽车中的乘客可以起到减少可能由路面振动引起的不适例如背痛。此外，这一减少也可以起到提高乘客在长途旅行中的忍耐力，同时在到达目的地时仍有精力。

电子元器件的运输也是一项挑战，因为在很多情况下要求电子元器件在运输的过程中工作。同样，性能下降(包括完全失效)可能成为电子元器件在移动环境中工作的意外结果，因为电子元器件可能由于动能的传递而寿命降低。

对于任何运输方式而言，在运输过程中降低传递到振动敏感的有效负载上的动能大小仍是主要的设计标准。但是，部分由于提供的减振程度不够，当前的动能吸收方案极易失效。其它动能吸收方案可能仅仅提供不变的动能吸收程度，因此而不能使减振适应变化的环境。

但是，在移动环境中，施加在有效负载上的加速力会随着时间而变化，这使得静态的能量吸收方案在很大程度上效率低下。因此，就实际上的所有移动和非移动环境的实际上的任何有效负载而言，人们都在不断努力提高减振性能。

发明内容

为了克服现有技术的局限性和克服在阅读理解本说明书时明白的局限性，本发明的各种实施方式公开了用来提供适应性悬挂支承系统的装置和方法。实际上，所述适应性悬挂支承系统可以应用在任何环境中以便使有效负载基本上不受动能传递的影响。

根据本发明的一种实施方式，适应性悬挂支承系统包括有效负载和粗调悬挂装置，所述粗调悬挂装置联接到有效负载上并且能够将有效负载的位置保持在第一距离范围内。适应性支承系统还包括联接到有效负载上的精调悬挂装置。所述精调悬挂装置利用控制信号被适应性地编程，以便抑制有效负载在第一距离范围内的运动。适应性支承系统还包括能够提供关于有效负载的重量信息的重量信息装置。根据重量信息调节精调悬挂装置的减振阻抗。

根据本发明的另一种实施方式，设备机柜组件包括联接到平台上的壳体、联接到壳体和平台上的设备机柜，以及联接到壳体和设备机柜上的减振单元。减振单元包括承重装置，所述承重装置联接到设备机柜上并且能够沿着第一方向相对于壳体将设备机柜的位置保持在第一距离范围内。减振单元还包括联接到设备机柜上的减振装置。所述减振装置能够经由控制信号适应性地编程来抑制设备机柜在第一距离范围内的运动。减振单元还包括重量信息装置，能够提供有关设备机柜的重量信息。减振装置的减振阻抗根据重量信息加以调节。

根据本发明的另一种实施方式，设备支架包括联接到平台上的外部框架和可动地连接到外部框架上的多个联接器。所述多个联接器沿着外部框架的长度运动。设备支架还包括联接到所述多个联接器中的第一和第二联接器上的有效负载。设备支架还包括联接到所述第一和第二联接器上的减振单元。减振单元包括联接到平台上的承重装置，所述承重装置能够将有效负载相对于平台的位置保持在第一距离范围内。减振单元还包括联接到承重装置上的减振装置，所述减振装置能够经由控制信号适应性地编程来抑制设备机柜在第一距离范围内的运动。减振单元还包括重量信息装置，其能够提供有关有效负载的重量信息。减振装置的减振阻抗根据该重量信息加以调节。

附图说明

在参照附图阅读以下详细描述之后，本发明的各个方面和各种优点得以显现，附图为：

图1示出了适应性悬挂系统的示例性功能框图；

图2示出了多轴适应性悬挂系统的示例性示意图；

图3示出了适应性悬挂系统的另一种实施方式；和

图4示出了适应性悬挂系统的又一种实施方式。

具体实施方式

通常而言，本发明的各种实施方式用于保护移动和/或非移动环境中的有效负载。具体而言，在各种实施方式中为各种有效负载提供了动能传递的防护，多轴适应性悬挂因此用于保护有效负载不受可能的破坏性加速力的作用。

多轴悬挂系统通常提供了各种适应性模式。在第一适应性模式中，多轴悬挂系统提供了重量适应，通过施加与重量相反的动力将有效负载的位置相对于有效负载的平衡位置保持在第一和第二位置之间。由此，无论有效负载的重量如何，有效负载的平衡位置总是基本上保持在第一和第二临界位置之间。

在第二适应性模式中，多轴悬挂系统提供了加速度适应，由此可以根据可能施加在有效负载上的变加速力动态地调节多维减振力。与多轴悬挂系统相关的适应性元器件可能包括一个或多个加速计以便监控加速力。多轴悬挂系统还可以包括一个或多个数据处理模块，所述数据处理模块可以用于分析检测到的加速力以确定最佳抑制检测到的加速力所需的适当反作用控制模式。

例如在第一实施方式中，多轴适应性悬架系统可以实施用于电子设备机柜中。在这种情况下采用了多轴适应性悬挂系统，使得可以基本上吸收由在移动环境中工作所产生的动能。示例性的电子设备应用可以包括航空应用，由此可以基本上消除由大气湍流引起的动能传递。又一种电子设备机柜应用可以包括基于机动车辆的应用，由此也可以基本上消除由非理想路况引起的动能传递。

在另一种实施方式中，多轴适应性悬挂系统可以用于单独设备，所述单独设备不必安装在电子设备机柜内。这样的单独设备可以例如在休闲车(RV)应用中找到，在所述休闲车中可以有普通的家用电器，例如视频显示单元、卫星电视(TV)系统、微波炉等等。

将这些元器件安装在RV内的传统安装技术通常涉及硬安装，由此相对于RV的瞬时位置实际上保持元器件的瞬时位置不变。遗憾的是，硬安装无助于减少传递到这些元器件上的动能。相反，硬安装可能成为将动能传递到元器件上的相当有效的手段。因此，使用多轴适应性悬挂系统可以将元器件与可以由传统的硬安装件传递而来的绝大部分动能隔离。

在另一种实施方式中，适应性悬挂系统可以用于在车辆行进过程中将运动车辆中的乘客与可能有害的动能传递隔离。具体而言，每位乘客所占据的座椅可以配备适应性悬挂系统，使得在没有配备适应性悬挂系统时可能传递至乘客的动能可以被适应性地吸收/抑制。因此，通过使用适应性悬挂系统来有效地防振安装乘客座椅，可以基本上防止乘客受到可能由于车辆运动而传递到乘客的变加速力的影响。

在任何上述实施方式中都可以使用双模式减振悬挂系统。在第一悬挂模式中，粗调悬挂控制用于实现承重支承，由此使所提供的支承量级与受保护的有效负载的总重相适应。例如，当如上所述将电子元器件添加到电子设备机柜中时，粗调悬挂控制能够通过增加必要的反向力大小将电子元器件的位置保持在粗调位置范围内。相反，当取下电子元器件时，粗调悬挂控制能通过降低必要的反向力将电子元器件的位置保持在粗调位置范围内。

在第二悬挂模式中，通过与运动反向的变减振力来提供精调悬挂控制，所述变减振力试图将有效负载的位置保持在精调位置范围内。在第一实施方式中，减振力可以是适应性的，使得减振力的大小根据来自例如微电子机械系统(MEMS)加速计测量装置的反馈控制信号来设定。同样，减振力可以根据加速计的指示加速度增加的反馈而适应性地增加。相反，减振力可以根据加速计的指示加速度减少的反馈而适应性地减少。

在第二实施方式中，加速计反馈的适应性可以通过使用处理模块加以放大，所述处理模块不间断地监控加速计的反馈信号。在这种情况下，信号处理可以用于分析加速度反馈的时域和频域分量以便更加精确地刻画出加速力的实时特性。另外，加速计反馈的适应性还可以利用关于有效负载的重量信息来建立额定减振阻抗，所述额定减振阻抗与有效负载的重量成比例以便获得最佳性能。

转到图1，其示出了适应性悬挂系统的示例性功能框图。有效负载102可以代表有生命的或无生命的物体，所述物体可能受到变加速力或激励的影响，就像在移动环境例如汽车或飞机中所经历的那样。如上所述，两种适应性悬挂模式用于基本上消除动能到有效负载102的传递。

在第一适应性悬挂模式中，粗调悬挂控制起到为有效负载102提供重量支承的作用。具体而言，通过测量有效负载102沿着定向轴线例如竖直方向的位移可以检测有效负载102的位置。在第一实施方式中，位置传感器104可以使用磁性传感器来检测有效负载102相对于有效负载102的平衡位置的位置漂移。

根据检测到的位置漂移，粗调悬挂控制器106和粗调悬挂装置108可以合力将有效负载102回复到其平衡位置。在第一实施方式中，粗调悬挂装置108可以包括具有变弹簧常数κ的螺旋能量弹簧。在这种情况下，有效负载102可以呈现基本固定的重量，由此通过位置传感器104检测到低于有效负载102平衡位置的基本固定的偏差量。同样，粗调悬挂控制器106可以根据检测到的有效负载位置使弹簧常数κ增加，使得有效负载102的位置可以由于弹簧常数的增加而回复到其平衡位置。

在另一种实施方式中，粗调悬挂装置108可以实施为气动控制装置，例如气囊或气动控制升降装置。因此，粗调悬挂控制器106可以实施为空气压缩机，所述空气压缩机可以根据由位置传感器104发出的位置控制反馈信号来膨胀或收缩粗调悬挂装置108。在这样一种情况下，重量适应性可以用于将有效负载102保持在基本固定的位置范围内，而与有效负载102的重量无关。

例如根据有效负载102低于其平衡位置的漂移，粗调悬挂控制器106可以使粗调悬挂装置108膨胀。依靠有效负载102和粗调悬挂装置108之间的机械联接，可以提升有效负载102的位置。另一方面，根据有效负载102高于其平衡位置的漂移，粗调悬挂控制器106可以使粗调悬挂装置108收缩。依靠有效负载102和粗调悬挂装置108之间的机械联接，可以降低有效负载102的位置。

在第二适应性悬挂模式中，精调悬挂控制起到抑制动能传递到有效负载102的作用。加速计110可以用于检测和随之提供加速度反馈控制信号，该信号表示施加到有效负载102上的加速度激励的时变属性。然后处理器/计算机112可以不断分析加速度反馈控制信号来确定所施加的加速力的特性。

例如，处理器/计算机112可以对加速度反馈控制信号进行快速傅立叶变换(FFT)来确定由加速度激励所产生的振动的频谱内容。同样，精调悬挂控制器114和精调悬挂装置116可以适合于通过处理器/计算机112的FFT分析来为有效负载102提供很宽的振动带宽隔离。

也可以分析振动的谐波分量来确定振动的时变特性。具体而言，可以使用FFT算法对振动的功率谱进行分析以便确定FFT输出的指定频带例如FFT箱(FFT bin)中的信号强度。因此可以获得时域中的振幅和频域中的相关频谱大小之间的数量关系以便使精调悬挂装置116的动能吸收性能最佳。

例如，当振动功率谱被限制在相对很少的FFT箱时，加速度激励可以被刻画成具有正弦特性的稳态激励，所述正弦特性以基本恒定的频率为中心。同样，精调悬挂装置116可以优化用于通过经由精调悬挂控制器114适当控制精调悬挂装置116的减振力来抑制稳态激励频率下的振动。

如果振动的功率谱不限于相对很少的FFT箱，而是穿越多个FFT箱，那么加速度激励可以被刻画成有效负载102的位移的阶跃变化，所述位移例如可以通过在坑洼上行驶或加速冲击引起。在这样一种情况下，可以通过精调悬挂控制器114增加精调悬挂装置116的减振力，以便使振动激励的基频和谐波频率下的减振力最优化。一旦振动脉冲被抑制，那么精调悬挂控制器114就可以使精调悬挂装置116回复到如上所述的稳态运行模式。

另外，处理器/计算机112可以不断处理FFT数据以实现静止运行模式，由此可以进一步易化在宽振动激励带宽中的最佳动能吸收。也就是说，例如对FFT数据取平均可以从精调悬挂控制器114产生最佳悬挂控制信号，使得精调悬挂装置116的减振力可以保持在稳态响应和如上所述的阶跃响应之间的额定水平。

本文中的最佳悬挂控制指的是精调悬挂装置116的反应时间由于静止工作模式而最小化。具体而言，假设选定的额定减振力表示精调悬挂装置116在减振力的整个动态范围内的平均减振力，因为精调悬挂装置116被编程用于呈现额定减振力，所以实现最小或最大减振阻抗的反应时间实质上被减半。

此外，由处理器/计算机112从指示有效负载102的重量的人工编程信号和/或从其它一些重量感应装置获得的重量信息118可以用于对额定减振阻抗进行编程。具体而言，精调悬挂装置116的性能也可以通过选择与由重量信息118指示的额定负载102的重量成比例的额定减振阻抗来优化。

在一种实施方式中，精调悬挂装置116可以实施成磁流变(MR)装置，所述磁流变装置与粘度可以在磁场中变化的磁流变(MR)流体协作。同样，通过磁场实现MR流体的粘度变化以便增加/减少精调悬挂装置116的减振力。

具体而言，精调悬挂控制器114可以将脉宽调制(PWM)信号传送到被MR装置的单管壳体内的MR流体包围的电磁线圈(没有显示)。PWM信号参数例如占空比可以根据处理器/计算机112的分析进行修正以便调整精调悬挂装置116的减振力。因此，精调悬挂控制被称为适应性的，因为MR装置的控制信号参数根据处理器/计算机112所执行的分析加以修正。

本文中的适应性的精调悬挂控制区别于例如可以通过变阻器提供的静态悬挂控制。变阻器例如通常采用控制钮，所述控制钮允许根据控制钮的位置对提供给MR装置的控制信号的参数进行静态编程。随后，控制信号的参数保持静止也就是不发生变化，而不论加速计和/或处理器/计算模块执行的分析如何。

因此，本文中的静态控制只对变阻器的控制钮设定做出响应。因此，可以看出，图1的适应性精调悬挂控制对移动环境中的静态控制精调悬挂系统进行改进，因为加速力可以随着时间变化，由此可能需要动态控制的减振阻抗。但是如上所述，重量信息118可以经由变阻器设定以提高精调悬挂装置116的性能。具体而言，有效负载102的重量可以经由通过变阻器发出的重量信息信号加以反映，由此使变阻器发出的重量信息信号与有效负载102的重量成比例。

通过根据适应性控制信号增加PWM信号的占空比，精调悬挂控制器114给电磁线圈一幅度增大的时变电流，所述时变电流又在MR流体周围产生增大的磁场。作为响应，精调悬挂装置116所施加的减振力成比例地增加，以反作用于动态改变的加速力。相反，通过根据适应性控制信号减小PWM信号的占空比，精调悬挂控制器114给电磁线圈一幅度减小的时变电流，所述时变电流又在MR流体周围产生减小的磁场。作为响应，精调悬挂装置116所施加的减振力响应于适应性控制信号而成比例地减小。

如果通过处理器/计算机112来使用重量信息118，那么精调悬挂控制器114可以控制精调悬挂装置116到额定减振阻抗，所述额定减振阻抗与重量信息118所指示的有效负载102的重量成比例。具体而言，精调悬挂控制器114可以至少部分地根据重量信息来设置PWM信号的占空比，以给电磁线圈提供幅度至少与有效负载102的重量成比例的时变电流。同样，精调悬挂装置116的额定减振阻抗可以至少部分地根据有效负载102的重量来设定。

转到图2，其示出了多轴适应性悬挂系统的一种实施方式的示例性功能示意图。粗调悬挂控制经由模块274和276沿着由定向矢量270表示的第一轴线给出。精调悬挂控制也经由模块272沿着第一轴线给出。精调悬挂控制的附加组成可以经由模块206和208沿着由定向矢量268表示的第二轴线给出。这样可能出现例如有效载荷204由此代表包含在壳体202内的电子元器件机柜组件的情况。壳体202可以代表例如为电子元器件机柜组件提供结构支承的外部组件。

在第一实施方式中，如涉及图1的以上描述，粗调悬挂装置252和260可以包括具有变弹簧常数κ的螺旋能量弹簧。在这种情况下，有效载荷204可以表现出基本固定的重量，由此通过位置传感器238和252检测低于有效负载204的平衡位置的基本固定的偏差量。同样，粗调悬挂控制器248和266可以根据检测到的有效负载位置使弹簧常数κ增加，使得有效负载204的位置可以由于弹簧常数的增加而回复到其平衡位置。

在第二实施方式中，粗调悬挂控制可以通过气动支承部件252和260提供，所述气动支承部件机械地联接在有效载荷204的底部和支承平台之间。位置探测器238和252利用例如磁性传感器242、244和256、258，以将有效负载204保持在竖直定向矢量240和254示出的运动范围内。具体而言，位置信号246和264为粗调悬挂控制器248和266提供了关于有效负载204相对于支承壳体202的位置的指示。如果有效负载204的位置例如在传感器242和244之间的中心，那么气动支承部件252就被认为处于平衡位置中并且不采取其它动作。同样，如果有效负载204的位置例如在传感器256和258之间的中心，那么气动支承部件260就被认为处于平衡位置中并且不采取其他动作。

但是，如果有效负载204的位置表明位置240低于平衡位置，那么位置信号246就给粗调悬挂控制器248提供必要指示来纠正超重状态。具体而言，位置信号246使气动支承部件252膨胀，例如经由管线250增加压力直到将气动支承部件252膨胀到平衡位置。同样，如果有效负载204的位置表明位置254低于平衡位置，那么位置信号264就给粗调悬挂控制器266提供必要指示来纠正超重状态。具体而言，位置信号264使气动支承部件260膨胀，例如经由管线262增加压力直到将气动支承部件260膨胀到平衡位置。

另一方面，如果有效负载204的位置表明位置240高于平衡位置，那么位置信号246就给粗调悬挂控制器248提供必要指示来纠正过轻状态。具体而言，位置信号246使气动支承部件252收缩，例如经由管线250减少压力直到将气动支承部件252收缩到平衡位置。同样，如果有效负载204的位置表明位置254高于平衡位置，那么位置信号264就给粗调悬挂控制器266提供必要指示来纠正过轻状态。具体而言，位置信号264使气动支承部件260收缩，例如经由管线262减少压力直到将气动支承部件260收缩到平衡位置。

应当注意到，气动支承部件252和260可以彼此独立地运行。也就是说例如气动支承部件252和260的膨胀/收缩程度可以不同，使得有效负载204的沿着纵向轴线268的不等的重量分布仍然可以得到平衡。因此，无论重量分布如何，有效负载204的位置可以相对于支承壳体202基本水平，以便执行粗调悬挂控制。作为替代实施方式，气动支承部件252和260的膨胀/收缩程度可以不同以便实现有效负载204相对于定向矢量268和270成角度的定位，如给定应用可能需要的那样。

精调悬挂控制模块272与气动支承部件252和260一起动作并且提供了沿着定向矢量240和254的精调悬挂。可选的是，精调悬挂控制模块206和208也可以提供沿着定向矢量268的精调悬挂。在工作中，活塞284在受到变减振力的同时通过其运动冲程来延伸和回缩。具体而言，单管外壳234填充有MR流体并且被电磁线圈236包围。电磁线圈236产生的磁场使MR流体的粘度变化以便在活塞284上施加可控范围的减振力，其中MR流体的粘度变化通过将大小变化的AC电流应用到电磁线圈236上来实现。

在工作中，PWM 232可以接收来自控制(CTRL)模块230的动态控制信号，由此控制模块230可以经由模块110和112实施，如有关图1的以上描述。如果例如需要低减振力，那么来自控制模块230的适当控制信号使得由精调悬挂控制器114发出的PWM信号例如PWM 232的占空比较低。作为回应，作用在电磁线圈236上的AC电流强度较低，这又使得单管外壳234周围的磁场强度较低。因此，包含在单管外壳234内的MR流体随之具有较低的粘度，这提供相对较小的减震力来抵抗活塞284的运动。

另一方面，如果需要相对较大的减振力，那么来自控制模块230的适当控制信号使得由精调悬挂控制器114发出的PWM信号例如PWM232的占空比较高。作为回应，作用在电磁线圈236上的AC电流强度较高，这又使得单管外壳234周围的磁场强度较高。因此，包含在单管外壳234内的MR流体随之具有较高的粘度，这又使与活塞284的运动相反的减振力较大。

在工作中，控制模块230的加速计110测量沿着定向矢量240和254的加速力并且给出了指示检测到的加速度激励的时域信号。处理器/计算机112随后可以对时域信号进行数字信号处理，以便确定在宽振动带宽中适当抑制加速度激励可能需要的适当反作用减振阻抗。

低幅度瞬时加速力例如可以导致适应性编程的低占空比PWM信号以便得到低减振力，反之高幅度瞬时加速力例如可以导致适应性编程的高占空比PWM信号以便得到高减振力。减振力的额定大小也可以根据在给定的时间段中施加的平均加速力通过建立静止的PWM信号来实现，以便减少用于改变加速力的反应时间。因此，宽振动带宽中的加速力可以通过由加速计110、处理器/计算机112和精调悬挂控制器114提供的适应性反馈来适应性地抑制。

由控制模块210、220、230从传感器238、252或其它重量感应装置接收到的重量信息也可以用于对额定减振阻抗进行编程。具体而言，精调悬挂装置的性能可以通过选择与有效负载204的重量成比例的额定减振阻抗来优化。

如果例如有效负载204的重量较低，那么来自控制模块210、220、230的适当控制信号使得发自PWM 212、222、232的PWM信号的占空比较低。作为回应，作用在相应电磁线圈上的AC电流强度较低，这又使得相应的单管外壳周围的磁场强度较低。因此，包含在各单管外壳内的MR流体随之具有较低的粘度，这又提供了与较低的有效负载204重量成比例的较低减振力。

另一方面，如果例如有效负载204的重量较高，那么来自控制模块210、220、230的适当控制信号使得发自PWM 212、222、232的PWM信号的占空比较高。作为回应，作用在相应电磁线圈上的AC电流强度较高，这又使得相应的单管外壳周围的磁场强度较高。因此，包含在各单管外壳内的MR流体随之具有较高的粘度，这又提供了与较高的有效负载204重量成比例的较高减振力。

在一种可选实施方式中，MR悬挂模块206和208也可以用于防止动能沿着由定向矢量268描绘的纵向轴线传递到有效负载204上。MR悬挂模块206和208基本上如以上有关MR悬挂模块272所述那样工作。也可以为效负载204设置MR悬挂的第三部件，沿着与定向矢量268和270垂直的定向矢量设置所述第三部件。

在悬挂模块206至208、272至276及其相应的安装面之间可以使用弹性材料层251以便提供附加的摩擦/冲击吸收。另外，可以选择具有变谐振频率的弹性化合物来优化悬挂系统的运行。例如，假设MR减振器可以响应上至例如40赫兹的额定频率，可以单独选择弹性材料的谐振频率以高于MR减振器的工作频率范围。因此，通过谐振频率的适当参差调谐，可以选择每个单独的弹性安装件251以使悬挂系统的工作带宽远高于MR减振器的工作频率范围。

转到图3，适应性悬挂系统的一种替代实施方式被应用到元器件支承支架上。如上所述，适应性悬挂系统可以用于独立的设备，所述设备无需安装在电子设备机柜内。这样的独立设备可以例如在休闲车(RV)应用中找到，在所述休闲车中可以有普通的家用电器，例如视频显示单元、卫星电视(TV)系统、微波炉等等。

有效负载302可以是这种单独的电器的例子，由此在一种实施方式中，可以为有效负载302提供适应性悬挂，即使有效负载302可以沿着定向矢量328占据多个位置。在第一实施方式中，例如，有效负载302可以表示视频显示装置，在运行模式中，视频显示装置302保持在面板334之下的完全储存的位置，从而被隐藏而不会被一眼看到。面板330左侧和面板332右侧的所有支承结构和控制元件可以通过面板330和面板332的适当放置而被类似地隐藏而看不到。

在这种情况下，视频显示装置302的顶部的位置可以在面板334之下，以在视频显示装置302处于上述的储存位置时隐藏视频显示装置302的存在。视频显示装置302也可以沿着定向矢量328上升，由此使面板334围绕其安装铰链(没有显示)枢转以允许视频显示装置302进入完全展开的位置中。在其完全展开的位置中，例如视频显示装置302的底部上升到面板334上方，使得视频显示装置302变得可见并且随后可以用在其预期能力中，例如用于呈现音频/视频娱乐节目。

有效负载302的竖直位置可以通过致动粗调悬挂控制装置320和322来调整，所述粗调悬挂控制装置如上所述可以实施成气动控制装置。控制模块324和326可以包括压缩机和位置传感器，使得有效负载302的指定位置可以通过适当致动气动控制装置320和322来保持。

精调悬挂控制装置316和318与气动控制装置320和322一起动作，在一种实施方式中，精调悬挂控制装置可以实施成MR悬挂装置，以便沿着定向矢量328提供精调悬挂。因为MR悬挂装置316和318在有效负载302的整个延伸范围内与有效负载302保持机械联接，所以MR悬挂装置316和318的运行不会受到有效负载302的竖直位置的影响。也就是说，例如MR悬挂装置316和318基本消除了传递到有效负载302上的动能，而与有效负载302的竖直位置无关。

控制模块324和326例如可以如上有关图1的描述那样结合加速计110、处理器/计算机模块112和精调悬挂控制器114，以便适应性地抑制动能到有效负载302的传递。加速计110可以实施用于检测和随后给出加速度反馈控制信号，所述加速度反馈控制信号指示了施加在有效负载302上的加速度激励的时变属性。

处理器/计算机112随后可以不断分析所述加速度反馈控制信号以便确定所施加的加速力的特性。然后，控制模块324和326可以根据处理器/计算机112做出的分析分别给MR悬挂装置316和318提供适当的控制信号。控制模块324和326同样可以分别为MR悬挂装置316和318提供适当的控制信号，以便保持MR减振阻抗的额定大小，所述额定大小与由重量信息352提供的有效负载302的重量成比例。如上所述，重量信息352可以通过变阻器人工给出或通过重量感应装置自动给出。

有效负载302可以由多个具有线性轴承的活动联接器308至314机械地支承，使得有效负载302以完全展开和完全回缩的形式在平台336上方“浮动”。活动联接器308至314的线性轴承沿着外部框架304和306竖直行进，以将有效负载302保持在相对于外部框架304和306侧向固定的关系中。在有效负载302沿着定向矢量328运动过程及其完全展开和完全回缩的位置中，保持所述侧向固定的关系。

有效负载302的竖直位置的调整需要根据所需的有效负载302的位置对气动控制装置320和322进行调整。因此，气动控制装置320和322的膨胀使得有效负载302沿着定向矢量328向上行进，由此通过活动联接器308至314保持相对于外部框架304和306的侧向关系。相反，气动控制装置320和322的收缩使得有效负载302沿着定向矢量328向下行进，由此通过活动联接器308至314保持相对于外部框架304和306的侧向关系。

转到图4，示例性示出了适应性悬挂系统的一种替代实施方式，其中有效负载可以代表机动车辆或航空运输机构中的乘客座椅402和乘客(没有显示)。如所示，可选的适应性悬挂系统420可以与其它悬挂系统例如支撑结构418结合，用于增加座椅402的指令位置的可编程性，以下将详细描述。应当注意的是悬挂装置404至410可以如所示竖直安装，反过来也可以如需要的那样成角度以便于给定的实施情况。另外，悬挂装置404至410沿着座椅框架422和平台416的任何定位都可以如需要的那样实施成易于给定的应用情况。

有效负载的竖直位置可以通过致动粗调悬挂控制装置404和406来调节，所述粗调控制装置在第一实施方式中可以使用螺旋能量弹簧实施，并且在第二实施方式中可以使用气动控制装置实施。控制模块412和414可以包括压缩机和位置传感器，使得有效载荷的指令位置可以通过适当致动气动控制装置404和406来实现，而与乘客座椅402和乘客(没有显示)的重量无关。

通过将粗调悬挂控制装置404和406保持在基本上相同的膨胀水平处，可以使乘客座椅402的指令位置基本上与平台416水平。作为替代方式，通过将粗调悬挂控制装置406膨胀到与粗调悬挂控制装置404相比稍高的水平，可以保持轻微斜倚的位置而不用牺牲动能吸收能力。可以看出经由可选的适应性悬挂系统40可以增加调整构型的幅度而不损失动能吸收能力。

精调悬挂控制装置408和410与气动控制装置404和406一起动作，在一种实施方式中，精调悬挂控制装置可以实施成MR悬挂装置。因为MR悬挂装置408和410在乘客座椅402的整个调节范围内与乘客座椅402保持机械联接，所以MR悬挂装置408和410的运行不会受到调节乘客座椅402的影响。也就是说，例如MR悬挂装置408和410基本消除了传递到乘客座椅402(和相关乘客)上的动能，而与乘客座椅402的构型位置无关。

控制模块412和414例如可以如上有关图1的描述那样结合加速计110、处理器/计算机模块112和精调悬挂控制器114，以便适应性地抑制动能到乘客座椅402的传递。加速计110可以实施用于检测和随后给出加速度反馈控制信号，所述加速度反馈控制信号指示了施加在乘客座椅402上的加速度激励的时变属性。

处理器/计算机112随后可以不断分析所述加速度反馈控制信号以便确定所施加的加速力的特性。然后，控制模块412和414可以根据处理器/计算机112做出的分析分别给MR悬挂装置408和410提供适当的控制信号。控制模块412和414同样可以分别为MR悬挂装置408和410提供适当的控制信号，以便保持MR减振阻抗的额定大小，所述额定大小与由重量信息452提供的乘客座椅402(及相关的乘客)的重量成比例。如上所述，重量信息452可以通过人工编程的变阻器、重量感应装置等给出。

对于本领域技术人员而言，本发明的其它方面和实施方式从对本文所公开的说明书和实践的思考中变得清晰。例如，有效负载不必对应于电子元器件。与之相反，有效负载可以对应于其它振动敏感的材料，例如硝化甘油，其需要运输机构来减少动能传递的量，从而使过早引爆的可能性最小。

此外，海上、电讯和地震应用也可以从本文呈现的动能隔离系统受益。因此，说明书和所示的实施方式应当理解成只是示例，本发明的真正范围和主旨通过以下权利要求书表示。

Claims (20)

1.一种适应性支承系统，包括：

有效负载；

粗调悬挂装置，其联接到所述有效负载上并且将所述有效负载的位置保持在第一距离范围内；

传感器，其能够检测所述有效负载相对于有效负载的平衡位置的位置漂移；

粗调悬挂控制器，其能够从所述传感器接收有关所述位置漂移的信号，并控制所述粗调悬挂装置以将所述有效负载的位置保持在所述第一距离范围内；

精调悬挂装置，其联接到所述有效负载上并且经由控制信号适应性地编程以便抑制所述有效负载在所述第一距离范围内的运动；和

重量信息装置，其能够提供与所述有效负载有关的重量信息，其中所述精调悬挂装置的减振阻抗根据所述重量信息来调节。

2.根据权利要求1的适应性支承系统，其中，所述有效负载包括设备机柜。

3.根据权利要求2的适应性支承系统，其中，所述传感器包括：

第一传感器，其能够检测所述设备机柜在所述第一距离范围内的位置并且能够根据检测到的位置提供第一位置信号；和

第二传感器，其能够检测所述设备机柜在所述第一距离范围内的位置并且能够根据所检测到的位置提供第二位置信号。

4.根据权利要求3的适应性支承系统，其中，所述精调悬挂装置包括联接到设备机柜上的磁流变装置。

5.根据权利要求4的适应性支承系统，其中，所述精调悬挂装置还包括：

加速计，其联接到所述设备机柜上并且提供表示传递到所述设备机柜上的动能的时域信号；和

处理器模块，其联接到所述加速计上并且能够分析所述时域信号以便根据所述分析来提供所述控制信号。

6.根据权利要求1的适应性支承系统，其中，所述有效负载包括电子元器件。

7.根据权利要求6的适应性支承系统，所述适应性支承系统还包括：

外部框架，其联接到平台上；和

多个联接器，其可动地连接到所述外部框架上以便沿着所述外部框架的长度运动，其中，所述电子元器件联接到所述多个联接器中的第一联接器和第二联接器上。

8.根据权利要求7的适应性支承系统，其中，所述传感器包括：

第一传感器，其能够检测所述电子元器件在所述第一距离范围内的位置并且能够根据检测到的位置提供第一位置信号；和

第二传感器，其能够检测所述电子元器件在所述第一距离范围内的位置并且能够根据所检测到的位置提供第二位置信号。

9.根据权利要求8的适应性支承系统，其中，所述精调悬挂装置包括：

第一磁流变装置，其联接到所述第一联接器上；和

第二磁流变装置，其联接到所述第二联接器上。

10.根据权利要求9的适应性支承系统，其中，所述精调悬挂装置还包括：

加速计，其联接到所述电子元器件上并且提供表示传递到所述电子元器件上的动能的时域信号；和

处理器模块，其联接到所述加速计上并且能够分析所述时域信号以便根据所述分析来提供所述控制信号。

11.根据权利要求1的适应性支承系统，其中，所述有效负载包括车辆的乘客座椅。

12.一种设备机柜组件，包括：

壳体，其联接到平台上；

设备机柜，其联接到所述壳体和所述平台上；和

减振单元，其联接到所述壳体和所述设备机柜上，所述减振单元包括：

承重装置，其联接到所述设备机柜上并且能够将所述设备机柜的位置相对于所述壳体沿着第一方向保持在第一距离范围内；

减振装置，其联接到设备机柜上，并且利用控制信号适应性地编程以便抑制所述设备机柜在所述第一距离范围内的运动；和

重量信息装置，其能够提供与所述设备机柜有关的重量信息，其中所述减振装置的减振阻抗根据所述重量信息来调节。

13.根据权利要求12的设备机柜组件，其中，所述承重装置包括气动支承部件，所述气动支承部件联接到所述设备机柜上并且能够将所述设备机柜的位置保持在所述第一距离范围内。

14.根据权利要求13的设备机柜组件，其中，所述承重装置还包括：

第一传感器，其能够检测所述设备机柜的第一部分在所述第一距离范围内相对于所述壳体的第一部分的位置，并且能够根据检测到的位置提供第一位置信号；和

第二传感器，其能够检测所述设备机柜的第二部分在所述第一距离范围内相对于所述壳体的第二部分的位置，并且能够根据所检测到的位置提供第二位置信号。

15.根据权利要求13的设备机柜组件，其中，所述减振装置包括联接到所述设备机柜和所述平台上的磁流变装置。

16.根据权利要求15的设备机柜组件，其中，所述减振装置还包括：

加速计，其联接到所述设备机柜上并且能够提供表示传递到所述设备机柜上的动能的时域信号；和

处理器模块，其联接到所述加速计上并且能够分析所述时域信号以便根据所述分析提供所述控制信号。

17.一种设备支架，包括：

外部框架，其联接到平台上；

多个联接器，其可动地连接到所述外部框架上，其中，所述多个联接器沿着所述外部框架的长度运动；

有效负载，其联接到所述多个联接器中的第一联接器和第二联接器上；和

减振单元，其联接到所述第一联接器和所述第二联接器上，所述减振单元包括：

承重装置，其联接到所述平台上并且能够将所述有效负载相对于所述平台的位置保持在第一距离范围内；

减振装置，其联接到所述承重装置上，并且经由控制信号适应性地编程以便抑制所述有效负载在所述第一距离范围内的运动；和

重量信息装置，其能够提供与所述有效负载有关的重量信息，其中所述减振装置的减振阻抗根据所述重量信息来调节。

18.根据权利要求17的设备支架，其中，所述承重装置还包括：

第一传感器，其能够检测所述有效负载在所述第一距离范围内的位置并且能够根据检测到的位置提供第一位置信号；和

第二传感器，其能够检测所述有效负载在所述第一距离范围内的位置并且能够根据所检测到的位置提供第二位置信号。

19.根据权利要求18的设备支架，其中，所述减振装置包括：

联接到所述第一联接器上的第一磁流变装置；和

联接到所述第二联接器上的第二磁流变装置。

20.根据权利要求19的设备支架，其中，所述减振装置还包括：

加速计，其能够提供指示传递到所述有效负载上的动能的时域信号；和

处理器模块，其联接到所述加速计上并且能够分析所述时域信号以便根据所述分析提供所述控制信号。

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