CN102076990B - 具有线性输出的反向旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种致动器(100)包括第一旋转电机(102)、第二旋转电机(104)以及耦合到第一和第二旋转电机的传动器。该传动器将第一旋转电机(102)在第一方向上的旋转和第二旋转电机(104)在第二方向上的同时旋转转换成输出轴(120)在单个方向上的线性运动。该致动器可使用于主动车辆悬挂中。

Description

具有线性输出的反向旋转电机

技术领域

本公开内容涉及具有线性运动输出的反向旋转电机。

背景技术

美国专利4,981,309描述一种用于在主动车辆悬挂中使用的线性电机。

发明内容

一般而言，在一些方面中，一种致动器包括第一旋转电机、第二旋转电机以及耦合到第一和第二旋转电机的传动器。该传动器将第一旋转电机在第一方向上的旋转和第二旋转电机在第二方向上的同时旋转转换成输出轴在单个方向上的旋转。

实现方式可以包括以下实现方式中的一个或者多个。第一和第二旋转电机被串行布置并且围绕共同轴线旋转。传动器包括：第一滚珠螺母，耦合到第一旋转电机；第二滚珠螺母，耦合到第二旋转电机，第一和第二滚珠螺母构造有相反螺纹方向；以及滚珠螺杆，其具有与第一滚珠螺母的螺纹方向匹配的第一螺纹区域和与第二滚珠螺母的螺纹方向匹配的第二螺纹区域。第一旋转电机围绕第一轴线旋转，而第二旋转电机围绕与第一轴线不同的第二轴线旋转。传动器包括：第一旋转-线性传动器，耦合到第一旋转电机；第二旋转-线性传动器，耦合到第二旋转电机；以及轭，其耦合到第一和第二旋转-线性传动器。第一和第二旋转-线性传动器各自包括耦合到相应旋转电机的滚珠螺母以及耦合到对应滚珠螺母和输出轴的滚珠螺杆。包括第一和第二旋转电机的子组件至少部分地位于螺旋弹簧内。第一和第二旋转电机完全位于螺旋弹簧内。输出轴中从第一和第二电机延伸出去的部分位于空气弹簧悬挂元件内。

第一功率放大器被耦合成至少驱动第一旋转电机；位置传感器指示传动器的位置；以及，耦合到编码器和第一功率放大器的控制电路被配置成操作功率放大器以基于编码器的位置指示来协作地驱动第一和第二旋转电机。控制电路基于第一和第二旋转电机以及第一和第二传动器的容差的组合，根据第一旋转电机的位置来推断第二旋转电机的位置。第二功率放大器被耦合成驱动第二旋转电机，控制电路也耦合到第二功率放大器。位置传感器包括耦合到第一旋转电机的旋转位置传感器，并且第二旋转电机的位置根据第一旋转电机的位置来推断。位置传感器包括耦合到第一旋转电机的第一旋转位置传感器和耦合到第二旋转电机的第二旋转位置传感器。传感器指示传动器的移动，并且控制电路接收力命令并且配置成基于传动器的反射惯量(reflected inertia)和从传感器计算的加速度来计算补偿力、根据力命令和补偿力来计算总力并且基于总力来操作第一和第二电机。传感器指示传动器的力输出，并且控制电路接收力命令和指示的力输出并且基于力命令与指示的力输出之差来修改向第一和第二电机提供的控制命令。

波纹管包围传动器在装置的第一端处在第一和第二旋转电机外部延伸的部分并且将第一和第二旋转电机的内部相对于周围环境密封起来；传动器包括经过输出轴伸展并且将流体从波纹管耦合到在装置的第二端的体积的通道。传动器选自于包括以下的组：滚珠螺杆；滚柱螺杆；磁螺杆；静压螺杆；导螺杆；以及锥形滚柱螺杆。位置沿着输出轴的轴线的缓冲器被配置成在输出轴最大程度地缩回或者延伸时将能量从输出轴传送到周围结构中，从而来自输出轴的至少一些能量不经过第一或者第二电机耦合到周围结构。

一般而言，在一个方面中，在一种将车轮组件耦合到弹簧加载的质量的车辆悬挂中，该悬挂包括耦合到车轮组件和弹簧加载的质量的主动悬挂元件。该悬挂还包括：第一旋转电机；第二旋转电机；以及传动器，耦合到第一和第二旋转电机。该传动器将第一旋转电机在第一方向上的旋转和第二旋转电机在第二方向上的同时旋转转换成输出轴在单个方向上的线性运动。

在一些示例中，耦合到车轮组件和弹簧加载的质量的链接控制车轮组件与弹簧加载的质量之间的相对运动的几何性质。

一般而言，在一个方面中，在一种将车轮组件耦合到弹簧加载的质量的车辆悬挂中，该悬挂包括主动悬挂元件，该主动悬挂元件包括第一旋转电机和第二旋转电机。第一和第二旋转电机耦合到车轮组件和弹簧加载的质量中的一个并且线性地布置成围绕共同轴旋转。第一滚珠螺母耦合到第一旋转电机，而第二滚珠螺母耦合到第二旋转电机。第一和第二滚珠螺母构造有相反螺纹方向。滚珠螺杆耦合到车轮组件和弹簧加载的质量中的另一个并且具有与第一滚珠螺母的螺纹方向匹配的第一螺纹区域和与第二滚珠螺母的螺纹方向匹配的第二螺纹区域以将第一旋转电机在第一方向上的旋转和第二旋转电机在第二方向上的同时旋转转换成滚珠螺杆在单个方向上的线性运动。被动悬挂元件包括至少部分地包围主动悬挂元件并且将主动悬挂元件耦合到弹簧加载的质量的螺旋弹簧。

在一些示例中，螺旋弹簧在功能上与滚珠螺杆平行定位并且将主动悬挂元件的电机壳耦合到弹簧加载的质量。在一些示例中，螺旋弹簧在功能上与滚珠螺杆和电机平行定位并且将滚珠螺杆的末端耦合到弹簧加载的质量。

有益效果包括在通常由被动悬挂部件占据的封装空间中提供线性致动器并且使用紧凑旋转致动器而未向周围结构赋予反作用转矩。使用具有非统一运动比率的传动器提供在部件尺寸和封装上提高的灵活性。

根据说明书和权利要求书将清楚其它特征和有益效果。

附图说明

图1示出了具有线性输出传动器的叠置的反向旋转电机的侧剖视图。

图2A示出了成对滚珠螺母的横截面图。

图2B示出了双螺纹滚珠螺杆。

图2C示出了与图2A的滚珠螺母组合的图2B的双螺纹滚珠螺杆。

图3A和图3B示出了包括图1的电机和传动器的车轮悬挂的等距视图。

图3C和图3D示出了包括图1的电机和传动器的车轮悬挂的示意平面图。

图4A示出了具有线性输出传动器的并排的反向旋转电机的横截面图。

图4B示出了具有线性输出传动器的并排的反向旋转电机的等距视图。

具体实施方式

具有提供线性输出的传动器的旋转电机可以提供与线性电机类似的性能而又需要更少封装空间，但是它们一般向输出轴以及向电机和输出轴附接到的结构产生成角度的反作用力，这些反作用力引起转矩(也称为力矩)。如下文所述，反向旋转的成对旋转电机使这对电机向支撑结构施加的转矩最小。传动器将两个反向旋转电机的输出耦合到单个线性输出轴。一般而言，将个别转子/定子组合称为“电机”，而将电机和传动器的组合的组件称为“致动器”。

在一些示例中，如图1中所示，线性致动器100包括上电机102和下电机104。各电机由定子106、108和转子110、112组成。在这一示例中，转子110、112围绕共同轴线114旋转。转子110、112耦合到旋转-线性传动器的旋转部分。在图1的示例中，传动器是具有旋转滚珠螺母116、118和滚珠螺杆线性输出轴120的滚珠螺杆型传动器。为了图示简洁而示出了传动器完全延伸。电机壳122包含电机并且覆盖致动器组件的一端。波纹管124覆盖输出轴在另一端从电机壳122延伸的部分。波纹管随着输出轴延伸并且防止异物经过壳中的如下开口进入电机，输出轴经过该开口退出。在一些示例中，经过输出轴中心的钻孔126(仅在末端示出)在轴的任一端耦合到通风口128、130。随着输出轴延伸和缩回，在波纹管中的体积增加和减少。为了减少波纹管中的气压改变，由钻孔126和通风口128、130形成的空气通道允许空气在波纹管124与处于电机壳122的相反端处的体积132之间流动。这增加了系统中可用空气的总体积从而减少了波纹管中的压力改变。在致动器的与输出轴相反的末端，缓冲制动器134防止输出轴在完全缩回时与电机壳碰撞，而回弹制动器135防止输出轴在完全延伸时与电机壳碰撞。将制动器134、135定位于轴的末端允许来自任何碰撞或者回弹的震动直接传向外部结构而不是经过电机壳122行进。这也允许单个端板137在输出轴的行程的任一限度处停止输出轴。

各电机包括允许转子旋转而又在转子与定子之间维持精确气隙的轴承140、142。在一些示例中，如图1中那样，各电机的轴承140、142和滚珠螺母116、118组成单个部件。位置传感器144耦合到致动器并且用来确定输出轴的位置。可能的位置传感器包括直接旋转或者线性位置传感器、速度传感器和加速度计，这些传感器具有用来确定所需参数的适当差分或者积分。旋转和线性位置按照需要基于传动器的运动比根据彼此来推断。如下文说明的那样，在一些示例中使用两个旋转传感器，而在其它示例中仅使用单个旋转或者线性传感器。位置传感器指示运动位置和输出轴位置以控制电子器件从而能够精确地了解和控制致动器的位置。在图1的示例中，单独旋转编码器144、146附接到各电机而固定部分144a、146a检测连接到转子的旋转部分144b、146b上的符号。在一些示例中，附加绝对位置传感器(未示出)用来向外部控制算法报告致动器的位置。

在图1的示例中，电机为“运动磁体”型，从而转子110、112由磁体组成并且转子106、108包括线圈。当使电流穿过线圈时产生旋转磁场从而使转子围绕轴线114转动。在一些示例中，在相反方向上缠绕转子，从而匹配输入信号使电机在相反方向上旋转。在一些示例中，线圈相同而向一个电机的输入信号相对于另一电机相反以求相同效果。在其它示例中，使用可动线圈或者其它类型的电机。

当电机旋转时，传动器将旋转转换成线性运动。在图1的示例中，滚珠螺母随着转子转动并且引起滚珠螺杆的线性运动。为了防止致动器向包围结构施加旋转力，两个电机被设计和控制成在相反方向上同时旋转。这要求传动器将两个方向上的同时旋转转换成一个方向上的线性运动。在一些示例中，如图1中所示，这通过叠置两个电机并且将它们串行耦合到两部分的传动器来实现，这两个部分各自将它们的相应相反方向上的旋转运动转换成共同方向上的线性运动并且协作地操作以移动单个输出轴。对于滚珠螺杆传动器，如图2A-图2C中具体所示，两个滚珠螺母116、118被制作成它们的滚珠开槽116a、118a在相反方向上盘旋(在图2C的示例中，仅两圈螺纹包含滚珠支承体；所用螺纹数目是任何给定实施方式中的设计选择)。滚珠螺杆120包括沿着它的长度在两个不同方向上切割的螺纹：第一螺纹152，在轴的长度120a的约一半上并且对应于第一滚珠螺母116；以及第二螺纹154，在轴的其余部分120b上并且对应于第二滚珠螺母118。当组装时，由对准的在滚珠螺杆中的螺纹和在滚珠螺母中的开槽形成的管由在滚珠返回116b、118b内自由循环的滚珠支承体121填充。图2A和图2C中所示滚珠回程类型仅用于示例—根据比如部分的尺寸、涉及到的力和封装要求这样的因素可以使用各种滚珠回程设计。滚珠支承体121适于将滚珠螺母上的转矩转变成滚珠螺杆的线性运动，或者相反。在一些示例中，如图1中所示，滚珠螺母比电机更短并且位置朝向致动器的中间(例如与电机的中间或者外端相对)。这具有的优点在于增加滚珠螺杆的整个可能行程。两个电机102、104定位成其间有如下间隙(见图1)，该间隙为滚珠螺杆120的承载第一螺纹152的分节120a提供从第一电机102延伸出去的空间而不进入第二滚珠螺母118。类似地，滚珠螺杆120的承载第二螺纹154的分节120b在轴缩回时并未进入第一滚珠螺母116。

在选择用于在悬挂中使用的旋转-线性传动器时的一个约束在于，线性输出应当反向可驱动，也就是未经弹簧加载的质量向输出轴施加的力造成电机旋转而无干扰。也希望使后冲最小，也就是对输出轴的外力的方向改变应当转化成电机的诱发旋转的方向改变而最少量运动未被转换。另一约束在于应当使反射惯量(传动器的有效惯量)最小。也就是说，在从输入到输出查看致动器时，传动器应当在旋转与线性运动之间转换而不添加附加的反射惯量项。滚珠螺杆是在平衡这些约束时提供灵活性的传动器的一个示例。在一些应用中可以适合的传动器的其它示例包括滚柱螺杆、磁螺杆、静压螺杆、导螺杆和锥形滚柱螺杆。

滚珠螺杆传动器递送的力依赖于在滚珠螺母与滚珠螺杆之间的接口中的滚珠支承体数目，该数目依赖于螺杆的直径和包含滚珠的螺纹数目。在接口中的螺纹数目依赖于螺母的长度和螺纹的节距。增加的滚珠螺杆直径允许滚珠螺母与滚珠螺杆之间的接口在每个螺纹容纳更多滚珠支承体从而允许更少螺纹并且因此允许更短螺母递送给定的力。类似地，增加的螺纹节距容纳更多螺纹、因此容纳更多滚珠并且因此对于给定的长度具有更多的力或者对于给定的力需要更少的长度。滚珠螺母的长度又对电机组件的总高度设定约束。在一个示例中，给定致动器的所需力和对用于滚珠螺母的可用长度的封装约束，并且选择滚珠螺杆直径和螺纹节距以容纳它们而又最小化反射惯量，这在下文中有所讨论。

图3A和图3B示出了图1的叠置的致动器100在车辆悬挂300a、300b中的示例安装。图3C示出了图3B的悬挂300b的概要视图。除了致动器100之外，悬挂300a、300b也包括弹簧302a、302b这一被动悬挂元件。悬挂300a、300b也包括结构元件：上控制臂304、关节306和下控制臂308。车轮组件310(图3C)附接到关节306和下控制臂308。车轮组件310将悬挂耦合到地面313。致动器经过套管318a连接到悬挂而经过第二套管318b连接到车体314。在一些示例中，套管318a、318b是用来装配被动减震器的标准套管。结构元件维持车轮毂310与车辆的弹簧加载的质量(即车体314)之间的几何关系。在图3A和图3B的视图中，致动器壳122成形为适于作为散热器的鳍状件。

在一些示例中，如图3A和图3B中所示，被动悬挂元件包括螺旋弹簧。被动悬挂元件支撑车辆的静态负载，从而当车辆静止并且致动器未被供电时，致动器处于其运动范围的中点。叠置的反向旋转电机结构的一个优点在于它可以被设计成配合于如在车辆悬挂中目前使用的典型螺旋弹簧的内径内。弹簧可以在如图3A中所示连接于输出轴120的末端与车辆结构之间的致动器的整个长度上延伸，或者弹簧可以如图3B中所示锚定到致动器的壳122而不是输出轴。在图3B中，套筒316将弹簧302b耦合到壳122。在一些示例(未示出)中，第二螺旋弹簧从套筒316向致动器的另一端(图3B中的底端)延伸。在这样的示例中，套筒可以沿着致动器壳自由滑动以容纳弹簧和致动器的相对运动而又防止二者摩擦。在图3B的示例中，主动悬挂结构颠倒而电机在底部(车轮端)，并且滚珠螺杆在顶部从而延伸到车体314中。可以按照任一示例的定向来实施在致动器的少于全长度内使用弹簧的示例。

在一些示例中，如图3D中所示，被动悬挂元件包括空气弹簧320。在空气弹簧悬挂300c中，柔性袋体用作弹簧元件，并且袋体内所含空气的压力变化以控制由袋体施加的力。与主动悬挂组合，可以控制空气弹簧悬挂元件以弥补静态负载(比如乘客重量)的改变而不明显改变系统的总弹簧比率。在一些示例中，如图所示，空气弹簧安装于滚珠螺杆的输出轴周围并且取代图1的波纹管从而将电机相对于外部元件密封起来。在这一示例中，根据空气弹簧的设计，修改输出轴120的空气通道的设计并且可以完全去除通道。也注意的是，在这一示例中，致动器结构如图3B中所示颠倒。电机位于悬挂的车轮端而输出轴和空气弹簧向上驱动到车辆结构314中。这一配置的优点在于它容纳如下设计，其中空气弹簧比电机组件更庞大而无需改变针对标准被动悬挂而设计的车辆结构，因为在悬挂的顶端(在震动塔(shock tower)中)比在车轮毂有更多空间。在其它示例中，电机结构保持于顶部而空气弹簧和滚珠螺杆位于悬挂的底部。在图3D的示例中示出了空气弹簧中的滚柱320a在空气弹簧的向下端。在其它示例中，滚柱可以位于顶端或者可以使用无滚柱(non-rolled)空气弹簧。

在一些示例中，电机和传动器向悬挂提供充分的结构强度，从而可以取消一个或者两个控制臂，由此简化了悬挂，但是增加了消除来自主动部件的力矩的重要性。

在一些示例中，如图4A和图4B中所示，两个电机202、204位于平行配置中。电机可以如图所示共用单个壳206或者它们可以在单独的壳中。在平行轴线211、213上的两个输出轴210、212由轭214和棒216接合。为了减小对支撑结构的反作用转矩，如在叠置的示例中那样，两个电机202、204在相反方向上操作。输出轴210、212如上文所述经过传动器222、224耦合到电机。沿着第三轴线227的支撑轴226经过套管318b维持电机相对于车体(未示出)的位置，而弹簧230将轭214耦合到套管318b。棒216通过锚232(如图3C和图3D中那样耦合到套管318a，未示出)耦合到悬挂。波纹管234在顶部和底部覆盖中间输出轴210、212。平行配置提供与叠置配置类似的力、但是需要更少竖直空间，这在一些应用中是有利的。

传动器的使用在使用直接线性电机时没有的在主动悬挂设计上引入了一些灵活性。具体而言，传动器引入了可以允许使用更小电机的非统一运动比率或者机械优点。用于整个系统的运动比率MR是转子相对于定子的有效线性速率除以车轮组件在轮胎与地面的接触点(称为轮胎接触斑点)的速率。这一总运动比率是系统内的两个运动比率的乘积：

MR＝MR_k*MR_rot，                                    (1)

其中MR_k是根据悬挂几何性质所产生的运动学运动比率而MR_rot是旋转-线性传动器的运动比率。将运动学运动比率MR_k定义为输出轴的线性速率除以在轮胎接触斑点处的竖直车轮速率(参照图3C，将下控制臂308视为杠杆，MR_k将对应于套管318a沿着臂308相对于臂的总长度而言的放置)。将传动器运动比MR_rot定义为转子相对于定子的速率除以输出轴的速率(取决于滚珠螺杆设计和电机尺寸)。对于具有节距P_bs的滚珠螺杆和具有转子直径d的转子电机，发现MR_rot为：

MR_rot＝π*d/Pbs。                                    (2)

在典型车辆悬挂中，运动学运动比率的范围为0.5-0.65。对于统一的总运动比率，这将导致1.5-2.0的MR_rot，但是MR_rot的更大值(通过选择适当滚珠螺杆来实现)提供附加的设计灵活性。为了称为β的恒定电机效率，电机的体积按照(1/MR)²成比例改变。因此增加运动比率允许使用更小电机而无需具有更大β的电机。另一方面，增加的运动比率造成反射惯量增加，这在下文中有所描述。

为了控制致动器，命令送往向电机供应电流的一个或者多个放大器。一般而言，命令指示致动器应当向悬挂施加的力。致动器用来抵消未经弹簧加载的质量(车轮)相对于弹簧加载的质量(车辆)的加速度，从而车辆并未经历加速。如上文所言，传动器引入直接线性致动器中没有的反射惯量分量。在一些示例中，控制对电机进行驱动的放大器以补偿反射惯量，从而无需适配输入力信号以考虑传动器。可以将反射惯量建模为质量，其中由于该质量而对输出力的影响是基于车辆和车轮的相对加速度。发现有效反射质量为：

M_REFL＝J_rot*(MR_k*MR_rot*(2/d))²，                    (3)

其中J_rot是系统的通常以kg-m²为单位的总旋转惯量。

根据传动器的运动比率MR_rot来发现致动器在车轮处的电磁输出力F_EM：

F_EM＝MR_rot*(2/d)*T_EM，                              (4)

其中d是转子的直径而T_EM是电磁转矩。在这一示例中，假设图1的两个电机的性质相同并且等同地求和到数学模型中。

旋转电机施加的力作用于传动器的反射惯量而不是直接作用于未经弹簧加载的质量。旋转电机的控制用来去除反射质量的影响从而简化外部控制。为了这样做，测量整个反射质量的加速度并且乘以反射质量以确定纠正力：

F_COR＝-MR_REFL*(a_c-a_w)                              (5)

其中a_c是车体的加速度而a_w是车轮组件的加速度并且从位置传感器知道差分加速度(a_c-a_w)(例如通过对位置传感器输出求差分并且如果需要则从旋转加速度转换成线性加速度)。这一纠正力然后与从外部控制电路请求的输出力相加，从而致动器作为整体产生所请求的力。

在一些示例中，在频域中进行控制计算。在上至约4Hz-6Hz的低频，反射惯量项对经过传动器从车轮到车辆传送加速度的影响可忽略不计，并且该控制直接地基于加速度。在更高频率，反射惯量明显、从而增加所不希望的加速度从车轮到车辆的传送，并且控制计算将所得质量项纳入考虑之中以减少这一影响。

在一些示例中，编码器144a、146a的输出用来确定车轮和车辆的相对加速度。编码器的输出被差分两次以从位置转换成加速度。在一些示例中，具有正弦/余弦轨道的编码器在它的增量位置与跟踪滤波器一起使用。在这一示例中，加速度在滤波器内部被估计并且按照需要由控制算法使用。在编码器指示的角位置与输出轴的线性延伸量之间的转换是基于传动器的设计—例如对于滚珠螺杆，旋转量除以螺纹节距以得到线性位移。在一些示例中，使用耦合到电机之一的仅单个编码器，并且根据在电机与传动器之间的已知几何关系来推断另一电机的位置。

使用单个放大器增加各部分之间的变化(容差累加)和柔量(compliance)的影响。在一些示例中，这使两个电机之间转子的相对对准成为致动器组件设计和制作中的重要容差。在一些示例中，单个放大器用来基于单个编码器来驱动两个电机。电机被布置成例如通过布置定子的线圈异相180°基于共同输入信号在相反方向上产生相等转矩(依赖于在给定电机设计中使用的极数，其它相角将是适合的)。

当车辆加速或者刹车(即在行驶方向上而非竖直地受到加速)时，一般顺应地装配的未经弹簧加载的质量受到转矩，其中一些转矩经过输出轴送往致动器中从而旋转转子。当仅使用一个放大器时，诱发旋转使转子脱离控制算法所预计的相位对准。因而电机可能并未针对共同信号产生相等转矩，并且峰值转矩有所减少。在一些示例中，为了应对这一点，电机被设计成容许输出轴的预计数量的诱发旋转而未移出控制范围以外足够远从而引起问题。也就是说，对于预计程度的诱发旋转，在电机之间的相对转矩变化相对于产生的总转矩将很少量。这例如通过选择极总数少(例如少至12极)的电机来完成。这样的电机的示例是来自Washington，NY的ParkerBayside of Port、型号为K089300的电机。在一些示例中，使用附加的轴位置传感器，并且控制环基于致动器的部件的已知几何性质来补偿由于诱发转矩而产生的力改变。

在一些示例中，车辆的刹车和加速可能对输出轴和转子产生不同程度的诱发旋转。为了补偿这一点，电机可以与如下定子一起组装，这些定子具有偏离理想对准的预先存在的已知程度的旋转，从而在刹车和加速期间的转矩相同。在一些示例中，悬挂也包括对车辆在行驶方向上的加速度进行测量的加速度计(如与致动器补偿的竖直加速度相对)。这一信息可以用来预测和补偿强烈的刹车或者加速诱发旋转。

在一些示例中，除了惯量补偿控制环之外，外控制环还用来控制电机，从而致动器直接响应于力命令输入、也就是从外部控制的观点来看，将致动器作为力源来直接控制。为了实现这一点，传感器用来确定致动器的力输出。反馈测量的力输出并且与反馈环中的预期力命令组合以将致动器驱动成预期力输出。力反馈值可以是直接力感测器件，如应变仪的输出或者它可以是欠直接的输出，比如车辆侧和车轮侧加速度之差除以质量值。

其它实施方式在所附权利要求书和可以向申请人授权的其它权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种车辆悬挂，将车轮组件耦合到弹簧加载的质量，所述车辆悬挂包括：

主动悬挂元件，耦合到所述车轮组件和所述弹簧加载的质量并且，包括：

第一旋转电机；

第二旋转电机；以及

传动器，耦合到所述第一和第二旋转电机；

其中所述传动器将所述第一旋转电机在第一方向上的旋转和所述第二旋转电机在第二方向上的同时旋转转换成输出轴在单个方向上的线性运动，其中，所述第一方向和所述第二方向是相反的方向。

2.根据权利要求1所述的车辆悬挂，其中：

所述第一和第二旋转电机被串行布置并且围绕共同轴线旋转。

3.根据权利要求2所述的车辆悬挂，其中所述传动器包括：

第一滚珠螺母，耦合到所述第一旋转电机；

第二滚珠螺母，耦合到所述第二旋转电机，所述第一和第二滚珠螺母构造有相反螺纹方向；以及

滚珠螺杆，具有与所述第一滚珠螺母的螺纹方向匹配的第一螺纹区域和与所述第二滚珠螺母的螺纹方向匹配的第二螺纹区域。

4.根据权利要求1所述的车辆悬挂，其中：

所述第一旋转电机围绕第一轴线旋转，而所述第二旋转电机围绕与所述第一轴线不同的第二轴线旋转。

5.根据权利要求4所述的车辆悬挂，其中所述传动器包括：

第一旋转-线性传动器，耦合到所述第一旋转电机；

第二旋转-线性传动器，耦合到所述第二旋转电机；以及

轭，耦合到所述第一和第二旋转-线性传动器。

6.根据权利要求5所述的车辆悬挂，其中：

所述第一和第二旋转-线性传动器各自包括耦合到相应旋转电机的滚珠螺母以及耦合到对应滚珠螺母和所述输出轴的滚珠螺杆。

7.根据权利要求1所述的车辆悬挂，还包括：

螺旋弹簧，其中包括所述第一和第二旋转电机的子组件至少部分地位于所述螺旋弹簧内。

8.根据权利要求7所述的车辆悬挂，其中：

所述第一和第二旋转电机完全位于所述螺旋弹簧内。

9.根据权利要求1所述的车辆悬挂，还包括：

空气弹簧悬挂元件，其中所述输出轴的从所述第一和第二旋转电机延伸出去的部分位于所述空气弹簧悬挂元件内。

10.根据权利要求1所述的车辆悬挂，还包括：

第一功率放大器，耦合成至少驱动所述第一旋转电机；

位置传感器，指示所述传动器的位置；以及

控制电路，耦合到所述位置传感器和所述第一功率放大器并且配置成操作所述功率放大器以基于所述位置传感器的位置指示来协作地驱动所述第一和第二旋转电机。

11.根据权利要求10所述的车辆悬挂，其中：

所述控制电路基于所述第一和第二旋转电机以及所述传动器的容差的组合，根据所述第一旋转电机的位置来推断所述第二旋转电机的位置。

12.根据权利要求10所述的车辆悬挂，还包括：

第二功率放大器，耦合成驱动所述第二旋转电机；

其中所述控制电路也耦合到所述第二功率放大器。

13.根据权利要求10所述的车辆悬挂，其中：

所述位置传感器包括耦合到所述第一旋转电机的旋转位置传感器，并且所述第二旋转电机的位置根据所述第一旋转电机的位置来推断。

14.根据权利要求10所述的车辆悬挂，其中：

所述位置传感器包括耦合到所述第一旋转电机的第一旋转位置传感器和耦合到所述第二旋转电机的第二旋转位置传感器。

15.根据权利要求1所述的车辆悬挂，还包括：

传感器，指示所述传动器的移动；以及

控制电路，接收力命令并且配置成：

基于所述传动器的反射惯量和从所述传感器计算的加速度来计算补偿力，

根据所述力命令和所述补偿力来计算总力，并且

基于所述总力来操作所述第一和第二旋转电机。

16.根据权利要求1所述的车辆悬挂，还包括：

传感器，指示所述传动器的力输出；以及

控制电路，接收力命令和指示的力输出并且配置成基于所述力命令与所述指示的力输出之差来修改向所述第一和第二旋转电机提供的控制命令。

17.根据权利要求1所述的车辆悬挂，还包括：

波纹管，包围在所述车辆悬挂的第一端处的在所述第一和第二旋转电机外部延伸的所述传动器的部分并且将所述第一和第二旋转电机的内部相对于周围环境密封起来；

其中所述传动器包括经过输出轴伸展并且将流体从所述波纹管耦合到在所述车辆悬挂的第二端处的体积的通道。

18.根据权利要求1所述的车辆悬挂，还包括：

耦合到所述车轮组件和弹簧加载的质量的链接，以控制所述车轮组件与所述弹簧加载的质量之间的相对运动的几何性质。

19.一种用于车辆悬挂的装置，包括：

第一旋转电机；

第二旋转电机；以及

传动器，耦合到所述第一和第二旋转电机；

其中所述传动器将所述第一旋转电机在第一方向上的旋转和所述第二旋转电机在第二方向上的同时旋转转换成输出轴在单个方向上的线性运动，其中，所述第一方向和所述第二方向是相反的方向；

传感器，指示所述传动器的力输出；以及

控制电路，接收力命令和指示的力输出并且配置成基于所述力命令与所述指示的力输出之差来修改向所述第一和第二旋转电机提供的控制命令。

20.根据权利要求19所述的用于车辆悬挂的装置，其中：

所述第一和第二旋转电机被串行布置并且围绕共同轴线旋转。

21.根据权利要求20所述的用于车辆悬挂的装置，其中所述传动器包括：

第一滚珠螺母，耦合到所述第一旋转电机；

第二滚珠螺母，耦合到所述第二旋转电机，所述第一和第二滚珠螺母构造有相反螺纹方向；以及

滚珠螺杆，具有与所述第一滚珠螺母的螺纹方向匹配的第一螺纹区域和与所述第二滚珠螺母的螺纹方向匹配的第二螺纹区域。

22.根据权利要求19所述的用于车辆悬挂的装置，其中：

所述第一旋转电机围绕第一轴线旋转，而所述第二旋转电机围绕与所述第一轴线不同的第二轴线旋转。

23.根据权利要求19所述的用于车辆悬挂的装置，还包括：

螺旋弹簧，其中包括所述第一和第二旋转电机的子组件至少部分地位于所述螺旋弹簧内。

24.根据权利要求19所述的用于车辆悬挂的装置，还包括：

空气弹簧悬挂元件，其中所述输出轴的从所述第一和第二旋转电机延伸出去的部分位于所述空气弹簧悬挂元件内。

25.根据权利要求19所述的用于车辆悬挂的装置，还包括：

第一功率放大器，耦合成至少驱动所述第一旋转电机；

位置传感器，指示所述传动器的位置；以及

所述控制电路，耦合到所述位置传感器和所述第一功率放大器并且配置成操作所述功率放大器以基于所述位置传感器的位置指示来协作地驱动所述第一和第二旋转电机。

26.根据权利要求25所述的用于车辆悬挂的装置，其中：

所述控制电路基于所述第一和第二旋转电机以及所述传动器的容差的组合，根据所述第一旋转电机的位置来推断所述第二旋转电机的位置。

27.根据权利要求25所述的用于车辆悬挂的装置，还包括：

第二功率放大器，耦合成驱动所述第二旋转电机；

其中所述控制电路也耦合到所述第二功率放大器。

28.根据权利要求25所述的用于车辆悬挂的装置，其中：

所述位置传感器包括耦合到所述第一旋转电机的旋转位置传感器，并且所述第二旋转电机的位置根据所述第一旋转电机的位置来推断。

29.根据权利要求25所述的用于车辆悬挂的装置，其中：

所述位置传感器包括耦合到所述第一旋转电机的第一旋转位置传感器和耦合到所述第二旋转电机的第二旋转位置传感器。

30.根据权利要求19所述的用于车辆悬挂的装置，还包括：

传感器，指示所述传动器的移动；以及

控制电路，接收力命令并且配置成：

基于所述传动器的反射惯量和从所述传感器计算的加速度来计算补偿力，

根据所述力命令和所述补偿力来计算总力，并且

基于所述总力来操作所述第一和第二旋转电机。

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