CN107614297B - 使用磁流变流体离合器装置的动态运动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种主动悬架系统，包括：至少一个偏压装置，构造成从结构支撑主体；和至少一个电机。磁流变(MR)流体离合器装置耦接到至少一个电机以接收来自所述电机的转矩，MR流体离合器装置可控制地传递可变的量的转矩。机械装置位于至少一个MR流体离合器装置和主体之间以将从所述至少一个MR流体离合器装置接收到的转矩转换成所述主体上的力。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输出信号以控制至少一个MR流体离合器装置，以在所述主体上施加期望的力以根据期望的运动性能控制所述主体的运动。

Description

使用磁流变流体离合器装置的动态运动控制系统

技术领域

本申请整体涉及磁流变(MR)流体离合器装置，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装置进行运动的动态控制的主体。

背景技术

在所期望的方向上运动的主体(如车辆)也不可避免地经历其它方向的运动。这种不期望的运动往往由主体行进所通过的媒介的干扰引起。例如，在车辆中，无论是通过陆地、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的位移、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熟知运动。对于某些易受影响的个体，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媒介如道路和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和连杆(也称为麦克弗森支柱)、双A臂(也称为双叉形杆或SLA)、拖臂、半牵引臂、多连杆、叉、剪刀、枢轴等等。

在车辆如汽车中，每个车轮组件通过一个或多个连杆连接到底盘。连杆被定义为在每个端部具有接合件或多个接合件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，以减少振动传递到底盘。然而，遗憾的是，使用衬套还将对准确控制车轮运动可能不良的顺应性引入连接装置。

在主动悬架中，受控的力例如通过在主体的簧载质量(sprung mass)与其乘员之间以及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阻尼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车体的质量。主动悬架系统可能引入独立于相对轮运动和速度的力。

通常，所有的运动学诱导的轮力为由轮胎和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。轮胎和道路之间发生的力通过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度取向，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接触点与道路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惠)和全牵引臂悬架(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、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)被限制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，改变了整个胎面宽度。

胎面宽度变化产生侧向力、较高的滚动阻力和车辆的方向稳定性的劣化。传统的乘用车通常具有在回弹期间随着弹跳而变宽和变窄的胎面宽度。当隆起块同时压缩独立轮轴的两个轮子时，通过一个车轮的横向运动施加到主体的侧向力通常由来自另一个车轮的侧向力平衡。遗憾的是，隆起块很少在车辆的两侧同时生成相等的弹跳和回弹，并且不平等的轮运动导致从胎面宽度变化向车体施加净侧向力。

由于不利于胎面宽度的变化，因为将传统的悬架构造成几何结构地消除胎面宽度变化，由于前后悬架的理论“滚动中心(roll center，侧倾中心)”的定位，倾向于在转弯期间产生不可接受的滚动水平。对于驾驶员和乘客而言，过度的滚动是不舒服的，可能会对轮胎抓地力产生不利影响，并且使用了所需的有价值的悬架行程以避免悬架在颠簸角落达最低点。悬架滚动中心为车辆中心(从前方观察)和轮轴中心(从侧面观察)的理论点，在受到离心力时，主体将围绕轮轴中心旋转。悬架滚动中心也是侧向力可以被视为通过悬架有效地施加到簧载体质量的点。因此，车体滚动的倾向与辊体中心和车体重心之间的距离成正比，并且使滚动中心最小化的辊的最佳位置处于载簧质量的重心的高度。然而，辊的中心越高，胎面宽度变化越大。通过辊的中心在地平面以上，弹跳时胎面宽度会增加并且回弹时会减小。应理解，滚动中心的位置随着悬架位置而不断变化。

车轮外倾角为调节车辆悬架特性的另一变量。外倾角为车轮中心平面与至道路平面的竖直面之间的角度。当轮胎的顶部向外倾斜远离车辆中心时，外倾角为正的，当向内倾斜时，外倾角为负的。当车辆装载到其设计重量时，稍微正的外倾角值，例如0.1度被认为在保持轮胎在拱形路面上尽可能竖直时是理想的，因为其具有低的滚动阻力和均匀的轮胎磨损。许多乘用车悬架采用约零度和负1.3度之间的静态外倾角，并通过选择性悬架顺应性来影响动态外倾角变化，以抵消负静态外倾角，以在转弯时在外胎上提供接近零的外倾角。有些人表示，在所有情况下将外倾角保持在零，这是现代悬架系统的主要目标，也许是因为轮胎全部设计为以特定的外倾角运行以获得最佳的抓地力，并且甚至与该角度的小偏差也可以减小轮胎抓地力。

当具有独立悬架的车辆转弯时，车轮倾向于与主体一起倾斜。因此，在车体朝向弯曲部的外侧滚动时，外轮相对于道路进入正外倾角，从而减小其横向抓地力。为了应对这种影响，许多悬架连接装置设计成在弹跳时以几何方式引起负外倾角和它们回弹时引起正外倾角，即使此类几何外倾角调节将导致颠簸期间以及转弯期间的外倾角偏移。

具有相对柔软悬架的车辆在制动和加速期间倾向于俯仰，在重制动下前部下降并且后部上升，以及在硬加速期间相反。这种俯仰运动倾向于在简单的线性加速和减速期间在车辆乘员的颈部肌肉上施加比在没有此类主体旋转的情况下更多的应变。此外，许多乘客认为俯仰运动是令人反感的。许多悬架包括防俯冲(以减少制动期间的向前俯仰)和防蹲(以减少加速期间的向后俯仰)构造，以减少这种影响。

简单的防俯冲设计的示例为使用前悬架中的前臂和后悬架中的牵引臂。通过前臂，主体上的有效臂枢轴在车轮的有效臂枢轴的后方。对于牵引臂，有效枢轴的相对位置是反向的。在制动作用下，制动钳倾向于随车轮一起旋转，在主体前部产生向上的反作用力，并在后方产生向下的力，从而产生防俯冲效果。传统的悬架连接装置，如双叉形杆，可以设计成具有成角度地产生有效的前臂长度的叉形杆枢轴。然而，此类布置倾向于在弹跳和回弹期间引起不期望的轮后倾角度变化。因此，一些制造商通过仅修正能起作用的制动器的百分比(通常，约为50％)来妥协。此外，仔细计算出以匹配特定前/后制动力分布的防俯冲几何结构将很少给出防蹲的完美修正。

通常需要改进悬架构造，特别是与主动悬架控制装置一起使用。

用于机动车辆的防倾杆(roll bar)通常用于将机动车辆一侧车轮的车轮悬架与机动车辆另一侧的同一轮轴的相应车轮的车轮悬架弹性耦接。执行耦接，使得当一个车轮向内偏转时，另一个车轮的弹簧作用也沿向内偏转的方向作用。因此，机动车辆在朝向曲线外侧的横向斜率在机动车辆曲线行驶期间减小，部分是因为在曲线中作为外轮的特定车轮的车轮悬架受在曲线中作为内轮的车轮的车轮悬架的弹簧系统额外支持，并且部分是因为在曲线中作为内轮的车轮的车轮悬架在某种程度上被迫相对于车辆的底盘向内偏转方向。

相比之下，在直线行驶期间，防倾杆不大可能影响车辆的弹簧作用特性。

然而，如果铺道不平坦，使得车辆一侧的一个车轮被迫向内偏转方向，而车辆另一侧的相应车轮必须沿向外的偏转方向移动以保持所需的道路接触，由于防倾杆倾向于相互抵消由所述防倾杆耦接的车轮悬架相对于车身的相反运动，驾驶平稳性受到防倾杆的影响。因此，在直线行驶期间，防倾杆可能不合需要地使一个车轮的振动传递到相同轮轴的相对车轮，这损害驾驶平稳度。

如果在直线行驶期间断开防倾杆，则可以消除施加在防倾杆上的安全性和舒适性要求之间的这种矛盾，并且在曲线行驶期间再次自动打开。如果防倾杆可以主动地控制车轮之间的弹性耦接，则可以进一步改进。

现有技术的具有主动扭力杆的防倾杆的缺点在于，为了安全起见，在弯曲行驶期间防倾杆的开启(耦接)一般必须自动而非常快速地进行，因为否则车辆可能在曲线行驶中变得无法控制。与致动器的这些要求相关联的现有技术防倾杆的高成本已经导致以大系列制造的模型中(在大量制造的车辆中)不使用开启防倾杆(switch-on roll bar)(也称为“主动防倾杆”)。

动力学振动控制对于手持式动力工具，特别是具有冲击驱动的手持式动力工具如手持式动力工具可能受到相当大的振动的旋转锤/凿锤等也是有益的。当这些振动被传递到用于将手持式动力工具压靠在工件上的手柄时，操作者感觉到振动不舒服，并且长期暴露于此甚至可能导致伤害。为此，通常使用双层外壳来提供旋转锤的线性振动阻尼，其中，整个锤子悬置在外壳中使得其在其工作方向上具有弹性。这种设计相对昂贵，不能将振动降低到舒适的水平。

基于此，本发明的一个目的是改进最初类型的手持动力工具，使得通过使用MR致动器显著减少与工具脱离的手柄上的振动量。

发明内容

本公开的目的是提供使用磁流变流体离合器装置的新型主动运动控制系统。

本公开的另一个目的是提供使用磁流变流体离合器装置的新型主动悬架控制系统。

本公开的另一个目的是在乘用车中使用此类系统。

因此，根据本公开的第一实施例，提供了一种主动悬架系统，包括：至少一个偏压装置，构造成从结构支撑主体；至少一个电机；耦接到所述至少一个电机以接收来自所述电机的转矩的至少一个磁流变(MR)流体离合器装置，所述MR流体离合器装置可控制地传递可变的量的转矩；在所述至少一个MR流体离合器装置和所述主体之间的机械装置，用于将从所述至少一个MR流体离合器装置接收到的转矩转换成所述主体上的力；至少一个传感器，用于提供指示所述主体或结构的状态的信息；以及控制器，用于接收指示所述主体或结构的状态的信息并输出信号以控制至少一个MR流体离合器装置，以在所述主体上施加期望的力以根据期望的运动性能来控制所述主体的运动。

此外，根据第一实施例，至少一个MR流体离合器装置中的两个MR流体离合器装置接收来自至少一个电机的转矩，两个MR流体离合器装置以相反的方向输出转矩，以引起主体通过所述机械装置的往复运动。

此外，根据第一实施例，传动装置将至少一个电机耦接到至少一个MR流体离合器装置。

此外，根据第一实施例，机械装置包括枢转地互连的连杆。

此外，根据第一实施例，所述机械装置包括齿轮。

此外，根据第一实施例，所述机械装置包括液压网络。

根据第二实施例，提供了一种车辆，包括：如上所述的至少一个主动悬架系统，其中，所述结构为车辆的底盘，并且其中，所述主体为至少一个座椅。

根据第三实施例，提供了一种车辆，包括：如上所述的至少一个主动悬架系统，其中，所述结构为车辆的底盘，并且其中，所述主体为所述车辆的车轮组件，所述车轮组件通过连接装置连接到底盘。

此外，根据第三实施例，所述连接装置能平移地移动，所述机械装置被耦接到所述连接装置，以用于至少一个MR流体离合器装置施加期望的力以使所述连接装置可平移地位移。

此外，根据第三实施例，至少一个偏压装置为包围所述连接装置以向下偏压所述车轮组件的卷簧。

此外，根据第三实施例，所述机械装置为滚珠丝杠装置，并且所述连接装置为螺杆。

此外，根据第三实施例，所述车辆的第一侧上的车轮组件中的一个设置有一个所述主动悬架系统，并且所述车辆的第二侧上的所述车轮组件中的一个包括另一个所述主动悬架系统，对于所述车辆的前轮组件和后轮组件中的至少一个，所述主动悬架系统彼此选择性地独立。

此外，根据第三实施例，所述机械装置包括液压网络，所述液压网络包括在所述MR流体离合器装置之间，以在至少一个方向上调节连接装置的长度的至少一个液压管道。

此外，根据第三实施例，所述液压网络包括与液压管道流体连通以通过活塞的偏压来保持液压管道中的流体压力的偏压活塞系统。

此外，根据第三实施例，偏压活塞系统位于车轮组件的远侧。

此外，根据第三实施例，液压网络包括两个液压管道，以用于在两个方向上调节连接装置的长度。

此外，根据第三实施例，所述两个液压管道中的第一液压管道通过所述偏压活塞系统连接到所述连接装置，并且所述两个液压管道中的第二液压管道直接连接到所述连接装置。

此外，根据第三实施例，所述机械装置为防倾杆，防倾杆具有耦接到所述MR流体离合器装置的第一端以及耦接到所述车轮组件的第二端。

根据本公开的第五实施例，提供了一种动力工具，包括：如上所述的至少一个主动悬架系统，其中，所述结构或主体支撑动力源和工具，并且其中，所述主体为手柄，所述机械装置为所述至少一个MR流体离合器装置与所述手柄或主体之间的接合件。

根据本公开的第五实施例，提供了一种主动平台系统，包括：至少一个平台；将所述平台支撑到地面的至少一对连接装置，使得所述平台相对于地面可位移；至少一个主动悬架系统，包括至少一个电机，用于每个所述连接装置的至少一个磁流变(MR)流体离合器装置，所述MR流体离合器装置耦接到所述至少一个电机以接收来自所述电机的转矩，所述MR流体离合器可控制地传递可变的量的转矩，在每个所述至少一个MR流体离合器装置和相应连接装置之间的机械装置，用于将从所述至少一个MR流体离合器装置接收到的转矩转换为连接装置上的力，以及控制器，用于接收指示平台位置的信息并且用于输出信号以控制所述至少一个MR流体离合器装置，以在连接装置上施加期望的力以使所述平台位移。

此外，根据第五实施例，为多个平台提供单个电机。

此外，根据第五实施例，所述至少一个平台通过静态连接装置和用于接收来自相应的一个所述MR流体离合器装置的致动的两个所述连接装置而连接到地面。

此外，根据第五实施例，所述至少一个平台通过至少三个所述连接装置连接到地面以用于接收来自相应的一个所述MR流体离合器装置的致动。

根据本公开的第六实施例，提供了一种车辆，包括：底盘；车轮组件，至少一对所述车轮组件通过与车轮位置或取向相关联的相应连接装置连接到所述底盘；转向系统，安装到所述底盘并连接到相应的连接装置；主动控制系统，包括电机，至少一个磁流变(MR)流体离合器装置，所述MR流体离合器装置耦接到所述至少一个电机以接收来自所述电机的转矩；所述MR流体离合器装置可控制地传递可变的量的转矩；在所述至少一个MR流体离合器装置和至少一个所述相应连接装置之间的机械装置，用于将从所述至少一个MR流体离合器装置接收到的转矩转换成所述连接装置上的力，至少一个传感器，用于提供指示车辆的状态的信息，以及控制器，用于接收指示所述车辆的状态的信息并且用于输出信号以控制所述至少一个MR流体离合器装置，以在所述连接装置上施加期望的力以独立于转向输入来调节车轮位置或取向。

此外，根据第六实施例，相应的连接装置在平移时可移动，所述机械装置被耦接到用于至少一个MR流体离合器装置的连接装置以施加期望的力以在所述连接装置平移时可位移。

此外，根据第六实施例，用于在车辆的第一侧上的车辆组件中的一者的一个所述主动控制系统，并且还包括用于在车辆的第二侧上的车轮组件中的一者的另一个所述主动控制系统，对于所述车辆的前轮组件和后轮组件中的至少一者，主动控制系统彼此选择性地独立。

此外，根据第六实施例，所述机械装置包括液压网络，所述液压网络包括在所述MR流体离合器装置之间以在至少一个方向上调节相应连接装置的长度的至少一个液压管道。

此外，根据第六实施例，所述液压网络包括与液压管道流体连通以通过活塞的偏压来保持液压管道中的流体压力的偏压活塞系统。

此外，根据第六实施例，偏压活塞系统位于车轮组件的远侧。

此外，根据第六实施例，液压网络包括两个液压管道，其用于在两个方向上调节连接装置的长度。

此外，根据第六实施例，所述两个液压管道中的第一者通过所述偏压活塞系统连接到所述连接装置，以及所述两个液压管道中的第二者直接连接到所述连接装置。

根据本公开的第七实施例，提供了一种动态运动控制装置，包括：结构；主体；至少一个电机；耦接到所述至少一个电机以接收来自所述电机的转矩的至少一个磁流变(MR)流体离合器装置，所述MR流体离合器装置可控制地传递可变的量的转矩；在所述至少一个MR流体离合器装置和所述主体之间的机械装置，用于将从所述至少一个MR流体离合器装置接收到的转矩转换成所述主体上的力；至少一个传感器，用于提供指示所述主体或结构的状态的信息；以及控制器，用于接收指示所述主体或结构的状态的信息并输出信号以控制至少一个MR流体离合器装置，以在所述主体上施加期望的力以根据期望的运动性能来控制所述主体的运动。

此外，根据第七实施例，至少一个MR流体离合器装置中的两个MR流体离合器装置接收来自至少一个电机的转矩，所述两个MR流体离合器装置以相反的方向输出转矩，以引起主体通过所述机械装置的往复运动。

此外，根据第七实施例，至少一个MR流体离合器装置中的多个MR流体离合器装置接收来自所述至少一个电机的转矩，所述多个MR流体离合器装置输出转矩以便通过一个或多个机械装置对主体的多个自由度施加力。

附图说明

图1为在本公开的系统中使用的磁流变流体离合器装置的示意图；

图2为用于座椅平台的使用图1所示的MR流体离合器装置的主动悬架系统的示意图；

图3A为图2的主动悬架系统的齿轮传动实施方案的示例性侧视图；

图3B为图3的在主动悬架系统升高时的齿轮传动实施方案的立体图；

图3C为图3的在主动悬架系统下降时的齿轮传动的立体图；

图4A为图3的在主动悬架系统升高时的缆线实施方案的立体图；

图4B为图3的在主动悬架系统下降时的缆线实施方案的立体图；

图5为使用用于乘用车的车轮组件的MR流体离合器装置的主动悬架系统的立体图；

图6为作用在主体组件的结构连杆上的单个MR流体离合器装置的立体图；

图7为作用在主体组件的结构连杆上的一对MR流体离合器装置的立体图；

图8A为作用在主体组件的滚珠丝杠的螺母上的一对MR流体离合器装置的示意性剖视图；

图8B为作用在主体组件的滚珠丝杠上的一对MR流体离合器装置的示意性剖视图；

图9为具有防倾杆的乘用车的示意图；

图10为主动悬架系统中具有一对MR流体离合器装置的防倾杆的示意图；

图11为分离的防倾杆部分的立体图，每个所述防倾杆部分由主动悬架系统中的一对MR流体离合器装置和连接装置操作；

图12为分离的防倾杆部分的立体图，每个所述防倾杆部分由主动悬架系统中的一对MR流体离合器装置和齿轮操作；

图13至图17为使用MR流体离合器装置的乘用车的主动悬架系统的示意图；

图18和图19为使用MR流体离合器装置的乘用车的主动转向系统的示意图；

图20为使用MR流体离合器装置的用于乘用车的主动枢转点和可伸展的悬架连接装置的示意图；

图21为使用图1的MR流体离合器装置中的一个或多个的MR流体致动器单元的示意图；

图22为根据本公开的使用具有MR流体致动器单元的主动悬架的具有手柄的动力工具的示意图；

图23为具有图22的工具的平移运动的手柄的示意图，该图示出了MR流体致动器单元；

图24为具有主动悬架系统的手柄的示意图，其中所述主动悬架系统在手柄和工具之间的枢转点具有MR流体致动器单元；

图25A为使用装配到具有2个自由度(DOF)的座椅上的MR流体致动器单元的动态运动控制系统的示意图；

图25B为图25A的MR致动器的2DOF机械装置的示意图；

图26为使用装配到具有3DOF的座椅的MR流体致动器的动态运动控制系统的示意图；

图27为使用装配到共享单个动力源的一排座椅上的MR流体致动器单元的动态运动控制系统的示意图；以及

图28为主动悬架连杆的示意图。

具体实施方式

参考附图并且更具体地参见图1，该图示出了通用磁流变(MR)流体离合器装置10，其被配置成基于接收到的输入电流而提供机械输出力。图1的MR流体离合器装置10为可以在下文描述的系统中使用的MR流体离合器装置的简化表示。在下文描述的系统中使用的MR流体离合器装置可具有额外的部件和特征，如鼓、冗余电磁体、MR流体膨胀系统等。具体地，下文所述的MR流体离合器装置10可为MR流体致动器单元11(图21)的一部分。

MR流体离合器装置10具有带径向盘13的驱动构件12，该组件也称为输入转子。MR流体离合器装置10还具有从动构件14，其中环形板15与径向盘13相互交错以限定填充有MR流体16的环形室，所述环形室由外壳17限定，外壳与从动构件14成一整体。从动构件14和环形板15的组件也称为输出转子。在图1的示例中，驱动构件12可为与动力输入机械连通的输入轴，而从动构件14可与动力输出(即，力输出、转矩输出)机械连通。MR流体16为一种智能流体，其由设置在载体流体(通常为一种油)中的可磁化粒子构成。MR流体也可在没有流体的情况下仅由可磁化的粒子组成。当经受磁场时，流体可增加其表观粘度，潜在地成为粘塑性固体的点。表观粘度由工作剪切应力和在相对剪切表面-即驱动侧上的径向盘13和环形板15以及环形室17中的外壳17的壁之间所包括的MR流体的工作剪切速率之间的比率限定。磁场强度主要影响MR流体的屈服剪切应力。可以通过使用控制器改变由集成在外壳17中的电磁体18产生的磁场强度(即，输入电流)来控制处于其激活(“接通”)状态的流体的屈服剪切应力。因此，MR流体的传递力的能力可以用电磁体18来控制，从而用作构件12和14之间的离合器。电磁体18被构造成改变磁场的强度，使得构件12和14之间的摩擦力足够低以允许驱动构件12与从动构件14自由旋转，并且反之亦然。

参考图21，MR流体致动器单元11一般示为由动力源A(例如，电机)、减速器B、至少一个MR流体离合器装置10和输出装置C或机械装置构成。输出装置C可为旋转到旋转装置(rotary-to-rotary)或旋转到线性(rotary-to-linear)装置。在图21中，MR流体致动器单元11具有两个MR流体离合器装置10。另选地，可以设想具有单个MR流体离合器装置10，其中偏压构件或类似的施力构件提供对抗力(antagonistic force)以使MR流体致动器单元11能够双向输出。

根据图2，主动悬架系统一般由20示出，该系统包括上述类型的MR流体离合器装置10。这种悬架是“主动的”，因为它通过受控的致动器将力施加到平台上。此类力可独立于悬架平台的环境中的或悬架平台处的相对运动和速度。主动悬架系统20具有或接收来自动力源21(如电机)的致动。主动悬架系统20具有连接装置22的形式的机械装置，所述机械装置耦接到平台23(例如，仅举几个例子，座椅、托盘、担架、卡车舱、运输箱)，以用于将由MR流体离合器装置10输出的运动传递到平台23，每个MR流体离合器装置10以相反方向输出旋转。传感器或多个传感器24提供指示平台23的状态的信息，并且控制器25接收指示平台23的状态的信息，并将信号输出到MR流体离合器装置10，以使MR流体离合器装置对悬架平台23施加力。另选地，传感器24可以位于支撑平台23的结构上和/或位于主动悬架系统的部件上，以测量任何此类部件的状态。可提供与连接装置22平行的附加部件，如空气弹簧26或类似的偏压装置。应注意，为了简单起见，以一个自由度的控制来描述说明，但是可以使用多个致动器来控制主体的多个自由度。此外，多个MR流体离合器装置可以共享相同的动力源，如图2所示，两个MR流体离合器装置10通过传动装置27接收来自单个电机21的致动动力。传动装置27被示出为具有滑轮和皮带，但是可为其它类型，如齿轮箱、链条和小齿轮等。其它装置可以用作空气弹簧的替代物的可变力源。

可变动力源与MR流体离合器装置10的组合具有混合动力系统的优点，在混合动力系统中，一个装置或另一个装置可以根据工作条件进行控制(或两者同时)。在动力源为电机的示例中，可以控制电机速度和可用转矩以及由MR流体离合器装置10传递的转矩。这可能会增加潜在的操作点，同时提高系统的整体性能或效率。MR离合器的输出可以与输入脱离。在一些应用中，这可能有助于将惯性与输入脱离，以免影响输出的响应时间。

图3A至图3C表示图2的系统20的实施方案，其中相同的附图标记将表示相同的部件。在图3A至图3C的系统20的实施例中，在电机21和MR流体离合器装置10之间设置有减速级30和31(即传动装置，由皮带和滑轮构成)，以减小电机输出的转速并增加可用转矩。机械装置22包括小齿轮32和33，小齿轮中的一个连接到MR流体离合器装置10，提供机械装置22的输出齿轮34的顺时针旋转，另一个连接到MR流体离合器装置10，提供输出齿轮34的逆时针旋转。因此，输出齿轮34也为连接装置或机械装置22的一部分，该输出齿轮可沿两个方向旋转并且具有输出臂35，该输出臂具有枢转端，枢转端至少将由MR流体离合器装置10传递的旋转转换成上下运动。连接装置22还可以包括支撑机械装置36，支撑机械装置具有与地面或车辆底盘交接的基座并具有与座椅交接的平台23。支撑机械装置36的位移由上述MR流体离合器装置10的布置来致动。尽管未示出，传感器24和控制器25分别采集指示支撑平台23的结构和/或主动悬架系统20的部件的平台23的状态的信息，并基于所述状态将信号输出到MR流体离合器装置10。例如，控制器25可被编程有平台23的期望性能。期望的性能可为舒适的性能，其中，平台23不得在特定方向(例如，上下)上承受超出给定水平的加速度。因此，控制器25将控制MR流体离合器装置10的性能，以确保平台23在所需性能的限度内移动，尽管所述结构(例如，车辆底盘)受到干扰。同样，期望的性能可以为致使平台23在一些可控方向上限制其运动范围的控制性能。因此，仅举几例例子，主动式悬架系统20以及下面描述的悬架的其它实施例采用主动控制，其中，力被施加以控制物品如乘客支撑平台或车轮组件的运动性能。

图4A至图4B表示图2和图3A至图3C的系统20的实施方案，其中相同的附图标记将表示相同的部件。机械装置22代替依靠刚性连杆、小齿轮和齿轮，而是依赖于缆线或线束40以及提供对抗力的绞盘或滑轮41，以将平台23保持在所需状态。在该实施方案中，两个MR流体离合器装置10沿相同的方向转动。通过一个MR流体离合器装置10将平台23的一点拉到高于另一个MR流体离合器装置10，另一个MR流体离合器装置10将平台23上的一点拉到低于第一MR流体离合器装置10来获得拮抗作用。需注意，通过使用滑轮并且通过使两个MR流体离合器装置10都低于或高于平台23上的安装点，可以获得相同的效果。

图1的MR流体离合器装置10可用于各种车轮悬架，该些车轮悬架用于将车轮组件从轮式车辆的簧载体悬置。MR流体离合器装置10允许车轮组件通过如机械止挡件所限制的弹跳和回弹竖直行程而相对于簧载体运动。仅举几个例子，车轮组件可为乘用车(如汽车)的后轮组件或前轮组件、摩托车的前轮组件或后轮组件、运输车的前轮组件或后轮组件。在一些构造中，相对旋转中心被设置在它们各自的枢轴的后方和外侧。

在一些情况下，在汽车静止并被加载到其设计重量的情况下，上部相对旋转中心和上部枢轴沿着第一大致水平的线设置，以及下部相对旋转中心和下部枢轴沿着第二大致水平的线设置。上部旋转中心和下部旋转中心优选地通过不同的臂长度与它们各自的枢轴分离。应从“ISO/IS 2958”中了解“设计重量”一词，其规定了作为座椅数量的函数的乘用车的载荷。通常，悬架大致在其静止设计重量时的竖直行程的中心。在一些实施例中，主动悬架系统包括适于接收电力的电机，其与一个或多个MR流体离合器装置10中耦接以产生主动控制力。

根据图5、图6和图7，主动悬架系统可包括用于每个车轮组件的子系统50，在该子系统中，耦接到车轮组件的结构连杆51的运动限定相对旋转中心并且该结构连接装置耦接到簧载体，例如通过枢轴和附件(如弹簧52和齿条54)。在图5和图6中，使用单个MR流体离合器装置10，其中在结构连杆51上具有小齿轮53，该小齿轮充当MR制动器，通过在齿条部分54上施加力在无偏压的方向上将结构连杆51的运动制动。在图7中，在结构连杆51上使用一对MR流体离合器装置10，每个MR流体离合器装置10具有一个小齿轮53，该小齿轮限定用于将电机70的旋转输出转换成附接到簧载体的齿条部分54的前后平移的机械装置。相同的布置可用于将构件51相对于齿条54的前后平移运动转换为小齿轮53的旋转运动，并且使用MR流体离合器装置将旋转运动传递到电机70，从而通过电机70进行再生制动提供回收能量的方式。

在一些构造中，第一结构连杆可耦接到车轮组件以限定第一相对旋转中心，并且可在第一枢轴处旋转地耦接到簧载体，其中悬架还包括耦接到车轮组件的第二结构连杆以限定在所述第一相对旋转中心上方的第二相对旋转中心，并且第二结构连杆在所述第一枢轴上方的第二枢轴处旋转地耦接到所述簧载体。车轮悬架可以限定这样的几何结构，该几何结构被选择成当附接在第一或第二结构件中的任一者与簧载体之间的结构连杆51在车轮悬架的竖直行程范围内移动通过主动控制范围时使车轮组件的水平动力学位移最小化。

参考图8A，子系统80使用一对MR流体离合器装置10以使用由电机82提供的动力来控制具有螺杆81的滚珠丝杠的螺母83的旋转(尽管如前所述也可以使用多个电机)。因此，电机82的旋转输出被转换成螺杆81的前后平移。子系统80可被放置在卷簧(如图5)的中间，或者平行于支柱或弹簧/阻尼系统。

参考图8B，子系统85使用一对MR流体离合器装置10以使用电机87提供的动力来控制螺杆86的旋转。使用机械装置84和84’将来自电机87的旋转输出传递到MR流体离合器装置10的输入。输入机械装置84可以沿顺时针方向转动，而输入机械装置84'可以逆时针方向转动。因此，由MR流体离合器装置10中的任一者引起的旋转由滚珠丝杠杆86转换成与滑动构件88连接的螺母89的前后平移。子系统85可被放置在卷簧(如图5)中的中空体积的中间，或者平行于支柱或弹簧/阻尼系统。

在图5至图8所示的实施例中，电机和MR流体离合器装置10可以位于车轮组件远侧，如图13至17所示，所述图示出了将电机致动传递到车轮组件的各种构造。图5至图8示出了被构造成接收来自MR流体离合器装置10的力以主动地控制车轮组件或车辆的其它部件的不同机械装置。可使用液压管道或缆线来传递远程致动，所述液压管道或缆线形成机械装置的一部分。

参考图9和图10，根据另一个实施例，主动悬架系统可应用于用于机动车辆的防倾杆90。为了简单起见，防倾杆90被示为在车辆的后轮上，但是也可以在前轮上使用另一个防倾杆90。这种前和后防倾杆90的布置非常适合于在突然停止或加速时使车辆保持水平。如图10所示，防倾杆90为可旋转地固定在车辆底盘上的分开的扭力杆。防倾杆90具有一对MR流体离合器装置10，该一对MR流体离合器装置连接到车辆的相同轮轴的两个相对的车轮悬架上，从而通过MR流体离合器装置10的作用和电机21的致动同时控制防倾杆90的相对侧。防倾杆90具有用于MR流体离合器装置10的区域，以在相对的车轮悬架的作用运动之间主动地产生力。

参考图11，两个防倾杆部分110为使用具有两对MR流体离合器装置10和连接装置111(即，传动装置)的主动悬架系统连接到底盘(或主体)的机械装置，由此，相对的车轮悬架(即，在防倾杆部分110的端部)的作用运动可在断开状态下完全脱开，从而对车轮的性能具有可忽略的影响。在开启状态下，相对的车轮悬架的弹簧作用运动的最小弹性耦接必须由防倾杆部分110提供。

因此，图11的分开的防倾杆可具有连接到构成MR致动器的MR流体离合器装置10的动力源(即，电磁或液压电机)112。MR致动器被安装到防倾杆部分110的两端中的每个端部(形成分开的毂)上，每个端部控制轮轴的一个车轮。然后通过布置在右轮轴上的一对MR流体离合器装置10以及布置在左轮轴上的另一对MR流体离合器装置10，独立地控制每个轮轴。结果是由于受控力的主动悬架，通过在车体的簧载质量与其乘员以及车轮组件的非簧载质量之间的防倾杆部分110独立于相对位置或速度而被引入车轮组件。

参考图12，示出了与图11相似的构造，但是使用齿轮传动装置120(例如，锥齿轮)代替连接装置111。因此，由于主动悬架系统具有单个电机121和用于每个防倾杆部分110的两个MR流体离合器装置10，所以防倾杆部分110彼此被独立地控制。图12示出了两个电机121，但是仅可以使用一个具有分布力的电机。

在上述布置中，为了提高防倾杆的可靠性，使用MR流体离合器装置10的布置将防倾杆部彼此连接。因此，可以在车辆的直线行驶期间自动地将防倾杆部分彼此脱离，并且在曲线行进期间再次自动地将它们耦接在一起。这通过传感器24收集车辆的状态并且控制器25适当地控制MR流体离合器装置10来完成。

还考虑到离合器装置将第一防倾杆部分连接到第二防倾杆部分，使得它们作为车辆的实际和/或预期的横向加速度的函数一致地旋转。因此，可以在车辆的直线行进期间自动地脱离防倾杆，并且在曲线行驶期间自动地将其再耦接在一起。

如果第一防倾杆部分和第二防倾杆部分可彼此连接以一致地旋转，则防倾杆的离合器装置可以根据替代实施例来实施，使得其可以作为整体被离合器装置轴向位移。离合器装置可以优选地作为车辆的速度和方向盘的转向角和/或角速度和/或车辆的横向加速度来控制，所有这些都可以为由传感器24获得的车辆的状态的一部分。为了在可能的故障期间排除安全隐患，离合器装置可具有冗余度，使得在缺陷的情况下至少部分地起作用。在另一个实施例中，具有MR流体离合器装置10的主动悬架系统可以平行或同心地安装到软扭力杆上，并且仅用作刚度增加器。因此，如上所述的主动悬架系统为相对成本有效的半主动或完全主动的防倾杆，其在曲线行驶期间以及在避让机动动作中总是足够有效，并且还影响车辆的弹簧动作特性以提高驾驶平稳度。

在图13中，MR流体离合器装置10位于远侧，而弹簧130和液压致动器或活塞131位于每个车轮。MR流体离合器装置10使用两个不同的液压管道132和133在两个方向上向每个车轮提供主动运动控制。液压管道中的一者可用于在一个方向上将所需的主动运动控制力传递到车轮的液压致动器或活塞131，而另一管道可用于沿另一方向传递力。偏压构件或弹簧130可用于支撑簧载质量并将负载的一部分传递到非簧载质量。

在图14中，MR流体离合器装置10和组合的弹簧和致动器或活塞系统140(即，活塞被偏压到压力油的偏压活塞系统)位于远侧。MR流体离合器装置10使用每个车轮单个液压管道在一个方向上为每个弹簧和致动器或活塞系统140提供主动运动控制力。系统140中的弹簧提供偏压力以维持管道140中的给定压力，而MR流体离合器装置10提供额外的力以主动地控制输出力。液压管道141可用于将所需的主动运动控制力在一个方向上传递到弹簧系统。弹簧致动器或活塞系统140与轮致动器或活塞143之间的力由液压管道142传递。只有一个液压致动器或活塞143被安装在车轮上，以向车轮提供力。偏压构件或弹簧140可用于支撑簧载质量，并且使用管道142将负载传递到非簧载质量。管道142然后用于支撑簧载质量并为主动悬架系统提供力。所示系统只能在一个方向上提供力。在一些应用中，仅在一个方向上提供主动悬架可提供比被动悬架系统可接受的改进。

在图15中，MR流体离合器或离合器10以及组合的弹簧和致动器或活塞系统150位于远侧。MR流体离合器装置10使用每个车轮两个液压管道在两个方向上为每个弹簧和致动器或活塞系统150提供主动运动控制力。液压管道151A可用于在一个方向上将所需的主动运动控制力传递到弹簧系统，而液压管道151B用于沿另一个方向传递力。弹簧致动器或活塞系统150与轮致动器或活塞152之间的力由液压管道153传递。致动器或活塞152被安装在车轮上，以向车轮提供力。偏压构件或弹簧150可用于支撑簧载质量，并且使用管道153将负载传递到非簧载质量。管道153然后用于支撑簧载质量并为主动悬架系统提供力。再者，系统150中的弹簧提供偏压力以维持管道153中的给定压力，而MR流体离合器装置10提供额外的力以主动地控制输出力。

在图16中，MR流体离合器装置10和弹簧致动器或活塞系统160位于远侧。只有一个液压致动器或活塞被安装在车轮上，以便在两个方向上使用2个不同的液压管道向车轮提供力。MR流体离合器装置10使用每个车轮一个液压管道161在一个方向上向每个弹簧和致动器或活塞系统提供主动运动控制力，而使用液压管道163在另一个方向上将主动运动控制力施加在车轮致动器或活塞162上。弹簧致动器或活塞系统160与轮致动器或活塞162之间的力由液压管道164传递。致动器或活塞162被安装在车轮上，以向车轮提供力。偏压构件或弹簧160可用于支撑簧载质量，并且使用管道164将负载传递到非簧载质量。管道164然后用于支撑簧载质量并为主动悬架系统提供力。系统160中的弹簧提供偏压力以维持管道164中的给定压力，而MR流体离合器装置10提供额外的力以主动地控制输出力。

在图17中，MR流体离合器装置10位于远侧。所示的系统可以在两个方向上提供力。液压致动器或活塞被安装在车轮上，以便在两个方向上使用两个不同的液压管道向车轮提供力。MR流体离合器装置10使用分别用于每个车轮的液压管道171和172在两个方向上向致动器或活塞系统170提供主动运动控制力。致动器或活塞170被安装在车轮，以便平行于弹簧173的作用向所述车轮提供力。偏压构件或弹簧173可用于支撑簧载质量，并且在不使用任何液压管道的情况下将载荷传递到非簧载质量。

在一些实施方案中，主动悬架系统限定了这样的几何结构，该几何结构被选择成通过主动悬架系统的竖直行程产生最小车轮前束(wheel toe)变化。主动悬架系统可被构造和布置成提供限定在车轮组件和支撑表面之间的轮胎补丁的侧向轮胎刚度和横向位移的最大乘积，并且可被构造和布置成通过竖直行程提供围绕竖直轴线的车轮组件的轮缘的角度和车轮组件的轮胎的转弯刚度的最大乘积。悬架还可以限定这样的几何结构，该几何结构被选择成通过悬架的竖直行程产生最小的胎面宽度变化。根据另一实施例，主动悬架系统包括致动构件，该致动构件被连接到车轮组件和簧载体两者并且适于在主体和车轮组件之间施加主动控制力以在竖直车轮位移的总主动控制范围内垂直移动车轮组件。悬架形成这样的几何结构，该几何结构被选择成在轮组件移动通过竖直轮位移的总主动控制范围时产生轮组件的最小水平动力学位移。

根据另一个实施例，主动悬架系统可包括上部结构件和下部结构件，并且适于允许后轮组件通过机械止挡件限制的弹跳和回弹垂直行程相对于簧载体移动。上部结构件耦接到车轮组件以限定上部相对旋转中心，并且在上部枢轴处可旋转地耦接到簧载体。下部结构件耦接到车轮组件以限定下部相对旋转中心，该下部相对旋转中心设置在与上部相对旋转中心相对的车轮组件的重力中心的一侧上，并且在下部枢轴处可旋转地耦接到簧载体。主动悬架系统可限定这样的几何结构，该几何结构被选择成通过主动悬架系统的竖直行程产生车轮组件的重心的最小横向位移，并且通过主动悬架系统的竖直行程改变最小轮外倾角。

在一些实施例中，主动悬架系统还包括连接到车轮组件和簧载体两者的致动器，并且适于在主体和车轮组件之间施加主动控制力以沿车轮组件的竖直行程移动车轮组件。在一些情况下，在汽车静止并被加载到其设计重量的情况下，上部相对旋转中心和上部枢轴沿着第一大致水平的线设置，以及下部相对旋转中心和下部枢轴沿着第二大致水平的线设置。车轮组件的重心的横向位移被最小化，并且通过车轮的竖直行程也使车轮外倾角变化最小化。

根据本发明的另一方面，主动悬架系统包括下部结构件，该下部结构件耦接到车轮组件以限定下部相对旋转中心，下部相对旋转中心设置在与上部相对旋转中心相对的车轮组件的重心侧，并且该下部结构件在下部枢轴处可旋转地耦接到簧载体，并且所述主动悬架系统包括致动器，该致动器连接到所述车轮组件和簧载体两者以限定上部相对旋转中心并且在上部枢轴处可旋转地耦接到所述簧载体。致动器适于在主体和车轮组件之间施加主动控制力，以使车轮组件在主动控制范围内移动。在一些情况下，车轮组件为汽车的前轮组件，并且沿着垂直于车辆行进方向延伸的轴测量的水平动力学位移被控制。主动悬架系统可限定这样的几何结构，该几何结构被选择成通过该主动悬架系统的竖直行程产生最小化的胎面宽度变化。

根据本发明的另一方面，主动悬架系统可包括上部结构件和下部结构件以及致动器。上部结构件耦接到车轮组件以限定上部相对旋转中心，并且在上部枢轴可旋转地耦接到簧载体。下部结构件耦接到车轮组件以限定下部相对旋转中心，该下部相对旋转中心设置在与上部相对旋转中心相对的车轮组件的重力中心的一侧上，并且在下部枢轴可旋转地耦接到簧载体。致动器连接到车轮组件和簧载体两者并且适于在主体和车轮组件之间施加主动控制力，以使车轮组件在主动控制范围内移动。悬架限定了这样的几何结构，该几何结构被选择成通过悬架的竖直行程产生受控的胎面宽度变化。

参考图18和图19，根据本公开的另一个实施例，主动MR流体致动器单元11(如图21所示)与转向构件182串联安装，以便根据车轮位置或其它输入来调节转向角。因此，主动转向系统可以独立地控制两侧，因此有助于在悬架运动时消除内束外张运动(toe-in toe-out movement)。图18的布置通过固定在转向系统的齿条183上的MR流体致动器单元11的输出完成，允许两侧以标准方式一起移动，MR流体致动器单元11用于微调两个车轮的转向角，以达到所需的动力学。图19的布置通过MR流体致动器单元11独立工作并固定到车辆的底盘来完成。这种构造允许每个车轮被独立地控制，从而允许每个车轮角度的所需调节，以达到规定的动力学。需注意，两个MR流体致动器单元11可以共享相同的动力输入或使用不同的动力输入。需注意，图19的构造通过有线式车辆(wire vehicle)产生驱动。在此情况下，主动系统为主动控制系统。

如图20所示，根据另一个实施例，主动悬架系统可包括在枢转点185的MR流体致动器单元，以便改变一个相对于另一个的相对位置。相对位置调节允许将悬架几何结构调节到特定状态。它可以用于例如中和车轮行驶期间的外倾角变化，从而改善主动悬架的性能。也可以通过使用其它MR流体致动器单元11改变悬架连杆186的长度来进行不同的调节。

如图22所示，根据另一个实施例，主动运动控制系统可被安装在工具和工具的脱离部分(通常为手柄)之间，以便降低一者相对于另一者的相对力或加速度的影响。力调节允许手柄上的力变化或加速度相对于特定条件进行控制。它可以用于例如中和在手柄感觉到的力变化或加速度，同时工具仍然在工具的主体上生成高的力变化，从而提高了工具的舒适度。

将描述将在图22中示意性地示出并被设计为旋转锤或冲击锤的手持式动力工具200。手持式动力工具200基本上由外壳204、用于容纳工具208的工具保持器206和由驱动安装在工具保持器206中的工具208的被外壳204包围的驱动装置(未示出)构成。然而，本文所述的动态运动控制也可以安装在其它类型的工具或设备上，手持式动力工具200仅作为示例提供。它也可以安装到未手动操作的工具或设备上，但是如果目标是力变化或减速。还应注意，为了简单起见，将描述单自由度，即工具208相对于外壳204的往复运动，但是可以利用多个MR致动器来控制多自由度的手柄或夹具，例如具有共享相同动力源的多个MR致动器，或者每个MR致动器具有自己的动力源。

驱动装置通常由电动或气动驱动电机以及也由驱动电机驱动的冲击机械装置构成，所述电动或气动驱动电机通过减速齿轮和/或传动装置以旋转方式驱动工具保持器206，工具保持器206中的工具208通过所述驱动装置可操作有冲击力，该冲击力作用在手持式动力工具200的工作方向A上的。

外壳204在远离工具保持器206的端面设置有手柄210。使用手柄210(例如通过或不通过在212处可拆卸地附接到工具保持器206附近的外壳204的附加手柄214)来夹持和保持手持式动力工具200。与外壳204一起，延伸超出外壳204的圆形手柄210包围用于操作者的手的抓握开口216，并且使得他/她更容易地(特别是)在竖直操作期间保持和引导手持式动力工具200，也就是在竖直工作方向A上并且工具208向下取向，而当工作方向A水平取向时，优选地使用附加手柄214。

手柄210主要由垂直于手持式动力工具200的工作方向A延伸的中空套(hollowyoke)224构成，并且由操作者用一只或两只手抓住以便使用手持式动力工具200。手柄210还可以由平行于工作方向A延伸的两个中空腿部226、228构成，并且在中空腿部的邻近外壳204的端面处敞开，从而使外壳204的突起220、222进入腿部226、228。

为了减少例如由手持式动力工具200的冲击机械装置引起的外壳204的振动被转移到手柄210-振动不仅被操作者感到不舒适，而且还可能导致长时间暴露后的伤害-外壳204的两个腿部220、222在侧向游隙中延伸到手柄210的中空腿部226、228中。此外，手柄210不直接抵靠突起220、222或外壳204，而是通过用于使手柄210和外壳204之间的振动脱离的螺旋压缩弹簧(未示出)。为了在使用手持式动力工具200并且对手柄210施加压缩力时防止如上所述已经与外壳204脱离的手柄210倾斜，并且该压缩力被引入，使得该压缩力不平行于工作方向A或该压缩力指向手持式动力工具200的纵向中心平面232(图22)的一侧，两个中空腿部226、228沿着突起220、222的运动与辅助耦接机械装置(未示出)同步。

在图23中，为了降低手柄210的振动水平，MR致动器11的一端被附接到手柄210或主体204中的一者上，以及另一端附接到另一个部件。然后，MR致动器11用于在部件之间施加反作用力，然后减小手柄204上的力变化或加速度，从而实现手柄210与主体204的运动的进一步脱离。当在手柄210上需要抑制力变化或加速时，这是特别有用的。可提供附加的部件，如手柄210和主体204之间的弹簧或阻尼器(未示出)或其间的任何其它部件。连接装置(未示出)也可以设置在手柄210和主体210之间，以引导一个部件相对于另一部件的运动。MR致动器可以与其它部件串联或并联安装。

在另一个实施例中，手柄240可以围绕接合件242枢转而不是平移，并且可以安装MR致动器11以控制手柄240部件相对于主体241的枢转。这种布置在手持式动力工具中特别有用。需注意，结合旋转和平移运动的其它手柄构造可以用MR致动器11来控制，但这里未示出。

如图25A所示，提供了使用MR流体离合器装置10的主动平台250的控制系统的示意图。在主动平台250中，示出了座椅251并且在3个点处被支撑，但是可以使用更多或更少的点。前点可安装在未致动的枢轴支架252上和两个可移动的支架253A和253B上。后支架253A和253B可被安装在允许支架253A和253B彼此独立地移动的接合件上。支架253A和253B分别由MR流体离合器装置10A和10B致动。在图25A中，MR流体离合器装置10A和10B从由单个动力源(未示出)提供动力的轴254获得旋转动力。

图25B为图25A的特写示意图。在所示的实施例中，为了提供向上运动，每个可动支撑件253A和253B仅使用一个MR流体离合器装置10。使用重力作为偏压力来实现向下运动。这将向下加速度限制为1g。如果需要更快的向下运动，则可以使用类似弹簧或附加MR流体离合器的附加偏压构件。在图示的实施例中，使用MR流体离合器装置10A和10B的输出构件14A和14B(隐藏)将MR流体离合器装置10分别连接到枢转构件255A和255B来实现可移动支架253A和253B的向上运动。在所示的实施例中，输出构件14A和枢轴255A之间的连接使用缆线256A实现，以及输出构件14B和枢轴255B之间的连接使用缆线256B实现。可使用其它类型的连接装置，包括齿轮、小齿轮和链条，直接连接装置连接等。由于可移动的支架253A和253B可独立地移动，所以座椅251的所得运动可为平移和旋转(对座椅251的运动的两个自由度，即上/下和滚动)。为了确保连接装置和座椅的自由移动，万向节可装配在可移动的支架253A和253B的端部。可使用其它类型的顺应性连接(即，仅举几个灵活的支架或者万向节)。为了在不需要移动的情况下支撑座椅251，可以为每个致动程度添加MR流体离合器装置10，以便相对于座椅(未示出)的底盘进行制动。

图26为与图25A和图25B中的一者类似的主动平台250的示意图，但是通过三个MR流体离合器装置10作用于三个可移动的支架253上而不是两个，以实现座椅251的俯仰、滚动和上/下移动。还可使用附加的可移动支架。在图26中，可移动支架253C可由MR流体离合器装置10C致动。

图27为共享公共动力源270的多个主动平台250的示意图。动力源270为多个主动平台250通用的轴254提供动力。为了简单起见，示出了用于所有主动平台250的单个轴254，但是轴254可以多个节段构建。轴254的多个节段可与耦接件相连以允许轴在不同取向的功能。多个轴254可使用万向接合件或其它类型的顺应性接合件一个相对于另一个成角度地安装。具有用于多个主动平台250的一个动力源270的该系统为使多个主动平台250彼此独立地移动的手段。

图25A至图27的主动平台可装配有座椅251，并且可成为增强座椅251的运动的增强现实装置的一部分。配备座椅的平台可用于娱乐或模拟环境。也可以开发更复杂的平台。例如，可使用斯图尔特平台来代替所提出的实施例，以提供更多的自由度。斯图尔特平台(Stewart platform)的每个连杆可通过由一个或多个MR流体离合器装置10构成的一个MR流体致动器11驱动。

图28为可以执行与图10所示的装置类似的功能的主动悬架连接装置281的示意图。在图10中，主动悬架通过可调节的刚性防倾杆将力从一个车轮改变到另一个车轮。在图28中，通过增加带有MR致动器单元11的连杆281的长度来实现力从一个车轮到另一车轮，其中MR致动器单元11预加载一侧，以防止加速度转矩传递期间主体的滚动。在图28中，MR流体致动器单元11可向构成压力的液压缸282提供力，并将力通过液压管283传递到可调节主动悬架连杆281的长度的另一缸284。图28的系统可用作主动悬架系统，其能够在转弯期间对汽车进行调平或者可提供可调节的刚性防倾杆来预加载悬架的一侧，以便防止在加速期间发生转矩传递期间车体的倾斜。

Claims (34)

1.一种主动悬架系统，包括：

至少一个偏压装置，构造成从结构支撑主体；

至少一个电机；

至少一个磁流变流体离合器装置，耦接到所述至少一个电机以接收来自所述电机的转矩，所述磁流变流体离合器装置能控制地传递可变的量的转矩；

机械装置，位于所述至少一个磁流变流体离合器装置和所述主体之间，以将从所述至少一个磁流变流体离合器装置接收到的转矩转换成所述主体上的力；

至少一个传感器，用于提供指示所述主体或所述结构的状态的信息；以及

控制器，用于接收指示所述主体或所述结构的状态的所述信息，并用于输出信号以控制所述至少一个磁流变流体离合器装置在所述主体上施加期望的力，以根据期望的运动性能来控制所述主体的运动。

2.根据权利要求1所述的主动悬架系统，所述主动悬架系统包括接收来自所述至少一个电机的转矩的所述至少一个磁流变流体离合器装置中的两个磁流变流体离合器装置，所述两个磁流变流体离合器装置以相反的方向输出转矩，以通过所述机械装置引起所述主体的往复运动。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的主动悬架系统，所述主动悬架系统还包括将所述至少一个电机耦接到所述至少一个磁流变流体离合器装置的传动装置。

4.根据权利要求1和2中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述机械装置包括枢转地互连的连杆。

5.根据权利要求1和2中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述机械装置包括齿轮。

6.根据权利要求1和2中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述机械装置包括液压网络。

7.一种车辆，包括：

至少一个根据权利要求1至6中任一项所述的主动悬架系统，

其中，所述结构为所述车辆的底盘，并且

其中，所述主体为至少一个座椅。

8.一种车辆，包括：

至少一个根据权利要求1至6中任一项所述的主动悬架系统，

其中，所述结构为所述车辆的底盘，并且

其中，所述主体为所述车辆的车轮组件，所述车轮组件通过连接装置连接到所述底盘。

9.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述连接装置能平移地位移，所述机械装置耦接到所述连接装置，以用于所述至少一个磁流变流体离合器装置施加所需的力，以使所述连接装置能平移地位移。

10.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述至少一个偏压装置为卷簧，所述卷簧包围所述连接装置以向下偏压所述车轮组件。

11.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述机械装置为滚珠丝杠装置，并且所述连接装置为螺杆。

12.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述车辆的第一侧上的车轮组件中的一个包括一个所述主动悬架系统，并且所述车辆的第二侧上的所述车轮组件中的一个包括另一个所述主动悬架系统，对于所述车辆的前轮组件和后轮组件中的至少一个，所述主动悬架系统彼此选择性地独立。

13.根据权利要求8和12中任一项所述的车辆，其中，所述机械装置包括液压网络，所述液压网络包括位于所述磁流变流体离合器装置之间的至少一个液压管道，以在至少一个方向上调节所述连接装置的长度。

14.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述液压网络包括偏压活塞系统，所述偏压活塞系统与所述液压管道流体连通以通过活塞的偏压来保持所述液压管道中的流体压力。

15.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述偏压活塞系统位于所述车轮组件的远侧。

16.根据权利要求14和15中任一项所述的车辆，其中，所述液压网络包括两个所述液压管道，以在两个方向上调节所述连接装置的长度。

17.根据权利要求16所述的车辆，其中，两个所述液压管道中的第一液压管道通过所述偏压活塞系统连接到所述连接装置，并且两个所述液压管道中的第二液压管道直接连接到所述连接装置。

18.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述机械装置为防倾杆，所述防倾杆具有耦接到所述磁流变流体离合器装置的第一端以及耦接到所述车轮组件的第二端。

19.一种动力工具，包括：

至少一个根据权利要求1至6中任一项所述的主动悬架系统，

其中，所述结构或所述主体支撑动力源和工具，以及

其中，所述主体为手柄，所述机械装置为所述至少一个磁流变流体离合器装置与所述手柄或所述主体之间的接合件。

20.一种主动平台系统，包括：

至少一个平台；

至少一对连接装置，将所述平台支撑到地面，使得所述平台能相对于所述地面位移；

至少一个主动悬架系统，包括：

至少一个电机，

用于每个所述连接装置的至少一个磁流变流体离合器装置，所述磁流变流体离合器装置耦接到所述至少一个电机以接收来自所述电机的转矩，所述磁流变流体离合器装置能控制地传递可变的量的转矩，

机械装置，位于每个所述至少一个磁流变流体离合器装置和相应连接装置之间，以将从所述至少一个磁流变流体离合器装置接收的转矩转换成所述连接装置上的力，以及

控制器，用于接收指示所述平台的位置的信息并输出信号以控制所述至少一个磁流变流体离合器装置在所述连接装置上施加期望的力，以移动所述平台。

21.根据权利要求20所述的主动平台系统，所述主动平台系统包括所述电机中的用于多个所述平台的单个电机。

22.根据权利要求20和21中任一项所述的主动平台系统，其中，所述至少一个平台通过从相应的一个所述磁流变流体离合器装置接收致动的两个所述连接装置以及通过静态连接装置而连接到地面。

23.根据权利要求20和21中任一项所述的主动平台系统，其中，所述至少一个平台通过至少三个所述连接装置连接到地面，至少三个所述连接装置从相应的一个所述磁流变流体离合器装置接收致动。

24.一种车辆，包括：

底盘；

车轮组件，至少一对所述车轮组件通过相应的连接装置连接到所述底盘，所述连接装置与车轮的位置或取向相关联；

转向系统，安装到所述底盘并连接到相应的所述连接装置；

主动控制系统，所述主动控制系统包括：

电机，

至少一个磁流变流体离合器装置，耦接到至少一个所述电机以接收来自所述电机的转矩，所述磁流变流体离合器装置能控制地传递可变的量的转矩，

机械装置，位于所述至少一个磁流变流体离合器装置与至少一个相应的所述连接装置之间，以将从所述至少一个磁流变流体离合器装置接收的转矩转换成所述连接装置上的力，

至少一个传感器，用于提供指示所述车辆的状态的信息，以及

控制器，用于接收指示所述车辆的状态的信息并输出信号以控制所述至少一个磁流变流体离合器装置在所述连接装置上施加期望的力，以独立于转向输入来调节所述车轮的位置或取向。

25.根据权利要求24所述的车辆，其中，相应的所述连接装置能平移地位移，所述机械装置耦接到所述连接装置，以用于所述至少一个磁流变流体离合器装置施加所需的力以使所述连接装置能平移地位移。

26.根据权利要求24和25中任一项所述的车辆，所述车辆的第一侧上的所述车轮组件中的一个包括一个所述主动控制系统，并且所述车辆的第二侧上的所述车轮组件中的一个包括另一个所述主动控制系统，对于所述车辆的前轮组件和后轮组件中的至少一个，所述主动控制系统选择性地彼此独立。

27.根据权利要求24和25中任一项所述的车辆，其中，所述机械装置包括液压网络，所述液压网络包括位于所述磁流变流体离合器装置之间的至少一个液压管道，以在至少一个方向上调节相应的所述连接装置的长度。

28.根据权利要求27所述的车辆，其中，所述液压网络包括偏压活塞系统，所述偏压活塞系统与所述液压管道流体连通以通过活塞的偏压来保持所述液压管道中的流体压力。

29.根据权利要求28所述的车辆，其中，所述偏压活塞系统位于所述车轮组件的远侧。

30.根据权利要求28和29中任一项所述的车辆，其中，所述液压网络包括两个所述液压管道，以在两个方向上调节所述连接装置的长度。

31.根据权利要求30所述的车辆，其中，两个所述液压管道中的第一液压管道通过所述偏压活塞系统连接到所述连接装置，并且两个所述液压管道中的第二液压管道直接连接到所述连接装置。

32.一种动态运动控制装置，包括：

结构；

主体；

至少一个电机；

至少一个磁流变流体离合器装置，耦接到所述至少一个电机以接收来自所述电机的转矩，所述磁流变流体离合器装置能控制地传递可变的量的转矩；

机械装置，位于所述至少一个磁流变流体离合器装置和所述主体之间，以将从所述至少一个磁流变流体离合器装置接收到的转矩转换成所述主体上的力；

至少一个传感器，用于提供指示主体或所述结构的状态的信息；以及

控制器，用于接收指示所述主体或所述结构的状态的信息并输出信号以控制所述至少一个磁流变流体离合器装置在所述主体上施加期望的力，以根据期望的运动性能控制所述主体的运动。

33.根据权利要求32所述的动态运动控制装置，所述动态运动控制装置包括接收来自所述至少一个电机的转矩的所述至少一个磁流变流体离合器装置中的两个磁流变流体离合器装置，所述两个磁流变流体离合器装置以相反的方向输出转矩，以通过所述机械装置引起所述主体的往复运动。

34.根据权利要求32或33所述的动态运动控制装置，其中，所述动态运动控制装置包括接收来自所述至少一个电机的转矩的所述至少一个磁流变流体离合器装置中的多个磁流变流体离合器装置，所述多个磁流变流体离合器装置输出转矩以通过一个或多个所述机械装置在所述主体的多个自由度上施加力。

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