CN116507549A - 车轮定位系统 - Google Patents

Abstract

用于监测车轮定位和/或用于控制车辆悬架设置以调整定位的装置和系统。本文描述的是用于确定车轮定位(例如，外倾角、主销后倾角和/或前束)的定位监测装置。本文还描述了用于调整外倾角、主销后倾角和/或前束中的一个或多个的定位调整或控制装置。

Description

车轮定位系统

相关申请的交叉引用

本专利要求2020年10月13日提交的题为“WHEEL ALIGNMENT SYSTEMS”的美国临时专利申请第63/091,235号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

引用合并

本说明书中提到的所有出版物和专利申请均通过引用其整体并入本文，其程度就好像具体且单独地指明通过引用将每个单独的出版物或专利申请并入一样。

技术领域

本公开描述了车轮定位(wheel alignment)监测和车轮定位控制/调整装置(例如，系统、设备等，包括软件、固件和硬件)和方法。这些车轮定位监测和/或调整装置可以包括用于控制车辆悬架设置的一个或多个机电装置。

背景技术

任何车辆(例如汽车)悬架系统的位置设置都会显著影响车辆的驾驶特性，包括操纵、轮胎磨损、燃油效率、安全性、乘客舒适度等。这些特性之间通常存在平衡，其中一组设置倾向于优化一些驾驶特性，而另一组设置倾向于优化其他驾驶特性。

例如，主要用于正常道路应用的车辆通常使用更中性的外倾角、主销后倾角和/或前束角设置，以优化乘客的舒适度，但牺牲操控性能。另一方面，主要用于竞赛应用(例如赛车)的车辆通常使用更激进的设置来优化操控性能，但会牺牲乘客的舒适度。

如果车辆通常仅用于单一目的，则可以针对该应用适当地固定设置。然而，有许多车辆用于不止一个目的，或者在不止一组驾驶条件下需要改变设置。例如，许多现代跑车在工作日用于上下班通勤(需要乘客的舒适度)，然后在周末用于运动/休闲用途(需要操控性能)。此外，为了优化操控性、安全性、燃油效率、轮胎寿命和排放等变量，理想情况下应根据驾驶条件(包括天气、道路状况和车辆活动/使用)使用不同的车辆设置。

可以在车辆上调整以便改变驾驶特性的悬架设置可以包括：弹簧率、阻尼率、车轮定位(例如，外倾角、主销后倾角和前束)、防倾杆率、侧倾中心、轮胎压力等。虽然磁性或自适应阻尼器允许通过按下按钮或以自动的方式方便地调整悬架系统的阻尼率，但通常其他设置必须手动调整，最常见的是机械调整。对于出于多种目的或在不止一组驾驶条件下经常使用车辆的人来说，经常更改设置既费时又费钱。

因此，需要一种解决方案，使得，例如通过按下按钮或自动的方式，能够快速且容易地改变悬架设置，而不仅仅是阻尼率。此外，提供可改装到现有悬架系统上的解决方案将特别有用。本公开描述了解决该需要的装置(例如设备和系统)以及制造和操作它们的方法。本公开所述的任何装置都可以手动、自动或半自动(例如机电式、机器人式等)调整一个或多个悬架设置，例如外倾角、前束和主销后倾角或这些的组合。还需要一种能够在车辆上监测车轮定位(例如外倾角、主销后倾角和/或前束)的解决方案，以便在车轮定位偏离确定的可接受水平时提醒驾驶员/用户，和/或通过机电调整车轮定位来自动纠正偏差。特别是，这些系统必须稳健、价格低廉且具有高精度。本公开描述的是解决该需要的装置(例如设备和系统)以及制造和操作它们的方法。

发明内容

本文描述的装置(系统、设备等)和方法提供车轮定位监测，并且在一些配置中，提供车轮定位控制/调整。该装置和方法可以允许改进操控性能，这会影响转弯性能、安全性和避障；降低滚动阻力，这会影响燃油效率、排放、噪声、振动和平顺性(NVH)以及轮胎寿命；并且降低轮胎峰值温度，这会影响轮胎寿命和轮胎磨损不均匀。

本文所述的至少一些装置和方法可能与于2018年10月30日提交的美国专利申请第15/875,919号相关并实质上对其改进，美国专利申请第15/875,919号作为美国专利第10,112,649号发布，要求于2017年1月19日提交的临时专利申请第62/447,912号的优先权；和与于2019年7月16日提交的标题为“Electromechanical Devices for ControllingVehicle Suspension Settings”的未决专利申请第16/478,394号相关并实质上对其改进，未决专利申请第16/478,394号是一项要求于2018年1月19日提交的PCT第PCT/IB2018/000352号的优先权的美国国家阶段申请，PCT第PCT/IB2018/000352号还要求于2017年1月19日提交的临时专利申请第62/447,912号的优先权。所有这些申请和已颁发的专利均通过引用整体并入本文。

通常，每个车轮的车轮定位设置可以由单个装置或多个装置联合或独立控制。这些装置可以配置为与车辆制造商的标准悬架系统或售后悬架系统兼容。

本文描述的任何设备可用于任何车轮的悬架，包括左(例如驾驶员侧)车轮、右(例如乘客侧)车轮、前轮、后轮、转向轮、非转向轮、驱动轮、非驱动轮或这些的任意组合(例如，两个前轮、两个后轮、所有四个轮等)。例如，车辆可能具有仅安装在(例如转向)前轮上以控制前轮定位设置的一个或多个设备。在另一示例中，车辆可以具有安装到所有车轮以控制所有车轮定位设置的一个或多个设备。

通常，每个车轮的车轮定位设置可以独立于所有其他车轮来控制。例如，可以在前轮和后轮之间、和/或在左轮和右轮之间、和/或在转向轮和非转向轮之间、和/或在驱动轮和非驱动轮之间具有不同的车轮定位设置。

本文描述的装置包括用于控制具有悬架的车辆的车轮定位设置(例如，调整车轮定位)的装置。例如，用于控制车轮定位系统的装置可以是一种设备并且可以包括：框架，配置为安装到车辆(并将设备的部件固定到车辆)；联接到框架的驱动马达；由驱动马达驱动旋转的驱动轴；与驱动轴接合的齿轮，使得驱动马达旋转驱动轴使齿轮旋转；和偏置衬套，联接到齿轮并配置为当驱动马达旋转齿轮时由齿轮旋转，其中偏置衬套配置为与联接到车辆车轮的连杆机构联接并驱动连杆机构进入或离开车轮以调整车辆的定位。

在一些变型中，齿轮(其可以是齿轮组件或者是齿轮组件的一部分)包括准双曲面驱动齿轮和偏置齿轮，其中偏置齿轮被配置为旋转偏置衬套。偏置齿轮可以刚性地联接到偏置衬套。例如，驱动轴可以以2:1或更大的传动比(例如，3:1或更大、4:1或更大、5:1或更大等)与偏置衬套啮合，使得马达的运动可以转化为偏置衬套的相对较小且精确的运动。连杆机构可以是悬架的一部分(例如，包括双横臂悬架系统的控制臂、多连杆悬架系统的连杆等)。在这些装置中的任何一个中，连杆机构可以是悬架系统的可以控制车轮的前束角的前束连杆。这可能对后轮转向有用，并且通常独立于悬架几何结构(即麦弗逊式(MacPherson)、双横臂、多连杆等)。

框架可以被配置成垂直于连杆机构固定驱动马达。在一些变型中，框架可以固定驱动马达，使得它平行于连杆机构。驱动马达可从框架横向延伸。框架可以被配置为枢转地支撑偏置衬套。

这些装置(例如，设备)中的任何一个都可以被配置成调整车轮的外倾角或主销后倾角，如本文所述。

该装置可以包括一个或多个编码器，该编码器被配置为监测驱动马达和/或齿轮的位置。一般而言，这些装置可配置成在马达未通电时锁定，并固定偏置衬套的位置。例如，驱动马达可以配置成在不驱动驱动轴旋转时锁定在适当位置。

例如，一种用于调整具有悬架的车辆的车轮定位的设备可以包括：框架，被配置为牢固地安装到车辆；螺旋锥齿轮，包括准双曲面驱动齿轮和直径大于准双曲面驱动齿轮的偏置齿轮；驱动马达，联接到框架并被配置为驱动准双曲面驱动齿轮；和偏心轴，联接到偏置齿轮，并且配置为当驱动马达旋转准双曲面驱动齿轮以旋转偏置齿轮时，被偏置齿轮旋转，其中偏心轴被配置为与联接到车辆车轮的连杆机构联接。

偏心轴可被配置为联接到连杆机构。如上所述，连杆机构可包括例如双横臂悬架系统的控制臂、直臂、多连杆悬架系统的连杆等。连杆机构可包括悬架系统的用于控制车轮的前束角的前束连杆。

这些装置中的任何一个都可以包括配置成控制驱动马达的致动的电子控制器。

如所提到的，该设备可以包括编码器，例如，被配置成监测驱动马达和/或螺旋锥齿轮的位置。

本文还描述了用于调整具有悬架的车辆的车轮定位的系统，其包括：安装到车辆车身的框架；联接到框架的驱动马达；由驱动马达驱动旋转的驱动轴；与驱动轴接合的齿轮，使得驱动马达旋转驱动轴使齿轮旋转；偏置衬套，联接到齿轮并且配置为当驱动马达旋转齿轮时被齿轮旋转；和连杆机构，联接到偏置衬套，其中连杆机构还联接到车辆的车轮，其中偏置衬套的旋转导致连杆机构垂直于车轮或车辆轴向移动以调整车轮的定位。

该系统可以配置为外倾角调整系统。在一些变型中，该系统被配置为主销后倾角调整系统。

如上所述，连杆机构可以是双横臂悬架的上控制臂或下控制臂、多连杆系统的直臂和/或多连杆悬架系统的连杆。连杆机构可以是悬架系统的用于控制车轮的前束角的前束连杆。如上所述，驱动轴可以通过具有2:1或更大传动比的齿轮与偏置衬套啮合。

该系统可以包括配置成控制驱动马达的致动的电子控制器。

一种用于调整具有悬架的车辆的定位的系统可以包括：安装到车辆车身的框架；螺旋锥齿轮，包括；准双曲面驱动齿轮和直径大于准双曲面驱动齿轮的偏置齿轮；驱动马达，联接到框架并被配置为驱动准双曲面驱动齿轮；和偏心轴，联接到偏置齿轮并配置为当驱动马达旋转准双曲面驱动齿轮以旋转偏置齿轮时被偏置齿轮旋转，连杆机构，联接到偏心轴，其中连杆机构还联接到车辆的车轮，其中偏心轴的旋转导致连杆机构垂直于车轮或车辆的转向节轴向移动。

本文还描述了用于监测车辆的一个或多个车轮的定位的系统。这些系统通常可以包括一个或多个传感器，该传感器联接到以其他方式与车轮的胎面平面一起移动的非旋转部分，例如，车轮组件的非旋转部分，例如转向节(例如，转向用的转向节、主轴等)、轮毂(车轮轮毂、轮毂组件等)等。

例如，用于监测车辆的一个或多个车轮的定位的系统可以包括：车轮惯性测量单元(IMU)，包括一个或多个传感器，联接到车辆的车轮的转向用的转向节，以便与车轮的胎面平面一起移动；车身IMU，包括多个传感器，刚性联接到车辆的框架；和处理器，适用于接收来自车轮IMU和车身IMU的数据，并根据车轮IMU数据相对于车身IMU数据的变化计算外倾角、主销后倾角和前束角中的一个或多个。

通常，IMU可以泛指一个或多个处理器和位置、取向和/或倾斜传感器，例如(但不限于)加速度计、陀螺仪和磁力计。如本文所用，术语IMU也可称为控制单元或处理单元。例如，本文所述的系统可包括一个或多个处理单元以从加速度计(用于测量外倾角和/或主销后倾角)、磁力计(用于感测前束和/或外倾角和/或主销后倾角)等中的任何一个或多个接收感测数据。本文描述的任何装置(例如，系统)可以被配置为包括控制器局域网(CAN)收发器(例如，通信电路)，和/或可以被配置为使用CAN协议以在没有主计算机的情况下允许任何微控制器和设备(例如，传感器模块、磁体模块等)相互(和/或与处理单元/IMU)或其他应用程序通信。它是一个基于消息的协议。对于每个设备，帧中的数据按顺序传输，但如果多个设备同时传输，则最高优先级的设备可以继续传输，而其他设备则退出。帧由所有设备接收，包括传输设备，但仅由预期的接收设备处理和操作。

如以下将更详细地描述的，在一些变型中，车轮IMU(例如，传感器模块)可以包括磁力计，其可以使用产生参考磁场的一个或多个参考磁体。例如，该系统可以包括一个或多个磁体，该磁体在车轮IMU周围联接到车辆(例如，磁体模块)，并配置为向车轮IMU施加大于约0.25mT的参考磁场。磁体可以是永磁体或电磁体。这些系统中的任何一个都可以包括通过编码器连杆机构联接到转向用的转向节的编码器，其中编码器被配置为与处理器通信。

例如，用于监测车辆的一个或多个车轮的定位的系统可以包括：磁力计，联接到一个或多个车轮(例如，联接到车轮组件的随车轮的胎面轴线一起移动的非旋转部分)；参考磁体，刚性地联接到车辆的框架并且被配置为产生将由磁力计检测的参考磁场；和处理器，配置成从磁力计接收数据并基于接收到的数据确定车轮的前束、外倾角或主销后倾角中的一个或多个。

这些系统中的任何一个都可以包括联接(例如，刚性联接)到车辆框架的车身传感器，其中处理器还被配置为从车身传感器接收数据。

如上所述，在任何这些系统中，磁力计是惯性传感器模块(例如，测量单元或IMU)的一部分；传感器模块(例如，车轮IMU)可以包括额外的传感器，例如加速度计、陀螺仪等。例如，该系统可以包括联接到一个或多个车轮的加速度计。

本文描述的任何系统都可以包括一个或多个场成形磁体，该磁体被配置为修改(例如，扩展、展开等)参考磁场，使得磁力计通过磁场的运动可以与足够的分辨率相关联，以允许可靠的读数。场成形磁体可以位于磁力计周围的任何位置并且可以与磁力计一起移动。例如，场成形磁体可以安装在磁力计后面、磁力计和车轮之间(例如，在转向节等区域中)。例如，本文描述的方法和装置可以包括第二场成形磁体。场成形磁体可以安装在例如磁力计的前面，包括与车轮的旋转轴线成一直线。

可以使用任何数量的参考(和/或场成形磁体)。例如，该系统可以包括第二参考磁体，该第二参考磁体刚性地联接到车辆框架，进而有助于参考磁场。参考磁体可以被配置成将大于约0.25mT的磁场施加到磁力计。参考磁体可以包括电磁体。

本文还描述了用于监测车辆的一个或多个车轮的定位的系统。例如，一种系统可以包括：磁力计，联接到车辆的一个或多个车轮；一个或多个参考磁体，刚性地联接到车辆的框架并且被配置为产生将由磁力计检测的参考磁场；一个或多个场成形磁体，配置成扩展参考磁场；和处理器，配置成从磁力计接收数据并基于接收到的数据确定车轮的前束、外倾角或主销后倾角中的一个或多个。

本文还描述了一种调整车辆车轮定位的方法，该方法包括：从车辆上的一个或多个传感器(例如，磁力计、加速度计、陀螺仪等)接收输入数据；将输入数据按优先级划分为主要和次要或更次要的输入数据流；根据车辆运行动力学的测量来组合主要输入数据；基于组合的主要输入数据和一个或多个定位映射来计算目标车轮定位设置；将目标车轮定位设置与次要输入数据流进行比较；以及将目标设置转换为车辆中一个或多个定位调整单元的驱动信号。

本文描述的任何方法可包括(作为接收输入数据的一部分或与接收输入数据分开)从一个或多个传感器模块(例如，车轮IMU)和一个或多个中央IMU(本文也称为车身IMU或处理器)接收数据。一个或多个定位映射可以包括用于以下模式中的至少两种的外倾角定位映射(和/或主销后倾角定位映射，和/或前束定位映射等)：正常模式、运动模式和运动+模式。

本文还描述了包括机电制动器的装置，机电制动器用于在断电时将定位机电致动器的马达锁定在适当位置。例如，本文描述的是用于调整车辆车轮定位的装置，其包括：包含电动马达的机电致动器，机电致动器联接到车轮以驱动调整外倾角、主销后倾角和前束中的一个或多个；机电制动器，配置为锁定电动马达，机电制动器包括：螺线管，其具有联接到电动马达的弹簧复位件；制动臂；以及带槽口或开槽的盘，联接到电动马达的旋转轴，其中螺线管配置为在对螺线管的供电关闭时将制动臂接合到带槽口的盘中以防止电动马达旋转。

在一些示例中，制动臂可以枢转地连接到螺线管。这些装置中的任何一个都可以包括用于联接到电动马达的制动臂的支撑件。支撑件可以包括支撑制动臂的通道或槽，以在制动臂接合在带槽口的盘的槽口中时防止制动臂弯曲或断裂。

这些装置中的任何一个还可以包括配置成操作机电致动器的电子控制器。电子控制器可以配置成，当电子控制器通过控制外倾角或主销后倾角调整单元调整外倾角或主销后倾角时，还调整前束。在一些示例中，该装置可以被配置为调整车辆的转向轮的前束。该装置可以配置成调整车辆的非转向轮的前束。

这些装置中的任何一个都可以配置成调整前束。例如，该装置可以包括伸缩杆，该伸缩杆被配置成通过在杆安装件内旋转而在远侧到近侧的方向上延伸或缩回；其中机电致动器通过齿轮组联接到伸缩杆，其中机电致动器被配置为驱动伸缩杆旋转以延伸或缩回伸缩杆；以及连杆安装件，在伸缩杆的近端，其中连杆安装件被配置成连接到车辆。

这些装置中的任何一个都可以配置成调整外倾角。例如，该装置可以包括具有平移支承表面的安装体，其中安装体被配置为刚性地连接到车辆的框架；被配置为保持支柱的一端的支柱保持器，其中支柱保持器可动地连接到平移支承表面，此外其中平移支承表面被配置为允许支柱保持器在第一平移轴线上的移动并约束支柱保持器在横向于第一平移轴线的第二平移轴线或横向于第二平移轴线的第三平移轴线上的移动；并且其中机电致动器联接到支柱保持器以在第一平移轴线上沿着平移支承表面驱动支柱保持器。

附图说明

图1A示出具有一种传感器布置(惯性测量单元，IMU)的车辆的一部分的透视图，传感器布置包括可以如本文所述使用的车轮IMU和中央IMU。

图1B示出图1A所示车辆的一部分的侧视图。

图1C示出具有作为车轮定位监测(WAM)系统的一部分的传感器布置的车辆的一部分的透视图的另一示例。

图1D和图1E示出具有图1C所示的传感器布置的车辆的部分的附加视图。

图2A示出具有另一种传感器布置(IMU)的车辆的一部分的透视图，另一种传感器布置包括可以如本文所述使用的车轮IMU和中央IMU，以及施加的外部磁场。

图2B示出图2A所示车辆的一部分的俯视图。

图2C示出图2A所示车辆的一部分的侧视图。

图2D示意性地示出包括为了检测车轮定位参数(例如，前束)而在参考电场内的磁力计的车轮定位监测系统的一部分。

图2E示意性地示出类似于图2D所示的使用非直线(例如，扩展的)磁力线的车轮定位监测系统的另一示例。

图2F示意性地示出类似于图2D所示的车轮定位监测系统的另一示例，但是该车轮定位监测系统具有扩展参考磁场的磁力线的场成形磁体，其中相同极性的第二个磁体放置在磁力计后面。

图2G示意性地示出类似于图2D-图2F所示的车轮定位监测系统的另一示例，但是该车轮定位监测系统具有扩展参考磁场的磁力线的一对场成形磁体。

图2H-图2I示出车轮定位监测系统的示例，其中传感器(例如，包括磁力计的IMU)联接到车轮组件的非旋转部分，例如转向节，参考场磁体安装到车辆的固定框架，场成形电极安装在磁力计后面。

图2J和图2K示出可以与车轮定位监测系统一起使用的传感器模块的示例的透视图。图2K示出了图2J的模块移除了一部分盖子。

图2L和图2M示出可以与车轮定位监测系统一起使用的磁体模块的示例的透视图。图2M示出了图2L的磁体模块移除了一部分盖子。

图3A示出具有另一种传感器布置(IMU)的车辆的一部分的透视图，该传感器布置包括可以如本文所述使用的车轮IMU和中央IMU，以及基于接触的位置传感器。

图3B示出图3A所示的车辆的一部分的特写视图。

图4示出联接到上控制臂的两端的定位调整单元的一个示例，其被示为配置为外倾角调整单元。

图5A示出图4的定位调整单元的放大图。

图5B是图5A所示的定位调整单元的第二放大图。

图5C示出图5B的定位调整单元，其中移除了盖子。

图5D示出图5C的定位调整单元的另一透视图，其示出驱动齿轮和偏置齿轮。

图6A是包括两个定位调整单元的多连杆系统的透视图。

图6B示出图6A的定位调整单元的放大图，其中，移除盖以暴露驱动齿轮和偏置齿轮。

图7示出用于正常模式、运动模式和运动+模式的自适应车轮定位控制系统的三个映射的一个示例。

图8示意性地示出一种使用如本文所述的AWAS系统来自动调整车辆的定位的方法。

图9A图示来自装配有主动车轮定位系统(AWAS)的测试车辆的一组测试的结果，其中调整外倾角以比较可实现的侧向力(g)(例如，侧向抓地力)。

图9B图示来自测试车辆的一组测试的结果，其中以闭环方式自动调整外倾角，检查滚动阻力。

图10图示在转弯期间在不同外倾角值下跨经轮胎检测到的温度。

图11A示出装配到单个车轮上的麦弗逊式支柱悬架系统的装置(系统)的示例，该装置(系统)配置为三个设备。图11B示出图11A中所示的装置(系统)的侧视图。图11C示出图11A所示装置(系统)的俯视图。

图12A示出装配到单个车轮上的双横臂悬架系统的装置(系统)的示例，该装置(系统)配置为四个设备。图12B示出图12A中所示装置(系统)的侧视图。图12C示出图12A所示的装置(系统)的俯视图。

图13A示出装配到单个车轮上的双横臂悬架系统的装置(系统)的另一示例，配置为三个设备。图13B示出图13A中所示的装置(系统)的侧视图。图13C示出图13A中所示装置(系统)的俯视图。

图14A是用于控制车轮定位的机电设备的示例，该设备配置成控制麦弗逊式支柱悬架系统的外倾角或主销后倾角。图14B是图14A所示机电设备的特写图。图14C是图13A所示机电设备的侧视图，其中支柱塔被剖开以显示该设备。图14D是图14A所示机电设备的俯视图。图14E是图14A所示机电设备的仰视图。

图15A是用于控制车轮定位的机电设备的示例，该设备配置成控制车轮的前束。图15B是图15A中的机电设备的局部截面侧视图。

图16A是用于控制车轮定位的装置(系统)的示例，该系统配置为两个(相同的)机电设备以控制双横臂悬架系统的外倾角。图16B是图16A中所示机电设备之一的特写图。

图17A是用于控制防倾杆刚度的机电设备的示例。图17B是图17A中的机电设备的局部截面侧视图。

图18A是用于控制车轮定位的机电设备的另一个示例，该设备配置成控制车轮的前束。图18B是图18A中的机电设备的局部截面侧视图。

图19是中央控制单元的示例，其被配置为控制装配至车辆的多个设备。

图20A是装配至单个车轮的装置(系统)的示例，该装置(系统)包括用于测量轮胎温度的传感器阵列。图20B示出图20A中所示的装置(系统)的侧视图。

图21A示出装配至单个车轮的装置(系统)的示例，该装置(系统)包括用于测量车轮角度的传感器阵列。图21B示出了图21A所示的装置(系统)的侧视图。

图22A-图22G示出类似于图14A-图14E所示的用于控制车轮定位的机电装置的示例。特别是，图22A-图12H的装置是用于调整具有带支柱的悬架的车辆的外倾角的装置。图22A示出安装在麦弗逊式悬架支柱的顶部的用于控制外倾角的装置的前透视图。该设备配置为控制麦弗逊式支柱悬架系统的外倾角或主销后倾角。图22B是图22A的装置安装在支柱塔的顶部的顶部透视图。图22C是图22B的装置的剖视图。图22D是图22A的装置的底部透视图，其中外部壳体已移除，并且一部分悬架(和框架)也已移除。图22E是图22D的装置的顶部透视图。图22F和图22G示出图22A的装置的分别带有壳体盖和不带有壳体盖的替代截面图。

图23A-图23H示出类似于图15A-图15B中所示的用于控制车轮定位的机电装置的示例。在图23A-图23H中，装置被配置为控制车轮的前束。图23A-图23B示出前束控制机电装置的透视图。图23C是图23A-图23B的机电装置的剖视图。图23D是图23A-图23B的机电装置的一部分的放大剖视图。图23E和图23F分别图示图23A-图23B的机电装置的侧视和俯视透视图。图23G是放大的左透视图，而图23F是同一机电装置的放大右透视图。

图24图示用于本文所述的任何电子可调系统(例如，用于调整外倾角、主销后倾角和/或前束的系统)的机电制动器的一个示例。

具体实施方式

总的来说，本文描述了用于监测车轮位置/定位的装置和方法、用于调整车轮位置/定位的装置和方法以及用于监测和调整车轮位置/定位的装置和方法。装置可以包括系统、设备或组件，并且可以包括硬件、软件和固件。尽管这些装置的各个部件可能在本公开中被单独描述，但是应当理解，除非上下文另有要求，否则这些部件或子系统中的任何一个都可以组合使用并且可以形成用于监测和/或调整车轮位置/定位的组件。

如本文所用，车轮位置/定位可简称为“车轮定位”并且包括定位角，包括以下中的任何一个或多个：外倾角、主销后倾角和前束。

定位监测

如本文所述的定位监测装置可用于监测一个或多个车轮的车轮定位。这些装置可用作独立的监测系统，其可感测、记录、传输并在一些变型中分析车轮定位(例如，外倾角、主销后倾角和/或前束)。在一些变型中，如本文所述的定位监测装置可用于调整或保持正确的车轮定位，包括提供闭环反馈。

在此描述的车轮定位装置可以被称为车轮定位监测(“WAM”)系统。这些车轮定位监测系统中的任何一个都可以包括一个或多个传感器，并且特别地可以包括以下中的一个或多个：加速度计、陀螺仪和/或磁力计。在一些变型中，这些一个或多个传感器可以集成到惯性测量单元(IMU)中。这些传感器可以是有线的或无线的。一个或多个传感器通常安装到与车轮的胎面平面(tread plane)一起移动的车轮组件(例如，每个车轮组件)的非旋转部分。车轮的胎面平面是指横向穿过车轮的胎面表面的平面并且可以在经过车轮中线的圆中横切胎面表面。例如，一个或多个传感器可以安装在车轮转向节(转向用的转向节、主轴等)、轮毂(车轮轮毂、轮毂组件等)或轮胎的轮轴上。一个或多个传感器可联接到随胎面平面移动的轮胎安装件的任何非旋转部分。

车轮定位传感器可以刚性地联接到随轮胎的胎面平面移动的轮胎安装件的非旋转部分，使得当轮胎的胎面平面相对于车辆的车身(例如，车辆框架)改变时。一个或多个传感器甚至可以检测到微小(例如，小于0.1毫米)的变化。由于车轮(轮窝)周围的区域可能会暴露在大量碎屑、运动、水、泥浆和其他环境因素中，因此在车辆的正常或异常运行期间提供准确的感测具有挑战性。与静止时的感测(如在车库中调试或以其他方式调整车辆时)相比，运行期间的感测，特别是高保真度和灵敏度(例如，大于0.1毫米)已被证明难以实现。此外，在停放车辆上可以可靠使用的某些传感模式可能无法在车辆可能会暴露在变化的路面条件(颠簸、潮湿)和天气(雨、雪等)中的运行期间使用。本文所述装置的灵敏度通常允许检测到0.1度或更小。较低的灵敏度检测(例如0.5毫米)可能无法提供足够的检测。此外，附接到轮胎安装件的非旋转部分的这些传感器(或传感器组件)不得干扰或阻碍车轮的操作(例如，转动)，并且必须与轮窝的暴露且恶劣的环境兼容。

在一些变型中，可以使用例如加速度计的重力传感器，特别是用于测量外倾角和/或主销后倾角。可选地或附加地，可以一起使用多个传感器(例如，加速度计、陀螺仪和/或磁力计)。如本文将更详细描述的，可以使用磁力计(单独或与加速度计、陀螺仪等中的一个或多个结合)来检测前束，并且这些装置可以包括施加的局部磁场以提供磁力计的参考和/或标准化，因为背景地球磁场可能太弱而无法提供足够的灵敏度来检测轮胎角度的相对微小变化。当使用施加的外部磁场时，如下所述，可以调节施加的磁场以防止由于施加的磁场的方向和/或幅度的不均匀性(例如，在磁场的“边缘区域”)而可能出现的非线性区域。在其他变型中，施加的外部磁场可以被调节以便提供非线性区域以用于提高检测灵敏度的目的。

如上所述，本文所述的车轮定位监测(WAM)系统可以在本地(例如，在汽车中显示或存储)或远程(例如，在远程站点显示或存储)提供定位信息。例如，本文所述的车轮定位监测系统可以向车辆内(包括在仪表板上)的显示器或存储器提供(一个或多个车轮，例如，两个车轮、三个车轮、四个或更多车轮)车轮定位信息，包括一个或多个车轮定位部件的信息(例如，外倾角、主销后倾角和/或前束)。可选地或附加地，该信息可以被传输到远程站点用于显示和/或存储。该信息可以用作为数据收集来源的一个或多个车辆身份指标、日期/时间信息以及车辆正运行所处于的一个或多个条件(例如，速度、位置、外部温度、天气状况等)进行编码。该信息可以在本地和/或远程实时或接近实时地显示(例如，在几分钟内，例如在10分钟、7分钟、5分钟、2分钟内等)。

在一个示例中，一队车辆(例如一队卡车)各自包括如本文所述的一个或多个车轮定位监测(WAM)系统。系统可以在远程站点(例如，监测处理器)连续或周期性地接收每个车辆的定位信息，并且可以显示和/或存储该信息以供以后查看。在一些变型中，该信息可以被处理以生成一个或多个报告和/或警报以指示车辆或车辆的一个或多个车轮不在外倾角、主销后倾角和前束中的一个或多个的预定定位范围内。可以向主管和/或车辆驾驶员提供(例如，传输、通过电子邮件、短信等)警报，以便可以校正定位。类似地，单个车辆(例如，汽车、卡车、公共汽车等)的定位监测(WAM)系统可以被配置为，当一个或多个定位参数超出预定义范围时，呈现警报、警告或信号(例如，音调、仪表板灯、文本、电子邮件等)。在本文描述的任何方法和装置(例如，系统)中，定位数据(例如，前束数据、外倾角数据和/或主销后倾角数据)可以被传输到远程服务器以供车队管理者访问。

本文将在下文更详细地描述包括定位监测(WAM)系统的装置，该系统监测车辆的一个或多个轮胎的定位并使用一个或多个定位调整设备自动或半自动地调整定位。因此，这些系统可用于主动调整车轮定位，包括在车辆运行期间。

例如，本文描述的装置和方法使用安装到待监测车辆的一个或多个(例如，每个)车轮的一个或多个惯性测量单元(IMU)以及安装在车辆的底盘/车身中央的一个或多个IMU。中央IMU可以提供车辆底盘/车身的空间参考系。附接到每个车轮的IMU可以为每个车轮提供测量参考系。通过将每个车轮的测量参考系与中央参考系进行比较，可以确定每个车轮的角度和取向，从而确定每个车轮的定位(外倾角、主销后倾角和/或前束)。

通常，每个IMU可以是任何类型的IMU，包括例如具有3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计的9自由度(9-DOF)IMU。也可以使用比9自由度小的自由度，并且每个IMU可以不同并且具有不同数量的自由度。

作为示例，具有9-DOF的中央IMU可用于描述车辆在空间中的整体俯仰角、侧倾角和横摆角。然后，附接至每个车轮的9-DOF IMU可以描述每个轮子在空间中的俯仰角、侧倾角和横摆角(航向)。将这些角度与车辆中央IMU(描述底盘/车身)的角度进行比较，可以确定(根据侧倾)外倾角、(根据俯仰角)主销后倾角和(根据横摆角)前束。每个IMU的输出数据可以包括，例如，欧拉(Euler)角或四元数。

在另一个示例中，包含3轴加速度计和3轴磁力计(总共6个自由度)的中央IMU可以用于描述车辆的俯仰角和侧倾角(例如，使用3轴加速度计和重力矢量)及其横摆角(例如，使用3轴磁力计和地球磁场来确定车辆的航向)。类似地，包含3轴加速度计和3轴磁力计(总共6个自由度)的一个IMU可用于描述每个车轮的俯仰角和侧倾角(再次使用重力矢量)及其横摆角(再次使用地球磁场，这次是为了确定车轮的航向)。同样，比较这些角度可以确定每个车轮的外倾角、主销后倾角和前束。

在任何IMU中，所使用的数据可以是来自给定传感器(例如来自加速度计)的原始输出，或来自多个传感器的融合数据，以便最小化误差和传感器随时间漂移。

图1A和图1B说明了该构思的一个例子。在图1A的透视图中，中央IMU 3可以定位在车辆的框架或车身(未示出)上，在相对于车轮上的例如图1中所示的安装在车轮组件上的IMU 1的一个或多个IMU的任何合适的位置，该IMU随车轮/轮胎移动。在图1中，车轮IMU 1安装到联接至车轮的非移动连杆，该连杆随车轮的胎面平面移动(在该示例中，显示在车轮5的转向节7上)。转向节也附接到系杆11、上控制臂(横臂)13和下控制臂(横臂)15。支柱17也显示为联接到下控制臂。中央IMU 3和一个或多个车轮IMU 1可以相互通信(有线或无线)和/或可以与处理器通信(有线或无线)，处理器可以控制该装置，例如，如本文所述，用于调整一个或多个定位参数(主销后倾角、外倾角和/或前束)。图1B示出了与图1A相同的车辆部分的侧视图。

图1C-图1E图示了车轮定位监测系统的另一个示例。在此示例中，系统包括传感器模块1’和磁体模块22。传感器模块1’刚性安装到车轮组件的非旋转部分(例如转向用的转向节或轮毂)，而磁体模块22可能通过支架24(在这个例子中，显示为从车身刚性延伸)刚性地安装到车辆的底盘或车身。当传感器模块与悬架和车轮组件一起移动时，传感器模块可相对于磁体模块移动并且系统可测量车轮组件的外倾角、主销后倾角和/或前束。该系统可以选择性地包括用于测量车辆车身或底盘的侧倾角、俯仰角和/或横摆角的中央IMU 3’。中央IMU 3’还可以包括处理器，该处理器接收来自车辆的传感器模块和/或磁体模块的输入。

在这个例子中，外倾角和主销后倾角是通过传感器模块中包含的低量程、高精度加速度计(例如2g全量程)测量的。该系统可以使用高精度加速度计来检测相对于地球重力矢量的倾斜角。前束通过磁力计测量，磁力计检测车轮组件在水平面内相对于由磁体模块产生的局部磁场的角度，这将在下面更详细地描述。该系统可以检测精度小于0.1度的外倾角和主销后倾角，并且每个车轮的前束优于0.1毫米。

每个传感器模块还可以包括用于悬架健康监测的高量程加速度计(例如100g全量程)。该加速度计可以检测车轮上的高g冲击，例如当车辆撞到坑洼、路缘或其他障碍物时。加速度计还可以检测车轮或悬架系统中的叩向和振动以发出维护信号，并且可以检测例如不正确的车轮平衡、衬套中的过度游隙或更严重的问题。图1D-图1E所示的传感器模块1’将在下面更详细地描述，例如参考图2J和图2K，并且图1D-图1E中的磁体模块22将在下面参照图2L-图2M描述。通常，传感器模块与轮胎一起移动，尽管是以非旋转方式(例如，它不与轮胎一起旋转)。磁体模块22通常保持静止，安装到车辆的框架。在图2C-图2E中，磁体模块通过从车辆的车身延伸的支架24安装。支架可以刚性地联接到车辆的车身，使得它相对于车身保持静止(并且因此可以保持磁体模块静止)。

图2A-图2C图示了包括中央IMU 1403和安装到每个待监测车轮的车轮IMU 1401的装置的另一示例。在此示例中，定位参数(例如，前束)是通过将来自磁体模块的靠近每个车轮提供的局部磁场作为参考来测量的，如上所述。在图2A中，车轮5安装到联接至车轮的非旋转连杆机构，该非旋转连杆机构随车轮的胎面平面(这里示出为转向节7)移动，并且车轮IMU 1401联接到车轮的胎面平面，使得车轮IMU随车轮倾斜。如图1A-图1B所示，车轮IMU安装到其他结构上，这些结构也与车轮的胎面平面(例如，经过围绕轮胎圆周的轮胎胎面的中心的平面)一起移动。如上所述，施加的磁场可以提供作为轮胎运动的外部参考；在此示例中，两个磁体1421、1423附接到车辆的底盘/车身(未显示)以跨经车轮的IMU 1401建立磁场。磁场是静止的并固定到车辆的底盘/车身框架，以便每当车轮转动(例如，改变车轮的前束角)时，车轮IMU内的磁力计(例如，3轴磁力计)将根据静止磁场测量磁场方向的相对变化。每个车轮的外倾角和主销后倾角可以基于每个车轮相对于车辆底盘/车身的侧倾和俯仰的侧倾和俯仰来确定(即，使用重力矢量)。注意图1C-图1E举例说明了一种替代方案，其中磁体模块(如图所示形成静止磁场的磁体)安装到从车身延伸的刚性构件，使得磁场横向于车辆车身(例如，平行于轮轴的方向)基本均匀。

因此，在这些变型的任何一个中，可以通过施加相对于车身固定的外部磁场来产生局部磁场。在一些变型中，可以修改该磁场，使得磁力线以可预测的方式分布，以在使用期间保持磁力计的灵敏度。这在下面更详细地描述。在图2A-图2C所示的示例中，两个磁体1423、1421被示为产生外场，通过该外场可以移动磁力计(例如，形成联接到车轮的IMU的一部分)，并且因此可以检测可预测的变化。在图2A-图2C中，两个磁体位于车轮的两侧(前面和后面)。在一些变型中，可以仅使用单个磁体或多于2个磁体。例如，单个磁体可以被定位，例如，与车轮的中心轴线成一直线(例如，垂直于处于中性位置的胎面平面，在中心轴线即盘轴线)，并且在车轮后面。该位置可允许将磁体定位紧邻磁力计(例如，在一些变型中，IMU)，这可允许使用小的、单个磁体。

例如，图2D说明了包括3轴磁力计的IMU的示例，该IMU通过刚性臂1422连接到车轮组件(例如，车轮组件的与轮胎的胎面平面一起移动的非旋转部分，例如转向节)。请注意，这是从俯视图/平面图查看车轮组件，其中圆表示车轮组件的转向旋转轴线。当车轮组件(例如支柱)1405转动时，无论是通过转向输入还是通过前束角变化1431，IMU1401都与车轮组件一起旋转，并且还由于刚性杆臂(安装在旋转轴线的中心之外)而平移。该示例中的IMU用于测量所有3个轴线上的局部磁场1425，基于此可以测量IMU移动时的旋转角度。在由静止磁体1427施加的均匀、笔直的磁场1425内，只能检测到IMU绕其自身中心轴线的旋转，这可以提供足够的测量灵敏度。

图2E示出了包括作为IMU 1401的一部分的磁力计的车轮定位监测系统的另一示例。在一些情况下，使用诸如图2D所示配置的磁体(参考或静止磁体1427)可能无法提供足够的测量灵敏度。例如，可检测的IMU角度可能仅为，例如每毫米前束变化0.3度。然而，可能需要检测低至约0.1毫米的前束变化，因此这将导致只有0.03度的可检测IMU角度，这在大多数此类传感器的本底噪声范围内。为了克服这个问题，本文描述了用于操纵磁场的技术，使得IMU围绕其中心轴线的旋转及其(例如，由于杠杆臂)随轮胎运动的平移都可以被磁性检测到。如图2E所示，这可以通过提供非直线磁场线1436使得可以基于磁场相对于传感器的角度来检测甚至磁力计(例如，IMU 1401)的单独平移来实现。提供非直线磁场的方法有很多种，如在下文图2F和图2G所示，但总的来说，该概念包括通过基于轮胎的旋转和平移测量磁力计(例如IMU)的磁性角度变化来提高对前束角变化的检测灵敏度。已经发现，使用非直磁场线1436将检测灵敏度可靠地增加到每毫米前束1度以上，甚至高达每毫米前束5度以上。

例如，图2F示出了一种操纵磁体磁场的方法的示例，该磁体磁场可用于向磁力计提供参考磁场1428，其中磁场是不均匀的(非直的)。第二磁体放置在IMU后面，与第一磁体磁性相反。第二磁体1428可以是场成形磁体。可以调试磁体相对于彼此和IMU的大小、磁场强度和位置，以优化检测特性，包括灵敏度、误差、可靠性等。在某些情况下，第二磁体1428可以安装在车轮组件上，以便它与IMU一起旋转和/或平移。在没有简单方法在该位置提供刚性底盘或车身支架的情况下这可能是有用的。在测试期间，让第二磁体旋转和/或平移不会妨碍系统检测运动(例如，如前束角的角度)的能力。

在任何变型中，弯曲或弧形磁体也可用于代替例如静止的参考磁体的第一磁体，并且潜在地减少或消除对第二磁体(例如场成形磁体)的需要。第一磁体和第二磁体可以是永磁体或者一者或两者可以是电磁体。在一些变型中，使用电磁体是特别有用的，这样可以将其关闭以防止在使用期间从道路/环境收集金属颗粒。

图2G示出车轮定位监测系统的另一个示例，其中主(第一)参考磁场由如图所示的单个(例如，电磁体)1427提供，同时使用一对场成形磁体1428、1428’。两个附加磁体可用于“拉长”磁力线1436，允许(例如，在IMU 1405中)磁力计进行更大的动力学感测范围。

使用磁力计和提供参考磁场(并且特别是成形参考磁场)的参考磁体可以实现用于检测车轮定位(包括前束)的准确、非接触技术。

图2H示出如本文所述的车轮定位监测系统的实施例的另一示例，类似于图1C-图1E所示磁力计，其使用安装在车轮组件的非旋转部分(例如转向节)上的磁力计(其被示为IMU 1401的一部分)。车轮IMU(例如，传感器模块1401)和中央IMU 1403都被示出，类似于图2A-图2C，并且主磁体1427(例如，磁体模块)用于产生局部磁场(参考磁场)。主磁体安装到被刚性连接到车辆的框架(未显示)的保持支架1437。在此示例中，磁体被布置以产生非直线磁场。前磁体(如图所示)刚性地连接到安装支架并刚性地连接到车辆的车身/底盘。因此，这个前(参考)磁体不会相对于车辆的车身移动。第二后磁体(不可见)可以直接位于例如车轮IMU 1401的传感器(磁力计)后面，并且可以集成到车轮IMU的包装/壳体中。磁体可以布置成它们在磁性上相反，从而如上所示扭曲磁力线。在这个实施例中，车轮IMU和后磁体都相对于车辆的车身移动，这是良好的并且已经发现可以产生良好的测量灵敏度来检测车轮的前束角。图2I示出包括车轮IMU 1401、参考磁体1427和用于参考磁体的支架1437的车轮组件的放大图。

在图2H中，可以调试每个磁体的相对尺寸和磁场强度以优化感测性能，以及每个磁体与IMU之间的距离。另请注意，此组件还可用于检测外倾角(即，可由车轮IMU通过加速度计读数或磁力计读数或两者测量外倾角)和/或主销后倾角(即，可由车轮IMU测量主销后倾角)。安装支架可以采用任何形式。

在一些变型中，可以不使用外部施加的磁场，由此IMU可以改为依赖地球的自然磁场作为参考。在其他变型中，使用局部的、外部施加的参考磁场可能是有益的。例如，局部磁场可以提供增强的磁场(例如，相对于相对较弱的地球磁场)，这可以防止磁力计传感器的漂移。初步结果表明，使用约0.25mT的施加磁场(与自然磁场相比，例如地球磁场的场强约为0.025mT)可以提高如本文所述利用磁性传感器感测前束角的精度和灵敏度。使用局部磁场，局部磁场强度增加到远超过0.25mT，甚至高达5.0mT。这可以使前束角感测更加精确和可靠。可以使用任何类型和数量的磁体来提供静止磁场。这可以包括永磁体和/或电磁体。可以使用一个或多个磁体来建立局部磁场，但是在一些变型中，优选使用一个以上的磁体，因为使用一个以上的磁体的磁力线往往更直且更强。一个或多个磁体可以安装在车辆的水平面内，或靠近水平面，从而使跨经车轮IMU的所产生磁场矢量接近垂直于地球重力矢量。在某些情况下，无需监测车辆底盘/车身的横摆/航向。

图2J-图2K示出了传感器模块1450的示例。所示的传感器模型安装到车轮的非旋转部分(例如，转向节、轮毂、轮轴等)。传感器模块可以包括外部壳体，该外部壳体被配置为以低轮廓安装并保护传感器部件。在图2J所示的例子中，壳体1451可以是L形的，这可以有助于低轮廓安装，同时相对于车辆的车轮和车身以及诸如重力和磁场的外部场以指定的取向布置内部部件。传感器模块可以容纳一个或多个加速度计，包括例如具有高灵敏度、例如2g检测范围的第一(例如低量程)加速度计，具有较低灵敏度的可选的，例如，高量程(例如，100g检测范围)，第二加速度计，以及根据磁体模块产生的局部磁场测量前束角的磁力计。第一加速度计可配置用于测量外倾角和/或主销后倾角以优于0.1度，而第二加速度计可配置用于悬架健康监测，例如检测坑洼、路缘撞击和悬架问题。第二加速度计是可选特征件。在一些示例中，单个加速度计可用于测量外倾角和/或主销后倾角以及用于检测撞击(例如，监测悬架健康)。在一些示例中，传感器模块可以仅包括磁力计并且被配置为基于由局部安装的一个或多个磁体(例如，在一些示例中为磁体模块)产生的局部磁场来测量前束角。在其他示例中，传感器模块可以仅包括磁力计并且被配置用于基于由局部安装的一个或多个磁体(例如，在一些示例中为磁体模块)产生的局部磁场来测量外倾角、主销后倾角和/或前束角。传感器模块可以是单个壳体或者可以是两个或更多个互连的壳体。在一些示例中，传感器模块可以分布在不同的壳体之间。传感器模块可以由电池供电，也可以由有线连接(例如，连接到汽车电源)供电，或这两者。例如，传感器模块可以包括可充电电源(例如，电池)。传感器模块可包括用于向一个或多个传感器(例如，磁力计、加速度计等)施加和/或调节功率的功率控制电路。

通常，传感器模块还可以包含通信和/或数据储存(例如，存储器)，用于从一个或多个传感器接收信号，并将信号传递到另一个IMU(例如，中央IMU)或传递到车辆上的电子控制单元(ECU)。在某些示例中，传感器模块有线连接到中央IMU或ECU；在某些示例中，传感器模块与中央IMU或ECU进行无线通信。在一些示例中，传感器模块可以包括调节感测和/或数据(感测值)存储、处理和/或传输的本地处理器。例如，传感器模块可包括本地处理器和/或本地IMU(例如，传感器模块)，其设置或确定传感器模块从一个或多个传感器读取传感器输出的频率。感测频率可以是恒定的或可调的(包括可变的)。例如，传感器模块可以被配置为以连续频率，例如0.1Hz和500Hz之间的频率(在此范围内的任何值，例如，0.5Hz、1Hz、2Hz、3Hz、4Hz、5Hz、6Hz、7Hz、8Hz、9Hz、10Hz、50Hz、100Hz、150Hz、200Hz等),读取和/或处理和/或传输传感器数据。每个传感器可以以指定的频率读取，该指定的频率可以不同也可以相同。在一些示例中，记录传感器值的频率可以是可变的。例如，可以以在操作期间以变化的速率读取和/或处理和/或传输传感器。例如，速率可以根据车辆的速度而变化；车辆行驶得越快，传感器被读取和/或处理和/或传输的频率就越高。因此，在低速下，可以较低频率询问一个或多个传感器。在另一个示例中，如果满足某些预设条件，例如如果车辆静止和/或相对水平(例如，在平地上)，则传感器可以仅被读取和/或处理和/或传输数据。在另一个示例中，当传感器被读取和/或处理和/或传输数据时，可以随时间进行多次测量并取平均值以提供没有噪声和振动的更可靠的读数。

图2K图示传感器模块的示例，其示出了容纳第一低量程加速度计1453(用于测量外倾角和主销后倾角)和第二高量程加速度计1455(用于监测悬架健康)的内部壳体。传感器模块还包括磁力计1457(用于前束测量)。磁力计通过该示例中所示的对准的z轴1459取向。

图2L至图2M示出磁体模块1460的一个示例。通常，磁体模块可以仅包括磁体，或者它可以包括壳体1461和一种或多种其他部件，包括高导磁合金(mu metal)。在图2L中，磁体模块1460被示为具有闭合的壳体1461。磁体模块被配置为以相对低的轮廓附接至车身(或车身的延伸部，例如刚性地联接至车身的支架)。图2M图示图2L的磁体模块1460，其中壳体盖被移除。在图2M的示例中，磁体模块包括条形磁体1467(例如，在该示例中为50mm x 15mmx15mm的磁体，但是磁体可以具有不同的尺寸)。该示例中的磁体取向为极化方向1465(沿厚度方向)，当安装到车辆时该极化方向指向传感器模块。在一些示例中，磁体可以取向成使得当安装到车辆时它被指向相反的方向(例如，翻转图2M中的北/南方向)。该示例中的磁体模块还包括用于感测磁体模块倾斜的加速度计1469。在此示例中，加速度计是低量程加速度计(具有高灵敏度，例如2g检测范围)，用于测量磁体的侧倾角和俯仰角(例如，2轴倾斜)以优于0.1度。图2M还图示了磁体模块的俯仰轴线1471和侧倾轴线1473。

在使用中，图2J-图2K中所示的示例传感器模块和图2L-图2M所示的磁体模块在车辆中的配置可以类似于图1C-图1E所示的配置。局部磁场可以与图2E中所示的相似，例如，磁场可以在磁体模块1427和传感器模块1401之间的方向上、在水平面内并且大体上与轮轴成一直线延伸。例如，磁北可能在磁体的车轮一侧，而磁南在车身一侧，反之亦然。在图2M所示的示例中，箭头1465示出磁场的方向。这种磁体布置可以防止由于车辆行驶高度变化而导致的虚假前束读数。参考图2M，条形磁体在竖直方向上较长，并且在根据箭头的厚度方向被极化。朝向磁体的顶端和底端，磁力线将倾向于围绕磁体的端部弯曲(例如，向上/向下)以回绕到相反的磁极。然而，朝向磁体的中间(在竖直移动中)，磁力线几乎仅位于水平面上，因为它们回绕磁体的侧面而不是端部。前束测量是通过检测磁场在水平面内的变化来实现的，水平面是车轮在转动和前束变化时车轮摆动的平面。因此，通过具有足够长的磁体并停留在磁体的中心区域内，无论竖直高度如何，都可以看到纯2D水平场，如本文所述。如所提到的，磁体模块中的磁体可以是矩形的并且可以被取向以使得磁场是水平的。因此，如图所示，当安装到车辆的车身时，磁体可以被配置成随着布置的磁极而延伸。磁体可以被配置为使得磁体的长度大于最小长度(例如，大于1cm、大于2cm、大于3cm、大于4cm、大于5cm、大于6cm、大于7cm、大于8cm、大于9cm、大于10cm等)。即使在运行期间车轮相对于车辆的车身略微向上/向下移动(例如，由于悬架行进)，这也可以允许准确地测量前束角。因此，前束感测可能对车辆的车轮高度或行驶高度的变化相对不敏感。因为前束感测取决于磁场的方向，所以在一些示例中确认所施加的磁场的角度被取向在正确的方向上是有益的。例如，磁体模块可以包括定位传感器(例如，倾斜传感器)。该系统可以包括电子设备，以确认倾斜并在倾斜关闭时进行调整和/或触发倾斜关闭以及系统需要校准的警报。

本文描述的传感器(例如，车轮IMU、中央IMU、加速度计、陀螺仪、磁力计等)还可包括温度传感器，其可基于检测到的温度校准和/或调整感测数据。例如，加速度计、陀螺仪和/或磁力计可能对温度敏感，并且可以根据感测到的温度调整这些读数(例如热校准/偏移)。

图3A-图3B示出了另一种变型，其中前束角是通过与每个车轮的物理连接而不是通过磁场来测量的。在这里，物理连杆可以附接到车轮(例如，转向用的转向节或轮毂)，并在另一端(朝向车辆的底盘/车身)连接到例如编码器的测量设备。每个车轮的外倾角和主销后倾角可以基于每个车轮相对于车辆底盘/车身的侧倾和俯仰的侧倾和俯仰来确定(即，使用重力矢量)。

如图3A所示，车轮IMU 1501(传感器模块)也如上所述(经由转向节7、轮毂等)联接到车轮5，使得它随车轮倾斜，但不一定随车轮旋转。物理连杆包括编码器1533和例如编码器连杆1535、1537的一个或多个连杆机构，其配置为对前束角进行编码。如图3B中更详细地显示，当车轮沿车辆纵向轴线的角度(前束)向内(负前束)或向外(正前束)移动时，连杆机构可能发生位移，并且该位移由前束编码器1533编码。连杆机构可以配置为仅检测和编码车轮相对于车辆纵向轴线的平面(垂直于轮胎胎面)的运动，因此仅检测和编码前束。以这种方式测量前束的方式可能比基于相对于地球磁场的磁检测测量更精确。如前所述，由于地球磁场相对较弱，因此在没有局部外部施加磁场的情况下使用磁性检测器进行测量时，前束角测量值可能不太精确。通过物理连接和测量装置(例如编码器)监测前束角可以提供快速、准确和精确的测量。在其他变型中，使用线性编码器的线性位置传感器可用于经由物理连接来监测前束角。

在一些变型中，所有或一些车轮定位参数可以通过与车轮的物理连接来测量。因此，例如，外倾角、主销后倾角和前束都可以通过与车轮的直接连接来测量，而不是通过孤立的IMU。在这里，能够进行3-DOF测量的物理位置测量设备可以连接到靠近每个车轮的车辆底盘/车身(每个车轮一个设备)和连接到该车轮(例如转向用的转向节或轮毂)的一个或多个连杆。3-DOF测量设备的示例具有三个旋转编码器，这些编码器被布置成能够围绕3维空间中的所有三个轴线(x、y和z)进行编码。这允许直接或间接确定每个车轮的外倾角、主销后倾角和前束。物理接触测量设备可以与其他非接触式传感器结合使用，例如在其他概念中用于重力和/或磁感应的IMU。通常，这可以提供安全冗余和/或改进的准确性/可靠性。

这些配置中的任何一个都可以包括一种或多种感测技术、类型或系统，它们可以被使用或组合以实现期望的结果。这些配置可以组合或以任何组合使用。例如，可以在施加磁场的情况下对前束进行磁性测量，而主销后倾角和外倾角之一或两者可以通过直接连杆机构使用编码器来测量。

与车轮的连接(无论是用于例如编码器的物理接触传感器，还是用于例如IMU的非接触式传感器)通常可以连接到车轮的非旋转部分，例如连接到转向用的转向节、轮毂、轮轴、横臂、连杆、支柱、系杆或为尽可能可靠地确定一个或多个车轮定位参数而参考的其他合适部件。

在一些变型中，该装置(例如，系统)可以监测针对某些车轮关注的某些车轮定位参数，例如仅外倾角和前束(不是主销后倾角)。作为另一个示例，例如在像卡车这样的固定轮轴车辆中，可以只监测前束。可以监测转向轮和非转向轮。可选地或附加地，装置和方法可以监测给定车轮的一些车轮定位参数，并且基于建模、已知几何结构和/或车辆动力学推断或计算该车轮的一个或多个其他车轮定位参数。例如，在某些情况下，可以使用IMU监测车轮的外倾角和主销后倾角，并根据外倾角和主销后倾角以及已知的悬架几何结构计算前束角。

本文所述的车轮定位监测系统和方法可以与任何悬架几何结构一起使用，包括但不限于如上所述的麦弗逊式支柱、双横臂、多连杆、固定轮轴和独立悬架系统。

定位调整

本文还描述了定位调整装置，包括外倾角、前束和/或主销后倾角调整装置。这些装置可与本文所述的任何系统一起使用。例如，图4-图5D示出了定位调整装置(配置为外倾角和/或主销后倾角调整装置)的一个示例，该定位调整装置被示出安装在上横臂的内枢轴点处以经由偏置凸轮轴(例如，偏置衬套枢轴)相对于车身向内和向外致动横臂。当定位调整马达转动轴时，轴的偏置将横臂移进和移出。该系统对于双横臂和多连杆悬架系统具有很高的空间效率。图4和图5A-图5D示出了作为双横臂悬架的一部分的凸轮调整装置，该凸轮调整装置可以自适应地运行(即，在驾驶时自动调整车轮定位)。

定位调整装置可包括马达(定位调整马达)、偏置衬套和轴，用于移动悬架的至少一部分(例如，横臂、双横臂、多连杆等)。马达旋转可以通过轴转换为偏置衬套的运动以调整车轮的位置。马达可以是安装到框架的马达组件的一部分，并且特别地，可以联接到悬架，例如，联接到横臂或双横臂悬架的控制臂，因此马达从控制臂大致垂直延伸。此处描述的任何定位调整装置都可以配置为具有相对较小的占地面积，以便它们可以安装到底架中，特别是安装在轮窝中和悬架周围，而不干扰现有部件的操作，从而允许它们将被改装到现有的机动车辆设计中。因此，定位调整装置的马达(例如，驱动器)可以远离悬架的控制臂定位并且可以通过轴和/或齿轮联接到偏置衬套。该轴和/或齿轮也可以是自锁的，使得当定位调整装置马达或驱动器不运行时，定位调整装置保持固定在适当位置(例如，最后选择的位置)。

例如，在图4中，上控制臂(横臂)的每个端部都联接到定位调整单元，此处定位调整单元配置为外倾角和/或主销后倾角调整单元，其包括联接到驱动器(马达组件)的框架，驱动器(马达组件)包括螺旋锥齿轮或者在一些变型中配合齿轮的轴线不相交的准双曲面齿轮(在下面的图5D中更详细地示出)。因此，定位调整单元的较大齿轮可以是与较小的驱动齿轮(准双曲面齿轮)配合的偏置衬套或偏置齿轮(上控制臂的驱动偏置)。这个较小的准双曲面齿轮(驱动齿轮)偏离较大齿轮的齿轮中心。形成驱动齿轮的螺旋锥齿轮配置为具有类似于蜗杆驱动的高扭矩自锁机构，使得较小的驱动齿轮在前部，较大的偏置齿轮在后部。较小的齿轮也可以称为小齿轮。驱动器本身(包括马达)可以在被驱动时通过旋转来操作，以可控地移动和偏移上控制臂的端部。联接到上控制臂的端部的偏置齿轮可旋转地安装到框架，使得驱动齿轮的旋转运动导致偏置齿轮联接的上控制臂的端部的偏置运动。由于定位调整单元(未示出)的马达可以被配置为旋转驱动齿轮多圈(例如，马达旋转50圈)以驱动较大偏置齿轮一圈，因此这允许可以精确控制正向和反向运动。例如，这可以允许横臂的上控制臂(或可选地在一些变型中为下控制臂)的两端进行非常精确和同步的运动，从而改变轮胎的外倾角(或在一些变型中为主销后倾角)。

尽管图4和图5A-图5D仅示出联接到外倾角调整单元的上控制臂的端部，但是在一些变型中，外倾角调整单元可以替代地或额外地位于下控制臂上；如果上控制臂和下控制臂都包括外倾角调整单元，则上控制臂上的那些可以被操作以在与下控制臂上的那些相反的方向上(例如，往复)偏置。

在一些变型中，定位调整单元可以被配置为不同步地操作，并且因此可以调整主销后倾角；为方便起见，这些单元在本文中仍可称为外倾角调整单元，尽管它们可被操作以调整外倾角和/或主销后倾角。

本文所述的定位调整单元可以提供在用于调整定位(例如，外倾角)的其他系统中不可能实现的优点。特别地，这些单元可能是紧凑的，并且固有地自锁；例如，切断马达电源可以导致车轮定位系统牢固地锁定在其当前位置。此外，驱动齿轮和马达可以远离车辆的车身和轮胎定位，处于可以允许马达和驱动齿轮避开车辆的其他可能更拥挤区域的多种角度之一。

例如，图4示出包括如本文所述的外倾角调整单元1650的组件。在图4中，与轮胎1605相对的上控制臂1613(横臂)的两端联接到外倾角调整单元1650、1650’，并且如上所述，可以分别由驱动驱动齿轮以旋转偏置齿轮的马达驱动。

图5A和图5B示出联接到框架1653的上控制臂1613的一端的放大图，其中偏置齿轮(在图5A中不可见)也联接到该框架。在图5A和图5B中，盖1655覆盖较大的偏置齿轮1657，偏置齿轮1657在图5C中可见，并且盖已经被移除。如上所述，通过较小的驱动齿轮(在图5A-图5C中不可见)旋转偏置齿轮使上控制臂的端部相对于安装件移动以调整外倾角和/或主销后倾角。

图5D示出外倾角调整单元1650，其中盖已打开，因此齿轮可见。在图5D中，上控制臂1613联接到安装到框架1653的较大偏置齿轮1657。较小驱动齿轮1660是驱动轴1659的一部分，驱动轴1659由同样安装到框架的马达1661驱动。马达可以通过有线或无线通信来控制以驱动马达的运动(例如，向前/顺时针和/或反向/逆时针)。

本文描述的任何系统都可以由车轮定位的中央处理器或分布式处理器(例如，特定于某一方面，例如外倾角)控制。在一些变型中，当驾驶员/用户在驾驶时切换按钮或控件时，这些系统可以是自适应的(例如，闭环)和/或用户驱动的(例如，开环)。包括车身和车轮IMU的上述传感器系统可用于检测和控制车轮定位，包括外倾角、主销后倾角和/或前束。例如，如上所述例如IMUS的多个传感器可用于检测并使用从IMU的传感器接收输入的算法来提供用于调整外倾角、主销后倾角和/或前束的反馈，以确定车轮定位设置。

图6A-图6B示出被配置为多连杆系统的一部分的定位调整系统的另一示例，该定位调整系统包括类似于上述的一对定位调整单元1850，定位调整单元包括联接到具有偏置齿轮(驱动被联接至轮胎的转向节1807的直臂1863的偏置)的螺旋锥齿轮的框架，其中偏置齿轮与较小的驱动齿轮(准双曲面齿轮)配合。这个较小的准双曲面(驱动)齿轮从较大(偏置)齿轮的齿轮中心偏置。形成驱动齿轮的螺旋锥齿轮配置为具有高扭矩自锁机构，类似于蜗杆驱动，使得较小的驱动齿轮在前部，较大的偏置齿轮在后部。驱动器本身(包括马达1865)可以在被驱动时通过旋转来操作，以可控地移动和偏置直臂，从而移动轮胎(例如转向节)，从而改变轮胎相对于车辆的车身的角度。联接到直臂1863的端部的偏置齿轮可旋转地安装到定位调整单元的框架，使得驱动齿轮的旋转运动导致偏置齿轮联接的直臂端部的偏置运动。由于定位调整单元的马达可以被配置为旋转驱动齿轮多圈(例如，马达旋转50圈)以驱动较大偏置齿轮一圈，因此这可以允许可以精确控制正向和反向运动。在图6A所示的多连杆系统中示出两个直臂1863、1863’，每个都连接到定位调整单元1850。

图6B示出了在此描述的定位调整单元的放大图。在图6B中，定位调整单元的盖已经被移除，露出驱动齿轮1859和偏置齿轮1857以及附接齿轮和驱动马达1865的框架1853。驱动马达包括编码器1869。直臂连结到偏置齿轮1857，因此当驱动齿轮旋转并驱动偏置齿轮旋转时，与直臂1863的连结垂直于轮胎的转向节(例如，轮毂)拉动或推动直臂，进而调整车轮的定位。偏置齿轮被配置为(或在一些变型中，联接到)偏置衬套1871。如图6B所示，随着偏置齿轮旋转，进而旋转直臂可旋转地联接的中间齿轮1885，直臂1863沿其长轴线(垂直于转向节)进出。通过将联接到车轮(例如，车轮的转向节轮毂)的一个或多个直臂定位在不同区域，直臂的移动可导致改变车轮的定位。根据直臂相对于车轮的位置(例如转向节或轮毂)，可以调整外倾角、前束和/或主销后倾角中的一个或多个。

图6B中的中间齿轮1858可以帮助将驱动器(马达1865)的旋转运动转换为偏置衬套的精确运动，以允许定位调整(例如，根据直臂/控制臂的位置，调整外倾角、主销后倾角和/或前束)。在一些变型中，不需要通过中间齿轮来将定位调整驱动器(也称为定位调整马达)联接到偏置衬套的运动。然而，使用一个或多个中间齿轮可以允许将定位调整驱动器定位在任意方向上，从而可以容易地避免干扰定位或底架的其他部件。在上面所示的示例中，定位调整驱动器是圆柱形马达。

如上所述，可以使用其他齿轮系统将定位调整驱动器(马达)联接到偏置衬套。例如，可以使用蜗杆驱动，例如，马达的旋转轴可以与旋转地联接到偏置衬套的齿轮(蜗轮)啮合。可以使用一个或多个正齿轮，以在齿轮系统(例如，附接的齿轮箱)中产生大部分减速，齿轮系统可以用作马达内置的制动器。这可以允许将马达纵向安装在偏心轴下方或上方。在一些变型中，可以使用一个或多个锥齿轮、斜齿轮或螺旋齿轮，以在齿轮系统(例如，附接的齿轮箱)中产生大部分减速，进而用作马达内置的制动器。这可以允许竖直安装马达，类似于图5和图6B中所示的那样。或者，在一些变型中，该装置可以包括旋转液压装置。在一些变型中，线性液压或滚珠螺杆，例如，脱离轴而不是齿轮的杠杆臂，其可以包括安装在杠杆臂的端部和底盘上的枢轴之间的伸缩机构。这可以更多地用于减小偏心轴的旋转角度。

控制系统

此处描述的任何装置都可以作为“模式选择”系统运行，由此用户选择期望的驾驶模式，并且计算机相应地设置车轮定位参数。虽然模式选择系统在某些应用中是优选的，但对于其他应用，希望在车辆运行时计算机自动为用户调整车轮定位参数，这里称为自适应系统。此处描述的用于调整定位的自适应系统可以始终优化车轮定位，从而始终优化轮胎和道路之间的接触面。

因此，本文描述的是用于主动车轮定位系统(AWAS)的自适应控制系统。本文所述的AWAS可能包括额外的电子部件、传感器和大功率的马达/变速箱(以促进更高的调整速度)。如本文所述的用于主动车轮定位的自适应控制系统可以从多个源接收输入数据，包括来自车辆的发动机控制单元(ECU)、来自用户和来自本系统中的包括上述IMU的其他传感器。然后，ECU可以处理所有这些输入数据，在那里输入数据可以组合并用于确定每个车轮的车轮定位设置应该是什么。然后将这些车轮定位设置转换为电动马达的位置设置并发送到马达。

这些系统可以使用范围广泛的可以潜在地用于车轮定位设置的适应性甚至预测性确定的输入数据。来自车辆的示例可以包括(在现代车辆中可通过车辆的CAN总线网络访问)以下任何一项或多项：转向角、车速、节气门位置/百分比、制动器位置/百分比、发动机转速、档位、驾驶模式(通过车辆现有的模式选择器的用户输入)等。来自外部传感器(即本文所述系统提供的附加传感器)或来自可用车辆的示例可以包括以下一项或多项：3轴加速度计(横向、线性和竖直重力)、3轴陀螺仪(横摆率、侧倾率、俯仰率)、3轴磁力计、倾角计、航向(行进方向，例如通过欧拉角或四元数)、用于轨迹映射的GPS信号、前视和/或道路测绘(包括表面测绘)相机、轮胎温度、轮胎压力等。可以将多个相同类型的传感器安装到单个车辆上，例如，可以在车辆周围安装多个加速度计，以映射车辆不同点的行为。请注意，输入数据可用于不同的目的，并且由于不同的车辆动力学，每辆车的输入信号可能非常不同(即使使用相同的传感器)。一些输入数据可用于表征车辆的动力学特性并校准/调试计算算法(有关详细信息，请参见下文)。可以一直使用其他数据，以便即时确定目标车轮定位设置。此外，输入数据可以根据其重要性级别进行优先排序和/或加权，并且一些数据可以用作交叉检查的备份信号。

输入数据可被转换成输出车轮定位设置。例如，自适应控制的主要需求发生在车辆转弯期间。在这里，最重要的变量之一是车身侧倾。当车身侧倾时，它会移动悬架并导致朝向/到外轮胎的外边缘侧倾。如果车辆向左转，车身会向右侧倾，从而导致右侧轮胎的外边缘侧倾。为了最大化轮胎接触面，外轮/右轮需要更多的负外倾角(内轮/左轮需要更多的正外倾角)，并且需要对其他车轮定位参数(例如前束和/或主销后倾角)进行相应的更改。此外，车身侧倾率与横摆率和车辆的侧向g力相关(即，车辆改变方向或转弯(横摆率)越快，侧向g力越大，车身侧倾(侧倾率)越大)。

在转弯期间，保持尽可能多的轮胎与道路接触可能是有帮助的。一辆原型测试车辆在所有车轮上都配备了轮胎温度传感器，测量跨经轮胎表面16个点的温度轮廓。进行多次具有不同车轮定位设置的转弯测试，以确定作为车辆动力学特性(即，侧倾率、横摆率和侧向g力)函数的最佳设置。当跨经轮胎的温度轮廓平坦/均匀并且轮胎中的峰值温度最小化时，确定给定侧向g力下的最佳车轮定位设置。例如，在大约1g的侧向g力下，测试车辆的前外轮的轮胎温度轮廓在约-2.5度的外倾角值处最优。

该信息和其他数据点用于构建算法以将目标车轮定位设置映射到上述输入数据流中的一个或多个。下面是详细示例。本文所述的方法和装置可包括一种或多种算法，其将输入数据流与目标车轮定位参数相关联并且可主要使用两个主要成分来操作：车辆动力学参数和映射。车辆动力学参数允许以有意义的方式将输入数据流融合在一起，最终提供对车辆瞬时行为(无碰撞错误等)的可靠评估。然后，映射允许将车辆行为的评估转换为适当的目标车轮定位设置。可以使用任何适当的映射，例如(但不限于)逐步、线性、非线性、S形、数据拟合等。这些映射可以在给定时刻将车辆行为映射到最合适的目标车轮定位设置。不同的映射可用于不同的场景，例如，不同的映射用于转弯、制动、加速、停车等。此外，例如通过现代汽车中的模式选择开关/拨盘，多个映射可用于单个驾驶活动，可以有一组普通或经济模式映射，另一组运动模式映射，以及又一组运动+或竞赛模式映射。

例如，用于三种不同驾驶模式的一组转弯映射如图7所示。在此示例中，示出三种模式(正常、运动和运动+)。所示映射(图7的图表中的每条线)可用于确定单个车轮的目标外倾角设置。在此示例中，对于所有三种映射，当融合数据值介于-0.3和0.3之间时，目标外倾角设置可保持固定：正常模式为-0.5度，运动模式为-1.2度，运动+模式为-2.0度。随着融合数据值超过0.3并增加至1.2，所有三种映射的目标外倾角设置都线性趋向于-3.0度。在相反的方向上，随着融合数据值下降到-0.3以下并减小至-1.2，所有三种映射的目标外倾角设置都线性趋向于0.0度。同样，除了该示例之外，任何数量的映射都可以用于不同的驾驶场景，并且可以使用任何形式的趋势，包括非线性趋势。

基于可以凭经验或计算确定的这些映射中的信息，可以确定输出驱动信号。例如，目标车轮定位设置可以被转换成适当的形式以传输到控制车辆的车轮定位设置的每个电动马达(包括例如如上所示和所述的外倾角调整单元)。

上述自适应车轮定位控制系统的概括描述可以使用上述所有输入数据流中的任何一个，以及任何数量的算法。在一些变型中，输入数据流的数量可以限制于其子集。例如，在一个实施例中，通过大量受控测试映射测试车辆的动力学，以确定最佳车轮定位设置(即，系统的潜在目标输出)作为选择输入数据流的函数。在此示例中，最佳车轮定位主要基于优化的轮胎温度轮廓以及一些目标驱动设计来确定。最初针对的输入数据流是侧倾率、横摆率、侧向g力和来自车辆CAN总线网络的一些传感器输入。

侧倾率、横摆率和侧向g力在转弯机动中都在数学上相关，并且在因果等式中都是转弯的“影响”。虽然它们是实际车辆行为的良好衡量标准，但由于颠簸、坑洼等原因，在现实世界中它们可能是非常嘈杂的信号。该等式中的“原因”是来自车辆CAN总线的传感器信号，因为它们源自用户(驾驶员)输入命令和车辆的ECU。同样，示例包括转向角、车速、节气门位置、制动器位置、发动机转速、档位和驾驶模式。通过广泛的测试，这些车辆数据流已被识别(如本文所述)，并且可以提供可以用于可靠地预测侧倾率、横摆率和侧向g力而没有噪声的清晰的信号。换句话说，基于车辆动力学将原因映射到预测结果。

结果，在一种方法和装置(例如，包括主要算法)中，来自车辆的CAN总线的多个输入数据流连同从车辆自身的动力学导出的乘数和偏移量被组合以计算“预测的侧向g力”(即，在没有噪声误差的情况下测得的侧向g力)。该方法和装置然后可以使用该预测的侧向g力来计算目标车轮定位设置。作为二次检查，可以将测得的侧向g力(以及侧倾率和横摆率)与预测的侧向g力进行比较，以确保没有过失误差、计算漂移等。

图8示出描述上述一般过程的流程图。请注意，在确定并输入车辆动力学之后，这些步骤可以在专门修改的ECU(或单独的控制单元)内执行。参考图8和上面的具体示例中，在一些变型中，主要输入数据流可以来自车辆的CAN总线，而次要输入数据流可以包括侧倾率、横摆率和侧向g力。然而，应该注意的是，其他输入数据流可以作为主要输入或次要输入而在算法中使用/合并，例如侧向g力可以被平滑并用作主要输入。

例如，在图8中，装置或方法可以从ECU或可比较/连接的处理器接收、访问和/或确定车辆动力学参数和/或定位映射，1901。例如，如上所述，ECU可以被配置为访问车辆动力学参数和定位映射。该信息可以被本地或远程存储，包括AWAS/AWAS ECU可访问的存储器、缓冲区等。该示例中的ECU可以是适于包括主动车轮定位系统(AWAS)的ECU并且在图19中被示意性地示出为虚线框(“AWAS ECU”)。可选地，在一些变型中，可以包括单独的主动车轮定位系统(AWAS)单元，并且可以连接到ECU。

然后，AWAS或AWAS ECU(“AWAS/AWAS ECU”)可以从一个或多个外部传感器(例如，上述任何IMU传感器等)接收输入数据流，例如来自车辆CAN总线的输入数据流，1903。然后可以对输入数据进行优先级排序(例如，主要、次要、第三等)，1905，并且可以根据如上所述访问的车辆动力学来组合(融合)一些或所有主要数据(例如，来自AWAS/AWAS ECU可访问的存储器)，1907。

然后可以基于由AWAS/AWAS ECU访问的定位映射计算目标车轮定位，1909。然后可以将根据映射确定的目标设置与次要输入数据流进行比较，以确定比较是否接近(“OK”)，1911，或差异是否大于某个阈值(“不OK”)，1913。如果比较足够接近(“OK”)，则(例如，根据映射)所确定的设置可以被转换成定位控制马达(例如，外倾角调整单元或其他机电调整单元，例如下面描述的那些)的驱动信号和输出，1915。

还要注意，虽然以上示例描述了转弯，但是这些方法和/或系统中的任何一个(包括一个或多个算法)可以遵循相同的基本流程结构以用于其他目标，例如用于在制动、加速、停车等期间优化车轮定位。

本文所述的主动车轮定位系统(AWAS)可以提供改善的操控性能，这影响转弯性能、安全性和避障；可以降低滚动阻力，从而影响燃油效率、排放、噪声、振动和平顺性(NVH)以及轮胎寿命；并可以降低轮胎峰值温度，从而影响轮胎寿命和轮胎磨损不均匀。

示例

在一个示例中，2012款奥迪TTRS测试车辆配备有作为如本文所述AWAS的一部分的前轮轴主动外倾角和前束控制。在操控性能方面，在标准圆测试(直径25米)中发现，将两个前轮的外倾角从-0.2度相等地更改为-2.8度使得可实现的最大侧向抓地力(g力)增加15％。此外，当使用“差异外倾角”(左右车轮的外倾角不同)进行测试时，其中左前轮为-0.2度，右前轮为-2.8度(左转)，与两个车轮都处于-0.2度相比，侧向抓地力提高29％。这在图9A的图表中示出。在图9A中，差异外倾角结果示出自适应车轮定位(即，自动、即时变化)改善转弯、操控和稳定性的潜力。

就滚动阻力而言，在标准滑行测试(40km/h至15km/h)中，前轮的外倾角从-2.8度改变至-0.8度将滚动阻力降低了8％。见图9B。外倾角值接近零度的进一步测试显示滚动阻力降低了10％以上。降低滚动阻力意味着降低油耗、排放、NHV和轮胎磨损。

就轮胎温度而言，在标准圆测试(25m直径，40km/h的固定速度)中，将前轮的外倾角从-0.2度改变为-2.8度导致跨经轮胎表面(对于外轮)的温度变化减少90％。此外，轮胎的峰值温度下降了10％以上，如图10所示。

虽然以上示例数据仅针对前轮外倾角，但是通过针对前轮轴、后轮轴、转向轮轴和非转向轮轴，单独或与外倾角组合调整其他车轮定位参数(包括前束和主销后倾角)可以获得更多益处。

一般而言，本文所述的AWAS的应用包括改进车辆的操控性、安全性、制动、燃油效率、排放、NVH、舒适性和/或轮胎寿命中的一项或多项，车辆包括但不限于乘用车、轻型商用车辆、重型商用车辆和其他客货运输车辆。更具体地说，一些应用示例包括(但不限于)：提高运动型和豪华型车辆的操控性和安全性；减少重型商用车辆的轮胎磨损和燃料消耗；改善卡车的回转圆；包括双转向车辆的重型车辆的阿克曼(Ackerman)转向补偿；延长电动汽车的电池续航里程；用于自动驾驶车辆的新型转向系统，包括无齿条转向和独立轮转向；自动驾驶车辆的冗余制动系统，使用车轮定位来增加滚动阻力，从而使车辆减速；用于侧倾底盘和新型移动平台的自适应悬架系统；为当前非转向轮轴提供转向，包括后轮转向；自动调整道路外倾角，例如当从左侧驾驶环境变为右侧驾驶环境时；改善越野车辆的操控性和牵引力；为不同的驾驶环境或车辆配置提供可切换的车轮定位；和增强车辆动力学，无论是由原始设备制造商安装还是作为售后配件。

除了本文描述的定位调整装置和定位调整单元之外，本文描述的方法和包括控制系统和AWAS的装置可以与一个或多个其他机电装置(设备、系统、组件等)一起使用并且可以控制一个或多个其他机电装置，除了在此描述的定位调整装置之外，一个或多个其他机电装置还可以用于调整或控制车辆悬架。在一些实施例中，这些装置可以是用于电动调整车轮定位(例如，外倾角、前束和/或主销后倾角)的装置。在一些变型中，这些装置可能专用于外倾角、前束和/或主销后倾角中的一个或多个；多个装置可以组合成一个系统，该系统可以共享协调它们的操作的公共控制器(例如处理器)。

本文所述的一些装置，尤其是外倾角调整装置，可以联接在车辆的框架和悬架之间，悬架又联接到车轮。因此，外倾角调整装置可包括牢固地联接到车辆框架的安装体，以及联接到悬架的优选地靠近框架并且远离车轮轮毂的一部分的保持器(例如，臂保持器)。例如，保持器可以是臂保持器，其被配置为保持例如麦弗逊式悬架支柱的悬架的上臂的端部，或双横臂式悬架的上横臂的端部。保持器可以与线性平台联接或作为其一部分；通常，保持器被配置成沿例如线性的第一平移轴线移动，并且可以被限制沿其他线性方向的移动。移动通常通过保持器在其上移动的平移支承表面进行，并且机电致动器被直接或间接地(例如，通过线性平台)联接到保持器以沿第一平移轴线在平移支承表面向后和向前移动到所需位置，从而调整车轮的外倾角。

安装体可以包括连接在一起的两个或更多个部分，例如第一(例如，上)安装体和第二(例如，下)安装体；不同的部分可以配置成支撑不同的负载。例如，第二安装体可以被配置为支撑高负载，而第一安装体可以仅必须支撑较轻的负载并且可以包括机电致动器。划分安装体的负载承载功能可以帮助将机电致动器与通过该装置施加的更大负载隔离，使得致动器所承受的负载可以更小并且更均匀。

类似地，前束调整装置通常包括(例如，在系杆和车辆的转向齿条之间)具有伸缩杆的细长体，该伸缩杆与系杆成一直线联接。伸缩杆包括由机电致动器致动的机械线性致动器(例如滚珠螺杆/滚珠螺母)。形成该装置的细长体也可以具有连接在一起并将装置上的负载分离的两个或更多个部分。例如，细长体的第一部分可以连接到机电致动器，细长体的第二部分包括伸缩杆，与系杆成一直线连接，并且被配置成支撑比细长体的第一部分更高的负载。例如，细长体的第一部分可以包括安装在一端的系杆和安装在第二端的转向连杆。

用于控制车辆悬架设置的其他机电装置也在本文中进行了描述并且可以被包括作为用于修改或控制车辆定位(包括一个或多个车轮的定位)的系统的一部分。这些装置可以共享全部或部分特征部。例如，本文还描述了被配置为控制防倾杆的刚度设置的装置，和被配置为控制车辆的侧倾中心设置的装置，以及制造和使用它们的方法，用于控制它们的处理器，和包括它们在内的系统。一般而言，这些装置可包括被构造成支撑车辆的相关静态负载和动态负载的一个或多个结构构件、被构造成控制和改变悬架设置的一个或多个调整构件，以及被构造成驱动一个或多个调整构件的平移的一个或多个驱动器。在某些情况下，调整构件也可以配置为结构构件，从而既支撑车辆的相关负载又控制悬架设置。通常，这些装置可以通过开环控制或闭环控制，或半闭环(例如，包括用户输入、确认或选择)来控制。这些装置中的任何一个还可以包括一个或多个传感器以监测可能对控制悬架设置有用的变量。

图11A-图11C示出了用于控制车辆悬架设置的机电装置的变型，所示装置被配置为与麦弗逊式支柱悬架几何结构兼容。在该示例中，三个机电装置(例如，设备)121、131、141控制车辆的一个车轮101的悬架设置。第一机电设备121位于支柱103的顶部，并被配置为控制车轮101的外倾角和/或主销后倾角。第二机电设备131位于外系杆107和内系杆109之间(例如，在系杆和转向齿条的连杆机构之间)并被配置为控制车轮101的前束。第三机电设备141位于防倾杆105和连杆106之间，并被配置为控制防倾杆105的刚度。一般而言，本文所述的前束调整装置可用于用电控(例如，伸缩)装置代替传统的系杆，该电控装置包括前系杆部分和远侧附接件和/或后系杆部分。这在图23A-图23H中进行了更详细的描述。

图11B和图11C示出在该示例中的机电设备121、131、141控制和调整悬架设置的轴线。机电设备121通过在两个轴线上平移支柱103的顶部来控制车轮101的外倾角和主销后倾角：一个轴线用于外倾角123，并且一个轴线用于主销后倾角125。机电设备131通过改变外系杆107和内系杆109之间的距离来控制车轮101的前束，从而有效地改变系杆的总长度。机电设备141通过改变防倾杆105和连杆106之间的距离来控制防倾杆105的刚度，从而有效地改变防倾杆105的长度。

本文描述的任何机电设备可以控制一个或多个车轮的一个或多个悬架设置。可以使用任意数量的机电设备来控制一个或多个车轮的悬架设置。车辆可以配备一个或多个机电设备，该机电设备被配置为控制任意数量的车轮的任意数量的悬架设置。对于给定的车轮，一个或多个机电设备可被配置为控制所有或仅一些悬架设置。

本文描述的任何机电设备可被配置为与任何悬架几何结构或悬架几何结构的型式兼容，包括(但不限于)固定轮轴、独立轴(independent)、麦弗逊式支柱、横臂、双横臂、多连杆、空气悬架、钢板弹簧和扭杆悬架。

图12A-图12C示出用于控制车辆悬架设置的机电装置的变型，这些设备配置成与双横臂型悬架几何结构兼容。在该示例中，四个机电设备221、231、241控制车辆的一个车轮101的悬架设置。两个第一机电设备221相同，位于上横臂213的内枢转点，并且被配置为控制车轮101的外倾角和主销后倾角。第三机电设备231位于外系杆207和内系杆209之间并被配置为控制车轮101的前束。第四机电设备241位于防倾杆205和连杆206之间并且被配置为控制防倾杆205的刚度。

图12B和图12C示出在该示例中机电设备221、231、241控制和调整悬架设置的轴线。机电设备221通过在两个轴线上平移上横臂213来控制车轮101的外倾角和主销后倾角：一个轴线用于外倾角223，并且一个轴线用于主销后倾角225。机电设备231通过改变外系杆207和内系杆209之间的距离来控制车轮101的前束，从而有效地改变系杆的总长度。机电设备241通过改变防倾杆205和连杆206之间的距离来控制防倾杆205的刚度，从而有效地改变防倾杆205的长度。

图13A-图13C示出用于控制车辆悬架设置的机电设备的其他变型，这些设备配置成与双横臂悬架几何结构兼容。在该示例中，三个机电设备321、231、241控制车辆的一个车轮101的悬架设置。第一机电设备321位于上横臂213的外枢转点附近并且被配置为控制车轮101的外倾角。另外两个机电设备231、241与图12A和图2C中描述的设备相同。在这个示例中，没有提供对车轮101的主销后倾角的控制。

图13B和图13C示出在该示例中机电设备321、231、241控制和调整悬架设置的轴线。机电设备321通过平移上横臂213的外枢转点来控制车轮101的外倾角，从而有效地改变上横臂213的长度。机电设备231、241控制车轮101的前束和防倾杆205的刚度，如在图12B和图12C中描述的那样。

本文所述的任何机电设备可以与本文示例中所示的不同地配置或定位，只要它们能够控制一个或多个悬架设置。如图13A-图13C的示例所示，车辆可以被配置为使得不是所有的悬架设置都是机电控制的。在图13A-图13C的示例中，不控制车轮的主销后倾角，而控制外倾角、前束和防倾杆刚度。

通常，本文所述的机电设备可配置为与车辆的原始悬架系统兼容，或根据需要与售后悬架系统兼容，对悬架系统的原始几何结构进行最小修改。这最大限度地减小了将机电设备引入原始悬架系统所引起的副作用(例如，增加非簧载质量、降低刚度或硬度等)的可能性。一般而言，本文所述的机电设备可配置为重量轻且坚固，并且可位于使非簧载质量的增加可能性最小化的位置(例如，远离车轮的轮毂，靠近车辆框架等)。

图14A-图14E示出用于控制车辆悬架设置的机电设备的变型，该设备配置成控制麦弗逊式支柱悬架系统的外倾角。在图14A中，该装置(配置为机电设备)421位于支柱103顶部并安装到车辆的支柱塔415，支柱塔是车辆框架的一部分或连接到车辆框架。图14B是图14A中所示的机电设备421的特写。该装置包括具有被固定到车辆框架(例如，固定到支柱塔415)的两个部分的安装体；在该示例中，安装体的上部464连接在框架415上方，下部466连接在框架下方，螺栓468用于将两个部分固定在一起，其中框架刚性地保持在两个部分之间。该装置还包括作为下平移台463的一部分的支柱保持器465(配置为球面轴承)。因此，通过在由一对轴中的每一个轴的外纵向表面形成的平移支承表面上来回平移，支柱保持器可以沿着第一平移轴线488与下平移台一起移动，其中该一对轴被配置为在保持器的任一侧上的线性导轨461。保持器(支柱保持器)可以刚性地连接到骑在这些线性导轨上的一个或多个线性轴承(未示出)。电磁致动器(包括电动马达451、正齿轮459和包括滚珠螺杆453和滚珠螺母455的线性致动器)在第一平移轴线488上来回驱动保持器以调整外倾角。图14C、图14D和图14E分别是图14A所示机电设备421的局部剖切侧视图、俯视图和仰视图。

因此，机电设备421包括电动马达451、两个正齿轮459、滚珠螺杆453、滚珠螺母455、上平移台457、下平移台463(下平移台可以固定到上平移台，并且两者连同支柱保持器一起相对于上安装体部分移动)、两个线性导轨461(形成平移支承表面，并且可以是下安装体部分的一部分)和球形轴承465(本示例中的支柱保持器)。支柱保持器465可以刚性地或可动地联接到支柱103的顶部(例如，顶端，也简称为端部)。在该示例中，支柱103的顶部固定在保持器(球形轴承)465内，保持器与下平移台463联接(例如，容纳在下平移台内)。下平移台463在线性轴承(未示出)上以低滑动摩擦沿着线性导轨461滑动。因此，下平移台463刚性连接至上平移台457，并且上平移台457刚性连接至滚珠螺母455。滚珠螺母455被配置成以低摩擦力沿着滚珠螺杆453来回被驱动，从而平移上平移台457、下平移台463、支柱保持器(球形轴承)465和支柱103的顶部。由于支柱底部固定到车轮组件(参见图11A)，平移支柱103的顶部改变其角度，从而改变车轮101的外倾角。滚珠螺杆453由能够承受径向负载和推力负载的轴承(未显示)支撑，滚珠螺杆453被正齿轮459驱动绕其中心轴线旋转，正齿轮459由电动马达451驱动。在图14A-图14E所示的各种变型中，支柱保持器能够在第一平移轴线488(例如，x)上移动，但被限制在相对于安装体的任何其他平移轴线上的移动；具体来说，垂直于第一平移轴线的平移轴线(z或y)。

电动马达451可以被驱动以顺时针或逆时针旋转，从而沿着滚珠螺杆453的线来回平移支柱103的顶部。电动马达451可以由电子控制器(例如，未示出的处理器)控制，并且可以包括编码器(未示出)以监测马达451的位置和/或支柱103的顶部。该装置的机电致动器或其他部分还可以包括可释放的锁，并且当接合时，锁定支柱保持器相对于安装体并因此相对于车辆框架的位置。锁可以是机械锁并且控制机电致动器的电子控制器可以控制锁的接合/脱离(例如，锁定/解锁)。

虽然上面所示的示例包括电动马达，但是本文描述的任何机电设备可包括任何适当的驱动器中的任何一个或多个，适当的驱动器可以是(但不限于)机械致动器(例如马达等)、气动致动器、液压致动器或电动致动器。任何驱动器都可以旋转平移或在线性维度上平移，或者旋转平移和在线性维度上平移，并且平移可以是可逆的。任何驱动器都可能包含位置传感器(例如编码器等)。

本文描述的任何机电设备，特别是安装体，可以包括一个或多个结构构件，其可以是任何适当类型的结构构件，包括(但不限于)梁、法兰、支撑件、轴、导轨、杆、壳体、台、安装件、支架、螺栓、螺母或螺钉(例如动力螺杆、导螺杆、滚珠螺杆等)。结构构件可以保持静止或者可以旋转平移或在线性维度上平移或者旋转平移和在线性维度上平移。

本文描述的任何机电设备可包括一个或多个调整构件，例如线性致动器，其可以是任何适当类型的调整构件，包括(但不限于)螺杆(例如动力螺杆、导螺杆、滚珠螺杆等)、齿轮(例如正齿轮、斜齿轮、蜗轮等)、皮带轮、皮带、轴、滑块、枢轴、杠杆臂、连杆、凸轮、平移台、托架或螺母(例如滚珠螺母等)。调整构件可以旋转平移或在线性维度上平移，或者旋转平移和在线性维度上平移。

图15A和图15B示出了用于控制车辆悬架设置的机电设备的变型，该设备被配置为控制车轮101的前束。在该示例中，机电设备531位于外系杆507和内系杆509之间。机电设备531包括电动马达551、两个正齿轮559、滚珠螺杆553、滚珠螺母555和轴承组569。外系杆507连接至滚珠螺母555，滚珠螺母555被配置成沿着滚珠螺杆553被以低摩擦力来回驱动，从而平移外系杆507。当外系杆507连接到车轮组件时(参见图11A、图12A和图13A)时，平移外系杆507改变车轮101的前束角。滚珠螺杆553由能够承受径向负载和推力负载的轴承组569支撑，滚珠螺杆553由电动马达551驱动的正齿轮559驱动以绕其中心轴线旋转。

本文所述的被配置为控制车轮的前束的任何机电设备可被配置为位于车辆的转向箱和车轮之间的任何位置。例如，机电设备可位于在外系杆和车轮组件之间的外系杆的外端。在另一个示例中，机电设备可位于在内系杆和转向箱之间的内系杆的内端。机电装置(例如，前束调整装置)可以完全取代在转向箱和车轮组件之间延伸的系杆，并且可以(如下面的图23A-图23H所示)包括与伸缩区域成一直线连接的一个或多个“部分”系杆。通常，被配置为控制车轮前束的机电设备将改变外系杆的外端与内系杆的内端之间的距离。

因此，本文所述的被配置为控制车轮的前束的任何机电设备可被配置为控制转向轮或非转向轮的前束。对于非转向轮，机电设备可位于前束臂上的任何位置。例如，机电设备可位于在前束臂和车轮组件之间的前束臂的外端。在另一个例子中，机电设备可以位于在前束臂和车辆车身或底盘上的安装点之间的前束臂的内端。在另一个示例中，机电设备可以完全取代在车辆的车身或底盘上的安装点与车轮组件之间延伸的前束臂。通常，被配置为控制非转向轮的前束的机电设备将改变前束的有效总长度。

图16A和图16B图示了用于控制车辆悬架设置的机电设备的变型，该设备配置成控制双横臂悬架系统的外倾角。在该示例中，两个相同的机电设备621分别位于上横臂213的第一端631和第二端632上的上横臂213内枢转点。借助外倾角调整装置的平移台633的横臂保持器633，横臂的端部通过枢转接头可枢转地附接至外倾角调整装置，使得横臂可以相对于横臂保持器枢转。每个机电设备621包括机电致动器，该机电致动器包括电动马达651、两个正齿轮659、滚珠螺杆653和滚珠螺母655。该装置还包括平移台663，横臂保持器633连接到平移台663(或在该示例中，与平移台663一体形成)。安装体671可以直接或间接地联接到框架(未示出)并且可以包括或刚性地连接到形成平移支承表面的两个线性导轨661。该设备还包括轴承组669。包括横臂保持器的平移台还可以包括线性轴承(未示出)，其骑在由一对平行导轨(轴661)形成的平移支承表面上。

在该示例中，平移台的横臂保持器被配置为保持上横臂的端部；在该示例中，上横臂包括通道，螺栓或螺杆638可以附接到该通道中以将上横臂固定在横臂保持器中。上横臂213连接到平移台663，平移台663连接到滚珠螺母655。滚珠螺母655被配置为以低摩擦沿着滚珠螺杆653被来回驱动，从而平移平移台663。由于上横臂213连接到车轮组件(参见图12A和图13A)，平移上横臂213改变车轮101的外倾角。滚珠螺杆653由能够支撑径向负载和推力负载的轴承组669支撑，滚珠螺杆653由电动马达651驱动的正齿轮659驱动以绕其中心轴线旋转。在该示例中，安装体、轴和横臂保持器被配置为支承较高的负载(例如，高于负载阈值)，而机电控制器安装在安装体上并联接到平移框架(例如，横臂保持器)并且不需要支承这些高负载。

图17A和图17B图示了用于控制车辆悬架设置的机电设备的变型，该设备配置成控制防倾杆的刚度。在该示例中，机电设备741位于防倾杆205和连杆706之间。机电设备包括电动马达751、两个正齿轮759、滚珠螺杆753、滚珠螺母755、连接法兰773、安装件768和轴承组769。安装件768连接到防倾杆205的端部，安装件768容纳轴承组769。滚珠螺杆753由能够支撑径向负载和推力负载的轴承组769支撑。滚珠螺杆753由电动马达751驱动的正齿轮759驱动以绕其中心轴线旋转。滚珠螺母755被配置成以低摩擦力沿滚珠螺杆753被来回驱动，从而平移连接法兰773并改变防倾杆205的端部和连杆706之间的距离。防倾杆205的端部和连杆706之间的该距离表示防倾杆205的有效长度。如果防倾杆205的有效长度越大，则防倾杆205的刚度越低。相反，如果防倾杆205的有效长度越短，则防倾杆205的刚度将越高。

本文所述的配置成控制防倾杆的刚度的任何机电设备可以配置成位于防倾杆上的任何位置，或防倾杆和车轮或悬架组件之间的任何位置。机电设备可以间接连接到车轮或悬架组件(例如，通过连杆等)，或者可以直接连接到车轮或悬架组件。

本文所述的配置成控制防倾杆的刚度的任何机电设备可配置成控制任何防倾杆的刚度，包括(但不限于)前防倾杆或后防倾杆。

图18A和图18B示出用于控制车辆悬架设置的机电设备的另一个变型，该设备被配置为控制车轮101的前束。在该示例中，机电设备831位于外系杆807和内系杆809之间。机电设备包括电动马达851、马达壳体852、滚珠螺杆853、联轴器854、滚珠螺母855和轴承组869。外系杆807连接到滚珠螺母855，滚珠螺母855被配置为以低摩擦沿滚珠螺杆853被来回驱动，从而平移外系杆807。当外系杆807连接到车轮组件时(参见图11A、图12A和图13A)，平移外系杆807改变车轮101的前束角。滚珠螺杆853由能够支承径向负载和推力负载的轴承组869支撑，滚珠螺杆853由电动马达851经由联轴器854驱动以绕其中心轴线旋转。在该示例中，由于电动马达851输出轴通过联轴器854直接联接到滚珠螺杆853，因此不需要齿轮等。

本文所述的任何机电设备可以包括或可以不包括用于驱动调整构件以调整悬架设置的齿轮。在使用齿轮的情况下，齿轮可以具有任何传动比(例如1:1、1:2、2:1、1:3、1:4等)。本文描述的任何机电设备的任何驱动器的输出轴可直接联接到任何调整构件。在本文所述的任何机电设备包括螺杆(例如滚珠螺杆、导螺杆等)的情况下，至少一个驱动器的输出轴可以直接或间接地联接到螺杆，此外至少一个驱动器的输出轴可以采取相对于螺杆的任何空间取向，包括与螺杆平行、垂直、共线、重合或成任何角度。

如上所述，本文所述的用于调整定位的任何单元(例如，机电设备)可由电子控制器控制。每个机电设备都可以由其自己的控制系统、另一个设备的控制系统、公共的中央控制系统或控制系统的组合来控制。

图19图示了被配置成控制机电设备以控制车辆悬架设置的控制单元的变型。在此示例中，中央控制单元用于控制被安装在车辆的所有四个车轮上的所有机电设备。一个或多个机电设备安装到左前轮和右前轮中的每一个以控制每个前轮的外倾角、主销后倾角、前束和防倾杆刚度。此外，一个或多个机电设备安装到左后轮和右后轮中的每一个以控制每个后轮的外倾角、前束和防倾杆刚度。中央控制单元被配置为接收用户输入数据和传感器输入数据，并且向所有机电设备输出控制信号以便适当地控制和改变悬架设置。

在一些变型中，控制单元可以是如上所述的主动车轮定位系统(AWAS)的控制系统。AWAS可以集成到中央控制单元内。

本文所述的任何控制单元可以另外地控制与本文所述的机电设备无关的其他悬架或车辆功能，包括(但不限于)磁性阻尼器、自适应阻尼器、弹簧刚度和侧倾中心。

本文描述的任何机电设备可以包括一个或多个传感器(具体地包括上述IMU)，并且可以进一步包括闭环控制。

图20A和图20B图示了配置有反馈传感器的用于控制车辆悬架设置的机电设备的变型。四个机电设备221、231、241控制车辆的一个车轮101的悬架设置，如图12A-图12C中所述。在该示例中，温度传感器阵列1081安装到上横臂213并且位于车轮101轮胎表面上方以监测轮胎的温度。温度传感器阵列1081沿其长度包括一个或多个温度传感器以监测轮胎从内边缘到外边缘，或从外边缘到内边缘的温度。

在一个示例中，温度传感器阵列1081可以包括两个分立的传感器，一个位于轮胎的内边缘上方以监测内边缘的温度，并且一个位于轮胎的外边缘上方以监测外边缘的温度。

在另一示例中，温度传感器阵列1081可以包括三个分立的传感器，一个位于轮胎内边缘上方以监测内边缘的温度，一个位于轮胎中央上方以监测中央的温度，以及一个位于轮胎外边缘上方以监测外边缘的温度。

在又一示例中，温度传感器阵列1081可以包括一个连续的传感器条以监测跨经轮胎的所有点的温度并提供完整的温度轮廓。

本文描述的任何机电设备或设备系统可包括一个或多个温度传感器。特别地，温度传感器可用于评估给定的一组悬架设置的适当性。特别地，温度传感器可用于监测轮胎表面的温度，从而评估给定外倾角设置的适当性。例如，如果轮胎外边缘的温度高于内边缘的温度，则可以命令被配置成控制外倾角的机电设备提供更大的负(或更小的正)外倾角。在另一个示例中，如果轮胎的内边缘的温度高于外边缘的温度，则可以命令被配置成控制外倾角的机电设备提供更小的负(或更大的正)外倾角。

图21A和图21B示出配置有反馈传感器的用于控制车辆悬架设置的机电设备的变型。四个机电设备221、231、241控制车辆的一个车轮101的悬架设置，如图12A-图12C中所述。在该示例中，位置传感器阵列1183安装到下横臂211并位于车轮101后面以监测车轮101的角度或位置。该示例中的位置传感器阵列1183包括三个位置传感器1185、1187、1189。位置传感器1185、1187、1189被配置为监测车轮101的外倾角和前束角。

在一个示例中，位置传感器阵列可以包括一个或多个分立的传感器。在另一示例中，位置传感器阵列可以包括一个连续的传感器条以提供位置轮廓。

本文描述的任何机电设备或设备系统可包括一个或多个位置传感器。特别地，位置传感器可用于评估给定的一组悬架设置的适当性。特别地，位置传感器可用于监测车轮的前束角。

本文描述的任何机电设备或设备系统可包括一种或多种类型的一个或多个传感器，包括(但不限于)位置传感器、编码器(例如线性、旋转、光学等)、限制开关、接近传感器、温度(热)传感器、簧片开关、光传感器(例如紫外线、红外线等)和加速度计。例如，机电设备可包括一个或多个位置传感器和一个或多个温度传感器。

对于包括本文所述的一个或多个传感器的任何机电设备或设备系统，可以设置开环、部分闭环、全闭环、间歇闭环、连续闭环、半自动或全自动控制。

对于包括本文所述的一个或多个传感器的任何机电设备或设备系统，可以设置悬架设置的自动、连续、实时控制。

图22A-图22G显示了用于调整具有包括支柱1203的悬架(例如麦弗逊式悬架)的车辆的外倾角的装置1221(例如，设备、系统等)的另一变型。在这个例子中，类似于图14A-图14E所示的装置，该装置包括刚性连接到车辆框架(例如，支柱塔1215)的安装体。安装体包括上安装体1264和下安装体1266。在该示例中，上安装体被配置为连接到下安装体，以将车辆1215的框架保持在两者之间，使得安装体的两个部分刚性连接，如图22C所示。上安装体和下安装体中的每一个上的开口与穿过框架(支柱塔1215)的开口对齐。下安装体跨过该开口，并且所连接的或者作为可动平移台1263的一部分形成的支柱保持器1299在形成下安装体的一部分的平移支承表面1298上沿单个平移轴线移动。在该示例中，平移支承表面是平行延伸跨经开口的两个轴1290中的每一个的圆柱形外表面。平移轴线平行于这些轴的方向延伸。在图22A、图22C和图22F中，壳体1278覆盖上安装体，柔性套筒1279覆盖下安装体，允许支柱保持器移动并保护装置免受碎屑影响。

该示例中的上壳体1278覆盖机电致动器；在图22B、图22D、图22E和图22G中，上盖已被移除(尽管下柔性盖1279仍在原位)。本示例中的机电致动器包括驱动一对齿轮1259旋转的电动马达1251，齿轮1259与线性致动器联接，在此线性致动器配置为滚珠螺杆1253和滚珠螺母1255。滚珠螺杆由齿轮旋转，使得滚珠螺母可沿滚珠螺杆前后行进；由于滚珠螺母连接(例如，刚性连接)到平移台/支柱保持器，滚珠螺杆的旋转驱动支柱保持器的运动。电控制器(例如，未示出的处理器)与机电致动器通信并控制机电致动器的操作。

在操作中，支柱保持器由机电致动器驱动，使得当机电致动器的电动马达旋转滚珠螺杆并使滚珠螺母沿第一平移轴线向前或向后移动时，支柱保持器在一对轴的平移支承表面1298上移动(例如，通过在平移台上/内的或作为平移台的一部分的衬套/线性轴承作用)。在该示例中，该第一平移轴线通常对齐至车轮的平面(例如，在一些变型在车轮的旋转轴线的+/-30度内)。该装置受到约束，使得平移台以及支柱保持器在所有其他平移方向(例如，垂直于第一平移轴线的轴线)上受到约束。编码器(未示出)可以监测保持器/平移台的位置并且可以向电子控制器提供反馈。

如上所述，在图22A-图22G中所示的装置被配置成使得由例如悬架的支柱施加在该装置上的高负载通过安装体的独立部分被传递到框架体，该独立部分与安装体的支撑或包括机电致动器的部分隔离。在该示例中，上安装体1263支撑机电致动器，不需要支承高负载；机电致动器不需要在下安装体1266操作的高负载条件下操作。下安装体1266支承来自支柱1203的负载，并且该负载通过支柱保持器1299和平移台1263传递到形成下安装体1266的平移支承表面1298的一对轴。下安装体被配置为安装在车辆框架(例如，支柱塔1215)下方，因此该负载通过该设备传递到该框架而不通过机电致动器。因此，下安装体可被配置成处理大于约1000千克(kg)(例如，约1500kg或以上、约2000kg或以上、约2500kg或以上、约3000kg或以上、约3200kg或以上、约3500kg或以上、约4000kg或以上等)的最小负载阈值。

图23A-图23H示出与在图15A-图15B和图18A-图18B所示和在上文所述的装置类似的，可以电动调整车辆(例如，车辆的车轮)的前束的前束调整装置(例如，前束调整单元)的另一示例。在图23A中，前束调整单元1331包括位于远端的系杆安装件1368，其被配置成连接到系杆1360的一端。在一些变型中，系杆(前系杆1360)形成装置的一部分。在图23A-图23H中，系杆安装件将前系杆刚性地安装到伸缩杆的滚珠螺母1355上；滚珠螺杆(不可见)被保持在滚珠螺母内并穿过滚珠螺母，部分进入前前束杆的远端。伸缩杆部分1381被配置成在远侧到近侧方向延伸或缩回。伸缩杆可包括由机电致动器(例如，电动马达1351、齿轮1359等)作用的线性致动器(例如，在该示例中，滚珠螺杆1353和滚珠螺母；滚珠螺母可以具有与系杆安装件1368相同的特征部)。机电致动器通过滚珠螺杆和滚珠螺母(在该示例中为系杆安装件)联接到伸缩臂，并驱动伸缩臂旋转以相对于系杆延伸或缩回伸缩臂。壳体1386(包括柔性部分1385)可以覆盖机电致动器和伸缩臂部分。

在此示例中，伸缩杆部分1381与此处显示为前系杆部分1360的部分(例如，截短的)系杆成一直线联接。装置的后端包括转向连杆安装件1377。在一些变型中，第二系杆部分(后系杆部分)可以包括在伸缩杆和转向连杆安装件之间。该示例中的转向连杆安装件是可以枢转的球形接头。伸缩杆部分可以通过电动马达旋转驱动(齿轮传递电动马达旋转)旋转滚珠螺杆来延长或缩短，滚珠螺杆在通过前系杆部分刚性固定至该定位装置其余部分(因此固定到车辆的框架)的一个或多个滚珠螺母内旋转。机电致动器的定位与系杆的承载路径不一致；在图23A-图23F中，机电致动器(例如，马达)与剩余的系杆承载路径平行定位。这可以节省空间并且还可以保护机电致动器。

在图23A-图23H中，转向连杆安装件1377位于近端并且被配置为连接到车辆的转向齿条的连杆机构(未示出)。该转向连杆安装件可以是球形接头。

前束调整单元还包括一个或多个(在图23E-图23H中示出两个)撑条(撑杆1395)，其将机电致动器(例如，电动马达1351)连接到装置的主体框架。撑杆被可滑动地连接到轴承1396(在该示例中显示为定位轴环)，轴承1396刚性连接到系杆安装件(直接或如图所示，间接地)以防止在操作过程中机电致动器相对于系杆安装件旋转。

在图23-图23G中，定位轴环1396刚性地安装(键接)到滚珠螺母1368上。它被刚性地安装到轴承壳体中的两个轴/撑条1395引导并防止旋转。由于提供了紧凑的形式，该装置尤其可以允许前轮或后轮转向的前束控制。

例如，本示例中的前束致动器包括软的(例如，非金属的)外壳体以减小壳体的重量和尺寸。即使在没有刚性壳体的情况下，定位轴环的使用也可以提供显著的强度和刚度。本文所述的前束致动器可以改为使用塑料外壳体来防止灰尘或其他污染，但不需要提供结构支撑(例如，以防止连接到车轮的外连杆相对于致动器壳体旋转)。

机电(EM)制动

本文所述的任何车轮定位控制装置，包括被配置为电子调整外倾角、主销后倾角和/或前束的那些装置，可以包括作为安全部件的冗余制动/锁定机构，该冗余制动/锁定机构包括机电制动器。这些机电制动器可以防止在停电或其他故障的情况下改变车轮定位(例如，外倾角、主销后倾角和/或前束)。与通常更昂贵、更重且体积更大的摩擦式EM制动器相比，这些装置具有许多优点。

通常，这些装置可以包括带槽口的盘，其联接到例如马达的轴的马达移动元件，并且被配置为制动/锁定。该装置还包括制动臂(例如，轴、杠杆等)，其联接到螺线管或线性致动器并且被配置成使得在通电状态下螺线管或线性致动器保持制动臂远离带槽口的盘。如果螺线管或线性致动器脱离接合，例如，由于断电或以其他方式关闭螺线管或线性致动器，则允许制动臂与带槽口的盘上的一个或多个槽口接合，迫使马达制动并且锁定位置。在一些示例中，制动器还可以包括位于制动臂任一侧的一个或多个支撑件，以防止制动臂弯曲或损坏。一个或多个支撑件可以安装到马达的主体，作为至少部分地保持制动臂并且在一些情况下保持螺线管的壳体的一部分。

例如，图24示出机电式制动装置的一个示例。如图24所示，装置(例如，系统)安装到马达2401的后部并且防止马达轴在断电的情况下转动。在图24中，该装置包括安装支架/壳体2405、具有弹簧复位的螺线管2407、制动臂2409(例如，杠杆)和联接到马达的后轴2415上的带槽口/开槽的盘/轮2411。螺线管的配置使得在通电时制动臂与带槽口的盘脱离以允许它和马达轴自由旋转。相反，当断电时，螺线管上的弹簧复位会使杠杆与带槽口的盘接合，以防止它和马达轴旋转，从而锁定在当前位置。

该系统极其轻便、便宜且体积小，并且具有强制锁定而不是摩擦制动的额外优势。图24所示的示例使用拉式螺线管，但是也可以使用其他配置，包括推式螺线管布置或线性致动器。在某些示例中，螺线管可以安装在后部，因此它直接与带槽口的盘接合而不需要枢转杠杆。例如，替代地，螺线管的活塞可以直接延伸到带槽口/开槽的盘/轮中，或者可以包括延伸到带槽口/开槽的盘/轮中的刚性延伸部。图24所示的示例可以有利地提供紧凑的封装解决方案，由于该方案具有非常高的空间效率，因此有利于本文所述的主动车轮定位装置。

本文描述的任何方法都可以实现为软件、硬件或固件，并且可以被描述为非暂时性计算机可读存储介质，其存储能够由处理器(例如，计算机、平板电脑、智能手机等)执行的指令，当由处理器执行指令时使处理器控制执行任何步骤，包括但不限于：显示、与用户通信、分析、修改参数(包括时间、频率、强度等)、判断、警报等。

当特征部或元件在本文中被称为在另一个特征部或元件“上”时，它可以直接在另一个特征部或元件上，或者也可以存在中间特征部和/或元件。相反，当一个特征部或元件被称为“直接在”另一个特征部或元件上时，不存在中间特征部或元件。还应当理解，当一个特征部或元件被称为“连接”、“附接”或“联接”到另一个特征部或元件时，它可以直接连接、附接或联接到另一个特征部或元件，或者可能存在中间特征部或元件。相反，当一个特征部或元件被称为“直接连接”、“直接附接”或“直接联接”到另一个特征部或元件时，不存在中间特征部或元件。尽管相对于一个实施例进行了描述或显示，但如此描述或显示的特征部和元件可应用于其他实施例。本领域技术人员还将理解，结构或特征部“邻近”另一特征部设置的描述可具有重叠或位于相邻特征部之下的部分。

本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。例如，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有说明。还应当理解，本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”指定了所陈述的特征部、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征部、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合并且可以缩写为“/”。

为了便于描述，本文可以使用诸如“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等空间相关术语来描述图中所示的一个元件或特征部与另一元件或特征部的关系。应当理解，除了图中所示的取向之外，空间相关术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的设备是倒置的，则被描述为在其他元件或特征部“之下”或“下方”的元件将被取向为在其他元件或特征部“上方”。因此，示例性术语“之下”可以包括上方和下方的取向。设备可以以其他方式取向(旋转90度或以其他取向)，并且相应地解释本文使用的空间相关描述符。类似地，术语“向上”、“向下”、“竖直”、“水平”等在本文中仅用于解释的目的，除非另有特别说明。

尽管术语“第一”和“第二”可在本文中用于描述各种特征部/元件(包括步骤)，但是这些特征部/元件不应受这些术语限制，除非上下文另有说明。这些术语可用于将一个特征部/元件与另一个特征部/元件区分开来。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征部/元件可以被称为第二特征部/元件，并且类似地，下面讨论的第二特征部/元件可以被称为第一特征部/元件。

贯穿本说明书和随后的权利要求，除非上下文另有要求，否则词语“包含”以及诸如“包括”和“具有”的变型是指可以在方法和制品(例如，组合物、包括设备的装置和方法)中共同使用各种部件。例如，术语“包括”将被理解为暗示包括任何规定的元件或步骤但不排除任何其他元件或步骤。

一般而言，本文描述的任何装置和方法应被理解为是包容性的，但是所有的或部分部件和/或步骤可以可选地是排他的，并且可以表达为“由...组成”或替换地“主要由...组成”，如由各种部件、步骤、子部件或子步骤组成。

如本文在说明书和权利要求中所使用的，包括如在示例中所使用的，除非另有明确说明，否则所有数字都可以理解为似乎以词“约”或“大约”开头，即使该术语没有明确表示。在描述大小和/或位置时可以使用短语“约”或“大约”来指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内。例如，一个数值的值可以是规定值(或值范围)的+/-0.1％、规定值(或值范围)的+/-1％、规定值(或数值范围)的+/-2％、规定值(或数值范围)的+/-5％、规定值(或数值范围)的+/-10％等。此处给出的任何数值应也被理解为包括约或大约该值，除非上下文另有说明。例如，如果公开了值“10”，则也公开“约10”。本文列举的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。还应理解，当公开一个值“小于或等于”该值时，“大于或等于该值”以及值之间的可能范围也被公开，如本领域技术人员适当理解的那样。例如，如果值“X”被公开，则“小于或等于X”以及“大于或等于X”(例如，其中X是数值)也被公开。还应理解，在整个申请中，数据以多种不同的格式提供，并且该数据表示端点和起点，以及数据点的任何组合的范围。例如，如果公开了特定数据点“10”和特定数据点“15”，则应理解为大于、大于或等于、小于、小于或等于以及等于10和15被认为是公开的以及在10和15之间。还应当理解，两个特定单元之间的每个单元也被公开。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。

尽管上面描述了各种说明性实施例，但是在不脱离如权利要求所描述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施例进行多种改变中的任何一种。例如，执行所述的各种方法步骤的顺序通常可以在替换实施例中改变，并且在其他替换实施例中可以完全跳过一个或多个方法步骤。各种设备和系统实施例的可选特征部可以包括在一些实施例中而不包括在其他实施例中。因此，上述描述主要是为了示例性目的，不应被解释为限制权利要求中规定的本发明的范围。

本文包括的示例和说明通过说明而非限制的方式显示了可以实践主题的具体实施例。如所提到的，可以利用其他实施例并从中导出其他实施例，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和改变。本发明主题的这些实施例可以在本文中通过术语“发明”单独或共同地提及，仅仅是为了方便，而不是意图自愿将本申请的范围限制为任何单个发明或发明概念，如果不止一个实施例，则在事实上披露。因此，尽管本文已经说明和描述了特定实施例，但旨在实现相同目的的任何布置都可以代替所示的特定实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有改变或变化。阅读以上描述后，本领域技术人员将清楚上述实施例的组合以及本文未具体描述的其他实施例。

Claims (78)

1.一种用于监测车辆一个或多个车轮的前束的系统，所述系统包括：

磁力计，其被配置为能够联接到所述一个或多个车轮；

参考磁体，其被配置为能够刚性地联接到所述车辆的框架并且被配置为能够产生将由所述磁力计检测的参考磁场；和

处理器，其被配置为能够从所述磁力计接收数据并基于接收到的所述数据确定所述车轮的一个前束。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括刚性联接到所述车辆的框架的车身传感器，其中所述处理器还被配置为能够从所述车身传感器接收数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述磁力计是被配置为惯性测量单元(IMU)的传感器模块的一部分。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述传感器模块还包括加速度计。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括被配置为扩展所述参考磁场的场成形磁体。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述场成形磁体被配置为能够安装在所述磁力计后面，处于所述磁力计和所述车轮之间。

7.根据权利要求5所述的系统，还包括第二场成形磁体。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考磁体是被配置为能够邻近所述磁力计、与所述车轮的旋转轴线成一直线安装的磁体模块的一部分。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括第二参考磁体，所述第二参考磁体被配置为能够刚性地联接到所述车辆的框架的第二部分并且有助于所述参考磁场。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考磁体被配置为能够向所述磁力计施加大于约0.25mT的磁场。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考磁体包括电磁体。

12.一种用于监测车辆的车轮的前束的系统，所述系统包括：

传感器模块，其包括被配置为能够联接到所述车轮的非旋转部分的一个或多个磁力计；

磁体模块，其包括一个或多个参考磁体，所述参考磁体被配置成能够刚性地联接到所述车辆的框架并且被配置成能够产生将由所述磁力计检测的参考磁场；和

处理器，其被配置为能够从所述磁力计接收数据并基于接收到的所述数据确定所述车轮的前束测量值。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述磁体模块被配置为能够产生横向于所述车辆的框架取向的、平行于所述车轮的轮轴的磁场。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述磁体模块还包括倾斜传感器。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述处理器被配置成能够在所述倾斜传感器检测到倾斜或倾斜变化超过阈值的情况下触发警报。

16.根据权利要求12所述的系统，其中，所述传感器模块还包括一个或多个加速度计，进一步地，其中所述处理器被配置成能够使用来自所述一个或多个加速度计的数据确定所述车轮的外倾角、主销后倾角、或外倾角和主销后倾角。

17.根据权利要求12所述的系统，其中，所述处理器与所述传感器模块分离并安装到所述框架。

18.根据权利要求12所述的系统，其中，所述参考磁体被配置为能够产生大于约0.25mT的参考磁场。

19.一种用于监测车辆的一个或多个车轮的定位的系统，所述系统包括：

传感器模块，其被配置为能够联接到所述车辆的所述一个或多个车轮，其中所述传感器模块包括磁力计和一个或多个加速度计；

磁体模块，其包括一个或多个参考磁体，所述参考磁体被配置成能够在所述车辆的一个或多个车轮附近刚性地联接到所述车辆的框架并产生将由所述磁力计检测的参考磁场；和

处理器，其被配置为能够从所述磁力计接收数据并基于接收到的所述数据确定车轮的前束、和外倾角、主销后倾角或外倾角和主销后倾角。

20.一种用于监测车辆的一个或多个车轮的定位的系统，所述系统包括：

传感器模块，其包括多个传感器，其中所述传感器模块联接到所述车辆的车轮的非旋转部分，以便随着所述车轮的胎面平面一起运动；

磁体模块，其被配置为能够刚性地联接到所述车辆的框架并且产生将由所述传感器模块检测的参考磁场；

车身IMU，其刚性联接到所述车辆的框架并被配置为能够检测所述车辆框架的取向；和

处理器，其适于从所述传感器模块、磁体模块和车身IMU接收数据并基于传感器数据计算外倾角、主销后倾角和前束中的一个或多个。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述磁体模块被配置为能够将大于约0.25mT的参考磁场施加到所述车轮IMU。

22.根据权利要求20所述的系统，其中，所述磁体模块包括一个或多个电磁体。

23.根据权利要求20所述的系统，还包括通过编码器连杆机构联接到转向用的转向节的编码器，其中所述编码器被配置为能够与所述处理器通信。

24.一种调整车辆的车轮的前束的方法，所述方法包括：

使用联接到所述车轮的非旋转部分的感测模块感测由刚性联接到所述车辆的框架的磁体模块发射的磁场；

根据感测到的所述磁场确定前束角；和

使用所述前束角和悬架系统的用于控制所述车轮的前束角的前束连杆来调整所述车轮的前束。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括在车辆中的显示器上显示所述前束。

26.根据权利要求24所述的方法，还包括将关于所述前束角的数据传输到能由车队管理者访问的远程服务器。

27.根据权利要求24所述的方法，其中，确定所述前束角包括确定所述前束角的差异。

28.一种用于调整车辆的车轮的定位的方法，所述方法包括：

从所述车辆上的一个或多个传感器接收输入数据；

将所述输入数据按优先级划分为主要和次要或更次要的输入数据流；

根据车辆运行动力学的测量来组合主要输入数据；

基于组合的主要输入数据和一个或多个定位映射来计算目标车轮定位设置；

将目标车轮定位设置与次要输入数据流进行比较；和

将目标设置转换为所述车辆中一个或多个定位调整单元的驱动信号。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，接收输入数据包括从一个或多个车轮IMU和车身IMU接收数据。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，所述一个或多个定位映射包括用于以下模式中的至少两个模式的外倾角定位映射：正常模式、运动模式和运动+模式。

31.一种用于调整具有悬架的车辆的车轮定位的设备，所述设备包括：

框架，其被配置为能够安装到所述车辆；

驱动马达，其联接到所述框架；

驱动轴，其由所述驱动马达驱动旋转；

齿轮，其与所述驱动轴接合，使得由所述驱动马达旋转的所述驱动轴使所述齿轮旋转；和

偏置衬套，其联接到所述齿轮并被配置成能够在所述驱动马达旋转所述齿轮时由所述齿轮旋转，其中所述偏置衬套被配置成能够与联接到所述车辆的车轮的连杆机构联接并驱动所述连杆机构进入或离开所述车轮以调整所述车辆的定位。

32.根据权利要求31所述的设备，其中，所述齿轮包括准双曲面驱动齿轮和偏置齿轮，其中所述偏置齿轮被配置为能够旋转所述偏置衬套。

33.根据权利要求32所述的设备，其中，所述偏置齿轮刚性地联接到所述偏置衬套。

34.根据权利要求31所述的设备，其中，所述驱动轴以大于5:1的传动比与所述偏置衬套啮合。

35.根据权利要求31所述的设备，其中，所述连杆机构包括双横臂悬架系统的控制臂。

36.根据权利要求31所述的设备，其中，所述连杆机构包括多连杆悬架系统的连杆。

37.根据权利要求31所述的设备，其中，所述连杆机构包括悬架系统的用于控制所述车轮的前束角的前束连杆。

38.根据权利要求31所述的设备，其中，所述框架被配置成能够垂直于所述连杆机构固定所述驱动马达。

39.根据权利要求31所述的设备，其中，所述框架被配置成能够枢转地支撑所述偏置衬套；进一步地，其中所述驱动马达从所述框架横向延伸。

40.根据权利要求31所述的设备，其中，所述设备被配置为能够调整车轮的外倾角或主销后倾角。

41.根据权利要求31所述的设备，还包括编码器，所述编码器被配置为能够监测所述驱动马达或齿轮的位置。

42.根据权利要求31所述的设备，其中，所述驱动马达被配置成能够在不驱动所述驱动轴旋转时锁定就位。

43.一种用于调整具有悬架的车辆的车轮定位的设备，所述设备包括：

框架，其被配置为能够牢固地安装到所述车辆；

螺旋锥齿轮，其包括：

准双曲面驱动齿轮，和

直径大于所述准双曲面驱动齿轮的偏置齿轮；

驱动马达，其联接到所述框架并被配置为能够驱动所述准双曲面驱动齿轮；和

偏心轴，其联接到所述偏置齿轮并被配置成能够在所述驱动马达旋转所述准双曲面驱动齿轮以旋转所述偏置齿轮时由所述偏置齿轮旋转，

其中，所述偏心轴被配置为能够与连杆机构联接，所述连杆机构联接到所述车辆的车轮。

44.根据权利要求43所述的设备，其中，所述准双曲面驱动齿轮以大于2:1的齿轮比与所述偏置齿轮啮合。

45.根据权利要求43所述的设备，其中，所述准双曲面驱动齿轮以大于5:1的传动比与所述偏置齿轮啮合。

46.根据权利要求43所述的设备，其中，所述偏心轴被配置为能够联接到所述连杆机构，并且其中所述连杆机构包括双横臂悬架系统的控制臂。

47.根据权利要求43所述的设备，其中，所述偏心轴被配置为能够联接到所述连杆机构并且其中所述连杆机构包括直臂。

48.根据权利要求43所述的设备，其中，所述连杆机构包括多连杆悬架系统的连杆。

49.根据权利要求43所述的设备，其中，所述连杆机构包括悬架系统的用于控制所述车轮的前束角的前束连杆。

50.根据权利要求43所述的设备，还包括被配置为能够控制所述驱动马达的致动的电子控制器。

51.根据权利要求43所述的设备，其中，所述框架被配置为能够枢转地支撑所述偏心轴；进一步地，其中所述驱动马达从所述框架横向延伸。

52.根据权利要求43所述的设备，其中，所述设备被配置为能够调整轮胎的外倾角。

53.根据权利要求43所述的设备，还包括编码器，所述编码器被配置成能够监测所述驱动马达或螺旋锥齿轮的位置。

54.一种用于调整具有悬架的车辆的车轮定位的系统，所述系统包括：

框架，其安装在所述车辆的车身上；

驱动马达，其联接到框架；

驱动轴，其由所述驱动马达驱动旋转；

齿轮，其与所述驱动轴接合，使得由所述驱动马达旋转的所述驱动轴使所述齿轮旋转；

偏置衬套，其联接到所述齿轮并且被配置为能够在所述驱动马达旋转所述齿轮时由所述齿轮旋转；和

连杆机构，其联接到所述偏置衬套，其中所述连杆机构还联接到所述车辆的车轮，

其中，所述偏置衬套的旋转导致所述连杆机构垂直于所述车轮或所述车辆轴向地运动以调整所述车轮的定位。

55.根据权利要求54所述的系统，其中，所述系统被配置为外倾角调整系统。

56.根据权利要求54所述的系统，其中，所述系统被配置为主销后倾角调整系统。

57.根据权利要求54所述的系统，其中，所述连杆机构包括双横臂悬架的上控制臂或下控制臂。

58.根据权利要求54所述的系统，其中，所述连杆机构包括多连杆系统的直臂。

59.根据权利要求54所述的设备，其中，所述连杆机构包括多连杆悬挂系统的连杆。

60.根据权利要求54所述的设备，其中，所述连杆机构包括悬架系统的用于控制所述车轮的前束角的前束连杆。

61.根据权利要求54所述的系统，其中，所述驱动轴通过所述齿轮以大于2:1的传动比啮合到所述偏置衬套。

62.根据权利要求54所述的系统，其中，所述驱动轴通过所述齿轮以大于5:1的传动比啮合到所述偏置衬套。

63.根据权利要求54所述的系统，还包括被配置为能够控制所述驱动马达的致动的电子控制器。

64.根据权利要求54所述的系统，其中，所述框架被配置为能够枢转地支撑所述偏置衬套；进一步地，其中所述驱动马达从所述框架横向延伸。

65.根据权利要求54所述的系统，还包括编码器，所述编码器被配置为能够监测所述驱动马达或驱动轴的旋转。

66.一种用于调整具有悬架的车辆的定位的系统，所述系统包括：

框架，其安装在所述车辆的车身上；

螺旋锥齿轮，其包括：

准双曲面驱动齿轮，和

直径大于所述准双曲面驱动齿轮的偏置齿轮；

驱动马达，其联接到所述框架并被配置为能够驱动所述准双曲面驱动齿轮；和

偏心轴，其联接到所述偏置齿轮并被配置成能够在所述驱动马达旋转所述准双曲面驱动齿轮以旋转所述偏置齿轮时由所述偏置齿轮旋转，

连杆机构，其联接到所述偏心轴，其中所述连杆机构还联接到所述车辆的车轮，

其中，所述偏心轴的旋转导致所述连杆机构垂直于所述车轮或车辆的转向节轴向地运动。

67.一种用于调整车辆的车轮定位的装置，所述装置包括：

包括电动马达的机电致动器，所述机电致动器联接到所述车轮以驱动调整外倾角、主销后倾角和前束中的一个或多个；

机电制动器，其被配置为能够锁定所述电动马达，所述机电制动器包括：

具有联接到所述电动马达的弹簧复位的螺线管；

制动臂；和

联接到所述电动马达的旋转轴的带槽口或开槽的盘，

其中所述螺线管被配置为能够在对所述螺线管的供电关闭时将所述制动臂接合到所述带槽口的盘中以防止所述电动马达旋转。

68.根据权利要求67所述的装置，其中，所述制动臂枢转地连接到所述螺线管。

69.根据权利要求67所述的装置，还包括用于联接到所述电动马达的制动臂的支撑件。

70.根据权利要求67所述的装置，还包括被配置成能够操作所述机电致动器的电子控制器。

71.根据权利要求70所述的装置，其中，所述电子控制器被配置为能够，在所述电子控制器通过控制外倾角或主销后倾角调整单元调整外倾角或主销后倾角时，还调整前束。

72.根据权利要求67所述的装置，其中，所述装置被配置为能够调整所述车辆的转向轮的所述前束。

73.根据权利要求67所述的装置，其中，所述装置被配置为能够调整车辆的非转向轮的所述前束。

74.根据权利要求67所述的装置，还包括：

伸缩杆，其被配置为能够通过在杆安装件内旋转而在远侧到近侧的方向上延伸或缩回；

其中所述机电致动器通过齿轮组联接到所述伸缩杆，其中所述机电致动器被配置为能够驱动所述伸缩杆旋转以延伸或缩回所述伸缩杆；和

在所述伸缩杆的近端处的连杆安装件，其中所述连杆安装件被配置成能够连接到所述车辆。

75.根据权利要求67所述的装置，还包括：

具有平移支承表面的安装体，其中所述安装体被配置为能够刚性地连接到所述车辆的框架；

支柱保持器，其被配置为能够保持所述支柱的端部，其中所述支柱保持器可动地连接到所述平移支承表面，进一步地，其中所述平移支承表面被配置为能够允许所述支柱保持器在第一平移轴线上运动并约束所述支柱保持器在横向于所述第一平移轴线的第二平移轴线或横向于所述第二平移轴线的第三平移轴线上的运动；和

其中所述机电致动器联接到所述支柱保持器，以在所述第一平移轴线上沿着所述平移支承表面驱动所述支柱保持器。

76.根据权利要求67所述的装置，还包括：

具有平移支承表面的安装体，其中所述安装体被配置为能够刚性地连接到所述车辆的框架；

横臂保持器，其被配置成能够保持上横臂的第一端，使得所述上横臂的第一端能相对于所述横臂保持器枢转，其中所述横臂保持器可动地连接到所述平移支承表面，进一步地，其中所述平移支承表面被配置为能够允许所述横臂保持器在第一平移轴线上运动并约束所述横臂保持器在横向于所述第一平移轴线的第二平移轴线或横向于所述第二平移轴线的第三平移轴线上的运动；

其中所述机电致动器联接到所述横臂保持器，以在所述第一平移轴线上沿着所述平移支承表面驱动所述横臂保持器。

77.根据权利要求76所述的装置，还包括：

第二横臂保持器，其被配置成能够保持所述上横臂的第二端，使得所述上横臂的所述第二端能相对于所述第二横臂保持器枢转，其中所述第二横臂保持器可动地连接到所述第二平移支承表面，进一步地，其中所述第二平移支承表面被配置为能够允许所述第二横臂保持器沿所述第一平移轴线运动并且约束所述第二横臂保持器沿所述第二平移轴线或所述第三平移轴线的运动；

第二机电致动器，其包括第二电动马达，所述第二机电致动器联接到所述第二横臂保持器，以在所述第二平移轴线上沿所述第二平移支承表面驱动所述第二横臂保持器；和

第二机电制动器，其被配置为能够锁定所述第二机电致动器的所述第二电动马达。

78.根据权利要求76所述的装置，还包括：

框架，其被配置为安装到所述车辆的车身；

螺旋锥齿轮，其包括准双曲面驱动齿轮和直径大于所述准双曲面驱动齿轮的偏置齿轮；和

偏心轴，其被配置为能够与所述车辆的连杆机构联接，其中所述偏心轴联接至所述偏置齿轮并且被配置成能够由所述偏置齿轮旋转；

其中，所述电动马达被配置为能够驱动所述准双曲面驱动齿轮以旋转所述偏置齿轮。