CN216833108U - 机动车及基于磁流变减震器和陀螺仪的车身姿态调整系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型披露了机动车和基于磁流变减震器和陀螺仪的车身姿态调整系统，包括：安装在机动车的车身与车轮之间的磁流变减震器；和安装在机动车上的磁流变中央处理器；其中，车身姿态调整系统还包括安装在机动车前部的陀螺仪；其中，磁流变中央处理器与陀螺仪通信连接以接收相应的陀螺仪信号；其中，磁流变中央处理器与磁流变减震器通信连接，以通过控制磁流变减震器的阻尼来调整车身姿态。这种车身姿态调整系统控制响应速度更快，对车身控制以及震动隔离效果更好，并且，这种基于陀螺仪的车身姿态调整系统构造和配置更简单，成本、安装和运行可靠性更可控且更具有实用性。

Description

机动车及基于磁流变减震器和陀螺仪的车身姿态调整系统

技术领域

本实用新型涉及机动车减振技术领域，具体涉及基于陀螺仪的车身姿态调整系统和机动车。

背景技术

汽车用空气悬挂系统常常用作汽车辅助设备，用于汽车行驶过程中的减震。

空气悬挂系统主要由空气压缩机、干燥器、空气电磁阀、车身高度传感器、带有减震器的空气弹簧、悬挂控制执行器、悬挂控制选择开关及电子控制单元等组成。空气压缩机由直流电机驱动以形成压缩空气，压缩空气经干燥器干燥后由空气管道经空气电磁阀送至空气弹簧的主气室。

鉴于目前技术发展和其本身的工作原理，空气悬挂系统的响应速度受到了极大限制，并且空气悬挂结构复杂，生产成本和维护保养成本较高。而且，由于其本身固有的技术缺陷，空气悬挂系统无法成为实时、快速的主动响应系统。

本领域急需新型的车身姿态主动调整系统，以提供更舒适、安全、可靠的驾乘体验。

本实用新型说明书的此背景技术部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将限制本实用新型范围的主题。

实用新型内容

鉴于以上所述以及其它更多的构思而提出了本实用新型。

根据本实用新型的一方面的构思，提供了一种磁流变阻尼器，其相较于空气悬挂系统结构简单，成本更低。

根据本实用新型的一方面的构思，提供了一种车身姿态调整系统，其相对于空气悬挂系统结构更为简单，后期维护保养成本极低，而且整个系统控制响应速度更快，对车身姿态的控制以及震动隔离效果更好。

根据本实用新型的一方面，提供了一种用于机动车的基于磁流变减震器和陀螺仪的车身姿态调整系统，所述车身姿态调整系统包括：安装在所述机动车的车身与车轮之间的磁流变减震器；和安装在所述机动车上的磁流变中央处理器；其中，所述车身姿态调整系统还包括安装在所述机动车前部的陀螺仪；其中，所述磁流变中央处理器与所述陀螺仪通信连接以接收相应的陀螺仪信号；其中，所述磁流变中央处理器与所述磁流变减震器通信连接，以通过控制磁流变减震器的阻尼来调整车身姿态。

根据一实施例，所述陀螺仪安装在所述机动车的车头。

根据一实施例，所述陀螺仪配置成检测所述机动车的方向、速度和/或加速度。

根据一实施例，所述加速度是垂直方向的加速度。

根据一实施例，所述车身姿态调整系统还包括所述机动车的加速踏板和制动踏板，并且所述磁流变中央处理器配置成接收所述制动踏板的位移信号和所述加速踏板的位移信号。

根据一实施例，所述磁流变中央处理器配置成根据所接收的陀螺仪信号来判断当前车辆状态，并响应性地给所述磁流变减震器施加相应的励磁电流以实时提供所述磁流变减震器的当前阻尼以改变所述磁流变减震器的阻尼。

根据一实施例，所述磁流变减震器还包括复位弹簧，所述复位弹簧与所述磁流变阻尼器组装在一起。

根据一实施例，所述磁流变减震器安装在所述车轮与所述机动车的底盘之间。

根据一实施例，所述车身姿态调整系统作为所述机动车的悬挂系统的一部分而在所述机动车出厂前预先装配，或者是作为所述机动车的改装系统而在所述机动车出厂后改装装配。

本实用新型的另一方面还披露了一种机动车，包括集成在该机动车上的上述车身姿态调整系统。

在根据本实用新型提供的车身姿态调整系统的一实施例中，磁流变减震器响应可达到毫秒级，只需要连续调整线圈电流变可以无级切换阻尼，使整个系统控制响应速度更快，对车身控制以及震动隔离效果更好。磁流变减震器相较于空气悬挂结构简单，后期维护保养成本极低。并且，这种基于陀螺仪的车身姿态调整系统构造和配置更简单，成本、安装和运行可靠性更可控且更具有实用性。

本实用新型的更多实施例还能够实现其它未一一列出的有利技术效果，这些其它的技术效果在下文中可能有部分描述，并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本实用新型后是可以预期和理解的。

附图说明

通过参考下文的描述连同附图，这些实施例的上述特征和优点及其他特征和优点以及实现它们的方式将更显而易见，并且可以更好地理解本实用新型的实施例，在附图中：

图1是根据本实用新型第一实施例的车身姿态调整系统的示意图；

图2是根据本实用新型第一实施例的车身姿态调整系统的信号反馈和控制的示意图；

图3是根据本实用新型第一实施例的具有车身姿态调整系统的机动车的结构示意图；

图4是根据本实用新型第二实施例的车身姿态调整系统的示意图；

图5是根据本实用新型第二实施例的车身姿态调整系统的信号反馈和控制的示意图；

图6是根据本实用新型第二实施例的具有车身姿态调整系统的机动车的结构示意图。

具体实施方式

在以下对附图和具体实施方式的描述中，将阐述本实用新型的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中，可以清楚本实用新型的其它特征、目的和优点。

同样，可以理解，本文中所使用的词组和用语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用，旨在开放式地包括其后列出的项及其等同项以及附加的项。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，机械领域的用语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做宽泛意义上的理解，例如，可以是直接连接或者间接连接，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或集成为一体。

下面将参考本实用新型的若干具体实施例对本实用新型进行更详细的描述。

根据本实用新型的第一实施例，如图1至图3所示，提供了第一种车身姿态调整系统10。图1是该车身姿态调整系统10的典型系统配置的示意图。

如图1至图2所示，该车身姿态调整系统10包括安装在机动车上、例如安装在车轮与车身如底盘或其附近部位之间、或作为机动车悬架一部分的磁流变减震器100。

车身姿态调整系统10还包括磁流变中央处理器(又可称为车载磁流变控制器)200，用于处理系统的各种数据并输出控制指令。磁流变中央处理器200接收来自各类传感器的信号，这类传感器例如可以包括可用的转速传感器3001，方向传感器3002，预测传感器3003，位移传感器3004，等等。磁流变中央处理器200接收传感器的信号以及制动踏板位移信号和加速踏板位移信号，并据此来判断当前机动车状态(例如，急转弯、制动、加速，等等)。

通过对当前机动车状态的判断，磁流变中央处理器200输出控制指令，对磁流变减震器100施加不同的控制电流来控制磁流变减震器100的磁流变液的刚度(或称粘稠度，硬度，等等)，进而提供磁流变减震器100的可变化的减震阻尼，达到可使车身悬挂在不同的工作状态下可更硬或更软，从而可提供良好、稳定舒适的驾乘体验，更好的机动车操控性如更小的转弯侧倾、更小的加速抬头、更小的制动点头、更短的制动距离，更稳定、更安全的高速巡航机动车姿态，等等。

更具体而言，车身姿态调整系统10可包括用于获取车速的车速传感器3001。车身姿态调整系统10还可以包括用于获取方向盘转动角度和速度的方向传感器3002。车身姿态调整系统10还可以包括用于获取机动车前方路况，例如路面隆起或路面下陷的预测传感器3003。预测传感器3003例如可位于机动车车头前部，用于判断机动车前方路况。车身姿态调整系统10还可以包括用于获取车身与车轮之间的距离的位移传感器3004。如图3所示，车速传感器3001可布置在位于车轮部位，用于感测车轮转速并输出相关数据。方向传感器3002可布置在方向盘转向轴部位，可判断方向盘转动角度与速度。位移传感器3004可布置在车轮与车身之间，用于判断车身与车轮之间的距离。

车身姿态调整系统10还可接收例如制动踏板位移信号，和加速踏板位移信号。

根据一示例，磁流变中央处理器200可基于例如所感测的车速、方向盘转动角度和方向、机动车前方路况、车身与车轮之间的距离、制动踏板位移信号、加速踏板位移信号，等等，来输出不同的控制策略来控制磁流变减震器100的磁流变液刚度以及因此其减震阻尼，执行系统控制策略。例如，如图2所示，磁流变中央处理器200根据传感器输入或其它输入或预先设定的信号阈值来判断是否需要改变磁流变减震器100的阻尼。当需要改变其阻尼时，磁流变中央处理器200可提供多场景、多策略的应对，例如，通过提供响应性的或者随时间改变的励磁电流，来改变磁流变减震器100的磁流变液刚度，从而改变其阻尼，以提供合适的阻尼调整控制策略和方案。

具体而言，作为一个示例，车身姿态调整系统10可基于磁流变中央处理器200的指令提供例如以下系统优化策略：

减轻或消除起步后倾：当车速低于例如20km/h以及车速等于或者接近于零时，且加速踏板位移信号快速增加时，系统根据位移传感器3004的变化，瞬间增加励磁电流以瞬间增加磁流变减震器100的阻尼，使车身保持稳定、不产生后倾。随后根据加速踏板位移信号缓慢降低磁流变减震器100的阻尼。

减轻或消除刹车点头：当车速在大于例如40km/h时，且制动踏板位移信号快速增加时，系统根据位移传感器3004的变化，瞬间增加励磁电流以瞬间增加磁流变减震器100的阻尼，防止刹车点头，使车身保持稳定。

减轻或消除转向侧倾：当车速高于例如20km/h且方向传感器3002快速变化时，系统根据位移传感器3004的变化，瞬间增加励磁电流以瞬间增加磁流变减震器100的阻尼，以保持车身姿态，抵抗车身侧倾。当方向传感器3002慢慢回零时，缓慢降低磁流变减震器100的阻尼。

优化自适应隔振：当车速在例如30km/h到例如90km/h之间时，预测传感器3003会感应前方路况，是否有隆起或下陷的路面。当遇到隆起或下陷的路面时，系统会提前降低励磁电流以将磁流变减震器100调软，再根据位移传感器3004的变化增大磁流变减震器100的阻尼以使悬挂变硬；当前轮的位移传感器3004检测到隆起或下陷时，降低后轮的磁流变减震器的励磁电流以将后轮的磁流变减震器100将会变软，当后轮位移传感器3004越过隆起或下陷后，系统再将磁流变减震器100调回正常阻尼，从而提高乘坐舒适性，有效地隔离振动。

优化高速稳定巡航：当车速超过例如90km/h时，系统将增大磁流变减震器100的阻尼以将车辆悬挂调整至更硬，例如调整到最硬的机动车悬挂，以保证车身平稳。

根据本实用新型的第二实施例，如图4至图6所示，提供了另一种车身姿态调整系统10。该第二实施例的车身姿态调整系统10与前述第一实施例基本相同，均包括磁流变减震器100和磁流变中央处理器(又可称为车载磁流变控制器)200，此处不再赘述；该第二实施例与前述第一实施例的区别在于：在该第二实施例中，在车头前部设置陀螺仪3005。陀螺仪3005配置成用于检测车辆方向、车辆速度和/或加速-例如垂直方向的加速度，用于帮助判断当前车辆状态如急转弯、刹车和/或加减速，并产生相应的陀螺仪信号。

在该第二实施例中，如图5所示，磁流变中央处理器200可接收该陀螺仪3005的陀螺仪信号，并据此判断当前车辆状态(例如，急转弯、刹车、减速和/或加速)；通过当前判断，给磁流变减震器100不同电流以改变磁流变减震器的阻尼，达到使车身更加稳定舒适的目的。位于车身前部的陀螺仪可良好的判断车身姿态，车辆速度，判断车身转向、刹车、加速等车身动态。位于车内的磁流变中央处理器200可通过保险盒接入常电，并可接入例如ACC(ACC指的是车辆点火/通电，附属配备电路接通)信号线，当检测到ACC熄火/断电，则进入休眠模式。

本申请的磁流变中央处理器200可通过蓝牙连接手机并进行模式选择：舒适模式，自适应模式，性能模式。这些模式介绍如下。

舒适模式：当选择舒适模式时，磁流变中央处理器200将磁流变减震器的阻尼调至最小，以缓解路面不平所造成的振动。

性能模式：当选择性能模式时，磁流变中央处理器200将磁流变减震器的阻尼调至最大，来保证高速行驶时车身稳定，提高驾驶性能。

自适应模式：当选择自适应模式时，磁流变中央处理器200将根据陀螺仪3005传回的信号，进行自我判断，来实时调整磁流变减震器的阻尼。其中，当车速在20km/h以下，陀螺仪3005检测到车辆正向加速度变大时，磁流变中央处理器200将加大磁流变减震器的阻尼，以应对起步后仰的现象。当车速高于40km/h，陀螺仪3005检测到车辆正向加速度急剧减小时，磁流变中央处理器200将加大磁流变减震器的阻尼，以应对刹车点头的现象。当陀螺仪3005检测到车身姿态有变化(转弯)时，磁流变中央处理器200将加大磁流变减震器阻尼，以应对车身侧倾的现象。当车速低于40km/h，陀螺仪3005检测到车身上下方向加速度有大幅跳动时，磁流变中央处理器200将减小磁流变减震器的阻尼，使整个车身更软，以应对路面不平带来的振动。

本申请的磁流变减震器100可以安装在两轮、三轮、四轮等机动车上，例如摩托车、三轮车、四轮机动车，这些车辆既可以是传统的带燃油引擎的燃油车，也可以是新能源车如电动车、混合动力汽车，等等。在机动车为四轮机动车的情形下优选安装四个磁流变减震器，其中优选在每个车轮部位或其附近安装有一个磁流变减震器。

磁流变减震器100的主要部件包括磁流变阻尼器和与之一起装配以提供例如复位弹力的复位弹簧，在磁流变阻尼器内腔填充磁流变流体。

磁流变阻尼器可以通过励磁电流而改变其中所容纳的磁流变液(磁流变流体)的刚度(粘度)，从而改变磁流变阻尼器的阻尼系数。基于其固有的性能，磁流变减震器100的响应可达到毫秒级，只需要连续地调整线圈励磁电流，便可以无级地切换磁流变减震器100的阻尼(和例如机动车的悬挂硬度)，使整个系统控制更加顺滑，减震和隔振效果更好。由于磁流变阻尼器的固有特性，它可以对控制指令和励磁电流做出瞬时响应来调整阻尼大小(以及悬挂的硬度)，这是空气弹簧或者其它阻尼装置无法实现的。同时，磁流变减震器100相较于空气悬挂系统结构简单，成本更低。

磁流变阻尼器的另一个示例例如可以是本申请人的一项授权的专利CN205278219U“磁流变阻尼器”，该专利CN205278219U通过引用结合于本专利中。该磁流变阻尼器中可容纳的可适用于本专利的工作流体不仅可包含纳米颗粒磁流变流体(磁流变液)，也可包含普通的磁流变液，例如微米级的磁流变液，或者是复合型磁流变流体(磁流变液)，这取决于应用场合、工况以及成本考虑，等等。

出于说明的目的而提出了对本实用新型的对若干个实施例的前文描述。所述前文描述并非意图是穷举的，也并非将本实用新型限于所公开的精确步骤和/或形式，显然，根据上文的教导，可作出许多修改和变型。本实用新型的范围和所有的等同者旨在由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种用于机动车的基于磁流变减震器和陀螺仪的车身姿态调整系统，其特征在于，所述车身姿态调整系统包括：

安装在所述机动车的车身与车轮之间的磁流变减震器；和

安装在所述机动车上的磁流变中央处理器；

其中，所述车身姿态调整系统还包括安装在所述机动车前部的陀螺仪；

其中，所述磁流变中央处理器与所述陀螺仪通信连接以接收相应的陀螺仪信号；

其中，所述磁流变中央处理器与所述磁流变减震器通信连接，以通过控制磁流变减震器的阻尼来调整车身姿态。

2.根据权利要求1所述的车身姿态调整系统，其特征在于，所述陀螺仪安装在所述机动车的车头。

3.根据权利要求1所述的车身姿态调整系统，其特征在于，所述陀螺仪配置成检测所述机动车的方向、速度和/或加速度。

4.根据权利要求3所述的车身姿态调整系统，其特征在于，所述加速度是垂直方向的加速度。

5.根据权利要求1所述的车身姿态调整系统，其特征在于，所述车身姿态调整系统还包括所述机动车的加速踏板和制动踏板，并且所述磁流变中央处理器配置成接收所述制动踏板的位移信号和所述加速踏板的位移信号。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的车身姿态调整系统，其特征在于，所述磁流变中央处理器配置成根据所接收的陀螺仪信号来判断当前车辆状态，并响应性地给所述磁流变减震器施加相应的励磁电流以实时提供所述磁流变减震器的当前阻尼以改变所述磁流变减震器的阻尼。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的车身姿态调整系统，其特征在于，所述磁流变减震器还包括复位弹簧，所述复位弹簧与所述磁流变阻尼器组装在一起。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的车身姿态调整系统，其特征在于，所述磁流变减震器安装在所述车轮与所述机动车的底盘之间。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的车身姿态调整系统，其特征在于，所述车身姿态调整系统作为所述机动车的悬挂系统的一部分而在所述机动车出厂前预先装配，或者是作为所述机动车的改装系统而在所述机动车出厂后改装装配。

10.一种机动车，其特征在于，所述机动车包括集成在所述机动车上的根据权利要求1-9中任一项所述的车身姿态调整系统。

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