TWI628093B - Electronic variable suspension system - Google Patents

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TWI628093B
TWI628093B TW106121689A TW106121689A TWI628093B TW I628093 B TWI628093 B TW I628093B TW 106121689 A TW106121689 A TW 106121689A TW 106121689 A TW106121689 A TW 106121689A TW I628093 B TWI628093 B TW I628093B
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鄭凱文
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摩特動力工業股份有限公司
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Abstract

本案係揭露一種電子可變懸吊系統，適用於一機車，該系統包括：複數個感測器、懸吊單元、致動單元、控制單元。該等感測器係設置於該機車之前側及後側中至少一側，用於感測加速度、位移、或頻率以產生複數個感測訊號。該懸吊單元包含設置於該機車之前、後懸吊裝置。該致動單元，包含分別耦接該前懸吊裝置及該後懸吊裝置之前、後致動裝置。該控制單元依據該等感測訊號而產生至少一控制訊號。該致動單元依據該至少一控制訊號改變該前懸吊裝置及該後懸吊裝置中至少一者之阻尼值及預載值中至少一者。

Description

電子可變懸吊系統
本發明係關於一種懸吊系統，更特別的是關於一種適用於機車之電子可變懸吊系統。
速可達(Scooter)為許多國家人民普遍使用的一種機車，有操作便利、行動方便、價格低廉等優點，但就運動性能而言，如於不同平坦度路面行駛、加速或減速、過彎時的穩定性而言，一般的速可達是遠不如打檔機車的，其中造成速可達遠不如打檔機車之運動性能的原因之一跟懸吊系統有關。一般而言，速克達的引擎與傳動箱是連結在一起的。若速克達在行駛中遇上路面顛簸、高突、低窪、坑洞或突起物時，會導致速克達的後輪、傳動箱、引擎隨著一同上下移動的情況。這對速克達的後避震器造成極大負擔；越重的簧下重量愈會影響避震器的反應。一般速克達的後懸吊系統比不上打檔機車，運動性能也就因此而大打折扣。
故此，如速可達之機車之習知懸吊系統，仍有待改善以提昇機車的運動性能。
本發明之一目的在於提供一種電子可變懸吊系統，其可因應騎乘的需要而調整懸吊系統之參數，從而提昇機車的運動性能。
為達至少上述目的，本發明提出一種電子可變懸吊系統，適用於一機車，該系統包括：複數個感測器、一懸吊單元、一致動單元、一控制單元。該等感測器係設置於該機車之前側及後側中至少一側，用於感測加速度、位移、或頻率以產生複數個感測訊號。該懸吊單元，包含設置於該機車之一前懸吊裝置及一後懸吊裝置。該致動單元，包含分別耦接該前懸吊裝置及該後懸吊裝置之一前致動裝置及一後致動裝置。該控制單元，電性耦接該等感測器和該致動單元，依據該等感測訊號而產生至少一控制訊號。其中該致動單元依據該至少一控制訊號改變該前懸吊裝置及該後懸吊裝置中至少一者之阻尼值及預載值中至少一者。
於一實施例中，該控制單元產生至少一第一控制訊號至該後致動裝置；在該後致動裝置依據該至少一第一控制訊號以改變該後懸吊裝置之阻尼值及預載值之後，該控制單元依據該等感測訊號而產生至少一第二控制訊號至該前致動裝置，以改變該前懸吊裝置之阻尼值及預載值中至少一者。
於一實施例中，該控制單元接收一模式選擇訊號，並據以產生至少一控制訊號至該致動單元，以改變該前懸吊裝置及該後懸吊裝置中至少一者之阻尼值及預載值中至少一者。
於一些實施例中，該模式選擇訊號為：一運動模式、一舒適模式、一智慧模式、一平實公路(on-road)模式及一越野(off-road)模式中之一種模式。
於一實施例中，該等感測器包含一第一感測器，該第一感測器設置於該機車前側上方位置，該控制單元用以於判斷出該第一感測器所產生的感測訊號的數值超過一門檻值時，產生至少一控制訊號至該前致動裝置以改變該 前懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者直至該第一感測器所產生的感測訊號的數值低於或等於該門檻值。
於一實施例中，該等感測器包含一第一感測器及一第二感測器，該第一感測器及該第二感測器係分別設置於該機車前側上方位置及該機車前側下方位置，該控制單元用以於判斷出該第一感測器及該第二感測器所產生的感測訊號的數值的比值超過一比值門檻值時，產生至少一控制訊號至該前致動裝置以改變該前懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者直至該第一感測器及該第二感測器所產生的感測訊號的數值的比值低於或等於該比值門檻值。
於一實施例中，該等感測器更包含一第三感測器及一第四感測器，該第三感測器及該第四感測器係分別設置於該機車後側上方位置及該機車後側下方位置，且用以感測加速度、位移、或頻率。
於一實施例中，該等感測器包含一第三感測器，該第三感測器設置於該機車後側上方位置，該控制單元用以於判斷出該第三感測器所產生的感測訊號的數值超過一門檻值時，產生至少一控制訊號至該後致動裝置以改變該後懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者直至該第三感測器所產生的感測訊號的數值低於或等於該門檻值。
於一實施例中，該等感測器包含一第三感測器及一第四感測器，該第三感測器及該第四感測器係分別設置於該機車後側上方位置及該機車後側下方位置，該控制單元用以於判斷出該第三感測器及該第四感測器所產生的感測訊號的數值的比值超過一比值門檻值時，產生至少一控制訊號至該後致動裝置以改變該後懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者直至該第三感測器及該第四感測器所產生的感測訊號的數值的比值低於或等於該比值門檻值。
於一實施例中，該控制單元接收一油門控制訊號；當該控制單元依據該油門控制訊號及該等感測訊號而判定該機車為急加速狀態時，該控制單元產生至少一控制訊號至該致動單元，以增加該後懸吊裝置之阻尼值及預載值中至少一者。
於一實施例中，接收一煞車訊號；當該控制單元依據該煞車訊號及該等感測訊號而判定該機車為急減速狀態時，該控制單元產生至少一控制訊號至該致動單元，以增加該前懸吊裝置之阻尼值及預載值中至少一者。
於一實施例中，該控制單元接收一車身水平調整訊號；當該車身水平調整訊號代表將該機車的車高調高時，該控制單元產生至少一控制訊號至該致動單元，以增加該前懸吊裝置及該後懸吊裝置中至少一者之預載值。
於一實施例中，該控制單元接收一車身水平調整訊號；當該車身水平調整訊號代表將該機車的車高調低時，該控制單元產生至少一控制訊號至該致動單元，以減少該前懸吊裝置及該後懸吊裝置中至少一者之預載值。
藉此，上述電子可變懸吊系統之實施例，其可因應騎乘的需要而調整懸吊系統之參數，從而提昇機車的運動性能，以保障騎乘者的安全及使騎乘者獲得更為舒適的騎乘體驗。
10‧‧‧電子可變懸吊系統
111‧‧‧第一感測器
112‧‧‧第二感測器
113‧‧‧第三感測器
114‧‧‧第四感測器
120‧‧‧懸吊單元
121‧‧‧前懸吊裝置
122‧‧‧後懸吊裝置
130‧‧‧致動單元
131‧‧‧前致動裝置
132‧‧‧後致動裝置
140‧‧‧控制單元
〔圖1〕係為本發明之電子可變懸吊系統之一實施例的方塊示意圖。
〔圖2〕係為本發明之電子可變懸吊系統中部分元件設置於機車之方式之一實施例的示意圖。
〔圖3〕係為本發明之電子可變懸吊系統中部分元件設置於機車之方式之另一實施例的示意圖。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述多種具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做詳細說明，說明如後：依據本發明之一種實施方式，提出一種電子可變懸吊系統。電子可變懸吊系統可適用於任何種類的機車，如輕型機車、速克達、一般機車與其他二輪或三輪的車輛，其中動力來源可以為內燃機或電動機。舉例而言，就懸吊的調整來說，機車係可被配置為提供自動模式或手動模式供使用者選擇使用，或僅提供其中一種模式；然而本發明之實現並不受此等例子所限制。
圖1係為本發明之電子可變懸吊系統10之一實施例的方塊示意圖。如圖1所示，電子可變懸吊系統10包括：複數個感測器、一懸吊單元120、一致動單元130、一控制單元140。該等感測器係耦接至該控制單元140，設置於該機車之前側及後側中至少一側或兩側，用以產生複數個感測訊號。例如，該等感測器包含一第一感測器111及一第二感測器112；該第一感測器111及該第二感測器112係分別設置於該機車前側上方位置及該機車前側下方位置，且用以感測該機車或對應位置的加速度、位移、頻率中只少一者。該懸吊單元120，包含設置於該機車之一前懸吊裝置121及一後懸吊裝置122。該致動單元130，包含分別耦接該前懸吊裝置121及該後懸吊裝置122之一前致動裝置131及一後致動裝置132。該控制單元140，電性耦接該等感測器和該致動單元130，依據該等感測訊 號而產生至少一控制訊號。其中該致動單元130依據該至少一控制訊號改變該前懸吊裝置121及該後懸吊裝置122中至少一者之阻尼值及預載值中至少一者。
圖2係為本發明之電子可變懸吊系統中部分元件設置於機車之方式之一實施例的示意圖。如圖2所示，第一感測器111係設置於該機車前側上方位置，第二感測器112係設置於該機車前側下方位置；又前懸吊裝置121及前致動裝置131係設置於該第一感測器111及該第二感測器112之間。
在另一實施例中，該等感測器更可包含一第三感測器113及一第四感測器114。如圖3所示，第三感測器113係設置於該機車後側上方位置，第四感測器114係設置於該機車後側下方位置；又後懸吊裝置122及後致動裝置132係設置於該第三感測器113及該第四感測器114之間。
然而，本發明之實現並不受圖2、圖3之例子的限制。如感測器當可被設置於該機車前側或後側其他位置；或該機車前側或後側更可設置二個以上的感測器，以產生對應的感測訊號。
舉例而言，該等感測器中至少一者，可以為加速度感測器、位移感測器、頻率感測器中任一種。然而，本發明並不受此等例子所限制，該等感測器中至少一者亦可為車速感測器，如磁電式車速感測器、霍爾式車速感測器或光電式車速感測器，或其他感測器。本發明於實現時，當可視對該致動單元130進行控制或應用的需要，選用適當種類或數目的感測器。例如，在一些實施例中，可設置至少兩個感測器於該前懸吊裝置121上下方及設置至少兩個感測器於該後懸吊裝置122的上下方，其中該等感測器可為二軸、三軸或多軸加速度感測器。該等感測器可偵測水平方向的加速度且可用來判斷車輛的加速及減速，亦可得知車輛的速度及位移；該等感測器亦可偵測垂直方向的加速度且可用來判前或 後懸吊裝置上下方向的加速度(即振動值)，從而用於判斷車輛行駛的路面的狀態或使用者騎乘是否舒適。
對於懸吊單元120，前懸吊裝置121或後懸吊裝置122可以為半主動式或主動式懸吊，其可包含阻尼器及彈簧。此外，前懸吊裝置121或後懸吊裝置122可分別採用相同或不同型式的懸吊。在一些實施例中，前懸吊裝置121可以為主動式懸吊，而後懸吊裝置122可以為扭力臂式、多連桿式、平行桿式、QT懸吊等中之一種。
該控制單元140可利用如處理器、數位訊號處理器，或是以可程式化的積體電路如微控制器、元件可程式邏輯閘陣列(FPGA，Field Programmable Gate Array)或特殊應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)之類的電路來實現，亦可使用專屬的電路或模組來實現；然而本發明並不受此等例子所限制。
上述電子可變懸吊系統10之實施例可因應騎乘的需要而調整前或後懸吊系統之參數，從而提昇機車的運動性能，以保障騎乘者的安全及使騎乘者獲得更為舒適的騎乘體驗。為此，列舉多種實施例以說明其應用如下。
於一實施例中，該控制單元140產生至少一第一控制訊號至該後致動裝置132；在該後致動裝置132依據該至少一第一控制訊號以改變該後懸吊裝置122之阻尼值及預載值之後，該控制單元140依據該等感測器所產生的感測訊號而產生至少一第二控制訊號至該前致動裝置131，以改變該前懸吊裝置121之阻尼值及預載值中至少一者。
於一些實施例中，該控制單元140接收一油門控制訊號或煞車訊號；當該油門控制訊號代表急加速動作或該煞車訊號代表急減速動作時，該控制 單元140產生至少一控制訊號至該致動單元130，以增加該前懸吊裝置121及該後懸吊裝置122中至少一者之阻尼值及預載值。例如，可設置至少兩個感測器於該前懸吊裝置121上下方及設置至少兩個感測器於該後懸吊裝置122的上下方。當該控制單元140依據該油門控制訊號與感測器的關於水平方向加速度的感測訊號，判定該機車為急加速狀態時，該控制單元140產生至少一控制訊號來控制該後致動裝置132以調整該後懸吊裝置122的阻尼值及預載值中至少一者，以使該後懸吊裝置122的支撐能力增強，藉此穩定該機車的姿態。當該控制單元140依據該煞車訊號與感測器的關於水平方向加速度的感測訊號，判定該機車為急減速狀態時，該控制單元140產生至少一控制訊號來控制該前致動裝置131以調整該前懸吊裝置121的阻尼值及預載值中至少一者，以使該前懸吊裝置121的支撐能力增強，藉此穩定該機車的姿態。舉例而言，用來判斷急加速狀態的條件可以設為：油門控制訊號所對應的油門開度大於一油門開度門檻值(如90%)時以及感測器水平方向的加速度值大於一急加速門檻值(如0.3g)，其中g為重力加速度。此外，用來判斷急減速狀態的條件可以設為：煞車訊號啟動時以及感測器水平方向的加速度值大於一急減速門檻值(如0.6g)時。然而，本發明的實現方式並不受此等例子中條件的限制。
於一實施例中，該控制單元140接收一車身水平調整訊號；當該車身水平調整訊號代表將該機車的車高調高時，該控制單元140產生至少一控制訊號至該致動單元130，以增加該前懸吊裝置121及該後懸吊裝置122中至少一者之預載值。
於一實施例中，該控制單元140接收一車身水平調整訊號；當該車身水平調整訊號代表將該機車的車高調低時，該控制單元140產生至少一控制 訊號至該致動單元130，以減少該前懸吊裝置121及該後懸吊裝置122中至少一者之預載值。
於一實施例中，該控制單元140接收一模式選擇訊號，並據以產生至少一控制訊號至該致動單元130，以改變該前懸吊裝置121及該後懸吊裝置122中至少一者之阻尼值及預載值中至少一者。
於一些實施例中，該模式選擇訊號為代表選擇以下任一種模式的訊號：一運動模式、一舒適模式、一智慧模式、一平實公路(on-road)模式及一越野(off-road)模式。舉例而言，可以就該模式選擇訊號所表示的模式而對應地利用關於感測器所產生的感測訊號的數值的條件(如門檻值、比值門檻值等函數關係)來產生控制訊號，以改變前懸吊裝置121及後懸吊裝置122中至少一者之阻尼值及預載值中至少一者。此外，若該條件未被滿足，則可不改變此阻尼值或預載值。
如在一些實施例中，對於前懸吊裝置121或後懸吊裝置122(或兩者)上方的感測器，設定相對應的門檻值；若控制單元140判斷出上方的感測器所產生的感測訊號的數值(如懸吊裝置上下方向的加速度(即振動值))超過該門檻值時，則控制單元140可產生控制訊號至對應之前致動裝置131或後致動裝置132(或兩者)而改變前懸吊裝置121或一後懸吊裝置122(或兩者)的阻尼值及預載值中至少一者；此外，控制單元140更可重覆前述判斷及產生控制訊號以改變此阻尼值及預載值中至少一者，直至上方的感測器所產生的感測訊號的數值低於或等於對應的門檻值為止。本實施例亦可用於實現前述任一實施例。譬如，對於舒適模式，可以設定前懸吊裝置121或後懸吊裝置122(或兩者)上方的感測器(如加速度感測器)相對應的門檻值為3g，其中g為重力加速度；若控制單元140判斷出上方的感測器所產生的感測訊號的數值超過該門檻值時，則可改變前懸吊裝置121或 一後懸吊裝置122(或兩者)的阻尼值及預載值中至少一者，直至感測訊號的數值低於或等於對應的門檻值為止。舉例而言，對於運動模式，可以設定上方的感測器(如加速度感測器)相對應的門檻值為4g；對於越野模式，可以設定上方的感測器(如加速度感測器)相對應的門檻值為2g。至於前述其他模式或其他實施例，亦可比照本實施例而實現。
如在另一些實施例中，對於前懸吊裝置121或後懸吊裝置122(或兩者)上方及下方的感測器，設定相對應的感測訊號數值(如懸吊裝置上下方向的加速度(即振動值))的比值門檻值；若控制單元140判斷出上方的感測器所產生的感測訊號的數值G1及下方的感測器所產生的感測訊號的數值G2的比值(G2/G1)超過對應的比值門檻值時，則控制單元140可產生控制訊號至對應之前致動裝置131或後致動裝置132(或兩者)而改變前懸吊裝置121或一後懸吊裝置122(或兩者)的阻尼值及預載值中至少一者；此外，控制單元140更可重覆前述判斷及產生控制訊號以改變此阻尼值及預載值中至少一者，直至該比值(G2/G1)低於或等於對應的比值門檻值為止。本實施例亦可用於實現前述任一實施例。譬如，對於舒適模式，可以設定前懸吊裝置121或後懸吊裝置122(或兩者)上方及下方的感測器(如加速度感測器)相對應的比值門檻值為4；若控制單元140判斷出上方及下方的感測器所產生的感測訊號的數值的比值(G2/G1)超過該比值門檻值時，則可改變前懸吊裝置121或一後懸吊裝置122(或兩者)的阻尼值及預載值中至少一者，直至該比值(G2/G1)低於或等於該比值門檻值為止。舉例而言，對於運動模式，可以設定比值門檻值為3；對於越野模式，可以設定比值門檻值為5。至於前述其他模式或其他實施例，亦可比照本實施例而實現。此外，本發明之實現並不受此等例子所限制；如上述控制單元依據感測訊號而產生控制訊號的判斷條件亦可改以 其他如函數關係，如至少上下兩感測器的數值的差值、統計值、或其他任何有助於使提昇機車整體之運動性能或使騎乘者獲得更為舒適的騎乘體驗的函數運算以作為條件，從而產生適當的控制訊號以改變前後懸吊裝置的阻尼或預載值。
此外，依據上述任一實施例，在該控制單元140產生控制訊號以改變前或後懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者之後，更可實現為進而偵測此改變後感測器的訊號值是否滿足相關判斷條件，若該條件未被滿足，則再次產生控制訊號以改變前或後懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者，如此直至該條件被滿足為止。
藉此，上述所揭示的電子可變懸吊系統之多個實施例，可因應機車在不同的路面環境或機車的運作情況下而改變懸吊裝置的設定，其可提昇機車整體之運動性能，以保障騎乘者的安全及使騎乘者獲得更為舒適的騎乘體驗。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

  1. 一種電子可變懸吊系統，適用於一機車，該系統包括：複數個感測器，設置於該機車之前側及後側中至少一側，用於感測加速度、位移、或頻率以產生複數個感測訊號；一懸吊單元，包含設置於該機車之一前懸吊裝置及一後懸吊裝置；一致動單元，包含分別耦接該前懸吊裝置及該後懸吊裝置之一前致動裝置及一後致動裝置；及一控制單元，電性耦接該等感測器和該致動單元，依據該等感測訊號而產生至少一控制訊號；其中該致動單元依據該至少一控制訊號改變該前懸吊裝置及該後懸吊裝置中至少一者之阻尼值及預載值中至少一者；其中該控制單元產生至少一第一控制訊號至該後致動裝置；在該後致動裝置依據該至少一第一控制訊號以改變該後懸吊裝置之阻尼值及預載值之後，該控制單元依據該等感測訊號而產生至少一第二控制訊號至該前致動裝置，以改變該前懸吊裝置之阻尼值及預載值中至少一者。
  2. 如請求項1所述之電子可變懸吊系統，其中該等感測器包含一第一感測器，該第一感測器設置於該機車前側上方位置，該控制單元用以於判斷出該第一感測器所產生的感測訊號的數值超過一門檻值時，產生至少一控制訊號至該前致動裝置以改變該前懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者直至該第一感測器所產生的感測訊號的數值低於或等於該門檻值。
  3. 如請求項1所述之電子可變懸吊系統，其中該等感測器包含一第一感測器及一第二感測器，該第一感測器及該第二感測器係分別設置於該機車前側上方位置及該機車前側下方位置，該控制單元用以於判斷出該第一感測器及該第二感測器所產生的感測訊號的數值的比值超過一比值門檻值時，產生至少一控制訊號至該前致動裝置以改變該前懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者直至該第一感測器及該第二感測器所產生的感測訊號的數值的比值低於或等於該比值門檻值。
  4. 如請求項1所述之電子可變懸吊系統，其中該等感測器包含一第三感測器，該第三感測器設置於該機車後側上方位置，該控制單元用以於判斷出該第三感測器所產生的感測訊號的數值超過一門檻值時，產生至少一控制訊號至該後致動裝置以改變該後懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者直至該第三感測器所產生的感測訊號的數值低於或等於該門檻值。
  5. 如請求項1所述之電子可變懸吊系統，其中該等感測器包含一第三感測器及一第四感測器，該第三感測器及該第四感測器係分別設置於該機車後側上方位置及該機車後側下方位置，該控制單元用以於判斷出該第三感測器及該第四感測器所產生的感測訊號的數值的比值超過一比值門檻值時，產生至少一控制訊號至該後致動裝置以改變該後懸吊裝置的阻尼值及預載值中至少一者直至該第三感測器及該第四感測器所產生的感測訊號的數值的比值低於或等於該比值門檻值。
  6. 如請求項1所述之電子可變懸吊系統，其中：該控制單元接收一油門控制訊號；當該控制單元依據該油門控制訊號及該等感測訊號而判定該機車為急加速狀態時，該控制單元產生至少一控制訊號至該致動單元，以增加該後懸吊裝置之阻尼值及預載值中至少一者。
  7. 如請求項1所述之電子可變懸吊系統，其中：該控制單元接收一煞車訊號；當該控制單元依據該煞車訊號及該等感測訊號而判定該機車為急減速狀態時，該控制單元產生至少一控制訊號至該致動單元，以增加該前懸吊裝置之阻尼值及預載值中至少一者。
  8. 如請求項1所述之電子可變懸吊系統，其中：該控制單元接收一車身水平調整訊號；當該車身水平調整訊號代表將該機車的車高調高時，該控制單元產生至少一控制訊號至該致動單元，以增加該前懸吊裝置及該後懸吊裝置中至少一者之預載值。
  9. 如請求項1所述之電子可變懸吊系統，其中：該控制單元接收一車身水平調整訊號；當該車身水平調整訊號代表將該機車的車高調低時，該控制單元產生至少一控制訊號至該致動單元，以減少該前懸吊裝置及該後懸吊裝置中至少一者之預載值。
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