CN101722812B - 车辆致动器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆致动器系统，提供一种用于确定车用致动器组件的壳体与致动器组件的主体之间的相对高度差的致动器系统。所述车辆具有悬架，其中所述壳体联接至该悬架的第一部分，所述主体联接至该悬架的第二部分。该系统包括：联接至所述壳体的内侧的传感器；以及联接至所述主体的外侧的靶，所述传感器和所述靶协作而形成以指示其间距离的方式变化的磁场。

Description

车辆致动器系统

技术领域

本发明总体涉及车辆悬架系统，更具体地涉及用于确定车辆悬架中的相对高度差的致动器系统。

背景技术

在多数车辆悬架中已结合了自动调节行驶高度的控制系统。这些系统依靠高度传感器或相对位移传感器对选中的簧载车辆质量件和非簧载车辆质量件之间的距离提供实时反馈。控制器通过调节悬架中的补偿元件而对高度变化做出响应，从而提供更大的底盘稳定性。行驶高度测量的准确性使得能够实现更精确的系统响应，从而改进尤其是转弯、加速和制动期间的车辆性能特性，包括乘坐舒适性和操控性。

典型的高度传感器利用连接在悬架中的监测点之间的机械连杆，该连杆将线性移动转换成旋转运动。接触或非接触式机电传感器将该角位移转换成指示高度差的电信号。然而，这样的系统通常包括安装臂、传感器连接件和托架以及大量相关连接紧固件，因此增加了部件数量并且使组装和维护复杂。此外，这些系统暴露于车辆底架增加了其受污染以及道路碎屑影响的可能性，这可导致损坏或导致长期性能退化。

因此，需要提供一种车辆致动器系统，其用于确定减振器组件或线性致动器之类的致动器的相对高度差，并免受道路污染和碎屑。此外，期望的是，这样的系统组装简单，更便于维护并且部件数量减少。而且，结合附图以及前述技术领域和背景技术，从以下详细说明和所附权利要求将会清楚本发明的其它期望特征和特性。

发明内容

根据实施方式，仅作为示例，提供一种用于确定致动器组件的壳体与致动器组件的主体之间的相对高度差的车辆用致动器系统。该车辆具有悬架，其中所述壳体联接至该悬架的第一部分，所述主体联接至该悬架的第二部分。所述系统包括联接至所述壳体的内侧的传感器以及联接至所述主体的外侧的靶，所述传感器和所述靶协作而形成以指示二者之间距离的方式变化的磁场。

附图说明

参照详细说明和权利要求，结合以下附图进行考虑，可得出对本发明的更全面的理解，其中在所有附图中相同附图标记指代相似元件。

图1是根据本发明的示例性实施方式的车辆悬架系统的等距视图；

图2是根据本发明再一实施方式用在图1中所示的车辆悬架系统上的减振器组件的剖视图；

图3是根据本发明另一实施方式用在图1中所示的车辆悬架系统上的减振器组件的剖视图；

图4是根据本发明又一实施方式用在图1中所示的车辆悬架系统上的减振器组件的剖视图；以及

图5是根据本发明又一实施方式的车辆悬架系统的等距视图。

具体实施方式

以下详细说明在本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明或其应用及使用。此外，并不意图以前述技术领域、背景技术、发明内容或以下的详细说明中提供的任何明示或暗含的理论限制本发明。这里，可按照功能块和/或逻辑块部件以及各种处理步骤对本发明进行说明。应当理解，这样的块部件可由构造成执行具体功能的多种硬件、软件和/或固件实现。为简洁起见，这里不对与半导体处理、晶体管理论、封装以及功率模块相关的传统技术和系统进行详细说明。

以下说明涉及“连接”或“联接”在一起的元件或节点或特征件。如这里所述，除非明确声明，否则“连接”是指一个元件/节点/特征件在机械、逻辑、电气或其它适当意义上直接接合至另一元件、节点或其它特征件(或直接与其连通)。同样，除非明确声明，否则“联接”是指一个元件/节点/特征件在机械、逻辑、电气或其它适当意义上直接或间接接合至另一元件/节点/特征件(或直接或间接与其连通)。术语“示例性”以“示例”意义而非“模型”意义使用。此外，尽管附图可绘出元件的示例性布局，但是本发明的具体实施方式中可能存在额外的中间元件、装置、特征件或部件。

本发明提供一种用于车辆悬架致动器的相对高度差或相对位移电子感测系统，其免于道路碎屑和污染引起的性能变差效果。该系统还消除了多数现有系统中普遍存在的对多个托架、机械连杆和相关紧固件的需求，从而简化工厂装配并使得维护更方便。将感应式高度感测技术结合于线性致动器或电控减振器组件之类的主动车辆致动器内部中，或者结合于这里所述的可为吸振器、支杆等的减振器组件之类的被动致动器中。这样的结合提供方便的维护接近性，这在感测元件失灵的情况下通常可消除对移除和/或更换整个致动器组件的需求。例如，可通过移除在就位时保护传感器免受道路碎屑和污染的防尘管之类的外壳而接近感测部件。所述感测系统提供线性致动器的相对高度或者簧载和非簧载车辆质量件之间的相对高度或相对位移之类的信息，这些信息可被悬架控制器用于对受控悬架部件进行底盘稳定性调节。

图1示出根据示例性实施方式的悬架系统100，其具有结合至减振器组件104的高度感测系统。减振器组件104可包括吸振器、支杆等，其具有连接至下控制臂140(非簧载车辆质量件)的下安装件128以及连接至框架结构部件108(簧载车辆质量件)的上安装件144。将减振器组件104安装至结构部件可利用安装托架和紧固件以任何传统方式适当进行。上安装件144和/或下安装件128可包括轴衬，以利于簧载车辆质量件与非簧载车辆质量件之间的受限横向运动。在操作期间，减振器组件104对簧载车辆质量件与非簧载车辆质量件之间的垂直运动提供阻尼响应，其以公知方式限制并稳定该运动。此外，由于减振器组件104基本上刚性连接在车辆质量件之间，因此相对高度变化被传递至其内部件。这些部件包括高度传感器，其以如下进一步描述的方式监测相对高度差。

图2是根据第一示例性实施方式的减振器组件104的剖视图。减振器组件104包括柱状主体或减振管160、柱状外壳或防尘管188、活塞杆148、端部构件196、上安装组件180和下安装托架168。减振器组件104经由安装托架168在第一端200处以传统方式连接至下控制臂140(图1)，该安装托架168具有构造成与合适紧固件合作使用的开口171。减振器组件104通过紧固至活塞杆148的螺纹端154的自锁凸缘螺母150以传统方式在第二端204处连接至框架结构部件108。减振管160在下端202处联接至安装托架168(并因而联接至非簧载车辆质量件)，并在上端206处联接至端部构件196。活塞杆148可滑动地联接至减振管160和端部构件196并基本上与其同心，并且具有安装在其终端158处的活塞162。由硬橡胶或任何合适弹性体材料构成的任选振动缓冲器172联接至振动缓冲器托架178，并绕活塞杆148同心布置。当存在振动缓冲器172时，端部构件196为振动缓冲器止动件。然而，在其中不存在振动缓冲器172的情况下，端部构件196可为合适的上端盖。防尘管188联接至上安装组件180(并因而联接至簧载车辆质量件)，并以可滑动的方式大致同心地联接至减振管160。

减振器组件104还包括传感器板164和靶192。传感器板164可采取适于感测靶192的相对位置并产生表示该位置的输出信号的任何装置的形式。在图2中所示的示例性实施方式中，传感器板164采取垫式柔性电路板的形式，其固定安装至防尘管188的内环表面并优选贴合该内环表面。尽管为了清楚起见在图2中未示出，但是传感器板164充满各种电子部件，包括例如可适于驱动传感器板164的其它部件(例如，磁性线圈)的专用集成电路(ASIC)。靶192由布置在另一柔性电路板上的合适磁性图案构成，并与传感器板164磁联接。靶192可包括靠近上端206安装至减振管160的圆盘形主体。然而，应当理解，在另选实施方式中，靶192可采取其它几何形状以及减振器组件104内的其它布置。传感器板164的长度(沿着中央轴线170测量)足以提供与靶192的连续联接，并因而取决于减振管160的垂直行程范围。传感器板164的宽度或覆盖角也足以维持与靶192的联接，并补偿减振管160与防尘管188之间的任何扭转位移。连接器176安装在防尘管188的密封开口中，或者位于螺纹穿过这样的开口的线束的端部，并提供传感器板164与外电子组件之间的电联接手段。在包括处理器174的一个实施方式中，这些组件构造成接收来自传感器板164的信号，并确定靶192相对于传感器板164的位置。

在另一实施方式中，处理器174可布置在防尘管188内，并可被包括为传感器板164的部件。处理器174可进一步扩展为包括本地控制器，其联接至电控减振器组件并构造成对其提供控制。在这种情况下，连接器176可为传感器板164供能，并提供通讯通道，处理器174产生的相对高度数据可借此传送至车辆悬架控制器。

在操作期间，簧载/非簧载车辆质量件之间的垂直距离变化传递至与非簧载车辆质量件联接的减振管160并传递至与簧载车辆质量件联接的防尘管188。当减振管160相对于防尘管180垂直运动时，靶192以非接触方式相对于传感器板164运动。在一个实施方式中，传感器板164包括一系列微型线圈，用于产生并接收与靶192相互作用的磁场。该相互作用以依赖于靶192关于传感器板164的相对位置的方式改变这些磁场的相位。传感器板164基于这一相互作用而产生相位改变信号，该信号通过连接器176传递至可包括例如处理器174的支持外部电子组件。所述电子组件于是利用这些相位改变信号定位所述位置，并因而定位靶192对传感器板164的相对高度。这样的传感器可通过位于Carrollton Texas的TT Electronics OPTEK Technology以商业方式获得，其产品名称Autopad^TM。相对高度数据可由悬架控制器(未示出)进一步使用，该悬架控制器联接至所述电子组件并构造成相应地调节受控悬架元件。本领域技术人员将理解，可使用其它类型的感应式感测系统来确定减振器组件的内部件之间的相对位移，并因而确定簧载和非簧载车辆质量件的相对高度。这些系统包括但不限于基于Hall效应磁联接的系统，只要在簧载和非簧载车辆之间分配传感器部件/靶部件的联接。

图3是根据另一实施方式的具有高度感测系统的减振器组件240的剖视图。减振器组件240配置有多个与减振器组件104(图2)相同的内部部件，包括柱状主体或减振管260、壳体或防尘管288、活塞杆248、任选的振动缓冲器托架278、任选的振动缓冲器272、端部构件296(当存在振动缓冲器272时采取振动缓冲器止动件的形式)、上安装组件280和下安装托架268。减振器组件240以与减振器组件104(图2)类似的方式安装在簧载和非簧载车辆质量件之间，利用自锁凸缘螺母250在第二端304处连接至簧载质量件，利用安装托架268在第一端300处连接至非簧载质量件。减振管260在下端305处附连至安装托架268，在上端306处附连至端部构件296。当减振管260被高度压缩时，端部构件296抵靠联接至振动缓冲器托架278的振动缓冲器272，从而提供缓冲的行程极限。传感器元件312安装至振动缓冲器托架278，并配置有环绕或局部环绕活塞杆248的环形或半环形形状。可去除振动缓冲器272的一部分以容纳传感器元件312，并防止其在振动缓冲器272被压缩时受损。

在一个实施方式中，端部构件296可包括铁或碳钢之类的铁磁金属，其用作与传感器元件312感应联接或电磁联接的靶。传感器元件312包括用于产生磁场的永磁体，并具有构造成检测磁场中的变化的感测线圈。合适的永磁体包括保持被永久磁化并持续产生磁场的材料成分，例如钕铁钴(NdFeCo)或者铝镍钴(AlNiCo)。在操作期间，端部构件296相对于传感器312的运动以指示二者之间的相对距离的方式改变磁场。在另一实施方式中，端部构件296可包括用于产生磁场的永磁材料，并且传感器312构造成当端部构件296相对于传感器312运动时感测磁场中的变化。在任一情况下，传感器312产生指示传感器至靶距离的信号。合适的连接器220通过防尘管288中的开口联接传感器元件312，从而提供将该信号传送至可包括处理器207和/或底盘控制器209的外部电子组件的手段。

在图4所示的另一实施方式中，减振器组件240不包括振动缓冲器，并且传感器元件312固定安装至防尘管288的内表面。在这种情况下，端部构件296可采取合适的端盖形式，在一个实施方式中其具有环形形状，并联接至上端306，而且以可滑动的方式联接至活塞杆248。端部构件296和传感器312均如前所述为相互磁联接而进行合适配置，并因此可与包括铁磁或非铁磁材料的减振管260合作使用。例如，若减振管260由非磁性不锈钢制成，则端部构件296配置成提供与传感器元件312的感应联接。在这些实施方式中的任一实施方式中，不管是否使用振动缓冲器，靶(端部构件296)和传感器元件312都被封装在防尘管288和/或上安装组件280内，从而均为免受道路碎屑和污染提供防护。此外，可为了进行维护而方便地接近靶和/或传感器元件而无需更换整个减振器组件。与先前实施方式一样，可使用数字连接器220将传感器元件312联接至电子组件和/或控制器。

在操作期间，簧载和非簧载车辆质量件之间的垂直距离根据道路状况和车速而变化，致使减振管260沿着活塞杆248同心地进出防尘管288。因此，作为靶的端部构件296与传感器元件312之间的高度差也发生变化。传感器元件312配置成感测由靶端部构件296相对于传感器312的运动产生的磁场变化，并产生指示这些元件之间的相对位置的输出信号。由可布置在防尘管288内并可包括处理器207的电子组件对该输出信号进行处理，以确定该相对高度差。这些数据可进一步传送至底盘控制器209，该底盘控制器209通过相应地调节悬架元件而对相对高度变化做出响应。传感器元件312经由连接器220联接至外部电子器件和/或控制器。在另一实施方式中，传感器元件312包括集成处理器(未示出)，其配置成确定相对高度数据并将这些数据传送至外部控制器。在这种情况下，传感器元件312所用的功率以及传送至控制器的数据可通过连接器220流动。

图5示出根据另一实施方式的具有线性致动器组件320的车辆悬架系统350，该线性致动器组件320具有内部安装的传感器和靶，用于确定致动器相对位移。线性致动器组件320可联接在期望确定其间的相对高度差的任何两个悬架构件之间。如图5中所示，线性致动器组件320包括在上端344处联接至簧载质量件的上框架结构件336的外壳或防尘管324以及在下端340处联接至防侧翻稳定杆332的主体328。线性致动器组件320包括联接至防尘管324内侧的传感器元件以及联接至主体328的靶，该靶与传感器磁联接。在前述实施方式中已详细描述了切合该实施方式的各种靶/传感器元件以及支持电子构造，因此仅简要论述。在一个实施方式中，传感器元件产生以指示靶与传感器的相对位移的方式与靶感应联接的磁信号。在另一实施方式中，传感器检测由靶产生的以类似的指示方式变化的磁场。在任一情况下，可包括处理器的电子组件联接至传感器并配置成确定传感器/靶的相对位移。该相对位移可被同一处理器或不同处理器和/或悬架控制器进一步利用而做出适当响应的底盘调节。

尽管在以上详细描述中提供了至少一种示例性实施方式，但是应当理解存在大量变型。还应当理解，这里所述的示例性实施方式并不旨在以任何方式限制本发明的范围、应用或配置。而是，以上详细描述为本领域技术人员实施所述实施方式提供方便的指导。应当明白，可在不背离本发明的范围及其法律等同物的情况下对元件的功能和布局进行各种变化。

Claims (19)

1.一种致动器系统，其用于确定车用致动器组件的壳体与致动器组件的主体之间的相对高度差，该车辆具有悬架，所述壳体联接至该悬架的第一部分，所述主体联接至该悬架的第二部分，该系统包括：

振动缓冲器，其联接至振动缓冲器托架并绕所述主体同心布置；

位于所述壳体内侧并安装至所述振动缓冲器托架的传感器；以及

联接至所述主体的外侧的靶，所述传感器和所述靶协作而形成以指示其间距离的方式变化的磁场，

其中当所述主体被高度压缩时，所述靶抵靠联接至所述振动缓冲器托架的所述振动缓冲器，从而提供缓冲的行程极限。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器产生磁场，所述靶和所述传感器以指示该传感器与该靶之间的距离的方式与该磁场相互作用。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述靶产生磁场，所述传感器和所述靶以指示该传感器与该靶之间的距离的方式与该磁场相互作用。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述悬架还包括簧载质量件和非簧载质量件，并且其中所述壳体联接至所述簧载质量件和所述非簧载质量件其中之一，所述主体联接至所述簧载质量件和所述非簧载质量件中的另一个。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述致动器组件为线性致动器组件。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述致动器组件为减振器组件。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述壳体包括内表面，所述振动缓冲器可被去除一部分以容纳所述传感器，从而防止其在所述振动缓冲器被压缩时受损。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器产生指示所述靶相对于所述传感器的位置的信号，并且该系统还包括联接至所述传感器的电子组件，该电子组件配置成接收该信号并据此确定所述相对高度差。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述电子组件布置在所述壳体内。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述电子组件包括处理器。

11.根据权利要求8所述的系统，其中所述车辆还包括悬架控制器，并且所述壳体还包括开口，并且该系统还包括通过所述开口联接的连接器，用于使所述传感器与所述控制器电联接。

12.一种减振器系统，其用于确定车辆的簧载质量件与车辆的非簧载质量件之间的相对高度差，所述车辆具有减振器组件，该减振器组件具有联接至所述簧载质量件的壳体以及联接至所述非簧载质量件的减振管，该系统包括：

振动缓冲器，其联接至振动缓冲器托架并绕所述减振管同心布置；

位于所述壳体内侧并安装至所述振动缓冲器托架的传感器；以及

联接至所述减振管的外侧的靶，所述传感器和所述靶协作而形成以指示其间距离的方式变化的磁场，

其中当所述减振管被高度压缩时，所述靶抵靠联接至所述振动缓冲器托架的所述振动缓冲器，从而提供缓冲的行程极限。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述传感器产生磁场，所述靶和所述传感器以指示该传感器与该靶之间的距离的方式与该磁场相互作用。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述靶产生磁场，所述传感器和所述靶以指示该传感器与该靶之间的距离的方式与该磁场相互作用。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述壳体包括内表面，所述振动缓冲器可被去除一部分以容纳所述传感器，从而防止其在所述振动缓冲器被压缩时受损。

16.根据权利要求12所述的系统，其中所述传感器产生指示所述靶相对于所述传感器的位置的信号，并且该系统还包括联接至所述传感器的电子组件，该电子组件配置成接收该信号并据此确定所述相对高度差。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述电子组件布置在所述壳体内。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述电子组件包括与所述传感器结合在一起的处理器。

19.一种减振器系统，其用于确定车辆的簧载质量件与车辆的非簧载质量件之间的相对高度差，该系统包括减振器组件，该减振器组件具有联接至所述簧载质量件的壳体以及联接至所述非簧载质量件的减振管，该系统包括：

振动缓冲器，其联接至振动缓冲器托架并绕所述减振管同心布置；

位于所述壳体内侧并安装至所述振动缓冲器托架的传感器，该传感器用于产生磁场；

联接至所述减振管的外侧的靶，该靶用于以指示该靶与所述传感器的相对位置的方式与所述磁场相互作用；以及

联接至所述传感器的处理器，该处理器用于确定所述相对高度差，

其中当所述减振管被高度压缩时，所述靶抵靠联接至所述振动缓冲器托架的所述振动缓冲器，从而提供缓冲的行程极限。

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