具有終點擋板的可調減振控制的製作方法

2023-06-02 20:16:56

專利名稱：具有終點擋板的可調減振控制的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及懸掛裝置領域。更具體地，本發明涉及控制系統和方法，該系統和方法使用了一種特別的調諧減振器(timed damper)、控制器以及傳感器來觸發終點擋板 (end stop)的功能。
背景技術：
在車輛的使用中，由不平坦的路面引起的振動、衝擊以及移動通過操作者的座位被傳遞到車輛的操作者。隨著時間的過去，這些情況會導致危險的車輛操作、疲勞、下背疼痛、骨關節炎和腿不舒適。通常，在商業和公共運輸運輸中，如卡車和公共汽車中使用的座位包括懸架系統(suspension system)，該系統有助於減少車輛操作者的不舒適。這些懸架系統通常包括一個機械裝置，如減振器，該裝置連接在兩個結構元件之間，如一個座位框架和一個車輛底盤。已知的減振器使用流體如工作媒體來產生阻尼力/扭矩並控制振動、移動和衝擊。具體說來，已知的可控制的減振器包括電流變流體(ER)、電泳流體(EP)、磁流變流體(MR)、液壓流體等。在簡單的懸架系統中使用無源減振器。在更複雜的懸架系統中，使用可調減振器和控制器來控制減振器部件的移動並防止終點擋板碰撞。在一定的條件下，一些或所有這些傳統懸架系統很少過渡就進入終點擋板，並且這些終點擋板自身也會是對操作者突然的和不舒適的。這些終點擋板限定為系統行程的最大機械限制。通常，有一些大多是彈性體的震動衰減緩衝器被設計在該系統中，如果當發生終點擋板碰撞系統速度是相當大時，這會導致快速衝擊。這向底部和頂部對系統中的機械組件造成的不希望的應力損壞系統的壽命(如聯運裝置、擺臂、襯套、接頭等)，對座位佔有者來說會是一種煩惱，而且會影響座位佔有者的身體健康。更重要的是，當車輛的操作者經歷一次終點擋板碰撞時，他在座位中的移動會導致車輛的失控。已經使用了各種不同的方法來控制座位懸架系統中的振動。通常，在這種現有技術中，利用至少一個傳感器來獲得控制方法和操作條件，該傳感器將系統操作信息提供給一個處理器，該處理器確定適當的初步控制信號傳送到一個控制振動的電機裝置，如一個磁流變流體減振器。在下述公開的美國專利中說明了許多用於控制振動的不同現有技術方法,如在Karnopp等的美國專利US3807678中描述的『『SkyhookControl 」；在Miller的美國專利US4821849中描述的『『Relative Control 」；在Miller的美國專利US4881172中描述的 "Observer Control」;在 Ivers等的美國專利US4887699 中描述的『『Continuously Variable Control」 ；在 Boone 等的美國專利 US4936425 中描述的 『『Delayed Switching Control，，; 在 Wolfe 的美國專利 US5276623 中描述的『『Displacement Control」;在 Catanzarite 的美
3國專利 US5652704 中描述的「Rate Control」 ；在 Catanzarite 的美國專利 US5712783 中描述的「Modified Rate Control」以及他的美國專利US5964455中描述的「Method for AutoCalibration of aControllable Damper Suspension System，，；以及在 Southward 等的美國專利 US6049746 中描述的 「End stop Control Method」。一個傳統控制的乘坐(ride)管理系統使用一個無源減振器來減少座位移動。軟 (soft)無源減振器提供平穩通常乘坐(mid-ride)性能，但卻讓座位佔有者在不期望的大振動輸入期間易受不舒服上下上下顛簸的有害影響。在另一方面，硬(firm)無源減振器會最小化達到頂端和到達底部的波動，但是普通乘坐性能受損。另一種無源減振器被使用，此時駕駛員可以在一個軟乘座(soft ride)和一個硬乘座(firm)之間手動調整。但是這仍有所述的缺點。一個用於懸架(suspension)控制的簡單可控減振器技術包括使用一個受控洩漏裝置來形成低速區的力-速度曲線，而且該技術調整傳送到減振器的控制信號以控制所期望的控制水平。如，在汽車的每個角落使用一個減振器。但是，沒有終點擋板控制的形式。一個更先進的座位懸架控制系統是由Lord Corporation(LordCorporation, Cary, NC)提供待售的Motion Master Ride ManagementSystem，該系統通過減少振動、衝擊和移動來維持舒服的駕駛條件。所述Motion Master 系統由四個部件構成。第一個部件是一個位置傳感器，該傳感器可操作地監控由改變公路和操作條件所引起的座位移動。 第二個部件是一個控制器，該控制器持續地接收來自於位置傳感器的信號，確定最佳的減振力並能以每秒180次的速率進行調整。第三個部件是一個衝擊吸收器(shock absober) (減振器)，該吸收器可操作地在毫秒之內響應於控制器動作。最後一個部件是一個乘坐模式(mode)轉換開關，該開關能使車輛的操作者在不同的乘坐選項中選擇，如以操作者的偏好為基礎的軟(soft)、中(medium)、硬(firm)設置。所述的位置傳感器和衝擊吸收器是分開的單元，這兩個單元安裝在兩個結構主體之間。所述衝擊吸收器包含一個磁響應流體，該流體在遭受一磁場時可以從近固體變成液體並在幾毫秒內返回原態。磁場越強，流體就更粘滯且減振力就更大。所需要的是一個用於如懸掛座位的任何類型懸架系統的簡單的固有低成本的減振控制方法。所需要的是一個減振器和控制方法，它們可以用於不能容忍為一個完全有特色的減振器控制器投入費用的地方，以及用於可控制的減振性能效果是有價值的地方。其它非座位應用，如一個汽車懸架，也可以從這樣一個低成本高功能減振系統中獲益。

發明內容
在一個實施例中，本發明包括一種可控制的懸架系統(48)，包括減振裝置，該減振裝置具有可移動端和靜止端，這兩端分別與第一結構元件和第二結構元件連接，其中該減振裝置包括相應於正常操作範圍的第一位置範圍和相應於接近終點擋板的操作範圍的第二位置範圍，其中所述減振裝置能利用減振器控制信號在多個減振水平之間調整；磁探針，該磁探針相對於可移動端位置可變；傳感器系統，該傳感器系統包括至少一個位置傳感器，該傳感器可操作地探測所述磁探針的位置，所述傳感器系統具有至少一個第一輸出和一個第二輸出，所述第一輸出相應於所述正常操作範圍，而所述第二輸出相應於所述接近終點擋板操作範圍；和控制系統，該控制系統與傳感器系統和減振裝置電連接，所述控制系統包括正常減振器控制功能和一個接近終點擋板減振器控制功能，其中，當第一輸出被接收時，所述正常減振器控制功能能操作並產生第一減振器控制信號用於調整減振裝置到第一預定穩態減振水平，其中，當第二輸出被接收時，所述接近終點擋板減振器控制功能能操作並產生一個第二減振器控制信號，從而用於調整減振裝置進入可調減振水平，該可調減振水平根據預定功能進行調整，該預定功能具有上調部分、第二穩態部分、下調部分和預定持續時間， 在這裡，在第二穩態部分中的減振水平比在第一預定減振水平高。以下每一個都是本發明的獨立優選方案·磁探針包括具有鐵的旋轉或線性磁場斷續器的單磁體或雙磁體線性或旋轉探針。 減振裝置包含場響應流體，該流體選自由磁流變流體和電流變流體組成的組。·控制系統(88)位於與所述傳感器系統(84)相同的殼體中。·控制系統(88)和傳感器系統(84)是不配置在同一殼體中的分開部件。·控制系統(88)執行控制方法，該控制方法是從以下組中選擇的方法，該組由預定關掉時間的定時響應、縮減所述定時響應的截頂響應以及以測量相對速度為基礎的響應組成。


現在將參考附圖對本發明的多個具體的實施例進行圖示說明。在這些附圖中，相同的元件給予相同的數字來標明；圖1是懸架系統行程限制的示意性表示，該圖中包括了根據本發明的一個代表性實施例的一個機械連接減振裝置；圖加-c是一個座位懸架系統的示意性表示，根據本發明的一個代表性實施例，該懸架系統利用一個終點擋板控制系統來消除終點擋板的碰撞；圖3是一個流程圖，該示了根據本發明的一個代表性實施例的一個用於確定工作狀態的主控制算法(algorithm)流程圖；圖4是一個原理圖，該示了一個用於控制終點擋板碰撞的可調控制系統的一個實施例；圖5是一個根據本發明的一個代表性實施例的在一次衝程期間切換兩個位置傳感器的圖示說明；圖6是一個根據本發明的一個代表性實施例的在一次衝程期間轉換兩個位置傳感器的圖示說明，該次撞擊產生了一個兩位0-bit)傳感器子系統的所有可能狀態；圖7是一個根據本發明的一個代表性實施例的增加電流強度以避免終點擋板碰撞的效果的圖示說明；圖8是一個根據本發明的一個代表性實施例的一個常規定時(timed)終點擋板控制脈衝和一個截頂(truncate)控制脈衝之間的對比的圖示說明；圖9是一個根據本發明的一個代表性實施例的一個假適應(pseudo-adaptive)終點擋板控制方法的圖示說明；
圖10是一個根據本發明的一個代表性實施例的包括一個減振裝置、旋轉位置傳感器以及控制系統的圖示說明；以及圖11是一個根據本發明的一個代表性實施例的包括一個減振裝置、線性位置傳感器以及控制系統的圖示說明。
具體實施例方式如所要求的那樣，本發明的詳細實施例將在本文中公開，但是，不言自明，所公開的實施例僅僅是作為本發明的例證，而本發明可以以不同的選擇性形式來實施。在本文中所公開的具體結構和功能性細節並不解釋為限制，而僅僅解釋為權利要求的基礎，是作為用於教導本領域普通技術人員以不同的形式使用本發明的代表性基礎。在全部附圖中，同樣的元件被給予同樣的數字表示。下面所述的減振控制方法和系統適用於座位應用，然而原則上也適用於任何要求高功能的減振系統的非座位應用。現在將參考圖1，被控制的懸架系統48通常包括一個機電減振裝置50，該裝置50 連接在一個第一結構元件52和一個第二結構元件M之間。所述機電減振裝置50可以包括如包含一種場響應材料或流體56的一個磁流變(MR)減振或一個電流變(ER)減振。所述流體是一種組合物，這種組合物在磁/電場存在下經歷表觀粘度的變化。在所應用的磁 /電場存在下，在流體中的微粒極化並組織成團或成鏈，這就增加了流體的表觀粘度或流動阻力。當所應用的磁/電場被除時，所述微粒回到無組織或自由狀態，並且磁流變(MR)流體的表觀粘度降低。所述的機電減振裝置50分別與第一和第二結構元件52和M在它們的各自端部58和60處利用螺栓或其它緊固裝置連接。所述第一和第二結構元件52和M 可以是任何兩個可以相對移動的結構，如一個懸架部件(如框架、支架、聯動裝置等)、一個機動車輛的框架、一個座位等。選擇性地，在這裡所圖示的且在所述減振裝置50內的多個彈性體擋板62( 「減振器」)可以起著防止終點擋板碰撞的一個最終手段的作用。所述減振裝置50通常包括安裝在一個腔室內的一個活塞64和一個杆狀物65，該腔室由一個減振器體66形成，而且所述活塞64和杆65適合於以與減振器體66的內部滑動接觸的形式滑動。所述活塞64通常包括一個軟活塞帶，該軟活塞帶在活塞64和管狀減振器體66之間形成密封。所述減振裝置50還包括一個被密封的內部空間，該內部空間基本上由流體填滿並由活塞64分成兩個腔室。所述活塞64可以包括一個流動通道68，該通道68 允許流體在兩個腔室之間流動。一個密封和軸承組件69防止流體56漏出且幫助杆狀物65 和活塞64在殼體內對準。所述減振裝置50可以利用預定量的十字活塞64或十字閥的洩漏以減少當方向逆轉時減振的生硬性(harshness)。這就允許基本的普通行駛(mid-ride) 減振被固定。然後，所述的減振裝置50有些象傳統的可調無源減振器那樣操作，而沒有所要求的有源控制。通過調整穩態控制信號來完成控制，它隨後調整了所應用磁場的大小，從而調整了表觀粘度。所述減振裝置50所安裝進入的懸架系統48包括一個行程限制的第一端部或終點擋板70，以及一個行程限位的第二端部或終點擋板72。當所述懸架在它的終點擋板70和 72之間移動時，所述活塞64運行一預定的距離。一次大的撞擊可能會引起活塞64與終點擋板70和72相遇。所述第一和第二終點擋板70和72限定了懸架以及由此活塞64的行程距離74，而且相應於存在於如一懸浮座位和一車輛框架之間的最大和最小間距。所述活塞64的最大行程距離限定為活塞64可以從第一懸架系統終點擋板70到第二終點擋板72 行進的總距離。一個第一(上)控制限制76和一個第二(下)控制限制78限定了沿行程距離74的位置，在所述位置處，設置一個簡單的傳感器以啟動(trip)，從而通過施加通常增加了穩態的電流的一預定功能到所述減振裝置50上來改變減振水平。根據操作者的偏好、懸架系統所使用的環境、或座位製造商的偏好以及所述預定功能的特徵，所述第一和第二控制限制76和78可以設置在任何預定位置。所述終點擋板控制限制76和78的適當定位也可以基於所用的減振裝置50的類型。如一種具有響應於輸出力曲線的輸入指令的減振裝置可以要求較少的距離以適當地防止所述懸架與終點擋板70和72之一碰撞，這與一個具有一較少響應指令響應時間的減振裝置50成對比。例如，在某種環境下，令人滿意地， 獲得一軟乘坐，其中的座位被允許一個更大的行程距離，如一個卡車在一不平坦的地面上行進時。在另一個例子中，具有很有限的行程距離的座位是令人滿意的，如一個用於在一平坦的賽車道表面行進的賽車硬乘坐。在一個例子中，所述第一和第二控制限制76和78可以設置在如從行程限制向內大約20%的一位置80處，從而提供了一種大約為總的行程距離74的60%的第一模式行程距離82。在另一個例子中，所述和第一和第二控制限制76和 78可以設置在如從行程限制向內大約30%的一位置80處，從而提供了一種大約為總的行程距離74的40%的座位行程距離。仍然參考圖1，所述懸架系統48包括一個傳感器系統84。所述傳感器系統84包括一個或多個傳感器，如非接觸式傳感器(proximitysensor)、位移傳感器、霍耳效應開關、 微動開關、光學開關、速度傳感器、一個具有微動開關的旋轉凸輪、任何其它可操作地用於確定活塞64的位置的非接觸開關或傳感器、或與所述終點擋板70和72相對的活塞64關聯的元件。所述的傳感器系統84還可操作地用於當所述懸架(suspension)接近所述終點擋板70和72之一時向一個控制系統88發送信號。在一個實施例中，一個傳感器可以用於探測活塞64相對於第一和第二控制限制76和78的位置。在另一個實施例中，可以使用兩個傳感器，一個在行程距離74的每一端處用於探測控制限制76和78。在又一個實施例中，一個傳感器被用於確定活塞64相對於終點擋板70和72的位置，而另一個傳感器被用於獲得對速度的估計，如將在下文中更詳細描述的那樣。當一個終點擋板靠近時，通過傳感器系統84探測到一個輸入信號86。所述傳感器系統從傳感器系統84的一輸出端發出一個輸入信號90到達控制系統88的一個輸入端。所述控制系統88可以利用多種不同的技術來設置控制信號到一預定水平，從而引起減振裝置50產生一預定力來幫助避免在懸架行程限制處接觸。當一個終點擋板限制的控制限制76和78移動時，所述控制系統88接收到一個來自於傳感器系統的信號92，並且確定和產生了一個終點擋板功能。利用被設置來在某些選擇位置啟動的傳感器，可以通過施加一增加的電流到減振器上來改變減振水平，這些選擇位置如在從行程限制向內大約 20%的距離處。根據本發明，所述控制系統88可以包括一個提供可調減振的簡單類似或數字控制器、一個適當的微處理器、和/或一個存儲器以完成全部控制。所述終點擋板功能利用減振裝置50控制施加到所述系統上的減振力，從而防止所述懸架系統與第一和第二終點擋板70和72相遇。例如，在一個座位懸架應用中，當所述系統遭遇一個路面平坦的變化時，一個太小量的減振力會允許該座位與第一和第二終點擋板70和72碰撞。一個太大量的減振力會產生一個對操作者的生硬乘坐。在系統88中，通過上調(ramp up)或下調(rampdown)所述減振力完成了一個最佳終點擋板過渡轉換(transition)。所述控制系統88和傳感器系統84可以位於同一殼體中，或它們可以作為分開部件位於不同的殼體中。在各種不同的實施例中，控制系統88可操作地用於調整供給減振裝置50的控制信號處於增加/減少的水平，從而引起減振裝置50產生一個可調力以避免在懸架終點擋板限制處接觸，並減少在第一和第二元件52和M之間的振動和移動。當所述懸架系統從終點擋板反轉方向且向後越過一控制限制時，所述控制系統88還可操作地轉而停止或減少減振水平以避免不需要的力。所述控制系統88可以根據情形執行幾個預定編程的控制功能之一，如與完全行進越過控制限制76和78幾乎接近了懸架終點擋板70和72相比，在懸架行進剛越過終點擋板控制限制76和78的情況下，施加一控制功能。現在參考圖2a、2b和2c，這三個圖示意性地說明了適於結合本發明的終點擋板控制系統使用的一個典型的座位懸架系統的不同位置。所述傳感器系統84檢測到，相對於最大和最小終點擋板限制70和72，減振裝置50的一個定位，如活塞64位置。該代表性的懸架系統支撐一個與一座位基部102連接的座位100。當座位100在一個相對於基部102的預定伸出位置時懸架系統接近終點擋板70 (圖2a)或當在相對於基部102的預定縮回位置時，其接近終點擋板72 (圖2c)。該居中座位位置(圖2b))是指當座位不受振動性幹擾或基本上不受振動性幹擾時座位所取的位置。該居中的座位位置是可以由座位佔有者根據舒適度和個人偏好選擇和調整。當第一或第二終點擋板控制限制76和78移動時，供給減振裝置50的控制信號被調整以迅速增加減振水平。座位100可以包括一個機械多杆聯動裝置，該裝置具有一個第一連接杆104和一個第二連接杆106。在圖加-c中的聯動裝置顯示為二維的，這僅僅是為了圖示說明的目的， 而且應當明白的是，該聯動裝置可以包括其它的元件，這些元件由用於可移動地連接座位 100和懸架系統的任何適合的機構組成。所述機械聯接裝置可以是本領域普通技術人員已知的一種傳統設計，並因而不要求對聯接裝置進行更多的說明。傳感器系統84的一個或多個位置傳感器與減振裝置50連接，且用於探測活塞64的位置以及座位100的位置。所述傳感器系統84、控制系統88以及減振裝置50是電連接的。本發明的控制系統通過控制供給減振裝置50的控制信號如電流或電壓，從而自動地探測和響應向終點擋板70和72的接近程度。減振裝置50可以以兩種模式進行操作， 每一種模式都有它自己的相應減振特徵。第一種減振模式是一具有第一減振水平的穩態模式，該減振水平可以隨意地從多個減振水平中選擇。第一減振水平相應於在終點擋板控制限制76和78內的正常操作。正常操作減振可以被定義為這樣的操作模式，在該操作模式中活塞64在第一和第二終點擋板控制限制76和78之間移動，並且不會越過這兩個限制。在穩態模式的情況下施加到減振裝置50上的控制信號的量可以被調整，從而提供一軟、中、 硬或任何其它與減振量級相應的懸掛設置，其中軟量級比中量級低，而中量級比硬量級低。 該設置可以由座位佔有者調整或可以是根據應用類型而定的預定設置。第二減振模式包括一個基本增加的第二減振水平，該減振水平相應於一預定功能。該第二模式也可以被認為是終點擋板模式。在該終點擋板模式中，控制系統88應用以傳感器系統84的輸出為基礎的預定功能。該功能影響施加到減振裝置50上的減振水平，而且該功能包括減振量級、減振持續時間、上調、下調或任何其它與控制信號相關的功能。控制系統包括至少三個由控制系統執行的控制方法一個定時終點擋板控制方
8法、一個剪短的定時終點擋板控制方法的截頂(truncated)控制方法、以及一個用測量懸架相對速度來關掉(turn off)所述終點擋板控制脈衝的控制方法。在所有三種控制方法中，控制系統88可操作地改變供給減振裝置50的電流，因而引起減振裝置50產生更多力， 以避免在懸架行程限制或終點擋板處接觸。現在參考圖3，一種用於調整供給減振裝置50的控制信號的控制方法包括用一個計時器(timer)在一預定時間過去後關掉(turn off)終點擋板控制電平。該實施例在懸架行進完全越過終點擋板控制限制76和78併到達終點擋板70和72附近的情形下很有效地操作。仍然參考圖3，傳感器系統監控(程序塊120)減振裝置50以及它的部件相對於終點擋板控制限制76和78的定位。在實時中，傳感器系統84傳送一輸出到達控制系統88， 以指示是否已經到達終點擋板控制限制(程序塊122)。如果已經確定懸架行程並沒有到達終點擋板控制限制，那麼該懸架就處於第一模式，並應用了一固定的減振電平(程序塊 124)。該固定的減振可以定義為這樣的操作模式，在該模式中，所述懸架系統在第一和第二終點擋板控制限制76和78之間行進，且並沒有越過這些限制。在穩態模式期間施加到減振裝置50上的控制信號的量可被調整，從而提供一軟、中、硬或任何其它懸浮設置。該設置可以由座位佔有者調整(程序塊126)或可以是以應用類型為基礎的預定的設置。如果確定該懸架行程到達終點擋板控制限制76和78，則使用所述的預定時間減振方式(profile) (程序塊128)。橫越終點擋板控制限制76和78觸發在控制系統88內一個計時器開始具有持續時間t的定時脈衝(程序塊130)。在懸架已經行進越過終點擋板控制限制76和78中任一個而朝向終點擋板70和 72的情形時，控制系統計時器將運轉一預定時間(t)直到計時器計到時(timed-out)。該時間(t)應當被調整到足夠長以使座位100慢下來，但是充足短以允許座位100回到中心。 在所述懸架再次越過控制限制回到正常操作模式行程範圍內的情形時，控制系統88可在計時器定時器停止前縮短(cut short)終點擋板控制脈衝(程序塊13幻。然後，施加到減振裝置50上的減振控制信號的量被重新調整到應用穩態模式(程序塊134)。通過截頂終點擋板脈衝，顯著改善乘坐的舒適度，特別是按照平穩過渡(smooth transition) 0 一個代表性的可調控制的實施例如圖4中所示。在又一實施例中，控制系統88收到一個來自於傳感器系統84的一個第二傳感器的輸出信號，該輸出信號作為控制系統88的輸入信號觸發了一個終點擋板功能。因此，當座位100越過終點擋板控制限制76和78之一併接近相應的終點擋板70和72之一時，一個額外的減振力被計算出並應用，以防止與第一或第二終點擋板70和72的可能碰撞。一個相對速度的減振力會以座位100相對於基部102的速度為基礎被計算出。在一個實施例中，該相對速度的減振力直到座位越過預定的終點擋板控制限制76和78時才會被計算出。 如上所述，終點擋板控制限制76和78通常是第一和第二終點擋析70和72之間的總行程距離的0-25%。在該實施例中，被傳感器系統88傳送出的輸出是速度的估計。當相對速度用於計算減振力時，行程的終點控制明顯改進。該相對速度可以用於確定減振力的大小。 而且，懸架相對速度的測量可以用於關掉終點擋板控制脈衝。如，當速度接近零時，控制系統88終止在懸架最初越過控制限制時開始的終點擋板控制脈衝。現在參考圖5，該圖顯示了一代表性的方案(arrangement)，其中兩個位置傳感器，傳感器1和傳感器2，在活塞64行程期間切換。傳感器1和2 —起確定了活塞64相對於終點擋板70和72的位置，而且傳感器1和2也提供在活塞64通過這些傳感器時的活塞 64的相對速度的計算估計。每個傳感器的極性是不相關的。以座位類型和懸架系統被安裝的相關設備為基礎，傳感器的精確相對定位，是留給設計者/調試者(timer)的任務。相應於圖5所選擇的控制限制的傳感器系統觸發位置僅僅是為了圖示說明的目的。例如，如果對於一個單傳感器的一個觸發位置設置在20%刻度處，那麼對於一個雙傳感器的觸發位置可設置在15%和20%刻度處、或18%和22%刻度處。該確切的傳感器定位可以選擇作為調試過程的一部分。另外，傳感器觸發位置不必對稱。例如，如果一個特定的應用在0%行程終點刻度時具有大問題，而在100%行程終點(end of travel)刻度時沒有或很小問題，那麼該觸發位置會被選擇為15%,20^^25%和80%。這個方案可用於在更關鍵(critical) 行程終點附近取得改善的位置和速度信息。在一個例子中，該功能可如下進行。減振裝置50的活塞64最初在中間行程 (50% )刻度150附近時，假定發生一個大的輸入驅動活塞64向0%行程刻度150前進。當活塞64越過30%行程刻度IM時，傳感器2可以啟動(toggle)，而一個定時器(數字或模擬)會在控制系統88中開始運行。當活塞64越過20%刻度156時，以時間(t)去除行程距離(χ)就計算出相對速度。然後，可以計算出一個適當的力的大小，如一個常數乘以相對速度的平方。在計算出力的大小之後，控制系統88應用了預定的功能，該功能在本身為相對速度函數的預定時間內將減振力調節(ramp)到計算的大小。可預期在上述例子中的許多變體的。例如，該力可以以在30%刻度IM和20%刻度156之間以相對低的速率被調節 (ramp up)到一預定名義值，且之後，調節(ramp)到最終的計算大小。根據所使用的定位傳感器類型以及所探測的目標的屬性，捕獲其它的信息是切實可行且經濟的。現在參考圖6，該圖顯示了傳感器2的附加探測區(transition)，產生了一個2位傳感器子系統0-bit sensorsub-system)的所有可能狀態。傳感器1和2 —起確定活塞64相對於終點擋板70和72的位置，而且傳感器1和2也在活塞64通過這些傳感器時提供活塞64的相對速度的計算估計。例如，如果傳感器2是非接觸式探頭(proximity probe)，那麼在目標中的相當小的變化就產生額外躍遷轉變(transition)。最終的位置和速度信息用於進一步改進終點擋板算法(algorithm)。可預見的是，可以增加其它的數字傳感器。現在參考圖7，隨著時間的過去，傳感器系統84持續地監控懸架系統的位置變化。 該傳感器系統確定懸架系統是否在預定的正常操作範圍內。當懸架定位在終點擋板控制限制76和78之間時，本發明的終點擋板控制系統，除了在控制水平之間調整外，不會影響施加到減振裝置50的控制信號。當懸架在終點擋板控制限制76和78之外時，施加到懸架上的減振水平依照控制功能/算法的邏輯增加。圖7顯示了當終點擋板觸發點76和78被移動時，供給減振裝置50的控制信號以終點擋板控制脈衝的形式迅速增加(ramped up) 172, 以防止終點擋板碰撞。減振控制信號的大小可以由座位佔有者選擇的穩固性(firmness) 設置或以一特定應用為基礎的預定設置來確定。例如，減振設置可以包括穩定控制軟信號 (signal-soft) 176、穩定控制適中(medium)信號178和穩定控制硬(firm)信號180。所述終點擋板控制脈衝可以上調172 (ramp up)直到達到一期望的減振量級，以避免終點擋板碰撞。當終點擋板控制脈衝時間(t)終止時，那麼控制信號可以被下調(ramp down) 174到穩態操作模式176、178和180的穩態控制信號。現在參考圖8，會發生這樣一種情形，在該情形中，車輛遭受一次大的衝擊，如在公路上的大撞擊。這會導致懸架系統越過190上終點擋板控制限制76而完全進入一個上終點擋板區192。在這種情形中，終點擋板控制計時器會被觸發能夠運轉完成。上正弦相似曲線191表示了懸架系統的移動，而下正弦曲線193表示了減振裝置50的控制信號。在另一個例子中，假定對於車輛的衝擊恰好足以引起懸架移動194到上終點擋板控制限制76。當所述懸架系統沒有越過進入上終點擋板區192時，則懸架的在上終點擋板區中的時間就會比終點擋板控制脈衝的預定時間短。在這種情形下，完成全部的定時(timed)脈衝是不期望的，而且，控制信號脈衝可以截頂196。該控制信號回到了它的穩態。現在參考圖9，當懸架系統遭遇一系列引起懸架系統重複為移動到上終點擋板控制限制76，緊隨其後移動到下終點擋板控制限制78模式時，會產生一種假適應 (pseudo-adaptive)模式。上正弦相似曲線191表示了懸架系統的移動，而下正弦曲線193 表示了減振裝置50的控制信號。所述假適應模式可以具有比第一模式的穩態功能更大量的有效平均減振水平。所述終點擋板控制脈衝被啟動從而引起減振裝置50增加它的減振力。當懸架系統再次越過上終點擋板控制限制76返回進入穩態模式時，控制信號緊隨一預定衰減曲線返回到預定穩態大小。在所述假適應模式中，控制信號決沒有機會返回到穩態模式大小，因為下終點擋板控制點78被移動，要求控制系統88再次增加施加到減振裝置50 上的控制信號。在大量系列的事件期間，所述有效平均控制信號導致有效增加的穩定控制信號200。圖10圖示說明了懸掛控制系統210具有非線性傳感器系統和可調的減振裝置50， 它們可以利用本發明的終點擋板控制系統來控制。所述減振裝置50包括場響應流體，如磁流變流體(MR)或電流變流體，在施加磁/電場時，這些流體的屈服切變強度(yield shear strengh)會發生變化。位置傳感器214與控制系統88連接，如電路板216，而且還用於探測磁場的存在，如用鐵旋轉磁場斷續器(interrupter) 218建立的一個單磁體220。該場斷續器218與減振裝置50的一桿狀物端部222連接。所述控制系統88通過鏈路223與減振裝置電連接。位置傳感器214與控制系統88電連接，該控制系統88you又與減振裝置50 連接。所述減振裝置50用於在操作期間控制座位100的位移。在系統操作期間，電信號通過鏈路223供給減振裝置50以提供充分的減振，從而防止系統到達最大和最小終點擋板限制70和72 (圖1)。當場斷續器218旋轉時，傳感器214在控制限制76和78處由磁體220 啟動觸發。圖11圖示說明了一個懸掛控制系統230，該系統230具有可調減振裝置50，該裝置50利用了一個外部的線性傳感器系統232。該減振裝置50包含一個場響應流體，如磁流變流體(MR)或電流變流體，在施加磁/電場時，這些流體的屈服切變強度會發生變化。一個位置傳感器236與一個控制系統88連接，而且還用於探測一個雙磁性238線性探針234 的位置。在一個實施例中，可以使用一個第二傳感器，該傳感器是最初的傳感器的一個複本，當通過終點擋板行程點76和78 (圖1)時，該傳感器可操作地向控制系統88傳送信號。 所述雙磁性線性探針234與減振裝置50的一桿狀物端部222連接。位置傳感器與控制系統88電連接，該控制系統88又通過鏈路223與減振裝置50連接。所述減振裝置50用於在操作期間控制座位100的位移。在系統操作期間，電信號供給減振裝置50以提供足夠的
11減振，從而防止系統到達最大和最小終點擋板限制70和72。也可以將一個單固定磁體與一個鐵斷續器合併使用。 明顯的是，根據本發明的系統和方法，在此已經提供了高功能的減振控制系統和方法，該系統和方法最初是為懸掛座位使用，但沒不限於此。雖然本發明的系統和方法已經參考優選實施例和其中的例子進行說明，但是其它的實施例和例子也可以完成相似的功能和/或達到相同的結果。所有這些等同的實施例和例子都在本發明的精神和範圍之內，且它們都打算由所附的權利要求覆蓋。
權利要求
1.一種可控制的懸架系統(48)，包括減振裝置(50)，該減振裝置具有可移動端(58)和靜止端(60)，這兩端分別與第一結構元件(52)和第二結構元件(54)連接，其中該減振裝置(50)包括相應於正常操作範圍的第一位置範圍和相應於接近終點擋板的操作範圍的第二位置範圍，其中所述減振裝置(50) 能利用減振器控制信號在多個減振水平之間調整；磁探針，該磁探針相對於可移動端(58)位置可變；傳感器系統(84)，該傳感器系統包括至少一個位置傳感器014)，該傳感器可操作地探測所述磁探針的位置，所述傳感器系統(84)具有至少一個第一輸出和一個第二輸出，所述第一輸出相應於所述正常操作範圍，而所述第二輸出相應於所述接近終點擋板操作範圍；和控制系統(88)，該控制系統與傳感器系統(84)和減振裝置(50)電連接，所述控制系統(88)包括正常減振器控制功能和一個接近終點擋板減振器控制功能，其中，當第一輸出被接收時，所述正常減振器控制功能能操作並產生第一減振器控制信號用於調整減振裝置 (50)到第一預定穩態減振水平，其中，當第二輸出被接收時，所述接近終點擋板減振器控制功能能操作並產生一個第二減振器控制信號，從而用於調整減振裝置進入可調減振水平， 該可調減振水平根據預定功能進行調整，該預定功能具有上調部分、第二穩態部分、下調部分和預定持續時間，在這裡，在第二穩態部分中的減振水平比在第一預定減振水平高。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述磁探針包括具有鐵的旋轉或線性磁場斷續器 (218)的單磁體(220)或雙磁體線性或旋轉探針034)。
3.根據權利要求1所述的系統，其中所述減振裝置(50)包含場響應流體，該流體選自由磁流變流體和電流變流體組成的組。
4.根據權利要求1所述的系統，其中所述控制系統(88)位於與所述傳感器系統(84) 相同的殼體中。
5.根據權利要求1所述的系統，其中所述控制系統(88)和傳感器系統(84)是不配置在同一殼體中的分開部件。
6.根據權利要求1所述的系統，其中所述控制系統(88)執行控制方法，該控制方法是從以下組中選擇的方法，該組由預定關掉時間的定時響應、縮減所述定時響應的截頂響應以及以測量相對速度為基礎的響應組成。
全文摘要
一種可控制的懸架系統(48)，包括減振裝置(50)，該減振裝置(50)包括相應於正常操作範圍的第一位置範圍和相應於接近終點擋板的操作範圍的第二位置範圍，並能利用減振器控制信號在多個減振水平之間調整；磁探針；包括至少一個位置傳感器(214)並可操作地探測所述磁探針的位置的傳感器系統(84)，所述傳感器系統(84)具有至少一個相應於所述正常操作範圍第一輸出，和一個相應於所述接近終點擋板操作範圍的第二輸出；和包括正常減振器控制功能和一個接近終點擋板減振器控制功能的控制系統(88)，並利用第一減振器控制信號和第二減振器控制信號調整減振裝置進入可調減振水平，該可調減振水平根據預定功能進行調整。在系統操作期間，電信號從所述控制系統(88)供給減振裝置(50)，從而提供有效的減振以防止終點擋板碰撞。
文檔編號F16F9/58GK102166937SQ201110068070
公開日2011年8月31日 申請日期2003年12月17日 優先權日2002年12月31日
發明者肯尼斯·A·聖克萊爾, 肯尼斯·R·博納, 道格拉斯·E·艾弗斯 申請人:洛德公司