汽車車身俯仰角度檢測系統、控制系統及相應的汽車的製作方法

2023-08-05 11:22:51 2

專利名稱：汽車車身俯仰角度檢測系統、控制系統及相應的汽車的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車技術領域，具體涉及一種汽車車身俯仰角度的檢測系統、控制系統，及具有該車身俯仰角度檢測系統或控制系統的汽車。
背景技術：
當汽車行駛在凹凸不平的路面上、加速或制動時，汽車懸架彈性元件發生壓縮或伸張，前後車輪與車身之間產生沿汽車縱向的相對運動，汽車車身會隨之產生俯仰運動，俯仰運動可能對汽車照明及舒適度、操縱穩定性等產生影響。隨著現代汽車科技的發展，人們對汽車的舒適性、安全性及操控性能提出了更高的要求，在某些環節會考慮依據或參考車身的俯仰角進行相應參數及特性的動態調整，這些環節例如但不限於汽車的高度自適應照明系統以及某些汽車電子控制系統(如主動控制懸架)等。目前，關於汽車車身俯仰角的檢測技術還不成熟，而且現有技術一般都只是測量汽車車身的靜態傾角。一些方法雖然能夠實現動態測量，但都採用了複雜的測量系統，成本很高，並不具備在實車上大規模應用的可能性。例如，奇瑞汽車股份有限公司於2010年9月15日申請的中國實用新型專利(申請號CN201010281479. 2，公開號CN101968352A)提供了一種汽車車身俯仰角度的檢測裝置及檢測方法，如圖Ia所示，該檢測裝置包括陀螺儀11、數據傳輸模塊和數據處理模塊，陀螺儀安裝在車輛前後懸的下擺臂12上，用於檢測車身13相對車輪14上下運動時下擺臂的轉動角速度，數據傳輸模塊將陀螺儀測得的角速度傳送給數據處理模塊，數據處理模塊進行數據處理，得出車身相對於前後車輪在豎直方向的高度變化，從而計算出車身的縱傾角度。上述專利採用成本較高的陀螺儀，而且需要利用數據傳輸模塊和數據處理模塊來計算得出汽車的俯仰角，存在成本高、實用性低、應用範圍較小的問題。另一方面，當汽車緊急制動時，汽車前懸架被壓縮，後懸架伸張，汽車車身前部下俯，後部上仰，車身前俯後仰可能對舒適度、穩定性產生不良影響，並增加底盤件刮擦路面的概率。隨著現代汽車科技的發展，人們對汽車的舒適性、穩定性能提出了更高的要求，在汽車行駛在凹凸不平的路面上、加速或制動時，如能有效控制和減小車身的俯仰角，則可以提高汽車的穩定性和乘員舒適性。目前，關於車身俯仰運動的控制方法較少，大多數採用了電子液壓控制系統，結構複雜，成本高，應用範圍較小。例如，如圖Ib和圖Ic所示,美國專利「Anti-pitch suspension」 (即「防止傾斜的懸架」，公開號US4573702A，
公開日1986年3月4日)公開了一種汽車車身俯仰角度的控制方法，將前後懸架擺臂處的減振器的液壓油通過管路連接耦合，通過控制減振器的液壓油壓力，來控制車身的俯仰角。該專利應用範圍小，只適用於擺臂處有減振器的懸架；而且液壓系統複雜，成本高
實用新型內容
[0009]本實用新型的方面和優點在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實踐本實用新型而學習。為克服現有技術的上述問題，本實用新型提供一種汽車車身俯仰角度的檢測系統、控制系統，及具有該檢測系統或控制系統的汽車，該檢測系統在汽車縱向傾斜時，將汽車前、後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成液壓稱合系統中活塞的移動，並根據活塞的位移計算出車身的俯仰角度，一方面，本實用新型的檢測系統結構簡單，安裝方便，精度高，成本低，能夠準確實時地測量出汽車的車身俯仰角；另一方面，本實用新型的控制系統通過限位機構對活塞的位移進行限制，從而對車身的俯仰運動進行抑制，結構簡單，安裝方便，能夠有效控制和減小汽車車身的俯仰角，而且成本低，可廣泛推廣應用。本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案如下根據本實用新型的一個方面，提供一種汽車車身俯仰角度檢測系統，包括前扭杆機構，其連接在汽車前懸架上，將該汽車前懸架相對於車身在豎直方向的 平移運動轉化成該前扭杆機構的旋轉運動；後扭杆機構，其連接在汽車後懸架上，將該汽車後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該後扭杆機構的旋轉運動；液壓耦合系統，其包括內部設置有活塞的液壓缸及與液壓缸連接的液壓迴路，且設置為使該旋轉運動通過該液壓迴路推動該液壓缸內活塞的移動，且該汽車前懸架和汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相反方向的平移運動使得該活塞朝同一方向移動；位移測量裝置，其連接在該活塞上，測量活塞的位移；俯仰角度計算單元，其根據所測得的活塞的位移計算出車身的俯仰角度。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件，該前扭杆機構的扭轉元件連接在汽車前懸架上，該前扭杆機構將該汽車前懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該前扭杆機構的轉子元件的旋轉運動；該後扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件，該後扭杆機構的扭轉元件連接在汽車後懸架上，該後扭杆機構將該汽車後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該後扭杆機構的轉子元件的旋轉運動；該液壓稱合系統包括前定子元件，其與該前扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間；後定子元件，其與該後扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間；該液壓迴路將該液壓缸和各密閉液壓空間連通。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，該前定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間；該後扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，該後定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構的扭轉元件連接在汽車前懸架上的方式為[0026]前扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車前懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；或者，前扭杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，該吊杆再通過球鉸連接到汽車前懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；該後扭杆機構的扭轉元件連接在汽車後懸架上的方式為後扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；或者，後扭杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，該吊杆再通過球鉸連接到汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構安裝在汽車前懸架的輪軸上，將前車輪相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該前扭杆機構的轉子元件的旋轉運動；且該後扭杆機構安裝在汽車後懸架的輪軸上，將後車輪相對於車身在豎直方向的平移運動轉化 成該後扭杆機構的轉子元件的旋轉運動。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構和該後扭杆機構分別只有一個，且該前扭杆機構所連接的汽車前懸架和該後扭杆機構所連接的汽車後懸架位於汽車的同一側。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構包括左、右兩個獨立的前扭杆機構，該後扭杆機構包括左、右兩個獨立的後扭杆機構，且該液壓耦合系統進一步設置為使左、右兩側的汽車前懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得該活塞朝同一方向移動，且左、右兩側的汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得該活塞朝同一方向移動。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構和後扭杆機構分別通過鉸鏈機構鉸接在車身上。根據本實用新型的一個實施例，該活塞上連接有活塞杆，該位移測量裝置通過與該活塞杆連接，測量該活塞的位移。根據本實用新型的一個實施例，該俯仰角度計算單元根據下列公式計算出車身的俯仰角度Θ = arctan (OL) /W其中，Θ為車身的俯仰角度，L為活塞的位移，W為前後軸的距離，C為比例係數，該比例係數通過計算確定或是通過實驗標定。根據本實用新型的另一個方面，提供一種汽車，其具有如上述任何一項技術方案所述的汽車車身俯仰角度檢測系統。根據本實用新型的又一個方面，提供一種汽車車身俯仰角度控制系統，包括前扭杆機構，其連接在汽車前懸架上，將該汽車前懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該前扭杆機構的旋轉運動；後扭杆機構，其連接在汽車後懸架上，將該汽車後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該後扭杆機構的旋轉運動；液壓耦合系統，其包括內部設置有活塞的液壓缸及與液壓缸連接的液壓迴路，且設置為使該旋轉運動通過該液壓迴路推動該液壓缸內活塞的移動，且該汽車前懸架和汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相反方向的平移運動使得該活塞朝同一方向移動；限位機構，其對該活塞的位移進行限制，以控制車身的俯仰角度，從而抑制車身的俯仰運動。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件，該前扭杆機構的扭轉元件連接在汽車前懸架上，該前扭杆機構將該汽車前懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該前扭杆機構的轉子元件的旋轉運動；該後扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件，該後扭杆機構的扭轉元件連接在汽車後懸架上，該後扭杆機構將該汽車後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該後扭杆機構的轉子元件的旋轉運動；該液壓稱合系統包括前定子元件，其與該前扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間；後定子元件，其與該後扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間； 該液壓迴路將該液壓缸和各密閉液壓空間連通。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，該前定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間；該後扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，該後定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構的扭轉元件連接在汽車前懸架上的方式為前扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車前懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；或者，前扭杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，該吊杆再通過球鉸連接到汽車前懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；該後扭杆機構的扭轉元件連接在汽車後懸架上的方式為後扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；或者，後扭杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，該吊杆再通過球鉸連接到汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上。根據本實用新型的一個實施例，該前扭杆機構包括左、右兩個獨立的前扭杆機構，該後扭杆機構包括左、右兩個獨立的後扭杆機構，且該液壓耦合系統進一步設置為使左、右兩側的汽車前懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得該活塞朝同一方向移動，且左、右兩側的汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得該活塞朝同一方向移動。根據本實用新型的一個實施例，該限位機構包括兩個活塞杆，其分別連接於該活塞的兩側，且分別延伸到該液壓缸之外，該兩個活塞杆的端部分別設置有擋塊；彈性元件，其安裝於該擋塊和相應的液壓缸的端面之間，限制該活塞杆的位移，從而限制該活塞的位移。根據本實用新型的一個實施例，該限位機構採用利用活塞堵塞液壓迴路的方式進行限位，其中，該液壓缸與各液壓迴路的接口設置為在該活塞運動到預定的位置時，該活塞堵塞該液壓缸與各液壓迴路的接口，從而限制該活塞的位移。根據本實用新型的一個實施例，該液壓缸中間採用擋板將該液壓缸分為左、右兩個部分，在左、右兩個部分分別設置一個活塞，並採用活塞杆穿過該擋板將左、右兩個部分的活塞連接起來，車輛左側的各液壓迴路與該液壓缸的接口位於該液壓缸的左邊部分，車輛右側的各液壓迴路與該液壓缸的接口位於該液壓缸的右邊部分，且該限位機構採用利用活塞堵塞液壓迴路的方式進行限位，其中，該液壓缸與各液壓迴路的接口設置為在該兩個活塞運動到預定的位置時，該兩個活塞堵塞該液壓缸與各液壓迴路的接口，從而限制該活塞的位移。根據本實用新型的一個實施例，該限位機構包括設置於該液壓缸上的擋塊，其限制該活塞的運動範圍，或限制與該活塞相連的活塞杆的運動範圍。根據本實用新型的再一個方面，提供一種汽車，其具有如上述任何一項技術方案所述的汽車車身俯仰角度控制系統。·本實用新型提供了一種汽車俯仰角度的機械液壓式檢測系統，結構簡單，安裝方便，精度高，成本低，能夠準確實時地測量出汽車的車身俯仰角，可為自適應前照燈系統或其他汽車電子控制系統提供準確的動態車身俯仰角參數，可廣泛推廣應用。另一方面，本實用新型提供了一種機械液壓式的汽車車身俯仰角度控制系統，通過限位機構，抑制汽車在凹凸路面行駛、加速或制動時前後懸架朝不同方向運動引起的車身俯仰較大的運動。本實用新型結構簡單，安裝方便，能夠有效控制和減小汽車車身的俯仰角(如汽車緊急制動時的車身俯仰角)，提高車身的穩定性和乘員的舒適度，而且成本低，可廣泛推廣應用。通過閱讀說明書，本領域普通技術人員將更好地了解這些實施例和其它實施例的特徵和方面。

下面通過參考附圖並結合實例具體地描述本實用新型，本實用新型的優點和實現方式將會更加明顯，其中附圖所示內容僅用於對本實用新型的解釋說明，而不構成對本實用新型的任何意義上的限制，在附圖中圖Ia為現有技術的汽車車身俯仰角度檢測原理示意圖；圖Ib為現有技術的汽車車身俯仰角度控制系統結構圖一；圖Ic為現有技術的汽車車身俯仰角度控制系統結構圖二 ；圖2為根據本實用新型一個實施例的車身俯仰角度檢測系統結構示意圖；圖3為圖2中左前扭杆機構的定子元件與對應的轉子元件結合的結構示意圖；圖4為圖2中左前扭杆機構的定子元件與對應的轉子元件結合的截面示意圖；圖5為圖2中右前扭杆機構的定子元件與對應的轉子元件結合的截面示意圖；圖6為圖2中左後扭杆機構的定子元件與對應的轉子元件結合的截面示意圖；圖7為圖2中右後扭杆機構的定子元件與對應的轉子元件結合的截面示意圖；圖8為車身俯仰角度示意圖；圖9為活塞杆位移與車身相對於車輪在豎直方向的位移的關係示意圖；[0078]圖10為車身俯仰角與活塞杆位移的關係示意圖。圖11為本實用新型汽車車身俯仰角度控制系統實施例一的結構示意圖；圖12為圖11中橡膠塊的受力變形特性示意圖；圖13為本實用新型汽車車身俯仰角度控制系統實施例二的結構示意圖。標號列表11陀螺儀12下擺臂13車身14車輪I左前輪軸2右前輪軸3左前扭杆機構 4右前扭杆機構5左後輪軸6右後輪軸7左後扭杆機構 8右後扭杆機構9左前定子元件 10右前定子元件111左後定子元件 112右後定子元件113液壓缸114活塞115活塞116活塞杆117活塞杆118活塞杆 119擋板15活塞杆101左前一號油路102左前二號油路 201右前一號油路202右前二號油路 301左後一號油路302左後二號油路 401右後一號油路402右後二號油路31左前扭杆機構扇形塊32左前扭杆機構的扭轉元件[0101 ]33左前扭杆機構的轉子元件41右前扭杆機構扇形塊42右前扭杆機構的扭轉元件43右前扭杆機構的轉子元件501活塞杆502活塞杆 503擋塊 504擋塊601橡膠塊602橡膠塊71左後扭杆機構扇形塊72左後扭杆機構的扭轉元件73左後扭杆機構的轉子元件81右後扭杆機構扇形塊82右後扭杆機構的扭轉元件83右後扭杆機構的轉子元件hf車身在前懸架處相對於車輪在垂直方向的位移；hr車身在後懸架處相對於車輪在垂直方向的位移；W前後軸的距離 L活塞杆位移 Θ俯仰角具體實施方式
(一)汽車車身俯仰角度檢測系統的實施例根據本實用新型的一個實施例，提供一種汽車車身俯仰角度檢測系統，包括前扭杆機構、後扭杆機構、液壓耦合系統、位移測量裝置、俯仰角度計算單元。前扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件，該前扭杆機構的扭轉元件連接在汽車前懸架上，例如，前扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車前懸架的輪 軸、擺臂或者減振器上；或者，前扭杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，吊杆再通過球鉸連接到汽車前懸架的輪軸、擺臂或者減振器上(本實施例以固定連接在汽車前懸架的輪軸上為例進行說明)，該前扭杆機構將該汽車前懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該前扭杆機構的轉子元件的旋轉運動；後扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件，該後扭杆機構的扭轉元件連接在汽車後懸架上，例如，後扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；或者，後扭杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，吊杆再通過球鉸連接到汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上(本實施例以固定連接在汽車後懸架的輪軸上為例進行說明)，該後扭杆機構將該汽車後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成該後扭杆機構的轉子元件的旋轉運動；該前扭杆機構和後扭杆機構分別通過鉸鏈機構鉸接在車身上。液壓耦合系統包括液壓缸、前定子元件、後定子元件、液壓迴路。液壓缸內部設置有活塞，該活塞上連接有活塞杆。前定子元件與該前扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間；例如，該前扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，該前定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間；後定子元件與該後扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間；例如，該後扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，該後定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間。該液壓迴路將該液壓缸和各密閉液壓空間連通，且設置為使各轉子元件的旋轉運動通過該液壓迴路推動該液壓缸內活塞的移動，且該汽車前懸架和汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相反方向的平移運動使得該活塞朝同一方向移動。位移測量裝置通過與活塞杆連接，測量活塞的位移。俯仰角度計算單元，可以是單獨的模塊也可以集成在汽車的電子控制單元中，其根據所測得的活塞的位移計算出車身的俯仰角度。根據本實用新型的一個實施例，該俯仰角度計算單元根據下列公式計算出車身的俯仰角度Θ = arctan(C*L)/W其中，Θ為車身的俯仰角度，L為活塞的位移，W為前後軸的距離，C為比例係數，該比例係數通過計算確定或是通過實驗標定。根據本實用新型的第一個具體實施例，該前扭杆機構和該後扭杆機構分別只有一個，且該前扭杆機構所連接的汽車前懸架和該後扭杆機構所連接的汽車後懸架位於汽車的同一側，例如都位於汽車的左側，或是都位於汽車的右側。[0129]根據本實用新型的第二個具體實施例，該前扭杆機構包括左、右兩個獨立的前扭杆機構，該後扭杆機構包括左、右兩個獨立的後扭杆機構，且該液壓耦合系統進一步設置為使左、右兩側的汽車前懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得該活塞朝同一方向移動，且左、右兩側的汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得該活塞朝同一方向移動。在這種情況下，可採用左、右兩個前定子元件和左、右兩個後定子元件，各扭杆機構的轉子元件分別與對應的定子元件配合。轉子元件和定子元件配合所形成的各密閉液壓空間分別通過液壓迴路與液壓缸連通。下面以第二個具體實施例為例進行具體說明如圖2至圖7所示，在該具體實施例中，檢測系統包括左前輪軸I，右前輪軸2，左前扭杆機構3，右前扭杆機構4，左後輪軸5，右後輪軸6，左後扭杆機構7，右後扭杆機構8，左前定子元件9，右前定子元件10，左後定子元件111，右後定子元件112，液壓缸113，活塞114，活塞杆15，左前一號油路101，左前二號油路102，右前一號油路201，右前二號油路202，左後一號油路301，左後二號油路302，右後一號油路401，右後二號油路402。 左前扭杆機構3，右前扭杆機構4，左後扭杆機構7，右後扭杆機構8採用杆形結構的扭杆，各扭杆機構分別包括扭轉元件(如圖2中的標號32、42、72、82)和轉子元件(如圖2中的標號33、43、73、83)，扭轉元件用於連接在輪軸上，轉子元件用於與定子元件配合，轉子元件端部外側分別設有扇形塊31、41、71、81。左前定子元件9，右前定子元件10，左後定子元件111，右後定子元件112為圓筒形，內部設有扇形塊，各轉子元件的扇形塊和相應的定子元件的扇形塊之間分別形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間，其中充滿液壓油；液壓缸113為筒形結構，兩端封閉，僅供活塞杆15穿過；活塞114為圓柱形；活塞杆15為圓柱形杆；液壓迴路均採用鐵製管路，液壓缸113和液壓迴路中均充滿液壓油。左前扭杆機構3固定安裝在左前車輪軸I上，並鉸接在車身上；右前扭杆機構4固定安裝在右前車輪軸2上，並鉸接在車身上；左後扭杆機構7固定安裝在左後車輪軸5上，並鉸接在車身上；右後扭杆機構8固定安裝在右後車輪軸6上，並鉸接在車身上。左前扭杆機構3通過端部外側的扇形塊31與安裝在車身上的左前定子元件9接觸，左前定子元件9通過內部的扇形塊與左前扭杆機構3端部外側接觸；右前扭杆機構4通過端部外側的扇形塊41與安裝在車身上的右前定子元件10接觸，右前定子元件10通過內部的扇形塊與右前扭杆機構4端部外側接觸；左後扭杆機構7通過端部外側的扇形塊71與安裝在車身上的左後定子元件111接觸，左後定子元件111通過內部的扇形塊與左後扭杆機構7端部外側接觸；右後扭杆機構8通過端部外側的扇形塊81與安裝在車身上的右後定子元件112接觸，右後定子元件112通過內部的扇形塊與右後扭杆機構8端部外側接觸。左前扭杆機構3端部外側的扇形塊31與左前定子元件9內部的扇形塊形成的兩個密閉空間中均充滿液壓油，兩密閉空間通過油路101、油路102與液壓缸113的右腔、左腔分別相連；右前扭杆機構4端部外側的扇形塊41與右前定子元件10內部的扇形塊形成的兩個密閉空間中均充滿液壓油，兩密閉空間通過油路201、油路202與液壓缸113的左腔、右腔分別相連；左後扭杆機構7端部外側的扇形塊71與左後定子元件111內部的扇形塊形成的兩個密閉空間中均充滿液壓油，兩密閉空間通過油路301、油路302與液壓缸113的左腔、右腔分別相連；右後扭杆機構8端部外側的扇形塊81與右後定子元件112內部的扇形塊形成的兩個密閉空間中均充滿液壓油，兩密閉空間通過油路401、油路402與液壓缸113的右腔、左腔分別相連；液壓缸113固定安裝在車身上，活塞114的外部與液壓缸113的內壁接觸，活塞杆15與液壓缸113的兩端開孔內壁接觸。當緊急制動時，車身前部下俯，前懸架壓縮，同時車身後部被抬起，後懸架伸張；前輪相對車身向上運動，後輪相對車身向下運動；左前輪軸I向上運動，固定在左前輪軸I上的左前扭杆機構3從車後看發生順時針旋轉，左前扭杆機構3端部的扇形塊31與左前定子元件9內部的扇形塊發生相對運動，液壓油從左前扭杆機構3端部的扇形塊31與左前定子元件9內部的扇形塊形成的密閉空間通過左前二號油路102進入液壓缸113的左腔內，活塞114向右運動，液壓油從液壓缸113的右腔通過左前一號油路101進入左前扭杆機構3端部的扇形塊31與左前定子元件9內部的扇形塊形成的另一密閉空間內。右前輪軸2向上運動，固定在右前輪軸2上的右前扭杆機構4從車後看發生逆時針旋轉，右前扭杆機構4端部的扇形塊41與右前定子元件10內部的扇形塊發生相對運動，液壓油從右前扭杆機構4端部的扇形塊41與右前定子元件10內部的扇形塊形成的密閉空 間通過右前一號油路201進入液壓缸113的左腔內，活塞114向右運動，液壓油從液壓缸113的右腔通過右前二號油路202進入右前扭杆機構4端部的扇形塊41與右前定子元件10內部的扇形塊形成的另一密閉空間內。左後輪軸5向下運動，固定在左後輪軸5上的左後扭杆機構7從車後看發生逆時針旋轉，左後扭杆機構7端部的扇形塊71與左後定子元件111內部的扇形塊發生相對運動，液壓油從左後扭杆機構7端部的扇形塊71與左後定子元件111內部的扇形塊形成的密閉空間通過左後一號油路301進入液壓缸113的左腔內，活塞114向右運動，液壓油從液壓缸113的右腔通過左後二號油路302進入左後扭杆機構7端部的扇形塊71與左後定子元件111內部的扇形塊形成的另一密閉空間內。右後輪軸6向下運動，固定在右後輪軸6上的右後扭杆機構8從車後看發生順時針旋轉，右後扭杆機構8端部的扇形塊81與右後定子元件112內部的扇形塊發生相對運動，液壓油從右後扭杆機構8端部的扇形塊81與右後定子元件112內部的扇形塊形成的密閉空間通過右後二號油路402進入液壓缸113的左腔內，活塞114向右運動，液壓油從液壓缸113的右腔通過右後一號油路401進入右後扭杆機構8端部的扇形塊81與右後定子元件112內部的扇形塊形成的另一密閉空間內。液壓油從左前二號油路102、右前一號油路201、左後一號油路301、右後二號油路402進入到液壓缸113的左腔內，推動活塞114向右移動，液壓缸113的右腔中的液壓油從左前一號油路101、右前二號油路202、左後二號油路302、右後一號油路401流出，通過測量活塞杆15的位移量，得到車身的俯仰角度。如圖8至圖10所示，圖中hf_車身在前懸架處相對於車輪在垂直方向的位移；hr-車身在後懸架處相對於車輪在垂直方向的位移；W-前後軸的距離；L-活塞杆位移；C-比例係數，比例係數可通過計算確定或是通過實驗標定。根據車身在前後懸架處相對車輪在垂直方向的位移，車身俯仰角的計算過程如下假設車身前傾，車身在前懸架處相對於車輪在垂直方向的位移為hf(圖中hf為負值)，車身在後懸架處相對於車輪在垂直方向的位移為hr (圖中hr為正值)，前後軸的距離為 W,則汽車的俯仰角 Θ = arctan (hf-hr)/W, hf-hr = C*L,則 θ = arctan (C*L)/W，由經驗可知，車身的俯仰角幅度一般不超過5度，因此，Θ ^ (C*L)/W。需要說明的是，上述實施例中以轉子元件和定子元件為優選實施例具體說明了如何利用扭杆機構的旋轉運動來推動液壓缸內活塞的移動，本領域技術人員根據本實用新型的描述容易想到其它的替代方法來實現利用旋轉運動推動活塞移動，這些替代方法也在本實用新型的範圍之內。本實用新型同時提供一種汽車，其具有如上述技術方案所述的汽車車身俯仰角度檢測系統。·[0152]本實用新型結構簡單，成本低，安裝方便，精度高，能夠準確的實時測量出汽車的車身俯仰角，可為自適應前照燈系統或其他汽車電子控制系統提供準確的動態車身俯仰角參數，可廣泛推廣應用。(二)汽車車身俯仰角度控制系統的實施例實施例一如圖11所示，本實施例所採用的結構與圖2所示的實施例所採用的結構基本相同，區別在於沒有位移測量裝置，而是採用限位機構對該活塞114的位移進行限制，以控制車身的俯仰角度，從而抑制車身的俯仰運動。限位機構包括兩個活塞杆501、502，其分別連接於活塞114的兩側，且分別延伸到液壓缸113之外，該兩個活塞杆的端部分別設置有擋塊503、504 ;彈性元件(本實施例中採用套在活塞杆113上的橡膠塊601、602)安裝於擋塊503、504和相應的液壓缸的端面之間，限制活塞杆的位移，從而限制活塞114的位移。這樣，橡膠塊601、602與液壓缸113和擋塊503、504發生作用力，隨著橡膠塊601、602的橡膠變形的加大，作用力通過液壓耦合系統和扭杆機構傳遞到懸架，限制了前懸架壓縮和後懸架的伸張(或限制了前懸架的伸張和後懸架壓縮)，有效控制了車身的俯仰運動。如圖12所示為橡膠塊的受力變形特性示意圖，橡膠塊為變剛度的彈性元件。當然本實用新型也可以採用其它的彈性元件，例如彈簧，這些都在本實用新型的保護範圍之內。實施例二如圖13所示，本實施例所採用的結構與圖2所示的實施例所採用的結構基本相同，區別在於沒有位移測量裝置，且液壓缸內部的結構、活塞、活塞杆，以及液壓缸與各液壓迴路的接口位置發生了變化。在本實施例中，液壓缸114中間採用擋板119將液壓缸分為左、右兩個部分，在左、右兩個部分分別設置一個活塞114、115，並採用活塞杆116穿過擋板119將左、右兩個部分的活塞114、115連接起來，車輛左側的各液壓迴路與液壓缸的接口位於液壓缸的左邊部分，車輛右側的各液壓迴路與液壓缸的接口位於液壓缸的右邊部分，且限位機構採用利用活塞堵塞液壓迴路的方式進行限位，其中，液壓缸與各液壓迴路的接口設置為在兩個活塞114、115運動到預定的位置時，該兩個活塞114、115堵塞該液壓缸與各液壓迴路的接口，從而限制活塞114、115的似移。[0162]優選地，在活塞114的外側連接有延伸到液壓缸之外的活塞杆117，在活塞115的外側連接有延伸到液壓缸之外的活塞杆118，且各活塞杆的截面積為活塞截面積的一半。當車身俯仰角達到設計角度後，例如活塞向右移動預定距離時，會把油路101、油路302、油路202和油路401堵塞，活塞將不能繼續向右移動；同樣，活塞向左移動預定距離時，會把油路102、油路301、油路201和油路402堵塞，活塞將不能繼續向左移動。前、後懸架的扭杆機構將對懸架的垂直運動產生作用力，限制了前懸架壓縮和後懸架的伸張(或限制了前懸架的伸張和後懸架壓縮)，有效控制了車身的俯仰運動。當然，本實用新型的限位機構也可以採用包括設置於液壓缸上(例如設置於液壓缸的內部)的擋塊，其限制活塞的運動範圍，或限制與活塞相連的活塞杆的運動範圍，同樣可以起到限制活塞位移的作用。本實用新型同時提供一種汽車，其具有如上述技術方案所述的汽車車身俯仰角度控制系統。本實用新型採用機械液壓式的汽車車身俯仰角度控制系統，通過限位機構，抑制汽車在凹凸路面行駛、加速或制動時前後懸架朝不同方向運動引起的車身俯仰較大的運動，結構簡單，安裝方便，能夠有效控制和減小汽車車身的俯仰角(如汽車緊急制動時的車身俯仰角)，提高車身的穩定性和乘員的舒適度，而且成本低，可廣泛推廣應用。以上參照附圖說明了本實用新型的優選實施例，本領域技術人員不脫離本實用新型的範圍和實質，可以有多種變型方案實現本實用新型。舉例而言，作為一個實施例的部分示出或描述的特徵可用於另一實施例以得到又一實施例。以上僅為本實用新型較佳可行的實施例而已，並非因此局限本實用新型的權利範圍，凡運用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效變化，均包含於本實用新型的權利範圍之內。
權利要求1.一種汽車車身俯仰角度檢測系統，包括 前扭杆機構，其連接在汽車前懸架上，將所述汽車前懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成所述前扭杆機構的旋轉運動； 後扭杆機構，其連接在汽車後懸架上，將所述汽車後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成所述後扭杆機構的旋轉運動； 液壓耦合系統，其包括內部設置有活塞的液壓缸及與液壓缸連接的液壓迴路，且設置為使所述旋轉運動通過所述液壓迴路推動所述液壓缸內活塞的移動，且所述汽車前懸架和汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相反方向的平移運動使得所述活塞朝同一方向移動； 位移測量裝置，其連接在所述活塞上，測量活塞的位移； 俯仰角度計算單元，其根據所測得的活塞的位移計算出車身的俯仰角度。
2.根據權利要求I所述的汽車車身俯仰角度檢測系統，其特徵在於，所述前扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件,所述前扭杆機構的扭轉元件連接在汽車前懸架上,所述前扭杆機構將所述汽車前懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成所述前扭杆機構的轉子元件的旋轉運動； 所述後扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件，所述後扭杆機構的扭轉元件連接在汽車後懸架上，所述後扭杆機構將所述汽車後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成所述後扭杆機構的轉子元件的旋轉運動； 所述液壓耦合系統包括 前定子元件，其與所述前扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間； 後定子元件，其與所述後扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間； 所述液壓迴路將所述液壓缸和各密閉液壓空間連通。
3.根據權利要求2所述的汽車車身俯仰角度檢測系統，其特徵在於，所述前扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，所述前定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間； 所述後扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，所述後定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間。
4.根據權利要求2所述的汽車車身俯仰角度檢測系統，其特徵在於，所述前扭杆機構的扭轉元件連接在汽車前懸架上的方式為 前扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車前懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；或者，前扭杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，所述吊杆再通過球鉸連接到汽車前懸架的輪軸、擺臂或者減振器上； 所述後扭杆機構的扭轉元件連接在汽車後懸架上的方式為 後扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；或者，後扭杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，所述吊杆再通過球鉸連接到汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的汽車車身俯仰角度檢測系統，其特徵在於，所述前扭杆機構和所述後扭杆機構分別只有一個，且所述前扭杆機構所連接的汽車前懸架和所述後扭杆機構所連接的汽車後懸架位於汽車的同一側。
6.根據權利要求1-4中任一項所述的汽車車身俯仰角度檢測系統，其特徵在於，所述前扭杆機構包括左、右兩個獨立的前扭杆機構，所述後扭杆機構包括左、右兩個獨立的後扭杆機構，且所述液壓耦合系統進一步設置為使左、右兩側的汽車前懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得所述活塞朝同一方向移動，且左、右兩側的汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得所述活塞朝同一方向移動。
7.根據權利要求1-4中任一項所述的汽車車身俯仰角度檢測系統，其特徵在於，所述前扭杆機構和後扭杆機構分別通過鉸鏈機構鉸接在車身上。
8.根據權利要求1-4中任一項所述的汽車車身俯仰角度檢測系統，其特徵在於，所述活塞上連接有活塞杆，所述位移測量裝置通過與所述活塞杆連接，測量所述活塞的位移。
9.根據權利要求1-4中任一項所述的汽車車身俯仰角度檢測系統，其特徵在於，所述俯仰角度計算單元根據下列公式計算出車身的俯仰角度Θ=arctan(C*L)/ff 其中，0為車身的俯仰角度，L為活塞的位移，W為前後軸的距離，C為比例係數,所述比例係數通過計算確定或是通過實驗標定。
10.一種汽車，其具有如上述任何一項權利要求所述的汽車車身俯仰角度檢測系統。
11.一種汽車車身俯仰角度控制系統，包括 前扭杆機構，其連接在汽車前懸架上，將所述汽車前懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成所述前扭杆機構的旋轉運動； 後扭杆機構，其連接在汽車後懸架上，將所述汽車後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成所述後扭杆機構的旋轉運動； 液壓耦合系統，其包括內部設置有活塞的液壓缸及與液壓缸連接的液壓迴路，且設置為使所述旋轉運動通過所述液壓迴路推動所述液壓缸內活塞的移動，且所述汽車前懸架和汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相反方向的平移運動使得所述活塞朝同一方向移動； 限位機構，其對所述活塞的位移進行限制，以控制車身的俯仰角度，從而抑制車身的俯仰運動。
12.根據權利要求11所述的汽車車身俯仰角度控制系統，其特徵在於，所述前扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件，所述前扭杆機構的扭轉元件連接在汽車前懸架上，所述前扭杆機構將所述汽車前懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成所述前扭杆機構的轉子元件的旋轉運動； 所述後扭杆機構包括扭轉元件和轉子元件，所述後扭杆機構的扭轉元件連接在汽車後懸架上，所述後扭杆機構將所述汽車後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成所述後扭杆機構的轉子元件的旋轉運動； 所述液壓耦合系統包括 前定子元件，其與所述前扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間；後定子元件，其與所述後扭杆機構的轉子元件配合，且在兩者之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間； 所述液壓迴路將所述液壓缸和各密閉液壓空間連通。
13.根據權利要求12所述的汽車車身俯仰角度控制系統，其特徵在於，所述前扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，所述前定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間； 所述後扭杆機構的轉子元件在其周向外側具有向外凸出的扇形塊，所述後定子元件在其周向內側具有向內凸出扇形塊，在兩個扇形塊之間形成兩個獨立的可變化的密閉液壓空間。
14.根據權利要求12所述的汽車車身俯仰角度控制系統，其特徵在於，所述前扭杆機構的扭轉元件連接在汽車前懸架上的方式為· 前扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車前懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；或者，前扭·杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，所述吊杆再通過球鉸連接到汽車前懸架的輪軸、擺臂或者減振器上； 所述後扭杆機構的扭轉元件連接在汽車後懸架上的方式為 後扭杆機構的扭轉元件固定連接在汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上；或者，後扭杆機構的扭轉元件通過球鉸連接在一吊杆上，所述吊杆再通過球鉸連接到汽車後懸架的輪軸、擺臂或者減振器上。
15.根據權利要求11-14中任一項所述的汽車車身俯仰角度控制系統，其特徵在於，所述前扭杆機構包括左、右兩個獨立的前扭杆機構，所述後扭杆機構包括左、右兩個獨立的後扭杆機構，且所述液壓耦合系統進一步設置為使左、右兩側的汽車前懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得所述活塞朝同一方向移動，且左、右兩側的汽車後懸架相對於車身在豎直方向上朝相同方向的平移運動使得所述活塞朝同一方向移動。
16.根據權利要求11-14中任一項所述的汽車車身俯仰角度控制系統，其特徵在於，所述限位機構包括 兩個活塞杆，其分別連接於所述活塞的兩側，且分別延伸到所述液壓缸之外，所述兩個活塞杆的端部分別設置有擋塊； 彈性元件，其安裝於所述擋塊和相應的液壓缸的端面之間，限制所述活塞杆的位移，從而限制所述活塞的位移。
17.根據權利要求11-14中任一項所述的汽車車身俯仰角度控制系統，其特徵在於，所述限位機構採用利用活塞堵塞液壓迴路的方式進行限位，其中，所述液壓缸與各液壓迴路的接口設置為在所述活塞運動到預定的位置時，所述活塞堵塞所述液壓缸與各液壓迴路的接口，從而限制所述活塞的位移。
18.根據權利要求15所述的汽車車身俯仰角度控制系統，其特徵在於，所述液壓缸中間採用擋板將所述液壓缸分為左、右兩個部分，在左、右兩個部分分別設置一個活塞，並採用活塞杆穿過所述擋板將左、右兩個部分的活塞連接起來，車輛左側的各液壓迴路與所述液壓缸的接口位於所述液壓缸的左邊部分，車輛右側的各液壓迴路與所述液壓缸的接口位於所述液壓缸的右邊部分，且所述限位機構採用利用活塞堵塞液壓迴路的方式進行限位，其中，所述液壓缸與各液壓迴路的接口設置為在所述兩個活塞運動到預定的位置時，所述兩個活塞堵塞所述液壓缸與各液壓迴路的接口，從而限制所述活塞的位移。
19.根據權利要求11-14中任一項所述的汽車車身俯仰角度控制系統，其特徵在於，所述限位機構包括設置於所述液壓缸上的擋塊，其限制所述活塞的運動範圍，或限制與所述活塞相連的活塞杆的運動範圍。
20.一種汽車，其具有如上述權利要求11-19中任何一項所述的汽車車身俯仰角度控制系統。 ·
專利摘要本實用新型提供一種汽車車身俯仰角度的檢測系統、控制系統，及具有該檢測系統或控制系統的汽車，該檢測系統包括前扭杆機構、後扭杆機構、液壓耦合系統、位移測量裝置、俯仰角度計算單元。在汽車縱向傾斜時，將汽車前、後懸架相對於車身在豎直方向的平移運動轉化成液壓耦合系統中活塞的移動，並根據活塞的位移計算出車身的俯仰角度。本實用新型的檢測系統結構簡單，安裝方便，精度高，成本低，能夠準確實時地測量出汽車的車身俯仰角。本實用新型的控制系統通過限位機構對活塞的位移進行限制，從而對車身的俯仰運動進行抑制，結構簡單，安裝方便，能夠有效控制和減小汽車車身的俯仰角，而且成本低，可廣泛推廣應用。
文檔編號B60G17/08GK202710031SQ20122015800
公開日2013年1月30日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者周桂新, 楊榮山, 劉延偉, 程志偉, 林鐵平, 何林英 申請人:廣州汽車集團股份有限公司