阅读说明：本技术 悬架传感器 (Suspension sensor ) 是由 埃德蒙·斯科特·安德森 拉斯·李·诺顿 大卫·约翰·鲁特科夫斯基 于 2020-03-19 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“悬架传感器”。一种悬架系统,包括：车架部件；悬架部件,其联接到所述车架部件并且能够相对于所述车架部件移动；柔性传感器；以及可旋转接头。所述柔性传感器在第一端与第二端之间伸长,并且所述柔性传感器的所述第一端相对于所述车架部件或所述悬架部件中的一者固定。所述可旋转接头将所述柔性传感器的所述第二端联接到所述车架部件或所述悬架部件中的另一者。(The present disclosure provides a "suspension sensor". A suspension system comprising: a frame member; a suspension component coupled to the frame component and movable relative to the frame component; a flexible sensor; and a rotatable joint. The flex sensor is elongated between a first end and a second end, and the first end of the flex sensor is fixed relative to one of the frame component or the suspension component. The rotatable joint couples the second end of the flexible sensor to the other of the frame component or the suspension component.)

悬架传感器

技术领域

本公开总体上涉及车辆悬架系统。

背景技术

车辆包括悬架系统。悬架系统将车轮联接到车辆的车架，允许车轮相对于车架进行垂直运动，并吸收和抑制从车轮到车架的冲击和振动。悬架系统可以是非独立的，其中车轮的位置变化影响车轮在车辆相对侧的位置，或者是独立的，其中每个车轮可以在不影响其他车轮的情况下移动)。非独立式悬架系统的类型包括萨切尔连杆(Satchell link)、潘哈杆(Panhard rod)、瓦特连杆机构(Watt’s linkage)、芒福德连杆机构(Mumfordlinkage)和板簧。独立式悬架的类型包括摆动车桥式悬架(swing axle)、滑动柱式悬架(sliding pillar)、麦弗逊支柱式悬架(MacPherson strut)、双横臂式悬架(doublewishbone)、多连杆式悬架(multilink suspension)、半纵臂式悬架(semi-trailing armsuspension)和摆臂式悬架(swinging arm)。

发明内容

一种悬架系统包括：车架部件；悬架部件，其联接到所述车架部件并且可相对于所述车架部件移动；柔性传感器，其在第一端与第二端之间伸长；以及可旋转接头。所述柔性传感器的所述第一端相对于所述车架部件或所述悬架部件中的一者固定。所述可旋转接头将所述柔性传感器的所述第二端联接到所述车架部件或所述悬架部件中的另一者。

所述可旋转接头可以在所述柔性传感器的所述第二端处连接到所述柔性传感器，并且所述悬架系统还可以包括在所述第一端与所述第二端之间伸长的连杆臂，并且所述连杆臂的所述第一端可以被附接在所述第一可旋转接头处，并且所述连杆臂的所述第二端可以联接到所述车架部件或所述悬架部件中的所述另一者。所述可旋转接头可以是第一可旋转接头，并且所述悬架系统还可以包括第二可旋转接头，所述第二可旋转接头被附接在所述连杆臂的所述第二端处以及所述车架部件或所述悬架部件中的所述另一者处。

所述第二可旋转接头可以是球形接头。

所述可旋转接头可以是球形接头。

所述柔性传感器可以被配置为提供指示所述柔性传感器的弯矩的输出。

所述悬架部件可以是可相对于所述车架部件旋转。

所述悬架部件可以是上控制臂或下控制臂中的一者。

所述柔性传感器的所述第一端相对于所述车架部件或所述悬架部件中的所述一者可以具有固定位置和定向。

所述柔性传感器的所述第二端可以是可相对于所述车架部件或所述悬架部件中的所述另一者旋转。

所述柔性传感器可以是电位计。

所述柔性传感器可以包括导电油墨层。

所述悬架系统还可以包括减震器，所述减震器联接到所述车架部件和所述悬架部件。

所述悬架系统还可以包括控制器，所述控制器通信地耦合到所述柔性传感器并且被编程为基于从所述柔性传感器接收的数据来致动车辆部件。所述车辆部件可以是主动式前照灯。

所述车辆部件可以是主动减震器，所述主动减震器联接到所述车架部件和所述悬架部件。

附图说明

图1是车辆的透视图。

图2是车辆的悬架系统的一部分的透视图。

图3是附接到悬架系统的柔性传感器的透视图。

图4是包括柔性传感器的控制系统的框图。

图5是用于基于来自柔性传感器的数据来致动车辆部件的过程的过程流程图。

具体实施方式

用于车辆30的悬架系统32包括：车架部件34；悬架部件36，其联接到车架部件34并且可相对于所述车架部件移动；柔性传感器38；以及第一可旋转接头40。柔性传感器38在第一端42与第二端44之间伸长，并且柔性传感器38的第一端42相对于车架部件34或悬架部件36中的一者固定。第一可旋转接头40将柔性传感器38的第二端44联接到车架部件34或悬架部件36中的另一者。

悬架系统32提供了一种简单有效的方法来测量悬架系统32的车轮50的垂直行程。悬架系统32在使用少量部件的同时提供准确的测量，并且部件的布置随着时间推移是稳固的。

参考图1，车辆30可以是任何载客或商用汽车，诸如轿车、卡车、运动型多功能车、跨界车、货车、小型货车、出租车、公共汽车等。车辆30可以包括左侧和右侧，所述左侧和右侧被纵向且垂直地延伸穿过车辆30的中部的平面彼此分开。在下面描述或在附图中示出为在左侧或右侧上的部件可以全部翻转或在相反侧上重现。

车辆30包括车架46。车辆30可以具有一体式结构，其中车辆30的车架46和车身是单个部件，如图中所示。替代地，车辆30可以是非承载式车身结构，其中车架46支撑车身(未示出)，所述车身是与车架46分离的部件。车架46和车身可以由任何合适的材料(例如，钢、铝等)形成。

参考图2，车架46包括两个梁48。梁48分别在左侧和右侧沿着车辆30纵向地伸长。梁48中的一者可以用作柔性传感器38所要固定或联接的车架部件34。

悬架系统32将车轮50联接到车架46，同时允许车轮50相对于车架46运动，同时吸收和抑制从车轮50到车架46的冲击和振动。悬架系统32可以是如图2中所示的双横臂式悬架。悬架系统32可以包括上控制臂52、下控制臂54、转向节56、减震器58、螺旋弹簧60和车轮50，它们中的任一者都可以是柔性传感器38所要联接或固定的悬架部件36。悬架系统32除了双横臂式悬架系统之外还可以是另一种类型，例如，非独立式悬架系统(诸如潘哈杆或板簧)，或独立式悬架系统(诸如麦弗逊支柱式悬架或多连杆式悬架)。

上控制臂52和下控制臂54各自联接到车架46(例如，梁48中的一者)并且可相对于所述车架移动。例如，上控制臂52和下控制臂54可以各自具有“V”形，其中两个延伸部铰接地联接到梁48中的一者，并且延伸部在与转向节56的连接处相遇。上控制臂52和下控制臂54可各自相对于车架46以一个自由度旋转，例如，可围绕相对于车辆30大致纵向地延伸的轴线大致垂直地旋转。

转向节56例如通过球形接头可旋转地联接到上控制臂52和下控制臂54。转向节56能够随着上控制臂52和下控制臂54上下移动而旋转，因此梁48、上控制臂52和下控制臂54以及转向节56形成四连杆机构。转向节56也可以围绕大致垂直轴线旋转以使车轮50转动。车轮50可旋转地附接到转向节56，使得车轮50可以相对于转向节56滚动。

减震器58和螺旋弹簧60联接到车架46和悬架部件36。减震器58和螺旋弹簧60可以从固定到车架46的一端(例如，梁48)延伸到固定到其他悬架部件36中的一者的另一端(例如，下控制臂54)，如图2中所示。随着悬架系统32上下移动，这两端之间的长度x改变。由螺旋弹簧60施加的力可以是长度x的线性函数，即，F_弹簧＝kx，其中k是弹簧系数。由减震器58施加的力可以是长度x的变化率的线性函数，即，

其中c是阻尼系数。减震器58可以是主动减震器，所述主动减震器是主动悬架62的一部分；例如，减震器58可以通信地耦合到控制器64，所述控制器可以指示减震器58改变阻尼系数c。

参考图3，柔性传感器38提供指示柔性传感器38所经历的弯矩的输出。柔性传感器38是柔性的，因为柔性传感器38可以经历高度的弹性变形。弯矩是在外力或力矩施加到车身上从而致使车身弯曲时在车身中引起的反作用力，即，M＝r×F，其中M是车身中某个点的弯矩矢量，F是施加至车身的力矢量，并且r是位置矢量，从所述位置矢量向所述点施加力。弯矩的单位是力乘以距离，例如牛顿-米。

柔性传感器38可以是电位计，其中电位计两端的电势与弯矩成比例(即，与弯矩矢量M的大小成比例)。柔性传感器38可以包括夹在柔性基板68之间的一个或多个导电油墨层66，并且层66可以包括具有已知特性的应力断裂部和空隙。应力断裂部和空隙以及因此层66的电阻随着柔性传感器38的弯矩而可预测地改变。例如，柔性传感器38可以包括将柔性基板68夹在中间的两个层66。当柔性传感器38弯曲时，朝向柔性传感器38的弯曲部的凸侧(内侧)的层66缩短，从而致使该层66的电阻R₁减小；同时，朝向柔性传感器38的弯曲部的凹侧(外侧)的层66延长，从而致使电阻R₂增大。这两个层66可以串联布置，已知电压V_输入可以施加到柔性传感器38，并且电压V_输出可以在这两个层66之间进行测量，从而形成电位计的一种布置。电压V_输出指示柔性传感器38的弯矩，如由电阻R₁、R₂响应于弯曲而引起的变化所确定，即，如以下等式中所示：

通过使用一定比率的电阻R₁、R₂，降低了温度、公差和老化的影响。

柔性传感器38在第一端42与第二端44之间伸长。如图2和图3中所示，柔性传感器38的第一端42相对于车架部件34(具体地是梁48)固定，而柔性传感器38的第二端44经由第一可旋转接头40联接到悬架部件36(例如，上控制臂52)。注意，这种布置(包括如下面进一步描述的布置)可以颠倒，即，第一端42可以相对于悬架部件36固定，而第二端44可以经由第一可旋转接头40联接到车架部件34。

如图2中所示，柔性传感器38的第一端42相对于车架部件34中的一者(例如，梁48)固定。柔性传感器38的第一端42相对于车架部件34具有固定位置和定向。例如，第一端42固定地粘附到第一端盖70，并且第一端盖70用螺栓72固定到车架部件34，使得第一端盖70不能相对于车架部件34移动或旋转。第一端盖70可以是刚性的，即，抵抗弹性变形。

第一可旋转接头40将柔性传感器38的第二端44联接到悬架部件36，例如，上控制臂52，如图2中所示。第一可旋转接头40被附接在柔性传感器38的第二端44处。例如，第二端44固定地粘附到第二端盖74，并且第一可旋转接头40固定到第二端盖74。第二端盖74可以是刚性的。柔性杆76从第一端盖70到第二端盖74平行于柔性传感器38伸长，并且柔性杆76随着柔性传感器38一起弯曲，从而为柔性传感器38提供支撑。第一可旋转接头40具有至少一个旋转自由度；例如，第一可旋转接头40是具有三个旋转自由度的球形接头。至少由于第一可旋转接头40的一个或多个旋转自由度，柔性传感器38的第二端44可相对于悬架部件36旋转。

柔性传感器38的第二端44经由连杆臂78联接到悬架部件36。连杆臂78在第一端80与第二端82之间伸长。连杆臂78具有固定长度并且是刚性的。连杆臂78的第一端80附接在第一可旋转接头40处，而第二端82利用第二可旋转接头84联接到悬架部件36。第二可旋转接头84被附接在连杆臂78的第二端82处以及悬架部件36处。第二可旋转接头84具有至少一个旋转自由度；例如，第二可旋转接头84是具有三个旋转自由度的球形接头。

参考图4，控制器64是基于微处理器的控制器。控制器64包括处理器、存储器等。控制器64的存储器包括用于存储可由处理器执行的指令以及用于电子地存储数据和/或数据库的介质。

控制器64可以经由诸如控制器局域网(CAN)总线、以太网、WiFi、局域互连网(LIN)、车载诊断连接器(OBD-II)的通信网络86和/或通过任何其他有线或无线通信网络发送和接收数据。控制器64可以经由通信网络86通信地耦合到柔性传感器38、主动前照灯88、主动悬架62和其他部件。

主动前照灯88可以相对于车辆30固定，并且设置在车辆30的前部，面向车辆前进方向。主动前照灯88可以是适合于照亮车辆30前方道路的任何照明系统，包括钨灯、卤素灯、高强度气体放电(HID)(诸如氙气)灯、发光二极管(LED)、激光器等。主动前照灯88能够相对于车辆30旋转。主动前照灯88可以从平行于车辆30的纵向轴线的方向相对于车辆30的纵向轴线向左或向右旋转，或者相对于车辆30的纵向轴线向上或向下旋转。

图5是示出用于基于来自柔性传感器38的数据来致动车辆部件的示例性过程500的过程流程图。控制器64的存储器存储用于执行过程500的步骤的可执行指令。作为过程500的总体概述，控制器64从柔性传感器38接收数据，并基于该数据致动主动悬架62和主动前照灯88。

过程500在框505中开始，其中控制器64经由通信网络86从柔性传感器38接收数据。例如，如果柔性传感器38是电位计，则来自柔性传感器38的数据是电压。所述数据指示柔性传感器38的弯矩，并且柔性传感器38的弯矩指示车轮50相对于车架46的垂直位置。所述数据可以包括来自测量前轮50和后轮50的垂直位置的柔性传感器38的数据，或者来自测量所有四个轮50的垂直位置的柔性传感器38的数据。

接下来，在框510中，控制器64通过基于来自柔性传感器38的数据改变减震器58的阻尼系数c来致动减震器58。例如，控制器64可以基于来自柔性传感器38的数据的振幅或频率来选择阻尼系数c。控制器64的存储器可以存储例如具有与来自柔性传感器38的数据的振幅和/或频率的范围相对应的阻尼系数的查找表。可以通过测量乘员乘坐质量和以产生不同振幅和频率的道路类型下的不同阻尼系数对车辆30进行操纵来选择查找表中的值。

接下来，在框515中，控制器64基于来自柔性传感器38的数据来致动主动前照灯88。例如，控制器64可以使用来自联接到前轮50的柔性传感器38和联接到后轮50的柔性传感器38的数据来确定车辆30相对于车辆30正在行驶的道路的俯仰。控制器64可以指示主动前照灯88向上或向下致动以补偿车辆30的相对俯仰，即，如果车辆30向下倾斜，则向上致动前照灯，而如果车辆30向上倾斜，则向下致动前照灯。在框515之后，过程500结束。

通常，所描述的计算系统和/或装置可采用多种计算机操作系统中的任一种，包括但决不限于以下版本和/或种类：福特

应用程序；AppLink/智能装置连接中间件；Microsoft

操作系统；Microsoft操作系统；Unix操作系统(例如，由加利福尼亚州红木海岸的甲骨文公司发布的操作系统)；由纽约州阿蒙克市的国际商业机器公司发布的AIX UNIX操作系统；Linux操作系统；由加利福尼亚州库比蒂诺市的苹果公司发布的Mac OSX和iOS操作系统；由加拿大滑铁卢的黑莓有限公司发布的黑莓操作系统；以及由谷歌公司和开放手机联盟开发的安卓操作系统；或由QNX软件系统公司提供的

车载娱乐信息平台。计算装置的示例包括但不限于车载计算机、计算机工作站、服务器、台式机、笔记本电脑、或膝上型计算机或手持计算机、或一些其他计算系统和/或装置。

计算装置通常包括计算机可执行指令，其中指令可能够由诸如以上列出的那些的一个或多个计算装置执行。可由使用多种编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或解译计算机可执行指令，所述编程语言和/或技术单独地或者组合地包括但不限于Java^TM、C、C++、Matlab、Simulink、Stateflow、Visual Basic、Java Script、Python、Perl、HTML等。这些应用中的一些可以在虚拟机(诸如Java虚拟机、Dalvik虚拟机等)上编译和执行。通常，处理器(例如，微处理器)接收来自例如存储器、计算机可读介质等的指令，并执行这些指令，从而执行一个或多个过程，包括本文所述的一个或多个过程。此类指令和其他数据可使用多种计算机可读介质来存储和传输。计算装置中的文件总体上是存储在诸如存储介质、随机存取存储器等计算机可读介质上的数据的集合。

计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括参与提供可由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性(例如，有形的)介质。此类介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可包括例如通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。此类指令可由一种或多种传输介质传输，所述一种或多种传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含联接到ECU的处理器的系统总线的线。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带，或计算机可从中读取的任何其他介质。

本文所述的数据库、数据存储库或其他数据存储可包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机制，包括分层数据库、文件系统中的文件集、专用格式的应用程序数据库、关系型数据库管理系统(RDBMS)、非关系数据库(NoSQL)、图形数据库(GDB)等。每个这样的数据存储通常被包括在采用诸如以上提及中的一种计算机操作系统的计算装置内，并且以各种方式中的任何一种或多种来经由网络进行访问。文件系统可能够从计算机操作系统访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。RDBMS除了用于创建、存储、编辑和执行所存储程序的语言(诸如以上所提及的PL/SQL语言)之外，整体采用结构化查询语言(SQL)。

在一些示例中，系统元件可以被实施为在一个或多个计算装置(例如，服务器、个人计算机等)上的计算机可读指令(例如，软件)，存储在与其相关联的计算机可读介质(例如，磁盘、存储器等)上。计算机程序产品可以包括存储在计算机可读介质上的用于执行本文所描述功能的此类指令。

在附图中，相同的附图标号指示相同的元件。此外，可以改变这些元件中的一些或全部。关于本文描述的介质、过程、系统、方法、启发等，应当理解，尽管此类过程等的步骤已被描述为按照某一有序的顺序发生，但是可以在以与本文所述顺序不同的顺序执行所述步骤的情况下来实践此类过程。还应理解，可以同时执行某些步骤，可以添加其他步骤，或者可以省略本文所描述的某些步骤。换句话讲，本文对过程的描述是出于说明某些实施例的目的而提供的，并且决不应当解释为限制权利要求。

因此，应当理解，以上描述旨在是说明性的而非限制性的。在阅读以上描述时，除了所提供的示例之外的许多实施例和应用对于所属领域的技术人员将是显而易见的。不应参考以上描述来确定本发明的范围，而是应参考所附权利要求连同此类权利要求所享有的等效物的全部范围来确定本发明的范围。预期并期望本文所论述的技术未来将有所发展，并且所公开的系统和方法将并入此类未来实施例中。总之，应当理解，本发明能够进行修改和变化，并且仅受所附权利要求限制。

除非本文作出相反的明确指示，否则权利要求中使用的所有术语意图给出如所属领域技术人员所理解的直白且普通的含义。特定地，除非权利要求相反地叙述明确限制，否则使用诸如“一个”、“所述”、“所述”等单数冠词应被解读为叙述所指示的元件中的一个或多个。

已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解，已经使用的术语旨在本质上是描述性的而不是限制性的字词。形容词“第一”和“第二”在整篇文档中用作标识符，而非意图表示重要性或顺序。根据上述教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以不同于具体描述的方式来实践。

根据本发明，提供了一种悬架系统，所述悬架系统具有：车架部件；悬架部件，其联接到所述车架部件并且可相对于所述车架部件移动；柔性传感器，其在第一端与第二端之间伸长，所述柔性传感器的所述第一端相对于所述车架部件或所述悬架部件中的一者固定；以及可旋转接头，其将所述柔性传感器的所述第二端联接到所述车架部件或所述悬架部件中的另一者。

根据一个实施例，所述可旋转接头在所述柔性传感器的所述第二端处连接到所述柔性传感器，所述悬架系统还包括在第一端与第二端之间伸长的连杆臂，其中所述连杆臂的所述第一端被附接在所述第一可旋转接头处，并且所述连杆臂的所述第二端联接到所述车架部件或所述悬架部件中的所述另一者。

根据一个实施例，所述可旋转接头是第一可旋转接头，所述悬架系统还包括第二可旋转接头，所述第二可旋转接头被附接在所述连杆臂的所述第二端处以及所述车架部件或所述悬架部件中的所述另一者处。

根据一个实施例，所述第二可旋转接头是球形接头。

根据一个实施例，所述可旋转接头是球形接头。

根据一个实施例，所述柔性传感器被配置为提供指示所述柔性传感器的弯矩的输出。

根据一个实施例，所述悬架部件可相对于所述车架部件旋转。

根据一个实施例，所述悬架部件是上控制臂或下控制臂中的一者。

根据一个实施例，所述柔性传感器的所述第一端相对于所述车架部件或所述悬架部件中的所述一者具有固定位置和定向。

根据一个实施例，所述柔性传感器的所述第二端可相对于所述车架部件或所述悬架部件中的所述另一者旋转。

根据一个实施例，所述柔性传感器是电位计。

根据一个实施例，所述柔性传感器包括导电油墨层。

根据一个实施例，本发明的特征还在于减震器，所述减震器联接到所述车架部件和所述悬架部件。

根据一个实施例，本发明的特征还在于控制器，所述控制器通信地耦合到所述柔性传感器并且被编程为基于从所述柔性传感器接收的数据来致动车辆部件。

根据一个实施例，所述车辆部件是主动前照灯。

根据一个实施例，所述车辆部件是主动减震器，所述主动减震器联接到所述车架部件和所述悬架部件。