本发明总体上涉及车辆领域，并且更具体地涉及用于机动车辆的动态可调车身座架。
许多车辆包括车身座架以减少被传输至车辆操作员和/或乘客的噪声、振动和颠簸(nvh)的影响。车身座架用于连接车身和底盘同时也吸收操作的压力的双重作用。该支架提供更舒适的乘坐体验，并且防止对由紧固件提供的连接造成不必要的压力。然而，车身座架也被设计为提供乘坐和操纵特性，并且将车身与动力系、底盘和传动系nvh干扰隔离。相对于使用更软的橡胶化合物来改进隔离，在使用刚性橡胶化合物与增加阻尼之间做出权衡，从而改进车辆的乘坐和操纵以及结构感觉。因此，期望提供一种可改进用于给定操作的车辆的操纵、结构感和隔离感的系统。
技术实现要素：
根据本公开的实施例提供了许多优点。例如，根据本公开的实施例能够基于一个或多个车辆和路况主动地调整动态可调车身座架，从而既减少从底盘至车身的振动传输，又保持期望的车辆操纵。如本文所使用的术语“车身座架”包括至车身座架的框架和子框架。
在一个方面中，一种用于将车身与车辆底盘隔离的方法包括以下步骤：检测路面的第一参数；检测车辆的第二参数；基于第一参数和第二参数中的一个或多个调整操作地将车辆底盘连接至车身的至少一个动态可调车身座架的选择性可调参数；以及限制通过至少一个动态可调车身座架从车辆底盘至车身的噪声和振动的传输。
在一些方面中，检测第一参数包括检测路面质地。在一些方面中，检测第二参数包括检测车辆的预定速度、预定方向盘角度和车轮位移中的至少一个。
在一些方面中，调整选择性可调参数包括选择性地调整至少一个动态可调车身座架的刚度参数和阻尼参数中的至少一个。
在一些方面中，该方法进一步包括以下步骤：监控至少一个车辆传感器；检测触发条件；以及在检测到至少一个触发条件之后将至少一个动态可调车身座架恢复至该至少一个动态可调车身座架的默认微调特性。
在一些方面中，触发条件包括车速、转向角度变化阈值、车身侧倾阈值、悬架位移阈值以及路况阈值中的一个或多个。
在另一个方面中，一种机动车辆包括底盘；车身；将车身连接至底盘的至少一个动态可调车身座架，该至少一个动态可调车身座架包括选择性可调参数；与车辆相关联的一个或多个车辆传感器，该一个或更多个车辆传感器可操作以检测一个或多个车辆参数；与车辆相关联的一个或更多个路况传感器，该一个或多个路况传感器可操作以检测一个或多个路面参数；控制系统，该控制系统可操作地连接至该至少一个动态可调车身座架、该一个或多个车辆传感器以及该一个或多个路况传感器，该控制系统可操作以改变该至少一个动态可调车身座架的选择性可调参数，以响应于该一个或多个车辆参数和该一个或多个路面参数中的至少一个而将车身与道路和车辆诱发振动基本上隔离。
在一些方面中，选择性可调参数包括刚度参数和阻尼参数中的至少一个。
在一些方面中，该一个或多个车辆参数包括车速、车速变化率、方向盘位置、方向盘位置变化率、车身侧倾状况、车身偏航状况、悬架位移和车轮位移中的一个或多个。
在一些方面中，该一个或多个路面参数包括路面质地。
在一些方面中，该至少一个动态可调车身座架包括默认微调特性，该控制系统可操作以在检测到触发条件之后恢复至默认微调特性。
在一些方面中，触发条件包括车速、转向角度变化阈值、车身侧倾阈值、悬架位移阈值以及路况阈值中的一个或多个。
在一些方面中，该至少一个动态可调车身座架被配置为限制道路诱发噪声和振动、动力系诱发噪声和振动以及传动系诱发噪声和振动中的一个或多个至车身的传输。
在又一方面中，一种用于将车身与车辆底盘隔离的系统包括至少一个动态可调车身座架；该至少一个动态可调车身座架包括选择性可调参数；一个或多个车辆传感器，该一个或多个车辆传感器可操作以检测一个或多个参数；以及控制系统，该控制系统可操作地连接至该至少一个动态可调车身座架和该一个或多个车辆传感器，该控制系统可操作以改变该至少一个动态可调车身座架的选择性可调参数，以响应于该一个或多个参数中的至少一个而将车身与道路和车辆诱发振动基本上隔离。
在一些方面中，选择性可调参数包括刚度参数和阻尼参数中的至少一个。
在一些方面中，该一个或多个车辆参数包括车速、车速变化率、方向盘位置、方向盘位置变化率、车轮位移以及悬架位移中的一个或多个。
在一些方面中，该一个或多个路面参数包括路面质地。
在一些方面中，该至少一个动态可调车身座架包括默认微调特性，该控制系统可操作以在检测到触发条件之后恢复至默认微调特性。
在一些方面中，触发条件包括车速、转向角度变化阈值、车身侧倾阈值、悬架位移阈值以及路况阈值中的一个或多个。
在一些方面中，该至少一个动态可调车身座架限制道路诱发噪声和振动、动力系诱发噪声和振动以及传动系诱发噪声和振动至车身的传输。
附图说明
将结合以下附图描述本公开，其中相同的附图标记表示相同的元件。
图1是根据示例性实施例的包括动态可调车身座架的车辆的示意图。
图2是根据实施例的主动调整动态可调车身座架的方法的流程图。
从下面结合附图的描述和所附权利要求中，本公开的前述和其它特征将变得更加显而易见。在理解这些附图仅描绘了根据本公开的几个实施例并且不被视为限制其范围之后，通过使用附图将以附加特征和细节来描述本公开。附图中或本文其它地方公开的任何尺寸仅仅是为了说明的目的。
具体实施方式
本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开实施例仅仅是示例且其它实施例可呈现各种和替代性形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节并不解释为限制，而仅仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域一般技术人员将理解的是，参考任何一个图式说明并描述的各个特征可结合一个或多个其它图式中说明的特征以产生未明确说明或描述的实施例。所说明的特征组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，特定应用或实施方案可期望与本公开的教导一致的特征的各个组合和修改。
仅为了参考的目的，某些术语可在下文描述中使用，且因此不旨在是限制性的。例如，诸如“上方”和“下方”等术语是指参考附图的方向。诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“后面”和“侧面”等术语描述了在一致但任意的参考系内的部件或元件的部分的定向和/或位置，通过参考描述所讨论的部件或元件的文本和相关附图，该参考系显而易见。另外，诸如“第一”、“第二”、“第三”等术语可用于描述单独的部件。这样的术语可包括上面具体提及的词语、其派生词和类似同源词。
如本文所使用，术语“模块”或“单元”是指专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、电子电路、电子计算机处理器(共享、专用或成组)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、硬件微控制器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。当在软件中实施时，模块可在存储器中实施为可由处理电路读取并且存储由该处理电路执行用于执行方法的指令的非暂时性机器可读存储介质。
诸如下面讨论的实施例等双状态或可切换式驾驶室或车身座架能够实现可控制的刚度和阻尼，以在保持期望的车辆操纵的同时减少由传动系部件、动力系、路面结构和轮胎引起的振动的影响。使用控制系统对诸如下面讨论的实施例等可切换式车身座架进行目标控制提供了车辆动力学和nvh优点。另外，在包括下面讨论的实施例的一些实施例中，控制系统与至少一个经动态调整的车身座架结合提供适用于每个支架位置处的多个自由度的附加微调能力。
图1示意性地说明根据本公开的机动车辆10。车辆10通常包括车身11、底盘12和车轮15。车身11被布置在底盘12上并且基本上包围车辆10的其它部件。车身11和底盘12可共同形成框架。车轮15各自在车身11的相应拐角附近旋转地联接至底盘12。在所说明的实施例中，车辆10被描绘为乘用车，但是应该明白的是，也可使用包括卡车、运动型多用途车辆(suv)或休闲车辆(rv)等任何其它车辆。
车辆10包括推进系统13，其在各种实施例中可包括内燃机、诸如牵引电动机等电机，和/或燃料电池推进系统。车辆10还包括变速器14，其被配置为根据可选速比将来自推进系统13的动力传输至多个车轮15。根据各种实施例，变速器14可包括分级传动比自动变速器、无级变速器或其它适当的变速器。车辆10另外包括转向系统16，其在一些实施例中包括方向盘。
进一步参考图1，车辆10还包括包括多个传感器26的感测系统，该多个传感器26被配置为测量和捕获关于一个或多个车辆特性(包括但不限于车速、车辆航向、轮速和车轮位移)的数据。在所说明的实施例中，传感器26包括但不限于加速度计、速度传感器、方向盘角度传感器、车轮位移传感器或感测车辆或车辆周围环境的可观察状况的其它传感器，并且可酌情包括雷达、激光雷达、光学相机、热像仪、超声波传感器和/或附加传感器。
车辆10包括至少一个控制器22。虽然出于说明性目的而被描绘为单个单元，但是控制器22另外可包括统称为“控制器”的一个或多个其它控制器。控制器22可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(cpu)或图形处理单元(gpu)。计算机可读存储装置或介质可包括例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)中的易失性和非易失性存储器。kam是一种持久或非易失性存储器，其可在cpu断电时用于存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质可使用诸如prom(可编程只读存储器)、eprom(电prom)、eeprom(电可擦除prom)、闪速存储器或能够存储数据的任何其它电动、磁性、光学或组合存储器装置的许多已知存储器中的任何一种来实施，其中的某些数据表示由控制器22用于控制车辆的可执行指令。在一些实施例中，控制器22是发动机控制模块(ecm)。在一些实施例中，控制器22是车身控制模块(bcm)。
控制器22与一个或多个传感器26一起形成控制系统23，该控制系统23可操作地连接至至少一个动态可调车身座架24。动态可调车身座架24包括车身座架，该车身座架结合了剪切支架、液压支架和压缩支架中的一个或多个的特征，以取决于车辆和/或路况提供优化的刚度和阻尼。在一些实施例中，动态可调车身座架24是双态支架或液压螺线管。在一些实施例中，车身座架24是多状态支架。在其它实施例中，车身座架24是连续可变支架。在一些实施例中，车身座架24包括一个或多个调整机构，该调整机构包括例如但不限于压电、机械、形状记忆合金、真空致动和气动致动。然而，可使用本领域技术人员所理解的用于车身座架的任何电子可控调整机构。
在一个示例性实施例中，控制系统23选择性地调整至少一个动态可调车身座架24的阻尼参数和刚度参数中的一个或多个，以限制道路诱发噪声和振动、动力系诱发噪声和振动以及传动系诱发车身噪声和振动中的一个或多个至车身的传输，并且由于车身座架24的选定刚度和阻尼特性而实现对车辆的隔离感觉。更具体地，每个动态可调车身座架24包括默认微调特性，该默认微调特性限制在正常驾驶状态期间振动从车辆底盘12至车身11的传输，并且保持期望的车辆操纵。可选择性地调整默认微调特性，以进一步降低主动燃料管理(afm)、道路诱发振动、轮胎诱发振动和传动系诱发振动引起的动臂噪声。在一些实施例中，控制系统23通过至少一个动态可调车身座架24来控制底盘12与车身11之间的力传输，以保持期望的车辆操纵并且使噪声和振动的影响最小化。在一些实施例中，支架24被调谐或校准以提供改进的车辆操纵性并且在牵引或负载状况期间最小化噪声和振动影响。
图2说明了减少从底盘12至车身11的噪声和振动传输同时使用至少一个动态可调车身座架24来保持期望的车辆操纵的方法200。根据示例性实施例，方法200可结合车辆10，包括控制器22的控制系统23、传感器26以及至少一个动态可调车身座架24来利用。方法200内的操作顺序不限于图2中所说明的顺序执行，但是可酌情且根据本公开以一个或多个不同顺序执行。
方法200从202开始进行至204。在204处，动态可调车身座架24接收由控制系统23产生的控制信号，从而将车身座架24的调整引导至默认微调特性或设定。在一些实施例中，默认设定是用于优化噪声和振动隔离的软设定。在一些实施例中，默认设定包括用于动态可调整支架24的刚度和阻尼性质中的一个或多个的设定。在一些实施例中，默认设定取决于车辆10的尺寸和重量。
接下来，在206处，控制系统23确定车辆10是否处于空转。为了确定车辆10是否处于空转，控制系统23从一个或多个传感器26接收数据，该传感器26可包括发动机转速传感器或换挡指示器。如果控制系统23确定车辆10处于空转，诸如(例如)但不限于该数据指示发动机转速低于预定阈值，那么方法200返回至204，其中设定或保持动态可调车身座架24的默认设定。如果控制系统23确定车辆10不处于空转，诸如(例如)但不限于发动机转速高于预定阈值，那么该方法进行至208，且控制系统23从一个或多个传感器26接收车辆参数数据，包括(例如)但不限于关于轮速、方向盘角度和车轮位移的数据。控制系统23监控从一个或多个传感器26接收的数据，并且使用传感器数据来确定车辆和路面参数，包括(例如)但不限于车速、车速变化率、方向盘位置、方向盘位置变化率、转向角度、车身侧倾状况、车身偏航状况、车轮位移、路面质地、底盘控制模式切换(即，拖曳模式或巡回模式/操纵模式)以及悬架位移中的一个或多个。
在继续检查和监控传感器数据的同时，方法200进行至210。在210处，控制系统23基于从一个或多个传感器26接收的传感器数据来确定包括(例如)但不限于路面质地或路况、车速、车身侧倾、底盘控制模式和悬架位移的一个或多个触发条件是高于还是低于预定阈值。预定阈值可基于车辆的尺寸和重量以及其它因素。在一些实施例中，例如但不限于，预定阈值是车轮位移阈值或轮速阈值。如果控制系统23根据传感器数据确定触发条件高于预定阈值，那么方法200进行至212。
在212处，控制系统23产生引导动态可调车身座架24调整至硬设定(即，具有比在204处建立的默认设定更大的刚度的设定)的控制信号。在一些实施例中，硬设定是在横向和垂直方向中的一个或两个方向上的硬设定以基于检测到的路况来优化车辆的操纵和结构感觉。在一些实施例中，硬设定包括用于动态可调整支架24的刚度和阻尼性质中的一个或多个的设定。方法200然后返回至208，且控制系统23继续接收并监控来自一个或多个传感器26的数据，包括(例如)但不限于关于轮速、方向盘角度和车轮位移的数据。
在210处，如果控制系统23根据传感器数据确定路况低于预定阈值，那么方法200进行至214。在214处，控制系统23根据传感器数据确定诸如(例如)但不限于转向角度变化的触发条件是高于还是低于预定阈值。虽然实际的转向角度阈值取决于车辆架构和转向参数而变化，但是在一些实施例中，例如但不限于，转向角度变化阈值为大约20度、大约30度或大约45度。在一些实施例中，方向盘角度阈值可基于车辆10的架构以及其它因素来调整。转向角变化被限定为从在第一时间测量或检测到的转向角度至在第一时间之后的预定时间间隔发生的第二时间测量或检测到的转向角度的变化。在一些实施例中，转向角度由方向盘角度传感器测量(传感器26中的一个)来测量。
如果在214处检测到或测量到的转向角度变化高于预定阈值，那么方法200进行至212。如上文所讨论，在212处，控制系统23产生引导动态可调车身座架24调整至硬设定(即，具有比在204处建立的默认设定更大的刚度的设定)的控制信号。在一些实施例中，硬设定是在横向和垂直方向中的一个或两个方向上的硬设定以基于检测到的路况来优化车辆的操纵和结构感觉。在一些实施例中，默认设定包括用于动态可调整支架24的刚度、阻尼和隔离性质中的一个或多个的设定。方法200然后返回至208，且控制系统23继续接收并监控来自一个或多个传感器26的数据，包括(例如)但不限于关于轮速、方向盘角度和车轮位移的数据。
如果在214处检测到或测量到的转向角度变化低于预定阈值，那么方法200进行至216。在216处，控制系统23产生引导动态可调车身座架24调整至软设定(即，具有比在212处建立的硬设定更小的刚度的设定)的控制信号。由控制系统23在216产生的控制信号引起的软设定可与在204处被建立为默认设定的软设定相同或不同。在一些实施例中，软设定包括用于动态可调整支架24的刚度和阻尼性质中的一个或多个的设定。方法200然后返回至208，且控制系统23继续接收并监控来自一个或多个传感器26的数据。
示例性实施例(诸如本文讨论的那些实施例)提供了一种用于实现动态可调车身座架的高刚度和阻尼设定以减少高速公路跳跃并保持期望操纵并且使得动态可调车身座架的较低刚度设定能够限制道路的传输、轮胎和车辆诱发振动的传输的系统。在指定条件下实现高刚度和阻尼设定并在其它指定条件下实现较低刚度设定可提高客户满意度并降低维护要求。通过基于驾驶状况动态地调整车身座架设定，示例性实施例增强了整体的客户满意度因素以及提高了客户的驾驶体验。在一些实施例中，诸如本文讨论的那些示例性实施例提供了从可调车身座架对诸如路况或质地变化等单个事件的快速响应。本文讨论的实施例提供了用于各种车辆驾驶状况(诸如稳态型驱动和一致驾驶模式以及快速响应动态操纵)的车身座架的动态调整。
应当强调，可对本文描述的实施例进行许多改变和修改，其中的元件将被理解为在其它可接受的示例当中。所有这样的修改和改变意图包括在本公开的范围内并且由以下权利要求保护。另外，本文描述的任何步骤可同时执行或以与如本文中排列的步骤不同的顺序执行。另外，显而易见的是，本文公开的具体实施例的特征和属性可以不同方式组合以形成附加实施例，所有实施例均落入本公开的范围内。
除非另有具体说明或在所使用的上下文中有另外的理解，否则本文所使用的诸如“可(can)”、“可(could)”、“可能”、“可(may)”、“例如”等条件语言通常意图表达某些实施例包括而其它实施例不包括某些特征、元件和/或状态。因此，这种条件语言通常不意图暗示特征、元件和/或状态以任何方式对于一个或多个实施例是必需的，或一个或多个实施例必然包括用于在有或没有作者输入或提示的情况下决定这些特征、元件和/或状态是否包括在任何特定实施例中或在任何特定实施例中执行的逻辑。
另外，本文可能已经使用了以下术语。除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”和“该”包括复数参考对象。因此，例如，对项目的引用包括对一个或多个项目的引用。术语“一个”是指一个、两个或更多个，并且通常适用于选择某些或全部的数量。术语“多个”是指项目中的两个或多个。术语“约”或“大约”意味着数量、尺寸、大小、配方、参数、形状和其它特性不需要是精确的，但是可根据需要近似和/或更大或更小，从而反映可接受的公差、转换因子、四舍五入、测量误差等以及本领域技术人员已知的其它因素。术语“基本上”意味着所叙述的特性、参数或值不需要精确地实现，而是可以不排除该特性所意图提供的效果的量发生偏差或变化，包括例如公差、测量误差、测量精度限制以及本领域技术人员已知的其它因素。
数值数据可以范围格式在本文表达或呈现。应当理解的是，这种范围格式仅仅是为了方便和简洁地使用，且因此应该被灵活地解释为不仅包括明确地叙述为范围极限的数值，而且还被解释为包括该范围中所含的所有单独数值或子范围，如同每个数值和子范围都均明确地叙述一样。作为说明，“约1至5”的数值范围应被解释为不仅包括约1至约5的明确叙述的值，而且还应被解释为还包括指示范围内的单独值和子范围。因此，此数值范围内包括诸如2、3和4的单独值以及诸如“约1至约3”、“约2至约4”和“约3至约5”、“1至3”、“2至4”、“3至5”等子范围。同样的原理适用于仅列举于一个数值的范围(例如，“大于约1”)且应适用，而与范围的宽度或所描述的特性无关。为了方便起见，可在公共列表中呈现多个项目。然而，这些列表应被解释为列表中的每个成员均单独地表示为单独且唯一成员。因此，这种列表中没有单独的成员应仅仅基于它们在公共组中的呈现而没有指出反例被解释为事实上等效于同一列表中的任何其它成员。另外，如果术语“和”以及“或”与项目列表结合使用，那么它们将被广义地解释为：所列举项目中的任何一个或多个项目均可单独使用或与其它列举的项目组合使用。除非上下文另有明确规定，否则术语“替代地”是指选择两种或更多种替代物中的一种，并且不意图将该选择仅限于列出的那些选择，或仅仅是一次列出的替代物中的一种。
本文所公开的过程、方法或算法可交付给处理装置、控制器或计算机(可包括任何现有的可编程电子控制装置或专用电子控制装置)/由其实施。类似地，该过程、方法或算法可存储为可由控制器或计算机执行的呈许多形式的数据和指令，该形式包括(但不限于)永久地存储在诸如rom装置的不可写存储介质上的信息以及可变地存储在诸如软盘、磁带、cd、ram装置以及其它磁性和光学介质的可写存储介质上的信息。该过程、方法或算法还可在软件可执行对象中实施。替代地，该过程、方法或算法可全部或部分使用合适的硬件部件(诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或其它硬件部件或装置)或硬件、软件和固件部件的组合来实施。这样的示例性装置作为车辆计算系统的部分可以是车载的或可以是远程非车载的，并且与一个或多个车辆上的装置进行远程通信。
虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意图通过这些实施例描述由权利要求书所含的所有可能形式。说明书中使用的词汇是描述性词汇，而不是限制性的词汇，且应当理解的是，可以进行各种变化而并不脱离本公开的精神和范围。如先前所述，各个实施例的特征可组合成形成可以不明确描述或说明的本公开的进一步实施例。虽然各个实施例就一个或多个期望特性而言可能已经描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术实施方案，但是本领域一般技术人员认识到，可牺牲一个或多个特征或特性以实现取决于具体应用和实施方案的期望整体系统属性。这些属性可包括(但不限于)成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场适销性、外观、包装、大小、服务能力、重量、可制造性、便于组装等。因而，就一个或多个特性而言，描述为期望性不及其它实施例或现有技术实施方案的实施例不在本公开的范围之外并且对于特定应用可以是所期望的。