相关申请的交叉引用
本申请要求在2017年9月25日提交的美国专利申请第15/714,452号的优先权，其通过引用结合于此。
本申请总体上涉及磁流变(mr)流体离合器设备，并且更具体地，涉及在主动运动控制或悬架系统中使用此类设备进行运动的动态控制的主体。
背景技术：
在期望方向上移动的主体(诸如车辆)不可避免地经受其它方向的运动。这种不期望的运动往往由主体行进通过的介质中的干扰引起。例如，在车辆中，无论是在陆地、海上或空中行进，都可能遇到缺陷、颠簸、波浪、气穴等。充其量，此类随机加速会引起主体中的个人的移位、不适或烦躁。这也可能引起主体中的货物的振动和不期望的水平或竖直运动。对于某些易受影响的个人，这些随机加速度可能引发晕车的侵袭。然而，在一些情况下，特别剧烈的加速会导致操作者短暂地失去对主体的控制。此外，货物在受加速或冲击时可能会损坏。即使静止，也可能存在与车辆发动机相关联的一些残余振动。在运动中，即使在平稳的道路上，这种残余振动也可能变得令人厌烦。
主体的悬架系统的主要目的是在介质(诸如道路)与底盘之间提供竖直或水平的顺应性，以便将底盘占用者或货物与道路的粗糙度隔离并保持接触点，从而提供用于将力从接触点传递到底盘的路径。在主体为轮式主体的应用中，接触点也用于改变主体的速度或方向。在轮式主体中，一些常见的独立悬架连杆的示例通常被称为支柱及连杆(也称为麦克弗森支柱)、双a臂(也称为双叉形杆或sla)、拖尾臂、半拖尾臂、多连杆、叉、剪刀、枢轴等等。
在车辆(诸如汽车)中，每个车轮组件通过一个或多个连杆连接至底盘。连杆被定义为在每个端部具有接头或多个接头的基本上刚性的构件，其允许发生特定的运动。这些连杆可以控制车轮在颠簸道路上的上下运动时的运动(或路径)。这些连杆还必须将在轮胎-道路交接处生成的力传递到底盘。通常在连杆的端部使用橡胶衬套，以减少振动至底盘的传递。遗憾的是，使用衬套还将对准确控制车轮运动可能不期望的顺应性引入连杆中。
在主动悬架中，受控的力例如通过在车辆主体及其成员的簧载质量与车轮组件的非簧载质量之间的液压或电动致动器引入悬架中。非簧载质量为再现未由悬架系统承载的车辆的那些部件的运动产生的惯性力的等效质量。非簧载质量主要包括车轮组件、与车轮组件相关联的任何质量减震器以及悬架连杆的质量的一部分。簧载质量为由悬架系统承载的车辆的那些部件(包括主体)的质量。主动悬架系统可能引入独立于相对车轮运动和速度的力。
通常，所有的运动学诱导的车轮力为由轮胎与道路之间的相互作用产生的力或由非簧载质量的运动生成的惯性力。轮胎与道路之间发生的力经由悬架系统传递到主体。只要车轮组件相对于平滑的路面不改变其水平位置或角定向，就不会产生实质的横向或纵向轮胎力(忽略摩擦)。
给定的一对车轮的胎面宽度被定义为轮胎与道路的接触点的中心之间的横向距离。当大多数乘用车独立悬架上的车轮弹起和回弹时，胎面宽度变化。实心轴悬架(通常不因乘坐质量和重量问题而受益)和全拖尾臂悬架(通常仅用于直线赛车上的后悬架，如用于曳力赛车)通常不受胎面宽度变化的影响。在常用的乘用车独立悬架(诸如支柱和sla悬架)上，相当短的悬架连杆围绕主体上的固定点或轴线在车轮组件的内侧枢转。因此，从车辆的任一端观察，连杆的外端(附接到车轮组件)被约束为相对于主体以基本上圆形的路径移动。该连杆运动改变了轮胎底部相对于主体的位置，从而改变整个胎面宽度。
胎面宽度变化产生横向力、较高的侧倾阻力和车辆的方向稳定性的劣化。传统的乘用车通常具有在回弹期间随着弹跳而变宽和变窄的胎面宽度。当隆起块同时压缩独立轮轴的两个车轮时，通过一个车轮的横向运动施加到车辆主体的横向力趋于由来自另一个车轮的横向力平衡。遗憾的是，隆起块很少在车辆的两侧同时生成相等的弹跳和回弹，并且不平等的车轮运动导致从胎面宽度变化向车辆主体施加净横向力。
由于胎面宽度变化是不期望，将传统的悬架构造成几何地消除胎面宽度变化由于前后悬架的理论“侧倾中心”的定位而趋于在转弯期间产生不可接受的侧倾水平。过度的侧倾量对于驾驶员和乘客而言是不舒服的，可能会对轮胎抓地力产生不利影响，并且使用了避免悬架在颠簸转角达最低点所需的有价值的悬架行程。悬架侧倾中心为车辆中心(从前方观察)和轮轴中心(从侧面观察)的理论点，在受到离心力时，车辆主体将围绕该轮轴中心旋转。悬架侧倾中心也是横向力可以被视为通过悬架有效地施加到簧载体质量的点。因此，车辆主体侧倾的趋势与辊体中心与主体重心之间的距离成正比，并且使侧倾最小化的侧倾中心的最佳位置处于载簧质量的重心的高度。然而，侧倾中心越高，胎面宽度变化越大。在侧倾中心在地平面之上的情况下，胎面宽度在弹跳时会增加并且在回弹时会减小。应理解，侧倾中心的位置随着悬架位置而不断变化。
车轮外倾角为调节车辆悬架特性的另一变量。外倾角为车轮中心平面与至道路平面的垂直面之间的角度。当轮胎的顶部向外倾斜远离车辆中心时，外倾角为正的，而当向内倾斜时，外倾角为负的。当车辆装载到其设计重量时，稍微正的外倾角值(例如0.1度)被认为在保持轮胎在冠状路面上尽可能直立时是理想的，因为其具有低的侧倾阻力和均匀的轮胎磨损。许多乘用车悬架采用设定在约零度至负1.3度之间的静态外倾角，并通过选择性悬架顺应性来影响动态外倾角变化，以抵消负静态外倾角，从而在转弯时在外胎上提供接近零的外倾角。有些人表示，在所有情况下将外倾角保持近似于零是现代悬架系统的主要目标，也许是因为轮胎全部设计为以特定的外倾角运行以获得最佳的抓地力，并且甚至与该角度的小偏差也可以减小轮胎抓地力。
当具有独立悬架的车辆转弯时，车轮趋于与主体一起倾斜。因此，在车辆主体朝向弯曲处的外侧侧倾时，外轮相对于道路进入正外倾角，从而减小其横向抓地力。为了应对这种影响，许多悬架连杆设计成在弹跳时几何地引起负外倾角并在它们回弹时引起正外倾角，即使此类几何外倾角调节将导致颠簸期间以及转弯期间的外倾角偏移。
具有相对柔软悬架的车辆在制动和加速期间趋于俯仰，在重制动下前部下降而后部上升，并且在硬加速期间相反。这种俯仰运动趋于在简单的线性加速和减速期间在车辆乘员的颈部肌肉上施加比在没有此类主体旋转的情况下更多的应变。此外，许多乘客认为俯仰运动是令人反感的。许多悬架包括防俯冲(以减少制动期间的向前俯仰)和防蹲(以减少加速期间的向后俯仰)构造，以减少这种影响。
简单的防俯冲设计的示例为使用前悬架中的前导臂和后悬架中的拖尾臂。通过前导臂，主体上的有效臂枢轴在车轮处的有效臂枢轴的后方。对于拖尾臂，有效枢轴的相对位置是反向的。在制动作用下，制动钳趋于随车轮一起旋转，以在主体前部产生向上的反作用力，并在后部产生向下的力，从而产生防俯冲效果。传统的悬架连杆(诸如双叉形杆)可以设计成具有成角度地产生有效前导臂长度的叉形杆枢轴。然而，此类布置趋于在弹跳和回弹期间引起不期望的轮后倾角度变化。因此，一些制造商通过仅修正能起作用的制动器的百分比(通常，约为50％)来妥协。此外，仔细计算出以匹配特定前/后制动力分布的防俯冲几何形状将很少给出防蹲的完美修正。
通常需要改进悬架构造，特别是与主动悬架控制装置一起使用。
用于机动车的侧倾杆通常用于将机动车一侧车轮的车轮悬架与机动车另一侧的同一轮轴的相应车轮的车轮悬架弹性耦接。执行耦接，使得当一个车轮向内偏转时，另一个车轮的弹簧作用也沿向内偏转的方向作用。因此，机动车在朝向曲线外侧的横向斜率在机动车曲线行驶期间减小，部分是因为在曲线中作为外轮的特定车轮的车轮悬架受在曲线中作为内轮的车轮的车轮悬架的弹簧系统额外支撑，并且部分是因为在曲线中作为内轮的车轮的车轮悬架在某种程度上被迫相对于车辆的底盘向内偏转方向。
相比之下，在直线行驶期间，侧倾杆不大可能影响车辆的弹簧作用特性。
然而，如果铺道不平坦，使得车辆一侧的一个车轮被迫向内偏转方向，而车辆另一侧的相应车轮必须沿向外的偏转方向移动以保持期望的道路接触，由于侧倾杆趋于相互抵消由侧倾杆耦接的车轮悬架相对于车辆主体的相反运动，所以驾驶平稳性受到侧倾杆的影响。因此，在直线行驶期间，侧倾杆可能不期望地使一个车轮的振动传递到相同轮轴的相对车轮，这损害驾驶平稳度。
如果在直线行驶期间关闭侧倾杆，则可以消除施加在侧倾杆上的安全性与舒适性要求之间的这种矛盾，并且在曲线行驶期间再次自动打开。如果侧倾杆可以主动地控制车轮之间的弹性耦接，则可以进一步改进。
现有技术的具有主动扭力杆的侧倾杆的缺点在于，为了安全起见，在弯曲行驶期间侧倾杆的开启(耦接)一般必须自动且非常快速地进行，因为否则车辆可能在曲线行驶中变得不可控。与致动器的这些要求相关联的现有技术侧倾杆的高成本已经导致以大系列制造的模型中(在大量制造的车辆中)不使用开启侧倾杆(也称为“主动侧倾杆”)。
动态振动控制对于手持式电动工具(特别是具有冲击驱动的手持式电动工具，诸如手持式电动工具)可能受到相当大的振动的旋转锤/凿锤等也是有益的。当这些振动被传递到用于将手持式电动工具压靠在工件上的手柄时，操作者感觉到振动不舒服，并且长期暴露于此甚至可能导致伤害。为此，通常使用双层壳体来提供旋转锤的线性振动减震，在双层壳体的情况下，整个锤子悬置在外壳中使得其在其工作方向上具有弹性。这种设计相对昂贵，且不能将振动降低到舒适的水平。
基于此，本发明的一个目的是改进最初描述类型的手持电动工具，使得通过使用mr流体致动器单元显著减少与工具脱离的手柄上的振动量。
技术实现要素：
本公开的一个目的是提供使用磁流变流体离合器设备的新型主动运动控制系统。
本公开的另一个目的是提供使用磁流变流体离合器设备的新型主动悬架控制系统。
本公开的又一个目的是在乘用车中使用此类系统。
因此，根据本公开的第一实施例，提供了一种主动悬架系统，其包括：平台；支撑机构，其支撑该平台，该支撑机构具有剪刀机构，该剪刀机构将平台约束为竖直运动，从而提供至少一个自由度(dof)以允许该平台的竖直调节；至少一个电机；至少一个磁流变(mr)流体离合器设备，其耦接至至少一个电机以从电机接收转矩，该mr流体离合器设备可控制成传递可变量的转矩；以及传动装置，其位于至少一个mr流体离合器设备与支撑机构或平台之间以将从至少一个mr流体离合器设备接收到的转矩转换为使平台沿dof的至少一个方向移动的力。
此外，根据第一实施例，至少一个传感器提供例如指示平台的竖直位置的信息，并且控制器用于接收指示平台的竖直位置的信息并用于输出控制至少一个mr流体离合器设备在主体上施加期望的力的信号，以根据期望的运动行为来控制平台的运动。
此外，仍然根据第一实施例，至少一个mr流体离合器设备中的两个接收例如来自至少一个电机的转矩，两个mr流体离合器设备以相反的方向输出转矩，以经由支撑机构引起平台的往复运动。
此外，仍然根据第一实施例，例如，带式减速机构将至少一个电机耦接至至少一个mr流体离合器设备。
此外，仍然根据第一实施例，剪刀机构具有例如一对剪刀，该一对剪刀将平台约束为竖直运动。
此外，仍然根据第一实施例，支撑机构包括例如结构，剪刀机构可操作地安装到该结构。
此外，仍然根据第一实施例，至少一个mr流体离合器设备和至少一个电机例如至少部分地位于该一对剪刀之间。
此外，仍然根据第一实施例，至少一个mr流体离合器设备和至少一个电机例如位于至少部分地在平台的占地面积中的平台下方。
此外，仍然根据第一实施例，支撑机构例如由用于平台的水平位置调节的至少一个轨道支撑。
此外，仍然根据第一实施例，至少一个电机和至少一个mr流体离合器设备例如安装在支撑机构的结构上，以便在水平位置调节期间相对于至少一个轨道与平台平移。
此外，仍然根据第一实施例，传动装置包括例如用于至少一个mr流体离合器设备中的每个的张紧构件，该张紧构件在平台或支撑机构上施加拉力。
此外，仍然根据第一实施例，例如，提供至少一个mr流体离合器设备中的两个，两个mr流体离合器设备中的一个经由其张紧构件在平台上拉动以用于平台的向下运动，而两个mr流体离合器设备中的另一个经由其张紧构件在支撑机构上拉动以用于平台的向上运动。
此外，仍然根据第一实施例，具有至少一个惰轮的塔架例如连接至支撑机构的结构，以用于将至少一个mr流体离合器设备的张紧构件引导为拉动平台和支撑件中的一者以引起平台的向上运动。
此外，仍然根据第一实施例，传动装置包括例如用于至少一个mr流体离合器设备中的每个的滑轮，该滑轮直接连接至至少一个mr流体离合器设备的轴。
此外，仍然根据第一实施例，平台例如为座椅底座。
此外，仍然根据第一实施例，平台例如为担架底座。
附图说明
图1为在本公开的系统中使用的磁流变流体离合器设备的示意图；
图2为用于座椅平台的使用图1所示的mr流体离合器设备的主动悬架系统的示意图；
图3a为图2的主动悬架系统的齿轮传动实施方式的示例性侧视图；
图3b为图3的主动悬架系统在升高时的齿轮传动实施方式的透视图；
图3c为图3的主动悬架系统在下降时的齿轮传动的透视图；
图4a为图3的主动悬架系统在升高时的缆线实施方式的透视图；
图4b为图3的主动悬架系统在下降时的缆线实施方式的透视图；
图5为使用用于乘用车的车轮组件的mr流体离合器设备的主动悬架系统的透视图；
图6为作用在主体组件的结构连杆上的单个mr流体离合器设备的透视图；
图7为作用在主体组件的结构连杆上的一对mr流体离合器设备的透视图；
图8a为作用在主体组件的滚珠丝杠的螺母上的一对mr流体离合器设备的示意性剖视图；
图8b为作用在主体组件的滚珠丝杠上的一对mr流体离合器设备的示意性剖视图；
图9为具有侧倾杆的乘用车的示意图；
图10为主动悬架系统中具有一对mr流体离合器设备的侧倾杆的示意图；
图11为脱离的侧倾杆部分的透视图，该侧倾杆部分均由主动悬架系统中的一对mr流体离合器设备和连杆操作；
图12为脱离的侧倾杆部分的透视图，该侧倾杆部分均由主动悬架系统中的一对mr流体离合器设备和齿轮操作；
图13至图17为使用mr流体离合器设备的乘用车的主动悬架系统的示意图；
图18和图19为使用mr流体离合器设备的乘用车的主动转向系统的示意图；
图20为使用mr流体离合器设备的用于乘用车的主动枢转点和可伸展的悬架连杆的示意图；
图21为使用图1的一个或多个mr流体离合器设备的mr流体致动器单元的示意图；
图22为根据本公开的使用具有mr流体致动器单元的主动悬架的具有手柄的电动工具的示意图；
图23为具有图22的工具的平移运动的手柄的示意图，其示出了mr流体致动器单元；
图24为具有主动悬架系统的手柄的示意图，其中，主动悬架系统在手柄余工具之间的枢转点处具有mr流体致动器单元；
图25a为使用装配到具有2个自由度(dof)的座椅上的mr流体致动器单元的动态运动控制系统的示意图；
图25b为图25a的mr流体致动器单元的2dof机构的示意图；
图26为使用装配到具有3dof的座椅的mr流体致动器的动态运动控制系统的示意图；
图27为使用装配到共享单个动力源的一排座椅上的mr流体致动器单元的动态运动控制系统的示意图；
图28为主动悬架连杆的示意图；
图29为根据图2的主动悬架系统的实施方式的主动平台的透视图；
图30a为图29的主动平台的侧视图，其中，座椅底座被升高；
图30b为图29的主动平台的侧视图，其中，座椅底座被降低；
图31为图29的主动平台的mr流体致动器单元和传动装置的透视图；
图32为图29的主动平台的mr流体致动器单元的仰视图；
图33为图29的主动平台的mr流体致动器单元中的一个的剖视图；以及
图34为图29的主动平台的mr流体致动器单元的mr流体离合器设备的剖视图。
具体实施方式
参考附图并且更具体地参见图1，示出了通用磁流变(mr)流体离合器设备10，其被配置成基于接收到的输入电流提供机械输出力。图1的mr流体离合器设备10为可以在下文描述的系统中使用的mr流体离合器设备的简化表示。在下文描述的系统中使用的mr流体离合器设备可具有额外的部件和特征，诸如鼓、冗余电磁体、mr流体膨胀系统等。具体地，下文所述的mr流体离合器设备10可为mr流体致动器单元11(图21)的一部分。
mr流体离合器设备10具有带有径向盘13的驱动构件12，该组件也称为输入转子。mr流体离合器设备10还具有带有环形板15的从动构件14，该环形板与径向盘13相互缠绕以限定填充有mr流体16的环形室，该环形室由与从动构件14成一体的外壳17界定。从动构件14和环形板15的组件也称为输出转子。在图1的示例中，驱动构件12可为与动力输入机械连通的输入轴，并且从动构件14可与动力输出(即，力输出、转矩输出)机械连通。mr流体16为一种智能流体，其由布置在载流体(通常为一种油)中的可磁化粒子构成。mr流体也可在没有流体的情况下仅由可磁化的粒子组成。当经受磁场时，流体可增加其表观粘度，潜在地增加到成为粘塑性固体的程度。表观粘度由工作剪切应力与在相对剪切表面(即驱动侧上的径向盘13的剪切表面与环形板15及环形室17中的外壳17的壁的相对剪切表面之间所包括的mr流体的工作剪切速率之间的比率限定。磁场强度主要影响mr流体的屈服剪切应力。可以通过经由使用控制器改变由集成在外壳17中的电磁体18产生的磁场强度(即，输入电流)来控制处于其激活(“接通”)状态的流体的屈服剪切应力。因此，mr流体的传递力的能力可以用电磁体18来控制，从而用作构件12和构件14之间的离合器。电磁体18被构造成改变磁场的强度，使得构件12和构件14之间的摩擦力足够低以允许驱动构件12与从动构件14一起自由旋转，并且反之亦然。
参考图21，mr流体致动器单元11总体上被示为由动力源a(例如，电机)、减速器b、mr流体离合器设备10和输出装置c或机构中的至少一者构成。输出装置c可为旋转到旋转装置或旋转到线性装置。在图21中，mr流体致动器单元11具有两个mr流体离合器设备10。可替代地，可以设想具有单个mr流体离合器设备10，其带有偏压构件或类似的施力构件来提供对抗力以使mr流体致动器单元11能够双向输出。
根据图2，主动悬架系统总体上以20示出，其包括上述类型的mr流体离合器设备10。据信这种悬架是“主动的”，因为它通过受控的致动器将力施加到平台。此类力可独立于悬架平台的环境中或悬架平台处的相对运动和速度。主动悬架系统20具有或接收来自动力源21(诸如电机)的致动。主动悬架系统20具有连杆22形式的机构，该机构耦接至平台23(例如，仅举几个例子，座椅、托盘、担架、卡车舱、运输箱)，以用于将由mr流体离合器设备10输出的运动传递到平台23，每个mr流体离合器设备10以相反方向输出旋转。一个或多个传感器24提供指示平台23的状态的信息，并且控制器25接收指示平台23的状态的信息，并将信号输出到mr流体离合器设备10，以使mr流体离合器设备10对悬架平台23施加力。可替代地，传感器24可以位于支撑平台23的结构上和/或在主动悬架系统的部件上，以测量任何此类部件的状态。可提供与连杆22平行的附加部件，诸如空气弹簧26或类似的偏压装置。需指出，为了简单起见，以一个自由度的控制来描述说明，但可以使用多个致动器来控制主体的多个自由度。此外，多个mr流体离合器设备可以共享相同的动力源，如图2所示，两个mr流体离合器设备10经由传动装置27接收来自单个电机21的致动动力。传动装置27被示出为具有滑轮和皮带，但是可为其它类型，如齿轮箱、链条和小齿轮等。其它装置可以用作作为空气弹簧的替代物的可变力源。
可变动力源与mr流体离合器设备10的组合具有混合动力系统的优点，在混合动力系统中，一个装置或另一个装置可以根据工作条件进行控制(或两者同时)。在动力源为电机的示例中，可以控制电机速度和可用转矩以及由mr流体离合器设备10传递的转矩。这可能会增加潜在的工作点，同时提高系统的整体性能或效率。mr离合器的输出可以与输入脱离。在一些应用中，这可能有助于将惯性与输入脱离，以免影响输出的响应时间。
图3a至图3c表示图2的系统20的实施方式，其中，相同的附图标记将表示相同的部件。在图3a至图3c的系统20的实施例中，在电机21与mr流体离合器设备10之间设置有减速级30和31(即由皮带和滑轮构成的传动装置)以减小电机输出的转速并增加可用转矩。机构22包括小齿轮32和33，其中一个连接至mr流体离合器设备10以提供机构22的输出齿轮34的顺时针旋转，另一个连接至mr流体离合器设备10以提供输出齿轮34的逆时针旋转。因此，输出齿轮34也为连杆或机构22的一部分，可沿两个方向旋转，并且具有输出臂35，输出臂35具有枢转端，该枢转端至少以上下运动转换由mr流体离合器设备10传递的旋转。连杆22还可以包括支撑机构，该支撑机构具有与地面或车辆底盘交接的底座，并且具有与座椅交接的平台23。支撑机构36的位移由上述mr流体离合器设备10的布置致动。尽管未示出，传感器24和控制器25分别采集指示平台23的状态、支撑平台23的结构的状态和/或主动悬架系统20的部件的状态的信息，并基于该状态将信号输出到mr流体离合器设备10。例如，控制器25可被编程为平台23的期望行为。期望的行为可以为舒适的行为，在该行为中，平台23不得在特定方向(例如，上下)上暴露于超出给定水平的加速度。因此，控制器25将控制mr流体离合器设备10的动作，以确保平台23在期望行为的限度内移动，尽管该结构(例如，车辆底盘)受到干扰。同样，期望的行为可以为致使平台23在一些可控方向上限制其运动范围的控制行为。因此，仅举几例例子，主动式悬架系统20以及下面描述的悬架的其它实施例采用主动控制，其中，力被施加以控制物品(诸如乘客支撑平台或车轮组件)的运动行为。
图4a至图4b表示图2和图3a至图3c的系统20的实施方式，其中，相同的附图标记将表示相同的部件。机构22代替依赖于刚性连杆、小齿轮和齿轮，而是依赖于缆线或钢筋束40以及提供对抗力的绞盘或滑轮41，以将平台23保持在期望状态。在该实施方式中，两个mr流体离合器设备10沿相同的方向转动。通过一个mr流体离合器设备10将平台23的点拉到高于另一个mr流体离合器设备10，另一个mr流体离合器设备10将平台23上的点拉到低于第一mr流体离合器设备10，来获得对抗效果。需指出，通过使用滑轮并且通过使两个mr流体离合器设备10都低于或高于平台23上的安装点，可以获得相同的效果。
图1的mr流体离合器设备10可在用于将车轮组件从轮式车辆的簧载体悬置的各种车轮悬架中使用。mr流体离合器设备10允许车轮组件通过如由机械止挡件限制的弹跳和回弹竖直行程相对于簧载体运动。仅举几个例子，车轮组件可以为乘用车(诸如汽车)的后轮组件或前轮组件、摩托车的前轮组件或后轮组件、运输车的前轮组件或后轮组件。在一些构造中，相对旋转中心被布置在它们各自的枢轴的后方和外侧。
在一些情况下，在汽车静止并被加载到其设计重量的情况下，上部相对旋转中心和上部枢轴沿着第一大致水平的线布置，并且下部相对旋转中心和下部枢轴沿着第二大致水平的线布置。上部旋转中心和下部旋转中心优选地通过不同的臂长度与它们各自的枢轴脱离。应从iso/is2958中了解“设计重量”一词，其规定了取决于座椅数量的乘用车的载荷。通常，悬架大致在其静止设计重量时的竖直行程的中心。在一些实施例中，主动悬架系统包括适于接收电力的电机，其与mr流体离合器设备10中的一个或多个耦接以产生主动控制力。
根据图5、图6和图7，主动悬架系统可包括用于每个车轮组件的子系统50，其中，耦接至车轮组件的结构连杆51的运动限定相对旋转中心，并且其耦接至簧载体，例如借助于枢轴和附件(诸如弹簧52和齿条54)。在图5和图6中，使用单个mr流体离合器设备10，其中，在结构连杆51上具有小齿轮53，其通过在齿条部分54上施加力在无偏压的方向上将结构连杆51的运动制动而充当mr制动器。在图7中，在结构连杆51上使用一对mr流体离合器设备10，每个mr流体离合器设备10具有一个小齿轮53，以限定用于将来自电机70的旋转输出转换成附接到簧载体的齿条部分54的前后平移的机构。相同的布置可用于将构件51相对于齿条54的前后平移运动转换为小齿轮53的旋转运动，并且使用mr流体离合器设备将旋转运动传递到电机70，从而通过电机70进行再生制动提供回收能量的方式。
在一些构造中，第一结构连杆可耦接至车轮组件以限定第一相对旋转中心，并且可在第一枢轴处旋转地耦接至簧载体，其中，悬架还包括第二结构连杆，该第二结构连杆耦接至车轮组件以限定在所述第一相对旋转中心上方的第二相对旋转中心，并且在第一枢轴上方的第二枢轴处旋转地耦接至簧载体。车轮悬架可以限定被选择成当附接在第一或第二结构件中的任一者与簧载体之间的结构连杆51在其竖直行程内移动通过主动控制范围时使车轮组件的水平动力学位移最小化的几何形状。
参考图8a，子系统80使用一对mr流体离合器设备10以使用由电机82(尽管如前所述也可以使用多个电机)提供的动力来控制具有螺杆81的滚珠丝杠的螺母83的旋转。因此，来自电机82的旋转输出被转换成螺杆81的前后平移。子系统80可被放置在卷簧(如图5)的中间，或者平行于支柱或弹簧/减震器系统。
参考图8b，子系统85使用一对mr流体离合器设备10以使用由电机87提供的动力来控制螺杆86的旋转。使用机构84和84'将来自电机87的旋转输出传递到mr流体离合器设备10的输入。输入机构84可以沿顺时针方向转动，而输入机构84'可以沿逆时针方向转动。因此，由mr流体离合器设备10中的任一个引起的旋转由滚珠丝杆86转换成与滑动构件88连接的螺母89的前后平移。子系统85可被放置在卷簧(如图5)中的中空中央体积的中间，或者平行于支柱或弹簧/减震器系统。
在图5至图8所示的实施例中，电机和mr流体离合器设备10可以位于车轮组件远侧，如图13至图17所示，在这些图中示出了将电机致动传递到车轮组件的各种构造。图5至图8示出了构造成接收来自mr流体离合器设备10的力以主动地控制车轮组件或车辆的其它部件的不同机构。远程致动可使用液压管或缆线传递，该液压管或缆线形成该机构的一部分。
参考图9和图10，根据另一个实施例，主动悬架系统可应用于用于机动车的侧倾杆90。为了简单起见，侧倾杆90被示为在车辆的后轮上，但是也可以在前轮上使用另一个侧倾杆90。这种前侧倾杆和后侧倾杆90的布置非常适合于在突然停止或加速时对车辆进行平坦化。如图10所示，侧倾杆90为可旋转地固定在车辆底盘上的分割扭力杆。侧倾杆90具有一对mr流体离合器设备10，其连接至车辆的相同轮轴的两个相对的车轮悬架，从而通过mr流体离合器设备10的作用和来自电机21的致动同时控制侧倾杆90的相对侧。侧倾杆90具有用于mr流体离合器设备10的区域，以在相对的车轮悬架的作用运动之间主动地产生力。
参考图11，两个侧倾杆部分110为使用具有两对mr流体离合器设备10和连杆111(即，传动装置)的主动悬架系统连接至底盘(或主体)的机构，由此，相对的车轮悬架(即，在侧倾杆部分110的端部)的作用运动可在关闭状态下完全脱离，从而对车轮的行为具有可忽略的影响。在打开状态下，相对的车轮悬架的弹簧作用运动的最小弹性耦接必须由侧倾杆部分110提供。
因此，图11的分割侧倾杆可具有连接至构成mr流体致动器单元的mr流体离合器设备10的动力源(即，电磁或液压电机)112。mr流体致动器单元被安装到形成分割毂的侧倾杆部分110的两端中的每个，每个端部控制轮轴的一个车轮。然后通过布置在右轮轴上的一对mr流体离合器设备10以及布置在左轮轴上的另一对mr流体离合器设备10，独立地控制每个轮轴。结果是作为受控力的主动悬架经由在车辆主体及其乘员的簧载质量与车轮组件的非簧载质量之间的侧倾杆部分110、独立于相对位置或速度被引入到车轮组件。
参考图12，示出了与图11相似的构造，但是使用齿轮传动装置120(例如，锥齿轮)代替连杆111。因此，由于主动悬架系统具有单个电机121和用于每个侧倾杆部分110的两个mr流体离合器设备10，所以侧倾杆部分110彼此被独立地控制。图12示出了两个电机121，但是仅可以使用一个具有分布力的电机。
在上述布置中，为了提高侧倾杆的可靠性，使用mr流体离合器设备10的布置将侧倾杆部分彼此连接。因此，可以在车辆的直线行驶期间自动地将侧倾杆部分彼此脱离，并且在曲线行进期间再次自动地将它们耦接在一起。这通过传感器24收集车辆的状态并且控制器25适当地控制mr流体离合器设备10来完成。
还考虑到离合器设备将第一侧倾杆部分连接至第二侧倾杆部分，使得它们取决于车辆的实际和/或预期的横向加速度而一致地旋转。因此，可以在车辆的直线行进期间使侧倾杆自动地脱离，并且在曲线行驶期间将其再自动地耦接在一起。
如果第一侧倾杆部分和第二侧倾杆部分可彼此连接以一致地旋转，使得其可以作为整体被离合器设备轴向移位，则侧倾杆的离合器设备可以根据替代实施例来实施。离合器设备可以优选地取决于车辆的速度和方向盘的转向角和/或角速度和/或车辆的横向加速度来控制，所有这些都可以为由传感器24获得的车辆的状态的一部分。为了在可能的故障期间排除安全隐患，离合器设备可具有冗余度，使得在缺陷的情况下维持至少部分地起作用。在另一个实施例中，具有mr流体离合器设备10的主动悬架系统可以平行或同心地安装到软扭力杆，并且仅用作刚度增加器。因此，如上所述的主动悬架系统为相对成本有效的半主动或完全主动的侧倾杆，其在曲线行驶期间以及在避让机动动作中总是足够有效，并且还影响车辆的弹簧动作特性以提高驾驶平稳度。
在图13中，mr流体离合器设备10位于远侧，而弹簧130和液压致动器或活塞131位于每个车轮处。mr流体离合器设备10使用两个不同的液压导管132和133在两个方向上向每个车轮提供主动运动控制。一个液压导管可用于在一个方向上将所需的主动运动控制力传递到车轮处的液压致动器或活塞131，而另一导管可用于沿另一方向传递力。偏压构件或弹簧130可用于支撑簧载重量并将载荷的一部分传递到非簧载重量。
在图14中，mr流体离合器设备10和组合的弹簧和致动器或活塞系统140(即，活塞被偏压到压力油的偏压活塞系统)位于远侧。mr流体离合器设备10使用每个车轮单个液压导管在一个方向上为每个弹簧和致动器或活塞系统140提供主动运动控制力。系统140中的弹簧提供偏压力以维持导管140中的给定压力，而mr流体离合器设备10提供额外的力以主动地控制输出力。液压导管141可用于将所需的主动运动控制力在一个方向上传递到弹簧系统。弹簧致动器或活塞系统140与车轮致动器或活塞143之间的力由液压导管142传递。只有一个液压致动器或活塞143被安装在车轮处，以向车轮提供力。偏压构件或弹簧140可用于支撑簧载重量，并且使用导管142将载荷传递到非簧载重量。导管142然后用于支撑簧载重量并为主动悬架系统提供力。所示系统只能在一个方向上提供力。在一些应用中，仅在一个方向上提供主动悬架可提供比被动悬架系统可接受的改进。
在图15中，mr流体离合器10以及组合的弹簧和致动器或活塞系统150位于远侧。mr流体离合器设备10使用每个车轮两个液压导管在两个方向上为每个弹簧和致动器或活塞系统150提供主动运动控制力。液压导管151a可用于在一个方向上将所需的主动运动控制力传递到弹簧系统，而液压导管151b用于沿另一个方向传递力。弹簧致动器或活塞系统150与车轮致动器或活塞152之间的力由液压导管153传递。致动器或活塞152被安装在车轮上，以向车轮提供力。偏压构件或弹簧150可用于支撑簧载重量，并且使用导管153将载荷传递到非簧载重量。导管153然后用于支撑簧载重量并为主动悬架系统提供力。再者，系统150中的弹簧提供偏压力以维持导管153中的给定压力，而mr流体离合器设备10提供额外的力以主动地控制输出力。
在图16中，mr流体离合器设备10和弹簧致动器或活塞系统160位于远侧。只有一个液压致动器或活塞被安装在车轮处，以便使用2个不同的液压导管在两个方向上向车轮提供力。mr流体离合器设备10使用每个车轮一个液压导管161在一个方向上向每个弹簧和致动器或活塞系统提供主动运动控制力，而使用液压导管163在另一个方向上将主动运动控制力施加在车轮致动器或活塞162处。弹簧致动器或活塞系统160与车轮致动器或活塞162之间的力由液压导管164传递。致动器或活塞162被安装在车轮处，以向车轮提供力。偏压构件或弹簧160可用于支撑簧载重量，并且使用导管164将载荷传递到非簧载重量。导管164然后用于支撑簧载重量并为主动悬架系统提供力。系统160中的弹簧提供偏压力以维持导管164中的给定压力，而mr流体离合器设备10提供额外的力以主动地控制输出力。
在图17中，mr流体离合器设备10位于远侧。所示的系统可以在两个方向上提供力。液压致动器或活塞被安装在车轮处，以便使用两个不同的液压导管在两个方向上向车轮提供力。mr流体离合器设备10使用分别用于每个车轮的液压导管171和172在两个方向上向致动器或活塞系统170提供主动运动控制力。致动器或活塞170被安装在车轮处，以便平行于弹簧173的作用向车轮提供力。偏压构件或弹簧173可用于支撑簧载重量，并且在不使用任何液压导管的情况下将载荷传递到非簧载重量。
在一些实施方式中，主动悬架系统限定了被选择成通过其竖直行程产生最小轮趾变化的几何形状。主动悬架系统可被构造和布置成提供限定在车轮组件与支撑表面之间的轮胎补丁的横向轮胎刚度和横向位移的最大乘积，并且可被构造和布置成通过竖直行程提供围绕竖直轴线的车轮组件的轮缘的角度和车轮组件的轮胎的转弯刚度的最大乘积。悬架还可以限定被选择成通过其竖直行程产生最小的胎面宽度变化的几何形状。根据另一实施例，主动悬架系统包括致动构件，该致动构件连接至车轮组件和簧载体两者并且适于在主体与车轮组件之间施加主动控制力以在竖直车轮位移的总主动控制范围内竖直运动车轮组件。悬架形成被选择成在车轮组件移动通过竖直车轮位移的总主动控制范围时产生车轮组件的最小水平动力学位移的几何形状。
根据另一个实施例，主动悬架系统可包括上部结构件和下部结构件，并且适于允许后轮组件通过由机械止挡件限制的弹跳和回弹竖直行程相对于簧载体移动。上部结构件耦接至车轮组件以限定上部相对旋转中心，并且在上部枢轴处可旋转地耦接至簧载体。下部结构件耦接至车轮组件以限定下部相对旋转中心，该下部相对旋转中心布置在车轮组件的重力中心的与上部相对旋转中心相对的一侧上，并且在下部枢轴处可旋转地耦接至簧载体。主动悬架系统可限定被选择成通过其竖直行程产生车轮组件的重心的最小横向位移的几何形状，并且通过其竖直行程改变最小车轮外倾角。
在一些实施例中，主动悬架系统还包括致动器，该致动器连接至车轮组件和簧载体两者并且适于在主体与车轮组件之间施加主动控制力以沿其竖直行程移动车轮组件。在一些情况下，在汽车静止并被加载到其设计重量的情况下，上部相对旋转中心和上部枢轴沿着第一大致水平的线布置，并且下部相对旋转中心和下部枢轴沿着第二大致水平的线布置。车轮组件的重心的横向位移被最小化，并且通过其竖直行程也使车轮外倾角变化最小化。
根据本发明的另一方面，主动悬架系统包括：下部结构件，该下部结构件耦接至车轮组件以限定布置在车轮组件的重心的与上部相对旋转中心相对的一侧的下部相对旋转中心并且在下部枢轴处可旋转地耦接至簧载体；以及致动器，该致动器连接至车轮组件和簧载体两者以限定上部相对旋转中心并且在上部枢轴处可旋转地耦接至簧载体。致动器适于在主体与车轮组件之间施加主动控制力，以使车轮组件在主动控制范围内移动。在一些情况下，车轮组件为汽车的前轮组件，并且沿着垂直于车辆行进方向延伸的轴线测量的水平动力学位移被控制。主动悬架系统可限定被选择成通过其竖直行程产生最小化的胎面宽度变化的几何形状。
根据本发明的另一方面，主动悬架系统可包括上部结构件和下部结构件以及致动器。上部结构件耦接至车轮组件以限定上部相对旋转中心，并且在上部枢轴处可旋转地耦接至簧载体。下部结构件耦接至车轮组件以限定下部相对旋转中心，该下部相对旋转中心布置在车轮组件的重力中心的与上部相对旋转中心相对的一侧上，并且在下部枢轴处可旋转地耦接至簧载体。致动器连接至车轮组件和簧载体两者并且适于在主体与车轮组件之间施加主动控制力，以使车轮组件在主动控制范围内移动。悬架限定了被选择成通过其竖直行程产生受控的胎面宽度变化的几何形状。
参考图18和图19，根据本公开的另一个实施例，主动mr流体致动器单元11(如图21所示)与转向构件182串联安装，以便根据车轮位置或其它输入来调节转向角。因此，主动转向系统可以独立地控制两侧，因此有助于在悬架移动时消除前束后束运动。图18的布置通过固定到转向系统的齿条183上的mr流体致动器单元11的输出来完成，允许两侧以标准物体一起移动，mr流体致动器单元11用于微调两个车轮的转向角，以实现期望的动力学。图19的布置通过mr流体致动器单元11独立工作并固定到车辆的底盘来完成。这种构造允许每个车轮被独立地控制，从而允许每个车轮角度的期望调节，以实现规定的动力学。需指出，两个mr流体致动器单元11可以共享相同的动力输入或使用不同的动力输入。需指出，图19的构造通过有线车辆产生驱动。在此情况下，主动系统为主动控制系统。
如图20可见，根据另一个实施例，主动悬架系统可包括在枢转点185处的mr流体致动器单元，以便改变一个相对于另一个的相对位置。相对位置调节允许将悬架几何形状调节到特定状态。它可以用于例如中和车轮行进期间的外倾角变化，从而改进主动悬架的行为。也可以通过使用其它mr流体致动器单元11改变悬架连杆186的长度来进行不同的调节。
如图22可见，根据另一个实施例，主动运动控制系统可被安装在工具与工具的脱离部分(通常为手柄)之间，以便降低一者相对于另一者的相对力或加速度的影响。力调节允许相对于特定条件控制手柄处的力变化或加速度。它可以用于例如中和在手柄处感觉到的力变化或加速度，同时工具仍然在工具的主体上生成高的力变化，从而提高了工具的舒适度。
将描述将在图22中示意性地示出并被设计为旋转锤或冲击锤的手持式电动工具200。手持式电动工具200基本上由壳体204、用于容纳工具208的工具架206和由驱动安装在工具架206中的工具208的被壳体204包围的驱动装置(未示出)构成。然而，本文所述的动态运动控制也可以安装在其它类型的工具或设备上，手持式电动工具200仅作为示例提供。它也可以安装到未手动操作的工具或设备，但其中，目标是力变化或加速度减小。还需指出，为了简单起见，将描述单自由度，即，工具208相对于壳体204的往复运动，但是可以利用多个mr致动器来控制多自由度的手柄或夹具，例如利用共享相同动力源或者均具有自己动力源的多个mr流体致动器单元。
驱动装置通常由电动或气动驱动电机以及也由驱动电机驱动的冲击机构构成，该电动或气动驱动电机经由减速齿轮和/或传动装置以旋转方式驱动工具架206，并且工具架206中的工具通过该冲击机构可用作用在机器工具200的工作方向a上的冲击力。
壳体204在其远离工具架206的端面上设置有手柄210。例如通过或不通过在212处可拆卸地附接到工具架206附近的壳体204的附加手柄214，手柄210用于抓持和保持机器工具200。与外壳204一起，延伸超出壳体204的圆形手柄210包围用于操作者的手的抓持开口216，并且使得他/她更容易地保持和引导机器工具202，特别是在竖直操作期间，即在竖直工作方向a上并且工具208向下定向期间，而当工作方向a水平定向时，优选地使用附加手柄214。
手柄210主要由中空轭224构成，该中控轭垂直于手持式电动工具200的工作方向a延伸并且由操作者用一只或两只手抓持以便使用手持式电动工具200。手柄210还可以由两个中空腿部226、228构成，这两个中控腿部平行于工作方向a延伸并且在其邻近壳体204的端面处敞开，从而使壳体204的突起220、222进入腿部226、228。
为了减少例如由机器工具200的冲击机构引起的壳体204的振动被转移到手柄210(振动不仅使操作者感到不舒适，而且还可能导致长时间暴露后的伤害)，壳体204的两个腿部220、222延伸到手柄210的中空腿部226、228中，其中具有横向游隙。此外，手柄210不直接支承抵靠突起220、222或壳体204，而是经由用于使手柄210与壳体204之间的振动脱离的螺旋压缩弹簧(未示出)。为了在使用手持式电动工具200并且对手柄210施加压缩力时防止如上所述已经与壳体204脱离的手柄210倾斜，以及该压缩力被引入使得其不平行于工作方向a或其指向手持式电动工具202的纵向中心平面232(图22)的一侧，两个中空腿部226、228沿着突起220、222的运动借助于耦接机构(未示出)同步。
在图23中，为了降低手柄210的振动水平，mr流体致动器单元11的一端附接到手柄210或主体204中的一者，并且另一端附接到另一个部件。然后，mr流体致动器单元11用于在部件之间施加反作用力，然后减小手柄204上的力变化或加速度，从而实现手柄210与主体204的运动的进一步脱离。当在手柄210上需要抑制力变化或加速时，这是特别有用的。可提供附加的部件，诸如手柄210与主体204之间的弹簧或阻尼器(未示出)或其间的任何其它部件。连杆(未示出)也可以设置在手柄210与主体210之间，以引导一个部件相对于另一部件的运动。mr流体致动器单元可以与其它部件串联或并联安装。
在另一个实施例中，手柄240可以绕关节242枢转而不是平移，并且可以安装mr流体致动器单元11以控制手柄240部件相对于主体241的枢转。这种布置在手持式电动工具中特别有用。需指出，结合旋转和平移运动的其它手柄构造可以用mr流体致动器单元11来控制，但这里未示出。
如图25a可见，提供了使用mr流体离合器设备10的主动平台250的控制系统的示意图。在主动平台250中，示出了座椅251并且在3个点处被支撑，但是可以使用更多或更少的点。前点可安装在未致动的枢轴支架252上和两个可移动的支架253a和253b上。后支架253a和253b可被安装在允许支架253a和253b彼此独立地移动的关节上。支架253a和253b分别由mr流体离合器设备10a和10b致动。在图25a中，mr流体离合器设备10a和10b从由单个动力源(未示出)提供动力的轴254获得旋转动力。
图25b为图25a的特写示意图。在所示的实施例中，为了提供向上运动，每个可动支撑件253a和253b仅使用一个mr流体离合器设备10。使用重力作为偏压力来实现向下运动。这将向下加速度限制为1g。如果需要更快的向下运动，则可以使用类似弹簧或附加mr流体离合器的附加偏压构件。在图示的实施例中，通过使用mr流体离合器设备10a和10b的输出构件14a和14b(隐藏)将mr流体离合器设备10分别连接至枢转构件255a和255b来实现可移动支架253a和253b的向上运动。在所示的实施例中，输出构件14a与枢轴255a之间的连接使用缆线256a实现，并且输出构件14b与枢轴255b之间的连接使用缆线256b实现。可使用其它类型的连杆，包括齿轮、小齿轮和链条，直接连杆连接等。由于可移动的支架253a和253b可独立地移动，所以座椅251的所得运动可为平移和旋转(对座椅251的运动的两个自由度，即上/下和侧倾)。为了确保连杆和座椅的自由移动，万向节可装配在可移动的支架253a和253b的端部。可使用其它类型的顺应性连接(即，例如灵活的支架或者万向节)。为了在不需要移动的情况下支撑座椅251，可以为每个致动度添加mr流体离合器设备10，以便对相对于座椅(未示出)的底盘的移动进行制动。
图26为与图25a和图25b中的一者类似的主动平台250的示意图，但其中三个mr流体离合器设备10作用于三个可移动的支架253上而不是两个，以实现座椅251的俯仰、侧倾和上下移动。还可使用附加的可移动支架。在图26中，可移动支架253c可由mr流体离合器设备10c致动。
图27为共享公共动力源270的多个主动平台250的示意图。动力源270为多个主动平台250通用的轴254提供动力。为了简单起见，示出了用于所有主动平台250的单个轴254，但轴254可以多个节段构建。轴254的多个节段可与耦接件相连以允许轴在不同定向的功能。多个轴254可使用万向关节或其它类型的顺应性关节一个相对于另一个成角度地安装。具有用于多个主动平台250的一个动力源270的该系统为使多个主动平台250彼此独立地移动的手段。
图25a至图27的主动平台可装配有座椅251，并且可成为增强座椅251的移动的增强现实装置的一部分。配备有座椅的平台可用于娱乐或模拟环境。也可以开发更复杂的平台。例如，可使用斯图尔特平台来代替所提出的实施例，以提供更多的自由度。斯图尔特平台的每个连杆可通过由一个或多个mr流体离合器设备10构成的一个mr流体致动器11驱动。
图28为可以执行与图10所示的装置类似的功能的主动悬架连杆281的示意图。在图10中，主动悬架通过可调节的刚性防侧倾杆将力从一个车轮改变到另一个车轮。在图28中，通过增加带有mr致动器单元11的连杆281的长度来实现力从一个车轮到另一车轮，该mr流体致动器单元预加载一侧，以防止加速度转矩传递期间主体的侧倾。在图28中，mr流体致动器单元11可向形成压力的液压缸282提供力，并将力通过液压管283传递到可调节主动悬架连杆281的长度的另一缸284。图28的系统可用作主动悬架系统，其能够在转弯期间对汽车进行调平或者可提供可调节的刚性防侧倾杆来预加载悬架的一侧，以便防止在加速期间发生转矩传递期间车辆主体的侧倾。
参考图29至图34，以290示出了根据本公开的主动平台的另一实施方式。主动平台290也可以被称为具有主动悬架系统的平台。主动平台290可以用于部分地消除由道路引起的振动和运动，但是系统还可以在虚拟现实中模拟虚拟环境。主动平台290实质上被配置为支撑座椅并主动控制其位置。如前所述，主动平台290被称为是“主动的”，在于它由受控致动器向被示为座椅底座23的平台施加力(例如，以支撑图2的座椅23或图25a的座椅251那样的座椅)。主动平台290与本申请中描述的各个实施例共享部件，由此相同的附图标记将表示相同的部件。
图29至图34的实施例包括剪刀型机构或类似的支撑机构，以经由座椅底座23支撑座椅，其中，mr流体致动器单元集成在剪刀型机构下方，并且因此在座椅底座23下方。mr流体致动器单元在支撑机构36中的这种节省空间的定位也可用于如图3b至图4b所示的四杆连杆支撑机构中。此外，尽管参考了座椅，但是座椅底座23可以为用于支撑座椅以外的其他东西的平台。例如，平台23可以用于支撑任何其他乘员支撑物品，诸如担架或载体。然而，为简单起见，即使平台23可用于其他非座椅应用中，也参考图29至图34的实施例的描述中的座椅底座23。
剪刀型机构可以包括一对立管300，或者可以安装在现有的与地板交接的一对立管300上。mr流体致动器单元11可以在座椅底座23的占地面积中位于一对立管300之间。这可以允许使用现有的座椅底座，从而限制了集成和验证的成本。立管300均支撑座椅轨道301以支撑剪刀型机构的其他部分。座椅轨道301允许安装到主动平台290的座椅底座23相对于车辆的框架向前和向后移位。座椅底座23与支撑机构36一起移动，支撑机构可滑动地安装到座椅轨道301。如常规的那样，座椅底座23可以锁定在沿着座椅轨道301的期望位置。如下所述，缆线40的使用允许支撑机构36与结构之间的相对位置具有一定的灵活性。mr流体致动器单元11被固定到支撑机构36，以与沿着座椅轨道301相对于立管300平移地运动的座椅底座23同时移动。可替代地，mr流体致动器单元11可以固定到该结构，在这种情况下，缆线40将不会约束水平调节。
塔架302和板303的组件承担至座椅底座23的力的传动装置的一部分，并因此为系统290的传动装置的一部分。板303为主动平台290的剪刀机构的结构的一部分。单个剪刀或一对剪刀也为支撑机构36的一部分，并且形成为支撑座椅底座23及其乘员的重量，同时允许向上和向下移动。
每个剪刀具有一对剪刀构件，即，剪刀构件307a和307b。剪刀构件307a均在顶端具有滑动枢轴304。如图30a最佳所示，滑动枢轴304被构造成沿座椅底座23中的导轨平移，同时允许其剪刀构件307a旋转，因为该剪刀构件受到其附接到其他剪刀构件307b并经由下部固定枢轴308附接到结构的约束。另一剪刀构件307b具有相似但相反的构造，其中，固定枢轴306可旋转地连接至座椅底座23，并且滑动枢轴310被接收在支撑机构36的底部处的导轨中，如图30a中最佳所示。剪刀构件307a和307b通过剪刀枢轴309互连，以形成剪刀机构的一半，因为所示实施例的剪刀机构具有两个剪刀。剪刀机构为用于支撑座椅底座23及其乘员并允许座椅底座23上下移动的坚固机构。因此示出了单个自由度，但是利用附加的mr流体离合器设备10可以具有多个自由度。剪刀机构的所有枢轴(包括枢轴304、306、308、309和310)可以具有适当的轴承或衬套以允许适当的旋转。此外，滑动枢轴304和310的平移可以取决于轮在导轨中的旋转。
为了主动控制座椅底座23的竖直位置，塔架302和板303与mr流体致动器11b协作。塔架302固定到安装板313，安装板本身为剪刀机构的结构部件，所有这些均与mr流体致动器单元11a和11b处于固定关系。在所示的实施例中，安装板313可以与剪刀机构的剪刀以及与座椅底座23一起平移。如图31中最佳所示，塔架302支撑两个惰轮312，缆线40b在该惰轮上布线。因此，塔架302和安装板313具有必要的结构完整性以维持缆线40b的力。缆线40b的一端附接至板303，并且在惰轮312中布线以使其另一端附接至致动器11b。板303附接到第一剪刀构件307a，使得当缆线40b缠绕在mr流体致动器单元11b的滑轮或线轴上时对缆线的拉动动作将使第一剪刀构件307a升高，从而升高座椅底座23。板303被示为附接到剪刀构件307a，但是可替代地，它可以附接到座椅底座23。另一方面，缆线40a的第一端经由横向板315的缆线锚305连接至座椅底座23，并且其第二端缠绕到mr流体致动器单元11a的滑轮或线轴上以向下拉动座椅底座23。话虽如此，因为主动平台290可以改为依靠重力，所以下拉动作可能不是必需的。然而，下拉动作可以增加主动悬架290的动态响应。另外，可以平行于剪刀机构安装空气弹簧26或其他偏压构件。缆线40a和40b可以为钢筋束或任何其他适当的张紧构件。此外，作为上述缆线传动装置的替代方案，可以使用与图3a中使用的齿轮机构相似的齿轮机构。
参考图31，以与前述实施例类似的方式，示出了mr流体致动器单元11a具有mr流体离合器设备10a/直接在mr流体离合器设备10a的轴上且与缆线40a连接的滑轮41a，以及电机21，电机例如与mr流体致动器单元11b共享。由于mr流体致动器单元11基于传感器数据以精确受控的方式操作，所以连接器314a可用于将mr流体致动器单元11a连接至主动平台290的控制器。连接器314a可以布线到传感器311a，传感器检测滑轮41a的角位置，控制器系统可以从该传感器确定座椅底座23的高度。同样，传感器311b可以检测滑轮41b的角位置，控制器系统可以通过该角位置来计算座椅底座23的高度，从而知道板303与剪刀机构之间的机械关系。然而，计算高度的两种方式是相互冗余的，由此可以仅使用传感器311a和311b中的一者。然而，为了维持缆线40a和40b被拉紧以用于动态高度控制，传感器311a和311b可以用于适当地操作mr流体致动器单元11。传感器311a和311b例如可以为旋转编码器。可以使用其他传感器，例如座椅底座23上、支撑机构36上、立管300上和/或主动平台290的任何其他部分上的加速度计。
参考图32，以带式减速机构的形式示出了在mr流体致动器单元11a和11b之间的传动装置27的细节。尽管可以构想其他构造，但使用如图32所示的带式减速机构可以有效地利用座椅底座23的占地面积下方的有限空间。此外，mr流体致动器单元11a和11b、电机21和传动装置27的布置可以至少部分地装配在立管300之间。带式减速机构27可以包括第一减速级30、第二减速级31和第三减速级316。在所示的实施例中，分配带321用于将动力从驱动构件12b分配到驱动构件12a。因此，电机21的转矩分别分配给mr流体离合器设备10a和10b的两个驱动构件12a和12b。示出了单个电机21，但是可以使用多个电机，诸如以每个mr流体致动器单元11具有一个电机21为特征的另一种配置。每个mr流体致动器单元11使用一个电机21可具有限制mr流体致动器单元11中的打滑的优点，从而延长了mr流体16的寿命。在一个实施例中，电机21为无刷直流电机。仅出于说明目的，合适的电机21的示例为electrocraftrp34-112v24电机，其峰值转矩规定为277n·cm。在另一个实施例中，带式减速机构提供的减速比在10∶1至22∶1之间，在特定实施例中，减速比约为16∶1。通过上述布置和减速，可以实现约1000n的拉力。在一个实施例中，拉力最大为600n，截止频率为15hz。
参考图33，其示出了mr流体致动器单元11的实施例，并且可以存在于mr流体致动器单元11a和11b中的一者或两者中。在这种布置中，使用了如图32所示的带式减速机构，但可以使用另一种类型的减速器，包括但不限于行星齿轮装置。功能类似于图3b至图4b的mr流体致动器单元11。在该实施例中，存在传感器311以提供关于滑轮41的角位置的信息。如果mr流体致动器单元11没有被供电并且平台23(未示出)被移动，则存在复进弹簧317以维持缆线40(未示出)中的张力。因此，来自缆线40的张力由外壳323经由支撑输出轴14的轴承324(例如，衬套型)承受。
参考图34，其示出了mr流体离合器设备10的实施例，并且可以存在于mr流体致动器单元11a和11b中的一者或两者中。输入鼓13利用mr流体16的剪切应力将转矩传递到输出鼓15。具有单个密封件319的设计可具有限制拖曳转矩的优点。线圈支撑件322支撑线圈18，并且被安装到固定外壳323’。
1.一种主动悬架系统，包括：
平台；
支撑机构，用于支撑所述平台，所述支撑机构具有剪刀机构，所述剪刀机构将所述平台约束为竖直运动，从而提供至少一个自由度(dof)以允许所述平台的竖直调节；
至少一个电机；
至少一个磁流变(mr)流体离合器设备，耦接至所述至少一个电机以接收来自所述电机的转矩，所述mr流体离合器设备能控制成传递可变量的转矩；以及
传动装置，位于所述至少一个mr流体离合器设备与所述支撑机构或所述平台之间，以将从所述至少一个mr流体离合器设备接收到的转矩转换为使所述平台沿所述dof的至少一个方向运动的力。
2.根据权利要求1所述的主动悬架系统，还包括：至少一个传感器，用于提供指示所述平台的竖直位置的信息；以及控制器，用于接收指示所述平台的竖直位置的信息并用于输出控制所述至少一个mr流体离合器设备在主体上施加期望的力的信号，以根据期望的运动行为来控制所述平台的运动。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的主动悬架系统，包括接收来自一个电机的转矩的所述至少一个mr流体离合器设备中的两个mr流体离合器设备，所述两个mr流体离合器设备以相反的方向输出转矩，以经由所述支撑机构引起所述平台的往复运动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的主动悬架系统，还包括带式减速机构，所述带式减速机构将所述至少一个电机耦接至所述至少一个mr流体离合器设备。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述剪刀机构具有一对剪刀，所述一对剪刀将所述平台约束为竖直运动。
6.根据权利要求5所述的主动悬架系统，其中，所述支撑机构包括一结构，所述剪刀机构能操作地安装至所述结构。
7.根据权利要求5和6中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述至少一个mr流体离合器设备和所述至少一个电机至少部分地位于所述一对剪刀之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述至少一个mr流体离合器设备和所述至少一个电机位于至少部分地在所述平台的占地面积中的所述平台下方。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述支撑机构由用于所述平台的水平位置调节的至少一个轨道支撑。
10.根据权利要求9所述的主动悬架系统，其中，所述至少一个电机和所述至少一个mr流体离合器设备安装在所述支撑机构的结构上，以便在水平位置调节期间相对于所述至少一个轨道与所述平台平移。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述传动装置包括用于所述至少一个mr流体离合器设备中的每个的张紧构件，所述张紧构件在所述平台上或在所述支撑机构上施加拉力。
12.根据权利要求11所述的主动悬架系统，包括所述至少一个mr流体离合器设备中的两个mr流体离合器设备，所述两个mr流体离合器设备中的一个mr流体离合器设备经由该一个mr流体离合器设备的张紧构件在所述平台上拉动以用于所述平台的向下运动，而所述两个mr流体离合器设备中的另一个mr流体离合器设备经由该另一个mr流体离合器设备的张紧构件在所述支撑机构上拉动以用于所述平台的向上运动。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的主动悬架系统，还包括具有至少一个惰轮的塔架，所述塔架连接至所述支撑机构的结构，以用于将所述至少一个mr流体离合器设备的所述张紧构件引导为拉动所述平台和所述支撑机构中的一者以引起所述平台的向上运动。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述传动装置包括用于所述至少一个mr流体离合器设备中的每个的滑轮，所述滑轮直接连接至所述至少一个mr流体离合器设备的轴。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述平台为座椅底座。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的主动悬架系统，其中，所述平台为担架底座。
技术总结