专利名称：汽车车身俯仰角度检测系统、控制系统及相应的汽车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车技术领域，具体涉及一种汽车车身俯仰角度的检测系统、控制系统，及具有该车身俯仰角度检测系统或控制系统的汽车。
背景技术：
当汽车行驶在凹凸不平的路面上、加速或制动时，汽车悬架弹性元件发生压缩或伸张，前后车轮与车身之间产生沿汽车纵向的相对运动，汽车车身会随之产生俯仰运动，俯仰运动可能对汽车照明及舒适度、操纵稳定性等产生影响。随着现代汽车科技的发展，人们对汽车的舒适性、安全性及操控性能提出了更高的要求，在某些环节会考虑依据或参考车身的俯仰角进行相应参数及特性的动态调整，这些环节例如但不限于汽车的高度自适应照明系统以及某些汽车电子控制系统(如主动控制悬架)等。目前，关于汽车车身俯仰角的检测技术还不成熟，而且现有技术一般都只是测量汽车车身的静态倾角。一些方法虽然能够实现动态测量，但都采用了复杂的测量系统，成本很高，并不具备在实车上大规模应用的可能性。例如，奇瑞汽车股份有限公司于2010年9月15日申请的中国实用新型专利(申请号CN201010281479. 2，公开号CN101968352A)提供了一种汽车车身俯仰角度的检测装置及检测方法，如图Ia所示，该检测装置包括陀螺仪11、数据传输模块和数据处理模块，陀螺仪安装在车辆前后悬的下摆臂12上，用于检测车身13相对车轮14上下运动时下摆臂的转动角速度，数据传输模块将陀螺仪测得的角速度传送给数据处理模块，数据处理模块进行数据处理，得出车身相对于前后车轮在竖直方向的高度变化，从而计算出车身的纵倾角度。上述专利采用成本较高的陀螺仪，而且需要利用数据传输模块和数据处理模块来计算得出汽车的俯仰角，存在成本高、实用性低、应用范围较小的问题。另一方面，当汽车紧急制动时，汽车前悬架被压缩，后悬架伸张，汽车车身前部下俯，后部上仰，车身前俯后仰可能对舒适度、稳定性产生不良影响，并增加底盘件刮擦路面的概率。随着现代汽车科技的发展，人们对汽车的舒适性、稳定性能提出了更高的要求，在汽车行驶在凹凸不平的路面上、加速或制动时，如能有效控制和减小车身的俯仰角，则可以提高汽车的稳定性和乘员舒适性。目前，关于车身俯仰运动的控制方法较少，大多数采用了电子液压控制系统，结构复杂，成本高，应用范围较小。例如，如图Ib和图Ic所示,美国专利“Anti-pitch suspension” (即“防止倾斜的悬架”，公开号US4573702A，
公开日1986年3月4日)公开了一种汽车车身俯仰角度的控制方法，将前后悬架摆臂处的减振器的液压油通过管路连接耦合，通过控制减振器的液压油压力，来控制车身的俯仰角。该专利应用范围小，只适用于摆臂处有减振器的悬架；而且液压系统复杂，成本高
实用新型内容
[0009]本实用新型的方面和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本实用新型而学习。为克服现有技术的上述问题，本实用新型提供一种汽车车身俯仰角度的检测系统、控制系统，及具有该检测系统或控制系统的汽车，该检测系统在汽车纵向倾斜时，将汽车前、后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成液压稱合系统中活塞的移动，并根据活塞的位移计算出车身的俯仰角度，一方面，本实用新型的检测系统结构简单，安装方便，精度高，成本低，能够准确实时地测量出汽车的车身俯仰角；另一方面，本实用新型的控制系统通过限位机构对活塞的位移进行限制，从而对车身的俯仰运动进行抑制，结构简单，安装方便，能够有效控制和减小汽车车身的俯仰角，而且成本低，可广泛推广应用。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下根据本实用新型的一个方面，提供一种汽车车身俯仰角度检测系统，包括前扭杆机构，其连接在汽车前悬架上，将该汽车前悬架相对于车身在竖直方向的 平移运动转化成该前扭杆机构的旋转运动；后扭杆机构，其连接在汽车后悬架上，将该汽车后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该后扭杆机构的旋转运动；液压耦合系统，其包括内部设置有活塞的液压缸及与液压缸连接的液压回路，且设置为使该旋转运动通过该液压回路推动该液压缸内活塞的移动，且该汽车前悬架和汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相反方向的平移运动使得该活塞朝同一方向移动；位移测量装置，其连接在该活塞上，测量活塞的位移；俯仰角度计算单元，其根据所测得的活塞的位移计算出车身的俯仰角度。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构包括扭转元件和转子元件，该前扭杆机构的扭转元件连接在汽车前悬架上，该前扭杆机构将该汽车前悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该前扭杆机构的转子元件的旋转运动；该后扭杆机构包括扭转元件和转子元件，该后扭杆机构的扭转元件连接在汽车后悬架上，该后扭杆机构将该汽车后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该后扭杆机构的转子元件的旋转运动；该液压稱合系统包括前定子元件，其与该前扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间；后定子元件，其与该后扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间；该液压回路将该液压缸和各密闭液压空间连通。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，该前定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间；该后扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，该后定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构的扭转元件连接在汽车前悬架上的方式为[0026]前扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车前悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；或者，前扭杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，该吊杆再通过球铰连接到汽车前悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；该后扭杆机构的扭转元件连接在汽车后悬架上的方式为后扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；或者，后扭杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，该吊杆再通过球铰连接到汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构安装在汽车前悬架的轮轴上，将前车轮相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该前扭杆机构的转子元件的旋转运动；且该后扭杆机构安装在汽车后悬架的轮轴上，将后车轮相对于车身在竖直方向的平移运动转化 成该后扭杆机构的转子元件的旋转运动。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构和该后扭杆机构分别只有一个，且该前扭杆机构所连接的汽车前悬架和该后扭杆机构所连接的汽车后悬架位于汽车的同一侧。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构包括左、右两个独立的前扭杆机构，该后扭杆机构包括左、右两个独立的后扭杆机构，且该液压耦合系统进一步设置为使左、右两侧的汽车前悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得该活塞朝同一方向移动，且左、右两侧的汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得该活塞朝同一方向移动。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构和后扭杆机构分别通过铰链机构铰接在车身上。根据本实用新型的一个实施例，该活塞上连接有活塞杆，该位移测量装置通过与该活塞杆连接，测量该活塞的位移。根据本实用新型的一个实施例，该俯仰角度计算单元根据下列公式计算出车身的俯仰角度Θ = arctan (OL) /W其中，Θ为车身的俯仰角度，L为活塞的位移，W为前后轴的距离，C为比例系数，该比例系数通过计算确定或是通过实验标定。根据本实用新型的另一个方面，提供一种汽车，其具有如上述任何一项技术方案所述的汽车车身俯仰角度检测系统。根据本实用新型的又一个方面，提供一种汽车车身俯仰角度控制系统，包括前扭杆机构，其连接在汽车前悬架上，将该汽车前悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该前扭杆机构的旋转运动；后扭杆机构，其连接在汽车后悬架上，将该汽车后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该后扭杆机构的旋转运动；液压耦合系统，其包括内部设置有活塞的液压缸及与液压缸连接的液压回路，且设置为使该旋转运动通过该液压回路推动该液压缸内活塞的移动，且该汽车前悬架和汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相反方向的平移运动使得该活塞朝同一方向移动；限位机构，其对该活塞的位移进行限制，以控制车身的俯仰角度，从而抑制车身的俯仰运动。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构包括扭转元件和转子元件，该前扭杆机构的扭转元件连接在汽车前悬架上，该前扭杆机构将该汽车前悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该前扭杆机构的转子元件的旋转运动；该后扭杆机构包括扭转元件和转子元件，该后扭杆机构的扭转元件连接在汽车后悬架上，该后扭杆机构将该汽车后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该后扭杆机构的转子元件的旋转运动；该液压稱合系统包括前定子元件，其与该前扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间；后定子元件，其与该后扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间； 该液压回路将该液压缸和各密闭液压空间连通。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，该前定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间；该后扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，该后定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构的扭转元件连接在汽车前悬架上的方式为前扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车前悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；或者，前扭杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，该吊杆再通过球铰连接到汽车前悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；该后扭杆机构的扭转元件连接在汽车后悬架上的方式为后扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；或者，后扭杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，该吊杆再通过球铰连接到汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上。根据本实用新型的一个实施例，该前扭杆机构包括左、右两个独立的前扭杆机构，该后扭杆机构包括左、右两个独立的后扭杆机构，且该液压耦合系统进一步设置为使左、右两侧的汽车前悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得该活塞朝同一方向移动，且左、右两侧的汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得该活塞朝同一方向移动。根据本实用新型的一个实施例，该限位机构包括两个活塞杆，其分别连接于该活塞的两侧，且分别延伸到该液压缸之外，该两个活塞杆的端部分别设置有挡块；弹性元件，其安装于该挡块和相应的液压缸的端面之间，限制该活塞杆的位移，从而限制该活塞的位移。根据本实用新型的一个实施例，该限位机构采用利用活塞堵塞液压回路的方式进行限位，其中，该液压缸与各液压回路的接口设置为在该活塞运动到预定的位置时，该活塞堵塞该液压缸与各液压回路的接口，从而限制该活塞的位移。根据本实用新型的一个实施例，该液压缸中间采用挡板将该液压缸分为左、右两个部分，在左、右两个部分分别设置一个活塞，并采用活塞杆穿过该挡板将左、右两个部分的活塞连接起来，车辆左侧的各液压回路与该液压缸的接口位于该液压缸的左边部分，车辆右侧的各液压回路与该液压缸的接口位于该液压缸的右边部分，且该限位机构采用利用活塞堵塞液压回路的方式进行限位，其中，该液压缸与各液压回路的接口设置为在该两个活塞运动到预定的位置时，该两个活塞堵塞该液压缸与各液压回路的接口，从而限制该活塞的位移。根据本实用新型的一个实施例，该限位机构包括设置于该液压缸上的挡块，其限制该活塞的运动范围，或限制与该活塞相连的活塞杆的运动范围。根据本实用新型的再一个方面，提供一种汽车，其具有如上述任何一项技术方案所述的汽车车身俯仰角度控制系统。·本实用新型提供了一种汽车俯仰角度的机械液压式检测系统，结构简单，安装方便，精度高，成本低，能够准确实时地测量出汽车的车身俯仰角，可为自适应前照灯系统或其他汽车电子控制系统提供准确的动态车身俯仰角参数，可广泛推广应用。另一方面，本实用新型提供了一种机械液压式的汽车车身俯仰角度控制系统，通过限位机构，抑制汽车在凹凸路面行驶、加速或制动时前后悬架朝不同方向运动引起的车身俯仰较大的运动。本实用新型结构简单，安装方便，能够有效控制和减小汽车车身的俯仰角(如汽车紧急制动时的车身俯仰角)，提高车身的稳定性和乘员的舒适度，而且成本低，可广泛推广应用。通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些实施例和其它实施例的特征和方面。
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中图Ia为现有技术的汽车车身俯仰角度检测原理示意图；图Ib为现有技术的汽车车身俯仰角度控制系统结构图一；图Ic为现有技术的汽车车身俯仰角度控制系统结构图二 ；图2为根据本实用新型一个实施例的车身俯仰角度检测系统结构示意图；图3为图2中左前扭杆机构的定子元件与对应的转子元件结合的结构示意图；图4为图2中左前扭杆机构的定子元件与对应的转子元件结合的截面示意图；图5为图2中右前扭杆机构的定子元件与对应的转子元件结合的截面示意图；图6为图2中左后扭杆机构的定子元件与对应的转子元件结合的截面示意图；图7为图2中右后扭杆机构的定子元件与对应的转子元件结合的截面示意图；图8为车身俯仰角度示意图；图9为活塞杆位移与车身相对于车轮在竖直方向的位移的关系示意图；[0078]图10为车身俯仰角与活塞杆位移的关系示意图。图11为本实用新型汽车车身俯仰角度控制系统实施例一的结构示意图；图12为图11中橡胶块的受力变形特性示意图；图13为本实用新型汽车车身俯仰角度控制系统实施例二的结构示意图。标号列表11陀螺仪12下摆臂13车身14车轮I左前轮轴2右前轮轴3左前扭杆机构 4右前扭杆机构5左后轮轴6右后轮轴7左后扭杆机构 8右后扭杆机构9左前定子元件 10右前定子元件111左后定子元件 112右后定子元件113液压缸114活塞115活塞116活塞杆117活塞杆118活塞杆 119挡板15活塞杆101左前一号油路102左前二号油路 201右前一号油路202右前二号油路 301左后一号油路302左后二号油路 401右后一号油路402右后二号油路31左前扭杆机构扇形块32左前扭杆机构的扭转元件[0101 ]33左前扭杆机构的转子元件41右前扭杆机构扇形块42右前扭杆机构的扭转元件43右前扭杆机构的转子元件501活塞杆502活塞杆 503挡块 504挡块601橡胶块602橡胶块71左后扭杆机构扇形块72左后扭杆机构的扭转元件73左后扭杆机构的转子元件81右后扭杆机构扇形块82右后扭杆机构的扭转元件83右后扭杆机构的转子元件hf车身在前悬架处相对于车轮在垂直方向的位移；hr车身在后悬架处相对于车轮在垂直方向的位移；W前后轴的距离 L活塞杆位移 Θ俯仰角具体实施方式
(一)汽车车身俯仰角度检测系统的实施例根据本实用新型的一个实施例，提供一种汽车车身俯仰角度检测系统，包括前扭杆机构、后扭杆机构、液压耦合系统、位移测量装置、俯仰角度计算单元。前扭杆机构包括扭转元件和转子元件，该前扭杆机构的扭转元件连接在汽车前悬架上，例如，前扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车前悬架的轮 轴、摆臂或者减振器上；或者，前扭杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，吊杆再通过球铰连接到汽车前悬架的轮轴、摆臂或者减振器上(本实施例以固定连接在汽车前悬架的轮轴上为例进行说明)，该前扭杆机构将该汽车前悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该前扭杆机构的转子元件的旋转运动；后扭杆机构包括扭转元件和转子元件，该后扭杆机构的扭转元件连接在汽车后悬架上，例如，后扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；或者，后扭杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，吊杆再通过球铰连接到汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上(本实施例以固定连接在汽车后悬架的轮轴上为例进行说明)，该后扭杆机构将该汽车后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成该后扭杆机构的转子元件的旋转运动；该前扭杆机构和后扭杆机构分别通过铰链机构铰接在车身上。液压耦合系统包括液压缸、前定子元件、后定子元件、液压回路。液压缸内部设置有活塞，该活塞上连接有活塞杆。前定子元件与该前扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间；例如，该前扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，该前定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间；后定子元件与该后扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间；例如，该后扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，该后定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间。该液压回路将该液压缸和各密闭液压空间连通，且设置为使各转子元件的旋转运动通过该液压回路推动该液压缸内活塞的移动，且该汽车前悬架和汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相反方向的平移运动使得该活塞朝同一方向移动。位移测量装置通过与活塞杆连接，测量活塞的位移。俯仰角度计算单元，可以是单独的模块也可以集成在汽车的电子控制单元中，其根据所测得的活塞的位移计算出车身的俯仰角度。根据本实用新型的一个实施例，该俯仰角度计算单元根据下列公式计算出车身的俯仰角度Θ = arctan(C*L)/W其中，Θ为车身的俯仰角度，L为活塞的位移，W为前后轴的距离，C为比例系数，该比例系数通过计算确定或是通过实验标定。根据本实用新型的第一个具体实施例，该前扭杆机构和该后扭杆机构分别只有一个，且该前扭杆机构所连接的汽车前悬架和该后扭杆机构所连接的汽车后悬架位于汽车的同一侧，例如都位于汽车的左侧，或是都位于汽车的右侧。[0129]根据本实用新型的第二个具体实施例，该前扭杆机构包括左、右两个独立的前扭杆机构，该后扭杆机构包括左、右两个独立的后扭杆机构，且该液压耦合系统进一步设置为使左、右两侧的汽车前悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得该活塞朝同一方向移动，且左、右两侧的汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得该活塞朝同一方向移动。在这种情况下，可采用左、右两个前定子元件和左、右两个后定子元件，各扭杆机构的转子元件分别与对应的定子元件配合。转子元件和定子元件配合所形成的各密闭液压空间分别通过液压回路与液压缸连通。下面以第二个具体实施例为例进行具体说明如图2至图7所示，在该具体实施例中，检测系统包括左前轮轴I，右前轮轴2，左前扭杆机构3，右前扭杆机构4，左后轮轴5，右后轮轴6，左后扭杆机构7，右后扭杆机构8，左前定子元件9，右前定子元件10，左后定子元件111，右后定子元件112，液压缸113，活塞114，活塞杆15，左前一号油路101，左前二号油路102，右前一号油路201，右前二号油路202，左后一号油路301，左后二号油路302，右后一号油路401，右后二号油路402。 左前扭杆机构3，右前扭杆机构4，左后扭杆机构7，右后扭杆机构8采用杆形结构的扭杆，各扭杆机构分别包括扭转元件(如图2中的标号32、42、72、82)和转子元件(如图2中的标号33、43、73、83)，扭转元件用于连接在轮轴上，转子元件用于与定子元件配合，转子元件端部外侧分别设有扇形块31、41、71、81。左前定子元件9，右前定子元件10，左后定子元件111，右后定子元件112为圆筒形，内部设有扇形块，各转子元件的扇形块和相应的定子元件的扇形块之间分别形成两个独立的可变化的密闭液压空间，其中充满液压油；液压缸113为筒形结构，两端封闭，仅供活塞杆15穿过；活塞114为圆柱形；活塞杆15为圆柱形杆；液压回路均采用铁制管路，液压缸113和液压回路中均充满液压油。左前扭杆机构3固定安装在左前车轮轴I上，并铰接在车身上；右前扭杆机构4固定安装在右前车轮轴2上，并铰接在车身上；左后扭杆机构7固定安装在左后车轮轴5上，并铰接在车身上；右后扭杆机构8固定安装在右后车轮轴6上，并铰接在车身上。左前扭杆机构3通过端部外侧的扇形块31与安装在车身上的左前定子元件9接触，左前定子元件9通过内部的扇形块与左前扭杆机构3端部外侧接触；右前扭杆机构4通过端部外侧的扇形块41与安装在车身上的右前定子元件10接触，右前定子元件10通过内部的扇形块与右前扭杆机构4端部外侧接触；左后扭杆机构7通过端部外侧的扇形块71与安装在车身上的左后定子元件111接触，左后定子元件111通过内部的扇形块与左后扭杆机构7端部外侧接触；右后扭杆机构8通过端部外侧的扇形块81与安装在车身上的右后定子元件112接触，右后定子元件112通过内部的扇形块与右后扭杆机构8端部外侧接触。左前扭杆机构3端部外侧的扇形块31与左前定子元件9内部的扇形块形成的两个密闭空间中均充满液压油，两密闭空间通过油路101、油路102与液压缸113的右腔、左腔分别相连；右前扭杆机构4端部外侧的扇形块41与右前定子元件10内部的扇形块形成的两个密闭空间中均充满液压油，两密闭空间通过油路201、油路202与液压缸113的左腔、右腔分别相连；左后扭杆机构7端部外侧的扇形块71与左后定子元件111内部的扇形块形成的两个密闭空间中均充满液压油，两密闭空间通过油路301、油路302与液压缸113的左腔、右腔分别相连；右后扭杆机构8端部外侧的扇形块81与右后定子元件112内部的扇形块形成的两个密闭空间中均充满液压油，两密闭空间通过油路401、油路402与液压缸113的右腔、左腔分别相连；液压缸113固定安装在车身上，活塞114的外部与液压缸113的内壁接触，活塞杆15与液压缸113的两端开孔内壁接触。当紧急制动时，车身前部下俯，前悬架压缩，同时车身后部被抬起，后悬架伸张；前轮相对车身向上运动，后轮相对车身向下运动；左前轮轴I向上运动，固定在左前轮轴I上的左前扭杆机构3从车后看发生顺时针旋转，左前扭杆机构3端部的扇形块31与左前定子元件9内部的扇形块发生相对运动，液压油从左前扭杆机构3端部的扇形块31与左前定子元件9内部的扇形块形成的密闭空间通过左前二号油路102进入液压缸113的左腔内，活塞114向右运动，液压油从液压缸113的右腔通过左前一号油路101进入左前扭杆机构3端部的扇形块31与左前定子元件9内部的扇形块形成的另一密闭空间内。右前轮轴2向上运动，固定在右前轮轴2上的右前扭杆机构4从车后看发生逆时针旋转，右前扭杆机构4端部的扇形块41与右前定子元件10内部的扇形块发生相对运动，液压油从右前扭杆机构4端部的扇形块41与右前定子元件10内部的扇形块形成的密闭空 间通过右前一号油路201进入液压缸113的左腔内，活塞114向右运动，液压油从液压缸113的右腔通过右前二号油路202进入右前扭杆机构4端部的扇形块41与右前定子元件10内部的扇形块形成的另一密闭空间内。左后轮轴5向下运动，固定在左后轮轴5上的左后扭杆机构7从车后看发生逆时针旋转，左后扭杆机构7端部的扇形块71与左后定子元件111内部的扇形块发生相对运动，液压油从左后扭杆机构7端部的扇形块71与左后定子元件111内部的扇形块形成的密闭空间通过左后一号油路301进入液压缸113的左腔内，活塞114向右运动，液压油从液压缸113的右腔通过左后二号油路302进入左后扭杆机构7端部的扇形块71与左后定子元件111内部的扇形块形成的另一密闭空间内。右后轮轴6向下运动，固定在右后轮轴6上的右后扭杆机构8从车后看发生顺时针旋转，右后扭杆机构8端部的扇形块81与右后定子元件112内部的扇形块发生相对运动，液压油从右后扭杆机构8端部的扇形块81与右后定子元件112内部的扇形块形成的密闭空间通过右后二号油路402进入液压缸113的左腔内，活塞114向右运动，液压油从液压缸113的右腔通过右后一号油路401进入右后扭杆机构8端部的扇形块81与右后定子元件112内部的扇形块形成的另一密闭空间内。液压油从左前二号油路102、右前一号油路201、左后一号油路301、右后二号油路402进入到液压缸113的左腔内，推动活塞114向右移动，液压缸113的右腔中的液压油从左前一号油路101、右前二号油路202、左后二号油路302、右后一号油路401流出，通过测量活塞杆15的位移量，得到车身的俯仰角度。如图8至图10所示，图中hf_车身在前悬架处相对于车轮在垂直方向的位移；hr-车身在后悬架处相对于车轮在垂直方向的位移；W-前后轴的距离；L-活塞杆位移；C-比例系数，比例系数可通过计算确定或是通过实验标定。根据车身在前后悬架处相对车轮在垂直方向的位移，车身俯仰角的计算过程如下假设车身前倾，车身在前悬架处相对于车轮在垂直方向的位移为hf(图中hf为负值)，车身在后悬架处相对于车轮在垂直方向的位移为hr (图中hr为正值)，前后轴的距离为 W,则汽车的俯仰角 Θ = arctan (hf-hr)/W, hf-hr = C*L,则 θ = arctan (C*L)/W，由经验可知，车身的俯仰角幅度一般不超过5度，因此，Θ ^ (C*L)/W。需要说明的是，上述实施例中以转子元件和定子元件为优选实施例具体说明了如何利用扭杆机构的旋转运动来推动液压缸内活塞的移动，本领域技术人员根据本实用新型的描述容易想到其它的替代方法来实现利用旋转运动推动活塞移动，这些替代方法也在本实用新型的范围之内。本实用新型同时提供一种汽车，其具有如上述技术方案所述的汽车车身俯仰角度检测系统。·[0152]本实用新型结构简单，成本低，安装方便，精度高，能够准确的实时测量出汽车的车身俯仰角，可为自适应前照灯系统或其他汽车电子控制系统提供准确的动态车身俯仰角参数，可广泛推广应用。(二)汽车车身俯仰角度控制系统的实施例实施例一如图11所示，本实施例所采用的结构与图2所示的实施例所采用的结构基本相同，区别在于没有位移测量装置，而是采用限位机构对该活塞114的位移进行限制，以控制车身的俯仰角度，从而抑制车身的俯仰运动。限位机构包括两个活塞杆501、502，其分别连接于活塞114的两侧，且分别延伸到液压缸113之外，该两个活塞杆的端部分别设置有挡块503、504 ;弹性元件(本实施例中采用套在活塞杆113上的橡胶块601、602)安装于挡块503、504和相应的液压缸的端面之间，限制活塞杆的位移，从而限制活塞114的位移。这样，橡胶块601、602与液压缸113和挡块503、504发生作用力，随着橡胶块601、602的橡胶变形的加大，作用力通过液压耦合系统和扭杆机构传递到悬架，限制了前悬架压缩和后悬架的伸张(或限制了前悬架的伸张和后悬架压缩)，有效控制了车身的俯仰运动。如图12所示为橡胶块的受力变形特性示意图，橡胶块为变刚度的弹性元件。当然本实用新型也可以采用其它的弹性元件，例如弹簧，这些都在本实用新型的保护范围之内。实施例二如图13所示，本实施例所采用的结构与图2所示的实施例所采用的结构基本相同，区别在于没有位移测量装置，且液压缸内部的结构、活塞、活塞杆，以及液压缸与各液压回路的接口位置发生了变化。在本实施例中，液压缸114中间采用挡板119将液压缸分为左、右两个部分，在左、右两个部分分别设置一个活塞114、115，并采用活塞杆116穿过挡板119将左、右两个部分的活塞114、115连接起来，车辆左侧的各液压回路与液压缸的接口位于液压缸的左边部分，车辆右侧的各液压回路与液压缸的接口位于液压缸的右边部分，且限位机构采用利用活塞堵塞液压回路的方式进行限位，其中，液压缸与各液压回路的接口设置为在两个活塞114、115运动到预定的位置时，该两个活塞114、115堵塞该液压缸与各液压回路的接口，从而限制活塞114、115的似移。[0162]优选地，在活塞114的外侧连接有延伸到液压缸之外的活塞杆117，在活塞115的外侧连接有延伸到液压缸之外的活塞杆118，且各活塞杆的截面积为活塞截面积的一半。当车身俯仰角达到设计角度后，例如活塞向右移动预定距离时，会把油路101、油路302、油路202和油路401堵塞，活塞将不能继续向右移动；同样，活塞向左移动预定距离时，会把油路102、油路301、油路201和油路402堵塞，活塞将不能继续向左移动。前、后悬架的扭杆机构将对悬架的垂直运动产生作用力，限制了前悬架压缩和后悬架的伸张(或限制了前悬架的伸张和后悬架压缩)，有效控制了车身的俯仰运动。当然，本实用新型的限位机构也可以采用包括设置于液压缸上(例如设置于液压缸的内部)的挡块，其限制活塞的运动范围，或限制与活塞相连的活塞杆的运动范围，同样可以起到限制活塞位移的作用。本实用新型同时提供一种汽车，其具有如上述技术方案所述的汽车车身俯仰角度控制系统。本实用新型采用机械液压式的汽车车身俯仰角度控制系统，通过限位机构，抑制汽车在凹凸路面行驶、加速或制动时前后悬架朝不同方向运动引起的车身俯仰较大的运动，结构简单，安装方便，能够有效控制和减小汽车车身的俯仰角(如汽车紧急制动时的车身俯仰角)，提高车身的稳定性和乘员的舒适度，而且成本低，可广泛推广应用。以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。
权利要求1.一种汽车车身俯仰角度检测系统，包括 前扭杆机构，其连接在汽车前悬架上，将所述汽车前悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成所述前扭杆机构的旋转运动； 后扭杆机构，其连接在汽车后悬架上，将所述汽车后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成所述后扭杆机构的旋转运动； 液压耦合系统，其包括内部设置有活塞的液压缸及与液压缸连接的液压回路，且设置为使所述旋转运动通过所述液压回路推动所述液压缸内活塞的移动，且所述汽车前悬架和汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相反方向的平移运动使得所述活塞朝同一方向移动； 位移测量装置，其连接在所述活塞上，测量活塞的位移； 俯仰角度计算单元，其根据所测得的活塞的位移计算出车身的俯仰角度。
2.根据权利要求I所述的汽车车身俯仰角度检测系统，其特征在于，所述前扭杆机构包括扭转元件和转子元件,所述前扭杆机构的扭转元件连接在汽车前悬架上,所述前扭杆机构将所述汽车前悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成所述前扭杆机构的转子元件的旋转运动； 所述后扭杆机构包括扭转元件和转子元件，所述后扭杆机构的扭转元件连接在汽车后悬架上，所述后扭杆机构将所述汽车后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成所述后扭杆机构的转子元件的旋转运动； 所述液压耦合系统包括 前定子元件，其与所述前扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间； 后定子元件，其与所述后扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间； 所述液压回路将所述液压缸和各密闭液压空间连通。
3.根据权利要求2所述的汽车车身俯仰角度检测系统，其特征在于，所述前扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，所述前定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间； 所述后扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，所述后定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间。
4.根据权利要求2所述的汽车车身俯仰角度检测系统，其特征在于，所述前扭杆机构的扭转元件连接在汽车前悬架上的方式为 前扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车前悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；或者，前扭杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，所述吊杆再通过球铰连接到汽车前悬架的轮轴、摆臂或者减振器上； 所述后扭杆机构的扭转元件连接在汽车后悬架上的方式为 后扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；或者，后扭杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，所述吊杆再通过球铰连接到汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的汽车车身俯仰角度检测系统，其特征在于，所述前扭杆机构和所述后扭杆机构分别只有一个，且所述前扭杆机构所连接的汽车前悬架和所述后扭杆机构所连接的汽车后悬架位于汽车的同一侧。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的汽车车身俯仰角度检测系统，其特征在于，所述前扭杆机构包括左、右两个独立的前扭杆机构，所述后扭杆机构包括左、右两个独立的后扭杆机构，且所述液压耦合系统进一步设置为使左、右两侧的汽车前悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得所述活塞朝同一方向移动，且左、右两侧的汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得所述活塞朝同一方向移动。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的汽车车身俯仰角度检测系统，其特征在于，所述前扭杆机构和后扭杆机构分别通过铰链机构铰接在车身上。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的汽车车身俯仰角度检测系统，其特征在于，所述活塞上连接有活塞杆，所述位移测量装置通过与所述活塞杆连接，测量所述活塞的位移。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的汽车车身俯仰角度检测系统，其特征在于，所述俯仰角度计算单元根据下列公式计算出车身的俯仰角度Θ=arctan(C*L)/ff 其中，0为车身的俯仰角度，L为活塞的位移，W为前后轴的距离，C为比例系数,所述比例系数通过计算确定或是通过实验标定。
10.一种汽车，其具有如上述任何一项权利要求所述的汽车车身俯仰角度检测系统。
11.一种汽车车身俯仰角度控制系统，包括 前扭杆机构，其连接在汽车前悬架上，将所述汽车前悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成所述前扭杆机构的旋转运动； 后扭杆机构，其连接在汽车后悬架上，将所述汽车后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成所述后扭杆机构的旋转运动； 液压耦合系统，其包括内部设置有活塞的液压缸及与液压缸连接的液压回路，且设置为使所述旋转运动通过所述液压回路推动所述液压缸内活塞的移动，且所述汽车前悬架和汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相反方向的平移运动使得所述活塞朝同一方向移动； 限位机构，其对所述活塞的位移进行限制，以控制车身的俯仰角度，从而抑制车身的俯仰运动。
12.根据权利要求11所述的汽车车身俯仰角度控制系统，其特征在于，所述前扭杆机构包括扭转元件和转子元件，所述前扭杆机构的扭转元件连接在汽车前悬架上，所述前扭杆机构将所述汽车前悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成所述前扭杆机构的转子元件的旋转运动； 所述后扭杆机构包括扭转元件和转子元件，所述后扭杆机构的扭转元件连接在汽车后悬架上，所述后扭杆机构将所述汽车后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成所述后扭杆机构的转子元件的旋转运动； 所述液压耦合系统包括 前定子元件，其与所述前扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间；后定子元件，其与所述后扭杆机构的转子元件配合，且在两者之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间； 所述液压回路将所述液压缸和各密闭液压空间连通。
13.根据权利要求12所述的汽车车身俯仰角度控制系统，其特征在于，所述前扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，所述前定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间； 所述后扭杆机构的转子元件在其周向外侧具有向外凸出的扇形块，所述后定子元件在其周向内侧具有向内凸出扇形块，在两个扇形块之间形成两个独立的可变化的密闭液压空间。
14.根据权利要求12所述的汽车车身俯仰角度控制系统，其特征在于，所述前扭杆机构的扭转元件连接在汽车前悬架上的方式为· 前扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车前悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；或者，前扭·杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，所述吊杆再通过球铰连接到汽车前悬架的轮轴、摆臂或者减振器上； 所述后扭杆机构的扭转元件连接在汽车后悬架上的方式为 后扭杆机构的扭转元件固定连接在汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上；或者，后扭杆机构的扭转元件通过球铰连接在一吊杆上，所述吊杆再通过球铰连接到汽车后悬架的轮轴、摆臂或者减振器上。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的汽车车身俯仰角度控制系统，其特征在于，所述前扭杆机构包括左、右两个独立的前扭杆机构，所述后扭杆机构包括左、右两个独立的后扭杆机构，且所述液压耦合系统进一步设置为使左、右两侧的汽车前悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得所述活塞朝同一方向移动，且左、右两侧的汽车后悬架相对于车身在竖直方向上朝相同方向的平移运动使得所述活塞朝同一方向移动。
16.根据权利要求11-14中任一项所述的汽车车身俯仰角度控制系统，其特征在于，所述限位机构包括 两个活塞杆，其分别连接于所述活塞的两侧，且分别延伸到所述液压缸之外，所述两个活塞杆的端部分别设置有挡块； 弹性元件，其安装于所述挡块和相应的液压缸的端面之间，限制所述活塞杆的位移，从而限制所述活塞的位移。
17.根据权利要求11-14中任一项所述的汽车车身俯仰角度控制系统，其特征在于，所述限位机构采用利用活塞堵塞液压回路的方式进行限位，其中，所述液压缸与各液压回路的接口设置为在所述活塞运动到预定的位置时，所述活塞堵塞所述液压缸与各液压回路的接口，从而限制所述活塞的位移。
18.根据权利要求15所述的汽车车身俯仰角度控制系统，其特征在于，所述液压缸中间采用挡板将所述液压缸分为左、右两个部分，在左、右两个部分分别设置一个活塞，并采用活塞杆穿过所述挡板将左、右两个部分的活塞连接起来，车辆左侧的各液压回路与所述液压缸的接口位于所述液压缸的左边部分，车辆右侧的各液压回路与所述液压缸的接口位于所述液压缸的右边部分，且所述限位机构采用利用活塞堵塞液压回路的方式进行限位，其中，所述液压缸与各液压回路的接口设置为在所述两个活塞运动到预定的位置时，所述两个活塞堵塞所述液压缸与各液压回路的接口，从而限制所述活塞的位移。
19.根据权利要求11-14中任一项所述的汽车车身俯仰角度控制系统，其特征在于，所述限位机构包括设置于所述液压缸上的挡块，其限制所述活塞的运动范围，或限制与所述活塞相连的活塞杆的运动范围。
20.一种汽车，其具有如上述权利要求11-19中任何一项所述的汽车车身俯仰角度控制系统。 ·
专利摘要本实用新型提供一种汽车车身俯仰角度的检测系统、控制系统，及具有该检测系统或控制系统的汽车，该检测系统包括前扭杆机构、后扭杆机构、液压耦合系统、位移测量装置、俯仰角度计算单元。在汽车纵向倾斜时，将汽车前、后悬架相对于车身在竖直方向的平移运动转化成液压耦合系统中活塞的移动，并根据活塞的位移计算出车身的俯仰角度。本实用新型的检测系统结构简单，安装方便，精度高，成本低，能够准确实时地测量出汽车的车身俯仰角。本实用新型的控制系统通过限位机构对活塞的位移进行限制，从而对车身的俯仰运动进行抑制，结构简单，安装方便，能够有效控制和减小汽车车身的俯仰角，而且成本低，可广泛推广应用。
文档编号B60G17/08GK202710031SQ20122015800
公开日2013年1月30日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者周桂新, 杨荣山, 刘延伟, 程志伟, 林铁平, 何林英 申请人:广州汽车集团股份有限公司