CN115524145A - 控制臂球销信息采集装置、方法、***及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制臂球销信息采集装置、方法、***及车辆，其中，控制臂球销信息采集装置设置在球销座上，其包括控制单元；信息采集单元布置在球销座靠近具有磁性的磁化球头一侧，以构成磁化球头朝向球销座垂直方向的磁通量面积信息的采集；处理单元与控制单元相连，以接收磁通量面积信息，并将磁通量面积信息转化为电信号反馈至控制单元；阈值存储模块与控制单元相连，用于存储磁通量面积阈值；比较器与控制单元相连，用于判断信息采集单元实时采集的磁通量面积信息是否低于阈值存储模块存储的磁通量面积阈值。本发明的控制臂球销信息采集装置，利用信息采集单元实时监测控制臂球销，并将监测信息反馈到控制单元，以提升整车安全性能。

Description

控制臂球销信息采集装置、方法、***及车辆

技术领域

本发明涉及汽车转向技术领域，特别涉及一种控制臂球销信息采集装置。同时，本发明还涉及一种基于该控制臂球销信息采集装置的方法，以及***和车辆。

背景技术

车辆在转向、制动、颠簸、启动等状态发生变化时，底盘悬架导向机构各部件会发生力或力矩的传递及摆动、转动等相对运动，如控制臂和转向节、控制臂和副车架、控制臂和连接杆等导向机构中连接位置因相对运动，自由度需要均设计为球铰链结构。

控制臂球销连接转向节和前轴摆臂，控制臂球销的轴线为汽车转向轮的回转中心，控制臂球销对汽车操纵稳定性、行驶平顺性、舒适性及安全性等起着至关重要的作用。

现阶段控制臂球销主要有压装式、钣金连接式等结构，但均为纯机械式零部件，不能将运动信息(球销摆动角度、控制臂离地间隙)反馈给整车，控制臂球销总成作为整车安全零部件，关键信息不能进行监测。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种名控制臂球销信息采集装置，以监测控制臂球销并反馈到整车。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种控制臂球销信息采集装置，设置在球销座上，包括：

控制单元；

信息采集单元，布置在所述球销座靠近具有磁性的磁化球头一侧，以构成所述磁化球头朝向所述球销座垂直方向的磁通量面积信息的采集；

处理单元，与所述控制单元相连，以接收所述磁通量面积信息，并将所述磁通量面积信息转化为电信号反馈至所述控制单元；

阈值存储模块，与所述控制单元相连，用于存储磁通量面积阈值；

比较器，与所述控制单元相连，用于判断所述信息采集单元实时采集的所述磁通量面积信息是否低于所述阈值存储模块存储的磁通量面积阈值。

进一步的，警示单元，与所述控制单元相连；当所述信息采集单元采集的所述磁化球头的磁通量面积小于所述阈值存储模块中存储的磁通量面积阈值时，所述警示单元在所述控制单元的控制下发出报警提示。

进一步的，所述信息采集单元包括设于所述球销座上的芯片，以及与所述芯片集成于一体的传感器，所述传感器用于采集所述磁化球头的磁通量面积信息，所述芯片上设有用于放大信号的信号放大器，所述芯片通过线束与所述控制单元相连。

进一步的，所述传感器采用霍尔传感器。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的控制臂球销信息采集装置，利用信息采集单元实时监测磁化球头朝向球销座的磁通量面积信息，并可将监测信息反馈到控制单元，同时，比较器能够判断磁通量面积信息是否低于阈值存储模块存储的磁通量面积阈值，以此监测球销的寿命，能够提升整车安全性能。

另外，当磁通量面积信息低于阈值存储模块存储的磁通量面积阈值时，控制单元能够控制警示单元发出报警提示，报警提示能够提醒驾驶员及时更换零部件，从而达到监测零部件使用寿命的目的。

本发明的另一目的在于提出一种控制臂球销信息采集方法，该方法基于如上所述的控制臂球销信息采集装置，并包括以下步骤：

信息采集步骤，由所述信息采集单元实时采集所述磁化球头的磁通量面积信息；

处理步骤，将所述信息采集单元实时采集的所述磁通量面积信息通过所述处理单元转化电信号并反馈给所述控制单元；

判断步骤，由所述比较器判断所述磁通量面积信息是否低于所述阈值存储模块存储的磁通量面积阈值的步骤。

进一步的，所述判断步骤中，设有当所述信息采集单元采集到所述磁通量面积信息低于所述阈值存储模块存储的磁通量面积阈值时的、由所述警示单元发出报警信息的步骤。

进一步的，所述处理步骤中，设有将所述信息采集单元实时采集的所述磁通量面积信息通过所述处理单元转化为球销摆动角度以及摆动角加速度并反馈给所述控制单元的步骤。

本发明的控制臂球销信息采集方法与如上的控制臂球销信息采集装置相对于现有技术具有相同效果，在此不再赘述。

此外，本发明同时提供了一种控制臂球销控制***，所述控制臂球销控制***配置有如上所述的控制臂球销信息采集装置。

本发明还提供了一种车辆，所述车辆装载有如上所述的控制臂球销控制***。

附图说明

构成本发明的一部分的附图，是用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明是用于解释本发明，其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系，均不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的控制臂球销信息采集装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所述的控制臂球销信息采集装置的剖视图；

图3为本发明实施例所述的控制臂球销信息采集装置的***图；

图4为本发明实施例所述的球碗的结构示意图；

图5为本发明实施例的***连接框图。

附图标记说明：

1、控制单元；2、信息采集单元；3、处理单元；4、阈值存储模块；5、比较器；6、警示单元；7、球销座；70、磁化球头；71、球销杆；72、球碗；720、内腔；721、凹槽；722、加强筋；73、压盖；730、储油腔；74、线束；8、防尘罩；80、第一卡紧件；81、第二卡紧件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例涉及一种控制臂球销信息采集装置，该信息采集装置设置在球销座7上，以实时监测控制臂球销，并将监测信息反馈给整车。

整体结构上，该信息采集装置包括控制单元1、信息采集单元2、处理单元3、阈值存储模块4以及比较器5。其中，信息采集单元2布置在球销座7靠近具有磁性的磁化球头70一侧，以构成磁化球头70朝向球销座7垂直方向的磁通量面积信息的采集；处理单元3与控制单元1相连，以接收磁通量面积信息，并将磁通量面积信息转化为电信号反馈至控制单元1。

阈值存储模块4与控制单元1相连，用于存储磁通量面积阈值；比较器5与控制单元1相连，用于判断信息采集单元2实时采集的磁通量面积信息是否低于阈值存储模块4存储的磁通量面积阈值。

基于如上整体设计，本实施例的控制臂球销信息采集装置的一种示例性结构如图1至图5所示，作为一种优选的实施方式，本实施例的信息采集装置还包括与控制单元1相连的警示单元6；当信息采集单元2采集的磁化球头70的磁通量面积小于阈值存储模块4中存储的磁通量面积阈值时，警示单元6在控制单元1的控制下发出报警提示。其中，控制单元1可以为ECU，报警提示可以通过与ECU相连的显示屏显示给驾驶员，或者，警示单元6可以采用蜂鸣器以提示驾驶员。

具体而言，结合图1和图2所示的，信息采集单元2包括设于球销座7上的芯片，以及与芯片集成于一体的传感器，传感器用于采集磁化球头70的磁通量面积信息，芯片上设有用于放大信号的信号放大器，芯片通过线束74与控制单元1相连。值得一提的是，球销座7上设有三个安装孔，三个安装孔的连线呈三角形以保证连接可靠性，而安装孔用于穿设螺栓，以使球销座7与控制臂连接。

此外，本实施例中，传感器采用霍尔传感器，由于磁化球头70具有磁性，霍尔传感器能够采集磁化球头70通过霍尔传感器的磁通量面积，霍尔传感器将磁通量面积信息转化为电压信号，再通过信号放大器将电压放大传递给处理单元3，最终通过线束74传递给控制单元1。

需要说明的是，信息采集单元2设置在球销座7上的磁化球头70的一侧，而前述的磁通量面积，则是磁化球头70沿垂直方向落入到信息采集单元2上的投影面积，当球销摆动时，磁化球头70的垂直投影面积会减小或者增大，也就是说，通过霍尔传感器的磁通量会减少或者增大。

那么，本实施例通过采集磁通量面积信息，并利用处理单元3将磁通量面积信息处理为电信号，通过线束74传递到控制单元1，便可以分析球销摆动角度和摆动角加速度。其中，球销摆动角度可转化为车身高度，摆动角加速度可以转化为车身纵向加速度。采集磁通量面积信息可使采集到的控球销的摆角和摆动角加速度更加精准，同时通过实时监测球销可以转化出车身纵向加速度，从而为主动悬架***提供信号输入，提升整车操纵的稳定性。

另外，由于新生产出来的球销刚度较大，随着球销的使用，磁化球头70被磨损，磁化球头70相对信息采集单元2的位置会产生变动，磁化球头70与信息采集单元2的距离会变大，也就导致通过传感器的磁通量面积会减小，由此可通过长周期检测球销前后的磁通量面积的变化进行球销寿命的监测。当磁通量面积信息低于阈值存储模块4存储的磁通量面积阈值时，控制单元1能够控制警示单元6发出报警提示，报警提示能够提醒驾驶员及时更换零部件，从而达到监测零部件使用寿命的目的。

本实施例中的球销结构参照图3和图4来进行解释说明，磁化球头70布置在位于球销座7上的球碗72中，于球销座7上设有压盖73，压盖73沿球碗72的轴向压紧球碗72，且压盖73具有与球碗72的内腔720连通的储油腔730，芯片固定在压盖73面向磁化球头70一侧。

值得一提的是，球碗72的内腔720呈半球形以用于布置磁化球头70，另外，压盖73与球销座7可采用铆接配合固定，而压盖73的设置一方面是为了布置芯片，并且，线束74也是布置在压盖73上的，另一方面则是压盖73能够防止泥沙等异物进入到球销座7内。此外，压盖73、球碗72以及磁化球头70之间的空隙也即是内腔720和储油腔730，能够储存润滑油，从而对磁化球头70进行润滑。

本实施例中，球碗72采用塑料注塑成型，球碗72底部外侧成型有加强筋722，加强筋722呈圆形，加强筋722的布置能够提高球碗72的抵抗变形能力。另外，球碗72的内腔720的内壁上设有多道与储油腔730连通的凹槽721，从而可以为球销转动或摆动时提供润滑。

此外，作为一种优选的实施方式，结合图3所示的，磁化球头70外部罩设有防尘罩8，防尘罩8的两端通过紧固组件分别固定在与磁化球头70连接的球销杆71和球销座7上。其中，防尘罩8的中部呈鼓肚形状，且防尘罩8采用橡胶材料制成，防尘罩8的设置，能够防止泥沙等异物进入到磁化球头70和球碗72中。

具体而言，紧固组件包括位于防尘罩8两端的第一卡紧件80和第二卡紧件81，第一卡紧件80和第二卡紧件81均套设在防尘罩8外部。可以理解的是，防尘罩8的顶端通过第一卡紧件80卡置在球销杆71上，防尘罩8的底端与球销座7过盈配合，而第二卡紧件81卡紧在球销座7卡槽上，防止防尘罩8脱落并实现防尘罩8的下端密封。在此，第一卡紧件80和第二卡紧件81可以采用卡簧或者卡圈，

本实施例所述的控制臂球销信息采集装置，利用霍尔传感器实时监测磁化球头70的磁通量面积信息，并可将监测信息反馈到控制单元1，本实施例的控制臂球销信息采集装置采集的控制臂球销的摆角和摆角加速度更加精准，同时通过实时监测球销可以转化出车身纵向加速度，从而为主动悬架***提供信号输入，提升整车操纵的稳定性。通过检测球销的刚度变化能够监测球销的寿命，提升整车安全性能。

另外，当磁通量面积信息低于阈值存储模块4存储的磁通量面积阈值时，控制单元1能够控制警示单元6发出报警提示，报警提示能够提醒驾驶员及时更换零部件，从而达到监测零部件使用寿命的目的。

结合图5所示的，本实施例的控制臂球销信息采集方法，该方法基于如实施例一所述的控制臂球销信息采集装置，其在使用时，该信息采集方法主要包括以下步骤：

步骤a，信息采集步骤，该信息采集步骤中，主要包括由信息采集单元2实时采集磁化球头70的磁通量面积信息的步骤。

步骤b，处理步骤，该处理步骤中，主要包括将信息采集单元2实时采集的磁通量面积信息通过处理单元3转化电信号并反馈给控制单元1的步骤。

步骤b1，基于步骤b，当信息采集单元2采集到磁通量面积信息并反馈给处理单元3，处理单元3能够将信息采集单元2实时采集的磁通量面积信息转化为球销摆动角度以及摆动角加速度并反馈给控制单元1，其中，球销摆动角度可转化为车身高度，摆动角加速度可以转化为车身纵向加速度。可以理解的，采集磁通量面积信息可使采集到的控球销的摆角和摆动角加速度更加精准，同时通过实时监测球销可以转化出车身纵向加速度，从而为主动悬架***提供信号输入，提升整车操纵的稳定性。

步骤c，判断步骤，该判断步骤中，主要包括如下的判断：由比较器5判断磁通量面积信息是否低于阈值存储模块4存储的磁通量面积阈值的步骤。

步骤c1，基于步骤c，当信息采集单元2采集到磁通量面积信息低于阈值存储模块4存储的磁通量面积阈值时，控制单元1控制警示单元6发出报警信息，以提示驾驶员球销已达到使用寿命的极限，以提醒驾驶员及时更换零部件，提升整车的安全性能。

实施例二

本实施例涉及一种控制臂球销控制***，所述控制臂球销控制***配置有如实施例一所述的控制臂球销信息采集装置，以更好的监测球销，提升整车操纵的稳定性和安全性能。

实施例三

本实施例涉及一种车辆，所述车辆装载有如实施例二所述的控制臂球销控制***，本实施例的车辆和控制臂球销控制***相对于现有技术具有相同的有益效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种控制臂球销信息采集装置，设置在球销座(7)上，其特征在于包括：

控制单元(1)；

信息采集单元(2)，布置在所述球销座(7)靠近具有磁性的磁化球头(70)一侧，以构成所述磁化球头(70)朝向所述球销座(7)垂直方向的磁通量面积信息的采集；

处理单元(3)，与所述控制单元(1)相连，以接收所述磁通量面积信息，并将所述磁通量面积信息转化为电信号反馈至所述控制单元(1)；

阈值存储模块(4)，与所述控制单元(1)相连，用于存储磁通量面积阈值；

比较器(5)，与所述控制单元(1)相连，用于判断所述信息采集单元(2)实时采集的所述磁通量面积信息是否低于所述阈值存储模块(4)存储的磁通量面积阈值。

2.根据权利要求1所述的控制臂球销信息采集装置，其特征在于：

警示单元(6)，与所述控制单元(1)相连；当所述信息采集单元(2)采集的所述磁化球头(70)的磁通量面积小于所述阈值存储模块(4)中存储的磁通量面积阈值时，所述警示单元(6)在所述控制单元(1)的控制下发出报警提示。

3.根据权利要求1所述的控制臂球销信息采集装置，其特征在于：

所述信息采集单元(2)包括设于所述球销座(7)上的芯片，以及与所述芯片集成于一体的传感器，所述传感器用于采集所述磁化球头(70)的磁通量面积信息，所述芯片上设有用于放大信号的信号放大器，所述芯片通过线束(74)与所述控制单元(1)相连。

4.根据权利要求3所述的控制臂球销信息采集装置，其特征在于：

所述传感器采用霍尔传感器。

5.一种控制臂球销信息采集方法，其特征在于该方法基于权利要求1所述的控制臂球销信息采集装置，并包括以下步骤：

信息采集步骤，由所述信息采集单元(2)实时采集所述磁化球头(70)的磁通量面积信息；

处理步骤，将所述信息采集单元(2)实时采集的所述磁通量面积信息通过所述处理单元(3)转化电信号并反馈给所述控制单元(1)；

判断步骤，由所述比较器(5)判断所述磁通量面积信息是否低于所述阈值存储模块(4)存储的磁通量面积阈值的步骤。

6.根据权利要求5所述的控制臂球销信息采集方法，其特征在于：

所述判断步骤中，设有当所述信息采集单元(2)采集到所述磁通量面积信息低于所述阈值存储模块(4)存储的磁通量面积阈值时的、由所述警示单元(6)发出报警信息的步骤。

7.根据权利要求5所述的控制臂球销信息采集方法，其特征在于：

所述处理步骤中，设有将所述信息采集单元(2)实时采集的所述磁通量面积信息通过所述处理单元(3)转化为球销摆动角度以及摆动角加速度并反馈给所述控制单元(1)的步骤。

8.一种控制臂球销控制***，其特征在于，所述控制臂球销控制***配置有如权利要求1至4中任一项所述的控制臂球销信息采集装置。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆装载有如权利要求8所述的控制臂球销控制***。

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