基于汽車主動懸架系統(tǒng)專利技術(shù)綜述

張輝

摘要：利用VEN數(shù)據(jù)庫和CNABS數(shù)據(jù)庫得到基于汽車主動懸架系統(tǒng)專利文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，從申請日，申請人，區(qū)域等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并舉典型專利對具體技術(shù)分支進(jìn)行闡述，為進(jìn)一步研究提供相關(guān)了參考資料。

關(guān)鍵詞：汽車；懸架；專利

一、汽車主動懸架技術(shù)概要

主動懸架是近十幾年發(fā)展起來的、由電腦控制的一種新型懸架。它匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識，是一種比較復(fù)雜的高技術(shù)裝置。其中，主動懸架主要是空氣懸架、多連桿懸架等比較先進(jìn)的懸架，這些懸架也往往應(yīng)用在商務(wù)或豪華車上，而懸架高度可變是主動懸架調(diào)整的主要內(nèi)容，例如裝置了主動懸架的法國雪鐵龍桑蒂雅，該車懸架系統(tǒng)的中樞是一個微電腦，懸架上的5種傳感器分別向微電腦傳送車速、前輪制動壓力、踏動油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉(zhuǎn)向盤角度及轉(zhuǎn)向速度等數(shù)據(jù)。通過自動控制選擇合適的懸架狀態(tài)，以求最好的舒適性能。

二、相關(guān)專利申請情況

汽車主動安全技術(shù)專利主要包含在B60W這一大類中，幾乎涵蓋了汽車主動安全系統(tǒng)的全部專利。本文使用VEN數(shù)據(jù)庫和CNABS數(shù)據(jù)，以上述大類中的相關(guān)分類號加上“主動”的相關(guān)關(guān)鍵詞進(jìn)行限定，申請日截止到2018年12進(jìn)行檢索。

分別在VEN數(shù)據(jù)庫和CNABS數(shù)據(jù)庫中以“active suspension”，“主動 and（懸架or 懸掛）”進(jìn)行檢索，然后分別對國外和國內(nèi)的年申請量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在VEN數(shù)據(jù)庫中先not cn/pn，然后使用..mems命令進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以得到從2000年到2016年間，每年有關(guān)主動懸架的專利申請量變化趨勢，在國內(nèi)，從2000年到2013年，主動懸架相關(guān)的專利公開數(shù)量整體呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，2013年之后，申請量開始有下降趨勢，而在國外，20002012年，申請量迅速遞增，而2012年之后，申請量開始緩慢減少，由此可以看出，即自主動懸架提出以來，主動懸架受到了一定的關(guān)注，研究發(fā)展快速，特別是在國外，從圖中可以看出，其申請量增長速度明顯快于國內(nèi)，申請量達(dá)到頂峰的時間早于國內(nèi)，可見對于主動懸架的研究發(fā)展快速，國外的研究明顯多于國內(nèi)，而且主動懸架的發(fā)展已經(jīng)相對成熟。

首先在VEN數(shù)據(jù)庫中以“active suspension”進(jìn)行檢索，然后使用..mems命令對PN字段中的國別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到申請人國別的信息，使用..stat命令對申請人字段PA進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到申請量前10的申請人的分布情況，該領(lǐng)域的國外專利申請（包括PCT）占了大部分，其中美國、中國、日本和韓國的申請量都很可觀，中國的申請量排在第二，這些國家都是在汽車行業(yè)發(fā)展較好的國家，說明主動懸架的研究十分具有應(yīng)用價(jià)值，無論是國內(nèi)還是國外的企業(yè)都比較關(guān)注使用主動懸架。在VEN數(shù)據(jù)庫中以“active suspension”進(jìn)行檢索，查看和汽車主動懸架相關(guān)專利的授權(quán)情況，得到主動懸架相關(guān)申請的公開和授權(quán)情況，該領(lǐng)域的授權(quán)率僅僅只有31%，授權(quán)率比較低，說明雖然各大公司都對汽車主動懸架進(jìn)行了研究與應(yīng)用，但是該技術(shù)目前已相對成熟，創(chuàng)新性并不高，多是對相關(guān)理論的重復(fù)性研究。

三、典型專利分析

典型的主動懸架為主動空氣懸架，這方面最早的專利申請?jiān)?004年，主要是通過控制與車橋相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)氣囊的壓力來控制在車輛的至少兩個車橋之間的負(fù)載分配，使車橋負(fù)載通常處于它們各自的正常值（AU2005307153B2、CN101061003），還提出了對橫向穩(wěn)定器的改進(jìn)，通過扭桿在車輛底盤的橫梁內(nèi)延伸，橫向構(gòu)件和扭桿因而有利地共同占據(jù)車輛底盤中的公共空間，結(jié)果原本由扭桿所占據(jù)的空間就可以另作他用（CN1922045）。為了實(shí)現(xiàn)通過空氣彈簧的控制實(shí)現(xiàn)車身高度的調(diào)整，提高控制的自動化程度和準(zhǔn)確性，2007年提出了控制單元接收高度和壓力參數(shù)，并進(jìn)行分析和匹配，自動控制車身高度的方案（CN101516655、WO2007102777、EP2280839B1），為了提高燃油經(jīng)濟(jì)性，使氣動操作控制系統(tǒng)的總能耗相對較低，在20072008年提出了通過檢測氣囊壓力，相對自由地選擇操作壓縮機(jī)的時機(jī)，在準(zhǔn)確的時機(jī)進(jìn)行充氣和放氣，從而降低能耗（CN101516653），為了進(jìn)一步提高氣囊壓力的測量值的準(zhǔn)確性，提出了通過計(jì)算模型計(jì)算向氣囊供應(yīng)的壓縮空氣量的大小，具體的，基于表示氣囊高度的測量值和表示氣囊壓力的測量值建立計(jì)算模型（EP2212132B1）。2011年，為了提高空氣彈簧的輕量化/小型化效果，提出了對氣囊的連接元件進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，通過使用活塞中已經(jīng)存在的空間（其不活動或與空氣彈簧室共用）來部分地替換形成壓縮空氣系統(tǒng)的一部分的單獨(dú)的壓力容器，從而釋放空間（EP2646707），通過在一對氣囊之間的至少一個閥可以在一個位置設(shè)置成將它們連接在一起，因此，一對氣囊之間的壓力均衡可以用比現(xiàn)有技術(shù)更少的部件來實(shí)現(xiàn)（EP2431202），為了提高操縱舒適性，在同年還提出了通過連續(xù)地檢測車輛輪胎中的氣壓，將所述空氣壓力與各個輪胎的預(yù)定壓力值進(jìn)行比較，當(dāng)所述輪胎壓力低于所述輪胎中的所述預(yù)定壓力值時發(fā)出警告，包括使用車輛的空氣懸架系統(tǒng)以減小其中氣壓降低的輪胎的負(fù)載的方案（EP2366562）。20132014年主要針對空氣彈簧的控制和操作進(jìn)行優(yōu)化，例如根據(jù)駕駛條件、底盤的斜率的信息進(jìn)行載荷轉(zhuǎn)移和高度調(diào)整（WO2013158015、WO2014070083），提高操縱舒適性，減少誤操作，同時還提出了對鋼板彈簧的改進(jìn)，主要是對鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以及合理布置鋼板彈簧，提高使用壽命和可靠性（WO2014178769、EP2589832A3）。20152017年，還是主要針對空氣彈簧的安全性和自動控制進(jìn)行改進(jìn)，包括對氣囊的連接元件進(jìn)行改進(jìn)（DE102015006913），通過車輛中的控制單元利用傳感器自動控制氣囊的壓力，管理負(fù)載的傳遞和分配（WO2015163807、DE102017001426A1、DE102015003589A1）。為了提高載荷確定的準(zhǔn)確性，2018年提出了通過多種傳感器檢測并通過控制系統(tǒng)分析，提高載荷確定的準(zhǔn)確性，控制彈簧裝置中的空氣量變化，從而擴(kuò)展彈簧裝置改變（DE102017008973A1）。

四、總結(jié)與展望

汽車主動懸架作為一種主流的汽車懸架，在懸架領(lǐng)域中起著非常重要的作用，國內(nèi)外各企業(yè)也自其提出之日其就進(jìn)行了一系列的研究，并獲得了相應(yīng)的成果，而且國外的技術(shù)比國內(nèi)的相對成熟，目前該技術(shù)已經(jīng)相對成熟，各企業(yè)對其研究也只是重復(fù)性的理論研究，這給了我們一些提示，在審查該領(lǐng)域案件的時候，不僅要檢索中文專利庫，同樣的外文專利庫也非常重要，而且能找到對比文件來評述發(fā)明新創(chuàng)性的可能性非常大。