[发明专利]使用磁流变流体离合器装置的用于车辆或移动设备的人体混合动力系统

说明书

一种用于辅助用户相对于结构而移动一装置的系统，包括：磁流变(MR)流体致动器单元，包括至少一个扭矩源和至少一个MR流体离合器装置，该MR流体离合器装置具有耦接至所述至少一个扭矩源的输入端，以接收来自该至少一个扭矩源的扭矩，MR流体离合器装置可控制为经由其输出端传输可变的量的辅助力。连接部被配置为将至少一个MR流体离合器装置的输出端耦接至所述装置或周围结构。至少一个传感器提供关于所述装置的运动的信息。处理器单元用于控制至少一个MR流体离合器装置根据所述信息来施加可变的量的辅助力，其中该系统被配置为将MR流体致动器单元和连接部中的一个耦接至所述结构，并且将MR流体致动器单元和连接部中的另一个耦接至所述装置，以使来自MR流体致动器单元的辅助力辅助移动装置。

相关申请的交叉引证

本申请要求于2015年11月16日提交的美国专利申请第62/255,839号、于2016年7月5日提交的美国专利申请第62/358,216号、以及于2016年7月27日提交的美国专利申请第62/367,186号的优先权，所有三个申请的内容通过引证结合于本文中。

技术领域

本申请总体涉及人体混合动力车辆或设备推进系统的领域，并且更具体地，涉及使用磁流变(MR)流体离合器装置的人体混合动力车辆或设备推进系统。

背景技术

在许多车辆和设备上的人体混合式动力系统的使用是期望用来推进或牵引，因为这样的布置通过物理作用辅助人类用户。为了减少需要推进车辆或移动设备所需要的人力的量，近几年来已经引入了各种类型的人体混合动力车辆或设备。在很多情况下，用户可以通过消耗来自例如燃料或电池的能量来维持车辆或设备的速度。在倾斜面上，因为需要能量来对抗重力，所以维持运动所需要的能量消耗会显著增加。在存在诸如逆风的空气运动的情况下，在平坦的或倾斜的地带上也可以观察到能量消耗的增加。

如果维持在合适的操作区中，人体可以长时间地产生持续的力量。短跑运动员对比马拉松赛跑运动员的情况就是很好的说明。短跑运动员可以在厌氧运动下在短时间段非常快地奔跑，然后需要休息来恢复。相反地，马拉松赛跑运动员可以通过保持在有氧运动下而长期以相当好的可持续的步伐奔跑。给定的更长距离的最佳表现通常是在以有规律的节奏或身体活动程度，即，在有氧运动下完成时获得的。

人体混合式动力系统总体采用内燃机或电机/发电机单元，与人的动力一致地操作以提供驱动力至车辆或设备的轮。车辆的内燃机或电驱动能力通常在因人体力量不足以达到所希望的表现或范围而需要增加或代替人的动力的情况下使用。举例来说，这种类型的车辆或设备适合于最大化人类靠车辆或设备可以到达的范围或者允许他/她到达仅靠人的动力或力量无法达到的距离。人体混合式动力系统不限于使用与人的动力结合使用的内燃机或电动机，而是还可以使用惯性轮、气压涡轮机或任何其它动力源。还可以由与人的动力结合的多于一个的额外的动力源组成。通常，为了简化文本的目的，除人以外的任何动力源将被称为额外的动力源。

采用人体混合式动力系统的车辆很适合需要经常停车和继续行驶的城市运输。这些车辆中的一些还可以包括再生制动以对电力存储装置(电池)再充电，仅举几个例子，将能量存储在飞轮中或对贮存器中的流体加压。在城市行进过程中，动力系统利用人的功力和额外的动力源来提高例如表现和范围。人体混合式动力系统还可以允许在车辆停止时关闭内燃机。

人体混合式动力系统还适于越野运输，在诸如急剧加速和爬坡的高功率输出条件过程中可以利用额外的动力源辅助人驾驶车辆。额外的动力源还可以在人的动力因为例如缺乏能量或力而无意中中止的时候提供推进力。

一些传统的人体混合式动力系统可以包括传动装置或离合器系统，其被设计成有效地结合辅助人力的额外的动力源以获得集成系统。在简单的人体混合式系统中，额外的动力源通过人作用在控制机构上来控制，然而在更先进的人体混合式动力系统中，额外的动力源可以通过控制器使用从传感器收集的数据来控制。在一些人体混合式动力系统中，控制器可以根据用户需要或期望控制额外的动力源的动力输出。