專利名稱：主動懸掛控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動車輛的懸掛系統(tǒng)，特別是主動懸掛系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)車輛進(jìn)入轉(zhuǎn)彎時，其底盤有在離開該轉(zhuǎn)彎的中心的方向上向外傾側(cè)(roll)的趨勢。對于許多乘客，這可能即使沒有令人驚慌，也是一種不舒服的感覺。
主動懸掛系統(tǒng)通過測量底盤相對于車輪的姿態(tài)和施加力而克服引起車輛轉(zhuǎn)彎傾側(cè)的那些力，來克服這種向外傾側(cè)的趨勢。這些系統(tǒng)可以在轉(zhuǎn)彎過程中保持底盤的水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括控制車輛的主動懸掛系統(tǒng)的裝置，包括這種裝置的主動懸掛系統(tǒng)和/或包括這種裝置的車輛。
在一個方面中，該裝置包括一個具有第一輸入端和輸出端的控制器。該第一輸入端接收與車輛的轉(zhuǎn)彎相關(guān)的傾側(cè)指令信號。該輸出端響應(yīng)所述傾側(cè)指令信號提供一個使該車輛底盤傾側(cè)一個角度的控制信號。
在一些實(shí)施方式中，該控制器還包括接收該底盤的垂直位置的第二輸入端。在這些實(shí)施方式中，該控制器至少部分地根據(jù)位置信號和該傾側(cè)指令信號的結(jié)合，確定控制信號。
在另一些實(shí)施方式中，該控制器可產(chǎn)生一傾側(cè)取決于輪胎壓縮情況的角度的控制信號。
一些其他的實(shí)施方式還包括一個傾側(cè)指令信號發(fā)生器，該發(fā)生器具有接收表示所選擇的轉(zhuǎn)彎屬性的數(shù)據(jù)的輸入端，和給該控制器的第一輸入端提供該傾側(cè)指令信號的輸出端。
該傾側(cè)指令信號發(fā)生器至少部分地根據(jù)速度數(shù)據(jù)和方向數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號。該速度數(shù)據(jù)表示車輛速度的幅值。該方向數(shù)據(jù)表示轉(zhuǎn)彎的曲率半徑。
另外，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器至少部分地根據(jù)偏轉(zhuǎn)信號，可以產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號。在這個實(shí)施方式中，該偏轉(zhuǎn)信號表示轉(zhuǎn)彎屬性。
該傾側(cè)指令信號發(fā)生器可導(dǎo)出表示轉(zhuǎn)彎屬性的量。一個示例性的量為轉(zhuǎn)彎速度。轉(zhuǎn)彎速度可將該速度數(shù)據(jù)平方并將結(jié)果與該方向數(shù)據(jù)相乘來計算。
對于傾側(cè)指令信號發(fā)生器可導(dǎo)出表示轉(zhuǎn)彎屬性的量的這些實(shí)施方式，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器可用各種方法實(shí)現(xiàn)。
在這些實(shí)施方式的一些實(shí)施方式中，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一為該量的函數(shù)的傾側(cè)指令信號。例如，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一使控制器將該底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量的傾側(cè)指令信號。比例常數(shù)可根據(jù)例如輪胎的性質(zhì)選擇?；蛘?，在該量的值的一個選擇的范圍內(nèi)，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器可產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個非線性地依賴于該量的一個量。
另一方案是，在該量的值的第一范圍內(nèi)，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量；而在該量的值的第二范圍內(nèi)，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將該底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量。一般，該第一和第二值的范圍的比例常數(shù)互不相同。
在其它實(shí)施方式中，在該量的值的第一范圍內(nèi)，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量。在該量的值的第二范圍內(nèi)，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將該底盤傾側(cè)與該量無關(guān)的一個量。
在其它實(shí)施方式中，對于小于閾值的該量的值，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器可產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量。對于大于閾值的該量的值，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量無關(guān)的量。
還有一些實(shí)施方式，對于大于閾值的該量的值，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將該底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量。對于小于閾值的該量的值，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量無關(guān)的量。
在另一個方面中，本發(fā)明包括響應(yīng)于車輛的轉(zhuǎn)彎，控制車輛底盤的傾側(cè)角度的方法和實(shí)現(xiàn)該方法的主動懸掛系統(tǒng)。
這種方法包括接收表示底盤垂直位移的反饋信號，和將表示所選擇的轉(zhuǎn)彎屬性的傾側(cè)指令信號與該反饋信號結(jié)合。這會產(chǎn)生修正的反饋信號。至少部分地根據(jù)該修正的反饋信號，可確定促使傾側(cè)角度向著所希望的值變化的控制信號。
在包括確定選擇的轉(zhuǎn)彎屬性的方法的實(shí)施方式中，包括導(dǎo)出表示該轉(zhuǎn)彎屬性的量。
在實(shí)施方式中還包括產(chǎn)生為表示轉(zhuǎn)彎屬性的量的函數(shù)的傾側(cè)指令信號的傾側(cè)指令信號發(fā)生器。這可以包括確定該量在選擇的值范圍內(nèi)和產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量。
包括導(dǎo)出一個量的其他實(shí)施方式包括至少部分地根據(jù)速度數(shù)據(jù)和方向數(shù)據(jù)導(dǎo)出該量。該速度數(shù)據(jù)表示車輛速度的幅值。該方向數(shù)據(jù)表示轉(zhuǎn)彎的曲率半徑。
計算該量有各種方法。該方法的一個實(shí)施方式包括通過將速度數(shù)據(jù)的平方與方向數(shù)據(jù)相乘來計算該量。另一個實(shí)施方式包括至少部分地根據(jù)偏轉(zhuǎn)信號導(dǎo)出該量。在這種情況下，該偏轉(zhuǎn)信號表示轉(zhuǎn)彎屬性。
在另一個方面中，本發(fā)明包括機(jī)動車輛的主動懸掛系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括帶有第一輸入端和輸出端的一個控制器。該第一輸入端接收響應(yīng)于車輛的轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的傾側(cè)指令信號。該輸出端形成使車輛的底盤向著轉(zhuǎn)彎的中心傾側(cè)的一個控制信號。
在一些實(shí)施方式中，該控制器可使車輛底盤向內(nèi)且向著彎道的中心傾側(cè)，以達(dá)到一個負(fù)的傾側(cè)角。
其他實(shí)施方式包括具有一個輸入端和一個輸出端的傾側(cè)指令信號發(fā)生器。該輸入端接收表示所選擇的轉(zhuǎn)彎屬性的數(shù)據(jù)。該輸出端提供送至該控制器的第一輸入端的傾側(cè)指令信號。在一些實(shí)施方式中，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器至少部分地根據(jù)表示車輛速度幅值的速度數(shù)據(jù)，和表示轉(zhuǎn)彎的曲率半徑的方向數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號。
在另一些實(shí)施方式中，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器至少部分地根據(jù)偏轉(zhuǎn)信號產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號。該偏轉(zhuǎn)信號表示轉(zhuǎn)彎屬性。
在另一些實(shí)施方式中，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器導(dǎo)出表示轉(zhuǎn)彎屬性的量。
在另一些實(shí)施方式中，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一為該量的函數(shù)的傾側(cè)指令信號。例如，在該量的值的選定范圍內(nèi)，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器可以產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量?；蛘?，在該量的值的第一范圍內(nèi)，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器可產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量；而在該量的值的第二范圍內(nèi)，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器可產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量。該值第一和第二范圍的比例常數(shù)可以互不相同。
另一些實(shí)施方式包括該控制器包括接收底盤的垂直位置的第二輸入端。在這些實(shí)施方式中，該控制器至少部分地根據(jù)該位置信號和傾側(cè)指令信號的結(jié)合，確定控制信號。
在另一個方面中，本發(fā)明包括響應(yīng)于車輛的轉(zhuǎn)彎，控制車輛底盤的傾側(cè)角度的方法和實(shí)現(xiàn)該方法的主動懸掛系統(tǒng)。
實(shí)施方式包括接收表示底盤垂直位移的測量的反饋信號。然后將一個傾側(cè)指令信號與反饋信號結(jié)合，以產(chǎn)生一修正的反饋信號。該傾側(cè)指令信號表示所選擇的轉(zhuǎn)彎屬性。至少部分地根據(jù)該修正的反饋信號，可確定控制信號，使得可促使底盤向著彎道的中心傾側(cè)。
實(shí)施方式還包括促使車輛底盤向內(nèi)且向著轉(zhuǎn)彎的中心傾側(cè)，以達(dá)到一個負(fù)的傾側(cè)角。
其他實(shí)施方式包括定義表示轉(zhuǎn)彎屬性的量。在這些實(shí)施方式中，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器可以產(chǎn)生一為該量的函數(shù)的傾側(cè)指令信號。
產(chǎn)生這種傾側(cè)指令信號的具體例子包括確定該量在選擇的值范圍內(nèi)，和產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使該控制器將底盤傾側(cè)一個與該量成比例的量。
有各種方法可導(dǎo)出該量。例如，至少部分地可根據(jù)表示車輛速度幅值的速度數(shù)據(jù)和表示轉(zhuǎn)彎的曲率半徑的方向數(shù)據(jù)，導(dǎo)出該量?；蛘?，可至少部分地根據(jù)偏轉(zhuǎn)信號導(dǎo)出該量。
本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)從以下的詳細(xì)說明和權(quán)利要求書中將會清楚。


圖1為一個主動懸掛系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
圖2～4為在彎道上的底盤的示意性側(cè)視圖；圖5為控制器的方框圖；和圖6～10表示示例性的增益函數(shù)。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的車輛10包括一個底盤12，它通過在其四個角的每一個上的主動懸掛部件16與四個車輪14(圖中只表示出兩個)耦接。每一個主動懸掛部件16動態(tài)地接收控制信號(控制信號可由與懸掛部件同在一個地點(diǎn)或放置在車輛別處的部件產(chǎn)生)，最終使主動懸掛部件改變或控制該底盤12相對于車輪14的姿態(tài)。主動懸掛系統(tǒng)使用四個主動懸掛部件16來動態(tài)地控制車輛的姿態(tài)。
為了控制底盤12的姿態(tài)，首先測量它是有用的。為此，車輛10包括8個傳感器，在該車輛10的每一個角結(jié)合有兩個傳感器。四個傳感器為位置傳感器18。每一個位置傳感器提供表示參考基準(zhǔn)和該車輛10的底盤12上的一個相應(yīng)點(diǎn)之間的垂直距離的位置信號20。該參考基準(zhǔn)可以為車輪上的一個點(diǎn)。另外，該位置傳感器18可以報告底盤12和路面之間的距離。一個適當(dāng)?shù)奈恢脗鞲衅?8在題為“數(shù)字式絕對位置編碼器”的美國專利5574445中說明，現(xiàn)引入其內(nèi)容供參考。
其余的四個傳感器為安裝在底盤12的四個角上的加速度計22。每一個加速度計提供一個輸出端，當(dāng)被積分時，該輸出端為表示相對參考車輛的車架的底盤12的垂直速度的速度信號24。這些傳感器18，22一起提供表示底盤12的姿態(tài)的信息。
位置傳感器18和加速度計22將相應(yīng)的位置和速度信號20，24傳遞給控制器26。根據(jù)這些信號，控制器26計算四個動態(tài)地產(chǎn)生的控制信號28，并將這些信號傳遞給在每一個懸掛部件16內(nèi)的四個相應(yīng)的力換能器30。響應(yīng)于控制信號28，每一個力換能器30引起在相應(yīng)的車輪14和底盤12之間施加力?？刂破?6計算控制信號28，使得所產(chǎn)生的加在底盤12和每一個車輪14之間的力共同作用，以維持底盤12的所希望的姿態(tài)。
題為“沿著路徑的線性傳感”的美國專利4981309說明了適用于車輛10的力換能器30。題為“車輪組件懸掛”的美國專利4960290說明了在每一個車輪14上結(jié)合有力換能器30和其他傳感器的一個例子。這里引入這兩個專利的內(nèi)容供參考。
當(dāng)車輛10轉(zhuǎn)彎時，產(chǎn)生的動量的改變使車輛受到離心力作用。該離心力在彎道的外側(cè)壓縮懸掛部件和輪胎，并在彎道的內(nèi)側(cè)擴(kuò)張該懸掛部件和輪胎。如圖2所示，這些作用綜合起來，使車輛10向外傾側(cè)，偏離彎道的中心32。
控制器26的任務(wù)之一是要動態(tài)地產(chǎn)生控制信號28，使得可在一個所希望的設(shè)定點(diǎn)上保持傾側(cè)角度φ15。該所希望的設(shè)定點(diǎn)可以任意設(shè)定。該設(shè)定點(diǎn)可以為車輛動力學(xué)的任意函數(shù)。例如，如圖3所示，不論轉(zhuǎn)彎是如何急速或快速，該控制器26可使底盤12保持與道路水平。然而，在這種情況下，乘客可感受到被橫向力從其座位向側(cè)面推開的不適的感覺。
另外，該所希望的設(shè)定點(diǎn)可以取決于離心力。例如，如圖4所示，控制器26可以使底盤12向內(nèi)且向著彎道的中心32傾側(cè)?？梢詣討B(tài)地控制向內(nèi)傾側(cè)的程度，使得乘客感受到轉(zhuǎn)彎如同感受適當(dāng)?shù)貎A斜的飛機(jī)轉(zhuǎn)彎一樣。
為了說明，正的傾側(cè)角φ15表示車輛底盤相對于轉(zhuǎn)彎的中心向外傾側(cè)，如圖2所示那樣，而負(fù)的傾側(cè)角φ15表示車輛底盤相對于轉(zhuǎn)彎的中心向內(nèi)傾側(cè)，如圖4所示那樣。
如圖5所示，控制傾側(cè)角15的控制器26包括一個接收傾側(cè)速度信號24的傾側(cè)速度控制器34。該傾側(cè)速度控制器可以為一個簡單的常規(guī)類型的比例增益控制器。
控制器26還包括接收傾側(cè)位置信號20的一個傾側(cè)位置控制器36。然而，在該傾側(cè)位置信號20提供給位置控制器36以前，其受到傾側(cè)指令信號38的偏置(biased)。
可以通過計算傾側(cè)速度VROLL24和傾側(cè)位移XROLL20開始計算在車輛的每一個角達(dá)到設(shè)定點(diǎn)姿態(tài)所需要的力的過程，該傾側(cè)速度和傾側(cè)位移可分別根據(jù)在車輛的角上的速度和傾側(cè)位移的測量值，在方框22和18中計算。在方框22中實(shí)現(xiàn)的計算VROLL24的一個常用的方法由下式給出VROLL=14(VLF+VLR-VRR-VRF)]]>式中VLF，VLR，VRR，VRF分別為車輛左前角，左后角，右后角和右前角的速度。同樣，利用下式，通過結(jié)合四個位置信號，可以計算的四輪車輛20的傾側(cè)位移，如方框18中所實(shí)現(xiàn)
XROLL=14(XLF+XLR-XRR-XRF)]]>式中，XLF，XLR，XRR和XRF分別為車輛左前角，左后角，右后角和右前角的位移。這樣，傾側(cè)速度的幅值提供了車輛傾側(cè)有多快的一個量度，并且傾側(cè)速度的符號表示車輛到底是向內(nèi)且向著彎道的中心傾側(cè)，還是向外，離開彎道的中心傾側(cè)。同樣，傾側(cè)位移提供了傾側(cè)角15以及車輛10到底是向內(nèi)且向著彎道的中心傾斜，還是向外離開彎道的中心傾斜的量度。
有各種方法計算車體的實(shí)體(solid-body)傾側(cè)速度和傾側(cè)位移。還可以使用其他的線性組合。另外，可以只使用傳感器的子集或使用不同組合和形式的傳感器來計算實(shí)體的自由度。
再參見圖5，速度的傾側(cè)分量VROLL利用傾側(cè)速度控制器34處理，而位移的傾側(cè)分量XROLL由傾側(cè)位置控制器36處理。這些控制器的輸出端結(jié)合起來形成傾側(cè)控制信號28。通過使VROLL和XROLL公式反轉(zhuǎn)(invert)，可以將該傾側(cè)控制信號28分配至四個角。具體地說，對于給出的例子，車輛的左角使用傾側(cè)控制信號28，而車輛的右角使用信號28的負(fù)值。
更一般地說，在矩陣表示中，該位置控制器36的輸出端由 給出，這里 為包括位置傳感器測量值XLFXLRXRRXRF]]>的一個向量， 為包括位置指令信號的一個向量。T為將 變換為包括傾側(cè)的可反轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系的一個矩陣。一個這種坐標(biāo)系為由平移(heave)，俯仰(pitch)，傾側(cè)和扭轉(zhuǎn)(twist)坐標(biāo)確定的坐標(biāo)系T=1411111-1-1111-1-11-11-1]]>還可以使用其他坐標(biāo)系。K為包括傾側(cè)控制的一個任意的4×4位置控制器矩陣。
在一個實(shí)施方式，該傾側(cè)位置控制器36為比例積分(PI)控制器或PID控制器。在這種情況下，傾側(cè)指令信號38和傾側(cè)位置信號20之間的誤差被最后積分掉。在另一個實(shí)施方式中，傾側(cè)位置控制器36為比例(P)增益控制器。在這種情況下，有一個非零的直流(DC)誤差。可以選擇PI，PID或P控制器的參數(shù)以滿足各種性能指標(biāo)。例如，可以選擇參數(shù)，使閉環(huán)帶寬在預(yù)先確定的范圍(例如幾個Hz(1～5Hz))內(nèi)。
該傾側(cè)指令信號38由與速度傳感器42和方向傳感器44連接的一個傾側(cè)指令信號發(fā)生器40產(chǎn)生。該方向傳感器44提供表示轉(zhuǎn)彎的曲率半徑的一個方向信號46。該方向傳感器44例如可以與方向盤連接，以提供與由前輪相對于車輛10的縱軸線形成的角度相應(yīng)的方向信號46。該速度傳感器42提供表示車輛速度向量幅值的速度信號48。該速度傳感器42可與控制速度計的相同信號耦接。
該傾側(cè)指令信號發(fā)生器40結(jié)合該速度信號和該方向信號，產(chǎn)生一個稱為轉(zhuǎn)彎速度的量ω，該量為車輛10圍繞與其行進(jìn)平面垂直的軸線的角加速度的量度。該轉(zhuǎn)彎速度度量轉(zhuǎn)彎有多“困難”。例如，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器40可將速度信號的平方與方向信號相乘，以產(chǎn)生該轉(zhuǎn)彎速度ω?；蛘撸搩A側(cè)指令信號發(fā)生器40可與一個偏轉(zhuǎn)傳感器連接。在這種情況下，轉(zhuǎn)彎速度ω可從測量的偏轉(zhuǎn)速度導(dǎo)出來。
在一個實(shí)施方式中，可以利用ω作為與傾側(cè)位置信號20結(jié)合的傾側(cè)指令信號38。然而，為了控制底盤12傾側(cè)的程度，希望提供一個其幅值取決于ω的增益A(ω)。在這種情況下，該傾側(cè)指令信號38變成A(ω)ω。取決于ω的符號的該傾側(cè)指令信號38的符號，控制在轉(zhuǎn)彎過程中，底盤12應(yīng)該向內(nèi)或向外傾側(cè)。該增益A(ω)的幅值控制根據(jù)彎道不同所希望的該底盤12傾側(cè)的程度。該傾側(cè)位置控制器36的增益控制根據(jù)彎道不同，底盤12傾側(cè)的傾側(cè)速度。
圖6表示A(ω)和ω之間的線性關(guān)系。假設(shè)輪胎壓縮和ω之間為線性關(guān)系，通過適當(dāng)選擇A(ω)的斜率，可以利用所示的增益函數(shù)，以抵消將伴隨輪胎壓縮的傾側(cè)。對于輪胎壓縮和ω之間為非線性關(guān)系的一般情況，可以使用非線性的A(ω)和ω(例如下面的圖10)。在實(shí)際中，通過測量不同ω值下的輪胎壓縮量，可用實(shí)驗(yàn)方法確定增益A(ω)的斜率。增加增益A(ω)的幅值還會使車輛不但補(bǔ)償輪胎壓縮，而且可以在轉(zhuǎn)彎過程中向內(nèi)傾側(cè)。向內(nèi)傾側(cè)的量由增益A(ω)的斜率確定。該函數(shù)關(guān)于ω＝0軸線為對稱的，使得ω的正值為使底盤12在第一方向傾側(cè)，和ω的負(fù)值為使底盤12在與第一方向相反的第二方向傾側(cè)。
圖7表示增益函數(shù)A(ω)的另一個例子。當(dāng)ω的幅值在某個閾值t1以下時，所示增益函數(shù)隨著ω線性地變化。在該閾值以上，增益保持為常數(shù)。這相應(yīng)于限制對大的ω值的傾側(cè)補(bǔ)償?shù)淖畲罅康目刂破鳌?br> 圖8表示增益函數(shù)A(ω)的又一個例子。對于ω值的幅值在第一閾值t1以下和ω值的幅值在第二閾值t2以上，所示的增益函數(shù)為常數(shù)。在這兩個閾值之間，該增益函數(shù)為具有特定斜率的直線。這相當(dāng)于在轉(zhuǎn)彎足夠困難(即ω超過t1后)逐漸使車輛10傾側(cè)至較大角度，但在這以前并不動作的一個控制器。當(dāng)ω達(dá)到第二閾值t2時，達(dá)到傾側(cè)補(bǔ)償?shù)淖畲罅俊?br> 圖9表示一個增益函數(shù)的例子，對于ω的幅值在閾值幅值t1以下，該函數(shù)為選擇斜率較平緩用以抵消會伴隨輪胎壓縮的傾側(cè)的直線。在該閾值以外，該函數(shù)為斜率較陡的直線。這形成附加的傾側(cè)，選擇該傾側(cè)的程度以增強(qiáng)在轉(zhuǎn)彎過程中乘客的舒適性。傾側(cè)角度15的最優(yōu)值及其與轉(zhuǎn)彎速度的依賴關(guān)系是要研究的問題，并可由實(shí)驗(yàn)確定。一般，車輛10的理想的向內(nèi)傾側(cè)角度15小于幾度。當(dāng)ω的幅值達(dá)到第二閾值t2時，達(dá)到傾側(cè)補(bǔ)償?shù)淖畲罅俊?br> 圖10表示任意的非線性增益函數(shù)的一個例子。
圖6，7，8，9和10表示示例性的增益函數(shù)。然而，可以利用其他的增益函數(shù)來達(dá)到相同和其他效果。例如，雖然所述的所有函數(shù)都是關(guān)于ω＝0軸線對稱的，但這點(diǎn)不是必需的。增益函數(shù)也可以關(guān)于該軸線不對稱。增益函數(shù)可以表示為ω的分段線性函數(shù)，如圖6～9所示那樣，或者可以為圖10所示的ω的任意的非線性函數(shù)。
其他的實(shí)現(xiàn)方式都在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例如，雖然已就由四個車輪14支承的底盤12說明了主動懸掛系統(tǒng)，但該系統(tǒng)可以容易地適用于由三個車輪或多于四個車輪支承的底盤12的情況。
力換能器30可作為每一個車輪上的唯一的懸掛部件。另一種方案是，力換能器30可以與另外的懸掛部件(例如彈簧或阻尼器)共同存在?？梢允褂萌魏涡问降牧Q能器30，例如線性的電磁致動器，液壓動力缸，回轉(zhuǎn)電機(jī)或可變彈簧。一般，本發(fā)明可用于帶有任何形式的可控制的懸掛部件的車輛懸掛系統(tǒng)。
在一些實(shí)施方式中，控制器26為天鉤(skyhook)式的阻尼器控制器。然而，底盤12的傾側(cè)角度15可以通過將傾側(cè)指令信號38送入任何線性或非線性的控制器中進(jìn)行控制。另外，雖然上述的說明涉及汽車中的主動懸掛系統(tǒng)的控制器，但該控制器也可用于控制其他機(jī)動車(例如卡車，公共車輛和有蓬貨運(yùn)車輛)的主動懸掛系統(tǒng)，以及控制三輪車輛或火車上的主動懸掛系統(tǒng)。
另外，雖然結(jié)合有車輪的車輛說明該控制器，但該控制器也可用于控制其他陸上車輛(例如移動掃雪車)或履帶車輛(例如坦克)或重型建筑設(shè)備中的主動懸掛系統(tǒng)。
本說明只是為了描述，不限制所附權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1.一種控制車輛主動懸掛系統(tǒng)的裝置，該裝置包括一控制器，它具有接收由與車輛轉(zhuǎn)彎相關(guān)的一傾側(cè)指令信號的一第一輸入端；以及提供一控制信號而使車輛底盤響應(yīng)所述傾側(cè)指令信號傾側(cè)一角度的一輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征為，它還包括一傾側(cè)指令信號發(fā)生器，該傾側(cè)指令信號發(fā)生器具有接收表示所選擇的轉(zhuǎn)彎屬性的數(shù)據(jù)的一輸入端；以及向所述控制器的第一輸入端提供所述傾側(cè)指令信號的一輸出端。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征為，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器至少部分地根據(jù)下列數(shù)據(jù)產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號表示車輛速度幅值的速度數(shù)據(jù)；和表示轉(zhuǎn)彎曲率半徑的方向數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征為，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器至少部分地根據(jù)一偏轉(zhuǎn)信號而產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，所述偏轉(zhuǎn)信號表示轉(zhuǎn)彎屬性。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征為，設(shè)置所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器以導(dǎo)出表示轉(zhuǎn)彎屬性的量。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征為，所述量為轉(zhuǎn)彎速度。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征為，所述轉(zhuǎn)彎速度計算為所述速度數(shù)據(jù)的平方與所述方向數(shù)據(jù)的乘積。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征為，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生為所述量的函數(shù)的一傾側(cè)指令信號。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征為，在所述量的值的選定范圍內(nèi)，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一量。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征為，根據(jù)輪胎性質(zhì)選擇一比例常數(shù)。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征為，在所述量的值的選定范圍內(nèi)，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)非線性地依賴于所述量的一量。
12.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征為，在所述量的值的第一范圍內(nèi)，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一量；和在所述量的值的第二范圍內(nèi)，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一個量，其中，所述值的第一和第二范圍的比例常數(shù)互不相同。
13.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征為，在所述量的值的第一范圍內(nèi)，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一個量；和在所述量的值的第二范圍內(nèi)，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量無關(guān)的一個量。
14.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征為，對于小于一閾值的所述量的值，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一個量；和對于大于所述閾值的所述量的值，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使控制器將底盤傾側(cè)與所述量無關(guān)的一個量。
15.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征為，對于大于一閾值的所述量的值，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一個量；和對于小于所述閾值的所述量的值，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使控制器將底盤傾側(cè)與所述量無關(guān)的一個量。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征為，所述控制器還包括接收底盤的垂直位置的一第二輸入端；并且其中所述控制器至少部分地根據(jù)所述位置信號和所述傾側(cè)指令信號的結(jié)合來確定控制信號。
17.一種包括如權(quán)利要求1所述的裝置的主動懸掛系統(tǒng)。
18.一種包括如權(quán)利要求1所述的裝置系統(tǒng)的機(jī)動車輛。
19.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征為，所述控制器產(chǎn)生一使得傾側(cè)取決于輪胎壓縮的一角度的控制信號。
20.一種響應(yīng)機(jī)動車輛的轉(zhuǎn)彎，控制機(jī)動車輛底盤的傾側(cè)角度的方法，所述方法包括接收表示所述底盤的垂直位移的一反饋信號；將表示所選擇的轉(zhuǎn)彎屬性的一傾側(cè)指令信號與所述反饋信號結(jié)合，產(chǎn)生一修正的反饋信號；和至少部分地根據(jù)所述修正的反饋信號，確定一個控制信號以促使傾側(cè)角度向著所希望的值。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征為，它還包括定義選擇的轉(zhuǎn)彎屬性以包括導(dǎo)出表示轉(zhuǎn)彎屬性的量。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征為，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生為所述量的函數(shù)的一個傾側(cè)指令信號。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征為，它還包括確定所述量在所選擇的值范圍內(nèi)；并且產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一個量。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征為，所述導(dǎo)出一量的步驟包括至少部分地根據(jù)下列數(shù)據(jù)導(dǎo)出一量表示機(jī)動車輛速度幅值的速度數(shù)據(jù)；和表示轉(zhuǎn)彎的曲率半徑的方向數(shù)據(jù)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征為，它還包括通過平方所述速度數(shù)據(jù)并將其結(jié)果與所述方向數(shù)據(jù)相乘來計算所述量。
26.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征為，它還包括至少部分地根據(jù)一偏轉(zhuǎn)信號導(dǎo)出所述量，所述偏轉(zhuǎn)信號表示轉(zhuǎn)彎屬性。
27.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求20所述的方法的主動懸掛系統(tǒng)。
28.一種控制機(jī)動車輛的主動懸掛系統(tǒng)的裝置，所述裝置包括一控制器，它具有接收由與車輛轉(zhuǎn)彎相關(guān)的傾側(cè)指令信號的第一輸入端；和提供一個控制信號以使車輛的底盤向著轉(zhuǎn)彎的中心傾側(cè)的一輸出端。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征為，所述控制器使車輛底盤向內(nèi)且向著轉(zhuǎn)彎的中心傾側(cè)，以實(shí)現(xiàn)一負(fù)的傾側(cè)角度。
30.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征為，它還包括一個傾側(cè)指令信號發(fā)生器，所述發(fā)生器具有接收表示所選擇的轉(zhuǎn)彎屬性的數(shù)據(jù)的一輸入端；和將所述傾側(cè)指令信號提供給所述控制器的第一輸入端的一輸出端。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征為，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器至少部分地根據(jù)下列數(shù)據(jù)產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號表示機(jī)動車輛速度幅值的速度數(shù)據(jù)；和表示轉(zhuǎn)彎的曲率半徑的方向數(shù)據(jù)。
32.如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征為，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器至少部分地根據(jù)一偏轉(zhuǎn)信號產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，所述偏轉(zhuǎn)信號表示轉(zhuǎn)彎屬性。
33.如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征為，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器導(dǎo)出表示轉(zhuǎn)彎屬性的一量。
34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征為，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生為所述量的函數(shù)的一傾側(cè)指令信號。
35.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征為，在所述量的值的選定范圍內(nèi)，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一量。
36.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征為，在所述量的值的第一范圍內(nèi)，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一個量；和在所述量的值的第二范圍內(nèi)，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一個量，其中，所述值的第一和第二范圍的比例常數(shù)互不相同。
37.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征為，所述控制器包括接收底盤的垂直位置的第二輸入端；并且其中，所述控制器至少部分地根據(jù)位置信號和所述傾側(cè)指令信號的結(jié)合確定控制信號。
38.一種包括如權(quán)利要求28所述的裝置的機(jī)動車輛。
39.一種包括如權(quán)利要求28所述的裝置的主動懸掛系統(tǒng)。
40.一種響應(yīng)機(jī)動車輛的轉(zhuǎn)彎，控制機(jī)動車輛底盤的傾側(cè)角度的方法，所述方法包括接收表示所述底盤的垂直位移的一反饋信號；將表示所選擇的轉(zhuǎn)彎屬性的傾側(cè)指令信號與所述反饋信號結(jié)合，產(chǎn)生一修正的反饋信號；和至少部分地根據(jù)所述修正的反饋信號，確定一個控制信號以促使底盤向著轉(zhuǎn)彎的中心傾側(cè)。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征為，它還包括使車輛底盤向內(nèi)且向著轉(zhuǎn)彎的中心傾側(cè)，以實(shí)現(xiàn)一負(fù)的傾側(cè)角度。
42.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征為，它還包括定義選擇的轉(zhuǎn)彎屬性以包括表示轉(zhuǎn)彎屬性的一量。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征為，所述傾側(cè)指令信號發(fā)生器產(chǎn)生為所述量的函數(shù)的一個傾側(cè)指令信號。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征為，它還包括確定所述量在所選擇的值范圍內(nèi)；和產(chǎn)生一傾側(cè)指令信號，使所述控制器將底盤傾側(cè)與所述量成比例的一個量。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征為，所述導(dǎo)出一量的步驟包括至少部分地根據(jù)下列數(shù)據(jù)導(dǎo)出所述量表示機(jī)動車輛速度幅值的速度數(shù)據(jù)；和表示轉(zhuǎn)彎的曲率半徑的方向數(shù)據(jù)。
46.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征為，所述定義一量的步驟包括至少部分地根據(jù)一偏轉(zhuǎn)信號導(dǎo)出一量。
47.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求40所述的方法的主動懸掛系統(tǒng)。
全文摘要
一種車輛的主動懸掛系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，控制器具有第一輸入端和一個輸出端。該第一輸入端接收響應(yīng)于車輛的轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的傾側(cè)指令信號。該輸出端提供使車輛底盤傾側(cè)由彎道確定的一個角度的控制信號。
文檔編號B60G17/018GK1709730SQ20051007892
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者阿馬·G·博斯 申請人:伯斯有限公司