用于铰接车辆的阻尼系统和用于调节所述阻尼系统的阻尼力的方法 |
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| 申请号 | CN201080012442.8 | 申请日 | 2010-03-15 | 公开(公告)号 | CN102356017B | 公开(公告)日 | 2013-10-23 |
| 申请人 | 斯堪尼亚商用车有限公司; | 发明人 | O·罗伯特松; C·克罗姆诺瓦; R·利伯格; F·拉嫩; D·约恩松; | ||||
| 摘要 | 用于铰接车辆的阻尼系统和用于调节这样的阻尼系统的方法。在正常状态下，当不存在与车辆的前部车辆元件(2)和后部车辆元件(3)之间的相互向外摆动有关的 风 险情况时，使得阻尼系统的阻尼装置(30a、30b)施加脉动的阻尼 力 ，由此使得易于前部车辆元件和后部车辆元件之间相互拉直。当确定存在与前部车辆元件和后部车辆元件之间的相互向外摆动有关的风险情况时，使得阻尼装置施加比正常状态下的阻尼力更强的非脉动的阻尼力，以便于由此临时地防止铰接 角 增大，在这之后，使得阻尼装置回到具有减小的强度的脉动阻尼力的正常状态。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种阻尼系统，其用于抵消铰接车辆的前部车辆元件和通过铰接联接器被连接至前部车辆元件的后部车辆元件之间的相互枢转运动，所述阻尼系统包括： |
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| 说明书全文 | 用于铰接车辆的阻尼系统和用于调节所述阻尼系统的阻尼力的方法 技术领域[0001] 本发明涉及一种阻尼系统，其用于抵消铰接车辆的前部车辆元件和通过铰接联接器被连接至前部车辆元件的后部车辆元件之间的相互枢转运动，和一种用于调节这样的阻尼系统的阻尼力的方法。本发明还涉及一种包括用于执行按照本发明的方法的计算机程序代码的计算机程序产品以及电子控制单元。 背景技术[0002] 在该说明书和下面提出的权利要求书中，铰接车辆的意思是包括通过铰接联接器可枢转地彼此连接的前部车辆元件和后部车辆元件的车辆，所述铰接联接器试图允许这些车辆元件相对于彼此围绕垂直枢转轴线枢转。在该说明书和下面提出的权利要求书中，在车辆的平面图中看到的铰接车辆的前部车辆元件和后部车辆元件之间的角度被称为“铰接角”。该铰接角可以例如被限定为后部车辆元件的纵向轴线和前部车辆元件的纵向轴线之间的角度。 [0003] 在铰接公共汽车形式的铰接车辆中，具有相关的变速器的驱动发动机通常位于后部车辆元件的后端。这意味着当铰接公共汽车在驱动发动机的作用下向前移动时前部车辆元件被后部车辆推动，这可能带来与非铰接车辆和在其中前部车辆元件起牵引单元作用的铰接车辆的驱动特性明显不同的困难的驱动特性。如果车辆元件可以相对于彼此非常自由地枢转，也就是说，如果铰接联接器被非常弱地施予阻尼，那么有后部车辆元件可能向外侧推出车辆的中间部分并且车辆还可能由于当以高速行进时的过度转向而变得不稳定的风险。如果相反地铰接联接器被强力地施予阻尼，那么车辆变得转向不足，并且例如在弯路或岔路口根据需要使车辆转弯变得困难，同时车辆在转弯之后的拉直变得困难。为了防止这些问题，具有根据当前驱动情况变化的可调节的阻尼力以便提供适合于主要的驱动情况的阻尼力的阻尼系统被开发并开始使用。在这样的可调节的阻尼系统中，阻尼力的大小通常基于车辆的速度和铰接角和/或铰接角速度控制。 [0004] 上述类型的阻尼系统之前通过例如GB2069428A、WO2008/073045A1和US4756543A已知。 发明内容[0005] 本发明的目标是提供一种调节用于铰接车辆的阻尼系统的阻尼力的新颖的和有利的方法。 [0006] 根据本发明的一个方面，提出一种阻尼系统，其用于抵消铰接车辆的前部车辆元件和通过铰接联接器被连接至前部车辆元件的后部车辆元件之间的相互枢转运动，所述阻尼系统包括： [0007] -一个或多个阻尼装置，其靠近铰接联接器设置，并且适于施加抵消前部车辆元件和后部车辆元件之间的相互枢转运动的可调节的阻尼力，以及 [0008] -电子控制装置，其用于至少基于车辆的速度以及与前部车辆元件和后部车辆元件之间的铰接角有关的一个或多个参数控制相应的阻尼装置的阻尼力， [0009] 其中： [0010] -控制装置适于基于与前部车辆元件和后部车辆元件之间的铰接角有关的一个或多个参数、可能与一个或多个另外的参数结合来确定是否存在与前部车辆元件和后部车辆元件之间的相互向外摆动有关的风险情况， [0011] -在正常状态下，当不存在这样的风险情况时，控制装置适于使相应的阻尼装置施加脉动的阻尼力，由此使得易于在所述车辆元件中的任一个相对于另一个向外摆动之后前部车辆元件和后部车辆元件之间相互拉直，并且 [0012] -控制装置适于在其发现存在这样的风险情况时，使相应的阻尼装置施加比正常状态下的阻尼力更强大的非脉动的阻尼力，以便于由此临时地防止前部车辆元件和后部车辆元件之间的铰接角增大，并且在此后使相应的阻尼装置回到具有减小的强度的脉动阻尼力的正常状态。 [0013] 根据本发明的另一方面，提出一种用于调节力的方法，铰接车辆的阻尼系统通过所述力抵消前部车辆元件和后部车辆元件之间的相互枢转运动，所述后部车辆元件通过铰接联接器被连接至前部车辆元件，所述阻尼系统包括： [0014] -一个或多个阻尼装置，其靠近铰接联接器设置，并且适于施加抵消前部车辆元件和后部车辆元件之间的相互枢转运动的可调节的阻尼力，以及 [0015] -电子控制装置，其用于至少基于车辆的速度以及与前部车辆元件和后部车辆元件之间的铰接角有关的一个或多个参数控制相应的阻尼装置的阻尼力， [0016] 其中： [0017] -控制装置适于基于与前部车辆元件和后部车辆元件之间的铰接角有关的一个或多个参数、可能与一个或多个另外的参数结合来确定是否存在与前部车辆元件和后部车辆元件之间的相互向外摆动有关的风险情况， [0018] -在正常状态下，当不存在这样的风险情况时，控制装置适于使相应的阻尼装置施加脉动的阻尼力，由此使得易于在所述车辆元件中的任一个相对于另一个向外摆动之后前部车辆元件和后部车辆元件之间相互拉直，并且 [0019] -控制装置适于在其发现存在这样的风险情况时，使相应的阻尼装置施加比正常状态下的阻尼力更强大的非脉动的阻尼力，以便于由此临时地防止前部车辆元件和后部车辆元件之间的铰接角增大，并且在此后使相应的阻尼装置回到具有减小的强度的脉动阻尼力的正常状态。 [0020] 在正常状态下，当认为不存在与前部车辆元件和后部车辆元件之间的相互向外摆动（outswing）有关的风险情况时，使得阻尼系统的相应的阻尼装置施加脉动的阻尼力，由此使得易于在这些车辆元件中的任一个相对于彼此向外摆动之后前部车辆元件和后部车辆元件之间相互拉直。当发现存在与前部车辆元件和后部车辆元件之间的相互向外摆动有关的风险情况时，使得相应的阻尼装置施加非脉动的并比正常状态下的阻尼力更强大的阻尼力，以便于由此临时地防止铰接角增大，在这之后，使得相应的阻尼装置回到具有减小的强度的脉动阻尼力的正常状态。 [0021] 在正常状态下施加脉动阻尼力的阻尼装置易于车辆所期望的拉直，例如当车辆通过弯路、从停车场驶出、在多车道上变道或在岔路口转弯时，同时可以保持好的阻尼特性，以防止车辆由于过度转向引起的不稳定。在检测风险情况时阻尼力的脉动的停止与阻尼力的同时增大同时保证在危急的驱动情况下的好的安全功能。 [0022] 按照本发明的一个实施方式，相应的阻尼装置以这样的方法控制，以便在回到正常状态时相应的阻尼装置的阻尼力逐渐地减小，并且同时是脉动的。使阻尼力逐渐地减小导致从具有强大的阻尼的“紧急状态”向具有减小的阻尼的正常状态的平滑转换，并且由此防止从不足转向向过度转向的快速转换，从而导致好的驱动舒适性。通过在逐渐回到正常状态的过程中施加脉动阻尼力的阻尼装置还易于车辆所期望的拉直。 [0023] 按照本发明的另一个实施方式，阻尼系统包括两个在车辆的纵向轴线的相应侧靠近铰接联接器设置的阻尼装置，在所述正常状态下，控制装置适于使阻尼装置以相互移位的阻尼力脉冲脉动，以使得一次只有一个阻尼装置在两个阻尼力脉冲之间处于不活动状态。因此在阻尼力的脉动过程中保证好的阻尼系统的平衡，同时总是保持一定的阻尼。 [0024] 按照本发明的阻尼系统和方法的其它的有利特征通过下面提出的说明书表示。 [0026] 下面本发明参照附图基于实施方式进行更详细的描述，其中： [0027] 图1是具有按照本发明的阻尼系统的铰接公共汽车的示意性平面图，[0028] 图2是用于具有相关的阻尼装置的铰接车辆的铰接联接器的透视图； [0029] 图3是形成按照本发明的部分阻尼系统的两个阻尼装置的阻尼力的图表，[0030] 图4是用于执行按照本发明的一种方法的电子控制单元的示意性图表，以及[0031] 图5是示出按照本发明的一个实施方式的一种方法的流程图。 具体实施方式[0032] 具有按照本发明的阻尼系统的铰接车辆1在图1中示意性地示出。在所示的实例中，车辆呈铰接公共汽车的形式。车辆包括前部车辆元件2和通过铰接联接器20可枢转地连接至所述前部车辆元件的后部车辆元件3。车辆元件2、3围绕垂直枢转轴线A可相对于彼此枢转。在所示的实例中，后部车辆元件3在其后端具有一组由位于后部车辆元件3中的车辆发动机6驱动的动力车轮5A。车辆发动机6通过齿轮箱8被连接至动力车轮的轮轴7a。在所示的实例中，动力车轮5a是可转向的，但是可以备选地是不可转向的。前部车辆元件2在其前端具有前轮轴7c，前轮轴具有两个可枢转的车轮5c。在其后端，前部车辆元件2具有表示车辆的中心线并且在所示的实例中具有两个不可枢转的车轮5b的轮轴7b。在所示的实例中，前部车辆元件2的车轮5b、5c无动力。 [0033] 车辆1可以从在图1中后部车辆元件3以虚线描述的后部车辆元件3的纵向轴线L3与前部车辆元件2的纵向轴线L2成直线的直线状态向在图1中后部车辆元件3以实线示出的后部车辆元件3的纵向轴线L3与前部车辆元件2的纵向轴线L2成角度的成角度状态枢转。如图1中所示，铰接角 当后部车辆元件3相对于前部车辆元件2向外摆动时限定在后部车辆元件3的纵向轴线L3和前部车辆元件2的纵向轴线L2之间。铰接角 通过可以包括常规类型的角度传感器的角度测量装置10测量。角度传感器优选地适于产生这样的频率，例如大约100Hz或更高的测量信号，这样，基于来自角度传感器的测量值确定铰接角的改变率 也就是说，铰接角速度 成为可能。 [0034] 图2示出按照图1的车辆的铰接联接器20的一个可以想到的实施方式。铰接联接器20包括转盘21，转盘包括被紧固至前部车辆元件（在图2中未描述）的第一元件22和被紧固至后部车辆元件（在图2中未描述）并可围绕垂直枢转轴线相对于第一元件22枢转的第二元件23。 [0035] 车辆1包括被构造为抵消前部车辆元件2和后部车辆元件3之间的相互枢转运动的阻尼系统。阻尼系统包括一个或多个靠近铰接联接器20设置的阻尼装置30a、30b。相应的阻尼装置30a、30b适于抵消前部车辆元件2和后部车辆元件3之间的相互枢转运动的可调节的阻尼力。每个阻尼装置30a、30b有利地呈液压阻尼筒的形式。通过调节施加给它的液压力，阻尼筒的阻尼力可以被控制为提供适合于主要的驱动情况的阻尼力。 [0036] 在按照图1和2的实施方式中，阻尼系统包括两个在车辆的纵向轴线的相应侧彼此完全相对设置的液压阻尼筒30a、30b。在所示的实例中，每个阻尼筒30a、30b具有一个被铰接地紧固至第二转盘元件23并因此被铰接地连接至后部车辆元件3的筒元件31a、31b，和被容纳在该筒元件中并可相对于该筒元件移动、并且具有铰接地紧固至第一转盘元件22并因此铰接地连接至前部车辆元件2的活塞杆32a、32b的活塞。 [0037] 如上面提到的，每个阻尼筒的阻尼力通过调节其液压而控制。该液压通过适当类型的，例如电控比例阀形式的调节装置33a、33b调节，由此所得到的液压取决于被应用至比例阀的电控电流的电压或安培数。 [0038] 阻尼系统还包括适于调节被应用至调节装置33a、33b的控制电流并由此控制阻尼装置30a、30b的阻尼力的电子控制装置34。控制装置34被编程序以基于与主要的驱动情况有关的多个参数控制阻尼装置30a、30b的阻尼力。控制装置34适于至少基于车辆的速度以及与铰接角α有关的一个或多个参数，例如铰接角的大小、铰接角速度 和/或铰接角加速度 控制阻尼装置的阻尼力。 [0039] 控制装置34还适于采用一个或多个所述与铰接角α有关的参数，可能与一个或多个另外的参数、例如车辆速度和/或一个或多个车轮的车轮速度结合来确定是否存在与前部车辆元件2和后部车辆元件3之间的相互向外摆动有关的风险情况。在这里风险情况的意思是在其中前部车辆元件2和后部车辆元件3之间的相互向外摆动是具有驱动安全性受到危害的特性的驱动情况。 [0040] 按照一个实施方式，控制装置34适于确定或接收表示铰接角速度 的铰接角速度值 并且将该铰接角速度值 与极限值VG比较，该极限值的大小取决于车辆的速度，控制装置34适于在主要的铰接角速度值 超过在当前车辆速度下主要的极限值VG时发现存在以上所述类型的风险情况。 [0041] 在正常状态下，当不存在以上所述类型的风险情况时，控制装置34适于使相应的阻尼装置30a、30b施加脉动的阻尼力，由此使得易于在这些车辆元件中的任一个相对于另一个向外摆动之后前部车辆元件2和后部车辆元件3之间相互拉直。控制装置34还适于在其发现存在以上所述类型的风险情况时从所述正常状态向紧急状态转换，因此，控制装置34将使相应的阻尼装置30a、30b施加非脉动的并比在正常状态下的阻尼力更强大的阻尼力，以便于由此临时地防止前部车辆元件2和后部车辆元件3之间的铰接角α增大。当控制装置34发现风险情况例如通过车辆的速度和/或铰接角速度的减小而被消除时，控制装置适于使阻尼装置30a、30b回到具有减小的强度的脉动阻尼力的正常状态。 [0042] 控制装置34可以例如适于在其发现前述铰接角速度值 低于前述极限值VG之后开始回到正常状态。又变得低于极限值VG的铰接角速度值 由于下降的铰接角速度值 和/或极限值VG，作为车辆速度的减小的结果，可能在风险情况被检测之后增大。 [0043] 控制装置34以这样的方法有利地适于控制相应的阻尼装置30a、30b，以便在返回正常状态时相应的阻尼装置的阻尼力逐渐地减小，并且同时是脉动的。 [0044] 在阻尼系统包括两个位于车辆的纵向轴线的相应侧的阻尼装置30a、30b的情况下，它们有利地以相互的移位的阻尼力脉冲异步地脉动，以使得一次只有一个阻尼装置在前述正常状态下和在返回正常状态过程中在两个阻尼力脉冲之间处于不活动状态。备选地，阻尼装置可以以与时间一致的阻尼力脉冲同步的脉动，这样，两个阻尼装置在两个阻尼力脉冲之间同时处于不活动状态。在阻尼系统包括两个或多个阻尼筒的情况下，它们可以还独立于彼此被整个地控制。 [0045] 图3描述两个阻尼装置的阻尼力是如何可以在检测风险情况时及时变化的实例。一个阻尼装置30a的阻尼力由在图3中的上图表中的曲线K1示出，而另一个阻尼装置30b的阻尼力由下图表中的曲线K2示出。在正常状态下，在检测到任何风险情况之前，阻尼装置的阻尼力是脉动的，并且一个阻尼装置的阻尼力脉冲相对于另一个阻尼装置的阻尼力脉冲及时地移位，这样，当另一个阻尼装置活动并施加阻尼力时，在一个阻尼装置的两个阻尼力脉冲之间总会发生不活动状态。在0或接近0的值和取决于车辆的速度的水平d1之间的该脉动过程中，阻尼装置的阻尼力将变化。在所示的实例中，两个阻尼力脉冲之间的时间间隔是每个阻尼力脉冲的时间长度的1/3，这意味着每个阻尼装置75%的时间是活动的，25%的时间是不活动的。当然，阻尼力脉冲可以遵循某些与这不同的其它时间关系。每个阻尼力脉冲的时间长度可以例如是0.75秒，这在所示的实例中将意味着，两个阻尼力脉冲之间的时间间隔将是0.25秒。当然，阻尼力脉冲可以还遵循某些与这些不同的其它时间长度。 [0046] 当在时间t1检测到风险情况时，相应的阻尼装置的阻尼力大大地并且从水平d1快速地向取决于车辆的速度的更高的水平d2增大，并且同时，阻尼力的脉动停止。阻尼力保持在更高的水平d2，直到检测到风险情况停止，在这之后相应的阻尼装置的阻尼力将从更高的水平d2向更低的水平d3向下倾斜，其取决于车辆的速度。在向下倾斜（down-ramping）过程中和之后，相应的阻尼装置的阻尼力以上面描述的方法脉动。如果在向下倾斜之后车辆的速度与在检测到风险情况之前其速度不同，那么在向下倾斜之后相应的阻尼装置的阻尼力可以处于与在检测到风险情况之前的水平不同，如图3中所示。向下倾斜的时间长度Δt基于车辆的速度有利地通过控制装置34确定，并可以例如根据车辆速度在1和3秒之间。 [0047] 控制装置34有利地适于在控制装置发现风险情况停止的时间之后的短时间间隔内开始返回正常状态，也就是说，开始前述向下倾斜。控制装置34可以例如适于从控制装置发现前述铰接角速度值 低于前述极限值VG的时间的某个时间间隔内开始返回正常状态。时间间隔的大小可以例如根据车辆的速度在0.25和0.5秒之间变化。 [0048] 和车辆1的主要速度有关的信息可以直接从适于检测车辆速度的传感器或从被连接至这样的传感器的控制单元被提供至控制装置34。车辆的速度可以例如基于车辆的驱动轴，例如齿轮箱8的输出轴12的某些部件的旋转速度的测量值，或基于一个或多个车辆车轮的运行速度的测量值估计。在图1中所示的实例中，车辆的速度借助于适于产生表示齿轮箱输出轴12的旋转速度的数值的传感器13确定。 [0049] 控制装置34可以包括车辆的单个电子控制单元，如图1中所示，或两个或多个相互协同操作的电子控制单元。 [0050] 图5描述示出按照本发明的一种用于调节力的方法的一个实施方式的流程图，上面描述的类型的阻尼系统通过该力抵消铰接车辆的前部车辆元件和通过铰接联接器被连接至前部车辆元件的后部车辆元件之间的相互枢转运动。在第一步骤S1，阻尼系统的电子控制装置34使形成部分阻尼系统的阻尼装置30a、30b施加大小取决于车辆速度的脉动的阻尼力。在第二步骤S2，阻尼系统的电子控制装置34基于与前部车辆元件和后部车辆元件之间的铰接角α有关的一个或多个参数、可能与一个或多个另外的参数结合来确定是否存在与前部车辆元件和后部车辆元件之间的相互向外摆动有关的风险情况。如果在步骤S2发现不存在这样的风险情况，那么步骤S1和S2以某个时间间隔重复。如果在步骤S2发现存在这样的风险情况，那么控制装置34在第三步骤S3使阻尼装置30a、30b施加非脉动的并且比在步骤S1的阻尼力更强大的阻尼力，由此临时地防止前部车辆元件和后部车辆元件之间的铰接角α增大。此后，控制装置34在第四步骤S4确定风险情况是否已经停止。如果在步骤S4发现风险情况未停止，那么步骤S4以某个时间间隔重复。如果在步骤S4发现风险情况已经停止，那么阻尼装置30a、30b的阻尼力在步骤S5逐渐减小，并且同时是脉动的。此后，过程回到步骤S1。 [0051] 用于执行按照本发明的一种方法的计算机程序代码被有利地包括在可以读入计算机的内存，例如具有上面描述的类型的阻尼系统的铰接车辆的电子控制单元的内存中的计算机程序中。这样的计算机程序通过包括可通过电子控制单元读取并具有存储在其上的计算机程序的数据存储介质的计算机程序产品有利地提供。所述数据存储介质例如是CD ROM盘、DVD盘等形式的光学数据存储介质，硬盘、软盘、盒式磁带等形式的磁性数据存储介质，或闪存或ROM、PROM、EPROM或EEPROM类型的存储器。 [0052] 按照本发明的一个实施方式的计算机程序包括用于使设有上面描述的类型的阻尼系统的铰接车辆的电子控制装置34执行以下操作的计算机程序代码，从而： [0053] -至少基于车辆的速度以及与前部车辆元件2和后部车辆元件3之间的铰接角α有关的一个或多个参数控制相应的阻尼装置30a、30b的阻尼力， [0054] -基于与前部车辆元件2和后部车辆元件3之间的铰接角α有关的一个或多个参数、可能与一个或多个参数结合来确定是否存在与前部车辆元件2和后部车辆元件3之间的相互向外摆动有关的风险情况， [0055] -在正常状态下，当不存在这样的风险情况时，使相应的阻尼装置30a、30b施加脉动的阻尼力，由此使得易于在这些车辆元件中的任一个相对于另一个向外摆动之后前部车辆元件2和后部车辆元件3之间相互拉直，和 [0056] -当确定存在这样的风险情况时，使相应的阻尼装置30a、30b施加非脉动的并比正常状态下的阻尼力更强大的阻尼力，以便于由此临时地防止前部车辆元件和后部车辆元件之间的铰接角α增大，并且在此后，使相应的阻尼装置30a、30b回到具有减小的强度的脉动阻尼力的正常状态。 |
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