操作傾斜行走機構(gòu)的方法以及用于非軌支撐車輛的主動傾斜行走機構(gòu)的制作方法
【專利說明】操作傾斜行走機構(gòu)的方法從及用于非軌支撐車輛的主動傾 斜行走機構(gòu)
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于操作具有至少一個驅(qū)動器的 非軌支撐車輛的傾斜行走機構(gòu)的方法。 陽002] 單軌車輛--例如摩托車--包含W下特征：在彎道上它們需要在各自的轉(zhuǎn)向方 向的適當?shù)臋M向傾斜。傾斜力矩通過車輛的所謂的"傾斜角"在彎道中屯、點的方向上產(chǎn)生 且所述傾斜力矩抵消作用于車輛上并且隨著速度增加而增加的離屯、力。沒有運種傾斜，車 輛可W說是將會翻到彎道外。
[0003] 未來的運輸方案也正在設(shè)計多軌車輛一-相比于當前的私家車小得多的車輛概 念。與在單軌車輛的情況下所經(jīng)歷的穩(wěn)定性問題類似的穩(wěn)定性問題也出現(xiàn)在運種類型的雙 軌車輛的情況下，特別在至少一個輪軸上并具有小的輪距的雙軌車輛。在運種情況下，根據(jù) 重力和輪距產(chǎn)生的相反的力矩不再足夠高于單個彎道速度。因此，輪軸的彎道內(nèi)側(cè)的車輪 可W在轉(zhuǎn)向操縱期間喪失其與地面的接觸。在運種狀態(tài)下，當速度高于特定值時，車輛同樣 處于在彎道方向的相反方向翻車的危險中并因此翻出彎道。
[0004] 因此，除了降低車輛的重屯、，運種類型的車輛已經(jīng)配備有傾斜技術(shù)，因此所述車輛 的車身可WW與摩托車的車身類似的方式傾斜進入彎道。W運種方式可能的穩(wěn)定過程一-類似于單軌車輛的穩(wěn)定過程一-可W例如借助于駕駛車輛的人和/或通過適當?shù)膬A斜裝置 來進行。在所謂的被動傾斜行走機構(gòu)的情況下，采取或改變車輛傾斜的建議僅僅限于手動 轉(zhuǎn)向輸入和/或人的重量轉(zhuǎn)移。相比之下，主動傾斜行走機構(gòu)可W通過各自的傾斜裝置來 直接調(diào)節(jié)。
[0005] 配備有傾斜行走機構(gòu)的車輛的各種實施例是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。配備有傾斜行走 機構(gòu)的車輛在本發(fā)明的范圍之內(nèi)也被描述為擺式車輛（tiltingvehicle)。
[0006] 因此，例如WO 2011/102108 Al公開了一種擺式車輛，其車身連接到驅(qū)動單元和轉(zhuǎn) 向單元。使用傾斜裝置傾斜方向盤或驅(qū)動輪到所需的旋轉(zhuǎn)方向W便創(chuàng)建相對于橫向加速度 分量的平衡是可能的。橫向加速度傳感器、傾斜檢測器和速度指示器用于檢測車輛的各自 的狀態(tài)。為了控制車輛的傾斜，"反饋式"閉環(huán)控制根據(jù)橫向加速度來進行且"前饋式"開環(huán) 控制根據(jù)車輛傾斜所需的旋轉(zhuǎn)量W及也根據(jù)車輛速度來進行。 陽007] JP 2011-230727 A也公開了一種具有包含驅(qū)動器的傾斜裝置的車輛。所述車輛包 含具有車輪的車身和具有轉(zhuǎn)向元件、方向盤和轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向裝置。此外，設(shè)置用于檢測橫向 加速度的裝置W及用于根據(jù)橫向加速度控制驅(qū)動器的控制單元。設(shè)置轉(zhuǎn)向恢復元件W防止 當越過彎道時的奇怪感覺。所述轉(zhuǎn)向恢復元件將驅(qū)動部件的特定區(qū)域W轉(zhuǎn)向部件可W恢復 到中立位置運樣的方式連接到轉(zhuǎn)向部件的特定區(qū)域。一旦已用車輛的加速度越過彎道且轉(zhuǎn) 向部件已返回到其中立位置，用于控制驅(qū)動器的值就減小。W運種方式防止車輛傾斜角增 加是可能的。
[0008]JP 2012-153349 A公開了一種類似的結(jié)構(gòu)，其另外包含用于通過驅(qū)動器抑制規(guī)定 的力的處理單元。一旦車輛傾斜超過可容許的范圍，就抑制驅(qū)動器的規(guī)定的力。因此，呈現(xiàn) 更精確的傾斜控制是可能的。
[0009] JP 2006-248489 A設(shè)及一種用于主動控制不是擺式車輛的四輪車輛的搖擺的方 法。為此目的提出了包含至少一個可控驅(qū)動器的穩(wěn)定系統(tǒng)。目的是通過控制驅(qū)動器的操作 減少驅(qū)動器消耗的能量的量。為了此目的，當橫向加速度的增加速率降低時，對應(yīng)于橫向加 速度的電動馬達的輸出扭矩在特定的時間點設(shè)定成驅(qū)動器的相反的效率水平并進行用于 保持輸出扭矩的控制過程。電動馬達的當前消耗隨后降低，因為用于保持輸出扭矩的控制 過程進行直到橫向加速度超過橫向加速度的上限或直到所述橫向加速度落入低于最小橫 向加速度的值。
[0010] EP 1 600 313 Bl也設(shè)及一種用于非擺式車輛的運種類型的穩(wěn)定系統(tǒng)。該文件公 開了一種W穩(wěn)定其行駛行為運樣的方式改變穩(wěn)定器的扭轉(zhuǎn)剛性的穩(wěn)定控制過程。
[0011] US 2006/0180372 Al公開了一種車輛，其包含=個車輪并且包含后輪和W多軌的 方式相應(yīng)地設(shè)計的前車輛輪軸。此外，電子穩(wěn)定系統(tǒng)設(shè)置為連接到車輛的制動系統(tǒng)。不同 于當越過彎道時由于其橫向加速度設(shè)定的車輛的傾斜角，提供的是，相對于該傾斜角引導 的力矩可W繞傾斜軸線產(chǎn)生。車輛包含常規(guī)行走機構(gòu)，該機構(gòu)使得實現(xiàn)主動橫向傾斜進入 彎道成為可能。相應(yīng)地，針對橫向加速度的力矩產(chǎn)生，因為各個車輪通過電子穩(wěn)定系統(tǒng)被制 動。
[0012] 配備有傾斜裝置一-例如驅(qū)動器一-的主動傾斜行走機構(gòu)的控制W及激活代表 許多挑戰(zhàn)。為了檢測被驅(qū)動的車輛的行駛動力學，例如使用特別是在彎道中出現(xiàn)的離屯、加 速度或使用橫擺率是可能的。然而，檢測所述行駛動力學的過程僅在車輛坐標系內(nèi)進行，由 于車輛的傾斜角的變化，車輛坐標系相對于全局坐標系不斷變化。
[0013] 運些信號的精確度可W被視為對于不包含傾斜行走機構(gòu)和僅包含較小的其可能 的傾斜角的車輛是足夠的。然而，在包含傾斜行走機構(gòu)的車輛的情況下，要進行的測量是復 雜的且不精確的并且需要例如關(guān)于傾斜角和坐標的變化的附加信息。此外，間或使用的驅(qū) 動器由于它們不斷提供力運樣的事實具有較高的能量消耗。運既適用于在與改變傾斜角的 目的主動接合期間，也適用于在保持預先假設(shè)的傾斜角的過程期間。運偶爾與運種類型的 更小和更窄的車輛的效率的概念矛盾。
[0014] 運種類型的傾斜行走機構(gòu)的操作因此仍明確地提供了關(guān)于迄今間或昂貴的用于 車輛的主動傾斜系統(tǒng)的開環(huán)控制和閉環(huán)控制并且也關(guān)于間或高能量消耗的實施例的改進 空間。
[0015] 在運種背景下，本發(fā)明的目的是提供一種操作傾斜行走機構(gòu)的方法W及一種用于 車輛的主動傾斜行走機構(gòu)，通過W上內(nèi)容，除了使更簡單并且因此更劃算的開環(huán)控制和閉 環(huán)控制成為可能之外，實現(xiàn)主動傾斜裝置的特別更節(jié)能的使用成為可能。
[0016] 該目的是通過具有權(quán)利要求1的特征的方法來實現(xiàn)的。此外，從屬權(quán)利要求公開 了本發(fā)明的特別有利的實施例。
[0017] 應(yīng)當指出的是，在W下說明書中單獨說明的特征和措施可WW任何技術(shù)上有利的 方式相互結(jié)合并且公開本發(fā)明的進一步實施例。說明書特別是結(jié)合附圖描述和詳細說明本 發(fā)明。
[0018] 因此，W下說明書提供了一種用于操作特別適用于非軌支撐車輛的主動傾斜行走 機構(gòu)的方法。
[0019] 為了此目的，傾斜行走機構(gòu)包含至少一個傾斜裝置，該傾斜裝置W優(yōu)選的方式可 W是驅(qū)動器。所述驅(qū)動器被控制用于主動設(shè)定和改變車輛繞旋轉(zhuǎn)軸線各自所需的傾斜角。 目的是補償在彎道時出現(xiàn)的離屯、加速度，在沒有反作用力的情況下通過該離屯、加速度車輛 將繞旋轉(zhuǎn)軸線徑向翻出彎道。離屯、加速度的各自的高的大小特別取決于車輛的當前速度和 /或其轉(zhuǎn)向角。為了達到所需的反作用力，車輛繞旋轉(zhuǎn)軸線主動傾斜并因此在離屯、加速度的 相反方向進入各自的彎道。傾斜角通過驅(qū)動器來設(shè)定，因為所述驅(qū)動器產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)節(jié)力。
[0020] 不言而喻，控制車輛的人同樣可W做出相應(yīng)的貢獻例如重量轉(zhuǎn)移W便達到所需的 傾斜角。因此，將由驅(qū)動器產(chǎn)生的調(diào)節(jié)力可W減小到仍是當前差異。
[0021] 依照本發(fā)明，各自的傾斜角W離屯、加速度的當前值和重力加速度用作基礎(chǔ)運樣的 方式來計算。加速度的各自的方向關(guān)于獨立于車輛的相應(yīng)的傾斜角的全局坐標系進行假 設(shè)。測量的離屯、加速度因此在水平方向上引導，而假設(shè)的或同樣測量的重力加速度W與車 輛行駛的地面的方向垂直的方式引導。
[0022] 有利的是，在運種情況下，無論是離屯、加速度還是重力加速度都被分成分量，在車 輛的傾斜角從其直立位置得出的情況下。換言之，車輛或其車身在專用的車輛坐標系延伸， 車輛坐標系相對于全局坐標系根據(jù)各自的傾斜角傾斜。特別地，相對于可W繞旋轉(zhuǎn)軸線傾 斜的車輛的垂直軸線垂直延伸的重力加速度和離屯、加速度的分量是相關(guān)的。所述加速度通 常在彼此的相反方向引導。關(guān)于車輛坐標系的所得值被定義為垂直于其傾斜的垂直軸線的 車輛的橫向加速度。
[0023] 依照本發(fā)明，要計算的車輛或車身的傾斜