用于影响机动车的、在其运动过程中可控制或可调节的车辆车体的运动的方法和系统,以及一种车辆

摘要

本发明涉及一种用于产生用于影响机动车的在其运动过程中可控制或可调节的车辆车体的运动的信号的方法，其中，车辆车体的运动利用传感器而被获取，与所获取的传感器值相应的传感器信号被输送给减震器调节器，且减震器调节器提供至少一个用于操控促动器、尤其半主动式或主动式减震器的控制信号，借助于促动器可影响车辆车体的运动。作如下设置，即，借助于减震器调节器基于传感器信号来影响车辆车体的绕车辆车体的一个点的提升运动和/或摆动运动和/或俯仰运动，其中，减震器调节器依赖于车辆车体的运动可变地确定该点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生用于影响机动车的车辆车体(Fahrzeugaufbau)(该车辆车体在其运动过程中可控制或可调节(steuerbar oder regelbar))的运动的信号的方法，其中，车辆车体的运动利用传感器(sensorisch)而被获取，与所获取的传感器值相应的传感器信号被输送给减震器调节器减震器调节器提供至少一个用于操控促动器(Aktuator)、尤其是半主动式(semiaktiven)或主动式(aktiven)减震器的控制信号，借助于这些促动器可影响车辆车体的运动。此外，本发明涉及一种用于实施(Durchführung)该方法的系统和一种车辆、尤其是机动车，带有用于影响在其运动过程中可控制或可调节的车辆车体的运动的系统。

背景技术

这种类型的方法和系统是已知的。那么，举例来说由文件DE 39 18735 A1可知一种用于在乘用车(Personenfahrzeugen)和商用车(Nutzkraftfahrzeugen)的底盘(Fahrwerk)处的运动过程的减震的方法和装置(Vorrichtung)，在其中基于利用传感器而被获取的两个车辆质量的运动借助于信号处理线路形成用于可控制的、作用在这些车辆质量处的促动器的控制信号。为了舒适且仍安全的底盘调校(Fahrwekabstimmung)作如下设置，即，通过附属于信号处理线路的线路布置以依赖于频率的传递特性来传导以传感方式所获取的信号。由此应实现，基于传感器信号的依赖于频率的处理，不使用用于促动器控制或者促动器调节的静态(statisch)特性曲线，而是进行依赖于运动过程的频率内容(Frequenzinhalt)的促动器控制或者促动器调节。因此，尽可能高的行驶舒适性的目标应在即使在行驶状态的极限区域中同样安全的底盘的配置中被实现。该方式(Ansatz)基于如下思想，即，一方面应满足(entsprechen)在所期望的行驶舒适性(也就是说舒适的且柔软的配置)和行驶动态特性(Fahrdynamik)(也就是说适合运动的且绷紧的调校)之间的目的冲突(Zielkonflikt)且另一方面应满足足够的行驶安全性。对于行驶舒适性和行驶动态特性而言，车体的运动的减震是决定性的(entscheidend)，而对于行驶安全性而言车轮负荷或者车轮负荷波动是决定性的。

已知大致有三种用于车辆的减震器系统，其中，在车轮和车体之间的弹簧组件并联有促动器。已知有被动式、半主动式和主动式减震器系统。在被动式减震器系统中，未设置有在行驶运行期间的减震器力的变化。在半主动式减震器系统中，减震器力可在使用一个或多个阀的情形下通过油流体流的变化而被改变。以该方式可改变减震特性半主动式减震器系统以纯吸收能量的方式工作。在主动式减震器系统中，所期望的减震器力既可以减震的方式又可以能量引入的方式在每个方向上被供应(bereitstellen)。

通常的(allgemeinen)主体在空间中的位置(Lage)和运动通常通过(空间笛卡尔)坐标系的三个轴线来描述：纵轴线(也称滚动轴线(Rollachse)，缩写x)，横轴线(俯仰轴线，缩写y)和竖轴线(偏转轴线(Gierachse)，缩写z)。

一般，主体的这样的轴线被称为纵轴线，即，该轴线与该主体的最大的伸展的方向相应。在车辆中，该轴线同样标记了行驶方向。人们将穿过前桥和后桥的摆动中心的连接线理解为摆动轴线。在曲线行驶中，车辆由于离心力向外倾斜。车体(车身)绕其而倾翻的点被称为摆动中心。摆动轴线至重心(Schwerpunkt)的距离决定了(bestimmen)车体的内倾(Seitenneigung)。重心应理解为这样的点--假若主体的质量被集于该点，则其具有对其它主体的相同的作用。其通常是针对静止的情况而说明的，也就是说针对在平的无倾斜的面上的静止的车辆。在直线行驶中，摆动轴线一般与纵轴线一致。俯仰轴线是垂直于纵轴线和偏转轴线且延伸穿过它们的交点的轴线。人们将穿过通常的车辆的重心的垂直的轴线称为偏转轴线，驾驶员借助于控制机构(例如转向器)使其车辆绕该轴线转动。

主体在空间中的三种基本旋转运动一般以摆动、俯仰和偏转进行称呼。所属的角称为摆动角、俯仰角和偏转角。人们将在圆周运动(旋转)中的转角的在时间上的变化理解为角速度(也被称为旋转速度)。简而言之，其说明了，某物如何之快地转动。

偏转同样称为转动运动。在车辆中，偏转率或者偏转速度表示了绕竖轴线的转动的角速度。俯仰表示了车辆绕其横轴线/俯仰轴线的运动，其中，纵轴线的倾斜度发生变化。摆动(或滚动)表示了绕纵轴线的运动，其中，横轴线的倾斜度发生变化。

一般，在一个点中的提升(Hub)、俯仰和摆动的总和(Zusammenfassung)同样被称为在该点的模态运动(Modalbewegung)。通常，其参照于固定的(静态的)车辆重心。此时，如果人们举例来说考察避震器，则其作用方向大致沿z轴线。因此，其大致用于，缓冲车体在z方向上的所谓的提升运动(Hubbewegungen)。每个单个的避震器仅在提升方向上在其位置(Position)处起作用。以大多数情况下在每个车棱角(Fahrzeugecke)处各一个避震器的布置为前提，此时可影响在重心的车体的总运动，其由提升分量、俯仰分量和摆动分量组成(zusammensetzen)。总之，可作如下理解，即，车体在z方向上的运动因此可通过在每个车棱角处的单独的提升运动来描述，或通过例如在车体重心的、组合(kombinierte)的提升运动、摆动运动(Wankbewegungen)和俯仰运动(Nickbewegung)来描述。相应地，车体的调节，例如在使用电子避震器的情形下，可通过在车棱角处的提升运动来进行，或通过在车体重心的模态运动来进行。首先提及的方式也许在物理学上更精确，然而明显较少地考虑了乘员的舒适性要求。驾驶员在大多情况下靠近车辆重心地乘坐，因此，通过在该点的提升运动、摆动运动和俯仰运动会强烈地对乘员的运动感觉产生影响。在现有技术中，几乎唯一地采用了最后提及的方式。

对此已知的操作步骤可如下面那样来描述：确定在车体重心的模态运动，相应地调节模态运动，最后将在重心的模态形式的合成的(resultierend)调节参量转换(transformieren)成在致动器位置处的纯的提升形式。因此，通过优选地在车体的静止的重心附近测量模态运动，随后借助于调节器，用于使模态运动平静(Beruhigung)而所必需的参量在重心被确定，且最终将如此地确定的值换算到在车体处的这样的部位上，即，在这些部位处减震器作用在车体处。

恒定的(静态的)重心的假设(Annahme)，在大多情况下仅对于自由(freie)振动有效。用于摆动和俯仰的模态轴线(Modalachsen)在该情况中始终位于固定的重心中。然而在受迫(erzwungenen)振动中，如例如由道路表面所施加的那些，该方式逐渐地失去有效性；模态轴线的位置显著地受激励的影响且可位于任意处(位于车体中和位于车体之外)。随着实际的模态轴线离车辆重心的距离增加，误调节的成分同样上升，因为绕静态的重心而假定的运动越来越少地与实际的车体运动相关(korrelieren)。相应地，为相应的致动器位置计算了错误的调节参量。

这将借助一例子进行说明。假设，车辆以其前轮驶上一陡峭的斜坡，而其后轮(仍)水平地继续行驶，则对于车体的两个前面的棱角点(Eckpunkte)而言受迫产生一垂直的运动，这引起加速度并最终引起车体的在车辆的前桥的高度中的一定的速度。假设如下，即，两个前面的棱角点具有为“2”的速度，则根据现有技术在如下前提下，即，在车辆的重心在两个车桥之间位于中间的前提下，如下地进行计算。车辆按照为“1”的速度绕通过重心的车辆的横轴线转动，其中，前桥具有为“+1”的速度且后桥具有为“-1”的速度。作为在重心中的提升算得值“1”。那么，根据现有技术，与该计算相应地，通过如下方式，减震同样被调节，即，举例来说，在主动式减震器的情形下在轴线处反作用于所算得的运动。即，作用力同样被施加到后桥上，尽管其在垂直的方向上不具有速度。

由文件DE 40 39 629 A1可知一种用于产生用于控制或调节可控制或可调节的底盘的信号的系统，在其中，在车辆的车体和车轮单元之间的相对运动被探测(erfassen)，且基于代表该运动的信号这样地产生进一步的信号，即，集成的(kollektiv)车体运动，如提升运动、俯仰运动和摆动运动可彼此分开地被调整。

由文件DE 42 17 325 A2可知一种用于产生用于控制或调节可控制或可调节的底盘的信号的方法和装置，在其中，同样地，车辆的车体和车轮单元之间的相对运动被探测，且通过代表该运动的信号和代表车辆的纵向运动和/或横向运动的信号，在考虑到车辆的悬挂系统的弹性元件和/或减震元件的特征参量的情形下，获取车辆车体的当前存在的模态速度(提升速度、俯仰速度和摆动速度)。在此，车辆车体的当前存在的模态速度依赖于车辆的质量的几何分布和/或依赖于表明了悬挂系统的特征的参数，如车辆车体的提升速度、俯仰速度和摆动速度或车辆车体在前桥和后桥处的摆动速度和垂直速度。

最后，由文件DE 10 2005 062 285 A1可知一种用于在车辆中的重心位置的估算的装置和方法，在其中，针对车辆的不同的行驶状态，代表车辆的重心位置的多个重心位置参量被计算。

发明内容

本发明的目的在于，说明一种用于影响车辆车体的运动的方法和系统，通过它们，在车辆车体的受迫振动中出现的错误被避免，这些错误在根据现有技术已知的方法中在待通过减震器来施加的力的计算中出现。在一般情况中，在行驶运行中存在自由的和受迫的振动的组合。在该情况中，同样应避免在根据现有技术的方法中产生的错误。

根据本发明，该目的通过带有在权利要求1中提及的特征的方法来实现，通过如下方式，即，借助于减震器调节器基于传感器信号而影响车辆车体的绕车辆车体的一个点的提升运动和/或摆动运动和/或俯仰运动，其中，减震器调节器依赖于车辆车体的运动而可变地(variabe1)确定该点，则有利地，可实现非常舒适的车辆车体的运动。

在其核心中，根据本发明的方法抛弃了根据现有技术所进行的在可动的主体处测量的运动的解决思路(Betrachtungsweise)。至今为止总是假定，主体、尤其是车辆的车体为绕其静态的重心而运动(优选地转动)的对象。因此，车体的运动大致上被关联到静态的重心(驾驶员存在于该重心的区域中)上。该解决思路客观上与车体的运动不符，且相应地在很多情况中会导致对于车体的运动的平静化而言较无用的控制措施。这不仅适用于半主动式减震器而且尤其地同样适用于主动式减震器。

当车辆的前桥上升而后桥保持静止时，根据现有技术的解决思路引起错误的控制措施，因为已知的方法如此地解释(interpretiert)所测量的值，即，前桥相对静态的重心稍许上升而后桥稍许下降。相反，根据本发明的方法不假定模态的转动运动和提升运动绕静态的重心而运动。

也就是说，原则上，根据本发明的方法放弃了如下做法，即，总是将车体的运动关联到车辆的静态的重心上。相反，本发明允许了，运动轴线，尤其是俯仰轴线和摆动轴线，同样可位于车体的静态的重心之外--它们在实践中由于由道路所施加的力常常也会这样。因此，根据本发明的方法允许如下，即，重心考虑到车辆的运动而可移动且因此使得用于使车体的运动平静的最佳的反应(Reaktionen)成为可能。换句话说，根据本发明的方法以这样的方式起作用，该方式基于重心的可变的位置而考虑运动轴线(尤其是俯仰轴线和摆动轴线)的移动，这导致了车辆车体的平静化的优化。

“任意的提升运动和/或转动运动”这一表述仅理解为运动的大小或方向，而不是其数量。如果将该运动的主体或者车辆的车体假定为刚性的，则主体的在空间中的运动此外同样已通过在三个经定义的点处的运动的说明而被确定。因此，根据本发明的方法决不比根据现有技术的调节系统更复杂，且同样不要求更高的技术成本。

由于调节技术的原因，如下常常是有意义的，即，并非重心的(且由此还有运动轴线的)每个位置都被允许。因此，举例来说，在车棱角处的四个大约相同大小的提升运动中设想一几乎位于无穷远处的转动轴线且在所有棱角(Ecken)处相应地强烈地对车辆进行减震，意义是不大的。为了以合适的方式限制重心的且由此限制转动轴线的位置，在本发明的优选的设计方案中作如下设置，即，对于主体的运动的、关于该运动的重心的确定而言，仅一定的局部的区域被允许。

在本发明的另外的优选的设计方案中作如下设置，即，通过在车辆的四个棱角点处的相同大小的提升的减去(Subtraktion)而如此地转换重心和转动轴线的位置，即，使它们靠近主体或迁移(wandem)到主体本身中。

此外，为了确定用于使车体平静的力，在本发明的优选的设计方案中作如下设置，即，在参考之前所确定的重心的情形下，在主体或者车体的合适的点处的运动被确定，然后可据此基于由此而确定的运动(例如在车体棱角处)采取用于车体的减震的措施。

此外，在本发明的另一优选的设计方案中作如下设置，即，运动(尤其是提升运动和转动运动)的重心被置于主体尤其是车体的静止的或者静态的重心中。如果这是所期望的，则在另外的优选的根据本发明的实施中可将主体的转动点置于其静止的重心中，就如在根据现有技术的已知的方法中的情况那样。在此，以偏移(Offset)的形式如此之多地从所测量的模态运动中减去提升，直到参照于重心得出纯转动运动。

对于没有提升分量被从运动中减去的情况而言，在本发明的另外的优选的设计方案中作如下设置，即，用于模态运动的转动轴线可位于任意的部位处，然而其中，可能适宜的是，对该轴线的可能的局部的位置进行限制。

通过方法--在这些方法中，提升分量的最大值被算出(herausgerechnet)，以及，所有的提升分量保持保留在总运动中--的组合尤其是线性组合，在调节系统对车辆车身的减震的适配方面的显著的灵活性是可能的，由此，不仅调节系统的特性可被与环境参数(如车辆的速度、负载、减震器特性、道路的状态等等)相适配，而且还存在如下可能性，即，更好地将调节系统的特性与驾驶员的(舒适性的，运动性的)期望相适配。

此外，该目的通过一种用于影响机动车的车辆车体(该车辆车体在其运动过程中可控制或可调节)的运动的、带有在权利要求10中所提及的特征的系统来实现。通过使减震器调节器包括这样的器件，即，借助于这些器件可基于传感器信号在考虑车辆车体的当前(momentanen)运动的情形下生成至少一个控制信号，该控制信号用于促动器以用于获得车辆车体的、绕车辆车体的一个可变的点的提升运动和/或摆动运动和/或俯仰运动，则有利地使得如下成为可能，即，以简单的方式将减震器调节器集成到车辆的控制器中且为车辆装备有舒适的、对车辆车体的运动进行优化的控制或者调节。

另外的优选的设计方案由其余的在从属权利要求中所提及的特征给出。

附图说明

下面在实施例中借助附属的图纸对本发明进行说明。其中：

图1示意性地显示了带有减震器调节的机动车；

图2显示了带有垂直的棱角车体速度的机动车的原理图；

图3显示了带有垂直的模态车体速度的机动车的原理图；

图4显示了带有可变的摆动轴线和俯仰轴线的机动车的原理图；

图5显示了带有可变的摆动速度和俯仰速度的机动车的原理图；

图6显示了带有可变的、换算到棱角点上的俯仰速度的机动车的原理图；

图7显示了带有可变的、换算到棱角点上的摆动速度的机动车的原理图，且

图8显示了用于计算俯仰速度的流程图。

具体实施方式

图1示意性地以平面图形式显示了总体以10标记的机动车。机动车的结构和功能是普遍已知的，从而在本说明书的范围中对此不作进一步研究。

机动车10具有四个车轮12，14，16和18。车轮12，14，16，和18通过已知的车轮悬挂装置固定在机动车10的车体20处。在本发明的范围中，通常将带有乘员舱的车辆车身理解为车体20。在车轮12，14，16，以及18(作为一方面)与车体20之间各布置有减震器22，24，26或者28。减震器22，24，26和28平行于未示出的弹簧地布置。减震器22，24，26和28举例来说构造成半主动式减震器，也就是说，通过将控制信号施加到减震器的调整器件(Stellmittel)处可改变减震器力。该调整器件通常构造成电磁阀，从而，调整信号是用于该阀的控制电流。

为每个车轮或者每个减震器关联有一位移传感器(Wegsensor)30，32，34或者36。该位移传感器构造成相对位移传感器，也就是说，其测量车体20距相应的车轮12，14，16或者18的距离的变化。典型地，此处使用所谓的转角位移传感器，其结构和功能是普遍已知的。

此外，车体20包括三个布置在经定义的点处的垂直加速度传感器38，40和42。加速度传感器38，40和42固定地布置在车体20处且测量在车轮12，14或者18的区域中的车体的垂直加速度。在左后车轮16的区域中，加速度可基于其它的三个加速度传感器以计算的方式来获取，从而，此处可放弃自有的加速度传感器的布置。

此处，传感器的布置仅是示例性的。其它的传感器布置，举例来说一个垂直的车体加速度传感器和两个转角传感器等等，同样可被应用。

此外，机动车10包括控制器44，其通过信号线或者控制线与减震器22，24，26和28的调整器件，位移传感器30，32，34和36，以及加速度传感器38，40和42相连接。控制器44承担了下面将进一步说明的减震器调节。此外，控制器44显然同样可在机动车10内承担另外的此处未考虑的功能。此外，机动车10包括开关器件46，举例来说按键，转轮等等，借助于该开关器件可由车辆驾驶员选择对车体20的运动的要求。此处，可举例来说在“舒适”要求、“运动”要求和“基本”要求之间进行选择。该选择可在这三个模式之间分级地或利用相应的中间模式无级地实现。

开关器件46同样与控制器44相连接。

图2显示了机动车10的原理图，其中，此处车体20表示为平的面。在车体20的棱角处各以已知的方式通过弹簧减震器组合布置有车轮12，14，16和18。弹簧减震器组合包括减震器22，24，26和28，以及各并行地联接的弹簧48，50，52和54。在车体20的棱角处布置有在图1中示出的加速度传感器38，40或者42，借助于这些加速度传感器可确定在车体20的棱角处的垂直的速度。在此为速度vA_vl(车体左前的速度)、vA_vr(车体右前的速度)、vA_hl(车体左后的速度)和vA_hr(车体右后的速度)。这些速度可由借助于加速度传感器所测量的加速度通过积分来计算。

图3再次显示了机动车10的原理图，其中，相同的部件与在先前的图中一样设有相同的参考标号且不作再次说明。在重心56中说明了车体20的模态运动。其一方面是在垂直方向(z方向)上的提升58，俯仰60(也就是说绕位于y轴线中的横轴线的转动运动)，以及摆动62(也就是说绕位于x轴线中的机动车10的纵轴线的转动运动)。

然而这次，在坐标系x，y，z中被调节的速度不是在车体的棱角处的速度，而是在车体20的重心56的角速度。该调节应如此设计，即，使得关于摆动和俯仰的角速度，且额外地还有该提升的垂直速度，被最小化。调节的这种类型的优点在于，人员在车辆中大约坐在重心56的区域中且，因为被调节到了该区域的平静状态，所以获得了比在车体的棱角上的调节中的稍更高的行驶舒适性。当设置有布置在车辆的重心56的相应的、直接测量摆动速度、俯仰速度和提升速度的传感器时，这特别地有效。

如果现在假设，在根据图3的调节中同样放弃考虑车轮12，14，16和18的垂直的速度且用于测量所提及的角速度和提升的传感器布置在车辆的棱角处，如在图2中那样，则须由根据图2所测量的在车体20的棱角处的速度来计算所提及的在重心56中的角速度和提升。那么，可得到如在图6中所示出的那样的、并且还将与该图相关联地作进一步说明的调节装置。

在图4中描绘了摆动轴线和俯仰轴线的可能的位置。在图4中两次通过透视地示出的面来表示车体20。下面的图示涉及可变的俯仰轴线N，且上面的图示涉及可变的摆动轴线W。两个双箭头145，146表示了在情况设计(Fallgestaltung)A中的轴线的运动可能性。在该情况设计中，相应的轴线在车体20内运动。在情况设计B中如下同样是可能的，即，轴线可与双箭头147，148相应地离开车体20。在此如下是适用的：在情况设计A中在无提升分量的情形下计算，也就是说，对所有被测量的运动而言共同的提升分量被减去。在该情况中，俯仰轴线或摆动轴线仅还可在车体20之内平行于y轴线或x轴线地延伸。与此相反，在情况设计B中，不减去所测量的运动的提升分量。由此，轴线N和W同样可位于车体20之外，其中，其又平行于y轴线或x轴线地延伸。

在图5中表示了俯仰速度和摆动速度的计算。通过向上指向的箭头表示了前面的和后面的俯仰速度vNick_vorn，vNick_hinten以及左侧的和右侧的摆动速度vWank_links，vWank_rechts。在最简单的情况中，可在车体20处的所提及的箭头的作用点处安装有相应的传感器，利用这些传感器可测量相应的速度。然而，这些传感器同样可布置在车体20处的减震器22，24，26，28的作用点处。在该情况中，举例来说允许基于在前面的棱角处的两个速度的平均而计算前面的俯仰速度vNick_vorn。相应地适用于后面的俯仰速度vNick_hinten。摆动速度可相应地基于左侧的棱角速度或右侧的棱角速度的平均而算得。

为清晰起见，在图5中所有箭头被画成一样长且向上指向。然而，显然地，这些箭头通常会由于不同的速度而不一样长且同样可在相反的方向上延伸。

在图6和7中假定，基于测量而已知在车体20的经定义的点处的摆动速度和俯仰速度，举例来说通过如与图5相关联地说明的测量。为了能够在此时确定，减震器22，24，26，28如何可以最佳的方式被操控以用于快速地使车体20平静，则，在四个棱角处的摆动速度和俯仰速度(如在图6和7中所示的那样)必须被确定。如此得知的摆动速度和俯仰速度各在相对应的棱角处被叠加，也就是说相加。一般，标明了相应的速度的箭头是不一样长的且常常指向相反的方向，就如已与图5相关联地所描述的那样。

图8以流程图形式描述了一种用于确定俯仰速度的可能性，如其举例来说可与图6相关联地被确定的那样。在此，该修正参量举例而言等于减震器速度的绝对值。在步骤64中，计算了在车体20的四个棱角处的车体速度vA_vl、vA_vr、vA_hl和vA_hr。在下一步骤66中，计算了总的俯仰速度vN_ges，其中有，VNges＝0.5x(-vA_vl-vA_vr+vA_hl+vA_hr)。然后，在下一步骤68中为前桥(穿过车轮12和14的轴线)和后桥(穿过车轮16和18的轴线)计算了俯仰速度的分量fak_VN_vo和fak_VN_hi。然后，在进一步的步骤中计算前部和后部的车体20的俯仰速度。摆动速度的计算完全类似地进行。

参考标号列表

10机动车

12车轮

14车轮

16车轮

18车轮

20车体

22减震器

24减震器

26减震器

28减震器

30位移传感器

32位移传感器

34位移传感器

36位移传感器

38加速度传感器

40加速度传感器

42加速度传感器

44控制器

46开关器件

48弹簧

50弹簧

52弹簧

54弹簧

56特性曲线

58提升

60俯仰

62摆动

64步骤

66步骤

68步骤

70步骤

145双箭头

146双箭头

147双箭头

148双箭头