机动车辆中轴承的动态调整的利记博彩app
【专利摘要】提供一种用于控制具有扭转梁式车桥的机动车辆的系统，该扭转梁式车桥具有横梁及连接至横梁上的两个纵臂，这两个纵臂的每一个在机动车辆的纵向方向上在其后端提供有用于固定机动车辆车轮的车轮悬挂安装装置，并且这两个纵臂的每一个在其前端通过轴承连接至机动车辆车身。每个轴承连接至设计为致动器的MEMS，使用该MEMS可以引起轴承的运动并因此产生扭转梁式车桥围绕竖直的机动车辆轴线的运动，或者可以抵消扭转梁式车桥的不希望的运动。
【专利说明】机动车辆中轴承的动态调整
[0001]本发明涉及一种用于具有扭转梁式车桥的机动车辆的行驶特性的动态调整的系统，以及一种用于动态地设置机动车辆的行驶特性的方法。
[0002]扭转梁式车桥是用于具有前轮驱动的机动车辆的后车桥的结构。扭转梁式车桥实质上包含两个纵臂，该两个纵臂对于扭转和弯曲而言是刚性的，并且通过横梁焊接，该横梁是可枢转的，即，扭转柔性的，但是其是弯曲刚性的。该横梁典型地具有U型或T型轮廓。在两侧偏转及回弹的情况下，横梁表现类似于刚性轴，然而，在一侧偏转及回弹的情况下，其扭转并额外地作为稳定杆。机动车辆车轮由车轮悬挂安装装置容纳，该车轮悬挂安装装置典型地附接在纵臂的后端部。扭转梁式车桥的纵臂的前端部通过轴承一一具体地橡胶轴承一一连接至机动车辆车身。为了高水平的行驶舒适度，橡胶轴承通常包含软质材料。在这种情况下，道路的不规则由软质橡胶轴承过滤掉。
[0003]当控制行驶方向变化的机动车辆时，横向力导致扭转梁式车桥扭转，该扭转与扭转梁式车桥的摇摆及纵向方向(前束变化)和竖直方向(外倾变化)上车轮位置的变化有关。通过在机动车辆的横向方向上作用在车轮上的力的车轮位置的这些可能的变化可以在之前并且考虑车轮以及尤其扭转梁式车桥的几何形状而计算，并且可以通过基于设计的措施抵消。在这种情况下，例如，通过更硬的轴承材料获得更高的前束稳定性，然而，其中硬质轴承比软质轴承提供更少的阻尼。
[0004]因此存在提供这样一种装置的目的，该装置利用高水平的行驶舒适度来抵消作用在机动车辆的横向方向上的横向力。另外，存在提供相应方法的目的。
[0005]通过根据权利要求1的特征的系统来实现第一目的。通过根据权利要求12的方法来实现第二目的。本发明的其他实施例和设计来自其他独立权利要求、从属权利要求、说明书附图及示例性实施例。
[0006]“机动车辆”被理解为由马达驱动并且不被车道引导约束的地面车辆，但在本申请中具体地是乘客机动车辆。
[0007]“致动器”是这样一种装置:将控制命令转换为机械运动，并且同时产生效果，例如在本申请中在纵臂上的力作用。致动器因此还可以被称为效应器。如果由致动器引起线性运动，还可以被称为线性致动器。
[0008]“机动车辆的纵向方向”是机动车辆从前端向后端延伸的方向。在这种情况下机动车辆的前端是前方并且机动车辆的后端在后方。
[0009]“机动车辆的横向方向”是机动车辆从右侧向左侧延伸的方向，反之亦然。
[0010]“竖直轴”定向为从底部向顶部垂直于机动车辆的纵向方向和机动车辆的横向方向。
[0011]术语“左和右”涉及从前方观看，即从机动车辆的前端观看的机动车辆的侧面。
[0012]“MEMS”表示“微机电系统”，还被称为微系统;这些MEMS是小型化装置，其部件具有微米范围的尺寸并且作为系统相互作用。
[0013]本发明的第一方面涉及一种用于动态获取并设置具有扭转梁式车桥的机动车辆的行驶特性的系统，扭转梁式车桥具有横梁及两个连接在横梁上的纵臂，每一个纵臂在机动车辆的纵向方向上在其后端设置有用于紧固机动车辆车轮的车轮悬挂安装装置，并且在其前端通过轴承连接至机动车辆车身，其中至少一个设计为致动器的微机电系统(MEMS)在不同情况下设置在每一个轴承上。如果其能够例如通过施加电压来引起机械运动，则MEMS是致动器。因此轴承上的MEMS设置为引起轴承的运动或者抵消轴承的运动。
[0014]该系统是有利的，因为通过这种方式在行驶的机动车辆中，根据行驶状态可以通过MEMS的作用在轴承区域设置硬度，这本应是在使用传统轴承只有通过另一材料才可实现的。因此，根据需要，通过设计为致动器的MEMS的作用，相对软质的橡胶轴承可以设置为更硬。
[0015]至少一个设计为致动器的MEMS优选地额外地设置在每个车轮悬挂安装装置上。因此，车轮悬挂安装装置上的MEMS设置为引起车轮的运动或抵消轴承的运动。
[0016]另外，优选地是额外地至少一个设计为传感器的MEMS设置在每个轴承和每个车轮悬挂安装装置上。因此，在机动车辆运行行驶操作期间，可以有利地连续确定关于轴承位置及车轮位置以及因此关于行驶特性的不同参数的信息项，因此可以动态地获取关于机动车辆状态的信息。作为传感器，在这种情况下MEMS具体地起到惯性传感器的作用，S卩，它们测量加速度及旋转率。
[0017]另外，附加的传感器优选地设置在车轮悬挂安装装置、轴承及其他点处。这些传感器可以包含MEMS，但是还可以是用于例如行驶速度或悬架的行驶特性的具体参数的传统传感器。
[0018]优选地，在这种情况下通过相应的MEMS，每个轴承相对于机动车辆车身在机动车辆的纵向方向上是可移动，这样可以产生扭转梁式车桥围绕竖直机动车辆轴线的运动或者利用轴承的运动可以抵消扭转梁式车桥的运动。在这种情况下致动器优选地是线性致动器。该实施例是有利的，因为通过致动器的线性运动，其通过轴承的力作用因此可以在机动车辆的纵向方向上在一条直线上传递至纵臂。设计为致动器的MEMS还可以可操作地连接至非MEMS的另外的致动器。
[0019]另外优选的是，如果每个车轮悬挂安装装置均是通过MEMS相对于机动车辆车身可移动的，那么这样可以引起车轮的运动或者可以由车轮悬挂安装装置的运动抵消车轮的运动。
[0020]优选地，被设计用于获得能量的至少一个另外的MEMS额外地设置在每个轴承上和/或每个车轮悬挂安装装置上。在这种情况下，例如，扭转梁式车桥相对于车身的振动或运动通过MEMS被转化为电能。通过MEMS获得能量的优点是自动地获得能量，该能量可以用于运行基于MEMS的传感器和致动器。另外，由MEMS获得的能量可以用于运行机动车辆的其他系统并用于为其电池充电。
[0021 ]在根据本发明的系统中的至少一个MEMS有利地具有压电元件。使用压电元件，有效可行的是由轴承上的振动或车轮关于车身或扭转梁式车桥的运动或扭转梁式车桥关于车身的运动产生能量。具体地，被设计用于获得能量的MEMS优选地具有压电元件。
[0022]在根据本发明的系统中的MEMS优选地设置在车轮悬挂安装装置及轴承的各个点处，并且具有适应于车轮悬挂安装装置和轴承的各种几何形态。具体地，设计为传感器的MEMS因此可以记录各个点处的测量值。
[0023]每个MEMS的活动有利地由控制单元控制。由控制单元根据传感器数据和设置目标值启动MEMS致动器。另外，由控制单元确定MEMS致动器是否被用于移动控制器以及MEMS是否被用于在特定状态下获得能量。另外，连接至控制单元的调节单元设置为获取并分析由MEMS和其他传感器纪录的数据和参数以及用于指定将为致动器设置的位置。由控制单元使用相应的控制命令启动致动器以便以稳定方式作用在机动车辆上。
[0024]本发明的第二方面涉及一种具有根据本发明的系统的机动车辆。因此，优选地具有扭转梁式车桥的机动车辆，扭转梁式车桥具有横臂和连接于横臂上的两个纵臂，这两个纵臂的每一个在机动车辆的纵向方向上在其后端设置有用于固定机动车俩车轮的车轮悬挂安装装置，并且因此这两个纵臂的每一个在其前端通过轴承连接至机动车辆车身，其中在任何情况下至少一个设计为致动器的微机电系统(MEMS)设置在每个轴承上。
[0025]本申请的第三方面涉及一种动态地设置具有扭转梁式车桥的机动车辆的行驶特性的方法，该扭转梁式车桥具有横梁和连接至横梁上的两个纵臂，这两个纵臂的每一个在机动车辆的纵向方向上在其后端设置有用于紧固机动车辆车轮的车辆悬挂安装装置，并且这两个纵臂的每一个在其前端通过轴承连接至机动车辆车身，并且另外车轮悬挂安装装置和轴承的每一个连接至至少一个MEMS，其中该方法包含以下步骤:
[0026]-通过设计为传感器的至少一个MEMS来获取大量的测量值，
[0027]-通过调节单元由测量值确定机动车辆的状态，
[0028]-通过设计为传感器的MEMS或其他传感器来确定机动车辆的另外的相关参数，
[0029]-由控制单元输出至少一个控制命令，
[0030]-通过设计为致动器的MEMS根据控制命令来移动轴承和/或车轮悬挂安装装置。
[0031]根据确定的机动车辆状态实施致动器以及相应的轴承和/或车轮悬挂安装装置的移动以抵消不利的机动车辆动力，尤其用于机动车辆对抗作用在横向方向上的力的稳定性。在这种情况下该方法的优点与装置的那些优点一致。
[0032]尤其优选地，根据由在根据本发明的方法中设计为获得能量的MEMS确定的机动车辆状态来获得能量是可行的。在这种情况下，MEMS将机械能转化为电能。能量可以有利地用于运行根据本发明的系统中的MEMS。可以从振动中获得该能量，或者从在自扭转梁式车桥和/或车轮的运动的机动车辆的横向方向上作用的力中获得该能量。
[0033]在机动车辆的另外的点处的额外的MEMS和/或另外的传感器优选地测量车辆状态的参数。在这种情况下有利地确定尽可能多的数据，该数据用于确定机动车辆状态。
[0034]另外，如果控制单元根据由用户预先限定的设置来监测MEMS的活动，则是优选的。在这种情况下，用户可以设置操作模式，例如，该操作模式与具体行驶模式相关。预设置相应地与由传感器MEMS测得的数据及由此确定的机动车辆状态一起并入控制单元的控制命令中。
[0035]将基于附图更加详细地解释本发明。附图中:
[0036]图1示出了根据本发明的装置的一实施例的俯视图；
[0037]图2示出了根据图1在车轮上具有额外的MEMS的实施例；
[0038]图3示出了根据本发明的方法的实施例的流程图。
[0039]图1中所示的系统I的实施例包含由两个纵臂构成的扭转梁式车桥2，这两个纵臂对于扭转和弯曲而言是刚性的，并且焊接到横梁上，该横梁对于弯曲而言是刚性的但是其是扭转柔性的。在纵臂的后端，车轮3附接至车轮悬挂安装装置5，因此它们是可围绕旋转轴线4旋转的。轴承6设置在纵臂的前端，纵臂及因此扭转梁式车桥2通过轴承6连接至机动车辆车身7 JEMS 8设置在轴承6的每一个上。
[0040]MEMS 8优选地是设计为致动器的MEMS，但是也可以是设计为获得能量或设计为传感器的MEMS13SfMEMS 8也可以设置在轴承6上，并且可以包含用于获得能量的设计为致动器的MEMS及设计为传感器的MEMS。作为机电装置，致动器MEMS 8包含电动定位元件。可行的是，MEMS 8与另外的更大的致动器相互作用一一例如在其上以调节方式起作用，并且另外的致动器包含电动、液压或气压定位元件。
[0041 ]另外，如图2所示，系统I可以包含车轮3区域中的另外的MEMS 9，该MEMS 9设置在车轮悬挂安装装置5上。这些MEMS 9优选地也是设计为致动器的MEMS，并且还可以是设计为获得能量或者设计为传感器的MEMS。上述陈述相应地适用于设置在车轮悬挂安装装置5上并且设计为致动器的MEMS 9。致动器MEMS 9设置在车轮悬挂安装装置上，以便一经接收到来自控制单元12的相应的命令，它们便可以引起车轮的运动。
[0042]上面的传感器MEMS均获取车辆参数，例如纵向方向上的速度和加速度，机动车辆的侧倾、俯仰、横摆运动及比率，车轮3的前束和外倾变化以及扭转梁式车桥2的摇摆运动。该系统进一步具有传感器10，该传感器10可以设置在系统中的不同点处。该传感器可以是MEMS和/或不是MEMS的传感器。传感器10也获取上述车辆参数。
[0043]另外，调节单元11和控制单元12设置在系统中。调节单元11获取数据，分析这些数据并且将结果传送至控制单元12，该数据是由传感器一一具体地由传感器MEMS—一纪录的关于相关参数的数据。控制单元12将相应的控制命令传送至MEMS 8及可选择的MEMS 9。
[0044]每个轴承6优选地具有衬套，每个衬套包含外部金属元件、由弹性体制成的芯及内部金属元件。在这种情况下，弹性体理想地是橡胶，因为橡胶能够形成自扭转梁式车桥2至车身7的连接，其中振动被阻尼。扭转梁式车桥的纵臂通过内部金属元件连接至致动器MEMS。轴承6和致动器8的连接可以包含在这种情况下连接所需的其他部件，例如，适配器、螺栓和螺钉。如果致动器8运动，则该运动通过该连接传递至扭转梁式车桥2，并且因此导致扭转梁式车桥2围绕竖直车辆轴线的旋转运动或者抵消扭转梁式车桥2的相应运动。
[0045]获得能量的MEMS将机械能转化为电能。具体地，机动车辆的轴承6和车轮3上的振动及其他运动在这种情况下用作机械能来源。在这种情况下具体使用具有压电元件的MEMS。一方面，车辆运动期间在轴承6上产生的振动以及，另一方面，特定操纵期间由扭转梁式车桥2的扭转向前或向后转移的扭转梁式车桥2的纵臂的运动由轴承6上的MEMS 8使用。车轮3的运动——例如前束和外倾变化——由车轮悬挂安装装置5上的MEMS 9使用，其中车轮3通过其在横向方向14上的运动作用在MEMS上，并且同时通过MEMS产生电能。由设计为获得能量的MEMS获得的电能用于运行系统中的MEMS，并且另外可以用于运行机动车辆内的其他电气装置或用于为机动车辆电池充电。
[0046]如图3所示，为了动态设置相应的机动车辆的行驶特性，在第一步骤SI，由至少一个设计为传感器的MEMS纪录多个测量值。非MEMS的另外的传感器也可以纪录测量值。例如，该测量值涉及机动车辆和/或车轮的速度、方向盘角、横向加速度、横摆率、制动扭矩及像转速这样的马达值。测量值传送至调节单元11，调节单元11在步骤S2由一个或多个获取的测量值确定机动车辆的状态。为了确定机动车辆状态(车辆状态估计，VSE)，使用所谓的卡尔曼(Kalman)滤波器，其是一种数学模型，考虑到并且移除由传感器导致的干扰，使用该数学模型确定VSE。
[0047]在步骤S3，另外的参数由MEMS或另外的传感器确定并且传送至控制单元12，另外的参数尤其是当前机动车辆的后车轮和前车轮的前束和外倾、由于横向力的过度转向或转向不足、稳定性指标、转向传动比以及阻尼系数和悬架特征变量。所需的控制命令由VSE和另外的数据计算，并且用于稳定行驶行为。为了这一目的，预设置也并入该计算中，该预设置例如由驾驶员实施。预设置可以具体地实施为一种模式，例如实施为正常模式，运动模式或舒适模式。
[0048]在舒适模式下，行驶理想地主要是直线向前的并且很少有转向或转弯。为了该目的，在轴承6和车轮悬挂安装装置5上设置MEMS使得设计为获得能量的MEMS被启动并且由此优选地获得能量，然而相比之下，轴承和车轮运动很少或者完全没有由设计为致动器的MEMS抵消。在正常模式，例如在转弯期间，设置MEMS使得作用在横向方向14上的力由轴承6和车轮悬挂安装装置5上的设计为致动器的MEMS抵消，而能量也可以由具有更长的稳定直线向前行驶的部分上的MEMS获得。在运动模式下，设计为获得能量的MEMS不被启动，并且在轴承6和车轮悬挂安装装置5上设置设计为致动器的MEMS使得车轮或轴承上的变化可以在任何时刻被抵消。因此，例如，轴承6设置为比由相同材料制成的不具有MEMS的轴承更硬。
[0049]在步骤S4，根据为了稳定行驶行为而确定的VSE和所需的反应，由控制单元12输出命令至致动器MEMS 8。在步骤S5，根据调节单元11的计算由MEMS 8移动轴承，使得它们以稳定的方式抵消扭转梁式车桥2的运动。可替换地或另外，控制命令还可以输出至致动器MEMS9，基于该控制命令，MEMS 9通过车轮悬挂安装装置5移动车轮3并且尤其抵消横向于行驶方向14的转向力。
[0050]如果机动车辆的状态是这样的:没有必须要实施的行驶行为的稳定，那么在步骤S4由控制单元12启动设计为获得能量的MEMS，一经启动，该MEMS就在步骤S5获得来自轴承6和/或车轮3上的机动车辆运动的能量。
[0051]落入所附权利要求的保护范围内的本发明的改变和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。
[0052]附图标记列表
[0053]I 系统
[0054]2 扭转梁式车桥
[0055]3 车轮
[0056]4 车轮的旋转轴线
[0057]5 车轮悬挂安装装置
[0058]6 轴承
[0059]7 车身
[0060]8 基于轴承的MEMS[0061 ] 9 基于车轮的MEMS
[0062]10传感器
[0063]11 调节单元
[0064]12控制单元
[0065]13机动车辆的纵向方向
[0066] 14机动车辆的横向方向。
【主权项】
1.一种用于动态地获取并设置具有扭转梁式车桥(2)的机动车辆的行驶特性的系统(I)，所述扭转梁式车桥(2)具有横梁及两个连接至所述横梁上的纵臂，所述纵臂的每一个在所述机动车辆的纵向方向(13)上在其后端设置有用于固定机动车辆车轮(3)的车轮悬挂安装装置(5)并且所述纵臂的每一个在其前端通过轴承(6)连接至机动车辆车身(7)， 其中至少一个设计为致动器的微机电系统(8)在任何情况下设置在每一个所述轴承(6)上。2.根据权利要求1所述的系统(I)，其中至少一个设计为致动器的微机电系统(9)额外地设置在每一个所述车轮悬挂安装装置(5)上。3.根据权利要求1或2所述的系统(I)，其中此外至少一个设计为传感器的微机电系统设置在每个所述轴承(6)和每个所述车轮悬挂安装装置(5)上。4.根据权利要求3所述的系统(I)，其中额外的传感器(10)设置在所述轴承(6)、所述车轮悬挂安装装置(5)及其他点处。5.根据前述权利要求的任一项所述的系统(I)，其中每个所述轴承(6)可借助于所述微机电系统(8)相对于所述机动车辆车身(7)在所述机动车辆的纵向方向(13)上运动，从而所述扭转梁式车桥(2)围绕竖直机动车辆轴线的运动被产生或者所述扭转梁式车桥(2)的运动被抵消。6.根据前述权利要求的任一项所述的系统(I)，其中每个所述车轮悬挂安装装置(5)可借助于微机电系统(9)相对于所述机动车辆车身(7)运动，从而所述车轮(3)的运动被产生或者所述车轮(3)的运动被抵消。7.根据前述权利要求的任一项所述的系统(I)，其中至少一个设计用于获得能量的另外的微机电系统额外地设置在每个所述轴承(6)和/或每个所述车轮悬挂安装装置(5)上。8.根据权利要求7所述的系统(I)，其中所述微机电系统具有压电元件。9.根据前述权利要求的任一项所述的系统(I)，其中所述微机电系统设置在所述车辆悬挂安装装置(5)和所述轴承(6)的各个点处，并且具有适应于所述车轮悬挂安装装置(5)和所述轴承(6)的各种几何形态。10.根据前述权利要求的任一项所述的系统(I)，其中每个所述微机电系统的活动由控制单元(12)控制。11.一种机动车辆，所述机动车辆具有权利要求1-10中的任一项所述的系统。12.—种用于动态地设置具有扭转梁式车桥的机动车辆的行驶特性的方法，所述扭转梁式车桥具有横梁及连接至所述横梁上的两个纵臂，所述纵臂的每一个在所述机动车辆的纵向方向上在其后端设置有用于固定机动车辆车轮的车轮悬挂安装装置，并且所述纵臂的每一个在其前端通过轴承连接至机动车辆车身，并且另外，所述车轮悬挂安装装置和所述轴承的每一个连接至至少一个微机电系统，所述方法包含以下步骤: -通过至少一个设计为传感器的微机电系统来获取多个测量值， -通过调节单元由所述测量值确定所述机动车辆的状态， -通过所述设计为传感器的微机电系统或其他传感器来确定所述机动车辆状态的另外的相关参数， -通过控制单元输出至少一个控制命令， -根据所述控制命令通过设计为致动器的微机电系统来移动所述轴承和/或所述车轮悬挂安装装置。13.根据权利要求12所述的方法，其中可行的是根据所述确定的机动车辆状态通过设计用于获得能量的所述微机电系统来获得能量。14.根据权利要求12或13所述的方法，其中在所述机动车辆的另外的点处的额外的微机电系统和/或另外的传感器测量所述机动车辆状态的参数。15.根据权利要求12-14中的任一项所述的方法，其中所述控制单元根据用户预先限定的设置来监测所述微机电系统的活动。
【文档编号】B60G7/02GK105856998SQ201610073097
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】克里斯托夫·阿恩特·德尔·哈比尔, 乌韦·古森
【申请人】福特全球技术公司