Способ и устройство управления для задания демпфирующей силы амортизатора

Группа изобретений относится к области машиностроения. Задают демпфирующую силу амортизаторов (12), соединяющих кузов (11) транспортного средства и колесо (10). Демпфирующую силу для соответствующего амортизатора определяют как функцию, характеризующую движение кузова транспортного средства и колеса. Проверяют соответствие знака скорости кузова знаку модальной скорости (подъема, крена, тангажа) соответствующей угловой части транспортного средства. Определяют коэффициент полезного действия, соответствующий каждой модальной скорости (подъема, крена, тангажа), ориентированной в направлении скорости кузова на скорости кузова. Демпфирующую силу для амортизатора определяют как функцию от коэффициента полезного действия, требуемой действующей силы и требуемой равнодействующей силы. Устройство управления для задания демпфирующей силы амортизаторов сконфигурировано с возможностью выполнения способа задания демпфирующей силы. Достигается улучшение свойств демпфирования. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам задания демпфирующей силы по меньшей мере одного амортизатора автомобиля, соединяющего кузов транспортного средства и колесо, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству управления для выполнения способа.

Уровень техники

Способы задания демпфирующей силы амортизаторов автомобиля достаточно известны из практики. Например, согласно принципу «Skyhook» демпфирующую силу задают для амортизатора автомобиля, соединяющего кузов транспортного средства и колесо таким образом, что демпфирующую силу соответствующего амортизатора определяют и задают как функцию от движения кузова транспортного средства и/или как функцию от движения соответствующего колеса, в частности в пределах определенного диапазона срабатывания. В этом контексте согласно практике демпфирующие силы или демпфирующие моменты, которые требуются для модальных направлений движения в виде подъема, тангажа и крена, рассчитываются в центре тяжести автомобиля. Демпфирующие моменты могут быть преобразованы в демпфирующие силы. Демпфирующие силы, которые требуются и рассчитываются из отдельных модальных составляющих, распределяются между угловыми частями транспортного средства и, следовательно, отдельными колесами и суммируются. Отдельные составляющие поступательных модальных скоростей для модальных направлений в виде подъема, тангажа и крена и соответствующих требуемых демпфирующих сил для этих модальных направлений могут иметь различные знаки, которые не соответствуют знаку скорости кузова автомобиля в соответствующей угловой части транспортного средства.

Чтобы принять во внимание тот факт, что демпфирование для движения в различных модальных направлениях параметризуется по-разному, можно представить ситуацию, когда отдельные демпфирующие силы различных модальных направлений компенсируют друг друга в целом в угловой части транспортного средства или в колесе, в результате чего в целом демпфирующая сила не требуется и не прикладывается в соответствующей угловой части транспортного средства или в соответствующем колесе, несмотря на то, что эта угловая часть транспортного средства имеет высокую скорость кузова транспортного средства. Это неблагоприятно воздействует на качество демпфирования.

Такой способ задания демпфирующей силы амортизаторов автомобиля согласно принципу «Skyhook» известен, например, из документа DE 10 2008 052 993 A1.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является предоставление нового способа задания демпфирующей силы для амортизаторов автомобиля и устройства управления для выполнения способа, посредством которого качество демпфирования может быть улучшено. Эта задача решена посредством способа согласно п. 1 формулы изобретения.

Для соответствующей угловой части транспортного средства проверяется, соответствует ли знак скорости кузова транспортного средства в соответствующей угловой части транспортного средства знаку по меньшей мере одной модальной скорости соответствующей угловой части транспортного средства, причем в зависимости от этого для соответствующей угловой части транспортного средства определяются, с одной стороны, коэффициент полезного действия, соответствующий составляющей указанной модальной скорости или каждой модальной скорости, ориентированной в направлении скорости кузова транспортного средства на скорости кузова, и, с другой стороны, требуемая действующая сила, действующая в направлении скорости кузова.

Затем для соответствующей угловой части транспортного средства демпфирующая сила для соответствующего амортизатора определяется как функция от коэффициента полезного действия требуемой действующей силы и требуемой равнодействующей силы для соответствующей угловой части транспортного средства.

В способе согласно настоящему изобретению учитывают различные знаки модальных скоростей в модальных направлениях в угловых частях транспортного средства, причем коэффициент полезного действия и требуемую действующую силу определяют для каждой угловой части транспортного средства как их функцию. Затем соответствующую демпфирующую силу для соответствующего амортизатора соответствующей угловой части транспортного средства определяют как функцию от этих переменных, то есть как функцию от коэффициента полезного действия и требуемой действующей силы. Это позволяет улучшить качество демпфирования по сравнению с известным уровнем техники.

Согласно одной из преимущественных разработок только модальные скорости, направление которых соответствует направлению скорости кузова транспортного средства, включены в коэффициент полезного действия. Соответственно для определения коэффициента полезного действия рассчитывается модальная скорость угловой части, в которую включены только модальные скорости, направление которых соответствует направлению скорости кузова.

Согласно одной из преимущественных разработок только модальные силы, направление которых соответствует направлению скорости кузова транспортного средства, включены в требуемую действующую силу. Только модальные силы, направление которых соответствует направлению скорости кузова транспортного средства, включены в требуемую действующую силу.

Согласно одной из преимущественных разработок минимальную демпфирующую силу определяют как функцию от коэффициента полезного действия и требуемой действующей силы, и демпфирующую силу для соответствующего амортизатора определяют как их функцию. Минимальная демпфирующая сила соответствует минимальной силе, которая требуется и реализована в контексте настоящего изобретения в угловой части транспортного средства.

Устройство управления для выполнения способа определено в пункте 8 формул изобретения.

Предпочтительные разработки настоящего изобретения могут быть найдены в зависимых пунктах формулы изобретения и последующем описании. Примерные варианты осуществления настоящего изобретения объясняются более подробно посредством ссылки на графические материалы, но не ограничены ими.

Краткое описание чертежей

На графических материалах:

на фиг. 1 показан местный вид автомобиля;

на фиг. 2 показана функциональная схема цепи концепции управления согласно настоящему изобретению для задания демпфирующей силы по меньшей мере одного амортизатора автомобиля, который соединяет кузов транспортного средства и колесо.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показана четвертая часть модели транспортного средства автомобиля, очень схематичный местный вид автомобиля в области колеса 10 автомобиля и кузова 11 транспортного средства, причем согласно фиг. 1, с одной стороны, амортизатор 12 и, с другой стороны, пружинный элемент 13 соединяют кузов 11 транспортного средства и колесо 10.

Согласно фиг. 1, демпфирующая сила амортизатора 12, который соединяет колесо 10 и кузов 11 транспортного средства, может быть задана.

Чтобы задать демпфирующую силу, которую обуславливает амортизатор 12, демпфирующая сила определяется, в частности, устройством управления автомобиля, в частности, как функция по меньшей мере от одной переменной, которая характеризует движение кузова 11 транспортного средства, и/или как функция по меньшей мере от одной переменной, которая представляет движение соответствующего колеса 10.

Когда демпфирующая сила задается согласно так называемому принципу «Skyhook», соответствующий регулятор устройства управления определяет как функцию по меньшей мере от одной переменной, которая характеризует движение кузова 11 транспортного средства, и/или как функцию по меньшей мере от одной переменной, которая характеризует движение соответствующего колеса, демпфирующую силу для соответствующего амортизатора 12, в частности, для множества модальных направлений движения кузова 11 транспортного средства, например, для модального подъема кузова 11 транспортного средства, модального тангажа кузова 11 транспортного средства и модального крена кузова 11 транспортного средства.

Основное определение заданного значения демпфирующей силы для соответствующего амортизатора 12 посредством регулятора, в частности, согласно способу «Skyhook», в основном известно соответствующему специалисту в данной области техники. На данный момент для полноты следует отметить, что в способах «Skyhook», которые известны из текущего уровня техники, для модальных направлений движения подъема, тангажа и крена соответствующие демпфирующие силы F_{ПОДЪЕМА}, F_{ТАНГАЖА} и F_КРЕНА, а также поступательные модальные скорости v_{ПОДЪЕМА}, v_{ТАНГАЖА} и v_КРЕНА рассчитывается, принимая во внимание следующие уравнения:

,;

,,;

,,.

Согласно текущему уровню техники, эти демпфирующие силы F_{ПОДЪЕМА}, F_{ТАНГАЖА} и F_КРЕНА рассчитываются в центре тяжести автомобиля и распределяются между отдельными угловыми частями транспортного средства автомобиля и, следовательно, отдельными колесами автомобиля и суммируются для каждой угловой части транспортного средства для получения общей демпфирующей силы F_{РАВНОДЕЙСТВУЮЩАЯ} для соответствующей угловой части транспортного средства, в частности, согласно следующему уравнению:

.

Как уже упоминалось выше, проблема заключается в том, что отдельные составляющие модальных скоростей угловой части v_{ПОДЪЕМА}, v_{ТАНГАЖА} и v_КРЕНА могут иметь разные знаки, как и демпфирующие силы F_{ПОДЪЕМА}, F_{ТАНГАЖА} и F_КРЕНА, которые определяются для этих модальных направлений движения в угловых частях, в результате чего согласно текущему уровню техники демпфирующие силы для модальных направлений движения могут компенсировать друг друга в угловых частях транспортного средства. Это может привести к ситуации, в которой демпфирующая сила не требуется и не прикладывается к угловой части транспортного средства, несмотря на то, что эта угловая часть транспортного средства имеет высокую скорость кузова. Это является недостатком и устраняется с помощью способа, описанного ниже.

Согласно настоящему изобретению проверяется, соответствует ли для каждой угловой части транспортного средства знак скорости v_КУЗОВА кузова знаку соответствующей поступательной модальной скорости v_{ПОДЪЕМА}, v_{ТАНГАЖА} и v_КРЕНА в области соответствующей угловой части транспортного средства. В первую очередь коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} и требуемая действующая сила F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} определяются как функция от нее.

Коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} определяется следующим образом:

;

.

Коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} соответствует составляющей поступательных модальных скоростей угловой части, ориентированных в направлении действия и, следовательно, в направлении движения кузова транспортного средства по отношению к скорости кузова в соответствующей угловой части транспортного средства, и изменяется между значением 1 и значением 0.

Когда коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} имеет значение 1, все поступательные модальные скорости угловой части ориентируются в направлении действия и, следовательно, в направлении движения кузова транспортного средства по отношению к скорости кузова в соответствующей угловой части транспортного средства. Когда коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} имеет значение 0, соответствующая угловая часть транспортного средства является стационарной. Значения коэффициента полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} между 0 и 1 описывают состояние, в котором поступательные модальные скорости угловой части в соответствующей угловой части транспортного средства имеют различные знаки.

Для определения коэффициента полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ}, модальная скорость v_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} угловой части рассчитывается следующим образом из уравнения выше. Только эти модальные скорости v_{ПОДЪЕМА}, v_{ТАНГАЖА} и v_КРЕНА соответствующей угловой части транспортного средства, направление которых соответствует направлению скорости v_КУЗОВА кузова транспортного средства в соответствующей угловой части транспортного средства, включены в модальную скорость v_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ}.

Как уже упоминалось выше, требуемая действующая сила F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} определяется в дополнение к коэффициенту полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ}.

Требуемая действующая сила F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} определяется следующим образом:

.

Требуемая действующая сила F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} соответствует сумме требуемых действующих сил для отдельных поступательных модальных скоростей угловой части, в частности, поступательных модальных скоростей угловой части, которые ориентированы в направлении соответствующей скорости v_КУЗОВА кузова транспортного средства.

Рассчитанная требуемая действующая сила F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} и рассчитанный коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} сводятся к минимальной демпфирующей силе F_SKY-МИН для соответствующей угловой части транспортного средства, которая рассчитывается следующим образом:

.

Эта минимальная демпфирующая сила F_SKY-МИН для соответствующей угловой части транспортного средства требуется с учетом знаков силы в виде минимальной силы по отношению к равнодействующей силе F_{РАВНОДЕЙСТВУЮЩАЯ} в соответствующей угловой части транспортного средства. Это гарантирует, что требуемая демпфирующая сила обеспечена во всех угловых частях транспортного средства.

Демпфирующая сила F_SKY определяется для соответствующего амортизатора 12 соответствующей угловой части транспортного средства следующим образом:

;

;

.

На фиг. 2 показана сигнальная блок-схема или функциональная схема цепи для расчета демпфирующей силы F_SKY в каждой угловой части транспортного средства автомобиля согласно настоящему изобретению. Поступательные модальные скорости v_{ПОДЪЕМА}, v_{ТАНГАЖА}, v_КРЕНА угловой части и скорость v_КУЗОВА кузова являются переменными, которые уже известны из традиционных способов «Skyhook».

Демпфирующие силы F_{ПОДЪЕМА}, F_{ТАНГАЖА} и F_КРЕНА для поступательных модальных скоростей угловой части аналогично являются переменными, которые уже рассчитаны в случае методов «Skyhook», которые известны из практики.

Подобным образом, в способах «Skyhook», известных из текущего уровня техники, общая демпфирующая сила F_{РАВНОДЕЙСТВУЮЩАЯ} рассчитывается из этих составляющих демпфирующих сил для модальных скоростей угловой части транспортного средства.

Как уже упоминалось, согласно настоящему изобретению определяются коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} и требуемая действующая сила F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ}. Модальная скорость v_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} угловой части определяется для определения коэффициента полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ}.

На первой стадии, как можно определить из области I на фиг. 2, в соответствующей угловой части транспортного средства знаки поступательных модальных скоростей v_{ПОДЪЕМА}, v_{ТАНГАЖА} и v_КРЕНА сравниваются со знаками поступательной скорости v_КУЗОВА кузова.

Только модальные силы F_{ПОДЪЕМА}, F_{ТАНГАЖА} и F_КРЕНА, модальные скорости v_{ПОДЪЕМА}, v_{ТАНГАЖА} и v_КРЕНА угловой части которых соответствуют направлению скорости v_КУЗОВА кузова, включены в требуемую действующую силу F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ}. Это определение требуемой действующей силы F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} имеет место быть в области II на фиг. 2.

Только модальные скорости v_{ПОДЪЕМА}, v_{ТАНГАЖА} и v_КРЕНА, направление которых соответствует направлению скорости v_КУЗОВА кузова, включены в модальную скорость v_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} угловой части соответствующей угловой части транспортного средства.

Коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} тогда определяется как функция от этой модальной скорости v_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} угловой части, причем коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} и модальная скорость v_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ} угловой части определяются в области III на фиг. 2.

В области I, функциональные блоки 14 соответствуют определению знака (операторам знака), причем функциональные блоки 15 сравнивают знаки друг с другом, и, если заданный знак одинаковый, они выдают значение 1, и, если заданный знак противоположный, они выдают значение 0.

Функциональные блоки 16 областей II и III соответствуют блокам умножения, которые выполняют простое умножение. Функциональные блоки 17 соответствуют блокам суммирования, в которых отдельные переменные складываются. В блоках 18 участка III на фиг. 2 формируются значения (операторы суммирования). В блоке 19 формируется отношение. Блоки 20 области III делают возможным ограничение значения посредством операторов насыщения. Как уже упоминалось, коэффициент полезного действия fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ} находится между 0 и 1.

В области IV на фиг. 2, минимальная демпфирующая сила, в частности минимальная демпфирующая сила F_SKY-МИН, рассчитывается для соответствующей угловой части транспортного средства. Тогда в области V фактическая демпфирующая сила F_SKY определяется для соответствующей угловой части транспортного средства или амортизатора соответствующей угловой части транспортного средства как функция от этой минимальной демпфирующей силы F_SKY-МИН соответствующей угловой части транспортного средства и равнодействующей силы F_{РАВНОДЕЙСТВУЮЩАЯ}, известной из практики, причем оператор 14 области IV является в свою очередь оператором для формирования знаков (оператор знака), и операторы 16 являются блоками умножения. Оператор 21 области V обеспечивает максимальный выбор.

На фиг. 2 проясняются с помощью области VI дополнительные функции способа «Skyhook», который уже известен из практики и имеет второстепенное значение для настоящего изобретения. Следовательно, в области VI регулирование равнодействующей силы F_{РАВНОДЕЙСТВУЮЩАЯ} и требуемой действующей силы F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ}, определенной в области II, выполняется в активных четвертях способа «Skyhook». Как уже упоминалось, это уже известно из текущего уровня техники и имеет второстепенное значение для настоящего изобретения.

1. Способ задания демпфирующей силы (F_SKY) амортизаторов (12), соединяющих кузов (11) транспортного средства и колесо (10) в угловых частях автомобильного транспортного средства, причем демпфирующую силу (F_SKY) для соответствующего амортизатора (12) определяют как функцию по меньшей мере от одной переменной, которая характеризует движение кузова (11) транспортного средства и/или движение соответствующего колеса (10), отличающийся тем, что

для соответствующей угловой части транспортного средства проверяют, соответствует ли знак скорости (v_КУЗОВА) кузова (11) транспортного средства в соответствующей угловой части транспортного средства знаку по меньшей мере одной модальной скорости (v_{ПОДЪЕМА}, v_КРЕНА, v_{ТАНГАЖА}), соответствующей угловой части транспортного средства, причем в зависимости от этого для соответствующей угловой части транспортного средства определяют, с одной стороны, коэффициент полезного действия (fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ}), соответствующий составляющей указанной модальной скорости или каждой модальной скорости (v_{ПОДЪЕМА}, v_КРЕНА, v_{ТАНГАЖА}), ориентированной в направлении скорости (v_КУЗОВА) кузова (11) транспортного средства на скорости (v_КУЗОВА) кузова, и, с другой стороны, требуемую действующую силу (F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ}), действующую в направлении скорости (v_КУЗОВА) кузова;

для соответствующей угловой части транспортного средства демпфирующую силу (F_SKY) для соответствующего амортизатора (12) определяют как функцию от коэффициента полезного действия (fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ}), требуемой действующей силы (F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ}) и требуемой равнодействующей силы (F_{РАВНОДЕЙСТВУЮЩАЯ}) для соответствующей угловой части транспортного средства.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что только модальные скорости (v_{ПОДЪЕМА}, v_КРЕНА, v_{ТАНГАЖА}), направление которых соответствует направлению скорости (v_КУЗОВА) кузова транспортного средства, включают в коэффициент полезного действия (fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ}) соответствующей угловой части транспортного средства.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что коэффициент полезного действия (fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ}) соответствующей угловой части транспортного средства определяют следующим образом:

,

.

4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что только модальные силы (F_{ПОДЪЕМА}, F_КРЕНА, F_{ТАНГАЖА}), направление которых соответствует направлению скорости (v_КУЗОВА) кузова транспортного средства, включают в требуемую действующую силу (F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ}) соответствующей угловой части транспортного средства.

5. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что требуемую действующую силу (F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ}) определяют следующим образом:

.

6. Способ по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что минимальную демпфирующую силу (F_SKY-МИН) определяют как функцию от коэффициента полезного действия (fact_{ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ}) и требуемой действующей силы (F_{ДЕЙСТВУЮЩАЯ}), и демпфирующую силу (F_SKY) для соответствующего амортизатора (12) определяют как функцию от нее.

7. Способ по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что демпфирующую силу (F_SKY) определяют для соответствующего амортизатора (12) следующим образом:

,

,

,

.

8. Устройство управления для задания демпфирующей силы (F_SKY) амортизаторов (12), соединяющих кузов транспортного средства (11) и соответствующее колесо (10) в угловых частях автомобильного транспортного средства, отличающееся тем, что указанное устройство управления сконфигурировано с возможностью выполнения способа по одному из пп. 1-7 со стороны управления.