通过压电装置动态调整前束和外倾角的制作方法
【专利摘要】提供了一种用于动态检测和调整机动车辆的驾驶特性的系统，该机动车辆具有安装在车轮架上的车轮和控制装置，其中可以在一个功能单元中用作致动器、能量转换器和传感器的压电装置被设置在车轮架上。此外，提供了一种用于动态检测和调整机动车辆的驾驶特性的方法。
【专利说明】通过压电装置动态调整前束和外倾角
[0001]本发明涉及一种用于动态设置机动车辆的驾驶特性的系统以及一种用于动态设置机动车辆的驾驶特性的方法。
[0002]机动车辆在例如驻车或在狭窄的街道上行驶的驾驶操纵过程中经常接触路边，其中力被施加在车轮上，特别是在机动车辆的横向方向上，这可能导致车轮的不平行。另外，在紧急制动和高速下的某些转向操纵过程中，相应的力被施加在车轮上。当车轮不平行时，机动车辆可以在没有驾驶员主动转向的情况下有拉至右侧或左侧的倾向。车轮的典型的不平行通常由前束和外倾角的变化引起。前束是车辆的左侧和右侧的车轮相对于彼此的位置。车轮的外倾角是车轮从垂直的倾斜偏差。现代的驾驶员辅助系统可以补偿车轮的不平行，例如通过电动增压动力转向系统的转向角校正补偿漂移，电动增压动力转向系统执行附加的转向运动或包含补偿漂移的控制电路。然而，对车轮的轮胎的寿命有不良影响的车轮的不平行不能通过这种方式来消除。
[0003]因此，一个目的是提供一种抵消车轮的不平行的装置。另一个目的是提供一种相应的方法。
[0004]第一个目的是通过具有权利要求1的特征的系统来实现的。第二个目的是通过具有权利要求9的特征的方法来实现的。本发明的进一步有利的实施例和配置来源于附加权利要求、从属权利要求、附图和示例性实施例。
[0005]“机动车辆”是指不与轨道结合的发动机驱动的陆地车辆，但在本申请中由其是指机动车。
[0006]“致动器”是将控制命令转换成机械位移并由此达到例如在本申请中对机动车辆的车轮架的力作用的效果的装置。
[0007]“能量转换器”是用于将一种形式的能量转化为另一种的装置。压电装置可以将机械能转化为电能并将电能转化为机械能。
[0008]“机动车辆的横向方向”是机动车辆从右侧到左侧以及反之亦然的长度的取向。
[0009]本发明的第一方面涉及一种用于动态检测和调整机动车辆的驾驶特性的系统，该机动车辆具有安装在车轮架上的车轮和控制装置，其中被构造为致动器和能量转换器二者的至少一个压电装置被设置在每个车轮架上。
[0010]换句话说，压电装置可以用作致动器和能量转换器。该系统是有利的，因为它使车轮的动态调整或再调整由于低能耗而是经济的，并且它还允许电能的生成。
[0011]有利的是，适应驾驶方式的前束和外倾角的调整可以由系统来执行。由此，良好的直线稳定性可以通过车轮朝向前束的调整来实现，这特别是针对车辆的日常使用，并且用于快速响应转向命令的功能可以通过车轮朝向后束的调整来实现，这特别是针对运动型车辆。此外，当机动车辆发生侧倾时，车轮与路面的最佳接触可以通过外倾角的有意增加来确保。
[0012]控制装置优选被设计成将对应于机动车辆特定值或目标值的预定值存储在第一表格中、将所存储的传感器数据与随后接收到的传感器数据进行比较并且生成校正数据以及将所产生的校正数据传送到压电装置。有利的是，有用于校正数据的单独存储的另外一个表格，例如第二表格，校准数据可以在随后的时间点进行访问。控制装置包含用于此的存储装置，优选是硬盘，表格和其他数据可以被存储在存储装置上。
[0013]此外，压电装置的行为由控制装置来控制。在此期间，压电装置在功能上作为致动器根据传感器值和设定目标值来控制。为此目的，控制装置通过信号线连接到系统的每个压电装置。此外，控制装置决定在某一时间点某些压电装置将被如何使用，即，用作致动器、能量发生器或传感器。
[0014]此外，压电装置优选被构造为传感器。此外，系统中的附加传感器被设置在机动车辆的车轮架、轴承以及其他点上。附加传感器也可以是此处的压电装置，但它们也可以根据其他技术。
[0015]压电装置优选被设计成以其作为传感器的功能检测车轮的前束和外倾角。
[0016]在本发明的一个实施例中，根据本发明的系统中的压电装置是微机电系统(MEMS，微系统KMEMS是微型装置，其部件具有在微米范围内的尺寸并且作为系统一起运作。
[0017]根据本发明的系统中的每个车轮架可以通过压电装置以其作为致动器的功能相对于机动车辆的车身移动，使得引起车轮的前束或外倾角的变化或抵消车轮的前束或外倾角的变化。
[0018]系统优选包含用于存储由压电装置生成的电能的装置。用于存储电能的装置通过电线连接到系统的所有压电装置。
[0019]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。根据本发明，机动车辆优选具有用于动态检测和调整机动车辆的驾驶特性的系统，该机动车辆具有安装在车轮架上的车轮和控制装置，其中被构造为致动器和能量转换器的至少一个压电装置被设置在每个车轮架上。
[0020]本发明的第三方面涉及一种用于动态检测和调整车辆的驾驶特性的方法，该车辆具有安装在车轮架上的车轮、控制装置和至少一个压电装置，至少一个压电装置被构造为在每个车轮架上的致动器和能量转换器，该方法包含以下步骤:
[0021 ]-在控制装置中提供具有机动车辆特定值的第一表格，
[0022]-通过至少一个传感器检测若干测量值并将这些值传送到控制装置，
[0023]-将所确定的值与第一表格中的值进行比较，
[0024]-确定用于每个车轮的调整的任何必要的校正数据，
[0025]-将校正数据放置在第二表格中，
[0026]-根据校正数据通过致动器进行正确车轮位置的调整，
[0027]其中，压电装置的能量生成由车轮进入不平行位置的位移造成。
[0028]所提供的和检测到的值在此特别涉及机动车辆的车轮位置，并且更具体地涉及车轮的前束和外倾角。
[0029]该方法的优点对应于根据本发明的系统的那些优点。
[0030]正确车轮位置的调整优选在机动车辆的下一次启动期间执行。正确车轮位置的调整在机动车辆的连续运行期间执行也是优选的。优选地，通知机动车辆的驾驶员关于必要的和所执行的车轮位置的校正。这可以例如通过机动车辆的仪器的显示器来执行。
[0031]优选地，在该方法中，传感器值也通过压电装置来确定并且被传送到控制装置。根据传感器值，必要的校正数据由控制装置通过与预定值或目标值比较而确定并被以待调整的车轮的位置的形式转发至用作致动器的压电装置。
[0032]优选地，在该方法中，检测和校正每个车轮的前束和外倾角。
[0033]此外，适应驾驶行为的压电装置的不同设置通过控制装置来执行是优选的。这意味着压电装置的行为通过控制装置根据由用户预定的设置来控制。为此，用户可以设置与某种驾驶方式相关的操作模式。例如，机动车辆的用户可以设置运动模式，在运动模式中，用作致动器的压电装置更快地响应车轮设置的调整。在此期间，预设置连同由传感器测量的数据以及从其确定的车辆的状态被包含在控制单元的控制命令中。
[0034]本发明使用附图进行详细描述。在附图中:
[0035]图1示出了根据本发明的系统的实施例的俯视图的示意性图示。
[0036]图2示出了根据本发明的方法的实施例的流程图。
[0037]图1的图示中的系统I的实施例包含安装在车轮架3上的机动车辆的四个车轮2ο车轮2包含前轮和后轮。至少一个压电装置4设置在每个车轮架3上。在此选择引起车轮2的位移的必要的压电装置4的数量。压电装置4设置在车轮架3上，使得一旦接收到相应的命令，它们就可以引起车轮2的位移。
[0038]压电装置4通过信号线5连接到控制装置6。控制命令通过信号线5从控制装置6传送到压电装置4。此外，如果压电装置被构造为传感器，数据通过信号线5从压电装置4传送到控制装置6。压电装置4通过电线7被连接到能量储存装置8。能量储存装置8可以是例如蓄电池。在压电装置4用作能量转换器期间，电能可以从压电装置4转移到能量储存装置8。
[0039]压电装置4是一个功能单元中的致动器和能量转换器。因此，如果要调整或校正车轮位置特别是车轮2的前束和外倾角，则它们用作致动器。由可以引起前束和外倾角的变化以及振动的外力一一特别是横向作用或作用于机动车辆的横向方向的力一一引起的车轮2相对于机动车辆的车身的位移通过压电装置4被转换成电能。生成的能量可以用于将压电装置4用作致动器以及用于操作机动车辆的其他系统和用于给机动车辆的能量储存装置8和电池充电。
[0040]此外，压电装置4还用作传感器。为此，压电装置4中的电压通过由车轮I的不平行导致的恒定力作用引入，电压的大小是车轮2的不平行的测量值。此外，利用压电效应的另外的传感器和不利用压电效应的传感器可以设置在车轮2上以及系统I中的其他点处。
[0041]控制单元6记录当用作传感器时由压电装置4获取的值。在这里，该值特别为车轮2的前束和外倾角的变化。控制单元6包含存储装置，例如硬盘，在存储装置上，机动车辆特定值--也被称为目标值--被放置在特别是用于车轮2的前束和外倾角的第一表格中。由目标值和当前值之间的差引起的校正数据被放置在第二表格中。所述校正数据可以被访问用于改变的前束和外倾角设置的校正并且相应的控制命令可以被传送到压电装置4。此外，在系统I中可以具有发出控制命令的控制装置(未示出)。
[0042]在用于根据图2的图示校正车轮2的不平行的方法的实施例中，在第一步SI，在控制装置6的第一表格中提供特别用于车轮2的前束和外倾角的机动车辆特定值。在第二步S2，压电装置4以其传感器功能获取车轮的前束和外倾角的测量值并将其传送到控制装置
6。在第三步S3，将所获取的值一一即，当前值一一与放置在第一表格中的值进行比较。在第四步S4，在与前束和外倾角的目标值存在偏差的情况下，根据目标值确定车轮位置的调整所必要的校正值。在第五步，将所述校正值放置在第二表格中。所述值可以由系统访问以便校正车轮2的不平行或执行车轮的前束和外倾角的调整。在第六步S6，通过用作制动器的压电装置将车轮2调整到正确位置或根据预定值的位置。
[0043]车轮2的位置的校正优选在机动车辆的下一次启动期间执行。例如通过数字信息或机动车辆的仪表板的区域中的显示器上的相应信号的照明通知驾驶员至少一个车轮2的位置的校正已执行。驾驶员然后可以例如检查在车轮2通过力的作用移动期间车轮2—一例如轮辋一一的损坏是否已发生。车轮2的位置的校正可以可替代地也在机动车辆的旅途期间或运行期间发生。
[0044]可替代地，适应驾驶行为的压电装置4的不同设置可以通过控制装置6来执行。这意味着压电装置4的行为通过控制装置6根据由用户预定的设置来控制。所述设置可以被理解为与驾驶的某一方式相关的操作模式。例如，机动车辆的用户可以设置运动模式，在运动模式中，压电装置4以其作为致动器的功能更快地响应车轮设置的位移。在此期间，预设置连同由压电装置4以其作为传感器的功能测得的数据和从其确定的机动车辆的状态包含在控制命令中。
[0045]附图标记列表
[0046]1 =系统
[0047]2 =车轮
[0048]3 =车轮架
[0049]4 =压电装置
[0050]5 =信号线
[0051]6 =控制装置
[0052]7 =电线
[0053]8 =能量储存装置
【主权项】
1.一种用于动态检测和调整机动车辆的驾驶特性的系统(I)，所述机动车辆具有安装在车轮架(3)上的车轮(2)和控制装置(6)， 其中， 在每个车轮架(3)上设置有同时构造为致动器和能量转换器的至少一个压电装置(4)。2.根据权利要求1所述的系统(I)，其中所述控制装置(6)被设计成将预定值存储在第一表格中、将所述存储的值与随后接收到的传感器值进行比较并且生成校正数据以及将所产生的所述校正数据传送到所述压电装置(4)。3.根据权利要求1或2所述的系统(I)，其中所述压电装置(4)被附加地构造为传感器。4.根据权利要求3所述的系统(I)，其中附加传感器被设置在轴承、车轮架(3)上以及所述机动车辆的其他点处。5.根据权利要求3或4中的任一项所述的系统(I)，其中所述压电装置被构造成以其作为传感器的功能检测所述车轮(2)的前束和外倾角。6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(I)，其中所述压电装置(4)是MEMS。7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(I)，其中所述车轮架(3)中的每个可以通过所述压电装置(4)相对于所述机动车辆的车身被移动，以便引起所述车轮(2)的所述前束或所述外倾角的变化或抵消所述车轮(2)的所述前束或所述外倾角的变化。8.—种具有根据权利要求1-7中的任一项所述的系统的机动车辆。9.一种用于动态检测和调整车辆的驾驶特性的方法，所述车辆具有安装在车轮架上的车轮、控制装置和至少一个压电装置，所述至少一个压电装置被同时构造为每个车轮架上的致动器和能量转换器， 所述方法包含以下步骤: -在所述控制装置中设置具有机动车辆特定值的第一表格， -通过至少一个传感器检测若干测量值并且将所述值传送到所述控制装置， -将所述确定的值与所述第一表格中的所述值进行比较， -确定用于每个车轮的所述调整所必要的任何校正数据， -将所述校正数据放置在第二表格中， -通过所述致动器根据所述校正数据进行正确车轮位置的所述调整， 其中所述压电装置的能量生成是由于所述车轮进入不平行位置的位移而发生。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述正确车轮位置的所述调整在所述机动车辆的下一次启动期间执行。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述正确车轮位置的所述调整在所述机动车辆运行期间执行。12.根据权利要求9或10所述的方法，其中通知驾驶员关于必要的或所执行的所述车轮位置的校正。13.根据权利要求9-12中的任一项所述的方法，其中所述压电装置还确定传感器数据并将所述数据传送到所述控制装置。14.根据权利要求9-13中的任一项所述的方法，其中检测和校正每个车轮的所述前束和所述外倾角。15.根据权利要求9-14中的任一项所述的方法，其中，通过所述控制装置执行适应驾驶行为的所述致动器的不同设置。
【文档编号】B62D17/00GK105904925SQ201610074044
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】乌韦·古森, 克里斯托夫·阿恩特·德尔·哈比尔, 弗雷德里克·斯蒂芬, 埃里克·阿尔普曼
【申请人】福特全球技术公司