在沿弯道行驶时控制具有可变刚度和转向式后轮的道路车辆的方法技术

一种在沿弯道行驶时控制具有可变刚度和转向式后轮(3)的道路车辆(1)的方法。该方法包括以下步骤：确定道路车辆(1)的实际姿态角(β)；设定期望姿态角(β

【技术实现步骤摘要】
在沿弯道行驶时控制具有可变刚度和转向式后轮的道路车辆的方法相关申请的交叉引用本专利申请要求2020年2月12日提交的意大利专利申请第102020000002746号的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及一种在沿弯道行驶时控制具有可变侧倾刚度和转向式后轮的道路车辆的方法。
技术介绍
尽管没有多少主要以只允许将“固定的”转向角赋予后轮的被动机械系统为基础的可用模型，但四轮转向车辆(也被称为4WS车辆)已经由汽车工业生产了多年。在这些被动机械系统中，后轮耦合至前轮，以在前轮进行转向时将固定的转向角赋予后轮。设有通过电子控制单元控制的(电动或液压型)主动致动器的更现代的动力系统能够通过将可在预定范围内变化的转向角赋予后轮来控制后轮的转向。当在高速下(例如，超过60km/h)沿弯道行驶时，后轮的转向增加了车辆的稳定性，特别是接近抓地力损失；为了提高车辆在其沿弯道高速行驶时的稳定性，使后轮同相地转向(即，在与前轮相同的转向方向上，这意味着在前轮向右转向时后轮也向右转向)，以减小横摆角，从而使车辆更容易控制。换言之，后轮的同相转向抵抗了在沿弯道行驶时趋使车辆的后部打滑的离心力，从而使车辆的后部适应理想轨迹，从而增加稳定性和有效性。在这种情况下，使后轮以通常小于1-2°并以前轮的转向角为基础的转向角进行转向。在低速(例如，最高60km/h)操纵的情况下，后轮的转向会显著减小转向半径，特别地，为了提高低速时车辆的操纵性，基于前轮的转向角使后轮以3-5°的最大转向角反相地转向(即，相对于前轮的转向在相反的方向上，这意味着在前轮向右转向时后轮向左转向，并且反过来也是一样)。专利申请EP3153382A1描述了一种在沿弯道行驶时控制具有转向式后轮的道路车辆的方法；该控制方法包括以下步骤：确定道路车辆的实际姿态角；确定期望姿态角；并且根据实际姿态角与期望姿态角之间的差值来改变后轮的转向角。文章“主动式悬架和后轮转向控制系统对车辆横向稳定性的综合影响”(LiangWu等人所著，“IBEC2003”和SAE会议技术论文系列2002-01-20第48期，第1卷，2017年3月28日，XP055738637，USISSN：0148-7191，DOI：10.4271/2017-01-0257)描述了一种在沿弯道行驶时控制具有可变刚度和转向式后轮的道路车辆的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在沿弯道行驶时控制具有可变刚度和转向式后轮的道路车辆的方法，该控制方法在不会使车辆不稳定的情况下使道路车辆沿弯道行驶时的性能最大化，同时实施起来容易且经济。根据本专利技术，提供了一种在沿弯道行驶时控制具有可变侧倾刚度和转向式后轮的道路车辆的方法；该道路车辆包括：车架、四个车轮、被设计为改变四个车轮与车架的连接部的刚度分布的至少一个第一致动器以及被设计为改变后轮的转向角的至少一个第二致动器；该控制方法包括以下步骤：确定道路车辆的实际姿态角；设定期望姿态角；确定道路车辆的实际横摆角速度；设定期望横摆角速度；以及根据实际姿态角与期望姿态角之间的差值以及横摆角速度与期望横摆角速度之间的差值，以同时且协调的方式改变后轮的转向角和四个车轮与车架的连接部的刚度分布；该控制方法的特征在于其还包括以下步骤：在沿弯道行驶时并且横向加速度小于4至6m/s2时，优先选择后轮的转向动作，以使车辆对驾驶员请求的前轮的转向指令的动态响应最大化，从而通过第一致动器相应地调节四个车轮与车架的连接部的刚度分布。所附权利要求描述了本专利技术的优选实施方式，并且构成说明书的组成部分。附图说明现在将参照示出本专利技术的非限制性实施方式的附图来描述本专利技术，其中：图1是具有根据本专利技术进行控制的转向式后轮的道路车辆的示意性平面图；图2是图1的道路车辆的示意性平面图，其突出显示了后轮转向机构；图3是图1的道路车辆沿弯道行驶时的示意性平面图，其突出显示了轨迹、行驶速度和姿态角；图4是图1的道路车辆的示意性立体图，其突出显示了横摆角；并且图5是示出根据本专利技术的控制方法的逻辑的框图。具体实施方式在图1中，附图标记1总体上表示具有两个前轮2和从动力传动系统4接收扭矩的两个后驱动轮3的道路车辆。动力传动系统4包括设置在纵向前部位置并设有曲轴6的内燃热机5，以及将内燃机5产生的扭矩传递到后驱动轮3并具有被称为“驱动桥”的构造的伺服辅助传动系7。传动系7包括驱动轴8，其在一侧连接至曲轴6并且在另一侧机械地连接至变速器9，该变速器9设有至少一个离合器并且设置在纵向后部位置。变速器9以链状方式连接至电子控制自锁差速器10，一对半轴11从此处开始各自与相应的后驱动轮3集成为一体。车轮2或3各自通过悬架13(在图1中部分示出)机械地连接至道路车辆1的车架12，悬架13设有电子控制致动器14，其允许改变(增加或减小)悬架元件的弹性刚度和阻尼。举例来说，致动器14可以与悬架13的传统弹性元件(螺旋弹簧和被动液压减震器)并行地调节悬架13的垂直安装刚度和阻尼常数。举例来说，这种调节可以通过不同的元件进行，例如电子控制防侧倾杆和磁流变减震器。电子控制致动器14允许改变道路车辆1的四个车轮2和3与车架12的连接部的刚度，并因此允许在动态状况下(即，在存在纵向或横向加速度时)改变作用在车轮2和3上的垂直载荷在四个车轮2和3上的分布。换言之，通过改变电子控制致动器14的刚度，可以改变四个车轮2和3上的垂直载荷的分布，并因此改变作用在车轮2和3中的每一个上的点状(punctual)垂直载荷。根据图2，后驱动轮3是转向轮，即，它们由对应的悬架13承载，使得它们可以围绕垂直轴线一起(即，以相同的旋转度)向右或向左旋转，从而改变对应的转向角α(在图3中示出)；特别地，设置有(电动或液压型)致动器15，其主动地控制后驱动轮3的转向角α的变化。在高速下(例如，超过60km/h)沿弯道行驶时，后驱动轮3的转向增加了道路车辆1的稳定性；特别地，为了提高道路车辆1在其沿弯道高速行驶时的稳定性，使后驱动轮3同相地转向(即，在与前轮的转向相同的方向上，这意味着在前轮2向右转向时后驱动轮3也向右转向)。换言之，后驱动轮3的同相转向抵抗了在沿弯道行驶时趋使车辆的后部打滑的离心力，从而使车辆的后部适应理想轨迹，从而增加稳定性和有效性。在这种情况下，使后驱动轮3以通常小于1-2°并通常以前轮2的转向角为基础(即，前轮2的转向角越大，后驱动轮3的转向角α越大)的转向角α进行转向。在低速(例如最高60km/h)操纵的情况下，后驱动轮3的转向会显著减小转向半径；特别地，为了提高道路车辆1的低速操纵性，基于前轮2的转向角(即，前轮2的转向角越大，后驱动轮3的转向角α越大)使后驱动轮3以3-5°的最大角度反相地转向(即，相对于前轮2的转向在相反的方向上，这意味着在前轮2向右转向时后轮3向左转向，并且反过来也是一样)。道路车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在沿弯道行驶时控制具有可变刚度和转向式后轮(3)的道路车辆(1)的控制方法，所述道路车辆(1)包括：车架(12)；两个前轮(2)和两个后轮(3)；至少一个第一致动器(14)，其被设计为改变两个所述前轮(2)和两个所述后轮(3)与所述车架(12)的连接部的刚度分布；以及至少一个第二致动器(15)，其被设计为改变所述后轮(3)的转向角(α)，所述控制方法包括以下步骤：/n确定所述道路车辆(1)的实际姿态角(β)；/n设定期望姿态角(β

【技术特征摘要】
20200212 IT 1020200000027461.一种在沿弯道行驶时控制具有可变刚度和转向式后轮(3)的道路车辆(1)的控制方法，所述道路车辆(1)包括：车架(12)；两个前轮(2)和两个后轮(3)；至少一个第一致动器(14)，其被设计为改变两个所述前轮(2)和两个所述后轮(3)与所述车架(12)的连接部的刚度分布；以及至少一个第二致动器(15)，其被设计为改变所述后轮(3)的转向角(α)，所述控制方法包括以下步骤：
确定所述道路车辆(1)的实际姿态角(β)；
设定期望姿态角(βTGT)；
确定所述道路车辆(1)的实际横摆角速度(dψ/dt)；
设定期望横摆角速度(dψ/dtTGT)；以及
根据所述实际姿态角(β)与所述期望姿态角(βTGT)之间的差值(εβ)以及所述实际横摆角速度(dψ/dt)与所述期望横摆角速度(dψ/dtTGT)之间的差值(εψ)以同时且协调的方式改变所述后轮(3)的所述转向角(α)以及两个所述前轮(2)和两个所述后轮(3)与所述车架(12)的所述连接部的所述刚度分布，
其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：当沿弯道行驶时并且横向加速度小于4至6m/s2时，优先选择所述后轮(3)的转向动作，以使所述车辆(1)对驾驶员请求的所述前轮(2)的转向指令的动态响应最大化，从而通过所述第一致动器(14)相应地调节两个所述前轮(2)和两个所述后轮(3)与所述车架(12)的所述连接部的所述刚度分布。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当沿弯道行驶时并且所述横向加速度小于4至6m/s2时，唯一地通过改变所述后轮(3)的所述转向角(α)来执行主要动作，而两个所述前轮(2)和两个所述后轮(3)与所述车架(12)的所述连接部的所述刚度分布(DTGT)仅作为从动动作相对于所述后轮(3)的所述转向角(α)的变化进行调节。


3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当沿弯道行驶时并且所述横向加速度小于4至6m/s2时，仅对两个所述前轮(2)和两个所述后轮(3)与所述车架(12)的所述连接部的所述刚度分布(DTGT)进行调节，以适应所述后轮(3)的所述转向角(α)的变化。


4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：当沿弯道行驶时并且所述横向加速度接近稳定性极限时，通过与弯道覆盖阶段一致的方式优先选择两个所述前轮(2)和两个所述后轮(3)与所述车架(12)的所述连接部的刚度分布，从而相应地调节所述后轮(3)的所述转向角(α)。


5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，当沿弯道行驶时并且所述横向加速度接近稳定性极限时，唯一地通过改变两个所述前轮(2)和两个所述后轮(3)与所述车架(12)的所述连接部的所述刚度分布(DTGT)来执行主要动作，而所述后轮(3)的所述转向角(α)仅作为从动动作相对于两个所述前轮(2)和两个所述后轮(3)与所述车架(12)的所述连接部的所述刚度分布(DTGT)进行调节。


6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，当沿弯...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山德罗·弗卢梅里，弗兰切斯卡·明奇格鲁奇，斯特凡诺·瓦里斯科，
申请(专利权)人：法拉利公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT