CN101365599A - 汽车车身的至少一种运动状态的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车(1)的车身(10)的至少一个运动状态的确定方法，该汽车具有至少一个通过车轮悬架(6)弹性支承在车身(10)上的车轮(2)，其中：－用一个行程传感器或角度传感器(21)来测定车轮(2)的弹跳(z_rel)；－通过车轮(2)的弹跳(z_rel)的时间微分来确定车轮(2)的弹跳速度()；－用一个加速度传感器(22)来测定车轮(2)的垂直加速度(

)；－通过车轮(2)的垂直加速度(

)的时间积分来确定车轮(2)的垂直速度(

)；－通过从车轮(2)的垂直速度(

)和车轮(2)的弹跳速度()求出的差来计算车身(10)的垂直速度()。

Description

汽车车身的至少一种运动状态的确定方法

技术领域

本发明涉及汽车车身的至少一种运动状态的确定方法，该汽车具有至少一个通过车轮悬架弹性支承在车身上的车轮，其中该车轮的弹性跳动借助行程传感器或角度传感器进行测定，而该车轮的弹性跳动速度则通过车轮的弹跳的时间微分来确定。此外，本发明涉及一种汽车，该汽车带有一个车身、至少一个通过车轮悬架弹性支承在该车身上的车轮、至少一个加速度传感器、至少一个布置在车轮悬架内的用以探测该车轮的弹跳的行程传感器或角度传感器和一个串联该行程传感器或角度传感器的微分器。本发明还涉及实施上述方法的汽车的使用。

背景技术

用测量技术确定汽车车身和底盘的运动自由度的传感系统可按不同的方式来实现，其中确定运动自由度例如按下列方式进行：

-通过运行时间的测量即借助一个布置在车轮悬架和/或车身范围内的传感系统测定电磁波并通过对一个相应物体的运行时间测量确定相应的相对距离。原则上，所有的量都可相对于一个规定的参考系—也可从时间导出—。这种技术大体上可用来探测车身相对于道路表面或相对于地球表面上一个指定的卫星位置的动态距离。通过多个传感器的适当布置也可是诸如摆动和颠簸之类的其他运动自由度相对于对应的物体。在垂直的动态车身调节时，按全球定位系统原理进行车身的定位一般由于精度要求和可用性要求现在看来是不现实的。而汽车侧的光电传感系统则很昂贵并因而较早用于测量技术提出的任务。

-通过相对位移测量即借助一个布置在车轮悬架和/或车身范围内的传感器系统通过磁或电的工作原理来确定一个发送元件和传感器之间的相对位置，发送器和传感器安装在其位置在车轮悬架和/或车身的相互变化的部件上。由于例如在车轮悬架的弹跳运动时在这些部件之间产生与弹跳行程成比例的可复制的位置变化，所以传感器的测量值被用于这些量的测量技术的确定。可能的原理是磁阻式传感器、霍耳传感器、电感式或电阻式传感器。

-通过加速度测量即借助于地震敏感的传感器系统来表示一个与传感器的加速度成比例的输出信号。这个方案例如在汽车车身上实施。加速度是一个相对于固定惯性系统例如地球中心的绝对值。通过简单的时间积分可确定绝对速度，通过再次积分即可确定绝对位置。特别是后者由于带有错误的传感器信号通常只有付出高昂代价在使用特殊滤波技术的情况下才有可能。原则上，通过传感器的很小的地震质量进行高频率的大的加速度的探测要比低频运动的探测容易。在不同的部件上使用多个传感器的情况下，也可实现在规定方向内部件之间的相对加速度和相对速度的计算。传感器本身由于其动作原理对其轴位置的静态和动态变化是非常敏感的—但在相应配置和分析算法的情况下，传感器对重力场的这种方向依赖性也可用来确定在空间中的速度位置。

上述原理既可用于确定汽车的初始运动状态，又可用于确定被动和/或主动的底盘受力部件的相应状态。

EP 1 424 225 A2例如提出了汽车的车轮悬架的拉杆轴承，该轴承具有至少一个布置在轴承内和轴承上的传感器，该传感器探测通过该轴承相互连接的汽车零件的相对运动。特别是这个轴承可用来测量汽车的水平面。

DE 103 33 997 A1提出了带一个车身和至少一个车轮的农用汽车的传感器系统，该传感器系统包括一个水平传感器用以测量至少一个车轮相对于车身的相对位置。该水平传感器具有布置在一个外壳中的电子器件，在该外壳中至少设置有一个加速度传感器。此外，还提出了带有一个车身和四个车轮的农用汽车。其中在这些车轮的至少三个车轮和车身之间各设置一个这样的传感器系统。

US 6 847 874 B2提出了汽车的可调减震器的减震强度的控制方法，其中，汽车一个车轮和车身之间的距离在使用距离传感器的情况下进行测定，并从由这些传感器提供的距离传感器信号中形成一个差值。从距离传感器信号的差值中通过一个固定的时间差确定减震速度信号，从而确定减震速度。然后根据减震速度控制减震强度。使用一个高通滤波器来滤除距离信号中低于2赫兹的低频分量。此外，距离传感器信号通过一个低通滤波器滤波，其输出信号用来计算减震速度。作为传感器可用水准调节的或空气弹簧的现有传感器，其中优先确定每个车轮的减震速度。汽车车身的速度可借助一个安装其上的加速度传感器进行探测。另一办法是，汽车车身的减震速度从带有滤出的车轮速度分量的减震速度信号中确定。

但车身侧的加速度传感与底盘侧的距离传感器的组合应用导致增加安装费用和相当高的成本。此外，汽车车身的速度从带有滤波车轮速度分量的减震速度信号中确定是不精确的。

发明内容

本发明的目的是，在使用一个行程传感器或角度传感器和加速度传感器的情况下，高精度地确定汽车车身的至少一个运动状态，同时可减少安装费用，特别是传感器的安装空间。

这个目的是通过权利要求1所述的方法、权利要求9所述的汽车和权利要求12所述的使用来实现的。

汽车车身的尤其是具有至少一个通过(第一个)车轮悬架弹性支承在汽车车身上的(第一)车轮的汽车的至少一个运动状态的本发明确定方法包括下列步骤：

-用(第一)行程传感器或角度传感器测量车轮的弹跳；

-通过该车轮的弹跳的时间微分确定该车轮的弹跳速度；

-用一个(第一)加速度传感器测量该车轮的垂直加速度；

-通过该车轮的垂直加速度的时间积分确定该车轮的垂直速度；

-通过从该车轮的垂直速度和该车轮的弹跳速度的差的形成来算出汽车车身的(第一)垂直速度。

根据本发明方法，计算汽车车身的垂直速度作为它的(第一)运动状态，在这种情况下，加速度传感器和行程传感器或角度传感器都可设置在车轮悬架内和/或车轮上。特别是不再需要把加速器传感器固定在汽车车身上。所以两种传感器可在窄小的空间内相互靠近布置在车轮悬架内，从而可减少安装费用或安装空间。

“弹跳”的概念特指相应车轮到汽车车身的垂直距离，而“垂直”的概念则指的是平行于汽车竖轴延伸的或与之重合的垂直方向。特别是差是这样形成的，即车轮的弹跳速度减去该车轮的垂直速度。

该汽车优先具有至少一个通过第二个车轮悬架弹性支承在汽车车身上的第二车轮，其中：

-两个车轮都是一根共同的汽车轴的部分；

-第二个车轮的弹跳用第二个行程传感器或角度传感器进行测量；

-第二车轮的弹跳速度通过第二车轮的弹跳的时间微分来确定；

-第二车轮的垂直加速度用第二个加速度传感器进行测量；

-第二车轮的垂直速度通过第二车轮的垂直加速度的时间积分来确定；

-汽车车身的第二垂直速度通过从第二车轮的垂直速度和第二车轮的弹跳速度形成的差中算出。

根据这个方案，计算汽车车身的第二垂直速度作为它的第二运动状态，在这种情况下，特别是差是这样形成的，即第二车轮的弹跳速度减去第二车轮的垂直速度。

由于在一根汽车轴的两个车轮上存在汽车车身的垂直速度，所以也可确定汽车车身的摆动速度。为此，从汽车车身的两个垂直速度中求出差，然后优先除以一个参考尺寸，该参考尺寸例如由轴的轮距或两个传感器相互的距离给定。摆动速度构成汽车车身的第三个运动状态。

该汽车尤其具有至少一个通过第三个车轮悬架弹性支承在汽车车身上的第三车轮，该车轮是第二汽车轴的一部分。这时，第三车轮的垂直加速度可用第三个加速度传感器来测量。但第三车轮的垂直加速度优先这样确定，即从其他车轮之一的测出的垂直加速度之至少一个加速度在时间上被延迟。亦即在常规汽车时显示出在行驶中从一定的速度起，由于路面(道路)引起的前轮之一的激振通常在时间上在同一侧的一个后轮上产生延迟。汽车的速度可用一个传感器来测量，而时间延迟的长度则根据测出的速度来确定。此外，前轴和后轴优先具有相同的或大致相同的轮距。

用时间延迟的处理步骤例如在用一个延时函数的情况下可省去第三车轮的垂直加速度的测量，因而也就省去了第三车轮的一个加速度传感器。相应地，也适用于第四个车轮，如果存在的话，该车轮优先与第三个车轮一起为共同的第二汽车轴的一部分。但对第一车轮进行的测量、计算和确定或联系第一车轮实施的处理步骤也可用于汽车的第三个和/或第四个车轮。

汽车车身可简化成一个平面来进行分析，一个平面在空间的位置可通过三点来界定，所以第三个车轮的弹跳可用第三个行程传感器或角度传感器来测量，这时，通过第三车轮的弹跳的时间微分确定第三车轮的弹跳速度。第三车轮求出的垂直加速度可进行时间积分来确定第三车轮的垂直速度。这时，第三车轮的垂直加速度要么通过用第三个加速度传感器的测量获得，要么通过用例如第一个和/或第二个加速度传感器的时间延迟确定的加速度信号获得。从第三车轮的垂直速度和第三车轮的弹跳速度中通过求差可算出汽车车身的垂直速度作为第三运动状态，其中求差特别是这样进行的，即第三车轮的垂直速度减去第三车轮的弹跳速度。所以提供了汽车车身的三个垂直速度，以便描述它们的运动状态。

此外，为了以类似方式获得汽车车身的第四垂直速度，也可对第四车轮进行弹跳测量和垂直加速度的确定。

汽车车身的每个垂直速度优先与其一个角对应，这些角可分别通过一个由一条直线(垂直轴)与汽车车身构成的交点来表征，这条直线从相应的车轮中心垂直向上或平行于汽车竖轴在汽车车身方向延伸。此外，每个车轮的汽车弹簧可假定位于相应的垂直轴上。但每个车轮的汽车弹簧的实际位置也可偏离该垂直轴而与此假定无关。

由传感器测出的信号特别可能具有高频范围和低频范围的信号分量，这些信号分量对汽车车身的一个或多个运动状态的确定是有干扰的。由于这个原因，在时间微分和/或时间积分之前优先对由传感器获得的信号进行滤波，特别是带通滤波，以滤去这些有干扰的信号分量。

此外，本发明涉及一种运输工具，尤其是一种机动车，该车具有一个车身、至少一个通过(第一)车轮悬架弹性支承在车身上的(第一)车轮、至少一个(第一)加速度传感器和至少一个布置在车轮悬架内的用以探测车轮弹跳的行程传感器或角度传感器以及一个串联该行程传感器或角度传感器的微分器，其中该加速度传感器布置在该车轮上或该车轮悬架内，一个积分器串联该加速度传感器，一个减法器则串联该积分器和微分器。

在本发明的汽车中，加速度传感器和行程传感器或角度传感器都设置在车轮悬架中和/或车轮或轮架上，所以两种传感器可相互靠近布置在窄狭的空间内。加速度传感器离车身有一定的距离并例如固定在轮架上。该加速度传感器优先和行程传感器或角度传感器一起布置或集成在一个共同的外壳或关节(例如球窝关节)中，这样就可获得一个特别紧凑的和节省空间的传感器布置。其中该外壳或关节可固定在车轮上、轮架上或转向器上。该关节例如用来连接车轮和转向器，轮架或车轮通过该转向器铰接在汽车车身上。加速度传感器和行程传感器或角度传感器的空间集聚也可称为传感器群，并优先配有一个自己的电子信号处理装置和一个共同的电子信号接口。特别是这个传感器群构成一个带有一个共同信号处理或分析装置的组件，其中包括一个温度补偿器、一个存储器、一个线性化的特性曲线族、一台数字计算机和/或自诊断的手段。这个组件可包括一个外壳和/或构成关节并优先作为相关单元而可互换。

从行程传感器或角度传感器可发出一个表征车轮弹跳的信号，该信号用微分器可转换成一个表征车轮弹跳速度的信号。此外，从加速度传感器可发出一个表征车轮垂直加速度的信号，该信号用积分器或被积分器转换成一个表征车轮垂直速度的信号。这两个速度信号可由减法器进行相减，其中特别是由积分器获取的信号减去用微分器获得的信号。此外，可在加速度传感器和积分器之间和/或在行程传感器或角度传感器和微分器之间分别连接一个滤波器，该滤波器滤掉有干扰的信号分量并特别设计成带通滤波器。

行程传感器或角度传感器与串联的微分器配置，而加速度传感器则配置串联的积分器，其中，串联该积分器和微分器的一个共同的减法器可多次配置，每个这样的配置都可对应一个车轮，该车轮通过一个相应的车轮悬架弹性支承在汽车车身上。

此外，本发明涉及实施本发明方法的本发明汽车的使用。

通过只有底盘侧的传感器(例如行程传感器或角度传感器、加速度传感器)的适当布置与一个串联的信号处理装置(例如微分器、积分器、减法器、必要时滤波器)的组合，也可在汽车中高精度地确定车身的绝对运动状态(例如垂直速度、摆动速度等等)。在这种情况下可省去车身侧的传感器。由这些传感器探测的数据库可构成垂直动力的有效底盘调节系统例如半主动减震调节或带主动稳定器的摆动稳定的基础。

相关的参考量可例如以双质量振荡模型(所谓的四分之一汽车)为例来进行描述，该模型构成一个与振荡系统即汽车的垂直自由度简化的线性的对应。车身质量和车轮质量—该质量尤其相当于车轮、轮胎、轮架和必要时制动器的重量，后者包括与轮架连接的车轮导向部件和驱动装置部件重量—通过弹簧元件和减震元件相互连接。车轮本身同样弹性支撑在路面上并通过路面产生垂直振荡。

在驶过通常不平的路面时例如得出下列运动量的时间变化过程：

z_AUFB：汽车车身的绝对垂直行程；

z_RAD：车轮的绝对垂直行程；

z_rel：车轮到车身的相对垂直行程；

z_STRA：激振的最下点位置，例如由路面确定。

这些量的一阶或二阶时间导数得出对应于垂直加速度的相应垂直速度。车轮和车身运动状态探测用的传感器系统有加速度传感器和相对行程传感器。为了从中确定像作为减震调节的输入变量那样所需的垂直速度，需要对加速度信号

进行时间积分和滤波，而对相对行程信号z_rel则进行时间微分和滤波。其目的是确定车身垂直速度。这时可省去在车身上布置的加速度传感器，而用车轮质量上的加速度传感器与测量车轮和车身之间的距离的相对行程传感器的组合来代替。

借助串联这些传感器的计算链对汽车的每个角进行测出的信号z_rel和

的数字处理。

对加速度信号进行带通滤波，这一方面是为了抑制高频噪声分量，但也是为了抑制频谱中的运动分量，后者对车身调节不产生重要影响，且由于车轮和车身质量的弹簧-减震器连接一般对车身位置不产生影响；另一方面则是为了补偿信号中的固定分量(偏差、缓慢的波动)，这些分量在随后的时间积分时导致信号漂移。积分的带通滤波的输出量与绝对车轮垂直速度构成对应。

相对行程传感器的信号同样优先进行带通滤波。但这个滤波器的高通分量重点用于这样的目的，即滤波的动态传输性能与加速度信号滤波的动态传输性能相匹配。在这种情况下，由于相应信号滤波器性能的相应调谐引起的相位差应当保持很小，否则在这些信号稍后的求和时可能产生运行时间引起的误差。所以这个滤波器尤其作为相位校正元件使用(由于微分器和积分器具有对立的相位特性曲线，所以产生相位)。紧接着对信号优先进行数字微分。

由于两个计算回路的积分和微分分别具有明显不同的动态传输性能，但所述方法的目的是在相位和振幅响应方面在一个规定的频谱内尽可能精确地确定车身动态，所以可适当相互匹配过滤分量，以便避免计算误差。

通过来自滤波器的这两个输出量相减，现在可按下列计算规则确定车身垂直角度(假定在弹跳方向内Z_rel为正号)：

${\stackrel{.}{z}}_{\mathrm{AUFB}}=\underset{0}{\overset{T_{\mathrm{SAMPLE}}}{\∫}}{\stackrel{..}{z}}_{\mathrm{RAD}\_\mathrm{Filt}}\mathrm{dt}-\frac{d}{\mathrm{dt}}{z}_{\mathrm{rel}\_\mathrm{Filt}}$

加速度传感器和行程传感器力求达到在空间上的聚集，而且显然是可能的。这样，一个探测标高的智能角铰链就可以理想的方式集成一个垂直加速度传感器。因此，需要的传感器对应底盘系统范围。

状态参数

应当可用于汽车的其他运动自由度

和的调节。其中

表示汽车车身的摆动速度，

表示汽车车身的颠簸速度。此外，可进行全部四个角上测出的和算出的垂直动态状态参数的计算对应。例如从汽车车身的垂直速度

和

的差中计算车身的摆动速度

这两个垂直速度是在两个角上或一根轴(这里指前轴)的两侧处确定的，其中这个差除以一个参考尺寸S_VA该参考尺寸在垂直动态运动量计算和测量时在相应车轮上方所用的垂直角-轴之间横向延伸。颠簸速度可仿此进行。

单个传感器的最佳置换例如可这样进行：借助一个考虑实际行驶速度v_{x_Fzg}以及汽车轴距1的延迟函数f(Δt)把在前轮上测出的垂直加速度相位移到后轮上，即用

$\mathrm{\Δt}=\frac{l}{v_{x\_\mathrm{Fzg}}}$

这种方法具有足够精度的前提是，后轮延迟地在相同的激振型面(路面)上像前轮那样滚动并进行相同的垂直运动。这个前提在几乎相似的轮距和车轮质量情况下在道路上行驶从一定的最低速度起一般是可以满足的。这种方法代替后轴上的两个加速度传感器。延迟函数应用到行程传感器上是有条件限制的，因为车身的颠簸动态在前轴和后轴之间引起相对行程差，所以按平板原理应测量后轴上的至少一个行程信号。

按照相应平板运动的原理，通过三个相对行程传感器的信号足可确定上板块(汽车车身)到下板块(轮架的平面)的相对位置，也就是说，在由传感器位置固定的已知板块几何尺寸的情况下，相对摆动角度、相对颠簸角度和相对垂直距离及其时间导数都可确定。

在一般路面上利用模型模拟由轮架支撑的板的下平面，尽管该板在其位置上总是与路面吻合，但保持平坦，这是一种有效的和近似的方法。这块下板的四角的运动状态通过车轮加速度传感器和延迟函数可以确定，所以通过一次时间积分也可确定速度值，并在二次积分—带相应降低的精度—时可确定该板的位置状态参数。

用本发明方法，本发明汽车和/或本发明使用尤其可获得下列优点：

-省去了确定车身运动量的车身侧传感器；

-利用只布置在底盘内或车轮悬架内的传感器来确定车身的运动量(在适当利用传感器时，相对位移确定在空间-物理方面完全与底盘系统范围对应—特别是不存在到车身的接口)，

-相应计算链的动态回路在一个规定的频带内计算车身状态参数时可借助滤波电路。

此外，本发明优点在于：

-传感器的置换；

-传感器的可能的空间聚集(成群)，从而可减少到三个传感器群(在一个主传感器中和通信链的结构中实施局部智能的情况下，可实现多个控制系统的量化的数据基的传输；群可包括：车轮转速、车轮垂直加速度和弹跳行程)；

-由于例如在减震器的相对行程确定时的高精度，可最大利用调节系统功能，所以可描述与位置有关的调节对策。

附图说明

下面参照附图借助优选的实施形式来说明本发明。附图表示：

图1按本发明一种实施形式的汽车示意俯视图；

图2图1车轮悬架的示意图；

图3在驶过不平路面时汽车的绝对垂直动态运动量；

图4确定汽车车身垂直速度的图示；

图5带汽车车身运动状态图示的图1汽车的简化透视图；

图6带传感器的图1汽车的简化透视图；

图7图1汽车车身的简化透视图；

图8确定汽车车身垂直加速度的框图；

图9一个车轮的垂直加速度的延迟示意框图；

图10带传感器的球窝关节的示意图。

具体实施方式

从图1中可清楚看出本发明一种实施形式的汽车1的示意俯视图，其中车轮2、3、4和5分别通过一个轮架6、7、8和9与汽车车身10连接。两个车轮2和3为前轴(VA)11的部分，而两个车轮4和5则为后轴(HA)12的部分。

图2表示车轮悬架6的示意图，其中车轮2通过汽车弹簧13和通过减震器14与汽车车身10连接。车轮2与路面15接触并具有一个与弹簧13、与减震器14连接的带轮胎17的轮架16。优先用空气充满的轮胎17构成一个作用于或布置在路面15和轮架16之间的弹簧18，车轮2在车轮支承点20与路面15接触并具有一根中轴或旋转轴19。

此外，从图中可以看出汽车车身的绝对垂直行程Z_AUFB-i、车轮的绝对垂直行程z_RAD、车轮到车身的相对垂直行程z_rel以及激振的最低点位置z_STRA，其中z_rel也称为弹跳。图2中示出的坐标系的Z轴表示汽车竖轴线，而X轴则表示汽车1的行驶方向或汽车纵轴。所以字母“z”或“垂直”的概念表示平行于汽车竖轴延伸的或与之重合的方向。

从图2看出的系统表示垂直的汽车振动的一个双质量等效模型，其中m_RAD表示车轮质量，M_AUFB-1/4则表示作用到车轮悬架6上的汽车车身质量m_AUFB的部分，该部分为汽车车身质量的四分之一。

虽然图2只示出了车轮2的车轮悬架6，但在其他车轮3、4和5也是通过相应的车轮悬架7、8和9与车身10连接的。这从所用符号z_AUFB-i的下标“i”可以看出，该下标代表VR(＝车轮悬架7或前右)、VL(＝车轮悬架6或前左)、HR(＝车轮悬架9或后右)或HL(＝车轮悬架8或后左)。由于图2中实际上示出了车轮悬架6，所以下标“i”在这里也等于VL。当然，下标“i”也可用1至4代替，例如VR＝1、VL＝2、HR＝3和HL＝4。

从图3可以看出在预先给定激振z_STRA时汽车车身10的垂直行程z_AUFB和车轮2的垂直行程z_RAD，并绘出了z_AUFB、z_RAD和z_STRA与时间t的关系曲线。由路面15引起的激振z_STRA在车轮支承点20作用到车轮2上或轮胎弹簧18上。所以图3表示车轮2的位置z_RAD和车身10的位置z_AUFB与激振z_STRA的关系的一个例子。

一个弹跳传感器21按图4布置在车轮悬架6内，由该传感器发出一个表征车轮2的弹跳z_rel的信号。传感器21可设计成行程传感器或角度传感器。后者例如设置在一个关节中，尤其是球窝关节中，轮架16通过该关节在中间连接一个导臂的情况下与汽车车身10连接。传感器21或关节可在轮架侧或车身侧设置在导臂上。但弹跳传感器21尤宜布置在车轮2或轮架16上。

此外，在车轮2或轮架16上布置有一个加速度传感器22，从该传感器发出一个表征车轮2的垂直加速度借助从这两个传感器21和22获得的信号便可确定车身10的垂直速度z_AUFB。为此，如图8所示，首先把从传感器21获得的信号z_rel输入带通滤波器23中，后者把滤波信号z_rel-Filt传送到微分器24。此外，加速度传感器22的输出信号

被输入带通滤波器25中，从该处将滤波信号

传送到积分器26。微分器24的输入信号

和积分器26的输出信号

被输入减法器27中，后者从

减去

之差相当于车身10(关于车轮悬架6)的垂直速度

并作为减法器27的输出信号发出。

滤波器23、微分器24、滤波器25、积分器26和/或减法器27可设计成模拟的或时间不连续的电组件，但优先为数字计算机，用它实现组件23至27的全部或一部分。特别是组件23至27可组合成一个共同的分析装置28，该装置优先为数字计算机构成。

图4示出了根据车轮2的未示出的激振由传感器21和22测出的z_rel和

的两条测量曲线。此外，根据测出的值z_rel和

借助分析装置28确定的车身10的垂直速度

作为时间变化过程示出。

图5表示汽车1的示意透视图，其中表征汽车1横向的坐标系的Y轴按图2示出。角度

描绘围绕X轴的车身10的摆动运动，而角度

则表示围绕Y轴的车身10的颠簸运动。量

和

分别表示车身10的摆动速度和颠簸速度。如果在车轮或在相应角的范围内的车身10的垂直速度为已知的，则可确定摆动速度

和颠簸速度

摆动速度

例如按下式计算：

式中

表示车轮2范围内的车身10的垂直速度，

表示车轮3范围内的车身10的垂直速度，而S_VA则表示一个参考尺寸，该尺寸在两个垂直的角-轴或直线32和33之间横向延伸并特别是相当于前轴11的轮距或相当于传感器的距离。

按图6也在车轮悬架7和8中分别设置一个弹跳传感器21，并在车轮3上附加设置一个加速度传感器22，这样就可测量车轮2、3和4的弹跳以及前轴11的车轮2和3的垂直车轮加速度。虽然后轴12的车轮4和5按图6没有加速度传感器，但仍可通过由车轮2的加速度传感器22确定的车轮垂直加速度进行时间延迟来确定车轮4范围内的车身10的垂直加速度。该时间延迟取决于前轴11和后轴12之间的距离1以及取决于汽车1在X方向的定向速度v_{x_Fzg}，后者用速度传感器29探测，如图9所示。加速度传感器22在车轮2上测出的垂直加速度

被输入延时器30，该延时器与速度传感器29连接并使信号

延时Δt。从延时器30输出的信号表示至少接近于车轮4的垂直加速度

其中延时器30可以是分析装置28的部分，尤其是由数字计算机构成。

图6以近似方式假定汽车1在X方向超出预定的最低速度在道路上运动以及其前轴和后轴具有相同的或基本上相同的轮距，所以路面引起的前轮之一的垂直运动也在相同汽车侧的后轮上产生延时。另一种方案是，后轮4也可配置一个单独的加速度传感器，如图6虚线所示。

图7表示车身10的示意图，该车身具有一个不平行于车轮的轮架的平面31的取向。很明显，为了确定车身10的至少三个角上的车轮的弹跳z_rel，应当力争比较精确地探测车身10的运动状态。因此，像在参照图6时已述及的那样，在车轮悬架6、7和8中分别设置一个弹跳传感器21。

图10表示横向导臂35的示意图，通过该导臂把轮架16铰接在车身侧上。导臂35通过球窝关节34与轮架16连接，该球窝关节具有一个外壳36和一个在该外壳中可旋转和可回转支承着的球形轴颈37，导臂35和球窝关节34构成车轮悬架6的一部分。加速度传感器22和在这里设计成角度传感器的弹跳传感器21布置在外壳36中，该弹跳传感器与一个布置在球形轴颈37中的信号发生器38共同作用，以便探测球窝关节34的偏转并由此探测车轮2的弹跳z_rel。其中，该角度传感器优先为磁场敏感的传感器，而该信号发生器则为一个磁体。此外，分析装置28可全部或部分地集成在外壳36或球窝关节34中。

附图标记

1  汽车

2  车轮

3  车轮

4  车轮

5  车轮

6  车轮悬架

7  车轮悬架

8  车轮悬架

9  车轮悬架

10 汽车车身

11 前轴

12 后轴

13 汽车弹簧

14 减震器

15 路面

16 轮架

17 轮胎

18 弹簧(轮胎)

19 车轮中轴

20 车轮支承点

21 弹跳传感器

22 加速度传感器

23 带通滤波器

24 微分器

25 带通滤波器

26 积分器

27 减法器

28 分析装置

29 速度传感器

30 延时器

31 轮架的平面

32 垂直的角-轴

33 垂直的角-轴

34 球窝关节

35 导臂

36 球窝关节外壳

37 球形轴颈

38 信号发生器/磁体

Claims (12)

1.汽车(1)的车身(10)的至少一个运动状态的确定方法，该汽车具有至少一个通过车轮悬架(6)弹性支承在车身(10)上的车轮(2)，其中：

-用一个行程传感器或角度传感器(21)来测量车轮(2)的弹跳(Z_rel)；

-通过车轮(2)的弹跳(Z_rel)的时间微分来确定车轮(2)的弹跳速度(

)，其特征为：

-用一个加速度传感器(22)来测量车轮(2)的垂直加速度(

)；

-通过车轮(2)的垂直加速度(

)的时间积分来确定车轮(2)的垂直速度()；

-通过从车轮(2)的垂直速度(

)和车轮(2)的弹跳速度(

)求出的差来计算车身(10)的垂直速度()。

2.按权利要求1的方法，其特征为，汽车(1)具有至少一个通过第二车轮悬架(7)弹性支承在车身(10)上的第二车轮(3)，其中：

-两个车轮(2、3)都是共同的汽车轴(11)的部分；

-第二车轮(3)的弹跳用第二行程传感器或角度传感器(21)来测量；

-第二车轮(3)的弹跳速度通过第二车轮(3)的弹跳的时间微分来确定；

-第二车轮(3)的垂直加速度用第二加速度传感器(22)来测量；

-第二车轮(3)的垂直速度通过第二车轮(3)的垂直加速度的时间积分来确定；

-通过从第二车轮(3)的垂直速度和第二车轮(3)的弹跳速度求出的差来计算车身(10)的垂直速度。

3.按权利要求2的方法，其特征为，从车身(10)的这两个垂直速度中求出一个差，并用一个预定的参考尺寸(S_VA)除以该差来确定车身(10)的摆动速度。

4.按前述权利要求任一项的方法，其特征为，汽车(1)具有至少一个通过第三车轮悬架(8)弹性支承在车身(10)上的第三车轮(4)，该车轮为第二汽车轴(12)的一部分，其中，

-通过车轮(2)中的另一个车轮测出的垂直加速度的时间延迟来确定第三车轮(4)的垂直加速度。

5.按权利要求4的方法，其特征为，测定汽车(10)的速度(v_{x_Fzg})，并确定与速度(v_{x_Fzg})有关的时间延迟长度(Δt)。

6.按权利要求4或5的方法，其特征为，用第三行程传感器或角度传感器(21)来测量第三车轮(4)的弹跳。

7.按权利要求6的方法，其特征为：

-通过第三车轮(4)的弹跳的时间微分来确定第三车轮(4)的弹跳速度；

-通过第三车轮(4)的垂直加速度的时间积分来确定第三车轮(4)的垂直速度；

-通过从第三车轮(4)的垂直速度和第三车轮(4)的弹跳速度求出的差来确定车身(10)的垂直速度。

8.按前述权利要求任一项的方法，其特征为，用传感器(21、22)测出的信号在时间微分或时间积分之前进行带通滤波。

9.汽车具有一个车身(10)、至少一个通过车轮悬架(6)弹性支承在车身(10)上的车轮(2)、至少一个加速度传感器(22)和至少一个布置在车轮悬架(6)内的用于探测车轮(2)的弹跳的行程传感器或角度传感器(21)以及一个串联行程传感器或角度传感器(21)的微分器(24)，其特征为：

-加速度传感器(22)布置在车轮(2)上或车轮悬架(6)内；

-加速度传感器(22)串联一个积分器(26)；

-积分器(26)和微分器(24)串联一个减法器(27)。

10.按权利要求9的汽车，其特征为，在加速度传感器(22)和积分器(26)之间以及在行程传感器或角度传感器(21)和微分器(24)之间分别连接一个带通滤波器(23、25)。

11.按权利要求9或10的汽车，其特征为，车轮(2)与车身(10)通过导臂(35)连接，该导臂则通过球窝关节(34)与车轮(2)连接，加速度传感器(22)和行程传感器或角度传感器(21)布置在球窝关节(34)中。

12.权利要求9至11任一项的汽车(1)用于实施权利要求1至8任一项的方法。

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