CN101448689A - 通过后轴干预改善汽车的倾翻特性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于改善汽车的倾翻特性的方法。在此方法中，当可能有或者可预见到倾翻危险时，至少将转向曲线外侧的后轮制动，其中，当可能有倾翻危险或者可预见到倾翻危险时，通过与横向加速度有关的制动力对转向曲线外侧的后轮进行制动。

Description

通过后轴干预改善汽车的倾翻特性的方法

技术领域

在具有高的重心的汽车中，例如SUV或者小型运货车在粗糙的路面上行驶时，在以大的转向梯度和/或以大的转向角突然转向时存在倾翻的危险。这种倾翻危险是由于高的横向加速度引起的。

背景技术

US 6,605,558公开了一种防倾翻系统。在该系统中传感器针对预定的引起汽车倾翻的力发出倾翻信号。当出现这种倾翻信号时或者是操纵两个前轮制动器，或者是操纵那个配属有最大车轮负荷的车轮的前轮制动器。

在DE 196 32 943 A1建议，在两个转向曲线外侧的车轮上实施对倾翻起稳定作用的制动干预。然而在该文献中无论是在前桥还是在后轮上对制动干预作用的强度都未作介绍。

从DE 196 32 943 A1得知独立权利要求的前序部分的特征。

发明内容

本发明涉及一种用于改善汽车的倾翻特性的方法，在此方法中，当可能有或者可预见到倾翻危险时，至少将转向曲线外侧的后轮制动，其中，当可能有倾翻危险或者可预见到倾翻危险时，通过与横向加速度(aQ)有关的制动力对转向曲线外侧的后轮进行制动。这个横向加速度就是对汽车施加作用的横向加速度。通过这一措施既降低了倾翻的概率，也改进了汽车的行驶动态特性和在这种情况下的舒适性。对转向曲线外侧的后轮施加制动干预可带来下述优点：

-可最大地降低偏转比率，并且因此大大地降低横向加速度；

-通过对外侧后轮的制动干预所取得的滚动稳定性的增益，使得可以较弱地干预外侧前轮，这又可在进行干预时提高汽车的可操纵性，并且对于驾驶人员来说更为舒适；

-通过制动两个转向曲线外侧的车轮，比仅制动干预外侧前轮能更强烈地降低汽车速度，这样做更加强烈地减小了横向加速度，并且减小了汽车动力。

本发明的有利的方案特征在于，

-为转向曲线外侧的后轮求出最大可产生的起稳定作用的偏转力矩，

-如此地制动转向曲线外侧的后轮，使得产生起稳定作用的最大偏转力矩。

这样，通过对后轮的制动达到最佳的稳定作用。

本发明的有利的方案的特征在于：

-从轮胎特性曲线中确定侧偏角，在该侧偏角中可传递的侧向力是最大的；

-从这个侧偏角以及与汽车几何特性有关的参数中求出制动打滑率的额定值，在该额定值时通过对转向曲线外侧的后轮的制动所产生的偏转力矩是最大的；

-如此地制动转向曲线外侧的后轮，使得出现所述制动打滑率。

本发明的有利方案的特征在于，将横向加速度作为输入参数输入到轮胎特性曲线中。这个轮胎特性曲线是通用的轮胎特性曲线。

本发明的有利的方案的特征在于，在可能有倾翻危险或者可预见到倾翻危险时附加地制动转向曲线外侧的前轮。

此外，本发明还包括一种装置，其具有执行前述方法的机构。

在本发明下面描述中，对两个转向曲线外侧的车轮实施起稳定作用的制动干预，并且在其中对在后轴上的对行驶动力有利的制动干预强度的定义进行描述。通过对制动干预强度的特殊选择—这种制动干预强度是单个地为前轮和后轮计算出来的—既可降低倾翻的概率，也可改善汽车的行驶动态特性，并且改进在这种有倾翻危险状况中的舒适度。

本发明的基本构思是基于这样一种认识，即在可能有倾翻危险的状态时通过尽可能最佳的制动干预，既对转向曲线外侧的前轮也对转向曲线外侧的后轮进行减速是有益的。其中心目的是通过这种更高的制动作用和将制动力更好地分配到两个转向曲线外侧的车轮上，从而达到更快地降低横向加速度，并且快速地消除倾翻危险和快速地稳定住汽车。

导致倾翻的横向加速度是汽车速度和该汽车通过的轨迹曲线的瞬时曲率半径的函数。所属的公式为：

$a_Q=\frac{v^2}{\mathrm{\ρ}}=v(\stackrel{\·}{\mathrm{\β}}+\stackrel{\·}{\mathrm{\ψ}}),$

其中，a_Q是横向加速度，v是汽车速度，ρ是轨迹曲线的曲率半径，β是浮动角，ψ是汽车的偏转角。因此，横向加速度最终是与汽车速度以及浮动角和偏转角的时间的变化总和有关。也就是说为了尽可能有效的和快速地减小横向加速度，在可能有倾翻危险时必须快速地减小汽车的行驶速度，并且首要的是快速地减小浮动角和偏转角(偏转比率)的时间变化。

通过所谓的车轮载荷的动力分配在转弯时汽车质量的主要部分是由转向曲线外侧的车轮支撑的。这样，这些车轮基本上传递可撤消的制动力和侧向力。因此，为了最大可能地减小侧向力，并且因此减小横向加速度必须尽可能强烈地制动转向曲线外侧的车轮(也就是说直至车轮抱死)。在图1中示出了这种情况。在该图中在纵坐标上示出了沿纵向方向的摩擦系数的曲线，在横坐标上示出了制动打滑率λB。在这种情况中，这个图示是为不同的侧偏角制定的。这些侧偏角在不同的特征曲线中尺度单位是以度表示的。μb在纵坐标上表示沿纵向方向的摩擦系数，μs在纵坐标上表示沿横向方向的摩擦系数。

相应现有的侧偏角以度为单位(1°、2°、4°、7°、10°、15°)作为参数画在所属曲线的旁边。

图2定性地示出从外侧后轮出发绕重心的偏转力矩M_Gi，HAA的曲线。为此横向坐标方向示出制动打滑率λB，纵向坐标方向示出通过这个制动打滑率所引起的偏转力矩M_Gi，HAA。λ_MA，MAA表示这样的制动打滑率，即在该制动打滑率时偏转力矩M_Gi，HAA为最大值。

在倾翻临界状态时应如此地制动外侧后轮，即从该轮上取得起稳定作用的(也就是从弯道上转出)偏转力矩的最大值。当作用在车轮上的力(侧向力和制动力之和)的矢量垂直于车轮支承点和汽车的重心之间的连线时就是这种情况。通过起稳定作用的偏转力矩减小了偏转比率，或者提高了曲线半径，并且因此减小了横向加速度。

当绕汽车重心的杠杆力臂和和力变得最大时，则根据制动打滑率产生最大偏转力矩。这点在图3中示出。在此图中标记300表示汽车轨迹，SP表示重心，301表示汽车的车轮支承点和重心之间的连线。F_b表示制动力，F_Q表示侧向力，F_re表示这两个力的合力。矢量F_re垂直于这个连线301。

可根据下面公式计算出引起这个最大合力的制动打滑率：

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{HA},\max }=\frac{\mathrm{sr}}{\mathrm{lh}}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{HA},\max },$

其中，λ_HA，max为必需的制动打滑率、sr为轮辙半宽，Ih为汽车重心和后轮的车轮支承点之间的与汽车轴平行的距离，α_HA，max为为此必需的侧偏角。该侧偏角由轮胎特性曲线确定。在如此调节的制动打滑率中起稳定作用的偏转力矩最大。这样就减小了偏转比率(或者轨迹半径变大了)，因此减小了横向加速度，并且因此减小了倾翻的概率。

本发明的另一优点是速度的下降更快。这一点已通过行车试验得到证明。在图5中示出了这一点。在该图中横坐标表示时间t，纵坐标上表示汽车的纵向速度。

通过这一措施也降低了横向加速度。此外，还使得转向不足最小化，其措施是将速度更快地减小到这样的数值，在该数值时汽车又重新遵循转向预值。即使由于做回避机动动作还是出了事故，但是速度的减小还是有这样的优点，即由于减小了动能又减小了伤害乘客的危险性。

在可很好调节(因为是线性的)打滑区域中对制动打滑率进行调节也是有利的。这使得快速地降低汽车速度成为可能。这又减小了横向加速度。

除了杠杆力臂最大化以外还可以调节制动打滑率。虽然起稳定作用的偏转力矩相对于最大的偏转力矩减小了，然而通过卡姆式回路(Kamm’schen Kreis)可更为强烈地降低侧向力，并且因此降低横向加速度。

在特殊的实施形式中规定，将外侧后轮上的额定打滑率通过系数P_RMFRearAxleBoost乘以上述最大的打滑率λ_HA，max，并且通过下支承的打滑调节器对该车轮打滑率进行调节。在汽车中的研究中，对P_RMFRearAxleBoost＝[0、1、4]时的调节效果按照横向加速度和汽车减速的时间曲线彼此间进行比较(见图4和5)。从测量中得知，当P_RMFRearAxleBoost为1和4时相对于数值为0时(外侧后轮无制动干预)无论是横向加速度(见图4)还是汽车速度(见图5)都有明显降低。通过这一措施减少了倾翻危险、事故以及受伤的风险。

图6示出了根据本发明的方法的流程。在方框600中起动以后，在方框601中从轮胎特性曲线中确定侧偏角，在该侧偏角中可传递的侧向力是最大的。在方框602中从这个侧偏角以及与汽车几何特性有关的参数中求出制动打滑率的额定值，在该额定值时通过对转向曲线外侧的后轮的制动所产生的偏转力矩是最大的。紧接着在方框603中如此地制动转向曲线外侧的后轮，使得出现所述制动打滑率。在方框604中根据本发明的方法结束。

Claims (7)

1.用于改善汽车的倾翻特性的方法，在此方法中，当可能有或者可预见到倾翻危险时，至少将转向曲线外侧的后轮制动，其特征在于，当可能有倾翻危险或者可预见到倾翻危险时，通过与横向加速度(aQ)有关的制动力对转向曲线外侧的后轮进行制动。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，

-为转向曲线外侧的后轮求出最大可产生的起稳定作用的偏转力矩(M_Gi，HAA)，

-如此地制动转向曲线外侧的后轮，使得产生最大的起稳定作用的偏转力矩(M_Gi，HAA)。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，

-从轮胎特性曲线中确定侧偏角，在该侧偏角中可传递的侧向力是最大的(601)；

-从这个侧偏角以及与汽车几何特性有关的参数中求出制动打滑率的额定值，在该额定值时通过对转向曲线外侧的后轮的制动所产生的偏转力矩是最大的(602)；

-如此地制动转向曲线外侧的后轮，使得出现所述制动打滑率(603)。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，将横向加速度(aQ)作为输入参数输入到轮胎特性曲线中。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，该轮胎特性曲线是通用的轮胎特性曲线。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在可能有倾翻危险或者可预见到倾翻危险时，附加地制动转向曲线外侧的前轮。

7.一种装置，它包含有用于执行按照前述权利要求中任一项所述的方法的机构。

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