CN102862538A

CN102862538A - 车辆倾翻的控制

Info

Publication number: CN102862538A
Application number: CN2012102367730A
Authority: CN
Inventors: P.R.马鲁
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: CN102862538B; US8478484B2; DE102012211497A1; US20130013146A1

Abstract

机动车辆包括特征在于重心的车身、用于保持和路面接触的多个车轮以及降低倾翻装置。该装置配置为经由以下至少之一阻止车辆将发生的倾翻：i)在车身和多个车轮中的至少一个之间施加力和ii）降低车辆的重心。该车辆还包括配置为检测作用在车辆上且具有阈值大小的倾翻力矩的传感装置。该车辆附加地包括控制器，该控制器配置为触发倾翻降低装置以在车身上产生和感知到的阈值力矩相反的力矩，使得倾翻期间车辆相对于路面的角度降低。还公开了一种在倾翻期间降低车身角度的方法。

Description

车辆倾翻的控制

技术领域

本公开涉及车辆倾翻的控制。

背景技术

倾翻是其中车辆翻倒到其侧面或车顶的车辆事故类型。

发明内容

机动车包括特征在于重心的车身、用于保持和路面接触的多个车轮以及降低倾翻装置。该装置配置为阻止将发生的倾翻并经由以下至少之一抵消车辆倾翻趋势：i)在车身和多个车轮中的至少一个之间施加力和ii）降低车辆的重心。该车辆还包括配置为检测作用在车辆上且具有阈值大小的倾翻力矩的传感装置。该传感装置还产生标示具有阈值大小的倾翻力矩的信号。车辆附加地包括控制器，该控制器配置为响应于信号触发降低倾翻装置，以在车身上产生和检测到的阈值倾翻力矩相反的力矩。由控制器产生的力矩配置为在倾翻中降低车辆相对于路面的角度。

车身和车轮之间的力可经由安装在车身每一侧上的至少一个促动器施加。

车辆可包括四个车轮，且可靠近每一个车轮安装一个促动器。

传感装置可包括靠近每一个车轮布置的传感器。每一个传感器都可配置为在相应的车轮处检测具有阈值大小的倾翻力矩。而且，控制器可配置为响应于由相应的传感器检测到的阈值倾翻力矩而触发每一个促动器。

多个车轮中的每一个都可包括安装在其上的可充气车胎。这样的车辆的重心可经由对至少一个车胎放气而降低。此外，传感装置可包括靠近每一个车轮布置的传感器。每一个传感器都可配置为在相应的车胎处检测具有阈值大小的倾翻力矩。而且，控制器可配置为将不同于具有检测到的阈值倾翻力矩的车胎的车胎放气。

倾翻降低装置可配置为经由在车身和多个车轮中的至少一个之间施加力以及降低车辆的重心而阻止车辆即将发生的倾翻。

车辆可附加地包括车轴。在这样的情形中，促动器可布置在车轴和车身之间。

传感装置可配置为感知作用在所述车辆上的g力和所述车辆的倾翻速度中的至少一个。

还公开了一种降低车身在倾翻中的角度的方法。

当结合附图时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从下文中用于实施本发明的最佳模式的详尽描述中是显而易见的。

附图说明

图1是装备有倾翻降低装置的机动车的示意性俯视图；

图2是装备有图1中示出的倾翻降低装置的第一实施例的车辆的悬挂装置的一部分的放大透视图；

图3是在倾翻的初始阶段中采用了倾翻降低装置的第一实施例的图1中示出的车辆的示意性后视图；

图4是具有激活以降低车辆倾翻角度的倾翻降低装置的第一实施例的图1中示出的车辆的示意性后视图；

图5是在倾翻的初始阶段中采用了倾翻降低装置的第二实施例的图1中示出的车辆的示意性后视图；

图6具有激活以降低车辆倾翻角度的倾翻降低装置的第二实施例的图1中示出的车辆的示意性后视图；和

图7是在倾翻期间将车辆相对于路面的角度降低的方法的流程图。

具体实施方式

参见附图，其中相同的附图标记指向相同的构件，图1和3-6示出了相对于路面11布置的机动车10的示意图。车辆10的特征在于由标记12标出的重心。重心12布置在距离路面11高度13处（图3-6中示出）。车辆包括车身14。车辆14限定车顶16（如图3-6所示）和四个车身侧部。四个车身侧部包括前端18、后端20、左侧部22、和右侧部24。车身14还包括车辆框架（未示出）。

车辆10还包括配置为推进车辆的动力传动系26。如图1所示，动力传动系26可包括发动机28和变速器30。动力传动系26可包括一个或多个马达/发电机以及燃料电池，其都未示出，但采用这样的装置的动力传动系构造是本领域技术人员所理解的。车辆10还包括多个车轮32和34。如所示，车轮32布置在前端18而车轮34布置在后端20。多个车轮32、34中的每一个都包括安装在其上的可充气车胎35。尽管图1中示出了具有车胎35的四个车轮32、34，具有更多或更少的车轮和车胎的车辆也可被预见，例如在前端18具有两个车轮32,而在后端20具有一个车轮34。

如图1所示，车辆悬挂系统36操作地将车身14连接至车轮32和34，用于保持车轮和路面之间的接触，且用于维持车辆的操控。示例性地，悬挂系统36可包括连接至每一个车轮32、34的支架42、上控制臂38、和下控制臂40。尽管图1中示出了悬挂系统36的具体的构造，可类似地预见其他车辆悬挂设计。由此悬挂时，车轮32建立前车轴44，而车轮34建立后车轴46。取决于动力传动系的具体构造，发动机28的动力可通过前车轴44、后车轴46、或通过车轴44和46两者传输到路面11。车轮32、34、车胎35和悬挂系统36影响车辆重心12的高度13。

如图1所示，车辆转向系统48操作地连接至前车轮32，用于将车辆10转向。转向系统48包括转向盘50，其经由转向架52操作地连接至车轮32。转向盘50布置在车辆10的乘客车厢之内，使得车辆的操作者可命令车辆采取相对于路面的特定方向。附加地，加速器踏板54布置在车辆10的乘客车厢内，其中加速器踏板操作地连接至动力传动系26，用于命令车辆10的推进。

如图1附加地所示，车辆制动系统操作地连接至车轮32、34，用于将车辆10减速。制动系统包括在车轮32、34的每一个处的摩擦制动机构58。尽管未示出细节，将理解每一个制动机构58都可包括转子、制动盘、和卡钳。卡钳可配置为相对于转子保持制动盘，并施加力至制动盘，以挤压转子用于将车辆10减速。由制动系统施加的力由制动踏板60控制。制动踏板60布置在车辆10的乘客车厢内，且适于由车辆操作者控制以降低车辆速度并保持对车辆的控制。

在车辆10运行期间，可能发生车辆发生动态重量转移而仍以经升高的速度行驶的情形，其允许车辆打滑。这样失控的车辆10可碰上低高度的障碍物，例如路牙。失控车辆10可使用一个车轮32或34或沿一侧22或24的两个车轮32和34撞上诸如前述的路牙这样的物体，而车辆10的剩余部分倾向于继续保持运动。因此，低高度障碍物和一个车轮32和/或一个车轮34之间的接触点可形成车辆10的倾翻枢轴。车辆10还可在穿过松散的路面表面（诸如碎石子地）时发生打滑。在这样的替换情形中，车辆车胎35可逐渐地陷入松散路面表面中并积聚表面颗粒组成的坡台（berm）。这样的坡台可继而构成倾翻枢轴(和上述与低高度障碍物撞击类似），其可成为车辆10的倾翻枢轴。

如图1-6所示，为了处理这样的潜在的倾翻情形，车辆10还包括倾翻降低装置62。倾翻降低装置62设置为通过降低车身14相对于路面11的角度63而阻止车辆10的即将发生的倾翻。倾翻降低装置62意图将车辆10保持在直立状态或允许车辆倾转至车身侧部22、24中的一个上。该倾翻降低装置62配置为经由以下至少之一阻止车辆10将发生的倾翻：i)在车身14和多个车轮32、34中的至少一个之间施加力和ii）降低车辆的重心12。大致地，在一个或两个车轮32、34撞击或陷入后，大致有200-300毫秒可用以改变后果，即，影响车辆10的倾翻，且，如果车辆的倾翻不可扭转，则使得车辆着陆在侧部22、24的其中一个上。

在车辆倾翻中，作用在车辆的横向加速度总体上超过由通常可在道路上行驶的乘用或商用车的道路-车胎摩擦界面能够产生的加速度（总体在1.2g之下）。当车辆车轮撞击刚性障碍物时，从路面至车辆的主导力传输点不再取决于道路-车胎摩擦力，而是取决于障碍物和车轮之间的接触。在这样和障碍物的撞击中，作用在车辆上的横向加速度可冲高进入8-9g的范围内。当车辆车胎陷入松散地面中时，产生的作用在车辆上的横向加速度通常将冲高进入2-3g的范围内。因此，可检测出和使用倾翻的初始阶段中的横向力，以激活倾翻降低装置62，用于降低倾翻速率和产生的倾翻角度63，从而对抗倾翻。

为了检测即将发生的倾翻，如图1所示，车辆10附加地包括传感装置64。传感装置64配置为检测作用在车身14上且具有阈值大小66的倾翻力矩。可根据作用在车辆上的已知的横向g力（g-force）以及车辆的重心12的高度13检测出车辆10的倾翻力矩，并确定其实际大小。因此，传感装置64可包括传感器65和67的组。如所示，一个传感器65可靠近每一个车轮32、34安装，且配置为检测作用在车辆上的横向g力。附加地，一个传感器67靠近每一个车轮32、34安装，并配置为确定车辆10的倾翻速度，即，当车辆10开始倾翻时角度63变化的速度。因此，传感器65和67配置为感知标示车辆倾翻的车辆参数，并促进对具有阈值大小66的倾翻力矩的检测。

传感器65可配置为加速度仪，以测量沿横向以及沿垂直方向和前后方向作用在车身14上的加速度力。因此，一个传感器65可感知靠近前端18作用在左侧部22上的g力，第二传感器65可感知靠近后端20作用在左侧部22上的g力，而第三传感器65可感知靠近前端18作用在右侧部24上的g力，且第四传感器65可感知靠近后端20作用在右侧部24上的g力。

继续参照图1，车辆10还包括控制器68。控制器68配置为从传感器65和67接收标示作用在车辆10上的g力以及车辆的倾翻速度的数据。附加地，控制器68编程为在感知到的g力标示具有阈值大小66的倾翻力矩时作出识别，且作为响应触发倾翻降低装置62。这样触发后，倾翻降低装置62产生作用在车身14上、和检测到的具有阈值大小66的倾翻力矩相反的力矩。此外通过使得控制器68触发倾翻降低装置62而产生的作用在车身14上的力矩意图降低倾翻期间车辆10相对于路面11的角度63。控制器68可为中央处理器单元，其也编程为调节动力传动系26的运行、以及稳定性控制和防抱死制动系统，这些都未示出但为本领域技术人员所知。

如图1-4所示，倾翻降低装置62可包括促动器72、74、76和78。促动器72、74、76、78配置为在车身14和车轮32、34之间施加力80（图2和4中示出）。促动器72-78可由诸如空气或氮气的压缩气体或液压流体促动。在这样的情形中，控制器68可操作地连接至流体压缩机82，并编程为控制压缩机以装填促动器。促动器72-78还可使用反应物装填，其配置为经由化学反应产生力，以抵消由传感装置64感知到的具有阈值大小66的倾翻力矩。这样的化学反应可伴随有在促动器（一个或多个）72、74、76、78内燃烧反应物，以产生更大的力80。在这样的情形中，控制器68可编程为启动相应的促动器72-78内的反应物的燃烧。总体地，任何在车身14和车轮32、24之间产生力的方式都被认为适于抵消作用在车辆10上具有阈值大小66的感知到的倾翻力矩。

如所示，促动器72和74可靠近每一个车轮32安装，使得促动器72配置为在靠近前端18的左侧部22上施加力80至车身14，且促动器74能够在靠近前端18的右侧部24上施加力80至车身14。如所示，促动器76和78可靠近每一个车轮34安装，使得促动器76配置为在靠近前端20的左侧部22上施加力80至车身14，且促动器78能够在靠近前端20的右侧部24上施加力80至车身14。此外，为了以高效的方式施加力80，每一个促动器72、74可布置在车身14和车轴44之间，而每一个促动器76、78可布置在车身和车轴46之间。如图3-4所示，每一个促动器72、74、76和78可布置在车身14和相应的上控制臂38之间。尽管一个促动器72-78示出为靠近每一个车轮32或34，每一个侧部18、20、22、24仅可使用仅一个促动器，或可在左侧部22上使用仅一个促动器且在车身14的右侧部24上使用仅一个促动器。

控制器68可配置为响应于由相应的传感器65和67检测到的阈值倾翻力矩而选择性地触发每一个促动器72、74、76、78。大致地，控制器68选择且促动位于车身14的检测到具有阈值大小66的倾翻力矩的侧部上的促动器72-78中的至少一个。例如，如果在左侧部22上的车轮32处检测到具有阈值大小66的倾翻力矩，则将触发促动器72。此外，取决于这样的情形中的车辆10的预定的动态表现，也可触发促动器76。在其中促动器72-78能够产生可变力的情形中，控制器68还可配置为控制由促动器产生的力。

如图6所示，倾翻降低装置62还可配置为当在特定的车轮32或34处检测到具有阈值大小66的倾翻力矩时选择性地对车胎35放气。相应地，控制器68可配置为触发对和经历具有阈值大小66的倾翻力矩的车胎不同的至少一个车胎35的放气。用于放气的车胎35的选择将取决于在这样的情形中车辆10的预定的动态表现。大致地，选定用于放气的车胎将位于和检测到具有阈值大小66的倾翻力矩的侧部相反的车身14的侧部上。例如，如果在左侧部22上前端18处检测到具有阈值大小66的倾翻力矩，则在右侧部24上前端18处的车胎35和/或在右侧部24上后端20处的车胎将被放气，以抵消倾翻。具体地，图6示出了当车辆10试图朝向右侧部24倾翻时在左侧部22的车轮34上被放气的一个车胎35，由此降低倾翻角度63。

尽管上文中描述了多个示例性情形和使用，然而大致地，倾翻降低装置62可包括在感知到的车辆10的倾斜和其即将发生的倾翻期间促动器72-78以及对恰当的车胎35放气两者的使用。可以任意组合使用倾翻降低装置62，以辅助保持车辆10直立，或如果倾翻不能停止，则降低倾翻角度63并允许车辆倾转至车身侧部22、24中的一个之上。

图7示出了在倾翻期间降低车辆10的车身14相对于路面11的角度63的方法或过程90，如结合图1-6所述。该方法在框92中开始，此时车辆10沿路面11行驶。从框92，该方法行进至框94，其中该方法包括经由传感装置64检测到具有阈值大小66的倾翻力矩。在框94后，方法前进至框96。在框96中，方法包括将检测到的具有阈值大小66的倾翻力矩通信至控制器68。

从框96起，该方法行进至框98，其中该方法包括经由控制器68触发倾翻降低装置62以在车身14上产生和检测到的具有阈值大小的倾翻力矩相反的力矩。如关于图1-6所描述的，倾翻降低装置62配置为经由i)在车身14和多个车轮32、34中的至少一个之间施加力和ii）降低车辆的重心12两者中的至少之一对抗车辆10的即将发生的倾翻。如上文附加地所述的，倾翻降低装置62可包括在感知到的即将发生的倾翻期间促动器72-78的使用和对恰当的车胎35放气。在框98后，方法可回到框92。

通过对抗即将发生的倾翻，方法90意图降低倾翻角度63以抵消车辆10倾翻的趋势。如果不能通过触发倾翻降低装置62完全避免倾翻，则经降低的角度63将倾向于使得车辆10着陆在其侧部22、24中的一个上。

尽管已经对用于实施本发明的最佳模式进行了详尽的描述，对本发明所涉及的领域熟悉的技术人员将辨识出在所附的权利要求内用于实施本发明的各种可替换设计和实施例。

Claims

1.一种特征在于重心的机动车辆，包括：

车身；

多个车轮，用于保持和路面的接触；

倾翻降低装置，配置为经由以下至少之一阻止车辆将发生的倾翻：i)在车身和多个车轮中的至少一个之间施加力和ii）降低车辆的重心；

传感装置，配置为检测作用在车辆上且具有阈值大小的倾翻力矩；和

控制器，配置为触发倾翻降低装置以在车身上产生和检测到的具有阈值大小的力矩相反的力矩，使得倾翻期间车辆相对于路面的角度降低。

2.如权利要求1所述的车辆，还包括多个促动器，其中所述倾翻降低装置配置为经由施加力来对抗即将发生的倾翻，且其中在车身和车轮之间的力经由安装至车身的每一侧的多个促动器中的至少一个施加。

3.如权利要求2所述的车辆，其中所述多个车轮为四个，且其中靠近每一个车轮安装所述多个促动器中的一个。

4.如权利要求3所述的车辆，其中所述传感装置包括布置为靠近每个车轮的传感器，其中传感器都配置为在相应的车轮处检测具有阈值大小的倾翻力矩，且其中所述控制器配置为将响应于由相应的传感器检测到的阈值倾翻力矩而触发多个促动器中的每一个。

5.如权利要求1所述的车辆，其中所述多个车轮中的每一个都包括安装在其上的可充气车胎，且其中所述车辆的重心经由对至少一个车胎放气而降低。

6.如权利要求5所述的车辆，其中所述传感装置包括布置为靠近每个车胎的传感器，其中每一个传感器都配置为在相应的车胎处检测具有阈值大小的倾翻力矩，且其中所述控制器配置为将不同于具有检测到的阈值倾翻力矩的车胎的车胎放气。

7.如权利要求1所述的车辆，其中所述倾翻降低装置配置为经由在车身和多个车轮中的至少一个之间施加力以及降低车辆的重心而阻止车辆即将发生的倾翻。

8.如权利要求1所述的车辆，还包括车轴，其中所述促动器布置在车轴和车身之间。

9.如权利要求1所述的车辆，其中所述传感装置配置为感知作用在所述车辆上的g力和所述车辆的倾翻速度中的至少一个。