ES2370159T3

ES2370159T3 - Procedimiento y aparato para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas.

Info

Publication number: ES2370159T3
Application number: ES09777717T
Authority: ES
Inventors: Gerardo Acocella
Original assignee: SPRING OFF Srl
Current assignee: SPRING OFF Srl
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2011-12-13
Anticipated expiration: 2029-08-06
Also published as: CN102131663A; EP2250038A1; EP2250038B1; JP5149443B2; ATE528203T1; KR101198227B1; KR20110058792A; ITSA20080021A1; CN102131663B; US8972108B2; US20110153158A1; JP2011529822A; WO2010022852A1

Abstract

Procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para una motocicleta, controlando de manera conjunta dicho procedimiento la suspensión delantera y trasera, en el que dicha suspensión delantera comprende un generador de fuerza controlable delantero (2) dispuesto entre una masa suspendida (MS) y una masa no suspendida delantera (mfu), y dicha suspensión trasera comprende un generador de fuerza controlable trasero (3) dispuesto entre dicha masa suspendida (MS) y una masa no suspendida trasera (mru), comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas: a. determinar una primera señal (Vbf) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha masa suspendida (MS) y dicha masa no suspendida delantera (mfu), b. determinar una segunda señal (Vbr) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha masa suspendida (MS) y dicha masa no suspendida trasera (mru); c. determinar una tercera señal (Vp) correspondiente a la velocidad angular de inclinación del movimiento de inclinación de dicha masa suspendida (MS); d. determinar la fuerza delantera (F1d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2); e. determinar la fuerza trasera (F2d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3); caracterizado por el hecho de que: dicha fuerza delantera (F1d) que ha que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2) se determina en base a una primera función (Ff) de dicha primera señal (Vbf) y dicha tercera señal (Vp), en el que dicha primera función (Ff) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza delantera (F1d) que ha de generarse es proporcional a dicha primera función (Ff); y por el hecho de que: dicha fuerza trasera (F2d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3) se genera en base a una segunda función (Fr) de dicha segunda señal (Vbr) y dicha tercera señal (Vp), en el que dicha segunda función (Fr) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza trasera (F2d) que ha de generarse es proporcional a dicha segunda función (Fr).

Description

Procedimiento y aparato para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas

CAMPO DE LA PRESENTE INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de las motocicletas. En particular, la presente invención se refiere a un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas y un aparato de control para llevar a cabo dicho procedimiento. Más concretamente, la presente invención se refiere a un procedimiento y un aparato correspondiente para controlar de manera conjunta las fuerzas de amortiguación aplicadas a amortiguadores controlables dispuestos en la suspensión semi-activa delantera y trasera de una motocicleta.

ESTADO DE LA TÉCNICA

En general, los sistemas de suspensión para vehículos pueden agruparse en tres categorías:

-: sistemas de suspensión pasiva caracterizados por amortiguadores que presentan un factor de amortiguación fijo predeterminado durante la fase de proyecto del vehículo;

-: sistemas de suspensión activa provistos de amortiguadores que presentan un coeficiente de amortiguación variable que varía de manera continua mediante un sistema de control apropiado;

-: sistemas de suspensión semi-activa provistos de amortiguadores que presentan un coeficiente de amortiguación variable que varía de manera continua de modo similar a los sistemas de suspensión activa con la diferencia de que en los sistemas de suspensión semi-activa los amortiguadores no necesitan energía externa para controlar las características de la fuerza de amortiguación. De hecho, en un sistema de suspensión semiactiva, el control se utiliza solamente para disipar adecuadamente la energía de los amortiguadores.

Los sistemas de suspensión pasiva no permiten la optimización simultánea tanto del confort de conducción como del comportamiento en carretera. Por el contrario, los sistemas de suspensión activa y semi-activa permiten una selección flexible variando los coeficientes de amortiguación de los amortiguadores en tiempo real en base a un conjunto de señales medidas relativas a la dinámica del vehículo. Los sistemas de suspensión semi-activa se han utilizado mucho principalmente por sus menores costes de fabricación y menor complejidad de diseño respecto a los sistemas de suspensión activa.

Las soluciones conocidas basadas en sistemas de suspensión semi-activa se diferencian entre sí por el tipo de amortiguadores empleados y por los procedimientos de control adoptados.

Respecto al primer aspecto, los principales tipos de tecnologías de amortiguador se refiere a:

-: amortiguadores CDC (control continuo de la amortiguación), en los que el factor de amortiguación varía aumentando o disminuyendo la sección de las aberturas que conectan la cámara superior con la cámara inferior del pistón del amortiguador;

-: amortiguadores electroreológicos o magnetoreológicos, que funcionan mediante fluidos de viscosidad variable en función de un campo eléctrico o magnético aplicado adecuadamente, respectivamente.

En cuanto a los procedimientos de control, se han propuesto varios tipos de procedimientos y aparatos de control para sistemas de suspensión semi-activa de un vehículo. La mayoría de ellos se refieren a un modelo de "cuarto de vehículo” para el sistema de suspensiones del vehículo y un control de tipo Sky Hook.

A partir de esta estrategia básica, se han implementado varias soluciones con el fin de mejorar algunos de los aspectos críticos tal como se muestra en varios documentos de la técnica anterior, tales como:

-EP 0275664 A1 -US 6115658; -US 7035836; -US 7340334; -WO 2008/010075 A2

El documento EP 0275664 A1, que describe las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 5, se refiere a unos medios de control que emplean modelos matemáticos, denominados comúnmente estimadores u observadores, adaptados para el control del comportamiento de un sistema de suspensiones o instalación similar que presenta amortiguadores de tipo semi-activo. El procedimiento descrito se basa en el modelado de los posibles modos de funcionamiento del sistema mediante un número correspondiente de observadores del modelado de la instalación. Una función de coste apropiada compara las estimaciones de los observadores e identifica la óptima de éstas y el sistema modelado particular correspondiente a los modos de amortiguación en el modelo del sistema que produce la estimación preferida.

El documento US 6.115.658 se refiere a un perfeccionamiento del control del Sky Hook continuo (es decir, en el que el coeficiente de amortiguación puede adoptar altos valores en una amplia gama durante el estado activo) introduciendo un factor adicional en el producto del control. El factor adicional es una función de suavizado de la velocidad absoluta, tal como funciones de valor absoluto y funciones exponenciales. De esta manera es posible obtener superficies tridimensionales de control (que muestran la fuerza de amortiguación de destino en función del valor absoluto de la velocidad del chasis y la velocidad relativa entre la masa suspendida y la masa no suspendida) sin las discontinuidades típicas que están presentes en los procedimientos de control clásico y que dan lugar a brusquedad e impulsos elevados en la aceleración de la masa suspendida.

El documento US 7.035.836 describe un procedimiento de control basado en la determinación y la optimización del índice de confort de marcha basado en un modelo de control Sky Hook mediante un regulador de lógica difusa que tiene en cuenta información diversa acerca de la dinámica del vehículo medida a través de unos sensores apropiados.

El documento US 7.340.344 se refiere a la mejora del control independiente en cada una de las cuatro suspensiones de un vehículo de acuerdo con un enfoque Sky Hook clásico en base a la determinación de la señal del producto del valor correspondiente al desplazamiento relativo y el valor correspondiente a la velocidad relativa de la masa suspendida y la masa no suspendida introduciendo factores de corrección en el valor del coeficiente de amortiguación, teniendo en cuenta la velocidad del vehículo y su aceleración lateral y longitudinal.

De acuerdo con el documento WO2008/010075 A2, el enfoque Sky Hook de dos etapas clásico se mejora mediante una estrategia de control que identifica zonas caracterizadas por altas y bajas frecuencias de trabajo comparando la relación entre el cuadrado de las aceleraciones y el cuadrado de las velocidades de la masa suspendida y no suspendida y una frecuencia invariante adecuada.

Los procedimientos y aparatos descritos en el estado de la técnica sólo permiten el control de cada suspensión por separado. En particular, en el caso de las motocicletas, la suspensión delantera se controla de manera independiente de la suspensión trasera. En consecuencia, los procedimientos y aparatos descritos en el estado de la técnica no permiten optimizar el confort de conducción y las propiedades de estabilidad en marcha de las motocicletas. En particular, como que los sistemas de suspensión delantera y trasera se controlan por separado, el comportamiento de conducción de la motocicleta no puede optimizarse. Por ejemplo, la adherencia global de la motocicleta a la superficie de la carretera no puede optimizarse ya que el neumático delantero y trasero no pueden controlarse de manera conjunta. Por otra parte, por la misma razón, el confort de conducción no puede optimizarse. Además, el confort de marcha no puede optimizarse.

La descripción de EP 0275 664 podría sugerir un procedimiento para permitir controlar conjuntamente el sistema de suspensión delantera y trasera de la motocicleta. Sin embargo, el control descrito se realiza en base a una solución discreta del problema de control. De hecho, la solución propuesta se encuentra entre un conjunto discreto de posibles soluciones una vez que se define y se fija el número y la estructura del observador. En particular, la solución de control se selecciona como la más cercana al estado medido. De este modo, la solución de control se fuerza a uno de un conjunto preestablecido de valores discretos y de nuevo no permite el aprovechamiento completo de las propiedades del sistema de suspensión de la motocicleta.

ÁMBITO DE LA INVENCIÓN

A la vista de los problemas relacionados con los sistemas conocidos, un objetivo de la presente invención es un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas y un aparato correspondiente para realizar dicho procedimiento que permita superar estos problemas. En particular, un objetivo de la presente invención es un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas que permita la optimización de las propiedades de estabilidad en marcha de la motocicleta. Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para una motocicleta que permita la optimización de las propiedades de adherencia a la carretera. Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento que permita la optimización de la adherencia global de la motocicleta a la superficie de la carretera. Todavía otro objetivo de la presente invención es un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semiactiva para una motocicleta que permite la optimización tanto del confort de conducción como de marcha de la motocicleta. Otro objetivo de la presente invención es un aparato para realizar el procedimiento de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para motocicletas. En particular, la presente invención se refiere a un procedimiento de control conjunto de las fuerzas de amortiguación que se aplican a los amortiguadores controlables dispuestos en la suspensión delantera y trasera, respectivamente, de una motocicleta con el fin de regular las oscilaciones de las masas no suspendidas (tales como la rueda delantera y trasera) para mejorar los comportamientos de estabilidad en marcha y la oscilación de la masa suspendida (tal como el cuerpo de la motocicleta) con el fin de mejorar el confort de conducción.

La presente invención se basa en el concepto inventivo de controlar de manera conjunta el sistema de suspensión delantera y trasera de una motocicleta. En particular, la presente invención se basa en el concepto inventivo de tener en cuenta la velocidad de inclinación de la masa suspendida, para controlar de manera conjunta el sistema de suspensión delantera y trasera de una motocicleta.

De acuerdo con una primera realización de la presente invención, se dispone un procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para una motocicleta según la reivindicación 1, comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas:

-: determinación de una primera señal correspondiente a la velocidad relativa entre una masa suspendida y una masa no suspendida delantera;

-: determinación de una segunda señal correspondiente a la velocidad relativa entre la masa suspendida y una masa no suspendida trasera;

-: determinación de una tercera señal correspondiente a la velocidad angular de inclinación de la masa suspendida para tener en cuenta la conexión entre los movimientos de la suspensión delantera y trasera;

-: determinación de la fuerza de amortiguación que ha de generar un generador de fuerza controlable delantero en base a la primera y la tercera señal;

-: determinación de la fuerza de amortiguación que ha de que generar un generador de fuerza controlable trasero en base a la segunda y la tercera señal.

Adicionalmente, la presente invención se refiere, además, a un controlador para controlar de manera conjunta las fuerzas de amortiguación del generador de fuerza controlable delantero y trasero de una motocicleta.

De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, el controlador está adaptado para determinar las fuerzas de amortiguación de acuerdo con el procedimiento de control de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra esquemáticamente una primera realización del sistema de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques del procedimiento de control de acuerdo con la presente invención utilizado para controlar el sistema mostrado en la figura 1.

La figura 3 es una vista tridimensional de una superficie de control empleada por ejemplo en el procedimiento de control que se muestra en la figura 2.

La figura 4 muestra esquemáticamente una segunda realización del sistema de acuerdo con la presente invención;

Figura 5 muestra un diagrama de bloques del procedimiento de control de acuerdo con la presente invención utilizado para el control del sistema mostrado en la figura 4;

La figura 6 es una vista tridimensional de una superficie de control empleada por ejemplo en el procedimiento de control mostrado en la figura 5.

La figura 7 es una gráfica que muestra la ganancia de corrección Gf (Vsp) para la fuerza de amortiguación deseada F1d respecto a la velocidad longitudinal Vsp de la motocicleta.

La figura 8 es una gráfica que muestra las diferentes dinámicas de la motocicleta respecto a las combinaciones de velocidad de inclinación Vp y velocidad relativa Vbf.

La figura 9 es una vista tridimensional alternativa de una superficie de control empleada por ejemplo en el procedimiento de control mostrado en la figura 2.

La figura 10 muestra otro ejemplo de una superficie de control utilizada por ejemplo en el procedimiento de control mostrado en la figura 5.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

A continuación se describe la presente invención con referencia a realizaciones particulares tal como se muestra en los dibujos adjuntos. Sin embargo, la presente invención no queda limitada a las realizaciones particulares descritas en la siguiente descripción detallada y mostradas en las figuras, sino que, en cambio, las realizaciones descritas son simplemente ejemplos de varios aspectos de la presente invención, cuyo alcance está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Para el experto en la materia serán claras otras modificaciones y variaciones de la presente invención. Por lo tanto, la presente descripción ha de considerarse como que incluye todas las modificaciones y/o variaciones de la presente invención, cuyo alcance está definido por las reivindicaciones adjuntas.

En esta memoria, los términos delantero, trasero, izquierda, derecha, arriba, abajo, sentido horario y sentido antihorario se refieren a los sentidos hacia adelante, hacia atrás, hacia la izquierda, hacia la derecha, hacia arriba, hacia abajo, en sentido horario y en sentido antihorario, respectivamente, tal como lo aprecia un conductor sentado en posición de conducción en el asiento de la motocicleta salvo que se especifique lo contrario. Para simplificar, los elementos idénticos o correspondientes, tales como los componentes del dispositivo, señales y cantidades físicas se indican en las figuras con los mismos números o símbolos de referencia.

En la figura 1 se muestra esquemáticamente un sistema de suspensión semi-activa 1 para una motocicleta de acuerdo con una primera realización de la presente invención. El sistema funciona de acuerdo con una política de control según el procedimiento de la presente invención para optimizar las propiedades de adherencia a la carretera y el confort de conducción de la motocicleta.

En el sistema 1, la masa suspendida MS (que representa, por ejemplo, el cuerpo de la motocicleta) está conectada a las masas no suspendidas mfu y mru (que representan, por ejemplo, las masas de la rueda delantera y trasera, respectivamente, junto con la correspondiente horquilla, basculante y neumáticos).

Los valores Xm, Xf y Xr corresponden respectivamente a la posición vertical de la masa suspendida MS y a la de las masas no suspendidas mfu y mru, respectivamente. Se ha adoptado una convención arbitraria según la cual dichos valores son positivos para el desplazamiento hacia arriba de las masas y negativo para el desplazamiento hacia abajo. Vm representa la componente vertical de la velocidad de la masa suspendida MS, con la convención de considerar los valores de velocidad positivos para los desplazamientos hacia arriba. Las mismas consideraciones son válidas para los valores Vf y Vr relativas a la componente vertical de las velocidades de las masas no suspendidas delanteras y traseras, respectivamente. El signo de referencia θ representa la posición angular del centro de masas de la masa suspendida MS con la convención de considerar desplazamientos positivos para giros en sentido horario de la masa suspendida y desplazamientos negativos para giros en sentido antihorario.

El sistema 1 comprende un sistema de suspensión delantera que incluye un muelle de coeficiente Kf y un generador de fuerza controlable 2 tal como un amortiguador controlable para controlar la suspensión delantera. Asimismo, para la suspensión trasera, el sistema 1 incluye un muelle de coeficiente Kr y un generador de fuerza controlable 3 tal como un amortiguador controlable. En el sistema 1 mostrado en la figura 1 se indican, además, los muelles con coeficientes Kft y Krt junto con los amortiguadores no controlables cft y crt. Los muelles representan la elasticidad de los neumáticos delanteros y traseros, mientras que los amortiguadores representan la histéresis de la amortiguación de los mismos.

En el sistema 1, cada uno de los dos generadores de fuerza controlable 2 y 3 puede producirse mediante un amortiguador cilíndrico hidráulico, tal como un amortiguador de tipo pistón. En este tipo de amortiguador, el pistón y el cilindro están acoplados a la masa suspendida y no suspendida por medio de unos conectores apropiados. El desplazamiento vertical relativo de la masa suspendida y de la masa no suspendida es el responsable de un desplazamiento relativo entre el pistón y el cilindro lo que, a su vez, provoca el desplazamiento de un fluido dentro de las cámaras variables del amortiguador. Dichas cámaras pueden regularse electrónicamente o hidráulicamente, actuando sobre unas válvulas que conectan dichas cámaras. Puede adoptarse una solución alternativa utilizando fluidos de viscosidad controlable (fluidos electro-reológicos o fluidos magneto-reológicos) y aplicando los campos eléctricos y/o magnéticos adecuados para variar la viscosidad del fluido. Pueden emplearse otros tipos de amortiguadores, y para un experto en la materia la siguiente descripción es fácilmente extensible a otros tipos de generadores de fuerza controlable apropiados.

Los generadores de fuerza 2 y 3 son preferiblemente generadores de tipo continuo. En consecuencia, su estado puede cambiar rápidamente de un estado desactivado en el que el coeficiente de amortiguación y la correspondiente fuerza de amortiguación del amortiguador se caracterizan por unos valores de amplitud relativamente pequeños (en algunos casos, aproximadamente igual a cero) a un estado activado en el que el coeficiente de amortiguación y la correspondiente fuerza de amortiguación del amortiguador pueden variar en un intervalo de valores caracterizado por una gran amplitud. Los cambios en el estado de los amortiguadores se deben a unas señales de control U1 y U2. Las señales de control pueden aplicarse a correspondientes válvulas y, en consecuencia pueden regular las posiciones de apertura de dichas válvulas, o pueden aplicarse a unos generadores de campo eléctrico o magnético apropiado que provoquen el endurecimiento o ablandamiento del fluido reológico para conseguir las viscosidades deseadas.

El controlador 4 proporciona las señales de control U1 y U2 para la regulación de los generadores de fuerza controlable. El controlador 4 comprende preferiblemente un microprocesador o un microcontrolador programado adecuadamente para llevar a cabo una política de control predeterminada. El controlador electrónico 4 recibe las señales de un primer dispositivo 5, tal como un sensor de posición delantera, de un segundo dispositivo 6, tal como un sensor de posición trasera, y de un tercer dispositivo 7, tal como un giroscopio.

El primer dispositivo 5 está montado adecuadamente en el amortiguador delantero para generar una señal eléctrica Xbf correspondiente al desplazamiento relativo entre la masa suspendida MS (por ejemplo, la masa del cuerpo de la motocicleta) y la masa no suspendida delantera mfu. El filtro de derivada 8 actúa sobre la señal Xbf para determinar la velocidad relativa de la masa MS respecto a la masa no suspendida delantera mfu y generar una señal correspondiente Vbf que recibe el controlador 4.

El segundo dispositivo 6 se aplica adecuadamente al amortiguador trasero para generar una señal eléctrica Xbr correspondiente al desplazamiento relativo entre la masa suspendida MS (por ejemplo, la masa del cuerpo de la motocicleta) y la masa no suspendida trasera mru. Un filtro de derivada 9 actúa sobre la señal Xbr para determinar la velocidad relativa entre la masa suspendida MS y la masa no suspendida trasera mru y generar una señal correspondiente Vbr que recibe el controlador 4. Los filtros de derivada 8 y 9 pueden estar incluidos, por ejemplo, en el controlador electrónico 4.

Un tercer dispositivo 7 se aplica adecuadamente a la masa suspendida MS para generar una señal eléctrica Vp correspondiente a la velocidad angular de la masa suspendida y que recibe el controlador 4. El experto en la materia, en base a la descripción anterior, puede elegir entre varios dispositivos conocidos adecuados para la realización de los sensores 5, 6 y 7, de los filtros 8 y 9 y del controlador 4.

Además, pueden utilizarse adecuadamente dispositivos alternativos y/o combinaciones alternativas de dispositivos similares a los descritos anteriormente para la generación de señales que se envían al controlador 4. Por ejemplo, el sensor de posición delantero 5 podría comprender dos acelerómetros uno de los cuales se aplique a la masa suspendida MS y el otro a la masa no suspendida delantera mfu y un circuito integrador adecuado que genere una señal Vbf que corresponda a la velocidad relativa entre la masa suspendida MS y la masa no suspendida delantera mfu en base a las señales recibidas por los acelerómetros.

El controlador 4 está programado para funcionar según una política de control tal como se describe en detalle en la siguiente descripción.

El controlador 4 elabora las señales de entrada para proporcionar de manera conjunta señales de salida 10 y 11 a los generadores de fuerza controlable 2 y 3, respectivamente, y que corresponden a las fuerzas de amortiguación deseada F1d y F2d. Un dispositivo transformador adecuado 12 convierte las señales de salida 10 y 11 correspondientes a las fuerzas de amortiguación deseada en señales U1 y U2 respectivamente, utilizadas por los generadores de fuerza controlable 2 y 3. Por ejemplo, el transformador 12 puede convertir cada una de las dos señales de salida 10 y 11 en una señal de tensión o en una señal de corriente. Los generadores de fuerza controlable 2 y 3 reaccionan a las señales de control U1 y U2 generando las correspondientes fuerzas de amortiguación aplicadas F1,app, y F2,app, respectivamente. Preferiblemente, las fuerzas de amortiguación aplicadas F1,app, y F2,app, son sustancialmente iguales a las correspondientes fuerzas de amortiguación deseada F1d y F2d. Sin embargo, las fuerzas aplicadas realmente a los correspondientes generadores de fuerza controlable pueden diferir ligeramente de las correspondientes fuerzas de amortiguación deseada F1d y F2d como resultado de distintos factores que influyen en el rendimiento de los generadores de fuerza 2 y 3.

En general, y con referencia a la figura 2, las entradas del procedimiento de control de acuerdo con la presente invención comprenden las señales Vbf, Vbr, y Vp. Además se introducen también los valores de ganancia G1 y G2.

El valor de ganancia G1 puede tener en cuenta la geometría específica del amortiguador delantero y la colocación del primer dispositivo 5 en el amortiguador delantero. Del mismo modo, el valor de ganancia G2 puede tener en cuenta la geometría específica del amortiguador trasero y la colocación del segundo dispositivo 6 en el amortiguador trasero. En base a los valores de ganancia G1 y G2 y las señales de la velocidad instantánea Vbf y Vbr, puede ser posible calcular una fuerza básica que tenga que aplicarse al amortiguador delantero y trasero. Por ejemplo, el producto de la velocidad relativa Vbf y la ganancia G1 puede utilizarse para controlar el amortiguador delantero. Del mismo modo, el producto de la velocidad relativa Vbr y la ganancia G2 puede utilizarse para controlar el amortiguador trasero. Además, la fuerza básica puede corregirse también mediante un factor para obtener las fuerzas de amortiguación deseadas F1d y F2d.

Tal como se muestra esquemáticamente en el diagrama de bloques de la figura 2, de acuerdo con el procedimiento de control de la presente invención, la fuerza de amortiguación deseada F1d corresponde al producto de la velocidad relativa Vbf (multiplicada por la ganancia G1) y una función apropiada Ff de la velocidad relativa Vbf y de la velocidad de inclinación Vp. Además, de acuerdo con el procedimiento de control de la presente invención, la fuerza de amortiguación deseada Fd2 corresponde al producto de la velocidad relativa Vbr (multiplicada por la ganancia G2) y una función apropiada Fr de la velocidad relativa Vbr y de la velocidad de inclinación Vp. Ambas funciones de corrección Ff y Fr pueden implementarse como una tabla o una ecuación matemática que puede evaluarse mediante el procesador del controlador 4.

Las funciones Ff y Fr contribuyen conjuntamente a la determinación de la política de control de acuerdo con la presente invención en base a dos superficies tridimensionales de control adecuadas. En particular, la función Ff tiene en cuenta los signos de los valores de la velocidad relativa Vbf y la velocidad de inclinación Vp, respectivamente, para identificar varias zonas funcionamiento cada una de las cuales se caracteriza por una combinación especial del estado de compresión o extensión que actúa en el amortiguador delantero y las direcciones de movimiento de la masa suspendida y la masa no suspendida delantera. De manera similar, la función Fr tiene en cuenta el signo del valor que corresponde respectivamente a la velocidad relativa Vbr y la velocidad de inclinación Vp para identificar varias zonas de funcionamiento cada una de las cuales se caracteriza por una combinación especial del estado de compresión o extensión que actúa sobre el amortiguador trasero y las direcciones de movimiento de la masa suspendida y la masa no suspendida trasera.

Empleando distintos valores para la ganancia de control por medio de las funciones de control Ff y Fr es posible regular de manera conjunta las fuerzas de amortiguación deseadas que han de generar los amortiguadores controlables 2 y 3, por ejemplo, para reducir las oscilaciones de la rueda delantera y trasera (masa no suspendida delantera y trasera) y del cuerpo de la motocicleta (masa suspendida) optimizando el confort de conducción y los comportamientos de estabilidad en marcha.

Por ejemplo, un valor negativo de la velocidad relativa Vbr, un valor positivo de la velocidad de inclinación Vp y un valor positivo de la velocidad relativa Vbf indican una realización simultánea de las siguientes condiciones: el amortiguador trasero se comprime, la masa no suspendida trasera experimenta un movimiento hacia arriba, el amortiguador delantero se extiende, la masa no suspendida delantera experimenta un movimiento hacia abajo y la masa suspendida experimenta un giro en sentido horario. En respuesta a estas condiciones, el procedimiento de control de acuerdo con la presente invención puede realizar un endurecimiento de la suspensión trasera (valor elevado para la fuerza de amortiguación deseada F2d) para reducir la oscilación de la rueda trasera con el fin de mejorar el comportamiento de estabilidad en marcha y un ablandamiento simultáneo de la suspensión delantera (bajo valor de la intensidad de la fuerza de amortiguación deseada F1d) para reducir la oscilación de la rueda delantera con el fin de mejorar el confort de conducción.

Pueden emplearse las mismas consideraciones en relación con las zonas de funcionamiento correspondientes a otras combinaciones de los signos y los valores de la velocidad relativa Vbr y Vbf y de la velocidad de inclinación Vp.

La figura 3 muestra un ejemplo típico de una superficie tridimensional de control que puede obtenerse con el procedimiento de acuerdo con la presente invención.

En la figura 4 se muestra esquemáticamente una segunda realización preferida de la presente invención. Respecto a las señales que ya se han mencionado con relación a la realización mostrada en la figura 1, el controlador 4 de acuerdo con la segunda realización también recibe las señales de entrada adicionales de unos medios de medición apropiados 13, 14, 15 y 16: una señal Vroll correspondiente a la velocidad angular de balanceo de la masa suspendida MS, una señal Vsp correspondiente a la velocidad longitudinal de la masa suspendida, una señal Af correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre la masa no suspendida delantera (por ejemplo, el freno delantero que actúa sobre la rueda delantera), una señal Ar correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre la masa no suspendida trasera (por ejemplo, el freno trasero actúa sobre la rueda trasera).

De manera más precisa, las señales Af y Ar pueden ser señales activado-desactivado que indiquen, respectivamente, si se han accionado o no los medios de frenado delantero y trasero.

De esta manera pueden determinarse diferentes distribuciones de las cargas que actúan sobre la rueda delantera y trasera a partir de la aceleración lateral, la aceleración longitudinal y/o la velocidad del vehículo y se utiliza para ajustar de manera conjunta los coeficientes de amortiguación de los amortiguadores delanteros y traseros que contribuyen a una mejora adicional del confort de conducción y la estabilidad del vehículo.

En el ámbito de esta segunda realización, el controlador 4 puede estar programado para funcionar de acuerdo con un procedimiento de la presente invención tal como se describe esquemáticamente en la figura 5.

En particular, tanto la fuerza de amortiguación deseada F1d como F2d calculadas tal como se muestra en la descripción anterior en relación con la primera realización con referencia a la figura 2, ahora se multiplican adicionalmente por unos coeficientes de ganancia apropiados que dependen además de las señales de entrada Vroll, Vsp, Af y Ar.

Con referencia a la figura 5, los medios de regulación 17 y 18 corrigen las fuerzas de amortiguación deseada F1d y F2d con factores multiplicadores que derivan de las superficies de control Cf,roll (Vbf, Vroll) y Cr,roll (Vbr, Vroll), ambas dependientes de la señal de velocidad de balanceo Vroll (para tener en cuenta además una conexión de los movimientos de suspensión de la suspensión delantera y trasera) y de las correspondientes señales de velocidad

5 relativa Vbf o Vbr.

La magnitud de la velocidad de balanceo Vroll permite identificar cuándo la motocicleta está entrando o saliendo de una curva. En particular, al entrar o salir de la curva, la magnitud de la velocidad de balanceo Vroll alcanza un máximo, que depende de la relación entre la velocidad de avance de la motocicleta y el radio de curvatura de la trayectoria. En base a las velocidades relativas Vbf y Vbr, y la velocidad de balanceo Vroll, es posible determinar los valores de corrección control Cf,roll (Vbf, Vroll) y Cr,roll (Vbr, Vroll), para las fuerzas de amortiguación deseada F1d y F2d. Las fuerzas de amortiguación corregidas F1d y F2d pueden aplicarse entonces al amortiguador delantero y trasero con el fin de compensar la compresión que actúa sobre los amortiguadores. Dicha compresión es mucho mayor que la compresión que se experimenta en una trayectoria recta. La carga adicional experimentada por los

15 amortiguadores durante la conducción en una curva se debe a la fuerza centrífuga que actúa sobre la masa suspendida MS, presentando dicha fuerza centrífuga una componente distinta de cero a lo largo del eje de simetría vertical de la motocicleta. La figura 6 muestra la superficie tridimensional de control Cf,roll (Vbf, Vroll) que puede adoptarse como factor de corrección para corregir la fuerza de amortiguación del amortiguador delantero y que depende de la velocidad de balanceo de la masa suspendida.

En la figura 5, los medios de ganancia 19 y 20 corrigen las fuerzas de amortiguación deseadas F1d y F2d con factores de multiplicación Gf (Vsp) y Gr (Vsp), ambos dependientes de la señal de velocidad longitudinal de la motocicleta Vsp.

Los medios de regulación de la ganancia 21 y 22 de la figura 5 corrigen las fuerzas de amortiguación deseadas F1d y

25 F2d con factores de multiplicación GAf y GAr, ambos dependientes de la señal de accionamiento de los medios de frenado de la rueda delantera y trasera, respectivamente (Af y Ar).

En particular, para GAf se mantiene la siguiente expresión:

 ⎪⎪  ⎪

si A

0

=

f

GAf =

>

1

si A () t

=

1 t [0

∀∈

÷

T

]

msg

f

Por lo tanto, la política de control de acuerdo con la presente invención implica un aumento de la fuerza de amortiguación deseada F1d para el amortiguador delantero controlable cuando la señal Af se mantiene en "estado activo" durante un intervalo de tiempo predefinido. Lo mismo también es cierto para el factor multiplicador GAr.

35 La figura 7 muestra un ejemplo del factor multiplicador Gf (Vsp) introducido con referencia a la figura 5. La pendiente de la ganancia de corrección varía en tres etapas con la velocidad de la motocicleta Vsp. En la zona de velocidad baja (hasta 60 km/h), el ritmo de crecimiento de la ganancia de corrección Gf (Vsp) es baja. En la zona de velocidad intermedia (de 60 km/h a 150 km/h) la pendiente de la función Gf (Vsp) es muy alta. Finalmente, en la zona de velocidad elevada (más de 150 km/h), se considera un ritmo ligeramente negativo de la ganancia de corrección Gf (Vsp) respecto a la velocidad de la motocicleta. El factor de multiplicación Gr (Vsp) muestra un comportamiento análogo.

A continuación se explicará de manera exhaustiva con referencia a las figuras 8 y 9 el significado de las funciones Ff

45 y Fr y la relación entre dichas funciones y las zonas de funcionamiento identificadas por la velocidad de inclinación y relativa.

Tal como se describió anteriormente, las funciones Ff y Fr contribuyen de manera conjunta a determinar la política de control de acuerdo con la presente invención. En particular, la función Ff asocia una condición de funcionamiento instantánea específica de la motocicleta a cada situación de movimiento posible experimentado por la masa suspendida MS y la masa no suspendida delantera mfu. La condición de funcionamiento puede ser, por ejemplo, una operación de frenado de la motocicleta o la rueda delantera que pasa por un bache y puede identificar una primera zona de funcionamiento. De manera similar, la función Fr asocia una situación de funcionamiento instantáneo específica de la motocicleta a cada situación de movimiento posible experimentado por la masa suspendida MS y la

55 masa no suspendida trasera mru. En este caso, la condición de funcionamiento puede ser, por ejemplo, una operación de aceleración de la motocicleta o la rueda delantera que pasa por una depresión de la superficie de la calle y puede identificar una segunda zona de funcionamiento.

En consecuencia, las funciones Ff y Fr determinan de manera conjunta el tipo de esfuerzos que experimenta el amortiguador delantero y trasero comparando respectivamente los valores y signos de la velocidad de inclinación Vp y la velocidad relativa Vbf y Vbr con los valores límite predefinidos. Dicha comparación permite establecer si el movimiento de la masa suspendida MS es predominante sobre los movimientos de las masas no suspendidas mfu y mru o viceversa. En la figura 8 se muestra un diagrama en el cual distintas condiciones de funcionamiento de la motocicleta se asocian a los valores correspondientes de la señal de velocidad relativa delantera Vbf y la señal de velocidad de inclinación Vp.

Una vez que se ha determinado el tipo de esfuerzo, se elaboran las funciones Ff y Fr resolviendo el modelo de medio coche. En particular, para cualquiera de los amortiguadores se determina una corrección que puede aplicarse al valor de la fuerza básica obtenida combinando los valores de ganancia G1 y G2 con las señales de velocidad Vbf y Vbr, respectivamente. A continuación pueden calcularse las fuerzas de amortiguación deseadas F1d y F2d con el fin de optimizar el índice de comportamiento predefinido que tiene en cuenta la estabilidad en carretera (representada por la carga vertical sobre las masas no suspendidas mfu y mru) y el grado de confort (representado por la aceleración de la masa suspendida MS).

A modo de ejemplo, una situación en la que la rueda trasera pasa por un bache mientras la rueda delantera pasa por una depresión implica la compresión del amortiguador trasero, la extensión del amortiguador delantero y la deceleración de la masa suspendida que experimenta un giro en sentido horario. En este caso, las funciones Ff y Fr determinarán las correcciones a las fuerzas de amortiguación del amortiguador que optimizan la estabilidad en carretera y el confort de la motocicleta.

La corrección de las funciones Ff y Fr, respectivamente, definen una superficie tridimensional de control a través del cual es posible regular de manera conjunta las fuerzas de amortiguación deseadas que han de generar los amortiguadores controlables 2 y 3 con el fin de reducir las oscilaciones de la rueda delantera y trasera (masas no suspendidas delanteras y traseras) y del cuerpo de la motocicleta (masa suspendida), optimizando de este modo el confort de conducción y el comportamiento de estabilidad en carretera del vehículo.

La figura 9 muestra un ejemplo de una superficie tridimensional de control Ff (Vbf, Vp) para la función de corrección Ff que puede obtenerse con el procedimiento de la invención. En particular, las distintas ganancias de corrección se calculan resolviendo la ecuación del modelo de medio coche. Después, los puntos calculados se unen por medio de una superficie cuyos gradientes respecto a la velocidad de inclinación Vp y la velocidad relativa Vbf caen dentro de un intervalo predefinido de valores adecuado para limitar los picos de la aceleración de la masa suspendida MS y la masa no suspendida delantera mfu, respectivamente. De manera similar, la superficie tridimensional de control para Fr presenta un comportamiento análogo.

La figura 10 muestra otro ejemplo de la superficie tridimensional de control Cf,roll (Vbf, Vroll) ya descrita con referencia a la figura 6. Para obtener la superficie de control pueden determinarse varios valores de corrección resolviendo las ecuaciones del modelo de medio coche para la motocicleta en condiciones estáticas para varios valores predefinidos del ángulo de balanceo. Posteriormente, dichos valores de corrección pueden unirse por medio de una superficie cuyos gradientes respecto a la velocidad de balanceo Vroll y la velocidad caída relativa Vbf se encuentren dentro de un intervalo predefinido adecuado de valores para evitar picos de aceleración de la masa suspendida MS. La superficie tridimensional de control para la corrección Cr,roll puede determinarse de manera análoga.

El procedimiento de acuerdo con la presente invención permite aprovechar completamente las propiedades del sistema de suspensión de la motocicleta, garantizando una mejor adherencia tanto del neumático delantero como trasero a la superficie de la carretera y/o un mejor confort en conducción debido al control conjunto de las suspensiones delantera y trasera en base a un modelo completo de la dinámica de la motocicleta en el plano longitudinal de simetría de la motocicleta.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para controlar un sistema de suspensión semi-activa para una motocicleta, controlando de manera conjunta dicho procedimiento la suspensión delantera y trasera, en el que dicha suspensión delantera comprende un generador de fuerza controlable delantero (2) dispuesto entre una masa suspendida (MS) y una masa no suspendida delantera (mfu), y dicha suspensión trasera comprende un generador de fuerza controlable trasero (3) dispuesto entre dicha masa suspendida (MS) y una masa no suspendida trasera (mru), comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas:

a.

determinar una primera señal (Vbf) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha masa suspendida (MS) y dicha masa no suspendida delantera (mfu),

b.

determinar una segunda señal (Vbr) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha masa suspendida (MS) y dicha masa no suspendida trasera (mru);

c.

determinar una tercera señal (Vp) correspondiente a la velocidad angular de inclinación del movimiento de inclinación de dicha masa suspendida (MS);

d.

determinar la fuerza delantera (F1d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2);

e.

determinar la fuerza trasera (F2d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3);

caracterizado por el hecho de que:

dicha fuerza delantera (F1d) que ha que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2) se determina en base a una primera función (Ff) de dicha primera señal (Vbf) y dicha tercera señal (Vp), en el que dicha primera función (Ff) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza delantera (F1d) que ha de generarse es proporcional a dicha primera función (Ff); y por el hecho de que:

dicha fuerza trasera (F2d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3) se genera en base a una segunda función (Fr) de dicha segunda señal (Vbr) y dicha tercera señal (Vp), en el que dicha segunda función (Fr) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza trasera (F2d) que ha de generarse es proporcional a dicha segunda función (Fr).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende, además, las siguientes etapas: d.1) determinar un primer valor de ganancia (G1);

d.2) determinar dicha primera función (Ff) de dicha primera señal (Vbf) y dicha tercera señal (Vp); d.3) determinar dicha fuerza delantera (F1d) como el producto de dicha primera función (Ff), dicha primera señal (Vbf) y el citado primer valor de ganancia (G1);

e.1) determinar un segundo valor de ganancia (G2); e.2) determinar dicha segunda función (Fr) de dicha segunda señal (Vbr) y dicha tercera señal (VP); e.3) determinar dicha fuerza trasera (F2d) como el producto de dicha segunda función (Fr), dicha segunda señal

(Vbr) y el citado segundo valor de ganancia (G2).
3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que comprende, además, las siguientes etapas:

f) determinar una cuarta señal (Vsp), correspondiente a la velocidad longitudinal de la masa suspendida (MS);

g) determinar una quinta señal (Vroll) correspondiente a la velocidad angular de balanceo de la masa suspendida (MS);

h) determinar una sexta señal (Af) correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre dicha masa no suspendida delantera (mfu);

i) determinar una séptima señal (Ar), correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre dicho dicha masa no suspendida trasera (mru);

j) determinar la fuerza delantera (F1d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2) también en base a dicha cuarta señal (Vsp), dicha quinta señal (Vroll) y dicha sexta señal (Af);

k) determinar la fuerza trasera (F2d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3) también en base a dicha cuarta señal (Vsp), dicha quinta señal (Vroll) y dicha séptima señal (Ar).
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende, además, las siguientes etapas: j.1) determinar una tercera función (Cf, roll) de dicha primera señal (Vbf) y dicha quinta señal (Vroll); j.2) determinar una tercera función de ganancia (Gaf) de dicha sexta señal (Af); j.3) determinar una cuarta función de ganancia (Gf) de dicha cuarta señal (Vsp); j.4) determinar la fuerza delantera (F1d) como el producto de dicha primera función (Ff), dicha primera señal (Vbf),

dicho primer valor de ganancia (G1), dicha tercera función (Cf, roll), dicha tercera función de ganancia (GAf) y dicha cuarta función de ganancia (Gf); k.1) determinar una cuarta función (Cr, roll) de dicha segunda señal (Vbr) y dicha quinta señal (Vroll); k.2) determinar una quinta función de ganancia (GAr) de dicha séptima señal (Ar);

k.3) determinar una sexta función de ganancia (Gr) de dicha cuarta señal (Vsp); k.4) determinar la fuerza trasera (F2d) como el producto de dicha segunda función (Fr), dicha segunda señal (Vbr), dicho segundo valor de ganancia (G2), dicha cuarta función (Cr, roll), dicha quinta función de ganancia (GAr ) y dicha sexta función de ganancia (Gr).
5. Aparato para controlar un sistema de suspensión semi-activa para una motocicleta, controlando dicho aparato de manera conjunta la suspensión delantera y trasera, en el que dicha suspensión delantera comprende un generador de fuerza controlable delantero (2) dispuesto entre una masa suspendida (MS) y una masa no suspendida delantera (mfu) y dicha suspensión trasera comprende un generador de fuerza controlable trasero (3) dispuesto entre dicha masa suspendida (MS) y una masa no suspendida trasera (mru), comprendiendo dicho aparato:

-

medios para determinar una primera señal (Vbf) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha suspendida (MS) y dicha masa no suspendida delantera (mfu),

-

medios para determinar una segunda señal (Vbr) correspondiente a la velocidad relativa entre dicha masa suspendida (MS) y dicha masa no suspendida trasera (mru);

-

medios para determinar una tercera señal (Vp) correspondiente a la velocidad angular de inclinación del movimiento de inclinación de dicha masa suspendida (MS);

-

medios para determinar la fuerza delantera (F1d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2);

-

medios para determinar la fuerza trasera (F2d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3);

caracterizado por el hecho de que:

dichos medios para determinar la fuerza delantera (F1d) que tiene que generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2) están adaptados para determinar dicha fuerza delantera (F1d) en base a una primera función (Ff) de dicha primera señal (Vbf) y dicha tercera señal (Vp), en el que dicha primera función (Ff) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza delantera (F1d) que ha de generarse es proporcional a dicha primera función (Ff); y por el hecho de que:

dichos medios para determinar la fuerza trasera (F2d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable trasero (3) están adaptados para determinar dicha fuerza trasera (F2d) en base a una segunda función (Fr) de dicha segunda señal (Vbr) y dicha tercera señal (Vp), en el que segunda función (Fr) define una superficie tridimensional de control y en el que dicha fuerza trasera (F2d) que ha de generarse es proporcional a dicha segunda función (Fr).
6. Aparato según la reivindicación 5, que comprende además:

-

medios para determinar una cuarta señal (Vsp) correspondiente a la velocidad longitudinal de la masa suspendida (MS); -medios para determinar una quinta señal (Vroll) correspondiente a la velocidad angular de balanceo de la masa suspendida (MS);

5 -medios para determinar una sexta señal (Af) correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre dicha masa no suspendida delantera (mfu);

-

medios para determinar una séptima señal (Ar), correspondiente a la actuación de los medios de frenado que actúan sobre dicho dicha masa no suspendida trasera (mru);

10 -medios para determinar la fuerza delantera (F1d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable delantero (2) también en base a dicha cuarta señal (Vsp), dicha quinta señal (Vroll) y dicha sexta señal (Af);

-

medios para determinar la fuerza trasera (F2d) que ha de generar dicho generador de fuerza controlable trasero 15 (3) también en base a dicha cuarta señal (Vsp), dicha quinta señal (Vroll) y dicha séptima señal (Ar).
7. Aparato según una de las reivindicaciones 5 ó 6 caracterizado por el hecho de que dicho generador de fuerza controlable delantero y trasero (2 y 3) comprenden amortiguadores controlables.