ITTO20000528A1 - Sistema per il controllo attivo di un differenziale di un autoveicolo. - Google Patents

Sistema per il controllo attivo di un differenziale di un autoveicolo. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sistema per il controllo attivo di un differenziale di un autoveicolo"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un sistema per il controllo attivo di un differenziale di un autoveicolo.
Più specificamente l'invenzione ha per oggetto un sistema per il controllo di un differenziale comprendente un albero di ingresso destinato a trasmettere coppia a due alberi di uscita o semiassi associati a rispettive ruote dell'autoveicolo, e mezzi di accoppiamento selettivamente controllabili tramite corrispondenti dispositivi attuatori, per modificare la ripartizione della coppia fra detti semiassi .
Differenziali di tale tipo sono descritti ad esempio nella domanda di brevetto europeo 92121621.4, nella domanda di brevetto europeo n.
94120782.1.
Uno scopo della presente invenzione è di realizzare un sistema per il controllo di un siffatto differenziale che permetta di incrementare la stabilità di marcia dell'autoveicolo ed un ottimale controllo della ripartizione del carico in curva fra le ruote interne e le ruote esterne.
Questi ed altri scopi vengono realizzati secondo l'invenzione con un sistema di controllo le cui caratteristiche essenziali sono definite nell'annessa rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la figura 1 mostra un differenziale di un autoveicolo cui è associato un sistema di controllo secondo l'invenzione;
la figura 2 è uno schema a blocchi di un sistema di controllo secondo l'invenzione;
la figura 3 è uno schema a blocchi che mostra una possibile struttura od architettura di una prima parte del sistema di controllo secondo 11invenzione;
la figura 4 è un diagramma tridimensionale che mostra esemplificativamente valori della velocità di imbardata in funzione dell'angolo di rotazione del volante e della velocità di avanzamento del veicolo;
la figura 5 è uno schema a blocchi di una porzione del sistema secondo le figure 2 e 3; e
la figura 6 è uno schema a blocchi di una seconda parte del sistema di controllo secondo la figura 2.
Nella figura 1 con D è complessivamente indicato un differenziale di un autoveicolo, ad esempio del tipo dettagliatamente descritto nei documenti anteriori sopra citati.
Il differenziale D comprende un albero di ingresso M, destinato a trasmettere coppia dal motore (non illustrato) a due alberi di uscita o semiassi (ASl e AS2) associati a rispettive ruote motrici (parimenti non illustrate) dell'autoveicolo.
In modo di per sé noto, il differenziale D comprende una pluralità di innesti a frizione (non illustrati nella figura 1, ma schematicamente raffigurati nella figura 2 ed ivi indicati con CI e C2) selettivamente controllabili tramite corrispondenti dispositivi attuatori (parimenti non illustrati nella figura 1, ma schematicamente raffigurati nella figura 2 ove sono indicati con Al e A2). Tali dispositivi attuatori sono ad esempio cilindri idraulici pilotati da un'unità eléttroidraulica, quale quella schematicamente raffigurata nelle figure 1 e 2, ivi indicata con EHU.
Tale unità elettroidraulica è a sua volta comandata da un sistema di controllo complessivamente indicato con 1 nelle figure 1 e 2.
Tale sistema di controllo può comprendere ad esempio un'unità elettronica ECU, presentante una pluralità di ingressi cui vengono forniti rispettivi segnali di ingresso rappresentativi dei valori assunti da corrispondenti grandezze. Tali segnali di ingresso possono essere forniti all'unità ECU da appositi sensori installati a bordo dell'autoveicolo, e/o da altre unità elettroniche di controllo installate a bordo dell'autoveicolo e connesse all'unità ECU qui di interesse tramite una linea o rete di comunicazione, secondo tecniche di per sé note. Nel seguito della presente descrizione i segnali applicati agli ingressi dell'unità ECU si suppongono forniti da corrispondenti sensori o trasduttori .
Con riferimento alla figura 2, all'unità ECU del sistema di controllo 1 ivi raffigurati sono applicati segnali forniti da sensori SI a S5.
I sensori SI e S2 forniscono all'unità ECU rispettivi segnali indicativi dell'angolo di sterzatura 6 (angolo di rotazione del volante) e della velocità di avanzamento v dell'autoveicolo.
I sensori S3 e S5 forniscono all'unità ECU rispettivi segnali indicativi dell'accelerazione longitudinale ax e rispettivamente dell'accelerazione trasversale ay dell'autoveicolo.
II sensore S4 fornisce all'unità ECU un segnale indicativo della velocità di imbardata ("Yaw Ra-
te") Ψ .
Il sensore S4 è ad esempio un cosiddetto girometro.
Nella realizzazione schematicamente illustrata nella figura 2, l'unità ECU comprende due blocchi principali di elaborazione B1 e B2, cui sono collegati i sensori S1-S3 e, rispettivamente, i sensori S4 e S5.
Possibili modi di realizzazione od architetture dei blocchi B1 e B2 verranno descritti in maggior dettaglio con riferimento alle figure 3 e 6.
Come apparirà più chiaramente dal seguito, i blocchi di elaborazione B1 e B2 sono predisposti per generare rispettivi segnali di controllo della coppia di imbardata, ΔΤγοι e ATycl, che vengono addizionati in un sommatore SM, che, seguito da un filtro ZC, fornisce in uscita un segnale di controllo ΔΤΥ ad un circuito driver DC, che tramite l'unità elettroidraulica EHU controlla gli attuatori Al e A2 del differenziale D.
Con riferimento alla figura 3, il blocco B1 comprende una memoria MI in cui sono ritenuti vaio-
ri di riferimento predeterminati della velocità di imbardata, indirizzabili in base ai valori istantanei dell'angolo di sterzatura δ e della velocità di avanzamento v del veicolo. Nella memoria MI sono ad esempio tabulati valori di riferimento della velocità di imbardata secondo il grafico tridimensionale mostrato nella figura 4. La memoria MI è collegata ad una sezione di elaborazione PI, che riceve parimenti segnali indicativi dell'angolo di sterzata 6 e della velocità di avanzamento v. La sezione di elaborazione Fi è predisposta per generare un primo segnale Δτγι di controllo della coppia di imbardata in base ad un prestabilito modello matematico del comportamento dell'autoveicolo, non-
ché in funzione del valore di Ψ«τ.
Il blocco Bl comprende inoltre una seconda sezione di elaborazione F2 cui pervengono il segnale fornito dal sensore S3, indicativo dell'accelerazione longitudinale ax dell'autoveicolo, nonché un valore di riferimento ayref dell'accelerazione laterale o trasversale. Tale valore di riferimento ayerf è fornito in uscita da un dispositivo moltiplicatore P, ai cui ingressi pervengono i segnali indicativi della velocità di avanzamento V dell'autovei-
colo ed il valore di riferimento della velocità di imbardata.
Il segnale indicativo dell'accelerazione longitudinale ax può essere ottenuto, in alternativa, derivando il segnale fornito dal sensore S2 che è indicativo della velocità V di avanzamento dell'autoveicolo .
La sezione di elaborazione F2 è predisposta per generare un secondo segnale ΔΤγ2 di controllo della coppia di imbardata, secondo una funzione predeterminata dell'accelerazione longitudinale ax del veicolo. Il segnale ATya è ad esempio proporzionale al prodotto dell'accelerazione longitudinale ax per il valore di riferimento ayref dell'accelerazione laterale.
I segnali ATyi e ΔΤy2 pervengono agli ingressi di un sommatore SMI, alla cui uscita è dunque disponibile un segnale-somma ATyoi·
II blocco di elaborazione B1 sopra descritto attua un controllo ad anello aperto {"Open Loop") sulla coppia di imbardata agente sull'autoveicolo mentre, come si vedrà più avanti, il blocco di elaborazione B2 attua un controllo del tipo ad anello chiuso ("closed loop").
Facendo ancora riferimento al blocco Bl, nella memoria MI possono essere immagazzinati valori di
riferimento della coppia di imbardata in funzione non soltanto dell'angolo di sterzatura δ e della velocità di avanzamento v, bensì in funzione anche del valore del coefficiente μ di attrito fra i pneumatici dell'autoveicolo ed il fondo stradale, come calcolato da un dispositivo stimatore complessivamente indicato con EST nelle figure 2, 3 e 5. Con riferimento in particolare a quest'ultima figura, lo stimatore EST comprende una sezione di elaborazione F3 predisposta per calcolare ovvero stimare il valore di μ in base ai valori assunti dall'angolo di sterzatura δ, dalla velocità di imbar-
data Ψ , dalla velocità Gi delle ruote dell'autoveicolo, e dall’accelerazione longitudinale ax.
Nella memoria MI i valori di riferimento Ψref possono essere immagazzinati anche in funzione dei valori di un ulteriore parametro, rappresentato da un indice di sottosterzo US computato da un'ulteriore sezione di elaborazione F4 tenendo conto del gradiente di sottosterzo desiderato dall<1>utilizzatore ed impostato dallo stesso a mezzo di un dispositivo di impostazione indicato con I nelle figure 2 e 3.
La sezione di elaborazione F4 può essere predisposta per riconoscere, sulla base dei valori assunti da una pluralità di segnali di ingresso, lo "stile" di guida dell'utilizzatore, in un processo di apprendimento continuo.
Nelle figure 2 e 3, con 12 è indicato un ulteriore dispositivo di impostazione, tramite il quale 1 'utilizzatore può eventualmente provocare una variazione della legge con cui la sezione di elaborazione F2 produce il segnale ΔΤy2 in funzione dell'accelerazione longitudinale ax.
Con riferimento alle figure 2 e 6, il blocco di elaborazione B2 riceve i segnali indicativi del-
la velocità di imbardata Ψ e dell 'accelerazione laterale ay. Tale blocco riceve inoltre dal blocco di elaborazione B1 il valore di riferimento a^ f per
l'accelerazione laterale per la velocità di imbardata.
Nel blocco B2 due sommatori SM2 e SM3 forniscono in
uscita due segnali di errore
due blocchi di controllo F5 e
rispettivamente F6 che attuano rispettive funzioni di trasferimento predeterminate per operare ad esempio un controllo di tipo proporzionale -integrale-derivativo.
Le uscite dei blocchi F5 e F6 pervengono ad un sommatore SM4 la cui uscita rappresenta il segnale di controllo ATyci.
Il sistema sopra descritto consente un'ottimale controllo della stabilità del veicolo ed il controllo della ripartizione del carico nella marcia in curva, con un progressivo trasferimento di carico dalla coppia di ruote interne, rivolte al centro di curvatura, alla coppia di ruote esterne.
Il sistema consente inoltre 1<1>attuazione di un comportamento sottosterzante, con la possibilità per 1'utilizzatore di decidere l'entità dell'effetto di sottosterzo.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per il controllo attivo di un differenziale (D) di un autoveicolo comprendente un albero di ingresso (M) destinato a trasmettere coppia a due alberi d'uscita o semiassi (AS1, AS2) associati a rispettive ruote motrici dell'autoveicolo, e mezzi di accoppiamento (CI, C2) selettivamente controllabili tramite corrispondenti attuatori (Al, A2) per modificare la ripartizione della coppia fra detti semiassi (ASl, AS2); il sistema di controllo (1) essendo caratterizzato dal fatto che comprende mezzi generatori (S1-S5) atti a fornire segnali indicativi dell'angolo di rotazione (5) del volante di sterzo, della velocità di avanzamento (v) del veicolo, della velocità di imbardata (Ψ) del veicolo, nonché dell'accelerazione longitudinale (ax) e trasversale (ay) del veicolo; primi mezzi di controllo (MI, FI) atti a determinare un valore di riferimento di velocità di imbardata (Ψref) in funzione dei valori dell'angolo di rotazione del volante (6) e della velocità di avanzamento (v) del veicolo, e a generare un primo segnale di controllo della coppia di imbardata (ATyi) in base ad un prestabilito modello materaatico del comportamento dell'autoveicolo ed in funzione del valore di riferimento determinato della ve- locità di imbardata
    secondi mezzi di controllo (F2) predisposti per generare un secondo segnale di controllo della coppia di imbardata (ΔΤγΖ) secondo una funzione predeterminata dell'accelerazione longitudinale (ax) del veicolo, e mezzi circuitali di comando (DC) predisposti per generare segnali elettrici di pilotaggio per i suddetti dispositivi attuatori (A1, A2) in funzione di detti primo e secondo segnale di controllo della coppia di imbardata
  2. 2. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi circuitali di comando (DC) sono predisposti per generare segnali elettrici di pilotaggio per i dispositivi attuatori (A1, A2) in funzione della somma (ΔΤγol) di detti primo e secondo segnale di controllo della coppia di imbardata
  3. 3. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre terzi mezzi di controllo (B2) predisposti per generare un terzo segnale di controllo della coppia di imbardata (ATyci) secondo prefissate funzioni della differenza (err Ψ ) fra la velocità di imbardata (Ψ) e l'associato valore di riferimento (Ψ ), nonché della differenza (err aY) fra l'accelerazione laterale del veicolo (ay) ed un associato valore di riferimento (ayref)
  4. 4. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 3, in cui il valore di riferimento dell'accelerazione trasversale (ayref) è determinato essenzialmente come prodotto della velocità di avanzamento del veicolo (v) per il valore di riferimento della velocità di imbardata (Ψref).
  5. 5. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 3, in cui detto secondo segnale di controllo della coppia di imbardata (àTy2) è sostanzialmente indicativo del prodotto dell<1>accelerazione longitudinale (ax) del veicolo, per il valore di riferimento dell'accelerazione laterale del veicolo (ayref).
  6. 6. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui sono provvisti inoltre mezzi stimatori (EST) predisposti per stimare il coefficiente di attrito (μ) fra i pneumatici ed il fondo stradale, ed in cui detti primi mezzi di controllo (MI) sono predisposti per determinare il valore di riferimento della velocità di imbardata (Ψref) anche in funzione del valore stimato di detto coefficiente d'attrito (μ).
  7. 7. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi stimatori (EST) sono predisposti per stimare detto coefficiente d'attrito (μ) in base ai valori dell'angolo di rotazione del vo- lante (δ), della velocità di imbardata (Ψ ), dell'accelerazione longitudinale (ax) del veicolo e della velocità di rotazione delle ruote del
    veicolo.
  8. 8 . Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui a detti primi mezzi di controllo (MI, FI) sono accoppiati mezzi di impostazione (II) atti a fornire segnali selettivamente indicativi del gradiente di sottosterzo desiderato; detti primi mezzi di controllo (MI) essendo predisposti per determinare il valore di riferimento della velocità di imbardata (Ψref anche in funzione di detto gradiente di sottosterzo.
  9. 9. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui a detti secondi mezzi di controllo (F2) sono accoppiati secondi mezzi di impostazione (12) atti a fornire a detti secondi mezzi di controllo (F2) segnali di modifica o personalizzazione della funzione che correla detto secondo segnale di controllo della coppia di imbardata (ΔΤγ2) con l'accelerazione longitudinale (ax) del veicolo.
  10. 10. Sistema per il controllo attivo di un differenziale di un autoveicolo, sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.
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