CN111132890A - 用于车辆的转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于双轮辙的车辆的转向装置，该转向装置包括：转向手柄(1)，在该转向手柄的旋转操作(D1、D2)时，可转向的车轮(9)能以车轮转角偏转；和控制器(11)，通过该控制器，与行驶运行参数相关地以及与转向手柄(1)无关地，转向致动器(13)能被电气地控制以用于调节车轮转角，以及离合器(15)能被电气地控制，通过该离合器，在转向手柄(1)与可转向的车轮(9)之间的机械的转向连接(3)能被接合或能被松开，其中，所述控制器(11)在存在碰撞危险时执行自动的规避操纵(ΔtN)，在该自动的规避操纵中，在解耦时刻(tE)，所述控制器(11)使得在转向手柄(1)与可转向的车轮(9)之间的离合器(15)完全松开，并且所述控制器(11)控制转向致动器(13)，使得车辆(2)短时地离开其车道，并且紧接着又回到该车道中。按本发明，所述转向手柄(1)配设有能由控制器(11)电气地控制的制动器(14)。所述控制器(11)在紧急规避操纵(ΔtN)期间控制所述制动器(14)，使得转向手柄(1)在紧急规避操纵(ΔtN)期间在解耦时刻(tE)在其旋转位置(E)中静止。

Description

用于车辆的转向装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于双轮辙的车辆的转向装置以及一种根据权利要求7所述的用于运行这种车辆的方法。
背景技术
现代的车辆辅助***使得车辆能够感知和解释其周围环境、识别危险情况并且在驾驶员的驾驶操纵中支持驾驶员或者执行自动的驾驶操纵，以避免车辆碰撞。
由DE2009046375A1已知一种同类的用于双轮辙的车辆的转向装置。该转向装置具有转向手柄，在该转向手柄的旋转操作时，可转向的车轮能离开其直行位置以车轮转角偏转。此外，转向装置具有控制器，通过该控制器，与行驶运行参数相关地以及与转向手柄无关地，转向致动器能被电气地控制，用于与驾驶员无关地调节车轮转角。在存在碰撞危险的情况下，电子控制器能执行自动的紧急规避操纵，在该紧急规避操纵中，控制器控制转向致动器，使得车辆短时地离开其车道并且紧接着可选地又回到其车道中，以便例如避开碰撞对象。在这种自动的紧急规避操纵中，这种在高动态过程中的转向必须以高的梯度调节大的转角。由于在方向盘与可转向的车轮之间的机械连接，方向盘也以大的转角以及以高的动态性一起旋转。
为了在紧急规避操纵期间使得方向盘与转向解耦，在DE2009046375A1中，离合器在机械连接中设置在转向手柄与车轮之间，所述离合器在紧急规避操纵期间是打开的。
这种解耦导致，方向盘能由驾驶员在没有力消耗的情况下自由地旋转，这可能导致驾驶员迷惑并且此外在实现紧急规避操纵之后可能使得离合器的闭合变得困难。
由DE102014016017A1已知一种具有方向盘抑制的车辆转向装置，通过该方向盘抑制，抑制或阻止方向盘旋转操作，而且是在故障情况下或者在车辆停止的情况下进行。由DE102010053156A1已知一种用于运行汽车的方法以及一种具有环境探测装置的汽车。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于车辆的转向装置，在该转向装置中，在驾驶员方面能完好地以及无迷惑地执行自动的规避操纵。
所述目的通过权利要求1或6的特征解决。本发明的一些优选的进一步方案在从属权利要求中公开。
本发明基于如下实情：在上述现有技术中，方向盘在自动的紧急规避操纵期间可自由地旋转。与之相反，按权利要求1的特征部分，转向手柄配设有能由控制器电气地控制的制动器。控制器在紧急规避操纵期间能控制制动器，使得转向手柄在解耦时刻在其解耦旋转位置中被固定并且因此在紧急规避操纵期间静止。按这样的方式可以避免驾驶员的迷惑并且在实现紧急规避操纵之后也简化了转向手柄的位置正确的再次耦合。因此按本发明，紧急规避***对于驾驶员来说更舒适地且更可靠地构成，其中，在紧急规避操纵期间的方向盘行为不被驾驶员感受为干扰性的。
如上所述的，从而在紧急规避操纵期间转向手柄至少在驾驶员的非旋转操作中保持在解耦旋转位置中。优选，制动器在紧急规避操纵期间由控制器控制，使得产生制动力矩，借助于该制动力矩，转向手柄离开解耦旋转位置的主动的驾驶员方面的转向操作完全被阻止或者至少被抑制。
为了实现这种转向手柄抑制，由制动器产生的制动力矩可以确定为，使得驾驶员在克服制动力矩的情况下可以执行转向手柄由其解耦旋转位置离开的手动的旋转操作。优选，由制动器产生的制动力矩在此是可变的，使得对于驾驶员来说允许转向手柄的驾驭。示例地，由制动器产生的制动力矩的大小可与转向手柄旋转操作的旋转方向相关。在沿顺时针方向执行转向手柄旋转操作时的制动力矩的大小可以不同于在沿逆时针方向执行转向手柄旋转操作时的制动力矩的大小。
鉴于紧急规避操纵的完好的结束，尤其优选的是，在沿一个旋转方向执行离开解耦旋转位置的转向手柄旋转操作(即转动离开)时由制动器产生的制动力矩大于在往回转动时(即在沿相反旋转方向执行回到解耦旋转位置中的转向手柄旋转操纵时)的制动力矩。
在一种优选的进一步方案中，附加地，车辆也可以在自主行驶运行中行驶。也在这种情况下，控制器可以使在转向手柄与可转向的车轮之间的离合器完全松开以及控制制动器，使得转向手柄在自主行驶运行期间静止。从而这种自主行驶运行与驾驶员无关地仅通过控制器以及由该控制器控制的转向致动器执行。
附图说明
下面借助于附图描述本发明的实施例。其中：
图1以粗略示意的部分视图的形式显示具有描述的转向装置的双轮辙的机动车的前车区域；并且
图2显示描述车辆的紧急规避操纵的视图。
具体实施方式
在图1中粗略示意地显示用于双轮辙的车辆的转向装置，该转向装置具有转向手柄1，该转向手柄通过多部分式的转向柱3与设置在转向传动装置5中的(未显示的)齿条传动连接(即机械地连接)。该齿条沿车辆横向方向y定向并且能通过转向手柄1的旋转操作而沿车辆横向方向y调节。设置在转向传动装置5中的齿条在两侧通过转向横拉杆7延长，所述转向横拉杆铰接在两个可转向的前轮9的未描述的轮架上。从而在转向手柄1的旋转操作中，前轮9偏转了与旋转操作相关的车轮转角。
此外，在图1中显示的转向装置具有控制器11，通过该控制器，在确定的行驶情况中，可产生与驾驶员无关的车轮转角。为此，控制器11在输出侧与转向致动器13、离合器15和制动器14信号连接，通过该制动器14能产生制动力矩，以便抑制转向手柄1的旋转操作。另外，控制器11在输入侧与环境传感器16连接，例如能借助于该环境传感器在行驶运行时在机动车的环境中探测潜在的碰撞对象17(图2)。在探测到这种对象17时，在控制器11中基于传感器数据进行评价，是否存在碰撞危险。在存在这种碰撞危险的情况下，控制器11必要时能执行自动的紧急规避操纵△tN(图2)，以便避开该碰撞对象17。这种紧急规避操纵△tN是高度动态的过程，该过程例如持续0.5s至1s。
为了产生上述的与驾驶员无关的车轮转角，控制器11可以与行驶运行参数相关地(例如车辆速度、车辆横向加速度等)以及与转向手柄1无关地控制转向致动器13，该转向致动器与转向传动装置5的齿条传动连接，以便与驾驶员无关地调节前轮9的车轮转角。同时，在这种情况下，中间连接在多部分式的转向柱3中的离合器15完全打开，以便松开在转向手柄1与两个前轮9之间的机械的转向连接。
在正常的行驶运行中，在离合器15中产生离合器力矩MK，以便确保机械的转向连接以及与驾驶员相关的转向。此外，转向致动器13在正常的行驶运行中为了支持转向手柄而用作为伺服单元。
下面，借助于图2描述一种行驶情况，在该行驶情况中，车辆1在行驶方向FR上在车道19上的直行中接近一个停止的潜在的碰撞对象17。在这种情况下，碰撞对象17被车辆2的环境传感器16探测到，其将相应的传感器数据传递至控制器11。如果确定存在碰撞危险，那么控制器11执行自动的紧急规避操纵△tN，在该自动的紧急规避操纵中，首先在解耦时刻tE，控制器11使在转向手柄1与可转向的车轮9之间的离合器15完全松开。此外，控制器11控制转向致动器13，使得车辆2短时地离开其车道、避开碰撞对象17，并且可选地紧接着又回到其车道。只要车辆2再次处于其车道中，自动的紧急规避操纵△tN就结束。在该时刻，转向致动器13的紧急规避干预结束，并且离合器再次闭合，以便允许驾驶员方面的转向干预。
在紧急规避操纵△tN期间，制动器14被控制器11激活，使得转向手柄1在解耦时刻tE在其旋转位置E中(下面称作解耦旋转位置)静止。在图1和图2中，转向手柄1的解耦旋转位置E相应于在直行中的未偏转的前轮位置。对于转向手柄抑制，制动器14产生制动力矩MB，该制动力矩抵制由驾驶员实施的转向操作。由制动器14产生的制动力矩MB在此确定为，使得驾驶员在克服制动力矩MB的情况下能实施转向手柄1离开解耦旋转位置E的手动的旋转操作。
但是，在紧急规避操纵△tN期间在驾驶员方面执行的这种转向操作时，施加的制动力矩MB不是恒定的，而是更确切地说制动力矩MB的大小与驾驶员方面的转向手柄旋转操作的旋转方向相关：在从解耦旋转位置E离开的转动离开(例如沿顺时针方向D1)时由制动器14产生的制动力矩MB大于在回到解耦旋转位置E的往回转动(沿逆时针方向D2)时的制动力矩MB。按这样的方式，驾驶员保持触觉的反馈，这种反馈支持转向手柄1朝解耦旋转位置E的旋转操作。因此，在紧急规避操纵△tN结束的时刻确保，转向手柄1位置正确地处于其直行位置中并且离合器15能重新完好地闭合。

Claims (7)

1.一种用于双轮辙的车辆的转向装置，该转向装置包括：转向手柄(1)，在该转向手柄的旋转操作(D1、D2)时，可转向的车轮(9)能以车轮转角偏转；和控制器(11)，通过该控制器，与行驶运行参数相关地以及与转向手柄(1)无关地，转向致动器(13)能被电气地控制以用于调节车轮转角，以及离合器(15)能被电气地控制，通过该离合器，在转向手柄(1)与可转向的车轮(9)之间的机械的转向连接(3)能被接合或能被松开，其中，所述控制器(11)在存在碰撞危险时执行自动的规避操纵(△tN)，在该规避操纵中，在解耦时刻(tE)，所述控制器(11)使得在转向手柄(1)与可转向的车轮(9)之间的离合器(15)完全松开，并且所述控制器(11)控制转向致动器(13)，使得车辆(2)短时地离开其车道，并且可选地紧接着又回到该车道中，其特征在于，所述转向手柄(1)配设有能由控制器(11)电气地控制的制动器(14)，并且所述控制器(11)在紧急规避操纵(△tN)期间控制所述制动器(14)，使得转向手柄(1)在紧急规避操纵(△tN)期间在解耦时刻(tE)在其旋转位置(E)中静止。
2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，在紧急规避操纵(△tN)期间转向手柄(1)在解耦时刻(tE)离开其旋转位置(E)的转向操作借助于由所述制动器(14)产生的制动力矩(MB)被阻止或抑制。
3.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，由所述制动器(14)产生的制动力矩(MB)确定为，使得驾驶员在克服所述制动力矩(MB)的情况下能实施转向手柄(1)在解耦时刻(tE)离开其旋转位置(E)的手动的旋转操作(D1、D2)。
4.根据权利要求3所述的转向装置，其特征在于，由所述制动器(4)产生的制动力矩(MB)的大小与转向手柄旋转操作的旋转方向(D1、D2)相关，即在沿顺时针方向(D1)执行转向手柄旋转操作时制动力矩(MB)的大小不同于在沿逆时针方向(D2)执行转向手柄旋转操作时制动力矩(MB)的大小。
5.根据权利要求4所述的转向装置，其特征在于，在转动离开时、即在沿着一个旋转方向(D1)执行在解耦时刻(tE)离开旋转位置(E)的转向手柄旋转操作时由所述制动器(14)产生的制动力矩(MB)大于在往回转动时、即在沿相反转动方向(D2)执行返回解耦旋转位置(E)的转向手柄旋转操作时的制动力矩(MB)。
6.根据上述权利要求之中任一项所述的转向装置，其特征在于，所述车辆是自主驾驶的车辆，并且在自主行驶运行期间，所述控制器(11)使得在转向手柄(1)与可转向的车轮(9)之间的离合器(15)完全松开并且控制所述制动器(14)，使得转向手柄(1)静止，而车辆转向与驾驶员无关地借助于所述控制器(11)自动地实现。
7.一种用于运行车辆(1)的方法，该车辆具有根据上述权利要求之中任一项所述的转向装置。
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