CN114763179A - 车辆转向***以及控制车辆车轮的转向角的方法 - Google Patents

车辆转向***以及控制车辆车轮的转向角的方法 Download PDF

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Abstract

公开了车辆转向***以及控制车辆车轮的转向角的方法。本发明涉及一种车辆转向***，其包括方向盘、第一转向组件和第二转向组件。每个转向组件包括转向连杆，转向连杆被机械连接到负重轮和支撑马达。方向盘被构造用以经由致动第一转向连杆的第一支撑马达来控制第一车轮的转向角。处理电路被配置为从第一转向组件接收输入信号，该输入信号包括为第一转向组件测量的一个或多个转向参数值。基于所接收到的第一输入信号，处理电路被配置为计算第二车轮的期望转向角，并将控制信号发送到第二支撑马达以致动第二转向连杆，从而获得第二负重轮的所述期望转向角。还公开了一种方法。

Description

车辆转向***以及控制车辆车轮的转向角的方法
技术领域
本公开涉及一种车辆转向***。本公开还涉及一种用于控制车辆车轮的转向角的方法。此外，本公开涉及一种计算机程序、计算机可读介质和用于控制车辆车轮的转向角的处理电路。
本发明可应用于重型车辆，如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将关于卡车来描述本发明，但本发明不限于该特定车辆，而是还可用于其他车辆，例如汽车。
背景技术
以电动支撑的车辆转向***作为对机械转向***的补充是已知的。例如，可以提供这种电动支撑的车辆转向***以减少对车辆方向盘的振动输入。另一个功能可以是提供强制反馈，以引导驾驶员。进一步的功能可以是提供停车辅助。
由于左手侧和右侧侧的车轮被刚性连接，因此转向角是针对处理多种不同转向情况的折衷。此外，任何设置上的错误在其在车间时得到处理以前都是存在的，从而导致轮胎磨损和油耗增加。
期望提供一种车辆转向***，对其而言，无论特定的驾驶条件和转向情况如何，该***都可改进车轮对准。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种车辆转向***和用于控制车辆车轮的转向角的方法，其至少部分地减轻了现有技术的缺点。该目的通过如所附独立权利要求中公开的车辆转向***和方法来实现。
本发明构思基于这样的认识，即通过提供左轮和右轮之间的电子/数据相关性，特别是提供左转向组件和右转向组件之间的电子/数据相关性，而不是机械相关性，可以在不同驾驶场景下调节两个车轮的相对转向角。特别是，发明人已经意识到，通过分析与车轮之一相关联的转向组件之一的状态，可以有效地调节另一车轮的转向角。
根据本发明的第一方面，提供了一种车辆转向***，该车辆转向***包括：
-方向盘，
-第一转向组件，其包括：
·第一转向连杆，该第一转向连杆被机械地连接到在轮轴的第一端处的第一负重轮，
·第一支撑马达，该第一支撑马达可操作地连接到方向盘和第一转向连杆，
其中方向盘被构造用以经由致动第一转向连杆的第一支撑马达来控制第一负重轮的转向角，
-第二转向组件，其包括：
·第二转向连杆，该第二转向连杆被机械地连接到在轮轴的第二端处的第二负重轮，
·第二支撑马达，该第二支撑马达可操作地连接到第二转向连杆，
-处理电路(50)，其配置为从第一转向组件接收第一输入信号，该第一输入信号包括为第一转向组件测量的一个或多个转向参数值，其中，基于所接收的第一输入信号，处理电路被配置为计算第二负重轮的期望的转向角，并将控制信号发送到第二支撑马达以致动第二转向连杆，从而获得第二负重轮的所述期望的转向角。
通过提供一种车辆转向***，其包括接收关于为关联于第一负重轮的第一转向组件测量的参数值的信息的处理电路，该处理电路可以计算用于第二负重轮的适当转向角。例如，如果处理电路注意到当前车辆操作条件是笔直向前行驶，则它可以控制第二负重轮以具有与第一负重轮基本相反的转向角(例如，如果到处理电路的输入信号指示左侧负重轮处于+0.1(任何合适的单位)的转向角，则它可以发送导致右侧负重轮的-0.1的转向角的控制信号)。这减少了滚动阻力。在其他车辆操作条件下，可以发送其他控制信号。例如，如果处理电路注意到车辆正在驶过弯道，则适当侧向力控制是期望的，并且处理电路可以发送适当的控制信号，该信号可以随时间适当变化。例如，如果左负重轮在一段时间(例如，几秒钟)内保持在转向角为1，则可以控制右负重轮以逐渐增加转向角，例如从0.2增加到0.8以用于良好侧向力控制。因此，不同于现有技术的机械解决方案，包括阿克曼转向连杆等，本车辆转向***不需要折衷以覆盖不同车辆操作条件。因此，应当理解，所述第一输入信号可以适当地包含表示第一负重轮的转向角的数据。
应当理解，虽然车辆转向***包括方向盘，但不限于在驾驶员操作的车辆中实施。本车辆转向***还可用于自主车辆。
还应当理解，处理电路可以基于当前车辆操作条件发送其控制信号。然而，它也可以将其控制信号基于期望的车辆操作条件。因此，在一般意义上，根据至少一个示例性实施例，处理电路还被配置成基于当前或期望的车辆操作条件来计算所述期望的转向角。通过考虑当前或期望的车辆操作条件，可以进行甚至更准确的控制。例如，处理电路可以根据车辆是快速行驶还是缓慢行驶，或者路面是平滑还是不平坦等，而在不同场景中进行不同计算。此外，在一些示例性实施例中，它可以将其控制信号基于预测的车辆操作条件。
根据至少一个示例性实施例，处理电路包括或具有到存储有一组规则的电子存储器的通信通路，其中每个规则与一个或多个预定义的车辆操作条件相关联，
其中，对于特定的当前或期望的车辆操作条件，处理电路被配置为还基于与所述特定的当前或期望的车辆操作条件相关联的规则来计算所述期望的转向角。这是有利的，因为不仅可以基于与第一负重轮的转向角有关的输入信号，而且可以基于其他一般车辆操作条件来适配转向角。如上所述，车辆的速度可以是在计算第二负重轮的期望的转向角时可适当考虑的条件。因此，从上文应当理解，处理电路可以适当地具有用于从外部传感器或经由车辆控制单元等接收传感器数据信号的接口。
根据至少一个示例性实施例，处理电路被配置为从第二转向组件接收第二输入信号，第二输入信号包括为第二转向组件测量的一个或多个当前转向参数值，其中，处理电路被配置为也基于接收到的第二输入信号，通过所述控制信号控制第二支撑马达。通过获得关于第二转向组件和/或第二负重轮的当前状态的信息，处理电路可以计算第二支撑马达应该向转向连杆施加多少额外扭矩或少多少扭矩。例如，与在平滑路面上行驶时相比不同地，不平坦路面可能会影响到作用在负重轮上且因此转向连杆上的力。因此，取决于为第二转向组件测量的当前转向参数值，可能需要不同的补偿量。
在当今的转向***中，通常在车轮上的转向节之间提供系杆(track rod)，以实现转向冗余。然而，本发明的发明人已经意识到，通过用更灵活的方案代替系杆，可以保持转向冗余，同时如本公开中已经解释的，也实现了在相对于第一转向角调节第二转向角方面的灵活性。这至少部分地反映在以下一些示例性实施例中。
根据至少一个示例性实施例，车辆转向***包括连接构件组件，其中，该连接构件组件包括：
-中央接头，
-第一连接构件，该第一连接构件从第一转向组件延伸到中央接头的一侧，以及
-第二连接构件，该第二连接构件从第二转向组件延伸到中央接头的另一侧，
其中，第一连接构件和第二连接构件能够在中央接头中相对于彼此移动。
连接构件组件提供传统系杆的优点，同时允许对第二负重轮的第二转向角进行创造性的角度调节。第一连接构件和第二连接构件可以在中央接头的相反两侧适当地连接到中央接头。例如，第一负重轮和第一转向组件可以设置在车辆的左侧，其中第一连接构件延伸到中央接头的左侧，而第二负重轮和第二转向组件可以设置在车辆的右侧，因此第二连接构件可以延伸到中央接头的右侧。
连接构件组件可以设置在不同的位置，这会影响到连接构件组件的构造。考虑到如下事实，即在转向***中，特别是在转向组件中，在执行不同运动(例如枢转、旋转、平移运动)的部件之间可能存在各种链接和连接。取决于您是想要将连接构件组件连接到转向组件的哪种类型部件，针对由那些部件执行的运动类型来适当适配第一连接构件和第二连接构件之间的相对运动。
例如，连接构件组件可以连接到能够(诸如通过枢转运动而)靠近或远离车辆的中心纵向轴线(即侧倾轴线)移动的部件。所述枢转可适当地是围绕与车辆的偏航轴线平行的轴线。第一连接构件和第二连接构件因此能够在垂直于侧倾轴线的方向上适当地相对于彼此移动。因此，根据至少一个示例性实施例，第一连接构件和第二连接构件能够在平行于车辆的俯仰轴线的方向上相对于彼此移动。中央接头因此可以是平移接头。这反映在以下示例性实施例中。
根据至少一个示例性实施例，中央接头是平移接头，用于当第一转向角和第二转向角之间的相对角度改变时，使得第一连接构件和第二连接构件之间相对平移运动。因此，连接构件组件的总长度是可变的。适当地，第一连接构件可以连接到左侧转向节，第二连接构件可以连接到右侧转向节。随着车轮之间的相对转向角的变化，即随着左侧转向节和右侧转向节之间的角度变化，第一连接构件和第二连接构件将在平移接头内朝向或远离彼此移动。
这种平移接头可适当地包括安全平移止动件。如果电动和/或液压支撑失效(例如第二支撑马达失效)，则可以提供安全平移止动件，以在第一转向组件和第二转向组件之间(例如在示例的左侧和右侧转向节之间)建立机械安全连接。
在一些示例性实施例中，连接构件组件可连接到能够在车辆的纵向方向上向前或向后移动的部件(例如通过在平行于侧倾轴线的竖直平面内的枢转运动)。在这种情况下，第一连接构件和第二连接构件能够在旋转方向上相对于彼此移动，例如围绕平行于俯仰轴线的轴线做旋转运动。因此，中央接头可以是旋转接头。这反映在以下示例性实施例中，
根据至少一个示例性实施例，中央接头是旋转接头，用于当第一转向角和第二转向角之间的相对角度发生变化时，使得第一连接构件和第二连接构件之间相对旋转运动。适当地，第一连接构件可以连接到左侧转向摇臂(pitman arm)，并且第二连接构件可以连接到右侧转向摇臂。转向摇臂的枢转引起相应的连接构件的旋转。随着车轮之间的相对转向角变化，即转向摇臂的相对枢转位置变化，则第一连接构件和第二连接构件将在旋转接头内相对于彼此旋转。
这种旋转接头可适当地包括安全旋转止动件。如果电动和/或液压支撑失效(例如第二支撑马达失效)，则可提供安全旋转止动件，以用于在第一转向组件和第二转向组件之间建立机械安全连接。
此外，可以提供齿轮箱(gear box)作为附加的安全特征。如果第二支撑马达发生故障，则连接构件组件仍经由齿轮箱而作为第一转向组件和第二转向组件之间的机械链接。连接构件组件的旋转方向被齿轮箱改变成与第二转向组件的所连接的部件相反的旋转方向，这将需要在与第一负重轮相同的方向上转动第二负重轮。这将结合附图的讨论更清楚地解释。然而，应当注意的是，在正常功能操作中，齿轮箱不起操作作用，并且对第二转向组件的控制可以借助于第二支撑马达来电动地和/或液压地完成。
根据至少一个示例性实施例，为第一转向组件测量的所述一个或多个转向参数值是以下参数之一或组合：
-第一支撑马达的与第一转向连杆直接或间接接合的齿轮的转向齿轮角度，
-由第一支撑马达提供给第一转向连杆的转向扭矩，
-在第一转向连杆中测量的力。
通过测量转向齿轮角度，可以获得第一负重轮的当前转向角的间接测量值。在其他示例性实施例中，可以在第一负重轮处提供角度传感器，例如在安装第一负重轮的车轮转向节处。转向扭矩和力参数可用于不同场景，例如用于抵消不希望的侧向力以及平衡左侧和右侧扭矩。
类似地，也可以对第二负重轮进行相应的间接测量。因此，根据至少一个示例性实施例，为第二转向组件测量的所述一个或多个转向参数值是以下参数之一或组合：
-第二支撑马达的与第二转向连杆直接或间接接合的齿轮的转向齿轮角度，
-由第二支撑马达提供给第二转向连杆的转向扭矩，
-在第二转向连杆中测量的力。
根据至少一个示例性实施例，所述第一支撑马达是电动或液压支撑马达，并且其中所述第二支撑马达是电动或液压支撑马达。电动助力转向和液压助力转向***各有其长处。电动支撑马达相对容易校准，并且通常比带有附件的液压马达更轻。另一方面，一些驾驶员认为，液压助力转向提供了更好的路感。
根据至少一个示例性实施例，处理电路被配置为计算所述期望的转向角，以允许针对以下任一项进行适配：
-调车(shunting)，
-转弯，
-碰撞和制动转向补偿，
-内束或外张补偿，
-阿克曼角度控制。
通过检测到调车操纵，并根据本发明的总发明构思控制第二负重轮的转向角，可以降低内力、转向作用力和轮胎磨损。在转弯操纵中，阿克曼控制(Ackeman control)可以相比于现有技术的***得到改进，在现有技术的***中，阿克曼控制是与车轮处理其他情况的能力的折衷。***可处理内束或外张方面的任何误差，而无需在车间里手动调节。
根据本公开的第二方面，提供了一种车辆，其包括根据第一方面的车辆转向***，包括车辆转向***的任何实施例。第二方面的车辆的优点在很大程度上对应于第一方面的车辆转向***的优点，包括车辆转向***的任何实施例。
根据本公开的第三方面，提供了一种用于控制车辆车轮的转向角的方法，该方法在车辆转向***中实施，该车辆转向***包括：
-第一转向组件，包括：
·第一转向连杆，该第一转向连杆被机械地连接到轮轴的第一端处的第一负重轮，
·第一支撑马达，该第一支撑马达可操作地连接到方向盘和第一转向连杆，
其中方向盘被构造用以经由致动第一转向连杆的第一支撑马达，来控制第一负重轮的转向角，
-第二转向组件，包括：
·第二转向连杆，该第二转向连杆被机械地连接到在轮轴的第二端处的第二负重轮，
·第二支撑马达，该第二支撑马达可操作地连接到第二转向连杆，
该方法包括：
-从第一转向组件接收第一输入信号，该第一输入信号包括为第一转向组件测量的一个或多个转向参数值，
-基于接收到的第一输入信号，计算第二负重轮的期望的转向角，以及
-向第二支撑马达发送控制信号，以致动第二转向连杆，从而获得第二负重轮的所述期望的转向角。
根据第三方面(包括其任何实施例)的方法的优点在很大程度上对应于第一方面的车辆转向***(包括其任何实施例)的优点。
根据至少一个示例性实施例，该方法被用于根据第一方面的车辆转向***，包括其任何实施例，或根据第二方面的车辆，包括其任何实施例。
根据本公开的第四方面，提供了一种包括程序代码装置的计算机程序，该程序代码装置用于当所述程序在计算机上运行时执行根据第三方面的方法，包括其任何实施例。第四方面的计算机程序的优点在很大程度上对应于其他方面的优点，包括其任何实施例。
根据本公开的第五方面，提供了一种承载计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述程序产品在计算机上运行时执行根据第三方面的方法，包括其任何实施例。第五方面的计算机可读介质的优点很大程度上对应于其他方面的优点，包括其任何实施例。
根据本公开的第六方面，提供了一种用于控制车辆车轮的转向角的处理电路，该处理电路被配置为执行根据第三方面的方法，包括其任何实施例。第六方面的处理电路的优点很大程度上对应于其他方面的优点，包括其任何实施例。
第六方面的处理电路和第一方面的车辆转向***中使用的处理电路可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程装置。处理电路还可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。在处理器包括诸如上述微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程设备的情况下，处理器还可以包括控制可编程设备的操作的计算机可执行代码。
一般而言，权利要求中使用的所有术语均应根据其在技术领域中的通常含义来解释，除非本文另有明确定义。除非另有明确说明，否则所有对“一/一个/元件、设备、组件、装置、步骤等”的引用将被公开解释为指元件、设备、组件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文公开的任何方法的步骤不必按照所公开的确切顺序执行。当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征来创建除以下描述的那些之外的实施例。
附图说明
参考附图，下面是对作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
在图中：
图1示出了根据本发明的至少一个示例性实施例的车辆。
图2示出了根据本发明的至少一个示例性实施例的车辆转向***。
图3示出了根据本发明的至少另一个示例性实施例的车辆转向***。
图4-7为不同驾驶场景的曲线图，显示了第一支撑马达的转向齿轮和第二支撑马达的转向齿轮的扭矩和角度之间的关系。
图8示出了根据本发明的至少一个示例性实施例的方法。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，其中示出了本发明的某些方面。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于这里阐述的实施例和方面；相反，这些实施例是通过示例的方式提供的，以便本公开将彻底和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。因此，应当理解，本发明不限于在此描述和在附图中示出的实施例；相反，技术人员将认识到在所附权利要求的范围内可以做出许多改变和修改。在整个描述中，相同的附图标记指代相同的元件。
图1示出了根据本发明的至少一个示例性实施例的车辆1。图1中的示例性图示显示了用于拖动拖车单元(未示出)的牵引单元，它们一起构成半挂车。然而，本发明也适用于其他类型的车辆。例如，车辆1可以是用于货物运输的不同类型的车辆，例如卡车，或者具有布置成牵引拖车单元的台车单元的卡车等。此外应当理解，本发明构思不限于到重型车辆，而是也可以在其他车辆上实施，例如小轿车。车辆1具有驾驶室2，驾驶员在驾驶室2中操作车辆。然而，在至少一些示例性实施例中，车辆1可以是自主的。
图示的车辆1支撑在负重轮4上。虽然图1中的车辆只有两个承载负重轮4的车轴，但本发明的构思适用于具有更多承载负重轮的车轴的车辆，例如上述不同类型的车辆。
在前轴上的负重轮4为转向轮。在其他示例性实施例中，其他轴也可以设有转向轮。车辆1设置有动力辅助转向***，使得当驾驶室2中的方向盘转动时，支撑马达提供额外的力来转动前轮4。车辆1可以适当地包括根据一般发明构思的车辆转向***。图2和图3中给出了这种车辆转向***的两个示例性说明。
图2示出了根据本发明的至少一个示例性实施例的车辆转向***10。车辆转向***10包括方向盘12。驾驶员可以转动方向盘12，以使车辆转弯。然而，如上所述，总的发明构思也适用于自主车辆。车辆转向***10还包括第一转向组件。
方向盘经由轴杆连接到第一转向组件20A，第一转向组件20A又连接到在轮轴(未示出)的第一端处的第一负重轮。在图2中，为了清楚起见，图2中未示出第一负重轮。然而，示出了第二负重轮4，并且应当理解，第一负重轮的实际安装可以适当地对应于第二负重轮4的安装。在示例中，第一负重轮应理解为代表左负重轮，然而在其他示例性实施例中，它可以是右手侧的负重轮。
第一转向组件20A包括被机械地连接到第一负重轮的第一转向连杆22A。第一转向组件20A还包括第一支撑马达24A，第一支撑马达24A可操作地连接到方向盘12。方向盘12的旋转和扭矩向第一支撑马达24A提供输入，特别是向用于电动和/或液压支撑的第一支撑马达24A的或与之相关联的转向齿轮提供输入。第一支撑马达24A也可操作地连接到第一转向连杆22A。第一转向连杆22A包括第一转向摇臂26A、第一连杆28A和第一转向臂30A。第一支撑马达24A的转向齿轮使第一转向摇臂26A旋转，第一转向摇臂26A又将第一连杆28A推或拉至第一转向臂30A(推或拉取决于方向盘12的转动方向)。第一转向臂30A的旋转和由第一转向臂30A提供的扭矩导致第一车轮转向节32A转动。第一负重轮随第一车轮转向节32A转动。
由上可知，方向盘12构造成经由致动第一转向连杆22A的第一支撑马达24A来控制第一负重轮的转向角。
车辆转向***10还包括第二转向组件20B。第二转向组件20B包括被机械连接到第二负重轮4的第二转向连杆22B，和可操作地连接到第二转向连杆22B的第二支撑马达24B。类似于第一转向连杆，第二转向连杆22B包括第二转向摇臂26B、第二连杆28B和第二转向臂30B。
车辆转向***10还包括处理电路50，处理电路50被配置用以从第一转向组件20A接收第一输入信号34A。第一输入信号34A包括为第一转向组件20A测量的一个或多个转向参数值。第一输入信号34A可以是第一支撑马达24A或第一支撑马达24A的转向齿轮提供的扭矩，和/或转向齿轮角度。其他可设想的输入信号可以是关于第一连杆28A上的推力和拉力的应变测量信号。另一种可能性是在车轮旋转轴上安装车轮转向节角度传感器。
基于接收的第一输入信号34A，处理电路50被配置用以计算第二负重轮4的期望转向角，并且将控制信号52发送到第二支撑马达24B以致动第二转向连杆22B，从而获得第二车轮4的所述期望转向角。因此，第二支撑马达24B将提供电力和/或液压转向扭矩，使得第二支撑马达24B的转向齿轮使第二转向摇臂26B旋转，第二转向摇臂26B的旋转导致第二连杆28B被推/拉，这又使第二转向臂30B旋转，从而使第二车轮转向节32B和第二负重轮4转动。
需要说明的是，第一转向组件20A和第二转向组件20B被组装为使得，为了使第一负重轮和第二负重轮都朝同一方向转动(例如右转)，将使第一连杆28A和第二连杆28B沿相反方向移动。因此，第一转向摇臂26A将被第一支撑马达24A的转向齿轮接合，以推动第一连杆28A，而第二转向摇臂26B将被接合以拉动第二连杆28B。
所有上述第一部件都已被图示为左侧部件，并且所有第二部件已被图示为右侧部件。然而，应当理解，在其他示例性实施例中，第一部件可以在车辆的右侧，而第二部件可以在车辆的左侧。
处理电路50可以适当地配置成还基于当前或期望的车辆操作条件来计算所述期望的转向角。因此，处理电路50可以控制第二负重轮4(经由第二支撑马达24A和第二转向连杆22A)，使得在一个车辆操作条件下，第一负重轮和第二负重轮之间在转向角方面的相对差异不同于(大于或小于)在另一车辆操作条件下的在转向角方面的相对差异。例如，以不同速度进入同一弯道可适当地导致第二负重轮4的不同转向角，尽管第一负重轮的转向角可能相同。另一个例子是直线行驶对比弯道行驶。在直线行驶中，第一负重轮和第二负重轮实际上可以具有相同的转向角(0度)，当然除非处理电路50补偿内束/外张。通过弯道时，处理电路50计算第二负重轮4的适当转向角，该转向角通常将不同于第一负重轮的当前转向角。
处理电路50可以使用能够执行存储在计算机程序产品(例如，呈存储介质的形式)中的软件指令的合适的中央处理单元CPU、多处理器、微控制器、数字信号处理器DSP等中的一个或多个的任意组合来提供。处理电路50还可以被提供为至少一个专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA。特别地，处理电路被配置用以执行一组操作或步骤，例如本公开中讨论的创造性方法。例如，存储介质可以存储该组操作，并且处理电路可配置成从存储介质检索该组操作，以执行该组操作。该组操作可以作为一组可执行指令提供。因此，处理电路50由此布置成执行如本文公开的示例性方法。存储介质还可以包括永久存储器，其例如可以是磁存储器、光存储器、固态存储器、或甚至远程安装的存储器中的任何一个或组合。处理电路50还可以包括用于与至少一个外部设备(例如支撑马达、传感器等)通信的接口。因此，该接口可以包括一个或多个发射器和接收器，包括模拟和数字组件以及用于有线或无线通信的合适数目的端口。处理电路50因此可以向接口和存储介质发送数据和控制信号，并且可以从所述接口接收数据和报告，并且可以从存储介质检索数据和指令。
处理电路50可以适当地包括或具有到其中存储一组规则的电子存储器(例如在上述存储介质中)的通信通路，其中每个规则与一个或多个预定义的车辆操作条件相关联。对于特定的当前或期望的车辆操作条件，处理电路50被配置成还基于与所述特定的当前或期望的车辆操作条件相关联的规则来计算所述期望的转向角。可以以查找表和/或算法的形式适当地提供该组规则。
下面是一个简单的表格示例，用于说明引导转向角的算法。应当理解，该表格仅用于说明目的，并且该表格的许多不同变体是可以想到的，并且可以适当地适用于所讨论的车辆。
用于说明引导转向角的算法的表格
Figure BDA0003443768820000151
A1t是施加在第一支撑马达24A的第一(左)转向齿轮上的扭矩，由驾驶员/方向盘12激活。
A1a是左转向齿轮角度，由驾驶员/方向盘12激活。
B1t是施加在第二支撑马达24B的第二(右)转向齿轮上的扭矩，由处理电路50激活。
B1a是右转向齿轮角度，由处理电路50激活。
上述四个示例性驾驶场景以示例方式在图4-图7中示出。更具体地说，图4-图7为不同驾驶场景的曲线图，显示了第一支撑马达的转向齿轮和第二支撑马达的转向齿轮的扭矩和角度之间的关系。应当注意的是，车辆转向***的目的是控制第一转向角和第二转向角，即控制车轮转向节(图2中的32A和32B)的角度，从而控制负重轮的角度。车轮转向节的这些角度经由转向连杆(图2中的22A和22B)与转向齿轮角度A1a和B1a有直接关系。因此，通过控制A1a(通过方向盘)，获得第一负重轮的期望的第一转向角，并且通过控制B1a(通过处理电路基于来自第一转向组件的输入信号来控制)，获得第二负重轮的所述期望的第二转向角。
图4(示例A)说明了最小化滚动阻力(直线前进行驶)。调节第二转向齿轮角度B1a以最小化左侧和右侧上的转向齿轮扭矩，即第一扭矩A1t和第二扭矩B1t。在本例中，驾驶员同时调节直线前进位置。第一和第二转向齿轮角度的差(A1a–B1a)基于不同悬架类型并且也由于轮胎滚动阻力或轴负载而可不同，但处理电路的调节可以独立于此适当优化(即最小化转向齿轮扭矩)。
图5(示例B)说明了侧向力控制(弯道行驶)。通过改变第二转向齿轮角度B1a将侧向力调节为50/50，以便将第二转向齿轮处的扭矩B1t增加到与第一齿轮处的扭矩A1t相同的水平。在本例中，第一转向齿轮角度A1a已固定。图示的效果也可用于改变转向不足或转向过度的行为，因为有改变左侧和右侧之间的以及另外在总平均转向角(A1a+B1a)/2下的侧向响应的可能性。
图6(示例C)说明了最大化转弯性(最大化切角)。右侧第二转向齿轮角度B1a被调节到其最大值(跟随(左侧)第一转向齿轮角度A1a)。如果达到自转向角，则本示例中所需的扭矩可改变符号，然后只需要较小的扭矩即可将第二转向角B1a引导至其最大值。
图7(示例D)说明了最小化滚动阻力(高速行驶时的小转向操作)。在高速行驶时，期望在车辆缓慢转弯时(例如在变道操作中)，期望保持内轮和外轮之间的良好关系。现有技术中的最佳角度因将连杆几何构造设置为固定设置而受影响，固定设置仅对于固定轴距和所选转向角是最佳的。然而，利用根据在此公开的总体发明构思的车辆转向***，可以独立于车辆轴距或转向角而将第一负重轮和第二负重轮之间的角度调节到最佳角度。在至少一些示例性实施例中，车辆转向***还可以包括自学习***，当行驶速度超过特定速度时，该***产生用于相对于第一转向齿轮角度A1a来调节第二转向齿轮角度B1a的最佳信号。
回到图2，处理电路50可以适当地配置成从第二转向组件20B接收第二输入信号34B，第二输入信号34B包括为第二转向组件20B测量的一个或多个当前转向参数值，其中，处理电路50被配置为也基于接收到的第二输入信号24B，通过所述控制信号52来控制第二支撑马达24B。
车辆转向***10可以适当地包括用于转向冗余的连接构件组件。两个不同的示例性实施例在图2和图3中示出。从图2开始，连接构件组件60包括中央接头62，此处为旋转接头的形式。连接构件组件60还包括从第一转向组件20A延伸至中央接头62的一侧的第一连接构件64和从第二转向组件20B延伸至中央接头62的另一(此处为相反)侧的第二连接构件66。特别是，第一连接构件64与第一支撑马达24A连接，并构造用以与第一支撑马达24A(或其转向齿轮)一起旋转。类似地，第二连接构件66连接于第二支撑马达24B，并构造用以与第二支撑马达24B(或其转向齿轮)一起旋转。第一连接构件64和第二连接构件66能够在中央接头62内相对移动。更具体地，由于中央接头62实现为旋转接头，则当第一转向角和第二转向角之间的相对角度发生变化时，即当两个负重轮之间的相对角度发生变化时，使得第一连接构件64和第二连接构件66之间相对旋转运动。连接构件组件60为车辆转向***10提供了额外的稳定性，但由于允许第一连接构件64和第二连接构件66在正常操作下相对于彼此旋转，因此可自由调节第二负重轮4的角度，而不影响第一负重轮。换句话说，对第二支撑马达24B的控制(通过处理电路50)将不会对第一支撑马达24A提供任何实质性的机械影响。第一连接构件64仍将随第一支撑马达24A转动，而第二连接构件66仍将随第二支撑马达24B转动。
图2的连接构件组件60还包括用于意外事件(第二转向组件20B处的电动/液压动力转向可能失效/失灵)的安全特征。中央接头62可以包括安全旋转止动件(未示出)，如果电动/液压支撑失效，则所述安全旋转止动件在第一支撑马达24A(转向齿轮)和第二支撑马达24B(转向齿轮)之间产生机械安全连接。在这种情况下，第一连接构件64将经由中央接头62沿第二连接构件66的旋转方向带动第二连接构件66(可能有一些延迟，直到接合安全旋转止动件)。当车辆转弯时，因此两个负重轮都在转弯时，则如上所述，第一连杆28A和第二连杆28B应沿不同方向移动，类似地，第一转向摇臂26A和第二转向摇臂26B应沿不同方向枢转。为在第一连接构件64和第二连接构件66在该安全模式下机械地连接并因此沿相同方向旋转时实现这一点，图2中的车辆转向***10另外包括齿轮箱68，齿轮箱68改变了旋转方向。因此，齿轮箱68改变旋转方向，使得第二支撑马达24B的转向齿轮将沿与第一支撑马达24A的转向齿轮相反的方向旋转，并且因此，转向摇臂26A、26B和连杆28A、28B也将具有相反的运动，从而导致两个负重轮在相同方向上转动。
现在转向图3，在车辆转向***10'的该示例性实施例中，连接构件组件70的中央接头72为平移接头的形式。当第一转向角和第二转向角之间的相对角度改变时，平移接头使得第一连接构件74和第二连接构件76之间相对平移运动。换言之，当第一负重轮与第二负重轮4之间的相对角度变化时，第一连接构件74和/或第二连接构件76在中央接头72内移动。因此，连接构件组件70的有效长度是可变的，并且取决于第一负重轮和第二负重轮4之间的相对角度。类似于图2的连接构件组件60，图3的连接构件组件70提供转向冗余和额外的稳定性，同时仍然允许由处理电路50基于所述输入信号34A、34B来控制第二转向角的灵活性。如图3所示，第一连接构件74可以适当地连接到在第一车轮转向节32A处的臂，并且第二连接构件76可以适当地连接到在第二车轮转向节32B处的臂。
图8示出了用于控制车辆车轮的转向角的方法100，该方法100在车辆转向***中实施，该车辆转向***包括：
-第一转向组件，包括：
·第一转向连杆，该第一转向连杆被机械地连接到在轮轴的第一端处的第一负重轮，
·第一支撑马达，该第一支撑马达可操作地连接到方向盘和第一转向连杆，
其中方向盘被构造成经由致动第一转向连杆的第一支撑马达，来控制第一负重轮的转向角，
-第二转向组件，包括：
·第二转向连杆，该第二转向连杆被机械地连接到在轮轴的第二端处的第二负重轮，
·第二支撑马达，该第二支撑马达可操作地连接到第二转向连杆，
所述方法100包括：
-在步骤S1中，从第一转向组件接收第一输入信号，该第一输入信号包括为第一转向组件测量的一个或多个转向参数值，
-在步骤S2中，基于接收到的第一输入信号，计算第二负重轮的期望的转向角，以及
-在步骤S3中，向第二支撑马达发送控制信号，以致动第二转向连杆，从而使第二负重轮获得所述期望的转向角。
方法100及其任何实施例可以适当地针对本公开中提出的车辆转向***(如图2和3所示)和/或车辆(如图1示)进行。

Claims (17)

1.一种车辆转向***(10、10')，包括：
-方向盘(12)，
-第一转向组件(20A)，所述第一转向组件(20A)包括：
·第一转向连杆(22A)，所述第一转向连杆(22A)被机械地连接到在轮轴的第一端处的第一负重轮，
·第一支撑马达(24A)，所述第一支撑马达(24A)可操作地连接到所述方向盘和所述第一转向连杆，
其中所述方向盘被构造成经由致动所述第一转向连杆的所述第一支撑马达来控制所述第一负重轮的转向角，
-第二转向组件(20B)，所述第二转向组件(20B)包括：
·第二转向连杆(22B)，所述第二转向连杆(22B)被机械地连接到在所述轮轴的第二端处的第二负重轮(4)，
·第二支撑马达(24B)，所述第二支撑马达(24B)可操作地连接到所述第二转向连杆，
-处理电路(50)，所述处理电路(50)被配置为从所述第一转向组件接收第一输入信号(34A)，所述第一输入信号包括为所述第一转向组件测量的一个或多个转向参数值，
其中，基于所接收的所述第一输入信号，所述处理电路被配置为计算所述第二负重轮的期望的转向角，并将控制信号(52)发送到所述第二支撑马达以致动所述第二转向连杆，从而获得所述第二负重轮的所述期望的转向角。
2.根据权利要求1所述的车辆转向***(10、10')，其中，所述处理电路(50)被配置为还基于当前或期望的车辆操作条件来计算所述期望的转向角。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的车辆转向***(10、10')，其中，所述处理电路(50)包括或具有到存储有一组规则的电子存储器的通信通路，其中每个规则与一个或多个预定义的车辆操作条件相关联，
其中，对于特定的当前或期望的车辆操作条件，所述处理电路被配置为还基于与所述特定的当前或期望的车辆操作条件相关联的规则来计算所述期望的转向角。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆转向***(10、10')，其中，所述处理电路(50)被配置为从所述第二转向组件(20B)接收第二输入信号(34B)，所述第二输入信号包括为所述第二转向组件测量的一个或多个当前转向参数值，其中，所述处理电路被配置为也基于所接收到的所述第二输入信号，借助于所述控制信号来控制所述第二支撑马达(24B)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的车辆转向***(10、10')，包括连接构件组件(60、70)，其中，所述连接构件组件包括：
-中央接头(62,72)，
-第一连接构件(64、74)，所述第一连接构件(64、74)从所述第一转向组件(20A)延伸到所述中央接头的一侧，以及
-第二连接构件(66、76)，所述第二连接构件(66、76)从所述第二转向组件(20B)延伸到所述中央接头的另一侧，
其中，所述第一连接构件和所述第二连接构件能够在所述中央接头中相对于彼此移动。
6.根据权利要求5所述的车辆转向***(10')，其中，所述中央接头(72)是平移接头，用于当所述第一转向角和所述第二转向角之间的相对角度改变时，使得所述第一连接构件(74)和所述第二连接构件(76)之间相对平移运动。
7.根据权利要求5所述的车辆转向***(10)，其中，所述中央接头(62)是旋转接头，用于当所述第一转向角和所述第二转向角之间的相对角度改变时，使得所述第一连接构件(64)和所述第二连接构件(66)之间相对旋转运动。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的车辆转向***(10、10')，其中，为所述第一转向组件(20A)测量的所述一个或多个转向参数值是以下参数中的一个或组合：
-所述第一支撑马达(24A)的与所述第一转向连杆(22A)直接或间接接合的齿轮的转向齿轮角度，
-由所述第一支撑马达提供给所述第一转向连杆的转向扭矩，
-在所述第一转向连杆中测量的力。
9.根据权利要求4或根据在从属于权利要求4时的权利要求5-8中任一项所述的车辆转向***(10、10')，其中，为所述第二转向组件(20B)测量的所述一个或多个转向参数值是以下参数中的一个或组合：
-所述第二支撑马达(24B)的与所述第二转向连杆(22B)直接或间接接合的齿轮的转向齿轮角度，
-由所述第二支撑马达提供给所述第二转向连杆的转向扭矩，
-在所述第二转向连杆中测量的力。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的车辆转向***(10、10')，其中，所述第一支撑马达(24A)是电动或液压支撑马达，并且其中，所述第二支撑马达(24B)是电动或液压支撑马达。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的车辆转向***(10、10')，其中，所述处理电路(50)被配置为计算所述期望的转向角以允许针对以下任一项进行适配：
-调车，
-转弯，
-碰撞和制动转向补偿，
-内束或外张补偿，
-阿克曼角度控制。
12.一种车辆(10)，包括根据权利要求1-11中任一项所述的车辆转向***(10、10')。
13.一种用于控制车辆车轮的转向角的方法(100)，所述方法在车辆转向***中实施，所述车辆转向***包括：
-第一转向组件，所述第一转向组件包括：
·第一转向连杆，所述第一转向连杆被机械地连接到在轮轴的第一端处的第一负重轮，
·第一支撑马达，所述第一支撑马达可操作地连接到方向盘和所述第一转向连杆，
其中所述方向盘被构造用以经由致动所述第一转向连杆的所述第一支撑马达来控制所述第一负重轮的转向角，
-第二转向组件，所述第二转向组件包括：
·第二转向连杆，所述第二转向连杆被机械地连接到在所述轮轴的第二端处的第二负重轮，
·第二支撑马达，所述第二支撑马达可操作地连接到所述第二转向连杆，
所述方法包括：
-从所述第一转向组件接收(S1)第一输入信号，所述第一输入信号包括为所述第一转向组件测量的一个或多个转向参数值，
-基于所接收到的所述第一输入信号，计算(S2)所述第二负重轮的期望的转向角，以及
-向所述第二支撑马达发送(S3)控制信号以致动所述第二转向连杆，从而获得所述第二负重轮的所述期望的转向角。
14.根据权利要求13所述的方法(100)，其中，针对根据权利要求1-11中任一项所述的车辆转向***(10、10')或根据权利要求12所述的车辆(1)执行所述方法。
15.一种计算机程序，包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述程序在计算机上运行时执行权利要求13-14中任一项的步骤。
16.一种承载计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述程序产品在计算机上运行时执行权利要求13-14中任一项的步骤。
17.一种用于控制车辆车轮的转向角的处理电路(50)，所述处理电路被配置用以执行根据权利要求13-14中任一项的方法(100)的步骤，其中，所述处理电路适当地是如权利要求1-11中任一项限定的车辆转向***(10、10')的处理电路。
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