CN102317139A - 用于车辆转向的方法和机构、计算机程序、计算机及车辆 - Google Patents

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Abstract

一种用于在车辆的转向机构中改变转向感觉的方法，所述车辆例如是卡车，所述转向机构包括转向柱(115)，旋转运动预定为经由所述转向柱在操作部件(100)和所述转向机构的伺服装置(120)之间传递，所述操作部件例如是方向盘(100)。所述方法通过以下步骤被特别地区别开：-改变所述转向柱(115)关于所述旋转运动的转动阻力，和/或-改变所述转向柱(115)关于所述旋转运动的转动惯量，以及-经由操作者手动地和/或自动地启动所述改变，所述操作者例如是车辆驾驶员。本发明还涉及用于改变转向感觉的装置、计算机程序、计算机和车辆。

Description

用于车辆转向的方法和机构、计算机程序、计算机及车辆
技术领域
本发明涉及一种根据所附的权利要求1的前序部分所述的方法。
本发明还涉及一种根据所附的权利要求12的前序部分所述的装置。
本发明也涉及分别根据权利要求22、26、27和29所述的计算机程序、计算机和车辆。
背景技术
一种特别地带有方向盘、转向柱等等的给定的转向机构配置提供一种给定的转向感觉，并且其通常是一种特别地用于在保持道路感觉的同时减小方向盘中振动的折衷。然而，满足个人期望的可能性被极大地限制。
已存在已知的“线控转向”类型的系统，其中通常为方向盘的操作部件电子连接到车辆的机械转向机构、即不直接地机械连接到该装置。在这种情况下，几乎没有转向感觉或道路感觉从机械转向机构传递到方向盘，并且在所述类型的系统中，已经以或多或少复杂的方式、并且特别是出于安全的原因作出了尝试以提供模拟的方向盘感觉。
多半特别是对于例如为卡车的重型车辆，转向感觉，或者如果需要的话，方向盘感觉对于不同的驾驶员来说是独特的，并且受到车辆-特定参数的影响，所述参数特别地既关于车辆的转向系统又关于例如为相应车行道的外部参数，所述外部参数特别地有助于建立道路感觉。
在主导类型、即方向盘和转向机构的其余部分之间有机械连接的转向机构中，本发明的一个目的是提供用于转向感觉的变化的技术，以特别地便于适应独特的期望。
发明内容
利用分别具有根据独立权利要求1和12的特征的方法和装置，以及利用分别具有根据权利要求22、26、27和29所述的计算机程序、计算机和车辆，本发明的所述目的以及其它目的得以实现。
其它优点通过相应的从属权利要求中特定的内容而提供。
附图说明
根据结合所附附图阅读的以下详细说明，应该获得对本发明更好的理解，其中在各个视图中相同的部件由相同的附图标记表示，并且其中
-图1示意性地示出了带有根据本发明的装置的第一实施方式的转向柱的侧视图，
-图2示意性地示出了根据图1的装置的两个不同方案，以用于转向柱的转动惯量的改变，
-图3示意性地示出了用于改变转向感觉的车辆子系统的曲线图，
-图4示意性地示出了一曲线图，其显示了用于改变转向感觉的根据本发明的方法的一个方案的步骤，
-图5示意性地示出了根据本发明的电子控制单元的一个实施方式的曲线图，
-图6示意性地示出了带有根据本发明的装置的第二实施方式的转向柱的一部分的侧视图，以及
-图7示意性地示出了带有根据本发明的装置的第三实施方式的转向柱的侧视图。
具体实施方式
在图1中，标记100表示呈车辆的转向机构110的方向盘形式的操作部件，所述车辆例如为卡车，所述转向机构包括转向柱115，旋转运动预定为经由所述转向柱115在转向机构的方向盘和伺服装置120之间传递。方向盘表示用于提供旋转运动的操作部件的一个示例。
在所示出的该方案中，所述转向柱属于包括至少两个用于实现方向盘位置的设定性的柱元件117、118的类型，所述柱元件例如通过万向节116互相铰接。标记119示意性地示出了用于柱元件117的支承件，所述柱元件117支撑方向盘。
根据本发明，为了使得可以改变转向感觉、方向盘感觉，车辆的转向机构设有装置130、140，以用于分别改变转向柱115的转动阻力和转动惯量。
根据一个方案，用于改变关于所述旋转运动的转动阻力的装置130包括示意性地示出的制动装置131，其适于直接或间接地作用在柱元件117、118上。
根据一个方案，制动装置131包括未详细地示出的摩擦力产生装置132，其呈盘式制动装置的形式，所述盘式制动装置带有与柱元件关联的制动盘以及优选地以电力方式可朝向和远离制动盘运动的摩擦元件。当然也可以设想其它的摩擦产生方案。
根据另一个方案，制动装置131包括适于作用在柱元件上的磁流变阻尼器装置133，并且制动动作预定为通过电的方式(装置)改变。
根据一个方案，如在图1和2中示意性地示出的那样，用于改变转向柱的转动惯量的装置140包括重量装置141，所述旋转运动预定为被传递到所述重量装置141并且所述重量装置141的转动惯量预定为通过重新分配它们的重量而被改动。根据在图2中更详细地示出的一个方案，重量装置优选地包括至少两个对称地布置的重量元件210，它们适于可相对于所述重量装置的转动轴线215大致横向地运动，转向柱的旋转运动预定为被传递到其上，如在图2中示意性地示出的那样。所述运动例如可以优选地通过电动机230由穿过重量元件的螺纹心轴220的旋转实现，与相应的重量协同工作的心轴的部分221、222沿互相相反的方向设有螺纹，以便于使重量元件同时朝向和远离彼此运动。
如图6和图7，例如为由重量装置表示的类型的装置可以装配在转向柱中或转向柱上，或者在转向柱旁边，并且在这种情况下经由变速箱610、710连接至转向柱以用于旋转运动的传递。然而，前面的情况、即直接处于其中或其上是优选的，以便防止转向感觉由于特别是变速箱中的余隙而变得失真。
根据在图3中示意性地示出的一个方案，用于改变转动阻力和惯性阻力的相应参数的装置130、140可由操作者设定，所述操作者例如为车辆驾驶员，为此，操作者可触及的例如为按钮的控制部件139、149、断路开关等等被提供用于作用在操作部件138、148上，以便于根据需要设定参数。特别优选的是，用于设定参数的操作部件138、148是电动的并且由此能够被具有激活作用的控制信号作用在其上。
在优选的补充的情况下，根据另一个方案，例如如图3所示，电控单元300适于接收包括特别是关于当前驱动(或驾驶)状态的信息的信号。控制单元还优选地适于接收包括由操作者请求的驱动状态或转向感觉的信号。控制单元300适于使用这样的信息以作为用于作用在操作部件上的基础，以便于改变所述转动阻力和/或所述转动惯量。
所指的方案将在下面进一步讨论。
术语“链路”在下文中指的是通信链路，其可以是例如为光学电子通信电线的物理连接，或例如为无线连接、无线电链路、微波链路等等的非物理连接。
图3示意性地示出了车辆的子系统399的一个方案，所述子系统特别地包括带有其转向柱115的在图1中示意性地示出的转向机构110。正如前面提到的那样，标记300表示电子控制单元，其适于控制所述转动阻力和转动惯量的变化。为此，根据所示出的示例的控制单元300与变化部件310信号连接以用于操作者和传感器311，特别地用于设定改变转动阻力的装置130和改变转动惯量的装置140。控制单元300还与操作部件138、148信号连接，以分别用于改变转动阻力的装置130和改变转动惯量的装置140，所述操作部件138、148包括在装置130、140中。
根据一个方案的一个示例，根据本发明的方法经由电子控制单元300被启动和控制。根据一个示例，控制单元300是车辆的电子ECU。备选地，根据本发明的方法可以经由外部计算机315启动和控制。外部计算机可以经由链路320与控制单元300直接连接，但是也可以按一些适当的方式、例如通过内部车辆网络与控制单元间接地连接。外部计算机315和控制单元300之间的通信可以部分地或完全地呈无线的形式。
根据一个方案，电子控制单元适于经由链路335与通信终端330通信。外部计算机315同样适于经由链路336与通信终端330通信。通信终端可以设有显示器和用户界面，以使得使用者能够与控制单元协同工作。通信终端330适于接收并且优选地显示与根据本发明的方法相关的信息，例如驱动状态特性和转向感觉参数的当前情况。
根据本发明的一个方案，图4示意性地示出了用于改变转向感觉、方向盘感觉的方法。
所述方法包括第一步s410，其包括在车辆的控制单元300中、例如在ECU(电子发动机控制单元)中接收至少一个输入数据信号IDS的步骤，所述IDS包含通过控制单元设定转向感觉的请求。这种请求的设定可以被预先确定并且基于当前驱动状态。这种请求的设定也可以基于来自操作者、驾驶员的独特的期望，在这种情况下其可以被预先确定或者是当时所特别需要的转向感觉设定。步骤s410接下来是步骤s415。
步骤s415在控制单元中将当前的转向感觉设定与请求的转向感觉设定相比较。如果发现当前的转向感觉设定对应于所需的转向感觉设定，则方法结束，直到控制单元接收到具有新请求的新输入数据信号为止。
如果步骤s415发现当前的转向感觉设定和请求的转向感觉设定之间不同，则进行随后的步骤s420。
在步骤s420处，控制单元300发出信号至操作部件以用于装置130、140设定对应于所请求的转向感觉的转向感觉。此后方法结束，直到控制单元300接收到具有新请求的新输入信号为止。
新信号可以以预先确定的时间间隔断续地和持续地被供给至控制单元。新输入信号的供给也可以根据需要应操作者的请求发生。新输入信号也可以自动地产生，在这种情况下，它们可以例如从驱动状态的变化中出现，其要求转向感觉适应于这样的变化。
图5示出了电子控制单元300的一个实施方式的一个曲线图。电子控制单元在此也被称作设备。设备包括非易失性存储器520、数据处理装置510和读/写存储器550。非易失性存储器520具有第一存储元件530，其中例如为操作系统的计算机程序被储存以控制所述设备的功能。设备还包括总线控制部件、串行通信端口、I/O部件、A/D转换器、时间日期提供和传递单元、事件计数器和中断控制单元(未示出)。非易失性存储器520还具有辅助存储器元件540。
计算机程序P包括用于根据本发明改变车辆的转向感觉、方向盘感觉的子程序，并且以可执行的方式或以压缩的状态被储存在独立存储器560中和/或读/写存储器550中。存储器560是非易失性存储器，例如为闪速存储器、EPROM、EEPROM或ROM。存储器550和560和计算机程序产品。
在陈述了数据处理单元510执行一定功能的情况下，这指的是数据处理单元510执行被储存在独立存储器560中的程序的某一部分，或执行被储存在读/写存储器550中的程序的某一部分。
数据处理装置510可以经由数据总线515与数据通信端口599通信。非易失性存储器520适于经由数据总线512与数据处理装置510通信。独立存储器560适于经由数据总线511与数据处理装置510通信。读/写存储器550适于经由数据总线514与数据处理装置510通信。
与用于根据本发明改变转向感觉的控制程序相关的数据被储存在ECU的存储器550或560中。输入数据还被存储在ECU的存储器550或560中和可以用作用在装置130、140的设定状态，处理关于当前驱动状态的信息以及产生用于作用在装置130、140的操作部件上的输出信号。
当数据在数据端口599上从例如相应的变化部件被接收时，它们被暂时储存在辅助存储器元件540中，所述数据例如为由输入数据信号IDS传输的数据。当被接收的输入数据已经暂时被储存时，数据处理装置510被设定为实施如上所述的代码执行。数据处理装置510适于根据请求改变转向感觉。
在此描述的方法的多个部分可以通过数据处理装置510运行储存在独立存储器560或读/写存储器550中的程序而由设备实施。当设备运行程序时，在此描述的方法的一些部分被实施。
根据本发明的一个方面，所述设备适于运行包括计算机可读部件的计算机程序，以用于使得电子控制单元或与电子控制单元连接的另一个计算机执行在图4中指定的步骤。
本发明还涉及一种包括用于改变车辆的转向感觉的计算机程序产品，以及一种计算机程序被储存在其上的计算机可读介质。本发明还涉及一种计算机，其包括存储部件和储存在存储部件中的用于改变车辆的转向感觉的计算机程序，所述计算机例如是用于车辆的封装的电子控制单元或车辆外部计算机。
根据本发明的方法以及装置的功能基本上大致地并且充分地由以上给出的说明所指出。它们同样适用于根据本发明的计算机程序、计算机程序产品、计算机和车辆。
与现有技术相比较，本发明提供了多个显著的优点。
本发明提供了以高度灵活性和高精度改变转向感觉、方向盘感觉的技术。
由此根据本发明的技术可以被配置为以使得操作者、车辆驾驶员可以通过变化部件根据需要自由地和直接地设定转动阻力和转动惯量，所述变化装置例如是按钮等等。
根据本发明的技术还可以被配置为一种带有控制单元的系统，用于转向感觉的转动阻力和转动惯量的设定可以经由所述控制单元被安排，由此转向感觉优选地预先确定地适应于当前驱动状态，关于驱动状态的信息可以特别是从车辆内部控制系统的传感器等被供给至控制单元，或可以由操作者指示，并且用于设定的转向感觉可以预先确定，所述预先确定例如基于车辆制造商的经验、基于操作者独特的期望等。
根据优选实施方式，用于设定转动阻力和转动惯量的装置是可电操作的，这对于经由来自控制单元的信号进行控制是有利的。
根据优选实施方式，转向柱具有铰接配置，其中柱元件117、118互相铰接，并且用于改变转动阻力和转动惯量的装置130、140适于作用在最接近方向盘的柱元件上。
以下是一些示例性情况，其中有利的是自动或手动执行转向感觉的变更：
-紧急制动操纵，其中可能需要大量的反馈并且也许会发生转向角误差，因为在现在的卡车的前轮轴上向下冲；
-可预见的紧急制动操纵，其例如通过检测位于相应车辆前方的车辆和监测相互空间的适应性巡航控制进行；
-(例如可预见到的)避免性操纵；
-高速公路行驶对全国性公路行驶对城市交通对操纵；
-防滑系统的接合；
-较差的(有缺陷的)路面，例如由空气悬架控制系统所检测到；
-滑溜路面或有滑溜路面的风险，例如检测到-5℃和+4℃之间的室外温度。

Claims (30)

1.一种用于在车辆的转向机构中改变转向感觉的方法，所述车辆例如是卡车，所述转向机构包括转向柱，旋转运动预定为经由所述转向柱在操作部件和所述转向机构的伺服装置之间传递，所述操作部件例如是方向盘，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-改变所述转向柱(115)关于所述旋转运动的转动阻力，和/或
-改变所述转向柱(115)关于所述旋转运动的转动惯量，以及
-经由操作者手动地和/或自动地启动所述改变，所述操作者例如是车辆驾驶员。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-借助于摩擦力产生类型的制动装置(131)改变所述转向柱的转动阻力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-借助于磁流变阻尼器装置类型的制动装置(131)改变所述转向柱的转动阻力。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-借助于所述旋转运动传递到其上并且其转动惯量由其重量的重新分配而改动的装置(140)改变所述转向柱的转动惯量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-通过使至少一个重量元件(210)相对于所述装置的转动轴线(215)大致横向地运动来改变所述装置的转动惯量，所述转向柱的所述旋转运动被传递到所述装置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-经由控制部件(139、149)由操作者手动地改变所述转向感觉，所述控制部件(139、149)适于作用在操作部件(138、148)上以设定所述转动阻力和所述转动惯量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-借助于控制单元(300)按照请求改变所述转向感觉和/或所述转动惯量，所述控制单元(300)适于作用在操作部件(138、148)上以设定所述转动阻力和所述转动惯量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-借助于所述控制单元(300)进行的改变是自动的和预先确定的。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-借助于所述控制单元进行的改变是基于关于当前驱动状态的信息的。
10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-借助于所述控制单元进行的改变是基于关于操作者的独特期望的信息的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-通过作用在最接近所述方向盘和与所述方向盘直接连接的转向柱元件(117)上来改变转动阻力和转动惯量。
12.一种用于在车辆的转向机构中改变转向感觉的装置，所述车辆例如是卡车，所述转向机构包括转向柱，旋转运动经由所述转向柱在操作部件和所述转向机构的伺服装置之间被传递，所述操作部件例如是方向盘，其特征在于，所述装置包括：
-用于改变所述转向柱(115)关于所述旋转运动的转动阻力的装置(130)；
-用于改变所述转向柱(115)关于所述旋转运动的转动惯量的装置(140)；以及
-用于手动地和/或自动地启动所述改变的装置。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置包括适于改变所述转向柱关于所述旋转运动的转动阻力的摩擦力产生类型的制动装置(131)。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述装置包括制动装置(131)，所述制动装置(131)包括适于改变所述转向柱关于所述旋转运动的转动阻力的磁流变阻尼器装置。
15.根据权利要求12、13或14所述的装置，其特征在于，所述装置包括所述旋转运动预定为传递到其上并且其转动惯量由其重量的重新分配而改动的装置(140)。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置包括适于可相对于所述装置的转动轴线(215)大致横向地运动的至少一个重量元件(210)，所述转向柱的所述旋转运动预定为传递到所述装置。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括可手动操作的控制部件(139、149)，操作者可以经由所述控制装置(139、149)作用在操作部件(138、148)上以设定转动阻力和转动惯量。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括控制单元(300)，所述控制单元(300)适于接收关于请求改变转向感觉的信息和适于使用这种信息作为基础以用于自动地和预先确定地作用在操作部件(138、148)上，以改变所述转动阻力和/或所述转动惯量，以便于提供所请求的和/或所预先确定的转向感觉。
19.根据权利要求12-18中任一项所述的装置，其特征在于，用于改变所述转动阻力和所述转动惯量的装置定位为接近转向柱的操作部件(100)，以用于大致无余隙地提供所述旋转运动，所述操作部件(100)例如是方向盘。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述转向柱具有铰接配置并且为此包括至少两个例如通过万向节(116)互相铰接的柱元件(117、118)，用于改变转动阻力和转动惯量的所述装置适于作用在定位为最接近所述操作部件的柱元件上，所述操作部件例如是方向盘。
21.根据权利要求12-20中任一项所述的装置，其特征在于，用于改变转动阻力和转动惯量的所述装置(130、140)可电操作。
22.一种用于在车辆的转向机构中改变转向感觉的计算机程序，所述车辆例如是卡车，所述转向机构包括转向柱，旋转运动预定为经由所述转向柱在操作部件和所述转向机构的伺服装置之间传递，所述操作部件例如是车辆方向盘，所述计算机程序包括计算机可读程序编码部件，以用于使得电子控制单元或与所述电子控制单元连接的另一个计算机执行步骤，其特征在于，所述步骤包括：
-改变所述转向柱(115)关于所述旋转运动的转动阻力，和/或
-改变所述转向柱(115)关于所述旋转运动的转动惯量，所述改变基于传到所述控制单元(300)的至少一个输入数据信号(IDS)经由操作者手动地和/或自动地被启动。
23.一种根据权利要求22所述的计算机程序，其特征在于，所述步骤包括：
所述控制单元
-接收包含设定转向感觉的请求的至少一个数据输入信号(IDS)，
-将当前的转向感觉设定与请求的转向感觉设定相比较，
-如果发现当前的转向感觉设定对应于请求的转向感觉设定，则停止改变，直到新建数据输入信号被接收为止，
-如果发现转向感觉不同于请求的转向感觉，则将预先确定的信号发到设定转向感觉的装置(130、140)的操作部件(138、148)，以设定对应于所请求的预先确定的转向感觉的转向感觉，
-停止改变，直到新输入数据信号(IDS)被接收为止。
24.根据权利要求23所述的计算机程序，其特征在于，请求的转向感觉设定是预先确定的和以当前驱动状态为基础的。
25.根据权利要求23或24所述的计算机程序，其特征在于，请求的转向感觉设定是预先确定的并且因此以独特的操作者期望为基础或以当时特别需要的转向感觉设定为基础的。
26.一种计算机，其包括存储部件(550、560)和储存在所述存储部件中的根据权利要求22-25中任一项所述的计算机程序(P)，所述计算机例如是封装的电子单元(300)或车辆外部计算机。
27.一种包括根据权利要求26所述的计算机的车辆。
28.根据权利要求27所述的车辆，其特征在于，所述车辆是重型车辆，例如是卡车或公共汽车。
29.一种包括根据权利要求12-21中任一项所述的装置的车辆。
30.根据权利要求29所述的车辆，其特征在于，所述车辆是重型车辆，例如是卡车或公共汽车。
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