CN103057587B - 用于运行机动车的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车（1）的方法，所述机动车具有至少两个分别带有至少两个车轮（4‑7）的车轴（2、3），并且对于每个车轮（4‑7）来说分别具有一个电机（8‑11）以进行单独的驱动，并且所述机动车具有转向机构（17），所述转向机构具有转向盘（18）以确定所述车轴（2）其中至少一个的车轮（4、5）的转向角，其中，所述转向盘（18）沿每个转向方向能够旋转至最大转向盘转角。在此规定，在达到所述最大转向盘转角时，检测施加到所述转向盘（18）上的力，并且根据所施加的力单个车轮地触发所述电机（8‑11）以增大偏航率。

Description

用于运行机动车的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行机动车的方法以及一种用于运行机动车的装置，所述机动车包括至少两个分别带有至少两个车轮的车轴，并且对于车轮中的每一个来说分别具有一个电机以进行单独的驱动，并且所述机动车包括一种转向机构，所述转向机构具有转向盘以确定车轴其中至少一个的车轮的转向角，其中所述转向盘沿每个转向方向可旋转至最大转向盘转角。

背景技术

由现有技术已知用于运行机动车的方法和装置，尤其是用于引导或者实施转向过程的方法。对于传统的机动车来说，机动车的至少一个车轴是可转向的，其中在本发明的上下文中，所谓机动车的车轴不是指刚性的车轴，而是指由至少两个车轮构成的结构，所述至少两个车轮能够经由单个车轮悬挂部（Einzelradaufhängung）或者也通过一个共同的车轴保持在机动车的车身上，并且关于车辆的纵轴线对置地布置。通常，所述车轴其中之一构造为驱动轴，从而其配备有驱动装置。其中，所述车轴的另一个或者所述驱动轴本身同时构造为转向轴。尤其对于在其中已转向的或者说可转向的车轴同时也形成驱动轴的机动车来说，对可调节的转向角的限定是取决于车轮悬挂部和车轮转向部的系统特性的。由此限定的易操纵性（Manoevrierbarkeit）尤其在较低的速度时是可以察觉的，例如在停车过程中，其中高的偏航率或者说小的回转圆周是有利的。

为了避免可转向的车轴或者说车轮的损坏，通常如此设计转向机构，从而所述转向盘沿每个方向直到最大转向盘转角是可转动的，从所述最大转向盘转角开始就不能进一步转动转向盘。

已经已知止挡，应该利用所述止挡限定转向角，进而可调节的偏航率应该增大，例如像专利文献EP 1415 888 B1或EP 1 700 773 B1中所述那样，但是这需要成本高昂的机械的和/或电子的技术方案。

也已知驱动系统，其中机动车的每个车轮都设有自身的电动机，从而实现单个车轮的驱动。

发明内容

在根据本发明的用于运行机动车的方法中，所述机动车具有至少两个分别带有至少两个车轮的车轴，并且对于每个车轮来说分别具有一个电机以进行单独的驱动，并且所述机动车具有转向机构，所述转向机构具有转向盘以确定所述车轴其中至少一个的车轮的转向角，其中，所述转向盘沿每个转向方向能够旋转至最大转向盘转角。根据本发明的方法规定，在达到所述最大转向盘转角时，检测施加到所述转向盘上的力，并且根据所施加的力单个地触发电机以增大偏航率。即所述方法规定，当所述转向盘旋转至最大转向盘转角时，施加到所述转向盘上的力优选借助相应的传感器来检测。尤其在下述情况下检测所述力：所述转向盘转动至确定所述最大转向盘转角的挡块。根据施加到位于挡块处的转向盘上的力，根据本发明单个车轮地触发此外用作驱动装置以驱动机动车的电机，以增大偏航率。这优选通过如下方式实现，即在弯道的内侧上的车轮的一个或多个利用比在弯道的外侧上的车轮更小的转矩进行驱动。由此，偏航率如在履带式车辆中那样通过单个侧面的驱动速度和/或转矩增大，并且由此减小回转圆周或者说增大偏航率。因此尽管限定了车轮的转向角，还是能够以简单的方法和方式实现偏航率的增大。

车轮优选如已经提到的那样，借助于所述电机以履带式车辆的方式触发车轮以增大偏航率。但是也可以考虑，在车辆的纵向侧面上向车轮施加不同的转矩，以便进一步影响偏航率。

根据本发明的一种优选的改进方案规定，在达到所述最大转向盘转角时，检测施加到所述转向机构上的转矩。为此例如能够在转向盘的相应的位置上安装转矩传感器或者力传感器。确定最大转向盘转角的机械挡块具有相应的传感器元件，以便检测施加到所述转向盘上的扭转力并且由此计算/确定转矩。由此确保了，当已经达到所述挡块或者说所述最大转向盘转角时，始终检测转矩。

优选当所检测的转矩或者说所检测的力超过预先设定的转矩极限或者说预先设定的力极限时，触发所述电机以增大偏航率。于是在转向机构增大偏航率之前，车辆的驾驶员必须首先施加一定的最小力。由此避免了，所述偏航率对于驾驶员来说突然地或者说在不期望的情况下增大。

此外优选规定，为了增大偏航率，在所述机动车的纵轴线的对置的侧面上，向车轮施加不同的、尤其是相反的转矩。这基本上相当于以履带式车辆的方式触发电机。通过利用相反的转矩触发，在车辆的纵向侧面上制动车轮并且在极端情况下沿相反方向驱动所述车轮，由此实现了车辆的特别大的偏航率。

根据本发明的一种优选的改进方案规定，仅在低于所述机动车的预先设定的极限速度时，才相应单独地触发所述电机以增大偏航率。也就是规定，在达到最大转向盘转角时增大机动车的偏航率之前，首先必须低于极限速度。由此确保了，仅能够在速度范围中增大电机的偏航率，在所述速度范围中这也是有意义的并且对于车轮的乘客来说是可靠的。由此极为有效地排除了偏航率增大的、例如在危险情况下的不受监控的应用，在所述危险情况中驾驶员突然反向转向，以便反作用离心过程。

优选根据电机的所谓的角转速预先设定所述极限速度。此外优选规定，根据至少一个配属于所述电机的电存储器、尤其是电池的充电状态来触发所述电机。在此尤其规定，所述电机的允许的转速和/或转矩根据电池的容量或者充电状态被限定。通过永久地限定所述电机的转速和/或转矩在一定的范围内、尤其是在低于角转速的情况下确保了，可在每个时刻实施有利的方法，所述角转速即使在电池的低的充电状态下仍允许完全的功能能力以增大偏航率。

在根据本发明的用于运行机动车的装置中，所述机动车具有至少两个分别带有至少两个车轮的车轴；所述机动车具有驱动装置，所述驱动装置对于每个车轮来说分别具有一个电机以进行单独的驱动；并且所述机动车具有转向机构，所述转向机构具有转向盘以确定车轴其中至少一个的车轮的转向角，其中，所述转向盘沿每个转向方向能够旋转至最大转向盘转角，其特征在于，所述转向机构具有器件以在达到所述最大转向盘转角时检测施加到所述转向盘上的力，并且根据所检测的力单独地触发所述电机以增大偏航率。根据本发明的装置具有驱动装置和转向机构，所述驱动装置对于每个车轮来说分别具有一个电机以进行单独的驱动；所述转向机构具有转向盘以确定车轴其中至少一个的车轮的转向角，其中，所述转向盘沿每个转向方向可旋转至最大转向盘转角。所述转向机构具有根据本发明的器件以检测在达到所述最大转向盘转角时或者之后施加到所述转向盘上的力，其中所述转向机构根据所检测的力单独地触发所述电机以增大机动车的偏航率。优选设置上面已经提到的传感器作为用于检测所施加的力的设备。所述最大转向盘转角优选通过转向盘的机械的挡块来确定，从而机械地避免所述转向盘旋转超过所述最大转向盘转角。由此对于机动车的驾驶员来说，当所述转向盘位于挡块处时，能够将相应的转矩施加到转向盘上。如果所施加的转矩或者说所施加的力超过了预先设定的极限值，那么如上面所述，通过单个车轮地触发电机来增大所述机动车的偏航率。其他的特征和优点由之前的描述以及以下说明得出。

附图说明

接下来根据附图对本发明进行详细解释。附图示出：

图1是用于运行机动车的装置；

图2是转向半径与速度的关系；并且

图3是转向半径的减小与速度的关系。

具体实施方式

图1以简化的示图示出了机动车1，所述机动车具有前轴2以及后轴3作为车轴。每个车轴2、3配备有两个车轮4、5或者说6、7。车轮4至7中的每个分别配备有一个电机8、9、10和11。通过相应的电机8至11提供的转矩分别借助一个传动装置12、13、14和15传递到车轮上。电机8至11与控制单元16相连。所述控制单元16形成机动车1的转向机构17的组成部分，所述转向机构还具有由驾驶员操纵的转向盘18，所述转向盘沿每个转向方向可旋转至最大转向角。如果所述转向盘达到了最大转向盘转角，那么转向盘18的进一步转动就机械地、例如通过形状配合的挡块被阻止。所述转向盘18机械地和/或信号技术地与机动车1的转向部19相连，所述转向部配属于前轴2，从而在转向盘18转过一定的转向盘转角时，使车轮4和5关于机动车1的纵轴线转动或者说转向相应的角度。有利地根据所述转向部19的机械技术方案设置最大转向盘转角，所述转向部通常仅仅能够实现限定的转向区域。为了避免可能导致所述转向部损坏的过度转向，相应地设置机械的转向限制或者说最大转向盘转角。

此外，转向盘18配备有用于检测施加到所述转向盘18上的力的器件20。所述器件20构造为力传感器21并且如此配属于转向盘轴，从而当所述转向盘18达到其最大转向盘转角时、也就是当驾驶员已经将转向盘转动至挡块并且还沿挡块的方向施加力或者说转矩时，所述力传感器检测施加到转向盘18上的力。

当检测到的施加的力超过可预先设定极限值时，根据施加到所述转向盘18上的力，所述控制单元16触发电机8至11以增大机动车1的偏航率。然后如此以单个车轮的方式触发所述电机8至11，从而向在之前的实施例中位于弯道内侧的车轮5和7施加比位于弯道外侧的车轮4和6更小的转矩。替代地可以考虑，向车轮5和7施加与车轮4和6相反的转矩，以便进一步增大偏航率。当借助传感器21检测出，机动车1的驾驶员期望的偏航率超过可通过机械上可能的转向盘转角预先设定的偏航率时，所述控制单元16由此将电机8至11的触发转变成履带式车辆运行的方式。

在正常运行状态中，车辆的驾驶员会一直增大转向盘转角，直至驶过的半径、也就是当前的偏航率符合其期望。如果达到了最大转向角，那么在当前偏航率与其行驶期望在直观上不一致时，驾驶员尝试利用增压（Nachdruck）朝向转向盘18的机械的挡块使转向盘进一步偏转（einschlagen），并且由此可通过传感器21测量的力或者说可测量的转矩尤其作用到转向传动装置上。这种力作为信号用于，根据上述方法进一步增大所述偏航率。除了上述方法，即其中电机9、11和8、10在机动车1的纵轴线的对置的侧面上被施加不同的转矩，也可以考虑，附加地影响前轴的电机8、9的转矩和电机10、11的转矩。

所述转向机构17、控制单元16以及电机8、9、10和11由此形成一种装置22，所述装置能够实现超过最大转向角或者说转向盘转角的偏航率。

因为已知机动车，其中每个车轮配备一个单独的电机，所以能够在机动车中以简单的方式实现所描述的方法以及装置，而不必使用附加的执行器或者昂贵的机械技术方案。尤其除了设置传感器21之外不需要修改转向传动装置。在转向盘转角范围内，在达到最大转向盘转角之前也不会改变转向部的特征。提出的技术方案完全与可能存在的液压的或者电气的助力转向系统兼容并且也可以在不存在液压的或者电气的助力转向系统情况下进行工作。此外通过与履带驱动类似的转向方式，后轴3的车轮6、7的拖动减小到转向半径中并且附加地简化了可操纵性。

替代力传感器21也可以考虑，设置转矩传感器并且相应地配属于转向盘轴或者转向盘。

控制单元16在运行中测试车辆速度并且将其与可预先设定的速度进行比较。仅当当前车辆速度低于极限速度时，该控制单元提高机动车1的偏航率超过机械的最大转向盘转角。尤其优选地，可预先设定的极限速度根据电机的所谓的角转速预先确定，从而仅当电机的转速低于所述角转速时，才实施所述偏航率的扩大。此外，在预先确定极限速度时，同时要考虑配属于电机8至11的、可再充电的电池的充电状态，以便确保功能在各种情况下都是可实现的。尤其据此确保，在电池的充电状态较低时，也保持机动车的有利的易操纵性。另一方面通过考虑所述极限速度保证了，仅当所描述的功能是有意义的并且可靠的时，这些功能才被应用。由此极为有效地排除了例如在危险情况下偏航率的不受监控的应用或者说不受监控的提高。

图2示出了机动车1的转向半径r（m）关于速度v（km/h）的曲线图。在此示出了对于具有1000kg的重量的机动车来说在车轮4、5的转向偏转关于机动车1的纵轴线为30°时，对于不同的、通过传感器21检测的力（N）来说的多个转弯半径。可以认识到，转向半径r通过本发明利用增大的力通过增大偏航率来减小。

图3示出了相对于图2所描述的实施例减小的转向半径Δr（m）关于速度v（km/h）的曲线图。根据所选择的车辆速度、车辆重量以及电机8至11的功率，通过增大偏航率得出的转弯半径能够减小至10%。在本实施例中，所述电机分别具有13kW的功率。

Claims (9)

1.用于运行机动车（1）的方法，所述机动车具有至少两个分别带有至少两个车轮（4-7）的车轴（2、3），并且对于每个车轮（4-7）来说分别具有一个电机（8-11）以进行单独的驱动，并且所述机动车具有转向机构（17），所述转向机构具有转向盘（18）以确定所述车轴其中至少一个的车轮的转向角，其中，所述转向盘（18）沿每个转向方向能够旋转至最大转向盘转角，其特征在于，在达到所述最大转向盘转角时，检测施加到所述转向盘（18）上的力，并且根据所施加的力单个车轮地触发所述电机（8-11）以增大偏航率。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述电机（8-11）以履带式车辆的方式触发所述车轮（4-7）以增大所述偏航率。

3.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在达到所述最大转向盘转角时，检测施加到所述转向机构（17）上的转矩。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，当所检测的转矩超过预先设定的转矩极限时，触发所述电机（8-11）以增大所述偏航率。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，为了增大所述偏航率，在所述机动车（1）的纵轴线的对置的侧面上向所述车轮（4-7）施加不同的转矩。

6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，仅在低于所述机动车（1）的预先设定的极限速度时，才单独地触发所述电机（8-11）以增大所述偏航率。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，所述极限速度根据所述电机（8-11）的角转速预先设定。

8.按权利要求5所述的方法，其特征在于，为了增大所述偏航率，在所述机动车（1）的纵轴线的对置的侧面上向所述车轮（4-7）施加相反的转矩。

9.用于运行机动车（1）的装置（22），所述机动车具有至少两个分别带有至少两个车轮（4-7）的车轴（2、3）；所述机动车具有驱动装置，所述驱动装置对于每个车轮来说分别具有一个电机（8-11）以进行单独的驱动；并且所述机动车具有转向机构（17），所述转向机构具有转向盘（18）以确定车轴其中至少一个的车轮的转向角，其中，所述转向盘（18）沿每个转向方向能够旋转至最大转向盘转角，其特征在于，所述转向机构（17）具有器件（20）以在达到所述最大转向盘转角时检测施加到所述转向盘（18）上的力，并且根据所检测的力单独地触发所述电机（8-11）以增大偏航率。