CN107735311A - 用于使车辆转向的方法、用于机动车的控制装置以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使车辆转向的方法，该车辆具前桥转向装置和特别是后桥转向装置。在此提出，为了车辆的车道保持进行在后桥中的干预并且为了避免前轮的回正同时进行在前桥转向装置中的干预。

Description

用于使车辆转向的方法、用于机动车的控制装置以及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于车辆转向或控制的方法，该车辆具有前桥转向装置以及特别是后桥转向装置。
背景技术
本发明所基于的问题在于车辆的、特别是机动车的车道保持或方向稳定。为了解决该问题提出了所谓的驾驶员辅助系统、特别是车道保持辅助系统(lane keepingassistant)，在现今的车辆中也还在使用这些系统。在被动的车道保持辅助系统中，驾驶员在偏离车道时通过视觉、听觉或触觉信号、例如通过转向盘或座椅的振动被警告已偏离车道。在主动的车道保持系统中控制装置会介入到前轮的转向中，也就是说会产生对转向盘和前轮的冲击，这会被驾驶员感觉到并且通常被感知为不舒服的干预。
发明内容
本发明的目的在于，进一步挖掘在车辆的车道保持或方向稳定中的潜力。
解决方案通过独立权利要求的特征予以说明。有利的设计方案由从属权利要求得到。
在由DE 11 2004 001 258 B4已知的转向系统中规定，在两个转向装置的其中一个发生故障时将有故障的转向装置关闭、设置为零(直行)并且仅继续使用另一可正常工作的转向装置。例如如果前桥转向装置失灵，则将其置中并关闭，并且仅仅仍利用后桥转向装置使车辆转向。
根据本发明，为了保持车道或保持轨迹或者为了稳定车辆的方向在后桥中进行干预，其中为了避免前轮的复位在前桥转向装置中进行干预。
在后桥中的干预不仅指后轮随着车轮转向角的变化而相应地或共同地转向而且也指通过在后桥处对车轮的有针对性的制动或加速而进行转向。在任何情况下通过上文述及的干预产生围绕车辆垂直轴线的偏航力矩从而也产生作用在前桥或前轮上的侧向力。
因为前轮以主销后倾铰接在前桥处，所以在汽车尾部朝一个方向偏向时在前桥处产生朝相反方向的侧向力。当后轮朝外部右后方转向时前轮由于其主销后倾朝与后轮大致相同的方向对齐。由此最终车辆处于一种侧向平行运动(蟹行)。车辆在后桥处偏移的作用被减小。这在前轮的车轮转向角至少暂时固定时可被防止。
在轨迹点(转向转轴线穿过路面的交点)和车轮支承点之间的纵向距离被称为主销后倾或主销后倾距离。车轮支承点通常在行驶方向上位于轨迹点之后(正主销后倾)，从而车轮跟随转向转轴。由此车轮自行转到所需的行驶方向—例如在推动购物车时。通过主销后倾在转向偏移时产生恢复力矩。转弯行驶时的恢复力矩可在转向装置上感觉到。恢复力矩随横向加速度一起给驾驶员提供关于转弯和关于轮胎和道路之间接触的反馈。
由此得到的优点在于，这些干预措施使得车道保持并且几乎不会被驾驶员察觉到。也就是说，驾驶员沿着其借助于转向盘预定的行驶方向或轨迹(车辆的轨道或移动路径)行驶并且感觉不到转向盘处的运动从而几乎感觉不到否则在主动转向时的情况下出现的扭矩。而在后桥中的干预用作驾驶员的辅助并且由于在前桥处的转向干预而不会被察觉为有约束的。这可使得以较低的转向力驾驶并且被视为舒适且方向稳定的驾驶。当至少对于没有经验的驾驶员来说车辆不可控地过度转向时，该干预措施此外起到稳定车辆的作用。
根据一种优选的方法变型方案，仅通过改变在后轮处的车轮转向角，即通过改变后轮相对于车身的车轮回转而在后桥中的干预。至少一个直接地或通过转向横拉杆引起后轮的车轮回转角的调节器或执行器从控制装置或控制器得到相应的信号并且设置所期望的后轮转向角。在此该至少一个执行器与分别可旋转地支承应设置车轮转向角的相应车轮的轮架耦连。
根据另一种优选的方法变型方案，通过在后轮上作用不同的驱动或制动力矩利用偏航力矩的影响进行干预。
这例如可通过在至少一个后轮处提高驱动力矩或通过至少一个后轮的制动来实现。可借助于主动的后桥差速器来实现驱动力矩的独立分配(也称为扭矩矢量分配或主动偏航控制)，对此主动的后桥差速器例如具有特定的可切换的离合器。
除了这种后桥差速器之外，可借助于车轮单独的驱动装置、例如利用电动机实现这种作用。因此可设置实施在单个车轮或复合导杆式悬架中的单个车轮驱动装置。
作为替代或附加，也可借助于如ESC/ESP(电子稳定控制系统/电子稳定程序)的行驶动态控制系统进行在后桥中的干预。由此可有针对性地使至少一个车轮制动。
借助于扭矩矢量分配在后桥处的干预同样如利用ESC/ESP一样产生围绕竖轴线的偏航力矩并且通过控制车轮扭矩的重新分配对车辆产生转向作用。车轮在后桥处转向运动的作用与此不同。然而最终可进行期望的或有针对性的车辆转向。
因此存在这样的认识，即在后轮转向时或者在车辆上作用有偏航力矩时前轮有如下反应，即基于前桥几何形状或在具有主销后倾的前轮处的传统车轮悬架，前轮倾向于回正或有相反的车轮转向角变化。这使得在后桥处的干预不是很有效。
为了避免前轮的回正优选通过以下方式进行在前桥转向装置中的干预，即在前桥转向装置上施加相反的力矩或反向的力，其对前轮的回正产生反作用，从而防止当前转向盘角或车轮转向角的改变。
根据另一优选的实施变型方案，在前桥转向装置中的干预以如下方式进行，即在前轮处至少暂时保留当前设置的车轮转向角或设置一个车轮转向角。由此通过前述的在后桥中对前轮或转向盘的干预使回正的作用解耦。
然而该方法在任何情况下均以如下方式规定，即驾驶员始终能够使前桥上至少暂时保留的车轮转向角过度转向，即给车辆设定一个其他方向。在此理想地，驾驶员不会察觉到从至少暂时的保持位置释放。
根据另一优选的方法变型方案，在前桥转向装置中的干预以如下方式进行，即经由转向盘和/或转向连杆和/或转向横拉杆的路径或角位置调节前轮。由此得到干预形式的其他选择，在其中作为暂时固定的附加或替代会产生转向角的变化。该变化可为在暂时固定之前或之后施加的相对于现有转向角的转向角减小或增大。
根据另一优选的方法变型方案，借助于外差转向或电动转向(线控转向)进行在前桥转向装置中的干预。在已知的且存在于当今车辆中的外差转向中，在转向盘的回转角或目标值和车轮的实际车轮转向角之间的传动比改变。在电动转向(线控转向)中，在转向盘和车轮之间不再有机械连接并且如在外差转向中一样车轮转向角不同于转向盘处的输入。
作为替代，也可借助于在汽车制造中已知的机电或转向助力的、特别是电动液压的或电动的转向进行在前桥转向装置中的干预。
此外本发明涉及一种用于可转向的车辆的控制装置，该车辆除了通常的前桥转向装置之外特别是具有后桥转向装置，作为替代或附加，如上所述还可装配影响车辆偏航力矩的装置—扭矩矢量分配装置或主动偏航控制装置。该控制装置的特征在于，其可至少根据关于至少车速、偏航率、加速度以及相应车轮的车轮转向角的车辆参数进行在后桥和/或前桥中的干预，以利用在前桥和/或后桥转向装置中的干预或借助于偏航力矩的影响提供车辆的车道保持，如前文关于该方法所述。
为了车道保持，控制装置优选地附加地评估车辆环境识别装置的信号，以提供车辆的车道保持。车辆环境识别可利用至少一个传感器(例如摄像机、雷达或激光雷达)进行或者也可借助于加速度传感器(例如在ESC/ESP传感装置内部)辅助地进行。
最后本发明涉及一种车辆、特别是机动车，其具有至少一个前桥转向装置、特别附加的后桥转向装置和/或用于通过车辆偏航力矩的影响转向的器件，以及如前所述的控制装置。在利用后轮转向和/或通过主动式后桥差速器和/或借助于车轮单独的马达和/或行驶动态控制系统(ESC/ESP)产生的偏航力矩影响进行转向时，可借助于控制装置至少暂时地固定前桥转向装置，从而可至少暂时地固定之前在前轮处设置的车轮转向角。因此可对由于底盘运动学上的前轮回正引起的力矩产生反作用，由此可通过后轮转向和/或偏航力矩的影响实现有效的转向。
该控制装置可实施在独立的控制器中。作为替代，该控制装置也可实施在车辆中现有的控制器中。在此传感器以及控制器通过总线系统、例如CAN总线相互连接或通过这种系统进行通信。
附图说明
下面借助于优选的实施方式参考附图来说明本发明。在附图中：
图1示出了车辆在前轮处受到恢复力矩的影响下的示意图，
图2示出了车辆在前轮处有针对性地抑制恢复力矩时的示意图。
具体实施方式
从图1和图2中分别可看到示意性示出的具有两个转向的前轮2和两个转向的后轮3的车辆1。前轮2和后轮3通过示意性示出的转向装置4、5借助于中央执行器或中央助力装置进行转向。车轮2、3的相应的转向通过连杆41、51(例如常见的转向横拉杆)得以实现，其中控制装置SG的控制信号被传输到转向装置。前桥和后桥转向装置4、5在运动学上彼此独立。在车辆1中车辆重心S位于中心。通过在前桥VA或后桥HA中的干预(例如单个车轮的转向、制动或加速)产生围绕重心S的偏航力矩MG。基于控制装置SG的在该情况下涉及ESC(电子稳定程序)数据的信号(例如车辆速度、加速度、偏航率)进行该干预措施。
在图1中示出了以下情况：后轮3基于控制装置SG的控制信号借助于转向装置5通过转向横拉杆51向右转向。在后桥处在后轮上施加有车轮转向角δh。由此产生偏航力矩MG，其围绕竖轴或重心S沿逆时针作用在车辆1上。基于该偏航力矩MG，前轮2由于由此产生的侧向力受到恢复力矩MR，其如在此所示向右产生车轮转向角的同向变化δv。由此该有意的且通过控制装置SG引入的在后桥HA处的转向角修正作用几乎没有影响或至少影响很小。
在图2中示出了几乎相同的情况，其中转向装置4与连杆41共同作用保持前轮的位置。在该临时情况下，即在控制装置SG借助于在后桥HA上的转向装置5在后桥HA处进行干预(转向修正)期间，当前在前桥VA处设置的车轮转向角δv保持不变。
此外在图1与图2的对比中可看到所绘制的半径rv1和rv2以及rh1和rh2。半径“rv”在此为从前轮2的车轮平面出来的垂直线。半径“rh”在此为从后轮3的车轮平面出来的垂直线。半径“rv”和“rh”相交于一点。这表明，在图1中在车轮转向角δv不被保持的情况下比在图2中获得更大的转弯半径rv、rh，因为在图2中车轮转向角δv被保持。为了简单起见，对转弯半径rv、rh的观察限于一条轮迹上。
作为本发明的实施例，下面对利用根据本发明的后桥转向装置HA用于车辆1的轨迹的车道保持/保持的驾驶操纵方式加以说明：通过车辆1中存在的加速度传感器和车辆环境识别装置F确定开始脱离驾驶员预设的轨迹T，例如至少借助如摄像机、雷达或激光雷达等传感器。控制装置SG评估传感器信号并且通过转向装置5调节在后轮3处的车轮转向角δh(在后桥中的干预)，从而保持轨迹T。同时在前桥转向装置VA处、优选在转向盘或前轮2处设置力矩MH以至少暂时地保持前轮2处的车轮转向角δv，以便可实现由于后桥HA处的干预所产生的有效作用。
如果没有进行这种在前桥转向装置VA处的干预，则在运动学上由于主销后倾出现在前轮2处产生力矩MR的前轮回正，其在极端情况下会表现为车辆1倾斜的形式，即所谓的“蟹行”(见图2)。尽管设置了后轮转向角δh但车辆1基本上继续跟随轨迹T，即直行，或者在转弯时根据当前的前轮2的车轮转向角δv继续在相同的转弯半径rv、rh上行驶。在后桥HA中的干预作用几乎没有影响或仅仅不利地有很小的影响。
因此，为了实现所期望的方向变化，必须暂时地保持前桥车轮转向角δv。由此施加在前桥转向装置4处的力矩MH防止了前轮2的运动学上的回正，从而转向盘角保持在当前设置的位置并且对于驾驶员来说没有明显的变化。除了产生的力矩之外，该干预也可通过反向力进行，由此达到相同的效果。
除了力矩或反向力之外，该干预也可通过在前桥转向装置VA中设置限定的车轮转向角δv进行，优选通过在转向盘、转向连杆、转向横拉杆或车轮处设置行程或角位置。由此也可使前桥转向装置VA与后桥转向装置HA的作用解耦。
应理解的是，前文所述的本发明的特征不仅可以相应说明的组合形式、而且可以其它组合形式或独立使用，但是不会脱离本发明范围。
附图标记
1.车辆
2.前轮
3.后轮
4.前桥转向装置
41.连杆
5.后桥转向装置
51.连杆
rv 转弯半径
rh 转弯半径
S 重心
VA 前桥
HA 后桥
MG 偏航力矩
MR 恢复力矩
MH 保持力矩
SG 控制装置
ESC 电子稳定控制系统
δv 前轮车轮转向角
δh 后轮车轮转向角
F 车辆环境识别装置
T 轨迹、轨道、行车道

Claims (10)

1.用于使车辆(1)转向的方法，该车辆具有至少一个前桥转向装置(4)并且特别是具有后桥转向装置(5)，其特征在于，为了保持所述车辆的轨迹(T)进行在后桥(HA)中的干预，其中为了避免前轮(2)的回正进行在所述前桥转向装置(4)中的干预。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述后桥转向装置(5)通过在后桥(HA)中的干预引起后轮(3)的车轮转向角(δh)的变化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于主动式后桥差速器或者借助于车轮单独的驱动装置利用驱动和/或制动力矩通过在后桥(HA)中的干预产生对偏航力矩(MG)的影响。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，借助于行驶动态控制系统、特别是ESC利用制动力矩通过在后桥(HA)中的干预产生对偏航力矩(MG)的影响。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过在所述前桥转向装置(4)中的干预至少暂时地在该前桥转向装置和/或所述车轮(2)上施加抑制前轮(2)回正的力矩(MH)或力。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过在所述前桥转向装置(4)处的干预至少暂时地在所述前桥转向装置(4)中设置限定的车轮转向角(δv)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于外差转向或电动转向(线控转向)或机电转向或电液转向实现在所述前桥转向装置(4)和/或所述后桥转向装置(HA)中的干预。
8.用于至少能在前桥(VA)处、特别是也能在后桥(HA)处转向的车辆(1)、优选机动车的控制装置(SG)，其特征在于，所述控制装置(SG)能至少根据至少关于车速、偏航率、加速度以及相应车轮(2、3)的车轮转向角(δv、h)的车辆参数进行在后桥(HA)和/或前桥(VA)中的干预，以提供所述车辆(1)的车道保持。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其中所述控制装置(SG)为了车道保持附加地评估车辆环境识别装置(F)的信号，以提供所述车辆(1)的车道保持。
10.车辆(1)、特别是机动车，其具有前桥转向装置(4)和后桥转向装置(5)以及根据权利要求8或9所述的控制装置(SG)，其特征在于，在利用后桥转向装置(5)和/或通过主动式后桥差速器和/或行驶动态控制系统产生的对偏航力矩(MG)的影响进行转向时，能至少暂时地固定前桥转向装置(4)，从而能至少暂时地固定在前轮(2)处所设置的车轮转向角(δv)。
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