CN109415086B - 进出弯道时具有不同阻尼的线控转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车辆的线控转向系统(1)，该线控转向系统具有：作用于转向轮(7)的转向致动器(6)，该转向致动器是根据驾驶员的转向要求而被电子闭环控制的，并且该转向致动器通过齿条式转向装置(8)作用于该转向轮(7)；以及反馈致动器(4)，该反馈致动器将来自道路的反馈效应传输至方向盘(3)；其中，该线控转向系统(1)具有分析是否存在转弯的驾驶状态的评估单元并且具有阻尼装置，其中，该阻尼装置被构造成用来接收来自该评估单元的信号并且根据是否正在进入或正在离开弯道而产生阻尼信号，该阻尼信号对存在于所述方向盘(3)处的扭矩进行阻尼。

Description

进出弯道时具有不同阻尼的线控转向系统
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的线控转向系统，以及用于对线控转向系统进行控制的方法。
背景技术
在线控转向系统的情况中，转向轮的定位不直接联接至方向盘。方向盘和转向轮之间通过电信号连接。驾驶员的转向要求由转向角度传感器分接，并且转向轮的位置是根据驾驶员的转向要求、通过转向致动器而被闭环控制的。不提供机械连接至车轮的结果是：方向盘被致动后没有力的反馈——例如：在停车时对应的反馈，其中，出于舒适性的原因，期望感受到耗力较小；或者在常规的向前直行情况下对应的反馈，在此期间期望感受到与车辆的反作用对应的、相对较大的转向扭矩。为了对线控转向系统情况下的从道路到方向盘的反馈效应进行模拟，在方向盘或转向柱处需要设置反馈致动器(FBA)，该反馈致动器(FBA)根据反馈效应在转向把手上施加转向感觉。在转弯的情况下，反作用力作为横向力作用于转向装置，通过反馈致动器以反向于转向方向的扭矩的形式来模拟该反作用力。因此，驾驶员感受到阻尼转向感觉。这种功能还确保在释放方向盘时该方向盘是被阻尼的并且在返回中心位置时不会摆动。在这个背景下，根据现有技术的FBA的阻尼是恒定的，而无法区分机动车辆是否正在进入或正在离开弯道。然而，因为驾驶员期望感受到不同的转向感觉，以及为了能够呈现针对驾驶员和车辆而改进的系统行为，这种区分对于FBA的致动是重要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于机动车辆的线控转向系统，该线控转向系统具有反馈致动器，该反馈致动器在转弯期间能够提供改进的转向感觉。
本发明的目的通过线控转向系统来实现，以及对线控转向系统进行控制的方法来实现。
因此，提供用于机动车辆的线控转向系统，该线控转向系统具有作用于转向轮的转向致动器、以及反馈致动器，该转向致动器是根据驾驶员的转向要求而被电子闭环控制的，并且该转向致动器通过齿条式转向装置作用于转向轮，该反馈致动器将来自道路的反馈效应传输至方向盘，其中，该线控转向系统具有评估单元和阻尼装置，该评估单元分析是否存在转弯的驾驶状态，其中，该阻尼装置被构造成用来接收评估单元的信号并且然后根据是否进入或离开弯道而产生阻尼信号，该阻尼信号对存在于方向盘处的扭矩进行阻尼。
因此，即使在转弯的情况下，反馈致动器能够提供改进的转向感觉，因为在进入弯道时期望感受到尽可能小地被阻尼的转向感觉，以使得驾驶员感受到独立的转向感觉。与此相反，在离开弯道时，驾驶员期望感受到更大的阻尼，这种更大的阻尼允许驾驶员在较小的摆动的情况下更好地将方向盘返回，并且允许找到随后向前直行驾驶的中心位置。
优选地，阻尼信号施加在反馈致动器的电动马达上。然而，除了电动马达之外，也可以给反馈致动器配备阻尼元件，该阻尼元件可以由阻尼装置的阻尼信号致动。
此外，提供了用于控制用于机动车辆的线控转向系统的方法，该方法具有以下方法步骤：
·测量在机动车辆行进时施加在方向盘上的转向角度和转向速度，并且将信号传输至评估单元；
·通过评估单元检测是否存在转弯以及是否在进入弯道或者离开弯道的状态；
·将转弯驾驶状态传递至阻尼装置；
·根据转弯驾驶状态，通过阻尼装置限定阻尼；
·在离开弯道的情况下，通过由阻尼装置限定的阻尼来增大对存在于方向盘处的扭矩的阻尼。
优选地，在离开弯道的情况下，根据车辆速度和/或转向角速度和/或转向角度和/或存在于方向盘处的扭矩和/或方向盘扭矩来实施增大的阻尼。
有利的是，在进入弯道的情况下，如果存在于方向盘处的扭矩被阻尼，该阻尼的值低于在离开弯道的情况下的阻尼的值。
优选的是，在进入弯道的情况下，阻尼是恒定的。
如上文所述，阻尼可以由反馈致动器的电动马达或阻尼元件施加。在本文中优选的是，阻尼元件为了阻尼方向盘处的扭矩而产生摩擦力。
在另一种实施方式中，额外提出存在于方向盘处的扭矩的角度相关曲线，该曲线在中心位置处具有不规则性。然而，当到达方向盘的中心位置时，驾驶员也可以通过电或电子产生的信号而得到指示。
例如，尽管本文中举例说明了线控转向系统，但是本发明也可以应用于机电助力转向系统，该机电助力转向系统的方向盘和电子闭环控制的转向装置之间具有机械联接。在这个背景下，助力转向系统具有评估单元，该评估单元分析转弯驾驶状态，并且根据该转弯驾驶状态对存在于方向盘处的扭矩进行阻尼。
附图说明
下面将参照附图更详细地说明本发明的优选实施方式。等同部件或作用相同的部件在附图中由相同的附图标记表示。在附图中：
图1:为示出了线控转向系统的示意图，
图2:为示出了通过滞后曲线表示的阻尼曲线的示意图，以及
图3:为示出了在中心位置具有不规则性的阻尼曲线的示意图。
具体实施方式
如图1所示的线控转向系统1。旋转角度及扭矩传感器(未示出)安装在转向轴2上，该旋转角度及扭矩传感器感测驾驶员通过转动方向盘3而施加的转向扭矩。此外，反馈致动器4安装在转向轴2上，该反馈致动器4用于将来自道路70的反馈效应传输至方向盘3，并且因此向驾驶员提供关于车辆的转向和驾驶行为的反馈。驾驶员的转向要求通过转向轴2的旋转角度、经由信号线60传输至控制单元5，该旋转角度通过旋转角度传感器被测量。控制单元5根据旋转角度传感器的信号和其它诸如车辆速度、角速度等的输入变量的信号来致动电转向致动器6，该电转向致动器6控制转向轮7的位置。转向致动器6经由齿条式转向装置8和横拉杆9以及其他部件而间接作用于转向轮7。反馈致动器4具有由控制单元5致动的电动马达10。
图2示出了相对于方向盘旋转角度绘制的转向扭矩的滞后曲线，该转向扭矩由反馈致动器4预先确定。当开始转向(方向盘角度＝0°)时，驾驶员必须施加转向扭矩11。最大扭矩12是在行驶时出现在最大方向盘锁定处的扭矩。如果驾驶员从最大方向盘角度回转转向，则他必须施加最大保持扭矩13。当方向盘被释放时，转向系统将自动返回至零转向扭矩处。如此处所举例说明的，在本文中可以设置为方向盘返回到中心位置14处或返回至直到保留一个残余角度15的程度。
根据本发明，通过根据进入弯道或离开弯道而施加转向扭矩的不同阻尼这一事实来优化转向感觉。
首先，通过对比所测量的转向角度的信号和对比所测量的转向速度的信号来确定转弯驾驶状态，并且在进入弯道和离开弯道二者之间进行区分。随后，阻尼被调适为适应相应的转弯驾驶状态。
图2和图3通过滞后曲线16和17示出了通过摩擦力实施的阻尼。
第一滞后曲线16示出恒定阻尼的曲线。第二滞后曲线17示出了创新的自适应性的阻尼；在驾驶进入弯道时存在恒定阻尼，伴随着这种阻尼的作用，方向盘在被释放时随即转动返回。反之，在离开弯道时，发生更大的阻尼。在离开弯道时，由于相对较大的摩擦力，这种朝向向前直行位置的返回相较于进入弯道转向时更缓慢地发生。
通过根据车辆速度和/或转向角速度和/或转向角度和/或在方向盘处存在的扭矩确定的摩擦力可以提供相应的必要的阻尼。
也可以通过反馈致动器4设定阻尼。
在一种优选实施方式中，线控转向系统1具有评估单元，该评估单元确定是否存在转弯驾驶状态。如果已经检测到转弯驾驶状态，则该评估单元确定是否正在进入弯道或正在离开弯道。此外，提供了一种阻尼装置，该阻尼装置接收来自评估单元的信号并根据该信号产生阻尼信号。该阻尼信号被传递至控制单元5，控制单元5然后致动反馈致动器4的电动马达10以产生对应的阻尼。除了电动马达10之外，还可以提供阻尼元件，该阻尼元件将回复扭矩传递至方向盘。在本文中，在一种实施方式中可根据阻尼装置的阻尼信号来设置阻尼元件。例如，阻尼装置可以是阻尼线圈或具有磁流变流体的元件，这种磁流变流体元件能够以节省空间并且成本高效的方式被引入电动马达中。
在图3中，滞后曲线16，17示出了中心位置14处的不规则性18。在这种实施方式中，当相对于方向盘旋转角度绘制时，由于转向扭矩的曲线的不规则性，驾驶员可以清楚地感觉到何时到达方向盘3的向前直行位置14。还可以通过电动产生的方向盘振动或电子产生的噪声来向驾驶员提供到达中心位置的指示信号。
由于在方向盘处的扭矩的自适应的阻尼，即使在转弯的情况下，根据本发明的线控转向系统也能够提供改进的转向感觉。

Claims (6)

1.一种用于机动车辆的线控转向系统(1)，所述线控转向系统(1)具有：作用于转向轮(7)的转向致动器(6)，所述转向致动器(6)是根据驾驶员的转向要求而被电子闭环控制的，并且所述转向致动器(6)通过齿条式转向装置(8)作用于所述转向轮(7)；以及反馈致动器(4)，所述反馈致动器(4)将来自道路的反馈效应传输至方向盘(3)；其特征在于，所述线控转向系统(1)具有分析是否存在转弯的驾驶状态的评估单元并且具有阻尼装置，其中，所述阻尼装置被构造成用来接收来自所述评估单元的信号并且根据是否正在进入或正在离开弯道而产生阻尼信号，所述阻尼信号对存在于所述方向盘(3)处的扭矩进行阻尼；所述反馈致动器(4)具有电动马达(10)，还具有阻尼元件，所述阻尼元件能够通过所述阻尼装置以所述阻尼信号致动，且通过根据车辆速度和/或转向角速度和/或转向角度和/或在方向盘处存在的扭矩确定的摩擦力提供相应的必要的阻尼。
2.一种用于控制用于机动车辆的线控转向系统的方法，其中，所述线控转向系统(1)具有：作用于转向轮(7)的转向致动器(6)，并且所述转向致动器(6)是根据驾驶员的转向要求而被电子闭环控制的；以及反馈致动器(4)，所述反馈致动器(4)将来自道路的反馈效应传递至方向盘(3)，其中，所述方法包括以下方法步骤：
测量在机动车辆行进时施加在所述方向盘上的转向角度和转向速度，并且将信号传输至评估单元；
通过评估单元检测是否存在转弯以及是否存在正在进入弯道或者正在离开弯道的状态；
将转弯驾驶状态传递至阻尼装置；
根据转弯驾驶状态，通过所述阻尼装置限定阻尼；
在正在离开弯道的情况下，通过由所述阻尼装置限定的阻尼增大对存在于所述方向盘处的扭矩的阻尼；
所述阻尼装置致动所述反馈致动器(4)的阻尼元件，所述阻尼元件根据阻尼信号对存在于所述方向盘(3)处的扭矩进行阻尼，且通过根据车辆速度和/或转向角速度和/或转向角度和/或在方向盘处存在的扭矩确定的摩擦力提供相应的必要的阻尼。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下方法步骤：
使正在进入弯道的情况下的存在于所述方向盘处的扭矩的阻尼的值小于正在离开弯道的情况下的存在于所述方向盘处的扭矩的阻尼的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在正在进入弯道的情况下，所述阻尼是恒定的。
5.根据权利要求2-4中的任一项所述的方法，其特征在于，存在于所述方向盘(3)处的扭矩的角度相关曲线在中心位置(14)处具有不规则性(18)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在到达所述方向盘(3)的所述中心位置(14)时，驾驶员可以通过电或电子产生的信号得到提示。
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