CN113165692B - 机动车与用于转向机动车的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车(10)，具体涉及一种自主驾驶机动车，包括一个转向系统(28，30)，可由该转向系统(28，30)转向的多个车轮(18,20)，以及所述车轮(18，20)的轮罩(24,26)。根据本发明，转向系统(28,30)设计为：在以小于或等于由相应轮罩(24,26)的形状确定的相关最大限制角αg的转向角α向左或向右联合转向的情况下，以同一方向转向相关轮对的转向轮(18,20)；在以大于限制角αg的转向角α向左或向右转向的情况下，以相反方向转向相关轮对的转向轮(18,20)。本发明进一步涉及用于转向这种机动车(10)的一种相应方法以及实施该方法的一种计算机程序产品。

Description

机动车与用于转向机动车的方法
技术领域
本发明涉及一种机动车，尤其涉及一种自主驾驶机动车，包括转向系统，可由所述转向系统转向的多个车轮，以及所述车轮的轮罩。
本发明进一步涉及用于转向这种机动车的一种方法以及实施所述方法的一种计算机程序产品。
背景技术
在所述机动车中，车轮通常设置在两个轨道上。如果所述车辆的车轮未限制在轨道或其它导轨上，则通常至少两个车轮可由转向系统活动转向，亦即车轮可相对各轨道枢轴旋转。该机动车通常是一种在道路上驾驶的机动车，亦即道路车辆。因此，一种商业可用乘用车辆即这样一种机动车。同样，卡车、公共汽车等也是这样一种机动车。
一种自主驾驶或自动驾驶机动车是能够在无人类驾驶员影响的情况下即能够驾驶、控制和驻车的机动车(高度自动化驾驶或自主驾驶)。自主驾驶客运车辆也称为(自主驾驶)乘客载具。在本文中，“自主”表示被运输的人员无任何人控制车辆，而是客运车辆自主控制或自动控制。因此，被运输的人员通常是“纯粹的”乘客。
凭借集成在各个车轮中的电动驱动以及各个从动轮和转向轮的组合(车轮模块)，为局限空间的车辆可操控性带来了新的可能。例如，通过横跨行驶方向停车，可以使用最小停车空间。例如，这可以通过集成到车轮模块用于转向的电动促动器实现，实现小于或等于90°的转向角。
在此类机动车中，通常需要高操控性与紧凑设计相结合。
文献JP 2016-22756A、US 9 834 249 B2以及US 2016/0236710 A1示出了具有实现大转向角的转向系统的各种车辆，从而实现相应车辆的高操控性。然而，为此，车轮或车轮模块需要适当的转向空间。
发明内容
本发明的目标是提供实现机动车高操控性的同时具有紧凑结构的措施。
根据本发明的这一目标如下技术特征实现。本发明的优选实施例中的每个实施例均能够以单独形式或组合形式代表本发明的一个方面。
在根据本发明的机动车中(尤其是一种自主驾驶机动车)，具有一个转向系统，可由该转向系统转向的多个车轮，以及这些车轮的轮罩。在以小于或等于由相应轮罩的形状确定的相关最大限制角αg的转向角α向左或向右联合转向的情况下，转向系统设计为以同一方向转向相关轮对的转向轮；在以大于限制角αg的转向角α向左或向右转向的情况下，设计为以相反方向转向相关轮对的转向轮。这样，转向角仍然能够介于0°≤α≤90°之间，其中，相应的轮罩就可以有更小的尺寸。取决于它们的形状，这些更小的轮罩确定限制角αg。然后限制角介于30°≤α≤60°之间。所有角规格与直线驱动相关，无论转向方向如何，均只定义为正值，亦即理解为绝对角值。
根据本发明的一个优选实施例，限制角αg介于40°≤α≤50°之间，尤其是45°。当限制角在此角度范围内选择时，轮罩能够设计得特别紧凑。
该机动车尤其是一种自主驾驶客运车辆。自主驾驶客运车辆也称为(自主驾驶)乘客载具。在本文中，“自主”表示被运输的人员无任何人控制车辆，而是客运车辆自主控制或自动控制。
根据本发明的又一个优选实施例，转向系统具有至少一个接口，用于控制模块自主驾驶控制。这样一种配置用于自主驾驶机动车，尤其同样用于自主驾驶客运车辆。
根据本发明的又一个优选实施例，转向系统是一种转向节转向。在转向时，相应转向节决定旋转轴。该转向旋转轴通常位于轮外面。
根据本发明的一个优选实施例，该机动车包括一个电动或混合驱动系统。尤其是使用了轮毂(电动)电机。
此外，优选地，活动转向轮为从动轮，尤其是由轮毂电机驱动的从动轮。
在根据本发明转向机动车(尤其是自动转向自主驾驶机动车)的方法中，具有多个转向轮及其轮罩，其中，在驾驶时，转向轮主要成对平行引导。在以小于或等于由相应轮罩的形状确定的相关最大限制角αg的转向角α向左或向右联合转向的情况下，相关轮对的转向轮以同一方向转向；在以大于限制角αg的转向角α向左或向右转向的情况下，相关轮对的转向轮以相反方向转向。
根据本发明方法的一个优选实施例，限制角介于40°≤α≤50°之间，尤其优选45°。
上述多轨道机动车的实施例同样适用于转向具有多个转向轮及其轮罩的机动车。
对于根据本发明的计算机程序产品，其包括被加载到一个基于计算机的控制模块(尤其是一种基于计算机的自主驾驶控制模块)的处理器的程序组件，用以实施上述方法。
在下文中，参考使用了优选的示例性实施例的附图，通过实例的方式对本发明进行说明，其中下文示出的特征能够以单独形式和组合形式代表本发明的一个方面。在附图中：
附图说明
图1：示出了根据本发明一个优选实施例的机动车的前部区域的示意图，该机动车具有平行的、轻度偏转的转向轮；
图2：示出了同向大幅偏转的平行转向轮的前部区域示意图，以及
图3示出了图1中显示的机动车的前部区域的示意图，该机动车具有逆平行高度偏转的转向轮。
具体实施方式
图1示出了示意图中车辆10的前部区域。行驶方向正向如箭头12所示。例如，车辆10是乘用车或其它机动车。该机动车可能尤其是自主驾驶机动车，比如自主驾驶客运车辆。
此处所示的车辆10是一种双轨车辆10，具有两个车轮模块14、16，在其前部区域各具有转向轮18、20。此处所示的车轮18、20可通过车辆10(仅显示几个部分)的转向系统转向。除了车轮模块14、16以外，还显示了车辆10的车体22的前部区域。该车体22分别为车轮模块14、16形成了轮罩24、26。
所述转向系统是一种转向节转向，具有车轮18、20的转向节28、30，定义了转向轮18、20可由其向右或向左转向的转向旋转轴。
因此，车轮模块之一14具有车轮18和转向节28，而另一车轮模块之一16具有车轮20和转向节30。当向前直线驾驶时，这些模块以相互镜像的方式构建和设置。
图1示出了机动车10的前部区域—一方面是转向轮18、20向前直线驾驶,另一方面是转向轮18、20轻微向左偏转，并在同一方向平行。转向方向如箭头32所示。转向角α非常接近于由相应轮罩26的形状决定的限制角αg。
图2示出了机动车10的前部区域—一方面是转向轮18、20向前直线驾驶,另一方面是转向轮18、20轻微向左偏转，并在同一方向平行。然而，相比图1，转向角α大于由相应轮罩26的形状决定的限制角αg。在区域34可以看到缺乏相应安装空间，因此，采用轮罩26的这种结构，无法实现α>αg的宽同向偏转。
为了在预决定的轮罩24、26的形状条件下实现α>αg的偏转，转向轮18、20以α>αg的转向角以相反方向(平行)偏转。如图3所示，转向角α≈90°，亦即α>>αg的角度。轮对的两个转向轮18、20再次主要以平行的方式被引导用于随后驱动(例如作为驻车过程的一部分)。
这形成转向机动车10的下列程序，其中，转向轮18、20至少在驾驶时主要以平行成对方式引导：在以小于或等于由相应轮罩24、26的形状确定的相关最大限制角αg的转向角α向左或向右联合转向的情况下，轮对的转向轮18、20以同一方向偏转；在以大于限制角αg的转向角α向左或向右转向的情况下，轮对的转向轮以相反方向偏转。
下面进一步阐述本发明的重要方面及其可能的实施例。
提出了一种车轮模块/车辆安装空间优化布置。尤其提出了一种转向方法，包括以相反方向转向车轮18、20，以便各轮罩24、26能够以优化安装空间的方式设计。
该方法实现以下技术特征：
-车辆具有一个转向装置，使得车轴的车轮以相反方向转向；
-作为优选，在“正向”行驶期间，在一根轴上的车轮18、20同向偏转；
-在垂直驻车期间，一根轴的车轮18、20以大约90°的轮角以相反方向偏转。
图2示出了90°转向角的车轮布置的潜在问题。当车轮同向偏转时，右前轮18部分移出轮罩24,因而无需任何额外安装空间，而左前轮20转进轮罩26,与轮罩26的轮廓碰撞。
通过每根轴的车轮18、20以相反方向偏转来防止该“碰撞”。
图3示出了相比之后相反转向角的优势：当转向角相反时，两个车轮18、20均枢轴旋转出各自的轮罩24、26，无需额外安装空间。
枢轴旋转出轮罩18、20是基于相应协调的轮运动：每个转向轮18、20的轮接触点描述了环绕由扰动力杆臂形成的圆周的路径。这些表述清楚地表明，只有反向旋转能够确保车轮18、20枢轴旋转出轮罩24、26。在本文中，轮接触点位于垂直于车轴的一条线或平面上。
相比之下，当车轮同向偏转时，环绕扰动力杆臂的圆周运动在两个轮接触点之间形成偏移：左前轮(VL)20的轮接触点环绕圆周向内枢轴旋转，使其朝轮罩的内轮廓移动(进入轮罩26)。
附图标记说明
10车辆12箭头(行驶方向)14车轮模块16车轮模块18车轮20车轮22车身24轮罩26轮罩28带轴转向节30带轴转向节32转向方向34缺乏安装空间α转向角αg限制角

Claims (13)

1. 一种机动车(10)，具有一个转向系统(28, 30)，可由所述转向系统 (28, 30) 转向的多个转向轮，以及这些转向轮的轮罩(24, 26)，其特征在于，在以小于或等于由相应轮罩(24, 26)的形状确定的相关最大限制角αg的转向角α向左或向右联合转向的情况下，所述转向系统(28, 30)设计为以同一方向转向一根轴上的转向轮；在以大于限制角αg的转向角α向左或向右转向的情况下，设计为以相反方向转向并平行引导一根轴上的转向轮。
2. 根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，所示限制角介于40° ≤ α ≤ 50°之间。
3.根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，所示限制角为45°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机动车，其特征在于，所述机动车(10)是一种自主驾驶客运车辆。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的机动车，其特征在于，所述转向系统(28, 30)具有至少一个用于自主驾驶控制模块控制的接口。
6. 根据权利要求1至3中任一项所述的机动车，其特征在于，所述转向系统(28, 30)是一种采用转向节的转向系统。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的机动车，其特征在于，所述机动车(10)包括一个电动或混合动力驱动系统。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的机动车，其特征在于，所述转向轮为从动轮。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的机动车，其特征在于，所述转向轮通过轮毂电机驱动。
10. 一种用于转向机动车(10)的方法，具有多个转向轮以及这些转向轮的轮罩(24,26)，在驾驶中，转向轮主要成对平行引导，
其特征在于，在以小于或等于由相应轮罩(24, 26)的形状确定的相关最大限制角αg的转向角α向左或向右联合转向的情况下，一根轴上的的转向轮以同一方向转向；在以大于限制角αg的转向角α向左或向右转向的情况下，一根轴上的转向轮以相反方向转向并平行引导。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，限制角介于40° ≤ α ≤ 50°之间。
12.一种计算机程序存储介质，用于运行计算机程序，所述计算机程序包括被加载到一个基于计算机的控制模块的处理器的程序组件，用以实施根据权利要求10或11所述的方法。
13.如权利要求12所述的计算机程序存储介质，其特征在于，所述控制模块是车辆自主驾驶控制模块。
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