CN114929560A - 机动车转向系统、机动车和用于控制机动车转向系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车的机动车转向系统(10)，具有前轮转向单元(11)、转向控制单元(12)、两个前轮(13)和一个或多个后轮(25)，其中前轮转向单元(11)具有方向盘(14)和至少一个转向调节装置(15)，转向调节装置与前轮(13)中的至少一个耦联以传递转向运动，其中转向控制单元(12)与方向盘(14)信号连接以检测转向角(α)，并且转向控制单元(12)被配置成检测方向盘(14)的转向角(α)并且以如下方式操控转向调节装置(15)，即，转向调节装置(15)将所检测的转向角(α)传递到所述至少一个前轮(13)上，其中设置有至少两个致动器(17)，所述致动器适于作用于前轮(13)中的一个或两个上和/或后轮(25)中的一个或多个上，其中转向控制单元(12)具有处理单元(121)，处理单元被配置为：‑在行驶运行中确定机动车的当前轨迹走势(16)；‑在行驶运行中探测前轮转向单元(11)和/或转向控制单元(12)的故障；‑在探测到故障的情况下选择致动器(17)中的至少一个；并且‑操控至少一个所选择的致动器(17)，从而在行驶运行中以小的偏差保持机动车的当前轨迹走势(16)。

Description

机动车转向系统、机动车和用于控制机动车转向系统的方法

技术领域

本发明涉及一种机动车转向系统、一种机动车和一种用于控制机动车转向系统的方法。例如由DE 10 2017 114 494 A1公知了一种按照权利要求1的前序部分所述的机动车转向系统。

背景技术

在线控转向实施形式的用于机动车的转向系统中，转向的车轮的位置间接地与转向输入装置，例如方向盘耦联。方向盘和能转向的车轮通过电信号相互连接。在此，驾驶员的转向愿望由转向角传感器检测。根据该驾驶员转向愿望，通过转向调节器调节能转向的车轮的位置。

为了避免不稳定的行驶情况，例如机动车的转向过度或转向不足，已知所谓的“扭矩矢量分配(Torque-Vectoring)”。在此，借助于专门构造的差速器在左车轮与右车轮之间分配驱动力矩，以便抵消过度转向或者不足转向。例如在开头所述的DE 10 2017 114 494A1中描述了一种机动车的线控转向系统，其中通过扭矩矢量分配防止打滑或转向过度或转向不足。在此涉及一种用于具有双轮转向装置的机动车的转向系统。根据DE 10 2017 114494 A1的转向系统具有的缺点是，在前轮转向装置失效或故障时车辆不再能控制。尤其在车辆曲线行驶时，这可能导致车辆从道路上脱离并且因此导致事故。

此外，由现有技术已知具有四轮转向装置的机动车，其前轮利用扭矩矢量分配来驱动。

例如，EP 3 153 382 A1公开了一种作用在前轮上的扭矩矢量分配系统。后轮可以根据愿望转向。通过后轴的驱动和制动分配通过后轮的转向角实现。在此，扭矩矢量分配仅设置用于前轮。后轮的转向角根据理论侧滑角与实际侧滑角之间的差值进行调整。在此不利的是，对于前轮驱动器不再可控制并且前轮的转向装置失效的情况或状态，车辆是不可控制的。这导致不期望的危险行驶情况。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种机动车转向系统，通过该机动车转向系统在与转向相关的部件失效或故障时能够受控地控制机动车。此外，本发明的目的还在于，给出一种机动车和一种用于控制机动车转向系统的方法。

根据本发明，该目的在机动车转向系统方面通过权利要求1的主题来解决。关于机动车和用于控制机动车转向系统的方法，上述目的分别通过权利要求10(机动车)和权利要求11(方法)的主题来实现。有利的改进方案由从属权利要求得出。

具体而言，该目的通过一种机动车的机动车转向系统实现，该机动车转向系统具有前轮转向单元、转向控制单元、两个前轮和一个或多个后轮。机动车转向系统优选具有两个后轮。前轮转向单元具有方向盘和至少一个转向调节装置，该转向调节装置与前轮中的至少一个耦联，以传递转向运动。转向控制单元与方向盘信号连接，以检测转向角。此外，转向控制单元配置成检测方向盘的转向角并且操控转向调节装置，使得转向调节装置将所检测的转向角传递到至少一个前轮上。设置至少两个致动器，其适于作用在前轮中的一个或两个上和/或后轮中的一个或多个上。转向控制单元具有处理单元，其被配置为：

-在行驶运行中确定机动车的当前的轨迹走势；

-在行驶运行中探测前轮转向单元和/或转向控制单元的故障；

-在探测到故障的情况下，选择所述致动器中的至少一个；并且

-操控所述至少一个选择的致动器，从而在行驶运行中以小的偏差保持机动车的当前轨迹走势。

本发明具有的优点是，在行驶运行中，在前轮转向单元或转向控制单元的部件失效或故障时，将机动车安全且稳定地保持在车道上。因此，除了用于在行驶运行中使机动车转向的主转向系统之外，机动车转向系统也形成用于在主转向系统有故障时使机动车转向的冗余系统。由此基本上防止了危急的行驶情况并且降低了事故的可能性。因此，机动车转向系统引起在行驶运行中的车辆安全性的提高。

在本发明的范围内，当前轨迹走势可以理解为车辆在行驶运行中沿着其运动的运动线或者车辆在行驶运行中跟随其的运动线。当前轨迹走势在此相应于车辆在行驶运行中所走过的或车辆在行驶运行中所跟随的路径的理论走势。当前轨迹走势可以包括直至确定的时间点所检测的轨迹走势和从确定的时间点起所预设的车辆的轨迹走势。

根据方向盘的转向角和机动车的行驶速度确定机动车的当前轨迹走势。可以考虑，根据另外的附加车辆参数确定当前轨迹走势。机动车转向系统附加地具有用于检测机动车的行驶速度的检测装置。检测装置适于在行驶运行中检测车辆的行驶速度。检测装置可以持续地、尤其是连续地或按照定义的时间段检测机动车的行驶速度。检测装置例如可以通过机动车的车辆控制系统的传感器检测行驶速度。为此，检测装置可以与车辆控制系统或者直接与传感器信号连接。

为了确定当前轨迹走势，处理单元可以与检测装置信号连接。处理单元可以配置用于从检测装置中读取所确定的机动车行驶速度，处理所确定的行驶速度连同所检测的方向盘的转向角，并且由此计算出机动车的当前轨迹走势。

行驶运行可理解为机动车相对于车道运动的机动车状态。在此，行驶速度的量值大于零。优选地，速度大于步行速度，即大于5km/h。

为了提早识别出车辆的不允许的转向行为和/或确定车辆的危急的轨迹走势偏差的原因，处理单元配置用于，针对故障检查前轮转向单元和/或转向控制单元。在此，处理单元例如探测，前轮转向单元或者转向控制单元是否将不受控的或者不允许的转向运动施加到前轮上和/或一个或两个单元至少部分地失效。处理单元可以配置用于在行驶运行中连续地或者在与车辆的当前轨迹走势的偏差超过极限值之后才探测或检查前轮转向单元和/或转向控制单元的故障。

这种故障可能由方向盘、转向调节装置和/或其他机械部件的缺陷引起，这些机械部件在行驶运行中将转向运动从方向盘传递到前轮上。此外，故障可能是由转向控制单元的电子元件的缺陷引起的。例如，前轮转向单元可能是不能控制的，转向调节装置可能锁止或自由转动。在此，方向盘可以正常地工作。

如果探测到前轮转向单元和/或转向控制单元的故障，则处理单元选择至少一个致动器并且操控所述一个/多个致动器，从而在行驶运行中以尽可能小的偏差保持机动车的当前轨迹走势。换言之，车辆的当前轨迹走势在行驶运行中以最小的偏差保持。

处理单元因此在故障时这样操控相应的致动器，使其作用于至少一个前轮和/或至少一个后轮。在此，致动器将力和/或力矩传递到至少一个前轮和/或至少一个后轮上，从而机动车以小的偏差继续跟随当前轨迹走势。致动器可以分别是制动器或驱动器。也可以设想，相应的致动器是减振器，尤其是阻尼器。通过使用已经在机动车中存在的致动器，取消了附加的、仅用于故障情况的致动器。由此节省了机动车上的结构空间以及降低了成本。

偏差应理解为，在行驶运行中，机动车的轨迹走势与所确定的当前轨迹走势例如由于前轮转向单元和/或转向控制单元的所探测的故障而不同，使得超过用于最大偏差的预定义的极限值。与当前轨迹走势的偏差可以小于10％。优选地，车辆与当前轨迹走势的偏差小于5％。

此外，偏差应当理解为以下情况，在行驶运行中车辆角度与方向盘的转向角例如由于探测到的前轮转向单元和/或转向控制单元的故障而不同，使得超过用于最大偏差的预定义的极限值。车辆角度与方向盘的转向角的偏差可以小于10°。优选地，车辆角度与方向盘的转向角的偏差小于5°。特别优选地，车辆角度与方向盘的转向角的偏差小于2°。允许的偏差也可以在准备阶段、例如在试验中确定。

在上述范围内的偏差被认为是小偏差。

然而，可能发生的是，偏差仅在从故障发生起的一定时间段内仍然可以保持在允许的值内。对于这种情况，可以、尤其是必须设置紧急程序，利用该紧急程序能够实现车辆的受控的停止。

行驶运行中的车辆角度基本上由通过方向盘引入的转向角和行驶速度以及尤其是车辆的惯性得出。可以考虑，车辆角度在车辆行驶运行中也还受到其它车辆参数以及环境参数的影响。

优选地，根据本发明的机动车转向系统形成线控转向系统。在此，方向盘和转向调节装置为了传递转向运动而间接地相互连接。换言之，方向盘与转向调节装置电信号连接以传递转向运动。因此，方向盘不与转向调节装置机械地耦联，以将转向运动传递到转向调节装置上并且因此传递到前轮上。

在优选实施例中，提供了恰好两个致动器，其适于作用在前轮中的一个或两个上和/或作用在后轮中的一个或多个上。换句话说，在故障时，恰好两个致动器将力和/或力矩传递到前轮中的至少一个和/或后轮中的至少一个上，以便将机动车以小的偏差保持在当前轨迹走势上。替代地，可以考虑三个或四个致动器，并且这些致动器适于作用在前轮中的一个或两个上和/或后轮中的一个或多个上。在此有利地，在行驶运行中，机动车在故障时可以通过仅仅两个致动器安全地转向。在此，处理单元可以在行驶运行中从机动车的多个致动器中选择两个致动器，所述致动器最适合于相应的转向使用。

在另一优选实施例中，为前轮中的每一个和/或为后轮中的每一个分别设置至少两个致动器，所述致动器适于作用在相应的车轮上。换句话说，可以为每个前轮和/或每个后轮配设至少两个致动器，以便在行驶运行中在故障时作用到车轮上。由此，车轮中的每一个在故障的情况下可以通过至少两个致动器操控，从而车辆可以安全且稳定地保持在车道上。

可以为前轮中的每一个和/或为后轮中的每一个分别设置正好两个致动器，以便作用到相应的车轮上。可以为前轮中的每一个和/或为后轮中的每一个分别设置多于两个的致动器，以便作用到相应的车轮上。

为了引入车辆的转向运动而对相应车轮的作用可以通过单个车轮减振器控制装置、单个车轮弹簧控制装置、单个车轮轮倾斜控制装置和/或单个车轮辅助转向致动器控制装置来实现。

在另一优选的实施方式中，设置有数据存储器。转向控制单元在此与数据存储器信号连接。优选在数据存储器中存储关于致动器的数据。数据存储器可以是车辆控制装置的一部分或转向控制单元的一部分。替代地，数据存储器可以作为单独的部件、尤其是与上级控制单元分开地设置。在数据存储器中可以存储关于反应时间、作用方式和/或可用性的致动器数据。相应致动器的可用性可以与行驶运行中相应的行驶情况相关。行驶情况例如可以包括制动、加速、直线行驶和/或曲线行驶。作为补充或替代，在数据存储器中可以存储关于控制参量的表格数值和/或用于达到特定的转向角数值的数据。处理单元可以配置用于从数据存储器中读取数据并且根据相应的故障和/或行驶情况选择一个或多个致动器。通过所存储的数据可以在故障时快速且简单地确定和选择一个或多个最适合相应行驶情况的致动器。

优选地，致动器中的至少一个是前轮转向单元的单个车轮转向装置的一部分，其中，致动器与一个前轮耦联。进一步优选，致动器中的至少一个是后轮转向单元的一部分，其中，致动器与至少一个后轮耦联。后轮转向单元可以形成单个车轮转向装置或轴转向装置。单个车轮转向装置将方向盘的转向角传递给前轮或后轮。在故障时，可以通过单个车轮转向装置使车辆快速而简单地转向，从而仅以小的偏差保持轨迹走势。

在优选实施例中，致动器中的至少一个是前轮驱动器和/或后轮驱动器，其传递扭矩地耦联至车轮中的至少一个。作为替代方案，前轮驱动器和/或后轮驱动器可以分别形成单个车轮驱动器以用于将扭矩传递到单个车轮上。在此，所述至少一个致动器可以是驱动单个车轮的单个车轮驱动器。换句话说，单个车轮驱动器可以将转矩传递到单个的车轮上。在故障情况下，单个车轮驱动器可以将转矩传递到车轮上，使得机动车以小的、尤其最小的偏差保持在当前轨迹走势上。为此，单个车轮驱动器可以通过转向控制单元来操控。单个车轮驱动器可以增加或减小单个车轮的圆周速度。所述单个车轮驱动器可以通过电动机构成。这种致动器在故障时可以引发车辆的转向运动。由此将车辆可靠且稳定地保持在车道上。

前轮驱动器和/或后轮驱动器可以替代地各自形成轴驱动器，用于将扭矩传递到两个车轮。致动器中的至少一个也可以是轴驱动器的一部分，其驱动两个车轮，尤其是前轮或后轮。换句话说，单个车轮驱动器可以将扭矩传递到两个车轮上。在故障情况下，轴驱动器可以将扭矩分别传递到两个车轮上，使得机动车以小的、尤其是最小的偏差保持在当前轨迹走势上。为此，轴驱动器可以通过转向控制单元来操控。轴驱动器可以提高两个车轮的圆周速度。轴驱动器可以耦联至内燃发动机和/或电动机，以将扭矩分别传递至两个车轮。

在另一种优选的实施方式中，致动器中的至少一个是制动单元的一部分，所述制动单元与前轮中的至少一个和/或后轮中的至少一个以传递制动力的方式能够耦联和/或耦联。该制动单元可以形成用于制动所述前轮中的至少一个的单个车轮制动器或者用于制动所述后轮中的至少一个的单个车轮制动器。在故障情况下，单个车轮制动器可以这样将制动力传递到车轮上，使得机动车以小的、尤其是最小的偏差保持在当前轨迹走势上。换言之，单个车轮制动器可以制动单个车轮的圆周速度。

替代地，制动单元可以形成用于制动两个前轮的轴制动器或用于制动两个后轮的轴制动器。在故障情况下，轴制动器可以分别将制动力传递到两个前轮或两个后轮上，使得机动车以小的、尤其是最小的偏差保持在当前轨迹走势上。换言之，轴制动器可以制动两个前轮或两个后轮的圆周速度。单个车轮制动器或轴制动器可以通过转向控制单元来操控。通过上述制动单元，在故障时可以通过有针对性地制动一个或多个车轮来引入车辆的转向运动。由此，车辆可以在故障时受控地转向。

优选致动器中的至少一个是轴转向装置、尤其是轴控制单元的一部分，所述轴转向装置与前轮中的至少一个或后轮中的至少一个通过轴几何结构能够耦联或耦联和/或通过减振器和/或通过车辆弹簧能够作用连接或可作用连接。换言之，轴转向装置能够通过减振器的作用和/或车辆弹簧的作用与前轮中的至少一个或后轮中的至少一个耦联。

根据并列权利要求10，本发明涉及一种具有至少一个根据本发明的机动车转向系统的机动车。在此，参考结合机动车转向系统所阐述的优点。此外，机动车可以替代地或附加地具有单个的或多个之前关于机动车转向系统所述特征的组合。

根据并列权利要求11，本发明涉及一种用于控制机动车的机动车转向系统的方法，所述机动车具有用于检测机动车的行驶速度的检测装置、前轮转向单元、转向控制单元、两个前轮和一个或多个后轮。前轮转向单元具有方向盘和至少一个转向调节装置，该转向调节装置与前轮中的至少一个耦联，以传递转向运动。转向控制单元与方向盘信号连接，以检测转向角。转向控制单元检测方向盘的转向角并且这样操控转向调节装置，使得转向调节装置将检测到的转向角传递到至少一个前轮上。为此，设置至少两个致动器，其作用在前轮中的一个或两个上和/或后轮中的一个或多个上，其中，该方法具有以下另外的步骤：

-在机动车的行驶运行中持续地确定机动车的当前轨迹走势和行驶速度；

-在行驶运行期间持续地确定，所确定的当前轨迹走势是否与通过方向盘施加的转向角走势相关，其中，从施加的转向角走势和所确定的行驶速度走势确定预期轨迹走势；

-在预期轨迹走势与所确定的当前轨迹走势之间的偏差大于预定义的值的情况下，确定故障的状态；

-在确定故障的情况下，从多个可用的致动器中选择致动器中的一个或多个；并且

-通过计算装置为每个致动器确定调节量，并将所述调节量输出到相应的致动器，使得在所有分别使用的、特别是所选择的致动器的共同作用下，减小所确定的当前轨迹走势与预期轨迹走势的偏差。换言之，所选择的使用的致动器以调节量被操控，使得致动器减小与所确定的轨迹走势的偏差。所确定的当前轨迹走势可以与预期轨迹走势相差小于10％。优选地，所确定的当前轨迹走势可以与预期轨迹走势相差小于5％。

“持续地”可以理解为，连续地、尤其是在时间上贯穿地或在定义的时间段之后重复获取、确定或检测的过程。

“施加的转向角走势”可理解为在一个时间段上由驾驶员通过方向盘引入的转向角，该转向角传递到车轮上并且导致车辆的转向运动。如上所述，基于转向角走势和行驶速度来确定或计算预期轨迹走势。这可以通过转向控制单元的处理单元进行。

例如，可以通过机动车的车辆控制系统的传感器来检测行驶速度。为此，检测装置可以与车辆控制系统信号连接或者直接与传感器信号连接。

“可用的致动器”可理解为在故障时在行驶运行中可被使用或操控以减小偏差的那些致动器，而对相应行驶情况不影响相应致动器的基本功能。

在根据本发明的方法的一个优选实施方式中，设置有数据存储器和处理单元，其中，在数据存储器中存储有用于致动器中的一个或多个的输入参量和/或调节特性，并且处理单元从所存储的数据中选出对于致动器合适的调节参量。

在根据本发明的方法的另一优选实施例中，处理单元读取转向控制单元和/或前轮转向单元的运行状态和/或现有致动器中的至少两个的运行状态，并且基于这些运行状态从多个致动器中选择相应的致动器，以便在故障时在行驶运行中将所确定的当前轨迹走势与预期轨迹走势的偏差保持得小。

优选地，致动器中的至少一个是前轮转向单元或后轮转向单元的单个车轮转向装置的一部分，其中处理单元通过相应的致动器将转向运动实施到前轮中的至少一个和/或后轮中的至少一个上。

在本发明的范围内，“实施到”理解为相应的致动器的操控，以便将转向运动传递到相应的车轮上。

进一步优选，致动器中的至少一个是后轮转向单元的一部分，其中，致动器与至少一个后轮耦联。在此，处理单元通过相应的致动器将转向运动施加到耦联的后轮上。

在优选实施例中，致动器中的至少一个是前轮驱动器，该前轮驱动器以传递扭矩的方式耦联到前轮中的至少一个，其中，处理单元通过相应的致动器将驱动力矩实施到耦联的前轮。

在另一种优选的实施形式中，致动器中的至少一个是后轮驱动器，该后轮驱动器与后轮中的至少一个以传递扭矩的方式耦联，其中，处理单元通过相应的致动器将驱动力矩实施到耦联的后轮上。

优选地，致动器中的至少一个是制动单元的一部分，该制动单元与前轮中的至少一个或后轮中的至少一个以传递制动力的方式耦联，其中，处理单元经由相应的致动器将制动力矩实施到耦联的前轮和/或耦联的后轮上。

进一步优选的是，致动器中的至少一个是轴控制单元的一部分，该轴控制单元与前轮中的至少一个或后轮中的至少一个通过轴几何结构耦联和/或通过至少一个减振器和/或通过至少一个车辆弹簧作用连接。处理单元优选通过相应的致动器引入用于改变轴几何结构和/或减振器和/或车辆弹簧的调节量，以便将起转向作用的运动实施到耦联的前轮和/或耦联的后轮上。

关于用于控制机动车转向系统的方法的优点，参考结合机动车转向系统所阐述的优点。此外，替代地或附加地，所述方法可以具有单个的或多个之前关于机动车转向系统所提到的特征的组合。

附图说明

下面将参照附图进一步详细地说明本发明的其他细节。所示的实施方式示出了可以如何设计按照本发明的机动车转向系统的例子。

在这些附图中，

图1示出了根据本发明的一个实施例的机动车转向系统、尤其是线控转向系统的示意图；

图2示出了根据本发明的另一实施例的机动车转向系统、尤其是线控转向系统的示意图；

图3示出了机动车转向系统、尤其是根据图2的线控转向系统的示意图；和

图4示出了根据本发明的另一实施例的机动车转向系统、尤其是线控转向系统的示意图；

在下面的描述中，相同的附图标记用于相同的和相同作用的部件。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的机动车转向系统10，其中，机动车转向系统10是线控转向系统。转角传感器124附接到转向轴23，并且检测通过旋转方向盘14而施加的驾驶员转向角α。但是，也可以额外地检测转向力矩。此外，反馈致动器24附接到转向轴23，该反馈致动器用于模拟车道26对方向盘14的反作用，从而向驾驶员提供关于车辆的转向和驾驶行为的反馈。反馈致动器24以电信号的方式连接到转向控制单元12，并且由转向控制单元12操控，以模拟车道26的反作用。

驾驶员转向愿望经由转向轴23的由转角传感器124测得的转角α经由信号导线36传送给转向控制单元12，该转向控制单元根据另外的输入参量电操控转向调节装置15，该转向调节装置控制能转向的前轮13的位置。根据图2的实施方式，后轮25也能被操控。此外，术语“能转向的车轮13、25”可以包括两个前轮13或两个后轮25或者所有车轮13和25。转向调节装置15根据图1的实施形式通过转向杆转向传动装置34、例如齿杆转向传动装置以及通过转向横拉杆28和其它构件间接地作用到被转向的车轮13上。转向调节装置15是前轮转向单元11的一部分。替代地，转向调节装置可以是后轮转向单元19的一部分。

此外，设置两个致动器17，这两个致动器通过信号导线36以传输信号的方式连接到转向控制单元17以进行操控。可以设想，设有多于两个的致动器17。致动器17可以是机动车转向系统10的一部分或者机动车的通用致动器。致动器17可以各自是单个车轮驱动器或轴驱动器的一部分、单个车轮制动器、轴制动器、单个车轮转向装置的一部分或轴转向装置的一部分。替代地，致动器17可以各自是单个车轮减振器、单个车轮车辆弹簧、单个车轮或单个车轮辅助转向致动器。致动器17适于作用于车轮13、25中的至少一个，尤其是前轮13之一和/或后轮25之一，从而在行驶运行中引入车辆的转向运动或者使车辆转向。

转向控制单元12包括处理单元121和数据存储器122，它们彼此信号连接以用于读取和存储数据。处理单元121配置为从数据存储器读取数据并且将数据存储在数据存储器中。数据存储器中可以存储来自致动器17的关于反应时间、作用方式和/或可用性的数据。相应的致动器17的可用性能够与在行驶运行中的相应的行驶情况相关。行驶情况例如可以包括制动、加速、直线行驶和/或曲线行驶。附加地或替代地，在数据存储器122中可以存储关于控制参量的表格数值和/或用于达到特定的转向角值的数据。

此外，处理单元121与机动车的车辆控制装置125信号连接，以便检测或读取车辆的行驶速度。为此，车辆控制装置125可以与用于检测行驶速度的传感器信号耦联。根据图1，转向控制单元12与用于检测行驶速度的传感器123直接信号耦联。具体而言，未示出的检测装置与用于检测行驶速度的传感器123连接。可设想，替代地，处理单元121与用于检测行驶速度的传感器123信号连接。

附加地，可以设置传感器126用于确定被转向的车轮13的调节角。例如，转向调节装置15的齿杆151的位置可以被测量。

在图1中还示出了减振器400，其包括阻尼器401和车辆弹簧402。

在图2中示意性地示出了按照另一种本发明的实施例的机动车转向系统10。图2示出了在机动车110中的机动车转向系统10。示出了在车道26上行驶时的机动车110。换言之，机动车110处于行驶运行中。

与根据图1的机动车转向系统10不同，根据图2的机动车转向系统10具有两个能转向的前轮13和两个能转向的后轮25。图2的机动车转向系统10具有前轮转向单元11和后轮转向单元19。前轮转向单元11包括齿杆转向传动装置34，其经由转向横拉杆与两个前轮13耦联以用于传递转向运动。如图1所示，齿杆转向传动装置34与方向盘14连接或耦联，以便将转向角α传递到前轮13。

此外，后轮转向单元19具有另一齿杆转向传动装置34′，其经由转向横拉杆与两个后轮25相耦联以用于传递转向运动。为了操纵后轮转向单元19的齿杆转向传动装置34′，设置有轴转向装置21，其与齿杆转向传动装置34′传递力地耦联。

此外，根据图2，在每个车轮13、25上设置有单个车轮驱动器27，该单个车轮驱动器与所属的车轮13、25以传递转矩的方式耦联。此外，在每个车轮13、25上布置单个车轮制动器29，该单个车轮制动器能够以传递制动力的方式耦联到对应的车轮13、25上。这些单个车轮驱动器27、单个车轮制动器29和轴转向装置21各自形成了这些致动器17中的一个。因此，与根据图1的机动车转向系统10不同，在根据图2的机动车转向系统10中设有多于两个的致动器17。在根据图2的示例中，总共设置有十个致动器：四个单个车轮制动器29、四个单个车轮驱动器27、两个轴转向装置21。单个车轮制动器29在此可以通过制动设备和/或通过用于将总制动力矩制动分配到各个车轮上的装置形成。单个车轮驱动器同样可以通过用于将总驱动力矩驱动分配到各个车轮上的装置构成。

图2示出了在行驶运行中的具有机动车转向系统10的机动车110，其中，车辆110位于曲线行驶之前。此时，驾驶员通过方向盘14引入转向角α，该转向角α由转向控制单元12通过转向角传感器124检测。转向控制单元12接下来操控前轮转向单元11的转向调节装置15，该转向调节装置15通过齿杆转向传动装置34以及通过转向横拉杆28传递到两个前轮13处。由此产生所期望的车辆角度β，该车辆角度β相应于车辆的由驾驶员所期望的角度。

处理单元121在机动车110的行驶运行中持续地确定当前的轨迹走势16和机动车110的行驶速度。当前的轨迹走势16在图1中用虚线示出。此外，处理单元121在行驶运行中持续地确定，所确定的机动车110的当前的轨迹走势16是否与转向角α的通过方向盘14施加的走势相关、即基本上一致。处理单元121从施加的转向角走势和确定的行驶速度走势通过持续或连续的确定计算出预期的轨迹走势。处理单元121将确定的当前轨迹走势16与计算出的、机动车110的预期轨迹走势进行比较。在当前轨迹走势16以超过预定极限值的方式偏离预期轨迹走势的情况下，处理单元121断定前轮转向单元11的故障。如果预期的轨迹走势与当前轨迹走势16偏差大于10％，则可能存在故障。替代地，当预期的轨迹走势与当前轨迹走势16偏差大于5％时，可能存在故障。

但是，也可以在不偏离轨迹走势16的情况下通过在控制装置中探测到错误信号来确定故障。例如，可以断定过电流或电流不足，并且由此直接断定故障的存在。

如果断定有故障，则处理单元121确定致动器17中可用的致动器17。根据行驶情况和故障，处理单元121根据存储在数据存储器中的致动器17的数据选择致动器17中的一个或多个。接着，通过处理单元121的未示出的计算装置为所述一个或多个选择的致动器17确定调节量并且将其输出给所述一个或多个致动器17。换言之，一个或多个致动器17基于调节量通过处理单元121操控。在此，致动器17可以同时地或彼此依次交替地被操控。

处理单元121这样操控所述一个或多个致动器17，使得在所有选出的致动器17共同作用下，当前轨迹走势16与预期轨迹走势的偏差减少或缩小。换句话说，处理单元121以如下方式操控所选择的致动器17，即，当前的轨迹走势16与预期轨迹走势保持具有尽可能小的偏差。当前轨迹走势16优选与预期轨迹走势偏差小于10％。特别优选当前轨迹走势16与预期的轨迹走势偏差小于5％。

图3示出根据图2的机动车转向系统10处于前轮转向单元11故障的状态中。在此可以看出，处理单元121控制后轮转向单元19的轴转向装置21并且将相应的转向位置传递到两个后轮25上。由此，在行驶运行中，所确定的当前轨迹走势16与预期轨迹走势的偏差被减小。

可以想到的是，处理单元121额外地操控这些单个车轮驱动器27中的至少一个和/或这些单个车轮制动器29中的一个，并且因此使当前轨迹走势16与预期轨迹走势的偏差保持很小。此外可以设想，处理单元121这样控制至少一个减振器400、尤其是阻尼器401和/

或至少一个车辆弹簧402，使得其影响转向地作用到车轮13、25中的至少一个上。附加地或替代地，可以设置单个车轮辅助转向致动器，其通过由处理单元121进行的操控来影响转向地作用于车轮13、25中的至少一个上。

与根据图2和图3的机动车转向系统10不同，在根据图4的机动车转向系统10中，在前轮转向单元11和后轮转向单元19中没有设置轴转向装置，而是设置单个车轮转向装置18、22。根据图4，为前轮13和后轮25分别配有单个车轮转向装置18。前轮转向单元11的单个车轮转向装置18在行驶运行中将转向位置单独地或彼此独立地传递到前轮13上。

在图4中示出根据图2的机动车转向系统10处于前轮转向单元11故障的状态中。在此可以看出，处理单元121操控后轮转向单元19的两个单个车轮转向装置22并且将相应的转向位置传递到两个后轮25上。由此，在行驶运行中，所确定的当前轨迹走势16与预期轨迹走势的偏差被减小。

在该实施例中也可设想和可行的是，处理单元121附加地操控至少一个减振器400、尤其阻尼器401和/或至少一个车辆弹簧402，使得其影响转向地作用到车轮13、25中的至少一个上。

关于由处理单元121操控以影响转向的另外的致动器17、特别是单个车轮驱动器27和单个车轮制动器29等，参照图3的描述。

附图标记说明

10 机动车转向系统

11 前轮转向单元

12 转向控制单元

13 前轮

14 方向盘

15 转向调节装置

16 轨迹走势

17 致动器

18 前轮转向单元的单个车轮转向装置

19 后轮转向单元

21 轴转向装置

22 后轮转向单元的单个车轮转向装置

23 转向轴

24 反馈致动器

25 后轮

26 车道

27 单个车轮驱动器

28 转向横拉杆

29 单个车轮制动器

34 前轮转向单元的转向杆转向传动装置

34′ 后轮转向单元的转向杆转向传动装置

36 信号导线

110 机动车

122 数据存储器

123 用于检测行驶速度的传感器

124 旋转角传感器

125 车辆控制装置

126 用于检测车轮转向角的传感器

151 齿杆

400 减振器

401 阻尼器

402 车辆弹簧

α 转向角

β 车辆角度

Claims (19)

1.机动车的机动车转向系统(10)，具有前轮转向单元(11)、转向控制单元(12)、两个前轮(13)和一个或多个后轮(25)，其中，所述前轮转向单元(11)具有方向盘(14)和至少一个转向调节装置(15)，所述转向调节装置与所述前轮(13)中的至少一个耦联以传递转向运动，其中，所述转向控制单元(12)与所述方向盘(14)信号连接以检测转向角(α)，并且所述转向控制单元(12)被配置成检测所述方向盘(14)的转向角(α)并且以如下方式操控所述转向调节装置(15)，即，所述转向调节装置(15)将所检测的转向角(α)传递到所述至少一个前轮(13)上，其中，设置有至少两个致动器(17)，所述致动器适于作用于所述前轮(13)中的一个或两个上和/或所述后轮(25)中的一个或多个上，

其特征在于，

所述转向控制单元(12)具有处理单元(121)，所述处理单元被配置为：

-在行驶运行中确定机动车的当前轨迹走势(16)；

-在行驶运行中探测前轮转向单元(11)和/或转向控制单元(12)的故障；

-在探测到故障的情况下，选择所述致动器(17)中的至少一个；并且

-操控至少一个所选择的致动器(17)，从而在行驶运行中以小的偏差保持机动车的当前轨迹走势(16)。

2.根据权利要求1所述的机动车转向系统，

其特征在于，

设置刚好两个致动器(17)，这些致动器适于作用于前轮(13)中的一个或两个上和/或后轮(25)中的一个或多个上。

3.根据前述权利要求中任一项所述的机动车转向系统，

其特征在于

为前轮(13)中的每一个和后轮(25)中的每一个分别设置至少两个致动器(17)，所述致动器适于作用在相应的车轮(13、25)上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的机动车转向系统，

其特征在于，

设有数据存储器(122)，其中，所述转向控制单元(12)与所述数据存储器(122)信号连接并且在所述数据存储器中存储关于所述致动器(17)的数据。

5.根据前述权利要求中任一项所述的机动车转向系统，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是所述前轮转向单元(11)的单个车轮转向装置(18)的一部分，其中，所述致动器(17)与一个前轮(13)耦联。

6.根据前述权利要求中任一项所述的机动车转向系统，

其特征在于，

致动器(17)中的至少一个是后轮转向单元(19)的一部分，其中，所述致动器(17)与至少一个后轮(25)耦联。

7.根据前述权利要求中任一项所述的机动车转向系统，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是前轮驱动器和/或后轮驱动器，其与所述车轮(13、25)中的至少一个传递扭矩地耦联。

8.根据前述权利要求中任一项所述的机动车转向系统，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是制动单元的一部分，所述制动单元与所述前轮(13)中的至少一个和/或所述后轮(25)中的至少一个能够以传递制动力的方式耦联。

9.根据前述权利要求中任一项所述的机动车转向系统，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是轴转向装置的一部分，该轴转向装置与所述前轮(13)中的至少一个或所述后轮(25)中的至少一个能够通过轴几何结构耦联和/或能够通过减振器(400)和/或通过车辆弹簧(402)作用连接。

10.具有至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的机动车转向系统(10)的机动车。

11.用于控制机动车的机动车转向系统(10)的方法，该机动车具有用于确定机动车的行驶速度的装置、前轮转向单元(11)、转向控制单元(12)、两个前轮(13)以及一个或多个后轮(25)，其中，前轮转向单元(11)具有方向盘(14)以及至少一个转向调节装置(15)，该转向调节装置与前轮(13)中的至少一个耦联以传递转向运动，其中，转向控制单元(12)与方向盘(14)信号连接以检测转向角(α)，其中，转向控制单元(12)检测方向盘(14)的转向角(α)并且这样操控转向调节装置(15)，使得转向调节装置(15)将检测到的转向角(α)传递到至少一个前轮(13)上，其中，设置有至少两个致动器(17)，这些致动器作用到前轮(13)中的一个或两个上和/或作用到后轮(25)中的一个或多个上，其中，用于控制的所述方法具有以下步骤：

-在机动车的行驶运行中持续地确定机动车的当前轨迹走势(16)和行驶速度；

-在行驶运行期间持续地确定，所确定的当前轨迹走势(16)是否与通过方向盘(14)施加的转向角(α)的走势相关，其中，从所施加的转向角走势和所确定的行驶速度走势确定预期轨迹走势；

-在预期轨迹走势和所确定的当前轨迹走势(16)之间的偏差大于预定义的值的情况下，确定故障的状态；

-在确定故障的情况下从多个可用的致动器(17)中选择致动器(17)中的一个或多个；

-通过计算装置为每个致动器(17)确定调节量，并且将所述调节量这样输出给相应的致动器(17)，使得在所有分别使用的、尤其是所选择的致动器(17)的共同作用下，减小所确定的当前轨迹走势(16)与预期轨迹走势的偏差。

12.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于，

设置有数据存储器(122)和处理单元(121)，其中，在所述数据存储器(122)中存储有用于所述致动器(17)中的一个或多个的输入量和/或调节特性，并且所述处理单元(121)从所存储的数据中选出适用于所述致动器(17)的调节量。

13.根据前述权利要求11和12中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述处理单元(121)读取所述转向控制单元(12)和/或所述前轮转向单元(11)的运行状态和/或现有致动器(17)中的至少两个的运行状态，并且基于这些运行状态从多个致动器(17)中选择相应的致动器(17)，以便在行驶运行中在故障时将所确定的当前轨迹走势(16)与预期轨迹走势的偏差保持得小。

14.根据前述权利要求11至13中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是所述前轮转向单元(11)或后轮转向单元(19)的单个车轮转向装置(18)的一部分，其中，所述处理单元(121)通过相应的致动器(17)将转向运动实施到所述前轮(13)中的至少一个和/或所述后轮(25)中的至少一个上。

15.根据前述权利要求11至14中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是后轮转向单元(19)的一部分，其中，所述致动器(17)与至少一个后轮(25)耦联，其中，所述处理单元(121)通过相应的致动器(17)将转向运动实施到所耦联的后轮(25)上。

16.根据前述权利要求11至15中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是前轮驱动器，该前轮驱动器与所述前轮(13)中的至少一个以传递扭矩的方式耦联，其中，所述处理单元(121)通过相应的致动器(17)将驱动力矩实施到所耦联的前轮(13)上。

17.根据前述权利要求11至16中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是后轮驱动器，该后轮驱动器与所述后轮(14)中的至少一个以传递扭矩的方式耦联，其中，所述处理单元(121)通过相应的致动器(17)将驱动力矩实施到耦联的后轮(14)上。

18.根据前述权利要求11至17中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是制动单元的一部分，所述制动单元与所述前轮(13)中的至少一个或所述后轮(25)中的至少一个以传递制动力的方式耦联，其中，所述处理单元(121)经由相应的致动器(17)将制动力矩实施到所耦联的前轮(13)和/或所耦联的后轮(14)上。

19.根据前述权利要求11至18中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述致动器(17)中的至少一个是轴控制单元的一部分，所述轴控制单元与所述前轮(13)中的至少一个或所述后轮(25)中的至少一个通过轴几何结构耦联和/或通过至少一个减振器(400)和/或通过至少一个车辆弹簧(402)作用连接，其中，所述处理单元(121)通过相应的致动器(17)引入调节量以改变轴几何结构和/或减振器(400)和/或车辆弹簧(402)，以便将有转向作用的运动实施到耦联的前轮(13)和/或耦联的后轮(14)上。

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