CN116133928A

CN116133928A - 用于对被包括在车辆的转向系统中的转向柱进行磁性制动的方法

Info

Publication number: CN116133928A
Application number: CN202180059553.2A
Authority: CN
Inventors: 阿诺·布歇; 皮埃尔·拉米尼; 罗奇·蒙内特
Original assignee: JTEKT Europe SAS
Current assignee: JTEKT Europe SAS
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2023-05-16
Also published as: DE112021003998T5; FR3113024A1; US20240039432A1; JP2023535205A; FR3113024B1; WO2022023656A1

Abstract

本发明涉及一种用于对被包括在车辆的转向系统中的转向柱(4)进行磁性制动的方法，以便助于驾驶员在所述车辆中的就位和离开并且保护布置在转向柱(4)的任一侧上的成角度的机械止动件，所述车辆包括车辆发动机，所述转向系统(1)至少包括：紧固至方向盘(5)的转向柱(4)，放置在转向柱(4)的任一侧上的成角度的机械止动件，紧固到转向柱(4)的力反馈模块(6)，所述力反馈模块(6)包括电动马达(7)、减速齿轮(8)和扭矩传感器和/或角度传感器；所述方法包括当力反馈模块(6)的所述电动马达(7)未通电时，由力反馈模块(6)的电动马达(7)对紧固至方向盘(5)的转向柱(4)施加磁性制动。

Description

用于对被包括在车辆的转向系统中的转向柱进行磁性制动的方法

技术领域

本发明涉及被包括在车辆的转向系统中的转向柱的磁性制动方法。本发明特别适用于汽车行业。

背景技术

通常，在配备有线控转向型转向系统的机动车辆中，在轮子的控制构件(即例如方向盘)和转向轮之间没有机械连杆。

传统的转向柱被能够将由方向盘的旋转而产生的控制命令传输到致动器(通常是电致动器)的电连接件所取代，该致动器控制转向轮的转向角度。

在线控转向类型的转向控制系统中，有必要为驾驶员再现良好控制车辆所必需的驾驶感觉。

驾驶员经由方向盘感知到的感觉在他驾驶其车辆的能力中起着关键作用。

迄今为止，已知许多转向系统配备有力反馈模块，该力反馈模块的主要功能是在方向盘上传递力反馈，以这种方式使得驾驶员以与机械型机动车辆转向系统相同的方式感觉到抓地力变化或类似情况时的道路的状态。

因此，该力反馈模块模拟传统机械转向系统感受到的力。连接到方向盘的转向柱可以自由枢转，但是受到成角度的机械止动件的限制，该成角度的机械止动件被设计成尤其保护通常布置在转向柱的任一侧上的方向盘的电气线束。

在汽车行业中，线控转向类型的转向控制系统使得有可能朝向具有自动驾驶阶段的车辆发展，也就是说，在驾驶阶段期间，驾驶员无需对方向盘进行任何操作。此外，传统的转向柱通常配备有“内曼(Neiman)”型防盗装置。或者，由轮子传输的力可以引发防盗功能。这种防盗装置或功能具有的主要功能是通过在车辆点火开关关闭时锁定转向系统来防止车辆被盗或使车辆被盗变得更加困难。这种防盗装置或功能具有的辅助效果是使驾驶员的就位和离开更容易。事实上，方向盘充当把手，驾驶员可以靠在上面进出车辆。

在线控转向型转向控制系统中，防盗装置被移除，因为防盗功能通过方向盘和轮子之间不再存在任何机械连杆的事实来保证。因此，当点火开关关闭时，不可能使用方向盘使车辆转向。此外，防盗装置的缺失允许力反馈模块的体积增加。

然而，驾驶员的就位和离开不再方便，并且布置在转向柱任一侧上的成角度的机械止动件不再受到保护。事实上，当驾驶员使用远程发射器或插入到车门闩锁中的钥匙来解锁车辆时，方向盘不再受阻。如果驾驶员倚靠在方向盘上，方向盘很可能会转向，从而造成使驾驶员受伤的风险。此外，如果方向盘转动得太快，则成角度的机械止动件将受到猛烈撞击并且损坏。

众所周知，增加一种方向盘锁定系统，当车辆点火开关关闭时，该方向盘锁定系统运行。驾驶员在进出车辆时可以靠在方向盘上以将其用作把手。此外，该功能还使得可以保护成角度机械止动件，该成角度机械止动件限制方向盘的角行程。

然而，在线控转向型转向系统上集成方向盘锁定系统将导致转向系统的体积的增加、转向系统的重量的增加、如果方向盘锁定系统是电动的则增加额外的电导线、以及生产成本的增加。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种线控转向类型的转向系统来弥补上述缺点，该线控转向类型的转向系统助于驾驶员在车辆中的就位(installation)和离开(uninstallation)并且保护转向柱的任一侧上的成角度的机械止动件。

本发明的主题是一种用于对被包括在车辆的转向系统中的转向柱进行磁性制动的方法，以助于驾驶员在车辆中的就位和离开并且保护布置在转向柱的任一侧上的成角度的机械止动件，所述车辆包括车辆发动机，所述转向系统至少包括：

连接到方向盘的转向柱，位于转向柱的任一侧上的成角度的机械止动件，

固定到转向柱的力反馈模块，所述力反馈模块包括电动马达、减速器和扭矩传感器和/或角度传感器，

所述方法包括当力反馈模块的所述电动马达未被通电时，由该力反馈模块的电动马达对连接至方向盘的转向柱施加磁性制动。

根据本发明的方法允许当力反馈模块的电动马达未被电驱动时对连接至方向盘的转向柱进行磁性制动。当力反馈模块的电动马达从启动状态变为未启动状态时，也就是说从通电状态变为未通电状态时，例如在产生转向柱的磁性制动的马达的相之间形成短路。与方向盘连接的转向柱的磁性制动允许驾驶员倚靠在方向盘上以进入和离开车辆。因此，方向盘充当把手并且便于进入和离开车辆。此外，根据本发明的方法可以保护布置在角行程的末端处的成角度的机械止动件。此外，在力反馈模块的电动马达中执行的磁性制动具有这样的优点，即在车辆能量消耗的方面是中性的、不给转向柱增加额外质量并且不增加转向柱的尺寸。

在一个实施例中，磁性制动是通过力反馈模块的电动马达中存在的切换装置实现的。

在一个实施例中，磁性制动是通过力反馈模块的电动马达中产生的短路实现的。例如，切换装置在力反馈模块的电动马达中产生短路。

在一个实施例中，电动马达包括三相。在该实施例中，短路可以是三相的，也就是说在三个相上进行，或者短路可以是两相的，也就是说在两个相上进行。

在一个实施例中，切换装置可以包括能够产生短路的机电继电器。机电继电器是指一种可以通过开关触头来建立或中断电路的连续性的装置。

在一个实施例中，切换装置包括能够产生短路的静态继电器。静态继电器是指一种可以在不依赖机械元件或机电元件的情况下切换电流的装置。静态继电器优选地由电子部件(特别是半导体)的组件构成。静态继电器可以是MOSFET技术。

在一个实施例中，切换装置包括电阻器。

在一个实施例中，力反馈模块的电动马达通过减速器连接到转向柱。在该实施例中，制动扭矩被倍增。

在一个实施例中，力反馈模块的电动马达具有同步或直流类型的永磁体。

在一个实施例中，根据本发明的转向装置包括车辆的方向盘的转向控制器件。例如，这些转向器件由车辆的电子控制单元(ECU)控制或者由驾驶员引起的方向盘的位置控制。

附图说明

例如，车辆制动器件包括连接至车辆的转向轮的齿条和固定到齿条的致动器，所述致动器可以移动齿条。由于以下描述，将更好地理解本发明，以下描述涉及根据本发明的一个或更多个实施例，通过非限制性示例给出并且参考所附示意图进行解释，其中：

[图1]是根据本发明的转向系统，

[图2]是示出根据本发明的力反馈模块的电动马达的示意图，

[图3]是根据本发明的力反馈模块的电动马达的一个实施例，以及

[图4]是根据本发明的力反馈模块的电动马达的另一个实施例。

具体实施方式

图1示出了车辆(未示出)的转向系统1，所述车辆包括车辆发动机(未示出)。

转向系统1可以包括齿条2、作用在齿条上以便在车辆的转向轮(未示出)上枢转的转向马达3、连接至方向盘5的转向柱4、布置在转向柱4的任一侧上的成角度的机械止动件(未示出)。此外，转向系统1可以包括固定到转向柱4的力反馈模块6，所述力反馈模块包括电动马达7、减速器8和扭矩传感器和/或角度传感器(未示出)。

在该示例中，力反馈模块6包括连接至电动马达7的控制器10。

车辆还可以包括CAN总线12。该网络12包括车辆的电气布线13，该电气布线被配置成在力反馈模块6的电动马达7、控制器和车辆的各种部件之间建立电气连接和通信。导线线束13通常可以连接到车辆ECU 11。

图2示出了控制器10包括标称控制装置10a的示例。此外，力反馈模块6包括切换装置22和电源25。

控制器10(例如由车辆的电力网络供应电能)控制电动马达7。当控制器10被供应电能时，也就是说当电动马达7启动时，标称控制装置10a例如通过对电磁扭矩的动态控制来驱动电动马达7。这种类型的装置通常由电流通过的单相逆变器或多相逆变器构成。当控制器10未供电时，也就是说当电动马达7未启动时，电动马达例如借助于切换装置22被自动短路，以便在马达7旋转时产生制动扭矩。当使用者作用在方向盘上以进入或离开车辆时，制动扭矩可以显著降低方向盘的速度。此外，成角度的机械止动件受到保护，并且驾驶员可以倚靠在车辆方向盘上以进出车辆。

图3示出了电动马达7，该电动马达例如可以制成带有电刷或不带有电刷的永磁体马达的形式。

在该示例中，它是一个三相永磁体马达，该三相永磁体马达相应地包含三个马达绕组。因此，电动马达7包括三个电连接U、V、W，每个电连接在电动马达7内部连接至该电动马达7的绕组中的一个。连接U、V、W通过连接线20a、20b、20c连接，所述连接线对应于具有三个极的切换装置22的输入21a、21b、21c。该切换装置22具有切换装置22的第一输出23a、23b、23c和第二输出26a、26b、26c。第二输出26a、26b、26c各自连接至星形连接点27，从而形成星形分支电路。例如，切换装置22包括连接至电动马达7的电源25的线圈B1，使得电压被施加到线圈，以便获得静态继电器。例如，静态继电器是MOSFET技术。

切换装置22可以包括通过线圈B1可同步操作的切换器件28，在图3所示的第一切换位置，所述切换器件将输入21a、21b、21c连接至第一输出23a、23b、23c。在第二切换位置，开关器件22将输入21a、21b、21c连接至第二输出26a、26b、26c。因此，当向线圈B1施加电压时，输入21a、21b、21c将连接至第二输出26a、26b、26c。换句话说，会产生短路。当点火开关断开时，输入21a、21b、21c将连接至第一输出23a、23b、23c。

在转向系统1的线控转向模式的操作期间，如果力反馈6的马达7通电，则切换装置22的切换器件28处于其第一切换位置。如果力反馈模块6的电动马达7未通电，则切换装置22的切换器件28被切换到其第二切换位置。

电动马达还可以包括控制模块30，该控制模块由晶体管桥和电容器31构成，所述晶体管桥包括编号为1至6的输入。电子控制电路40(还称为《栅极驱动器单元》)执行微控制器50和控制模块30之间的连接。

电子控制电路40可以连接到控制模块30的编号为1至6的输出。电子控制电路40例如经由线圈B2连接到电动马达7的电源25。

图4示出了根据另一个实施例的力反馈模块6的电动马达7，其中切换装置22的第二输出26a、26b、26c各自通过电阻器29a、29b、29c连接至星形连接点27，从而形成星形连接电路。在该示例中，力反馈模块6的电动马达7是未启动的。因此，切换装置22的切换器件28被切换到其第二切换位置，从而形成短路。

当力反馈模块6的电动马达7未通电时(图4)，例如，电动马达7的连接U、V、W经由电阻器29a、29b、29c以星形电连接在一起。然后，电动马达7与电源25隔离。当驾驶员倚靠在方向盘5上时，因为连接U、V、W通过电阻29a、29b、29c连接在一起，所以可以产生电流，因此，在电动马达7中产生制动扭矩，该制动扭矩抵抗由驾驶员引起的方向盘5的运动。

因此，便于驾驶员在车辆中的就位和离开，因为当驾驶员作用在方向盘上时，特别是其在车辆中的就位和离开期间，会产生阻力扭矩，并且转向柱的成角度的机械止动件受到保护。

Claims

1.一种对被包括在车辆的转向系统中的转向柱(4)进行磁性制动的方法，以助于驾驶员在所述车辆中的就位和离开并且保护布置在所述转向柱(4)的任一侧上的成角度的机械止动件，所述车辆包括车辆发动机，所述转向系统(1)至少包括：

·连接到方向盘(5)的所述转向柱(4)；布置在所述转向柱(4)的任一侧上的机械成角度止动件；

·固定到所述转向柱(4)的力反馈模块(6)，所述力反馈模块(6)包括电动马达(7)、减速器(8)和扭矩传感器和/或角度传感器，

所述方法包括当所述力反馈模块(6)的电动马达(7)未通电时，由所述力反馈模块(6)的电动马达(7)对连接至所述方向盘(5)的转向柱(4)施加磁性制动。

2.根据权利要求1所述的磁性制动方法，其中，所述磁性制动通过存在于所述力反馈模块(6)的电动马达(7)中的切换装置(22)来执行。

3.根据权利要求1或2所述的磁性制动方法，其中，所述磁性制动通过在所述力反馈模块(6)的电动马达(7)中产生的短路来执行。

4.根据权利要求2或3所述的磁性制动方法，其中，所述切换装置(22)包括能够产生所述短路的机电继电器。

5.根据权利要求2或3所述的磁性制动方法，其中，所述切换装置(22)包括能够产生所述短路的静态继电器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁性制动方法，其中，所述切换装置包括电阻器(29a，29b，29c)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁性制动方法，其中，所述力反馈模块(6)的电动马达(7)经由所述减速器(8)连接到所述转向柱(4)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的磁性制动方法，其中，所述力反馈模块(6)的电动马达(7)具有同步或直流类型的永磁体。