DE102014100631A1

DE102014100631A1 - Lenkungssystem für ein autonom fahrendes Fahrzeug und Verfahren, um dieses zu lenken

Info

Publication number: DE102014100631A1
Application number: DE102014100631.3A
Authority: DE
Inventors: Kenneth L. Rosol; David M. Sidlosky; Robert W. Leschuk; Eric L. Raphael; Scott R. Kloess; Yat-Chung Tang; John T. Zuzelski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-07-31
Also published as: CN103963783B; CN103963783A; US20140214256A1

Abstract

Ein Lenkungssystem für ein autonom fahrendes Fahrzeug und Verfahren zum Lenken des Fahrzeugs werden offenbart. Eine Bremsvorrichtung kann in einer ersten Phase betrieben werden, um das Fahrzeug zu bremsen, wenn sich ein Servolenkungscontroller in einem ersten Modus befindet, und sie kann in einer zweiten Phase betrieben werden, um das Fahrzeug zu lenken, wenn sich der Servolenkungscontroller in einem zweiten Modus befindet. Ein Hauptcontroller steht in Verbindung mit einer Reibungsvorrichtung, um der Reibungsvorrichtung zu signalisieren, dass sie sich in eine ausgerückte Position begeben soll, wenn sich der Servolenkungscontroller im ersten Modus befindet und sich die Bremsvorrichtung in einer ersten Phase befindet, und um der Reibungsvorrichtung zu signalisieren, dass sie sich in eine Eingriffsposition begeben soll, um ein Lenkrad in einer Anfangsposition festzuhalten, wenn sich der Servolenkungscontroller im zweiten Modus befindet und sich die Bremsvorrichtung in der zweiten Phase befindet, um zu ermöglichen, dass die Bremsvorrichtung das Fahrzeug lenkt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Lenkungssystem für ein autonom fahrendes Fahrzeug und Verfahren zum Lenken des autonom fahrenden Fahrzeugs.
HINTERGRUND
Gegenwärtig werden autonom fahrende Fahrzeuge entwickelt, um das Fahrzeug ohne einen menschlichen Fahrer, der das Fahrzeug lenkt, zu navigieren. Es werden verschiedene Komponenten, etwa visuelle Sensoren, entwickelt, um das autonom fahrende Fahrzeug entlang der Fahrbahnen zu leiten, Fahrzeuge in der Umgebung zu erkennen und das Fahrzeug in seiner Spur zu halten.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Lenkungssystem für ein autonom fahrendes Fahrzeug bereit. Das Lenkungssystem enthält eine Lenkungsanordnung, wobei die Lenkungsanordnung ein Lenkrad enthält, das um eine Längsachse drehbar ist. Das Lenkungssystem enthält außerdem einen Servolenkungscontroller, der mit der Lenkungsanordnung gekoppelt ist und einen ersten Modus und einen zweiten Modus aufweist. Das Lenkungssystem enthält ferner einen Hauptcontroller in Verbindung mit dem Servolenkungscontroller. Zudem enthält das Lenkungssystem ein Bremsensystem in Verbindung mit dem Hauptcontroller. Das Bremsensystem enthält eine Bremsvorrichtung in Verbindung mit dem Hauptcontroller. Die Bremsvorrichtung kann in einer ersten Phase betrieben werden, um das Fahrzeug zu bremsen, wenn sich der Servolenkungscontroller im ersten Modus befindet, und in einer zweiten Phase betrieben werden, um das Fahrzeug zu lenken, wenn sich der Servolenkungscontroller im zweiten Modus befindet. Das Lenkungssystem enthält außerdem eine Reibungsvorrichtung, die mit der Lenkungsanordnung gekoppelt ist. Die Reibungsvorrichtung ist zwischen einer ausgerückten Position, die die Lenkungsanordnung freigibt, um eine Drehung des Lenkrads um die Längsachse zu ermöglichen, und einer Eingriffsposition, die in die Lenkungsanordnung eingreift, um das Lenkrad in einer Anfangsposition festzuhalten, bewegbar. Der Hauptcontroller steht in Verbindung mit der Reibungsvorrichtung, um der Reibungsvorrichtung zu signalisieren, sich in die ausgerückte Position zu begeben, wenn sich der Servolenkungscontroller im ersten Modus befindet und sich die Bremsvorrichtung in der ersten Phase befindet, und um der Reibungsvorrichtung zu signalisieren, sich in die Eingriffsposition zu begeben, um das Lenkrad in der Anfangsposition festzuhalten, wenn sich der Servolenkungscontroller im zweiten Modus befindet und sich die Bremsvorrichtung in der zweiten Phase befindet, um zu ermöglichen, dass die Bremsvorrichtung das Fahrzeug lenkt.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch ein Verfahren zum Lenken eines autonom fahrenden Fahrzeugs bereit. Das Verfahren umfasst, dass festgestellt wird, dass sich ein Servolenkungscontroller entweder in einem ersten Modus oder in einem zweiten Modus, der sich vom ersten Modus unterscheidet, befindet. Einem Hauptcontroller wird signalisiert, dass sich der Servolenkungscontroller im ersten Modus befindet. Einer Bremsvorrichtung wird über den Hauptcontroller in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller im ersten Modus befindet, signalisiert, dass er in einer ersten Phase arbeiten soll. Einer Reibungsvorrichtung wird über den Hauptcontroller in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller im ersten Modus befindet, signalisiert, dass sie in einer ausgerückten Position betrieben werden soll, so dass ein Lenkrad drehbar ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass dem Hauptcontroller signalisiert wird, dass sich der Servolenkungscontroller im zweiten Modus befindet. in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller im zweiten Modus befindet, wird der Bremsvorrichtung über den Hauptcontroller signalisiert, dass sie von der ersten Phase in einen Betrieb in einer zweiten Phase umschalten soll, so dass die Bremsvorrichtung das Fahrzeug in der zweiten Phase lenkt. Die Reibungsvorrichtung wird in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller im zweiten Modus befindet, von der ausgerückten Position in die Eingriffsposition betätigt. Eine Lenkungsanordnung wird mit der Reibungsvorrichtung in Eingriff gestellt, wenn sich die Reibungsvorrichtung in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad in einer Anfangsposition festzuhalten, so dass die Bremsvorrichtung das Fahrzeug in der zweiten Phase lenkt.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein weiteres Verfahren zum Lenken eines autonom fahrenden Fahrzeugs bereit. Eine erste Bremse und/oder eine zweite Bremse werden betätigt, um mindestens ein Giermoment, zum Lenken des Fahrzeugs zu erzeugen, wenn in der primären Lenkung des Fahrzeugs eine Unterbrechung auftritt. Eine Lenkungsanordnung wird mit einer Reibungsvorrichtung in Eingriff gestellt, um ein Lenkrad in einer Anfangsposition festzuhalten, wenn die mindestens eine der ersten und zweiten Bremsen betätigt wird, um das Fahrzeug zu lenken.
Folglich stellt dieses Lenkungssystem ein Reservesystem für die primäre Lenkung des autonom fahrenden Fahrzeugs bereit, das ermöglicht, dass das Bremsensystem das Fahrzeug in bestimmten Situationen lenkt, etwa wenn die Unterbrechung in der primären Lenkung auftritt. Beispielsweise wird mindestens ein Giermoment, das von dem Bremsensystem erzeugt wird, das Fahrzeug lenken, während die Reibungsvorrichtung das Lenkrad in der Anfangsposition festhält.
Die genaue Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, aber der Umfang der Offenbarung ist nur durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der Ansprüche im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum Umsetzen der Offenbarung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in die Praxis.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsichtszeichnung eines Lenkungssystems für ein autonom fahrendes Fahrzeug.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Lenkungsanordnung.
3 ist ein schematischer Ablaufplan eines Verfahrens zum Lenken des Fahrzeugs von 1 und 2.
4 ist ein schematischer Ablaufplan eines weiteren Verfahrens zum Lenken des Fahrzeugs von 1 und 2.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Figuren, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile über die mehreren Ansichten hinweg bezeichnen, ist ein Lenkungssystem 10 für ein autonom fahrendes Fahrzeug 12 in 1 gezeigt. Darüber hinaus stellt die vorliegende Offenbarung, wie in 3 und 4 gezeigt ist, auch Verfahren 1000, 2000 zum Lenken des autonom fahrenden Fahrzeugs 12 bereit, welche nachstehend im Detail erörtert werden. Insbesondere stellen das Lenkungssystem 10 und die Verfahren 1000, 2000 zum Lenken des Fahrzeugs 12, die hier offenbart werden, ein Reservesystem für die primäre Lenkung des Fahrzeugs 12 in bestimmten Situationen bereit. Beispielsweise kann dieses Reservesystem aktiviert werden, wenn in der primären Lenkung des Fahrzeugs 12 eine Unterbrechung auftritt.
Das autonom fahrende Fahrzeug 12 kann sich allgemein entlang einer Fahrbahn, einer Straße usw. bewegen und anhalten, ohne von einer Person oder einem Menschen in einem Fahrersitz gesteuert oder gelenkt zu werden. Mit anderen Worten kann ein Ziel in einen Computer des autonom fahrenden Fahrzeugs 12 eingegeben oder einprogrammiert werden, und das Fahrzeug 12 wird eigenständig entlang der Fahrbahnen usw. fahren und an dem gewünschten Ort ankommen, ohne dass ein menschlicher Fahrer das Fahrzeug 12 von Hand lenkt. Es ist festzustellen, dass verschiedene Sensoren, Controller usw. verwendet werden können, um das autonom fahrende Fahrzeug 12 in einer gewünschten Fahrspur auf der Fahrbahn zu halten.
Mit Bezug auf 1 und 2 enthält das Lenkungssystem 10 eine Lenkungsanordnung 14. Die Lenkungsanordnung 14 lenkt oder führt das Fahrzeug 12 entlang der Fahrbahnen usw. zu einem gewünschten Ort. Die Lenkungsanordnung 14 kann zahlreiche Komponenten enthalten und einige dieser Komponenten werden nachstehend erörtert. Beispielsweise enthält die Lenkungsanordnung 14 ein Lenkrad 16, das um eine Längsachse 18 drehbar ist. Das Lenkrad 16 wird herkömmlich von dem Fahrer benutzt, um ein nicht autonom fahrendes Fahrzeug zu lenken. In bestimmten Situationen kann, wie nachstehend erörtert wird, in das Lenkrad 16 des hier erörterten autonom fahrenden Fahrzeugs 12 eingegriffen werden, um das Fahrzeug 12 von Hand zu lenken. Zum Beispiel kann das Lenkrad 16 von dem Fahrer berührt oder ergriffen werden, um das Fahrzeug 12 in bestimmten Situationen von Hand zu lenken, etwa wenn die primäre Lenkung des Fahrzeugs 12 unterbrochen ist, wie nachstehend erörtert wird.
Mit Bezug auf 2 kann die Lenkungsanordnung 14 eine Lenksäule 20 enthalten, die um die Längsachse 18 drehbar ist. Das Lenkrad 16 ist allgemein an der Lenksäule 20 derart angebracht, dass sich das Lenkrad 16 und die Lenksäule 20 gemeinsam um die Längsachse 18 drehen. Daher bewirkt eine Drehung entweder des Lenkrads 16 oder der Lenksäule 20 eine Drehung des jeweiligen anderen aus dem Lenkrad 16 und der Lenksäule 20. Mit anderen Worten drehen sich das Lenkrad 16 und die Lenksäule 20 gemeinsam. Die Lenksäule 20 kann optional eine neigungsverstellbare und/oder Teleskoplenksäule 20 sein. Daher kann die Lenksäule 20 relativ zum Fahrersitz beispielsweise nach oben und unten geneigt werden, um das Lenkrad 16 in einer gewünschten Position zu positionieren. Außerdem kann die Lenksäule 20 relativ zum Fahrersitz beispielsweise aus- und eingefahren werden, um das Lenkrad 16 in einer gewünschten Position zu positionieren.
Die Lenksäule 20 kann allgemein eine Halterung 22 enthalten, die mit dem Fahrzeug 12 gekoppelt ist, um die Lenksäule 20 abzustützen. Mit anderen Worten ist die Halterung 22 an dem Fahrzeug 12 angebracht oder montiert und stützt die Lenksäule 20 derart ab, dass sich die Lenksäule 20 unabhängig von der Halterung 22 drehen kann. Beispielsweise kann sich die Lenksäule 20 in bestimmen Ausführungsformen relativ zu der Halterung 22 neigen und/oder ein- oder ausfahren. Es ist festzustellen, dass die Lenksäule 20 andere Komponenten enthalten kann, die hier nicht speziell erörtert sind.
Mit 2 fortfahrend kann die Lenkungsanordnung 14 eine Zwischenwelle 24 enthalten, die mit der Lenksäule 20 wirksam derart gekoppelt ist, dass sich die Zwischenwelle 24 und die Lenksäule 20 gemeinsam drehen. Mit anderen Worten drehen sich die Lenksäule 20 und die Zwischenwelle 24 gemeinsam. Daher drehen sich das Lenkrad 16, die Lenksäule 20 und die Zwischenwelle 24 gemeinsam. Es ist festzustellen, dass die Zwischenwelle 24 durch ein Universalgelenk 26 oder beliebige andere geeignete Komponenten wirksam mit der Lenksäule 20 gekoppelt sein kann.
Mit 2 fortfahrend kann die Lenkungsanordnung 14 zudem einen Lenkungsgetriebemechanismus 28 enthalten, der mit der Zwischenwelle 24 wirksam gekoppelt ist, wobei die Zwischenwelle 24 zwischen dem Lenkungsgetriebemechanismus 28 und der Lenksäule 20 angeordnet ist. Die Zwischenwelle 24 kann mit dem Lenkungsgetriebemechanismus 28 durch ein Universalgelenk 30 oder beliebige andere geeignete Komponenten wirksam gekoppelt sein. Daher weisen beispielsweise distale Enden der Zwischenwelle 24 die Universalgelenke 26, 30 auf. Der Lenkungsgetriebemechanismus 28 wird nachstehend weiter erörtert.
Mit Bezug auf 1 enthält das Lenkungssystem 10 außerdem einen Servolenkungscontroller 32, der mit der Lenkungsanordnung 14 gekoppelt ist und einen ersten Modus und einen zweiten Modus aufweist. Daher steht der Servolenkungscontroller 32 mit der Lenkungsanordnung 14 in Verbindung und überwacht die Lenkungsanordnung 14. Der erste und zweite Modus sind allgemein voneinander verschieden. Beispielsweise kann der erste Modus vorliegen, wenn die Lenkungsanordnung 14 in einer ersten Betriebsbedingung arbeitet, und der zweite Modus kann vorliegen, wenn die Lenkungsanordnung 14 in einer zweiten Betriebsbedingung arbeitet. Die erste Betriebsbedingung kann vorliegen, wenn das Fahrzeug 12 betrieben wird, ohne dass das Lenkrad 16 vom Fahrer ergriffen ist. Die zweite Betriebsbedingung kann vorliegen, wenn das Fahrzeug 12 vom Fahrer gelenkt werden soll, etwa wenn es beispielsweise eine Unterbrechung in der primären Lenkung des Fahrzeugs 12 gegeben hat. Die erste und zweite Betriebsbedingung werden nachstehend werden erörtert. Der Servolenkungscontroller 32 kann optional in einem Servolenkungsmodul angeordnet sein, das mit der Lenkungsanordnung 14 gekoppelt ist. Das Servolenkungsmodul kann andere Lenkungskomponenten, etwa Sensoren usw. oder Komponenten, die hier nicht speziell erörtert sind, beherbergen.
Der in 1 schematisch gezeigte Servolenkungscontroller 32 kann als eine digitale Computervorrichtung oder mehrere derartige Vorrichtungen in Verbindung mit den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 12 ausgeführt sein. Vom Aufbau her kann der Servolenkungscontroller 32 mindestens einen Mikroprozessor 34 zusammen mit ausreichend konkretem nicht vorübergehenden Speicher 36, beispielsweise Festwertspeicher (ROM), Flash-Speicher, optischem Speicher, zusätzlichem magnetischen Speicher usw. enthalten. Der Servolenkungscontroller 32 kann auch einen beliebigen benötigten Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital- und/oder Digital/Analog-Schaltungen (A/D- und D/A-Schaltungen) und beliebige Eingabe/Ausgabe-Schaltungen oder -Vorrichtungen sowie beliebige geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen enthalten. Anweisungen zum Ausführen der Verfahren 1000, 2000 zum Lenken des Fahrzeugs 12 sind im Speicher 36 aufgezeichnet und werden über den bzw. die Mikroprozessoren 34 nach Bedarf ausgeführt.
Das Lenkungssystem 10 enthält ferner einen Hauptcontroller 38 in Verbindung mit dem Servolenkungscontroller 32. Der Hauptcontroller 38, der in 1 schematisch gezeigt ist, kann als eine digitale Computervorrichtung oder mehrere derartige Vorrichtungen in Verbindung mit den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 12 ausgeführt sein. Vom Aufbau her kann der Hauptcontroller 38 mindestens einen Mikroprozessor 40 zusammen mit ausreichend konkretem, nicht vorübergehenden Speicher 42, z. B. Festwertspeicher (ROM), Flash-Speicher, optischem Speicher, zusätzlichem magnetischen Speicher usw. enthalten. Der Hauptcontroller 38 kann auch einen beliebigen benötigten Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital- und/oder Digital/Analog-Schaltungen (A/D- und D/A-Schaltungen) und beliebige Eingabe/Ausgabe-Schaltungen oder -Vorrichtungen sowie beliebige geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen enthalten. Anweisungen zum Ausführen der Verfahren 1000, 2000 zum Lenken des Fahrzeugs 12 sind im Speicher 42 aufgezeichnet und werden über den bzw. die Mikroprozessoren 40 nach Bedarf ausgeführt. Optional kann der Hauptcontroller 38 in einem Controllermodul angeordnet sein und andere Komponenten, etwa Sensoren usw., oder Komponenten, die hier nicht speziell erörtert werden, können im Controllermodul angeordnet sein.
Zudem enthält das Lenkungssystem 10 ein Bremsensystem 44 in Verbindung mit dem Hauptcontroller 38. Insbesondere kann das Bremsensystem 44 einen Bremsencontroller 46 in Verbindung mit dem Hauptcontroller 38 enthalten. Das Bremsensystem 44 enthält ferner einen Bremsvorrichtung 48 in Verbindung mit dem Hauptcontroller 38. Insbesondere kann der Bremsencontroller 46 mit dem Hauptcontroller 38 und der Bremsvorrichtung 48 in Verbindung stehen. Der Bremsencontroller 46, der in 1 schematisch gezeigt ist, kann als eine digitale Computervorrichtung oder mehrere derartige Vorrichtungen in Verbindung mit den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 12 ausgeführt sein. Vom Aufbau her kann der Bremsencontroller 46 mindestens einen Mikroprozessor 50 zusammen mit genügend konkretem, nicht vorübergehenden Speicher 52, z. B. Festwertspeicher (ROM), Flash-Speicher, optischem Speicher, zusätzlichem magnetischen Speicher usw. enthalten. Der Bremsencontroller 46 kann auch einen beliebigen benötigten Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital- und/oder Digital/Analog-Schaltungen (A/D- und D/A-Schaltungen) und beliebige Eingabe/Ausgabe-Schaltungen oder -Vorrichtungen sowie beliebige geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen enthalten. Anweisungen zum Ausführen der Verfahren 1000, 2000 zum Lenken des Fahrzeugs 12 sind im Speicher 52 aufgezeichnet und werden nach Bedarf von dem bzw. den Mikroprozessoren 50 ausgeführt.
Die Bremsvorrichtung 48 kann allgemein in einer ersten Phase, um das Fahrzeug 12 zu bremsen, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 in dem ersten Modus befindet, und in einer zweiten Phase betrieben werden, um das Fahrzeug 12 zu lenken, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 in dem zweiten Modus befindet. Beispielsweise arbeitet die Bremsvorrichtung 48 in der ersten Phase, um eine Bewegung des Fahrzeugs 12 zu stoppen, das Fahrzeug 12 zu verlangsamen und eine Bewegung des Fahrzeugs 12 zu verhindern, wenn die Lenkungsanordnung 14 in der ersten Betriebsbedingung funktioniert, so dass das Fahrzeug 12 gelenkt wird, ohne dass das Lenkrad 14 von dem Fahrer ergriffen ist. Wenn die Bremsvorrichtung 48 daher in der ersten Phase betrieben wird, lenkt die Lenkungsanordnung 14 das Fahrzeug 12 ohne eine Verwendung des Fahrers. Darüber hinaus wird die Bremsvorrichtung 48 beispielsweise in der zweiten Phase betrieben, um das Fahrzeug 12 zu lenken oder das Fahrzeug 12 entlang einer Fahrbahn zu leiten, wenn die Lenkungsanordnung 14 in der zweiten Betriebsbedingung funktioniert, so dass das Fahrzeug 12 vom Fahrer gelenkt werden soll. Der Hauptcontroller 38 steht mit dem Bremsencontroller 46 in Verbindung, um dem Bremsencontroller 46 zu signalisieren, in welcher der Phasen die Bremsvorrichtung 48 betrieben werden soll. Daher signalisiert der Bremsencontroller 46 in Ansprechen auf den Hauptcontroller 38 der Bremsvorrichtung 48, dass sie in einer der ersten und zweiten Phasen arbeiten soll.
Mit Bezug auf 1 und 2 enthält das Lenkungssystem 10 außerdem eine Reibungsvorrichtung 54, die mit der Lenkungsanordnung 14 gekoppelt ist. Die Reibungsvorrichtung 54 ist zwischen einer ausgerückten Position, welche die Lenkungsanordnung 14 freigibt, um eine Drehung des Lenkrads 16 um die Längsachse 18 zu ermöglichen, und einer Eingriffsposition bewegbar, welche in die Lenkungsanordnung 14 eingreift, um das Lenkrad 16 in einer Anfangsposition festzuhalten. Der Hauptcontroller 38 steht in Verbindung mit der Reibungsvorrichtung 54, um der Reibungsvorrichtung 54 zu signalisieren, sich in die ausgerückte Position zu begeben, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im ersten Modus befindet und sich die Bremsvorrichtung 48 in der ersten Phase befindet, und um der Reibungsvorrichtung 54 zu signalisieren, sich in die Eingriffsposition zu begeben, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet und sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet, um zu ermöglichen, dass die Bremsvorrichtung 48 das Fahrzeug 12 lenkt. Wenn sich folglich die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position befindet, kann sich das Lenkrad 16 frei oder uneingeschränkt um die Längsachse 18 drehen. Wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 darüber hinaus in der Eingriffsposition befindet, wird das Lenkrad 16 in der Anfangsposition derart festgehalten, dass das Lenkrad 16 nicht frei gedreht werden kann und daher wird eine Drehung des Lenkrads 16 behindert.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, kann die Reibungsvorrichtung 54 mit der Lenkungsanordnung 14 an verschiedenen Stellen gekoppelt sein. Beispielsweise ist die Reibungsvorrichtung 54 bei einer Ausführungsform mit der Lenksäule 20 derart gekoppelt, dass die Reibungsvorrichtung 54 in die Lenksäule 20 eingreift, wenn sie sich in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten. Als ein weiteres Beispiel ist die Reibungsvorrichtung 54 bei einer Ausführungsform mit der Zwischenwelle 24 derart gekoppelt, dass die Reibungsvorrichtung 54 in die Zwischenwelle 24 eingreift, wenn sie sich in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten. Als noch ein weiteres Beispiel ist die Reibungsvorrichtung 54 bei einer Ausführungsform mit dem Lenkungsgetriebemechanismus 28 derart gekoppelt, dass die Reibungsvorrichtung 54 in den Lenkungsgetriebemechanismus 28 eingreift, wenn sie sich in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten. Im Allgemeinen ist eine Reibungsvorrichtung 54 an einer der vorstehend angegebenen Stellen mit der Lenkungsanordnung 14 gekoppelt. Es ist festzustellen, dass mehr als eine Reibungsvorrichtung 54 an einer oder mehreren der vorstehend angegebenen Stellen mit der Lenkungsanordnung 14 gekoppelt sein können. Darüber hinaus ist die Reibungsvorrichtung 54 in 1 und 2 nur zu Veranschaulichungszwecken schematisch gezeigt und kann eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen, wie zum Beispiel eine Kupplung, ein Dämpfer, eine magnetische Vorrichtung, eine elektromagnetische Vorrichtung, Reibscheiben, eine riemengetriebene Reibungsvorrichtung usw.
Mit Bezug auf 1 kann die Bremsvorrichtung 48 eine erste Bremse 56, die mit einem ersten Rad 58 wirksam gekoppelt ist, und eine zweite Bremse 60, die mit einem zweiten Rad 62 wirksam gekoppelt ist, enthalten. Das erste und zweite Rad 58, 62 können beispielsweise die Vorderräder eines Fahrzeugs 12 mit 3 oder 4 Rädern sein. Es ist festzustellen, dass das erste Rad 58 das Vorderrad und das zweite Rad 62 das Hinterrad eines Fahrzeugs 12 mit 2 oder 3 Rädern sein kann.
Darüber hinaus kann das Bremsensystem 44 einen ersten Sensor 64 in Verbindung mit dem Bremsencontroller 46 und der ersten Bremse 56 des ersten Rads 58 enthalten, um die erste Bremse 56 selektiv zu betätigen, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet. Zudem kann das Bremsensystem 44 einen zweiten Sensor 66 in Verbindung mit dem Bremsencontroller 46 und der zweiten Bremse 60 des zweiten Rads 62 enthalten, um die zweite Bremse 60 selektiv zu betätigen, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet. Daher stehen der erste und zweite Sensor 64, 66 jeweils in Verbindung mit dem Bremsencontroller 46 derart, dass der Bremsencontroller 46 dem ersten und/oder dem zweiten Sensor 64, 66 signalisiert, welche der ersten und/oder zweiten Bremsen 56, 60 betätigt werden sollen. Wenn sich die Bremsvorrichtung 48 daher in der zweiten Phase befindet, funktioniert die Lenkungsanordnung 14 in der zweiten Betriebsbedingung, so dass das Fahrzeug 12 durch die Bremsvorrichtung 48 gelenkt wird, bis der Fahrer das Lenkrad 16 ergreift, wie nachstehend erörtert wird. Es ist festzustellen, dass der erste und zweite Sensor 64, 66 auch als Bremsen-Antiblockiersensoren funktionieren können, um das Fahrzeug 12 zu verlangsamen, wenn es beispielsweise auf Eis rutscht usw.
Mit 1 fortfahrend kann die Bremsvorrichtung 48 auch eine dritte Bremse 68 enthalten, die mit einem dritten Rad 70 wirksam gekoppelt ist, und eine vierte Bremse 72, die mit einem vierten Rad 74 wirksam gekoppelt ist. Das dritte und vierte Rad 70, 74 können beispielsweise die Hinterräder eines Fahrzeugs 12 mit 3 oder 4 Rädern sein.
Zudem kann das Bremsensystem 44 einen dritten Sensor 76 in Verbindung mit dem Bremsencontroller 46 und der dritten Bremse 68 des dritten Rads 70 enthalten, um die dritte Bremse 68 selektiv zu betätigen, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet. Das Bremsensystem 44 kann ferner einen vierten Sensor 78 in Verbindung mit dem Bremsencontroller 46 und der vierten Bremse 72 des vierten Rads 74 enthalten, um die vierte Bremse 72 selektiv zu betätigen, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet. Daher stehen der dritte und vierte Sensor 76, 78 jeweils in Verbindung mit dem Bremsencontroller 46, so dass der Bremsencontroller 46 dem dritten und/oder vierten Sensor 76, 78 signalisiert, welche der dritten und/oder vierten Bremsen 68, 72 betätigt werden sollen. Wenn sich daher die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet, funktioniert die Lenkungsanordnung 14 in der zweiten Betriebsbedingung derart, dass das Fahrzeug 12 von der Bremsvorrichtung 48 gelenkt wird, bis der Fahrer das Lenkrad 16 ergreift, wie vorstehend erwähnt wurde. Es ist festzustellen, dass der dritte und vierte Sensor 76, 78 auch als Bremsen-Antiblockiersensoren funktionieren können, um das Fahrzeug 12 zu verlangsamen, wenn es beispielsweise auf Eis rutscht usw. Optional können der Bremsencontroller 46 und/oder der erste, zweite, dritte und vierte Sensor 64, 66, 76, 78 in einem Bremsmodul angeordnet sein. Es ist auch festzustellen, dass andere Bremsenkomponenten, etwa Sensoren usw. oder Komponenten, die hier nicht speziell erörtert sind, im Bremsmodul angeordnet sein können.
Der Bremsencontroller 46 kann mindestens einem der ersten, zweiten, dritten und vierten Sensoren 64, 66, 76, 78 signalisieren, jeweils mindestens eine der ersten, zweiten, dritten und vierten Bremsen 56, 60, 68, 72 zu betätigen, um das Fahrzeug 12 zu lenken, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet. Wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der Eingriffsposition befindet, so das das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festgehalten wird, und wenn eine oder mehrere der ersten, zweiten, dritten und vierten Bremsen 56, 60, 68, 72 betätigt werden, werden ein oder mehrere Giermomente geschaffen oder erzeugt, um das Fahrzeug 12 zu lenken. Mit anderen Worten können ein oder mehrere Bremsdrehmoment-Giermomente von dem Bremsensystem 44 erzeugt werden, um das Fahrzeug 12 zu lenken, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet. Das Halten des Lenkrads 16 in der Anfangsposition, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet, verhindert oder minimiert, dass sich das Lenkrad 16 aufgrund von Drehmomenten dreht, welche das Lenkrad 16 dazu drängen, sich selbst auszurichten. Eine Drehung des Lenkrads 16 durch Selbstausrichtung kann der Gierbewegung entgegenwirken, die durch die Bremsen 56, 60, 68, 72 erzeugt wird, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet; daher wird das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festgehalten, um eine derartige Gegenwirkung zu minimieren. Wenn das Lenkrad 16 daher in der Anfangsposition festgehalten wird, simuliert dies, dass der Fahrer das Lenkrad 16 hält oder ergreift. Das Festhalten des Lenkrads 16 in der Anfangsposition ermöglicht daher, dass die Bremsvorrichtung 48 das Fahrzeug 12 mit minimaler Beeinflussung durch das Lenkrad 16 lenkt.
Mit 1 fortfahrend kann die Lenkungsanordnung 14 eine Vorrichtung 80 mit einer Zahnstange und einem Ritzel enthalten, die mit dem Lenkungsgetriebemechanismus 28 wirksam gekoppelt ist und von der Lenkungsanordnung 14 weg nach außen zu distalen Enden hin verläuft, die einander entgegengesetzt sind. Das erste und zweite Rad 58, 62 sind allgemein mit den jeweiligen distalen Enden wirksam gekoppelt. Mit anderen Worten sind das erste und zweite Rad 58, 62 mit der Vorrichtung 80 mit einer Zahnstange und einem Ritzel wirksam gekoppelt.
Außerdem enthält der Lenkungsgetriebemechanismus 28 einen Elektromotor 82, um eine Bewegung der Vorrichtung 80 mit einer Zahnstange und einem Ritzel in Ansprechen auf eine Drehung des Lenkrads 16 zu unterstützen, um das erste und zweite Rad 58, 62 zu schwenken und das Fahrzeug 12 zu lenken. Daher ist der Elektromotor 82 mit dem Lenkungsgetriebemechanismus 28 und damit mit der Vorrichtung 80 mit einer Zahnstange und einem Ritzel wirksam gekoppelt, um ein Drehen des Lenkrads 16 zu unterstützen. Eine Betätigung des Lenkungsgetriebemechanismus 28 bewirkt daher, dass der Elektromotor 82 betätigt wird, um eine Bewegung der Vorrichtung 80 mit einer Zahnstange und einem Ritzel zu unterstützen und um damit das erste und zweite Rad 58, 62 entsprechend zu bewegen. Der Servolenkungscontroller 32 steht allgemein in Verbindung mit dem Elektromotor 82; und daher kann der Servolenkungscontroller 32 dem Elektromotor 82 signalisieren, sich selektiv zu betätigen. Der Elektromotor 82 wirkt daher als eine Servolenkungsunterstützung für die Lenkungsanordnung 14.
Der Servolenkungscontroller 32 kann detektieren, ob die Lenkungsanordnung 14 gerade in der ersten oder zweiten Betriebsbedingung arbeitet. Folglich signalisiert der Servolenkungscontroller 32 dem Hauptcontroller 38, in welcher der ersten und zweiten Betriebsbedingungen die Lenkungsanordnung 14 gerade arbeitet. Wenn der Servolenkungscontroller 32 beispielsweise detektiert, dass der Elektromotor 82 nicht betätigt wurde, um die Vorrichtung 80 mit einer Zahnstange und einem Ritzel und damit das Lenkrad 16 zu unterstützen, wird der Servolenkungscontroller 32 dem Hauptcontroller 38 signalisieren, dass sich die Lenkungsanordnung 14 in der zweiten Betriebsbedingung befindet. Der Elektromotor 82 kann Teil der primären Lenkung des Fahrzeugs 12 sein und wenn der Servolenkungscontroller 32 daher detektiert, dass die Unterbrechung bei der Funktion des Elektromotors 82 vorliegt, wird der Servolenkungscontroller 32 dem Hauptcontroller 38 signalisieren, dass das Reservesystem aktiviert werden muss, um das Fahrzeug 12 zu lenken. Es ist festzustellen, dass die primäre Lenkung des Fahrzeugs 12 ein oder mehrere von dem Elektromotor 82, der Vorrichtung 80 mit einer Zahnstange und einem Ritzel, dem Lenkungsgetriebemechanismus 28, der Zwischenwelle 24 und der Lenksäule 20 enthalten kann.
Mit Bezug auf 1 kann das Lenkungssystem 10 ferner einen Kontaktsensor 84 enthalten, der mit dem Lenkrad 16 gekoppelt ist, um einen Kontakt an dem Lenkrad 16 zu detektieren. Der Kontaktsensor 84 steht allgemein in Verbindung mit dem Hauptcontroller 38. Unter bestimmten Bedingungen kommuniziert der Kontaktsensor 84 mit dem Hauptcontroller 38 derart, dass ein Kontakt an dem Lenkrad 16 dem Hauptcontroller 38 signalisiert, mit der Bremsvorrichtung 48 zu kommunizieren, um von der zweiten Phase zurück in die erste Phase umzuschalten, und mit der Reibungsvorrichtung 54 zu kommunizieren, um von der Eingriffsposition zurück in die nicht eingerückte Position umzuschalten. Einfach ausgedrückt wird, sobald ein Kontakt mit dem Fahrer am Lenkrad 16 detektiert wird, das Lenkrad 16 nicht länger in der Anfangsposition festgehalten und der Fahrer kann das Lenkrad 16 drehen, um das Fahrzeug 12 zu lenken, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet. Es ist festzustellen, dass, wenn das Lenkrad 16 kontaktiert wird, aber der Kontaktsensor 84 den Hauptcontroller 38 über diesen Kontakt nicht informiert, die Reibung, die von der Reibungsvorrichtung 54 auf die Lenkungsanordnung 14 aufgebracht wird, von dem Fahrer überwunden werden kann, so dass der Fahrer das Fahrzeug 12 lenken kann. Mit anderen Worten kann die Reibung, die auf die Lenkungsanordnung 14 aufgebracht wird, das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festhalten, wobei auch ermöglicht wird, dass der Fahrer diese Reibung überwindet und das Lenkrad 16 dreht, um das Fahrzeug 12 zu lenken, wenn die Reibungsvorrichtung 54 in der Eingriffsposition bleibt, nachdem das Lenkrad 16 berührt worden ist.
Mit 1 fortfahrend kann das Lenkungssystem 10 ferner einen Lenkradcontroller 86 in Verbindung mit dem Kontaktsensor 84 und dem Hauptcontroller 38 enthalten. Wenn sich bei bestimmten Ausführungsformen der Servolenkungscontroller 32 daher im zweiten Modus befindet, übermittelt der Kontaktsensor 84, wenn ein Kontakt an dem Lenkrad 16 detektiert wird, den Kontakt an den Lenkradcontroller 86 und der Lenkradcontroller 86 kommuniziert mit dem Hauptcontroller 38, dass ein Kontakt von dem Kontaktsensor 84 detektiert wurde. Daher können der Kontaktsensor 84 und der Hauptcontroller 38 miteinander in einer direkten Verbindung stehen, wie durch die gestrichelte Linie zwischen diesen in 1 angezeigt ist, oder der Kontaktsensor 84 und der Hauptcontroller 38 können miteinander durch den Lenkradcontroller 86 in Verbindung stehen, wie durch die durchgezogene Linie angezeigt ist, die vom Kontaktsensor 84 zum Lenkradcontroller 86 und zum Hauptcontroller 38 in 1 verläuft.
Der in 1 schematisch gezeigte Lenkradcontroller 86 kann als eine digitale Computervorrichtung oder mehrere derartige Vorrichtungen in Verbindung mit den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 12 ausgeführt sein. Vom Aufbau her kann der Lenkradcontroller 86 mindestens einen Mikroprozessor 88 zusammen mit genügend konkretem, nicht vorübergehenden Speicher 90, z. B. Festwertspeicher (ROM), Flash-Speicher, optischem Speicher, zusätzlichem magnetischen Speicher usw. enthalten. Der Lenkradcontroller 86 kann auch einen beliebigen benötigten Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital- und/oder Digital/Analog-Schaltungen (A/D- und D/A-Schaltungen) und beliebige Eingabe/Ausgabe-Schaltungen oder -Vorrichtungen sowie beliebige geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen enthalten. Anweisungen zum Ausführen der Verfahren 1000, 2000 zum Lenken des Fahrzeugs 12 sind im Speicher 90 aufgezeichnet und werden über den bzw. die Mikroprozessoren 88 nach Bedarf ausgeführt. Optional kann der Lenkradcontroller 86 in einem Lenkradmodul angeordnet sein und andere Komponenten, wie etwa Sensoren usw. oder Komponenten, die hier nicht speziell erörtert sind, können in dem Modul des Lenkrads 16 angeordnet sein.
Mit Bezug auf 3 stellt die vorliegende Offenbarung auch das Verfahren 1000 zum Lenken des autonom fahrenden Fahrzeugs 12 bereit, wie vorstehend kurz erwähnt wurde. Das Verfahren 1000 umfasst das Feststellen 1002, dass sich der Servolenkungscontroller 32 entweder im ersten Modus oder im zweiten Modus, der sich vom ersten Modus unterscheidet, befindet. Wie vorstehend erörtert wurde, kann der erste Modus vorliegen, wenn die Lenkungsanordnung 14 gerade in der ersten Betriebsbedingung arbeitet, und der zweite Modus kann vorliegen, wenn die Lenkungsanordnung 14 gerade in der zweiten Betriebsbedingung arbeitet. Wie vorstehend auch erörtert wurde, tritt die erste Betriebsbedingung beispielsweise auf, wenn das Fahrzeug 12 gerade betrieben wird, ohne dass das Lenkrad 16 von dem Fahrer ergriffen ist, und die zweite Betriebsbedingung tritt auf, wenn das Fahrzeug 12 vom Fahrer gelenkt werden soll.
Das Verfahren 1000 umfasst außerdem das Signalisieren 1004 an den Hauptcontroller 38, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im ersten Modus befindet, und das Signalisieren 1006 an den Hauptcontroller 38, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet. Daher stehen der Hauptcontroller 38 und der Servolenkungscontroller 32 in einer kontinuierlichen Kommunikation miteinander, so dass der Hauptcontroller 38 kontinuierlich Signale vom Servolenkungscontroller 32 empfängt, um anzuzeigen, in welchen der Modi sich der Servolenkungscontroller 32 befindet. In Abhängigkeit davon, in welchem der Modi sich der Servolenkungscontroller 32 befindet, wird festgestellt, ob das Fahrzeug 12 gerade in der ersten Betriebsbedingung oder in der zweiten Betriebsbedingung betrieben wird.
Wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im ersten Modus befindet und die Lenkungsanordnung 14 gerade in der ersten Betriebsbedingung arbeitet, umfasst das Verfahren 1000 bei dieser Bedingung ferner das Signalisieren 1008 an die Bremsvorrichtung 48 über den Hauptcontroller 38, in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller 32 gerade im ersten Modus befindet, in der ersten Phase zu arbeiten. Außerdem umfasst das Verfahren 1000 das Signalisieren 1010 an die Reibungsvorrichtung 54 über den Hauptcontroller 38, in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller 32 gerade im ersten Modus befindet, in der ausgerückten Position zu arbeiten, so dass das Lenkrad 16 drehbar ist. Daher stehen die Bremsvorrichtung 48 und die Reibungsvorrichtung 54 beide allgemein kontinuierlich in Verbindung mit dem Hauptcontroller 38, so dass der Hauptcontroller 38 kontinuierlich signalisiert, in welcher Phase die Bremsvorrichtung 48 gerade arbeiten soll und in welcher Position die Reibungsvorrichtung 54 gerade arbeiten soll. Die Bremsvorrichtung 48 bleibt in der ersten Phase, wenn der Servolenkungscontroller 32 im ersten Modus bleibt. Auf ähnliche Weise bleibt die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position, wenn der Servolenkungscontroller 32 im ersten Modus bleibt.
Wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der ersten Phase befindet und sich die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position befindet, ist das Lenkrad 16 drehbar. Einfach ausgedrückt kann sich das Lenkrad 16 um die Längsachse 18 frei oder ungehindert drehen, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position befindet. Wenn sich der Servolenkungscontroller 32 daher im ersten Modus befindet, arbeitet die Lenkungsanordnung 14 gerade in der ersten Betriebsbedingung, so dass Fahrzeug 12 gerade gelenkt wird, ohne dass das Lenkrad 16 vom Fahrer ergriffen ist, wobei die Bremsvorrichtung 48 betrieben wird, um das Fahrzeug 12 nach Wunsch zu verlangsamen oder anzuhalten, während die Lenkungsanordnung 14 arbeitet, um das Fahrzeug 12 zu lenken. Wenn der Elektromotor 82 daher beispielsweise eine Bewegung der Vorrichtung 80 mit einer Zahnstange und einem Ritzel unterstützt und damit das Drehen des Lenkrads 16 unterstützt, wird der Servolenkungscontroller 32 im ersten Modus bleiben und das Fahrzeug 12 wird zu seinem Ziel hin fortfahren, ohne dass es vom Fahrer von Hand gelenkt wird.
Wenn dem Hauptcontroller 38 signalisiert wurde, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet und die Lenkungsanordnung 14 gerade in der zweiten Betriebsbedingung arbeitet, hat der Servolenkungscontroller 32 bei dieser Bedingung vom ersten Modus in den zweiten Modus umgeschaltet. Der Servolenkungscontroller 32 kann beispielsweise vom ersten Modus in den zweiten Modus umschalten, wenn der Elektromotor 82 nicht betätigt wird, um die Zahnstange und das Ritzel zu bewegen. Mit anderen Worten kann der zweite Modus auftreten, wenn die Unterbrechung bei der Servolenkung des Fahrzeugs 12 vorliegt. Wenn sich der Servolenkungscontroller 32 folglich im zweiten Modus befindet, muss der Fahrer das Fahrzeug 12 von Hand lenken, wie nachstehend erörtert wird. Im Allgemeinen tritt der erste Modus vor dem zweiten Modus auf.
Das Verfahren 1000 umfasst ferner das Signalisieren 1012 an die Bremsvorrichtung 48 über den Hauptcontroller 38, dass sie aus der ersten Phase zum Betrieb in der zweiten Phase in Ansprechen darauf umschalten soll, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet, so dass die Bremsvorrichtung 48 das Fahrzeug 12 in der zweiten Phase lenkt. Insbesondere kann das Signalisieren 1012 an die Bremsvorrichtung 48 über den Hauptcontroller 38, dass sie aus der ersten Phase zum Betrieb in der zweiten Phase in Ansprechen darauf umschaltet, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet, umfassen, dass dem Bremsencontroller 46 über den Hauptcontroller 38 signalisiert wird, die Bremsvorrichtung 48 in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet, so zu aktivieren, dass sie in der zweiten Phase arbeitet. Daher steht die Bremsvorrichtung 48, wie vorstehend erörtert wurde, in kontinuierlicher Verbindung mit dem Hauptcontroller 38, so dass der Hauptcontroller 38 kontinuierlich signalisiert, in welcher Phase die Bremsvorrichtung 48 arbeiten soll. Darüber hinaus kann das Verfahren 1000 das Betätigen 1014 einer oder mehrerer der ersten, zweiten, dritten und vierten Bremse 56, 60, 68, 72 in Ansprechen darauf enthalten, dass sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet, um das Fahrzeug 12 zu lenken. Daher kann das Betätigen 1014 einer oder mehrerer der ersten, zweiten, dritten und vierten Bremse 56, 60, 68, 72 in Ansprechen darauf, dass sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet, umfassen, dass eine oder mehrere der ersten, zweiten, dritten und vierten Bremse 56, 60, 68, 72 betätigt werden, um mindestens ein Giermoment zum Lenken des Fahrzeugs 12 zu erzeugen, wenn die Unterbrechung in der primären Lenkung des Fahrzeugs 12 auftritt.
Das Verfahren 1000 umfasst außerdem das Betätigen 1016 der Reibungsvorrichtung 54 aus der ausgerückten Position in die Eingriffsposition in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet. Insbesondere kann das Betätigen 1016 der Reibungsvorrichtung 54 aus der ausgerückten Position in die Eingriffsposition in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet, umfassen, dass der Reibungsvorrichtung 54 über den Hauptcontroller 38 signalisiert wird, sich in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet, aus der ausgerückten Position in die Eingriffsposition zu begeben. Wie vorstehend erörtert wurde, steht die Reibungsvorrichtung 54 in kontinuierlicher Verbindung mit dem Hauptcontroller 38 derart, dass der Hauptcontroller 38 kontinuierlich signalisiert, in welcher Position die Reibungsvorrichtung 54 arbeiten soll. Im Allgemeinen findet bei bestimmten Ausführungsformen das Signalisieren an den Bremsencontroller 46 über den Hauptcontroller 38, die Bremsvorrichtung 48 so zu aktivieren, dass sie in der zweiten Phase arbeitet, in Ansprechen darauf, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet, und das Signalisieren an die Reibungsvorrichtung 54 über den Hauptcontroller 38, sich aus der ausgerückten Position in die Eingriffsposition in Ansprechen darauf zu begeben, dass sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet, gleichzeitig durch eine Kommunikation mit dem Hauptcontroller 38 statt.
Außerdem umfasst das Verfahren 1000 das Eingreifen 1018 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten, so dass die Bremsvorrichtung 48 das Fahrzeug 12 in der zweiten Phase lenkt.
Folglich kann bei einer Ausführungsform das Eingreifen 1018 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14 umfassen, dass die Reibungsvorrichtung 54 in die Lenksäule 20 eingreift, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Eingreifen 1018 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14 umfassen, dass die Reibungsvorrichtung 54 in die Zwischenwelle 24 eingreift, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten. Bei noch einer anderen Ausführungsform kann das Eingreifen 1018 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14 umfassen, dass die Reibungsvorrichtung 54 in den Lenkungsgetriebemechanismus 28 eingreift, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten.
Wie vorstehend erörtert wurde, wird ein oder werden mehrere Giermomente geschaffen oder erzeugt, um das Fahrzeug 12 zu lenken, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der Eingriffsposition befindet, so dass das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festgehalten wird, und wenn eine oder mehrere der ersten, zweiten, dritten und vierten Bremse 56, 60, 68, 72 betätigt werden. Das Festhalten des Lenkrads 16 in der Anfangsposition, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet, verhindert oder minimiert, dass sich das Lenkrad 16 aufgrund von Drehmomenten dreht, die das Lenkrad 16 zur Selbstausrichtung drängen. Eine Drehung des Lenkrads 16 kann der Gierbewegung, die durch die Bremsen 56, 60, 68, 72 geschaffen wird, durch Selbstausrichtung entgegenwirken, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der zweiten Phase befindet; daher wird das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festgehalten, um eine derartige Gegenwirkung zu minimieren. Wenn das Lenkrad 16 daher in der Anfangsposition festgehalten wird, simuliert dies, dass der Fahrer das Lenkrad 16 festhält, um zu ermöglichen, dass die Bremsvorrichtung 48 das Fahrzeug 12 lenkt, bis der Fahrer tatsächlich das Lenkrad 16 kontaktiert oder berührt, wie nachstehend erörtert wird.
Das Verfahren 1000 kann ferner das Koppeln 1020 des Kontaktsensors 84 mit dem Lenkrad 16 umfassen, wobei der Kontaktsensor 84 in Verbindung mit dem Hauptcontroller 38 steht. Zudem kann das Verfahren 1000 das Detektieren 1022 eines Kontakts am Lenkrad 16 über den Kontaktsensor 84 umfassen, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet. Das Verfahren 1000 kann auch das Signalisieren 1024 an den Hauptcontroller 38 über den Kontaktsensor 84 umfassen, dass ein Kontakt am Lenkrad 16 detektiert wurde, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet. Wenn der Fahrer beispielsweise das Lenkrad 16 kontaktiert, ergreift oder berührt, während sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet, detektiert der Kontaktsensor 84 diesen Kontakt oder diese Berührung am Lenkrad 16 und signalisiert dem Hauptcontroller 38, das das Lenkrad 16 gerade kontaktiert oder berührt wird. Es ist festzustellen, dass dem Hauptcontroller 38 durch den Lenkradcontroller 86 signalisiert werden kann, ob der Kontaktsensor 84 einen Kontakt am Lenkrad 16 detektiert. Daher kann das Signalisieren 1024 an den Hauptcontroller 38 über den Kontaktsensor 84, das ein Kontakt detektiert wurde, umfassen, dass an den Hauptcontroller 38 über den Lenkradcontroller 86 signalisiert wird, dass von dem Kontaktsensor 84 ein Kontakt am Lenkrad 16 detektiert wurde. Bis ein Kontakt am Lenkrad 16 detektiert und an den Hauptcontroller 38 übermittelt wird, wird die Bremsvorrichtung 48 mit dem Betrieb in der zweiten Phase fortfahren und die Reibungsvorrichtung 54 wird mit dem Betrieb in der Eingriffsposition fortfahren.
Wenn von dem Kontaktsensor 84 ein Kontakt detektiert wird und der Fahrer ein Lenken des Fahrzeugs 12 von Hand übernommen hat, während der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus bleibt, kann das Verfahren 1000 bei dieser Bedingung das Signalisieren 1026 an die Bremsvorrichtung 48 über den Hauptcontroller 38 enthalten, dass sie von der zweiten Phase zurück in einen Betrieb in der ersten Phase in Ansprechen auf einen Kontakt am Lenkrad 16 umschalten soll, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet. Insbesondere kann das Signalisieren 1026 an die Bremsvorrichtung 48 über den Hauptcontroller 38, dass sie von der zweiten Phase zurück in einen Betrieb in der ersten Phase in Ansprechen auf einen Kontakt am Lenkrad 16 umschalten soll, umfassen, dass an den Bremsencontroller 46 über den Hauptcontroller 38 signalisiert wird, dass die Bremsvorrichtung 48 aktiviert werden soll, um in der ersten Phase zu arbeiten, in Ansprechen auf einen Kontakt am Lenkrad 16, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet. Wenn die Bremsvorrichtung 48 daher zurück in die erste Phase umschaltet, lenkt die Bremsvorrichtung 48 das Fahrzeug 12 nicht mehr. Folglich können die Bremsen 56, 60, 68, 72 beispielsweise, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 in der ersten Phase befindet, das Fahrzeug 12 verlangsamen oder anhalten.
Außerdem kann das Verfahren 1000 das Betätigen 1028 der Reibungsvorrichtung 54 aus der Eingriffsposition zurück in die ausgerückte Position in Ansprechen auf einen Kontakt am Lenkrad 16 umfassen, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet. Insbesondere kann das Betätigen 1028 der Reibungsvorrichtung 54 aus der Eingriffsposition zurück in die ausgerückte Position in Ansprechen auf einen Kontakt am Lenkrad 16 umfassen, dass an die Reibungsvorrichtung 54 über den Hauptcontroller 38 signalisiert wird, dass sie sich aus der Eingriffsposition zurück in die ausgerückte Position in Ansprechen auf einen Kontakt am Lenkrad 16 begeben soll, wenn sich der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus befindet. Allgemein tritt bei bestimmten Ausführungsformen das Signalisieren an den Bremsencontroller 46 über den Hauptcontroller 38 zum Aktivieren der Bremsvorrichtung 48, dass diese in Ansprechen auf einen Kontakt am Lenkrad 16 in der ersten Phase arbeiten soll, und das Signalisieren an die Reibungsvorrichtung 54 über den Hauptcontroller 38, dass sie sich aus der Eingriffsposition zurück in die ausgerückte Position in Ansprechen auf einen Kontakt am Lenkrad 16 begeben soll, durch eine Kommunikation mit dem Hauptcontroller 38 gleichzeitig auf. Wenn sich daher die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position befindet, kann der Fahrer das Lenkrad 16 drehen, um das Fahrzeug 12 von Hand zu lenken.
Das Verfahren 1000 kann ferner das Freigeben 1030 der Lenkungsanordnung 14 durch die Reibungsvorrichtung 54 umfassen, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position befindet, um eine Drehung des Lenkrads 16 zu ermöglichen, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 wieder in der ersten Phase befindet. Folglich kann bei einer Ausführungsform das Freigeben 1030 der Lenkungsanordnung 14 durch die Reibungsvorrichtung 54 umfassen, dass die Lenksäule 20 durch die Reibungsvorrichtung 54 freigegeben wird, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position befindet, um eine Drehung des Lenkrads 16 zu ermöglichen, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 wieder in der ersten Phase befindet. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Freigeben 1030 der Lenkungsanordnung 14 durch die Reibungsvorrichtung 54 umfassen, dass die Zwischenwelle 24 durch die Reibungsvorrichtung 54 freigegeben wird, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position befindet, um eine Drehung des Lenkrads 16 zu ermöglichen, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 wieder in der ersten Phase befindet. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann das Freigeben 1030 der Lenkungsanordnung 14 durch die Reibungsvorrichtung 54 umfassen, dass der Lenkungsgetriebemechanismus 28 durch die Reibungsvorrichtung 54 freigegeben wird, wenn sich die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position befindet, um eine Drehung des Lenkrads 16 zu ermöglichen, wenn sich die Bremsvorrichtung 48 wieder in der ersten Phase befindet. Wenn sich daher, wie vorstehend erörtert wurde, die Reibungsvorrichtung 54 in der ausgerückten Position befindet, kann der Fahrer das Lenkrad 16 drehen, um das Fahrzeug 12 von Hand zu lenken, während der Servolenkungscontroller 32 im zweiten Modus bleibt.
Die vorliegende Offenbarung stellt ferner ein weiteres Verfahren 2000 zum Lenken des autonom fahrenden Fahrzeugs 12 bereit, wie vorstehend kurz erwähnt wurde.
Das Verfahren 2000 umfasst das Betätigen 2002 der ersten Bremse 56 und/oder der zweiten Bremse 60, um mindestens ein Giermoment zum Lenken des Fahrzeugs 12 zu erzeugen, wenn die Unterbrechung in der primären Lenkung des Fahrzeugs 12 auftritt. Insbesondere kann das Betätigen 2002 der ersten und/oder zweiten Bremse 56, 60 zum Erzeugen des mindestens einen Giermoments umfassen, dass mindestens eine der ersten, zweiten, dritten und vierten Bremsen 56, 60, 68, 72 betätigt wird bzw. werden, um mindestens ein Giermoment zum Lenken des Fahrzeugs 12 zu erzeugen, wenn in der primären Lenkung des Fahrzeugs 12 die Unterbrechung auftritt.
Das Verfahren 2000 umfasst außerdem das Eingreifen 2004 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten, wenn die mindestens eine der ersten und zweiten Bremse 56, 60 zum Lenken des Fahrzeugs 12 betätigt wird bzw. werden. Insbesondere kann das Eingreifen 2004 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten, das Eingreifen 2004 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14 umfassen, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten, wenn die mindestens eine der ersten, zweiten, dritten und vierten Bremsen 56, 60, 68, 72 zum Lenken des Fahrzeugs 12 betätigt wird bzw. werden.
Darüber hinaus kann bei einer Ausführungsform das Eingreifen 2004 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14 das Eingreifen der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenksäule 20 umfassen, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Eingreifen 2004 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14 das Eingreifen der Reibungsvorrichtung 54 in die Zwischenwelle 24 umfassen, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann das Eingreifen 2004 der Reibungsvorrichtung 54 in die Lenkungsanordnung 14 das Eingreifen der Reibungsvorrichtung 54 in den Lenkungsgetriebemechanismus 28 umfassen, um das Lenkrad 16 in der Anfangsposition festzuhalten.
Es ist festzustellen, dass die Reihenfolge oder Sequenz des Ausführens der Verfahren 1000, 2000, die in den Ablaufplänen der 3 und 4 gezeigt sind, zur Veranschaulichung dienen und andere Reihenfolgen oder Sequenzen im Umfang der vorliegenden Offenbarung liegen. Es ist auch festzustellen, dass die Verfahren 1000, 2000 andere Merkmale enthalten können, die in den Ablaufplänen von 3 und 4 nicht speziell angegeben sind. Zudem kann das Verfahren 2000 Merkmale des Verfahrens 1000 enthalten, wie zum Beispiel das Feststellen, dass sich der Servolenkungscontroller 32 entweder im ersten Modus oder im zweiten Modus befindet, dass der Hauptcontroller 38 signalisieren kann und ihm signalisiert werden kann, dass die Bremsvorrichtung 48 und der Bremsencontroller 46 jeweils signalisieren können und ihnen signalisiert werden kann, dass an die Reibungsvorrichtung 42 signalisiert werden kann und sie betätigt werden kann, dass der Kontaktsensor 84 mit dem Lenkrad 16 gekoppelt sein kann und detektieren/signalisieren kann, dass die Lenkungsanordnung 14 außer Eingriff gestellt werden kann usw.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Offenbarung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Offenbarung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen erkennen, um die Offenbarung im Umfang der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.

Claims

Servolenkungssystem für ein autonom fahrendes Fahrzeug, wobei das System umfasst: eine Lenkungsanordnung, die ein Lenkrad enthält, das um eine Längsachse drehbar ist; einen Servolenkungscontroller, der mit der Lenkungsanordnung gekoppelt ist und einen ersten Modus und einen zweiten Modus aufweist; einen Hauptcontroller in Verbindung mit dem Servolenkungscontroller; ein Bremsensystem, das in Verbindung mit dem Hauptcontroller steht und eine Bremsvorrichtung in Verbindung mit dem Hauptcontroller enthält, wobei die Bremsvorrichtung in einer ersten Phase betrieben werden kann, um das Fahrzeug zu bremsen, wenn sich der Servolenkungscontroller im ersten Modus befindet, und in einer zweiten Phase betrieben werden kann, um das Fahrzeug zu lenken, wenn sich der Servolenkungscontroller im zweiten Modus befindet; und eine Reibungsvorrichtung, die mit der Lenkungsanordnung gekoppelt ist und zwischen einer ausgerückten Position, welche die Lenkungsanordnung freigibt, um eine Drehung des Lenkrads um die Längsachse zu ermöglichen, und einer Eingriffsposition bewegbar ist, die in die Lenkungsanordnung eingreift, um das Lenkrad in einer Anfangsposition festzuhalten, und wobei der Hauptcontroller in Verbindung mit der Reibungsvorrichtung steht, um der Reibungsvorrichtung zu signalisieren, sich in die ausgerückte Position zu begeben, wenn sich der Servolenkungscontroller im ersten Modus befindet und sich die Bremsvorrichtung in der ersten Phase befindet, und um der Reibungsvorrichtung zu signalisieren, sich in die Eingriffsposition zu begeben, um das Lenkrad in der Anfangsposition festzuhalten, wenn sich der Servolenkungscontroller im zweiten Modus befindet und sich die Bremsvorrichtung in der zweiten Phase befindet, um zu ermöglichen, dass die Bremsvorrichtung das Fahrzeug lenkt.
System nach Anspruch 1, wobei die Lenkungsanordnung eine Lenksäule umfasst, die um die Längsachse drehbar ist, wobei das Lenkrad an der Lenksäule so angebracht ist, dass sich das Lenkrad und die Lenksäule gemeinsam um die Längsachse drehen.
System nach Anspruch 2, wobei die Reibungsvorrichtung mit der Lenksäule derart gekoppelt ist, dass die Reibungsvorrichtung in die Lenksäule eingreift, wenn sie sich in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad in der Anfangsposition festzuhalten.
System nach Anspruch 2, wobei die Lenkungsanordnung eine Zwischenwelle enthält, die mit der Lenksäule wirksam derart gekoppelt ist, dass sich die Zwischenwelle und die Lenksäule gemeinsam drehen.
System nach Anspruch 4, wobei die Reibungsvorrichtung mit der Zwischenwelle derart gekoppelt ist, dass die Reibungsvorrichtung in die Zwischenwelle eingreift, wenn sie sich in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad in der Anfangsposition festzuhalten.
System nach Anspruch 4, wobei die Lenkungsanordnung einen Lenkungsgetriebemechanismus umfasst, der mit der Zwischenwelle wirksam gekoppelt ist, wobei die Zwischenwelle zwischen dem Lenkungsgetriebemechanismus und der Lenksäule angeordnet ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Reibungsvorrichtung mit dem Lenkungsgetriebemechanismus derart gekoppelt ist, dass die Reibungsvorrichtung in den Lenkungsgetriebemechanismus eingreift, wenn sie sich in der Eingriffsposition befindet, um das Lenkrad in der Anfangsposition festzuhalten.
System nach Anspruch 1, wobei die Bremsvorrichtung eine erste Bremse, die mit einem ersten Rad wirksam gekoppelt ist, und eine zweite Bremse, die mit einem zweiten Rad wirksam gekoppelt ist, enthält, und wobei das Bremsensystem einen Bremsencontroller in Verbindung mit dem Hauptcontroller und der Bremsvorrichtung enthält, wobei Bremsensystem ferner einen ersten Sensor in Verbindung mit dem Bremsencontroller und der ersten Bremse des ersten Rads enthält, um die erste Bremse selektiv zu betätigen, wenn sich die Bremsvorrichtung in der zweiten Phase befindet, und das Bremsensystem einen zweiten Sensor in Verbindung mit dem Bremsencontroller und der zweiten Bremse des zweiten Rads enthält, um die zweite Bremse selektiv zu betätigen, wenn sich die Bremsvorrichtung in der zweiten Phase befindet.
System nach Anspruch 8, wobei die Bremsvorrichtung eine dritte Bremse, die mit dem dritten Rad wirksam gekoppelt ist, und eine vierte Bremse enthält, die mit einem vierten Rad wirksam gekoppelt ist, und wobei das Bremsensystem einen dritten Sensor in Verbindung mit dem Bremsencontroller und der dritten Bremse des dritten Rads enthält, um die dritte Bremse selektiv zu betätigen, wenn sich die Bremsvorrichtung in der zweiten Phase befindet, und das Bremsensystem einen vierten Sensor in Verbindung mit dem Bremsencontroller und der vierten Bremse des vierten Rads enthält, um die vierte Bremse selektiv zu betätigen, wenn sich die Bremsvorrichtung in der zweiten Phase befindet.
System nach Anspruch 9, wobei der Bremsencontroller an mindestens einen der ersten, zweiten, dritten und vierten Sensoren signalisiert, dass jeweils mindestens eine der ersten, zweiten, dritten und vierten Bremsen betätigt werden soll, um das Fahrzeug zu lenken, wenn sich die Bremsvorrichtung in der zweiten Phase befindet.