专利名称：用于在运行期间辅助车辆驾驶员的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的、用于在运行期间通过为车辆驾驶员提供期望的转向感来辅助该驾驶员的方法。本发明还涉及根据权利要求16的前序部分所述的、用于在运行期间通过为车辆驾驶员提供期望的转向感来辅助该驾驶员的系统。
背景技术：
已知的是，通过基于不同的输入参数将引导力施加到转向装置上来为驾驶员提供期望的转向感，这些输入参数例如是转向装置的偏转度、侧向加速度、横摆率(yaw rate)、 以及车辆速度。如果施加到转向装置上的引导力抵消由驾驶员施加到转向装置上的力，则该引导力是阻力性的，而如果该引导力与驾驶员施加到转向装置上的力作用在同一方向上，则该引导力是助力性的，因此，例如降低了诸如作用在车轮上的摩擦力等的效果，此摩擦力等被驾驶员感受为操作该转向装置时的阻力。在车辆的情形中，所述转向装置通常由常规的方向盘形成。然而，本发明也适用于其它转向装置，例如操纵杆、滑动头(sliding nipple)或任何其它适当的用于使车辆转向的转向装置。例如，在转向装置是方向盘的情况下，引导力将表现为施加到方向盘上的引导力矩。因此，在此情况下，术语“转向感”是指驾驶员在车辆运行期间感受到的该方向盘力矩。EP 1431160公开了一种基于方向盘旋转角度、车辆速度和侧向加速度或横摆率来估算方向盘阻力矩的系统。方向盘经由转向轴设备连接到车轮，并且，测量所传递的方向盘阻力矩并将其与所估算的方向盘阻力矩相比较，于是，通过使用反馈控制器将所传递的方向盘阻力矩调整为与所估算的方向盘阻力矩大致相同。然而，已经发现，此系统在一些情况中不能为驾驶员提供最佳的转向感。
发明内容
本发明的一个目的是实现一种对驾驶员进行辅助的方法，该方法为提高转向感创造了条件。此目的通过权利要求1中限定的方法来实现。因此，这通过如下步骤来实现检测转向角度并基于检测到的转向角度来确定所期望的转向装置引导力；以及，基于所期望的转向装置引导力为驾驶员提供期望的转向感，其特征在于如下步骤在所述转向设备中的、 弹性的转向力传递元件的位于接地构件侧的位置处检测转向角度。因此，在弹性的转向力传递元件的位于从转向设备中的转向装置到接地构件的方向上的下游位置处检测该转向角度。术语“弹性的转向力传递元件”是指被构造为允许围绕转向轴线进行一定量的扭转(即，该转向设备的上轴和下轴之间的周向位移)的元件，并且它可以由扭转杆形成。为了向驾驶员提供对于车辆行为最佳且正确的转向感，精确的转向角度测量是极
5为重要的。换言之，较不精确的输入可能导致为驾驶员提供不正确的转向感，这可能存在安全风险，因为它会导致对车辆行为的不正确论断。本发明基于如下见解对于某些运行状况或行驶情形来说，从方向盘旋转角度传感器接收到的转向角度值不够精确。更具体地，转向设备中存在的所述弹性的转向力传递元件(扭转杆)导致车轮处的实际转向角度与根据现有技术在方向盘处检测到的转向角度之间的角位移。扭转杆的刚性越低，此问题就越严重。特别地，当使用表示了与车辆行为和/或接地相关的某些期望的转向特性的模型来确定所期望的转向装置引导力时，对于指示该转向角度来说，方向盘旋转角度已经证明非常不精确。通过在所述转向设备中的、弹性的转向力传递元件的位于接地构件侧的位置处检测转向角度的步骤，解决了该弹性的转向力传递元件的角位移以及与此相关的转向角度精度的问题。对于不同的应用来说，地面状况各不相同且可能随着时间而变化。特别地，地面/ 道路的摩擦特性随着道路状况(浙青路面、湿滑路面、结冰路面、砂砾路面、粘土路面等)而不同，并且，对于确定正确的、期望的转向装置引导力并向驾驶员提供相应正确的转向感来说，该摩擦特性是重要的。对于确定正确的、期望的转向装置引导力并向驾驶员提供相应正确的转向感来说，该转向设备的其他运行特性也是重要的，例如内摩擦、转向时的弹性、由于地面压力而引起的地面摩擦力的变动、初始滑行时的摩擦力变化、完全滑行时的摩擦力变化等。对于滑行来说，优选检测如下这些参数并将它们用作输入值车轮角度、横摆率和车辆速度。因此，在车轮附近检测转向角度或至少在转向设备中的转向力传递元件下方检测转向角度，从而为提高转向感创造了条件。优选地，所述方法包括如下步骤通过诸如电机等的致动器将转向装置引导力施加到转向设备上。于是，所述弹性的转向力传递元件(扭转杆)在转向设备中布置在该致动器和转向装置之间。优选地，所述方法包括如下步骤经由所述弹性力传递元件来确定该转向设备中的当前转向力矩，并且，还基于所确定的该转向设备中的当前力矩来为驾驶员提供所述期望的转向感。所确定的当前力矩指示了驾驶员的转向感。所述转向力矩可基于该扭转杆的相对角运动(扭转)和该扭转杆的刚度来确定。 根据一替代方案，也可使用一个或数个应变计。优选地，测量所传递的转向装置引导力并将其与所估算的、期望的转向装置引导力相比较，其中，通过使用反馈控制器、通过调节所述引导力的大小来将所传递的转向装置引导力调节为与所期望的转向装置引导力大致相同。更具体地，所述方法为确定应施加到转向装置上的最终转向装置引导力的值创造了条件，这通过从所确定的、期望的转向装置引导力的值中减去所确定的当前力矩值来进行。上文的表述“为驾驶员提供期望的转向感”是指传递给驾驶员且由驾驶员实际感觉到的转向装置力相当于或等于预先计算出的、期望的转向装置引导力。在该转向装置由方向盘构成的情况下，该术语“转向感”是指驾驶员经由方向盘感而受到的、期望的方向盘阻力矩。
6
根据一优选实施例，所述方法包括如下步骤在所述接地构件之一的附近检测所述转向角度。在某一模型代表了与接地相关的某些期望的转向特性(例如轮胎摩擦力)时， 此实施例是特别有利的。优选地，所述方法包括如下步骤通过检测所述接地构件之一的枢转角度来检测所述转向角度。所述接地构件之一的枢转角度可以是主销角度。根据另一个优选实施例，所述方法包括如下步骤通过检测所述弹性的转向力传递元件的相对角运动来确定转向设备中的当前力矩。优选地，所述方法包括如下步骤通过第一角度传感器和第二角度传感器来检测所述弹性的转向力传递元件的相对角运动，该第一角度传感器布置在所述弹性的转向力传递元件的上端，该第二角度传感器布置在所述弹性的转向力传递元件的下端。该术语“上端”是指与所述元件的相反的另一端(下端)相比更靠近由手动操作的转向装置的端部。根据另一个优选实施例，所述方法包括如下步骤在所述弹性的转向力传递元件附近检测所述转向角度。优选地，所述方法包括如下步骤通过用于确定所述转向设备中的当前力矩的所述第二传感器来检测转向角度。使用该同一传感器来检测当前转向力矩和转向角度是符合成本效益的，因为仅需要一个传感器来用于两种不同的目的。优选地，所述期望的转向装置引导力表示名义上的、期望的转向感。所确定的、期望的转向装置引导力也可基于另外的信息，例如除轮胎摩擦力分量之外的、所期望的另外的转向特性。因此，所确定的、期望的转向装置引导力可以是所期望的力(例如力矩分量)的总和。根据一示例实施例，所述方法包括如下步骤通过把基于所期望的转向装置引导力的最终转向装置引导力施加到由手动操作的转向装置，来为驾驶员提供所述期望的转向感。在此情况中，与转向装置引导力有关的术语“最终”表明了 主动提供的转向装置引导力未必等于所确定的、期望的转向装置引导力。例如，所述方法包括如下步骤确定由于车辆转向设备在运行期间所导致的施加到转向装置上的实际力，并且，通过从所确定的、 期望的转向装置引导力的值中减去所确定的实际力的值，来确定应施加到转向装置上的最终转向装置引导力。优选地，该实际力由施加到方向盘上的实际力矩形成，这经由转向设备中的诸如扭转杆等的所述弹性元件来确定。优选地，所述方法包括如下步骤至少使驾驶员的转向感免受车辆的转向设备中的摩擦力影响。优选经由所谓的基准值生成器函数来实现使驾驶员的转向感免受转向设备中的摩擦力影响，或通过任何其它已知的摩擦力补偿装置或函数来实现这一点。优选地，在施加转向装置引导力的同时使驾驶员的转向感免受该转向设备中的摩擦力影响。优选地，使驾驶员的转向感与转向设备中的摩擦力的影响脱离关系。因此，优选完全消除所述转向设备中的摩擦力的影响。本发明为使用电动助力转向(EPAS)系统创造了条件。特别地，所述方法适用于如下转向系统在该转向系统中，在转向装置和地面之间存在有机械连接件，但在运行期间， 由于该机械连接件而导致的固有的转向感被消除或至少受到抑制。优选地，所述方法包括如下步骤将所确定的转向装置引导力施加到转向设备上， 同时至少抑制由于该机械互连件而导致的转向装置干扰。
7
优选地，所述方法包括如下步骤通过车辆转向设备中的期望的摩擦力的、至少一个预定的摩擦力模型来确定所述转向装置引导力。优选地，该摩擦力模型代表了转向设备中的、弹性的转向力传递元件与转向装置之间的摩擦力。此实施例基于如下见解即，对于转向感来说，此特别限定的摩擦力是有利的。本发明的另一目的是实现一种对驾驶员进行辅助的系统，该系统为提高转向感创造了条件。此目的通过权利要求16中限定的方法来实现。因此，这通过如下系统来实现该系统用于在运行期间通过为驾驶员提供期望的转向感来辅助该车辆驾驶员，其中，所述车辆包括转向设备，该转向设备具有手动操作的转向装置、至少一对接地构件、以及位于该转向装置和所述接地构件之间的机械互连件，其中，所述系统包括用于检测转向角度的装置、 用于基于检测到的该转向角度来确定所期望的转向装置引导力的装置、以及用于基于该期望的转向装置引导力来为驾驶员提供所述期望的转向感的装置，其特征在于，所述转向角度检测装置布置成用于在转向设备中的、弹性的转向力传递元件的位于接地构件侧的位置处检测转向角度。从以下描述、附图和权利要求中，其他示例实施例及其优点将显而易见。
下面将参考附图所示的实施例来更详细地描述本发明，在附图中图1示意性地示出了根据一个实施例的用于实现本发明方法的系统，图2至图3示出了摩擦力模型的实施例，图4a示意性地示出了图1的系统中的转向设备和控制函数的示例，图4b示意性地示出了图4a中的电机的替代设备，图5以示意图示意性地示出了在本发明的系统中使用的电机的示例，图6示出了根据本发明的转向设备的详细示例，图7a示出了卡车的前部分的局部剖视透视图，其包括图6的转向设备，并且图7b示出了图6中的转向节处的布置结构的放大视图。
具体实施例方式在下文中，针对本发明应用于卡车的情形来进行描述。然而，不应认为本发明局限于卡车，而是也适用于其它车辆，例如轿车。图1示意性地示出了根据一个实施例的、用于实现控制方法的系统1。该系统1包括机械式转向设备2，该机械式转向设备2可以是常规类型的转向设备，也可参见图4a、图6和图7a。机械式转向设备2包括方向盘形式的转向装置3、车轮形式的至少一个接地构件4、以及位于方向盘3和车轮4之间的机械连接件5， 以将转向信号从方向盘3以机械方式传递到车轮4。方向盘3布置在车辆驾驶室内(也可参见图6和图7a)并且由车辆驾驶员手动操作，以使车轮4转向。转向设备2包括从方向盘3向下延伸到转向机(液压助力系统 (HPAS)) 7的转向联结装置6，以将转向联结装置6中的角旋转经由转向构件8转换为直线运动。该HPAS可以是包括液压缸(未示出)、扭转杆43和变速器44的常规类型的HPAS， 参见图4a。转向构件8在两端联接到左侧及右侧车轮4，并且该转向构件8构造为响应于
8来自方向盘3的转向信号而使车轮4转弯。系统1还包括致动器9，以提供对转向角度的支持的调整。该致动器位于转向机7 上方(相对于来自方向盘的转向力来说位于该转向机7的上游)。致动器9优选由电机形成。致动器9向转向组件提供引导力，更具体地，提供引导力矩或辅助力矩，以帮助驾驶员使方向盘转向。因此，该电机构成了为驾驶员提供期望的转向感的装置。电机9可围绕该转向设备2内的转向柱布置，其中，磁场直接作用在该转向柱上，参见图4a和图5。图5中示出了应用在该系统中的、公知的电机9的示例。电机9是如下类型的电机(例如三相同步电机)它要求控制单元45接收与转子的位置有关的信息，以控制换向。 使用来自转向角度传感器42的输出信号来监测转子的位置，以控制所述换向。该电机还包括电枢绕组52。此外，还示出了具有三相桥54的换向器53，该三相桥54布置在供电端 (Supply)和接地端(GND)之间。系统1还包括力矩测量装置40，以测量由驾驶员施加到方向盘上的手动力矩，参见图4a。力矩测量装置40包括弹性的转向力传递元件10和两个旋转角度传感器41、42， 该转向力传递元件10优选构成了扭转杆。即，经由扭转杆10来测量转向角度。换言之，当转向力矩施加到方向盘时，传感器41、42检测随着扭转杆10的扭转而在上轴和下轴之间产生的沿周向方向的相对位移，该扭转杆10介于所述上轴和下轴之间。因此，所述装置40构成了用于经由所述弹性的转向力传递元件10来确定所述转向设备内的当前转向力矩的装置。系统1还包括电动助力转向(EPAS)系统11。EPAS 11包括调节环路12 (反馈控制器)，该调节环路12被构造为用于实现无力矩的转向。调节环路12构造为接收指示了方向盘3中的当前转向力矩的输入信号。该输入信号接收自所述力矩测量装置40。基本上， 该调节环路12被构造为向致动器9输出信号，以实现所述无力矩的转向。该调节环路12包括控制器或调节器27，它具有滤波器功能。该滤波器功能可基于当前车辆的转向动力学的逆模型。此外，调节器27可构造为减少该模型中的误差并减少干扰和测量噪声，以降低该系统中的非稳定性风险。调节器27被构造成接收指示了应经由所述电机施加到转向设备的力矩的信号， 并响应于此信号来产生输出信号。该调节环路12还包括电机控制装置28，该电机控制装置 28被构造成接收指示了来自调节器27的力矩的输出信号，并为所述电机产生具有相应的当前值的信号。根据一种替代方案，调节器27和电机控制装置28可组合成单个控制器。上述EPAS还包括控制函数13，在下文中它被称为基准值生成器，该基准值生成器被构造成用于确定应施加到方向盘上的期望力矩，以为驾驶员提供所述期望的转向感。换言之，该基准值生成器对名义上的车辆进行描述。该基准值生成器构成了基于检测到的转向角度来确定所期望的转向装置引导力的装置。此外，基准值生成器13以可操作方式连接到调节环路12并输出指示了期望的转向力矩的信号。该信号指示了期望的转向力矩。该调节环路被构造成把该期望的转向力矩与实际的当前转向力矩进行比较，并连续调节输出给所述致动器的输出信号，从而将该期望的转向力矩传递给驾驶员。换言之，所述致动器被控制成使得它施加如下力矩该力矩等于来自所述基准值生成器的该期望的力矩值与转向组件中的当前实际力矩之间的力矩差，从而将实际力矩控制为大致等于所述期望的力矩。
9
图4a示意性地示出了控制单元45，该控制单元45代表了图1中的基准值生成器 13和控制器27、28。控制单元45被构造成用于接收来自旋转角度传感器41、42的信号。控制单元45进一步被构造为用于控制所述电机9。在图4a中，电机9布置成直接作用在转向设备2中的转向柱上。更具体地，电机9中的转子形成了该转向柱的一部分。图4b示意性地示出了图4a所示的实施例的一种替代方案。在转向柱和电机109 之间布置有变速器46。变速器46仅被示意性地示出，且优选包括一组小齿轮。变速器46 优选构造成用于在该转向柱和电机之间对转速进行变换。在此情况中，该电机优选由高速电机构成。在电机109中布置有转向角度传感器142。此替代方案是特别有利的，因为这提高了转向角度值的分辨率。因此，沿着来自电机109的方向来看，该转向角度传感器142位于变速器46内的升速齿轮的上游。根据图4b所示的实施例的一种替代方案，该转向角度传感器142也可布置在变速器46和电机109之间，或甚至布置在该变速器内，优选布置在该变速器的输出轴处。基准值生成器13包括至少一个转向装置引导力运行模型，并且，在图1的示例中包括多个引导力运行模型14、15、16、17、18。该引导力运行模型优选包括数学模型。该模型以在转向装置中实现所期望的转向感的方式来设计。因此，该模型能够以不同的方式来设计，以用于不同的车辆类型和/或用于不同的、所期望的转向感。此外，该模型包括至少一个期望的转向特性参数。更具体地，每个模型均构造成 基于至少一个输入19，针对一个期望的、预定的转向特性参数产生引导力矩值T。换言之， 该转向特性参数是影响引导力的运行参数。每个模型均包括数学函数，其中，力矩值被确定为所述输入值的函数，参见图1所示的函数的示例。由这些模型中得出的各个力矩值被彼此相加而计算出力矩总和，该力矩总和构成了所述基准值生成器的输出20。根据所示的实施例，所述基准值生成器包括用于如下转向特性参数的模型车辆侧向加速度、转向装置移动时的阻尼、轮胎摩擦力，转向装置与中立位置的自动对准、以及该转向装置和车轮之间的机械连接件中的摩擦力。输入到该基准值生成器中的信号包括至少一个指示了驾驶员的转向意图的信号， 例如转向角度(S)和转向角度的变化率(ds/dt)。对于所述模型中的至少一个模型(该模型适合于代表车辆行为)，在所述转向设备中的、弹性的转向力传递元件10的位于接地构件侧的位置处例如通过测量车轮角度来检测转向角度，或者在该机械式转向设备中的车轮与所述弹性的转向力传递元件之间的任何位置处来进行该检测。指示了转向意图的此信号可以是电机角度或车轮角度。类似地，指示了转向意图的该信号可以是电机角度的变化率或车轮角度的变化率。特别地，对于代表了与车辆行为和/或接地相关的转向特性的每个模型来说，使用在所述转向设备中的、弹性的转向力传递元件10的位于接地构件侧的位置处检测到的转向角度值是有利的。这种模型的示例是轮胎摩擦力模型16、自动对准模型17、以及可能还有侧向加速度模型14。另一方面，对于代表了与转向设备/转向柱相关的转向特性的每个模型来说，使用在方向盘的位置处检测到的转向角度值(以及方向盘旋转角度的变化率)是有利的。这种模型的示例是转向设备摩擦力模型18和阻尼模型15。输入到所述基准值生成器中的信号包括至少一个指示了车身运动的信号，例如侧
10向加速度(Ay)和/或横摆率。这样的车身运动可通过布置在车辆内的传感器来感测。车辆侧向加速度模型14代表了引导力矩值与当前的侧向加速度之间的预定关系，以用于实现所述期望的转向感。因此，模型14接收指示了当前侧向加速度的信号作为输入信号。根据图1所示的示例性函数，对于侧向加速度的较小输入值来说，力矩值急剧增大。此外，对于侧向加速度的较大输入值来说，力矩值明显增加得较少。换言之，其曲线变得平坦化。该车辆侧向加速度模型14优选是纯静态映射。根据一优选示例，该车辆侧向加速度是最重要的转向特性参数。阻尼模型15代表了引导力矩值与当前的转向速度之间的关系，以实现所述期望的转向感。因此，阻尼模型15优选接收指示了转向速度的信号(例如，转向柱位置的变化率)。根据图1所示的示例性函数，对于转向速度的较小输入值来说，力矩值显著增大。此外，对于转向速度的较大输入值来说，力矩值明显增加得较少。换言之，其曲线变得平坦化。 阻尼模型15优选是纯静态映射。该阻尼模型的力矩值输出被构造为相对于当前转向速度作用在相反方向上。该阻尼模型优选设计成使得所得到的力矩对于较高的转向速度来说较小，但对于较小的转向速度来说较高。这样，该阻尼力矩在正常行驶期间与转向速度成比例，而在驻车或规避操纵期间受限于最大值。因此，车辆侧向加速度模型14和阻尼模型15彼此关联。自动对准模型17代表了引导力矩值与当前的方向盘角度之间的预定关系，以实现所述期望的转向感。所述转向装置与中立位置的自动对准意味着主动返回，即释放的方向盘返回到中心设定位置。自动对准模型17优选接收指示了方向盘角度的信号和指示了车辆速度的信号，以作为输入信号。该车辆速度输入信号的目的是能够以如下方式通过当前速度来调节所期望的对准力矩即，该自动对准力矩可以在高速行驶期间降低。对于摩擦力模型16、18来说，希望方向盘中有一定量的摩擦感。例如，希望在中心区操纵期间存在库伦摩擦，以针对小的方向盘角度变化来实现所期望的力矩建立。此外，沿弯道行驶时，库伦摩擦也是期望的，使得转向力减小，其中驾驶员可通过摩擦使方向盘“静止”。轮胎模型16包括迟滞曲线，所述迟滞曲线代表了轮胎模型。优选地，模型16是非滚动轮胎的关于转向力矩的动力学模型。转向角度和力矩之间的关系通过物理关系来给出，其中，根据方向盘的不同角度以及由于轮胎滚动而引起的橡胶元的张紧和松弛来对各个橡胶元的偏转进行建模。因而，由此得到的模型对于增加的车辆速度和恒定的转向角度频率产生了较小的迟滞效应。本发明的方法为消除方向盘中由于实际转向设备导致的实际摩擦效应并替代地向方向盘施加期望的阻力矩创造了条件，所述期望的阻力矩代表了驾驶员的名义上的摩擦感。因此，将其硬件(机械式转向设备)与摩擦转向感脱离关系。换言之，本发明为与应用无关的(与硬件无关的)摩擦转向感创造了条件。轮胎摩擦力模型16和机械连接摩擦力模型18彼此在原理上类似。轮胎摩擦力模型16代表了轮胎和地面之间的摩擦，而机械连接摩擦力模型18代表了上方的方向盘转向柱组件中的摩擦。因此，机械连接摩擦力模型18中的总摩擦刚度高于轮胎摩擦力模型16 中的摩擦刚度。轮胎摩擦力模型16优选接收指示了转向角度的信号以及指示了车辆速度的信号。机械连接摩擦力模型18优选接收指示了转向角度的信号。
11
图2至图3更详细地示出了摩擦力模型16、18的示例。转向角度δ的值被输入到代表了刚度K的第一框501中，该刚度K对应于总的弹簧刚度，它以Nm/Rad为单位。从第一框501中得出的值被输入到代表了导数的第二框503，该导数被表示为拉普拉斯算子 s。求导后的转向角度信号、即与刚度K相乘的转向角速度被传入第三框505中，该第三方框505代表了带有抗饱和功能的积分函数，这通过积分极限和拉普拉斯变换的逆变换来表示。该极限值被选择为将摩擦力矩限制到所期望的最大值和最小值。所述抗饱和功能旨在一旦达到积分极限则停止积分。在图3中示出了转向角度δ与输出的力矩值之间的关系。所述转向特性模型14、15、16、17、18优选被设计成使得在不同的行驶情形中，某些不同的转向特性参数相对于其它转向特性参数具有优先性。根据一个示例，在高速行驶期间，侧向加速度被构造为相对于其它转向特性参数具有优先性。根据另一个示例，在低速行驶期间，转向系统摩擦力和轮胎摩擦力被构造为相对于其它转向特性参数具有优先性。 阻尼力矩等同地被激活，而与车辆速度无关。根据另外的示例，在以高速和低速之间的中等速度行驶期间，所述自动对准被构造为相对于其它转向特性参数具有优先性。本发明涉及在运行期间辅助车辆驾驶员的方法。根据一优选实施例，该控制方法被构造为允许在行驶期间控制车辆驾驶员感受到的转向特性。换言之，该控制方法被构造为通过方向盘来为驾驶员提供转向感(或转向灵敏性或触觉反馈)。对于摩擦感，根据一示例性实施例，所述方法包括如下步骤基于代表转向角度的输入来确定所期望的阻力矩。通过确定实际的转向角度的方向(顺时针还是逆时针)，并立即在同一方向上施加力矩，能够有效消除该转向设备中的摩擦效应。图6更详细地示出了转向设备2。方向盘调整装置60刚好布置在方向盘3下方， 以允许驾驶员调整方向盘的位置。转向设备2包括第一关节62，所述第一关节62将上部转向轴61与中间转向轴63以可操作方式连接，且转向设备2包括第二关节64，所述第二关节 64将中间转向轴63与下部转向轴65以可操作方式连接。致动器(电机)9以可操作方式位于转向机7和方向盘3之间。更具体地，电机9位于下部第二关节64和转向机7之间。 通过在该电机中(或该电机处)检测转向角度(或者至少在下部第二关节64的下游处检测转向角度)，消除了关节62、64中的任何角位移误差。转向设备2(中间转向轴63)穿过驾驶室内的地板66内的孔。图7a示出了卡车70的前部分的局部剖视透视图，该卡车70包括图6的转向设备 2。前车轮4悬挂在刚性的前桥72和转向节74上。转向节74通过主销形式的枢转装置76 柔性地附接到该前桥，该枢转装置76在两端处受到支承。转向设备2包括伺服泵78，该伺服泵78以可操作方式连接到转向机7，以将处于压力下的液压流体传送到转向机7。此外， 伺服泵78以可操作方式连接到液压储存器80。当驾驶员转动方向盘3时，方向盘3的运动通过转向轴61、63、65传递到转向机7。 当方向盘的运动到达该转向机时，该运动被来自伺服泵78的液压压力强化。下降臂(drop arm)(未示出)然后将该转向运动从转向机7经由拉杆82传递到转向臂84并进一步传递到转向节74，由此使车轮4转向。另外的转向臂(牵拉杆)86在每个车轮处连接该转向节 74，以保证另一个车轮也转向。图7b示出了图7a中的转向节74处的布置结构的放大视图。通过检测所述车轮4 之一的枢转角度来检测转向角度。更具体地，经由专用的传感器242来检测所述车轮4之
12一的主销角度。调节环路12 (包括控制器27、28)和基准值生成器13优选以软件来实现。从测量到的车辆横摆率中，可以估算出车辆侧向加速度的值。
权利要求
1.用于在运行期间通过为车辆驾驶员提供期望的转向感来辅助该驾驶员的方法，其中所述车辆包括转向设备(2)，所述转向设备(2)具有手动操作的转向装置(3)、至少一对接地构件(4)、以及位于所述转向装置和所述接地构件之间的机械互连件(5)，所述方法包括如下步骤检测转向角度并基于检测到的该转向角度来确定所期望的转向装置引导力；以及，基于该期望的转向装置引导力来为驾驶员提供所述期望的转向感，其特征在于如下步骤在所述转向设备(2)中的、弹性的转向力传递元件(10)的位于接地构件侧的位置处检测所述转向角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接地构件(4)之一的附近检测所述转向角度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过检测所述接地构件(4)之一的枢转角度来检测所述转向角度。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于如下进一步的步骤经由所述弹性的转向力传递元件(10)来确定所述转向设备(2)中的当前转向力矩；并且，还基于所确定的所述转向设备中的当前力矩来为驾驶员提供所述期望的转向感。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过检测所述弹性的转向力传递元件 (10)的相对角运动来确定所述转向设备(2)中的当前力矩。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过第一角度传感器(41)和第二角度传感器(42)来检测所述弹性的转向力传递元件(10)的相对角运动，所述第一角度传感器 (41)布置在所述弹性的转向力传递元件的上端，所述第二角度传感器(42)布置在所述弹性的转向力传递元件的下端。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述弹性的转向力传递元件(10)附近检测所述转向角度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过用于确定所述转向设备中的当前力矩的所述第二传感器(42)来检测所述转向角度。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，经由以可操作方式连接到所述转向设备的致动器(9、109)来为驾驶员提供所述期望的转向感，其中，所述致动器以可操作方式位于所述接地构件(4)与所述弹性的转向力传递元件(10)之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述致动器(9、109)由电机形成。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在所述致动器(109)中检测所述转向角度。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述弹性的转向力传递元件(10)形成扭转杆。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于如下步骤通过至少一个转向装置引导力运行模型(14、15、16、17、18)来确定所述期望的引导力，所述至少一个转向装置引导力运行模型(14、15、16、17、18)使用所述检测到的转向角度作为输入。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一个引导力运行模型包括指示了车辆行为的、至少一个期望的转向特性参数。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一个期望的转向特性参数包括轮胎摩擦力(16)。
16.用于在运行期间通过为车辆驾驶员提供期望的转向感来辅助该驾驶员的系统，其中所述车辆包括转向设备(2)，所述转向设备(2)具有手动操作的转向装置(3)、至少一对接地构件(4)、以及位于所述转向装置和所述接地构件之间的机械互连件(5)，其中，所述系统包括用于检测转向角度的装置(42、142、242)、用于基于检测到的该转向角度来确定所期望的转向装置引导力的装置(13)、以及用于基于该期望的转向装置引导力来为驾驶员提供所述期望的转向感的装置(9、109)，其特征在于，所述转向角度检测装置(42、142、242) 布置成用于在所述转向设备中的、弹性的转向力传递元件(10)的位于接地构件侧的位置处检测所述转向角度。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述转向角度检测装置(242)布置成用于在所述接地构件(4)之一的附近检测所述转向角度。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述转向角度检测装置(242)布置成用于检测所述接地构件(4)之一的枢转角度。
19.根据权利要求16至18中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于经由所述弹性的转向力传递元件(10)来确定所述转向设备中的当前转向力矩的装置(40)， 并且，用于为驾驶员提供所述期望的转向感的所述装置(9)被构造成还基于所确定的所述转向设备中的当前力矩来提供所述期望的转向感。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，用于确定所述转向设备中的当前力矩的所述装置(40)被构造成检测所述弹性的转向力传递元件(10)的相对角运动。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，用于检测所述弹性的转向力传递元件的相对角运动的所述装置(40)包括第一角度传感器(41)和第二角度传感器(42)，所述第一角度传感器(41)布置在所述弹性的转向力传递元件的上端，所述第二角度传感器(42) 布置在所述弹性的转向力传递元件的下端。
22.根据权利要求16至21中的任一项所述的系统，其特征在于，用于检测所述转向角度的所述装置(40)布置成用于在所述弹性的转向力传递元件(10)附近检测所述转向角度。
23.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，用于检测所述转向角度的所述装置 (40)包括用于确定所述转向设备中的当前力矩的所述第二传感器(42)。
24.根据权利要求16至23中的任一项所述的系统，其特征在于，用于为驾驶员提供所述期望的转向感的所述装置(9、109)包括以可操作方式连接到所述转向设备的致动器，其中，所述致动器位于所述接地构件(4)与所述弹性的转向力传递元件(10)之间。
25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述致动器(9、109)由电机形成。
26.根据权利要求24或25所述的系统，其特征在于，布置有传感器(142)，以用于在所述致动器(109)中检测所述转向角度。
27.根据权利要求16至26中的任一项所述的系统，其特征在于，所述弹性的转向力传递元件(10)形成扭转杆。
28.根据权利要求16至27中的任一项所述的系统，其特征在于，用于确定所述期望的引导力的所述装置(13)包括至少一个转向装置引导力运行模型(14、15、16、17、18)，所述至少一个转向装置引导力运行模型(14、15、16、17、18)使用所述检测到的转向角度作为输入。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述至少一个引导力运行模型(16)包括指示了车辆行为的、至少一个期望的转向特性参数。
30.根据权利要求28或29所述的系统，其中，所述至少一个期望的转向特性参数至少包括轮胎摩擦力(16)。
31.一种车辆，其包括根据权利要求16至30中的任一项所述的系统。
全文摘要
本发明涉及用于在运行期间通过为车辆驾驶员提供期望的转向感来辅助该驾驶员的方法，其中所述车辆包括转向设备(2)，该转向设备(2)具有手动操作的转向装置(3)、至少一对接地构件(4)以及位于该转向装置和所述接地构件之间的机械互连件(5)。所述方法包括如下步骤检测转向角度并基于检测到的该转向角度来确定所期望的转向装置引导力；基于该期望的转向装置引导力来为驾驶员提供所述期望的转向感；以及，在转向设备中的、弹性的转向力传递元件(10)的位于接地构件侧的位置处检测所述转向角度。
文档编号B62D5/00GK102481948SQ200980160179
公开日2012年5月30日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者扬-英厄·斯文松, 斯滕·拉恩赫尔特 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司