专利名称：转向装置的调节行程的电气限制的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于轮式交通运输工具，尤其轿车的转向装置的调节行程(亦称执行行程或工作行程)的电气限制方法，以及一种用于执行这种方法而设置的转向装置。
背景技术：
在车轮罩内的车轮的自由空间限制了可能的转向角。尤其为了避免转向的车轮与车轮罩的接触，所以要限制转向角。为了给多数结构相同的交通运输工具在不同的动态条件下设定允许的转向角，必须一方面考虑到动态变化，例如弹簧挠度跳动，另一方面也要考虑到不同交通运输工具之间的部件和装配公差，例如车轮至车轮罩的不同的装配距离。在允许转向角内的这种动态的和在公差条件下的安全距离增大了交通运输工具的最小转弯圆周。从DE102008055900A1已知一种用于机动车的转向装置，其中可电子调节最大转向角。为了避免出现公差，在总装配完成后测量最大的转向位移，确定从左到右的转向角，并且使所测定的最大转向角减小所必要的方向盘的自由行程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，改进对轮式交通运输工具的转向装置的调节行程的电气限制。按照本发明的观点，在第一方向上调节轮式交通运输工具，尤其轿车或载重车辆的具有转向驱动装置的转向装置，测取在第一方向上的第一最大调节行程，基于测取到的第一最大调节行程设定第一边界值，并且基于第一边界值电气限制所述转向装置在第一方向上的调节行程，其中，通过转向驱动装置测取第一最大调节行程。由此解决本发明所要解决的技术问题。通过使用转向驱动装置本身测取最大调节行程，可以非常容易且精确地进行测取。这样，当一个或多个转向装置的部件在转向装置的公差链内被替换，所述部件的构造和/或装配影响转向装置的最大调节行程时，能够以有利的方式轻松地重复，尤其是自动重复测取和设定。同样地，可以快速并且精确地在车辆第一次装配时进行测取和设定。在优选实施例中，所述转向驱动装置具有测取设备，用于测取转向装置的调节行程。为此，所述测取设备可以尤其具有增量式或绝对式转角传感器，用于例如测取方向盘的转动。同样地，所述测取设备例如可以测取转向齿杆或转向横杆的行程、转向轮的转向角或者在其车轮作转向运动时自身发生改变的转向装置的其它运动参数。附加或可选的是，可以设置所述测取设备用于测取在转向装置作转向运动时出现或发生改变的作用力大小。为了更简洁地阐述，当前非平行的作用力对，即转矩，也被概括地用“作用力”来表示。所述测取设备可以相应地具有作用力传感器，尤其是力矩传感器，用于例如测取转向拉杆上的转矩，转向齿杆或转向横杆上的拉力/压力或类似值。在达到最大调节行程时，例如当转向后的车轮与车轮罩、转向横杆与轮辋或者类似装置接触时，转向装置内抗拒继续转向运动的作用力增大。所述转向装置的测取设备可以测取到该作用力的上升和出现作用力上升时的调节行程，由此以简单和精确地方式测取最大调节行程。 在优选实施例中，为了转动一个或多个车辆的车轮，尤其为了转动至少一个转轴，所述转向装置具有转向设备，尤其是方向盘、操纵杆或类似设备。在优选实施例中，所述转向驱动装置具有一个或多个电致动器，尤其一个或多个电动机和/或电磁设备，基于所测取到的对转向设备的操作，尤其是由驾驶者引起的对转向设备的调节和/或由驾驶员施加在转向设备上的作用力来激活所述电致动器。所述转向驱动装置也可以具有一个或多个电控(例如通过电调节阀或类似设备)的液压致动器。这种致动器当前也表示为电致动器。所述转向设备可以与一个或多个车轮机械式和/或液压式地，尤其通过转向拉杆、转向齿杆、转向横杆和类似装置实现连接。通过将电致动器所施加的力与驾驶者所施加的力相叠加(即电动助力转向系统EPS)，则转向驱动装置的一个或多个电致动器可以用于辅助由驾驶者对转向设备进行转向操作。尤其是伺服电机可以在转向拉杆或转向传动器或在转向齿杆的运动方向上的力之上产生额外的转矩。同样地，当一个或多个车轮只由一个或多个致动器致动并且驾驶者施加在转向设备上的力没有机械传送到一个或多个车轮上时，所述转向设备也可以从一个或多个车轮上脱离(线控驾驶)。在优选的改进方案中，可以基于电学变量，尤其基于电流、电流消耗、电压、相位角或类似变量测取最大调节行程，所述电学变量在转向装置进行转向运动时在一个或多个电致动器中产生或改变。例如，当转向装置达到最大调节行程，转向的车轮与车轮罩、转向横杆与轮辋或者类似装置相互发生接触时，伺服电机的电流或功率消耗增加。通过转向驱动装置可以电气限制所述转向装置的调节行程。尤其所述转向驱动装置可以在转向装置上，尤其在转向设备上施加用以阻止超出边界值的作用力。所述作用力可以优选的在接近所述边界值时快速增加，用于电气模拟止挡部件。在此，所述作用力可以成比例地、指数地或者以与调节行程与边界值之差相关的其它比例关系增加。在线控驾驶的转向装置中，附加或可选地，反作用致动器可以在转向设备上产生反作用力，和/或可以限制使一个或多个车轮转向的调节致动器的调节行程。同样地，也可以通过电气地尤其电动地和/或电磁地或液压式地调节一个或多个尤其机械的止挡，来实现所述转向装置的调节行程的电气限制。在优选实施例中，所述转向装置还在第二，优选与第一方向相反的方向上进行调节，并且通过转向驱动装置测取在第二方向上的第二最大调节行程。基于所测取到的第二最大调节行程设定第二边界值，并且基于所述第二边界值电气限制转向装置在第二方向上的调节行程。基于测取到的第一和第二最大调节行程，可以共同，尤其对称地设定第一和第二边界值。在优选实施例中，可以设定不相同的第一和第二边界值。因此尤其可以考虑所述转向装置的不对称设计。通过将测取到的最大调节行程减小一个安全距离，所述安全距离尤其可以基于动态边界条件，如弹簧挠度跳动或类似条件来设定，从而尤其可以基于测取到的最大调节行程来设定边界值。附加或可选的是，所述安全距离也可以基于速度、加速度、行驶方向(向前、向后)或者类似变量设定，用于例如在低速和/或倒车(如停车时的倒车)时可以实现较大的调节行程和由此较小的转弯圆周。在优选实施例中，为了测量最大调节行程，所述转向驱动装置在第一和/或第二方向上调节所述转向装置。这样能够以有利的方式实现自动测取和设定，并且因此尤其是在公差链中更换部件时自动设置转向装置的调节行程电气限制。当通过接触转向装置的至少一个柔韧部件，例如通过橡胶轮胎接触薄壁塑料车轮罩，来限制最大调节行程时，则通过转向驱动装置，尤其通过增加的作用力或电学变量来进行测取会变得很困难，因为所述作用力或电学变量改变的幅度相对较小。尤其为了在限制调节行程时通过转向装置的至少一个柔韧部件仍然可以精确地测取最大调节行程，在优选实施例中在调节转向装置之前在第一和/或第二方向上在转向装置上固定，尤其临时固定一个或多个止挡部件，当所述止挡部件与所述部件或止挡部件发生接触时，在其侧确定最大调节行程。这种止挡部件尤其可以固定在轮辋、轮胎、车轮罩、制动钳、稳定器、转向横杆或者类似装置上。所述一个或多个止挡部件尤其可以拆卸，例如通过夹紧件、螺栓或者类似零件固定在转向装置上。同样地，所述止挡部件也可以材料接合地，例如通过胶粘、焊接或者类似连接方式持久地固定或者在破坏材料接合的情况下临时地固定在转向装置上。如上所述，在基于测取的最大调节行程设定边界值时，可以在计算上对于优选考虑动态边界条件的安全距离予以考虑。附加或可选的是，通过一个或多个止挡部件确定的最大调节行程相比通过没有止挡部件的转向装置确定的最大调节行程，已经减少了设定的值。为此，所述一个或多个止挡部件可以相应地增大，由此具有上述安全距离。附加或可选的是，通过使最大调节行程减小一个设定值的止挡部件，也可以模拟其它部件，尤其是轮胎尺寸，并且由此直接测取。附加或可选的是，可以基于可预设的轮式交通运输工具的特征参数，尤其是轮胎尺寸设定边界值。例如，当通过窄胎和/或止挡部件测取最大调节行程时，可以通过在考虑到交通运输工具允许的最宽轮胎的情况下设定边界值，从而考虑之后更换宽胎的情况。
由以下对优选实施例的说明获得本发明另外有利的改进方案。为此:图1示出根据本发明的实施例的转向装置的局部示意图；图2示出根据本发明的实施例用于电气限制图1所示转向装置的调节行程的方法的流程图；以及，图3示出图1所示转向装置的调节行程。
具体实施例方式图1示意性地示出了根据本发明的实施例的轿车的转向装置，所述轿车具有两个借助转向齿杆3转向的容纳在车轮罩5内的车轮I。为了使转向齿杆3移动，转向驱动装置的电动机2与所述转向齿杆3啮合，所述电动机2支持与方向盘有效连接的转向拉杆(未示出)的转向运动，或者基于所测取到的方向盘的转向操作使与方向盘分离的转向齿杆单独运动。所述转向驱动装置除了所述电动机2外，尤其还包括与电动机2信号连接的控制器4。所述控制器4激活电动机2，并且从电动机2处接收到尤其关于实时的调节行程χ的信息(参照图3)，例如所述转向齿杆3的位置或者电动机2的旋转角度，和实时的电动机上的力学变量或者电学变量，例如产生的转矩、功率消耗或类似变量。为了实现所述电气限制转向装置的调节行程，首先在轿车装配完成时，在步骤SlO中将在接触区域内的坚硬的止挡部件(未示出)与车轮I固定在柔韧的车轮罩5上。同样地在未示出的变化中，止挡部件可以固定在轮胎、轮辋和/或车轮I的制动钳、转向横杆和/或稳定器上。一个或多个止挡部件根据下述方法可以再次拆除并且重复执行该方法可以重新固定。然后在步骤S20中，如在图1中用虚线所示，所述转向装置在第一方向上自动调节。为此,所述控制器4激活使转向齿杆3运动并由此转动车轮I的电动机2。在此，在所述控制器4中测取调节行程x(参照图3)，例如转向齿杆3从位置O处的移动距离，和在这种情况下由电动机2产生的转矩或者向发动机2输入的电流y。同样地，在手动转向的情况下也可以测取在转向拉杆上产生的转矩。从在图3中示出的力学变量或者电学变量y相对调节行程χ的变化曲线中获知，所述变量y在车轮I接触车轮罩5(图3:XJ上的止挡部件时剧烈上升。当所述变量y或者其倾斜度在一个调节行程上超出预先设定的值时，控制器4基于力学变量或者电学变量y测取该调节行程作为第一方向上的第一最大调节行程(图2:S20)。由此，通过转向驱动装置，尤其是通过转向驱动装置的控制器4测取到基于力学变量或者电学变量y的所述第一最大调节行程
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如前所述，通过临时固定在转向装置上的止挡部件确定第一最大调节行程并且通过相应地增大止挡部件，可以相对于未设置止挡部件所获得的最大调节行程而减小预定的数值，以便机械模拟例如较宽的轮胎和/或动态弹簧挠度跳动。接着在步骤S30中基于测取的第一最大调节行程&设定第一边界值(&+ Δ χ)，其中例如基于动态的边界条件，尤其如弹簧挠度跳动设定安全距离Λ χ 附加或可选的是，通过例如基于轮胎大小设定的安全距离Λ χ (Λ χ= Λ χ (R))，也可以基于可预设的轿车的特征参数，尤其是轮胎的大小R设定所述边界值。如前所述，同样地可以在计算上和/或通过相应的止挡部件考虑到动态边界条件、特征参数和类似值。在步骤S40中，当所述控制器4激活使转向齿杆3移动并且因此转动车轮I的电动机2时，所述转向装置自动调节到第二方向上。在此，在所述控制器4中重新测取调节行程x(参照图3)和力学变量或电学变量y，所述变量I在车轮I接触车轮罩5上的止挡部件时剧烈上升(图3中的χκ)。当所述变量I或者其倾斜度在一个调节行程上超出预先规定值时，控制器4基于力学变量或者电学变量y测取该调节行程作为第二方向上的第二最大调节行程(图2:S40)。可以从图中看出，所述第一最大调节行程(左侧)和第二最大调节行程(右侧)相对于转向装置的零位并不是O对称的，例如由于在第一方向上的制造公差和装配公差使得在车轮I和车轮罩5之间产生更大的自由空间。在步骤S50中基于测取到的第二最大调节行程xK设定第二边界值(χκ- Λ X)，其中如前面对于第一边界值所述的那样，设定安全距离Λ X。在图3中可以看出，可以设定不同的第一边界值(Xl+ Δ X)和第二边界值(Χκ- Λ X) ( I (X1+ Δ x) ^ (Χκ- Λ X) I )。
当更换转向装置的至少一个组件时，所述组件，例如所述转向齿杆3(图2:S60)的结构和/或装配会影响所述转向装置的最大调节行程，从而会自动重新进行步骤Sio到S50。最后在步骤S70中，将所述转向装置的调节行程在第一方向上电气限制在第一边界值(&+ Δ χ)并且在第二方向上电气限制在第二边界值(ΧΚ- Δ χ)。为此，如前所述，在达到各自的边界值时所述电动机2可以产生抗拒，尤其阻止驾驶者继续转向的反作用力。此外还可以在线控驾驶的转向装置中，相应地限制电动机2的调节行程或工作行程。在优选的改进方案中，使方向盘致动(未示出)的电动机2作为支持致动器或在线控驾驶的转向装置中作为反作用致动器而由此产生的反作用力可以在接近相应边界值时成比例地或指数地增强，从而在接近电气止挡位置时，使驾驶者继续转向变得越来越困难。相对于这种电气模拟止挡的反作用力并且转向驱动装置借此电气限制转向装置的调节行程，附加的或可选的是，，可以通过共同作用的止挡3.1,3.2例如在转向齿杆3和轿车上设置限制。通过电动机或电磁调节，固定在轿车上的止挡3.2便可以同样电气改变调节行程。虽然在前述说明书中示例性地阐述了一些实施例，但显需要指出的是，仍存在大量的变化。此外需要指明的是，示例性的实施例仅仅是示例，该示例绝不应限制保护范围、使用和结构。相反地，通过上述说明为技术人员提供了至少实现本发明一种示例性实施例的指导，其中只要没有脱离权利要求和相应特征组合给出的保护范围，便可以实施不同的，尤其针对所述部件的功能和结构的变化方案。附图标记列表I 车轮2电动机(转向驱动装置)3转向齿杆3.1固定在转向齿杆上的止挡部件3.2固定在轿车上的可电动调节的止挡部件4控制器(转向驱动装置)5车轮罩
权利要求
1.一种用于电气限制具有转向驱动装置(2，4)的轮式交通运输工具的，尤其轿车的转向装置(1-4)的调节行程的方法，所述方法具有如下步骤: -在第一方向上调节(S20)所述转向装置(1-4)； -测取(S20)在第一方向上的第一最大调节行程OO ; -基于测取到的第一最大调节行程OO设定(S30)第一边界值(&+ΛΧ);以及 -基于第一边界值(\+ΛΧ)，电气限制(S70)所述转向装置在第一方向上的调节行程， 其中，通过所述转向驱动装置(2，4)测取第一最大调节行程00。
2.根据权利要求1所述的方法，其具有如下步骤: -在第二方向上调节(S20)所述转向装置(1-4)； -通过所述转向驱动装置(2，4)测取`(S20)在第二方向上的第二最大调节行程(Xk); -基于测取到的第二最大调节行程(Xk)设定(S30)第二边界值(χκ+Λ X);以及 -基于第二边界值(ΧΚ-ΛΧ)，电气限制(S70)所述转向装置在第二方向上的调节行程， 其中，可以区别设定第一和第二边界值(\+ Δ X ；χΕ- Δ χ)。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述转向驱动装置(2，4)基于作用力(y)，尤其是转矩，和/或电学变量(y)，尤其电流，测取(S20，S40)最大调节行程(^，χΕ)。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述转向驱动装置(2，4)在至少一个方向上调节(S20，S40)所述转向装置。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，在沿一个方向调节所述转向装置前，在所述转向装置上尤其临时地固定(Sio)至少一个确定最大调节行程的止挡部件。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，将通过所述至少一个止挡部件确定的最大调节行程减小一个预设值。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，基于所述轮式交通运输工具的可预设的特征参数，尤其是轮胎的尺寸(R)，设定(S30，S50)边界值。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，当更换了所述转向装置的至少一个部件(3)，并且该部件的构造和/或装配影响所述转向装置的最大调节行程时，则重新在至少一个方向上调节所述转向装置、通过所述转向驱动装置测取在所述方向上的最大调节行程，并基于测取到的最大调节行程设定所述边界值(S60)。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，设置所述转向驱动装置(2，4)用于辅助、传递和/或阻挡驾驶者对转向设备的转向操作。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，电气地通过所述转向驱动装置(2，4)和/或可电气调节的止挡(3.2)限制所述转向装置的调节行程。
11.一种用于轮式交通运输工具，尤其是轿车的转向装置(1-4)，其具有转向驱动装置(2,4)和用于电气限制调节行程的装置(2 ;3.2)，其中，设置所述转向装置用于执行如上述权利要求之一所述的方法。
全文摘要
本发明涉及对具有转向驱动装置(2，4)的轮式交通运输工具的，尤其是轿车的转向装置(1-4)的调节行程的电气限制，其具有如下步骤在第一方向上调节(S20)所述转向装置(1-4)；测取(S20)在第一方向上的第一最大调节行程(xL)；基于测取到的第一最大调节行程(xL)设定(S30)第一边界值(xL+△x)；以及基于第一边界值(xL+△x)，电气限制(S70)所述转向装置在第一方向上的调节行程，其中，通过所述转向驱动装置(2，4)测取第一最大调节行程(xL)。
文档编号B62D5/04GK103085862SQ20121043330
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者T.德根斯坦 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司