控制机动车辆中的转向系统的制作方法

文档序号:4081573阅读:163来源:国知局
控制机动车辆中的转向系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种控制机动车辆中的转向系统的方法,该系统被设计成用于将该机动车辆的一个方向盘角度转化成一个转向车轮的转向角度以便控制该机动车辆的横摆角度。该方法包括以下步骤:对方向盘角度的振荡和该横摆速率的振荡进行采样、检测方向盘角度的振荡与横摆速率的振荡之间的预定相位差、并且使得该方向盘角度到该转向角度的转化阻尼增大。
【专利说明】控制机动车辆中的转向系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机动车辆中的转向系统。具体而言,本发明涉及用于控制该转向系统的技术。

【背景技术】
[0002]机动车辆中的转向系统将方向盘的方向盘角度转化为转向车轮的转向角度,以便控制该机动车辆的横摆角度。横摆角度涉及机动车辆围绕其竖直轴线的旋转。在某些操纵过程中在转向系统中进行干预来维持机动车辆的方向稳定性的做法是已知的。例如,如果高速行进时快速转动方向盘并且接着释放,则该机动车辆的方向改变可能逐步扩大,从而具有该车辆发生打滑或倾翻的风险。这种效果能够被该机动车辆的悬架系统以车身与车轮之间的弹簧来增强。
[0003]为了避免这样的不受控行驶状态,通常以恒定速率用一个预定因子来阻尼该转向系统。这种阻尼可以防止转向角度或横摆角度的超额并且因此稳定该机动车辆。然而,这样做的缺点是,这种阻尼在整个行驶操作过程中都是激活的并且可能对于转向的感觉具有负面影响。该机动车辆的驾驶员可能将其感知为麻烦的,尤其是在较低速度的情况下。
[0004]DE 102009009032A1示出了用于检测在驾驶员已释放了方向盘时机动车辆的横摆振荡的一种方法。在这种情况下,对转向扭矩的和转向角加速度的转向角度的特征进行了检测和分析,从而能够预测横摆振荡的出现。提出了对检测到的横摆振荡进行主动补偿。
[0005]WO 2006/064343示出了用于影响机动车辆的转向系统的技术,其中如果已经检测到驾驶员不再抓住方向盘,则将改变转向角度所要求的方向盘力减小。提供了一种辅助驱动来减小这个所要求的力。


【发明内容】

[0006]本发明的潜在目的是指明用于控制机动车辆中的转向系统的改进技术,这种改进技术允许驾驶员直接控制机动车辆并且同时有助于避免该机动车辆的不稳定行驶状态。本发明借助于具有下述1、9和10的特征的一种方法、一种计算机程序产品、以及一种装置实现了此目的。下述2-8指明了多个优选实施例。
[0007]1.一种用于控制机动车辆中的转向系统的方法,其中该转向系统将该机动车辆的一个方向盘角度转化成一个转向车轮的转向角度以便控制该机动车辆的横摆速率,并且该方法包括以下步骤:
[0008]-对该方向盘角度的振荡和该横摆速率的振荡进行采样;
[0009]-检测该方向盘角度的振荡与该横摆速率的振荡之间的一个预定的相位差;并且
[0010]-增大该方向盘角度到该转向角度的转化阻尼。
[0011]2.如前述I所述的方法,其中该转向系统包括用于将一个方向盘力转化为该转向车轮处的放大的转向力的一个伺服转向系统。
[0012]3.如前述I或2所述的方法,其中在该相位差与该阻尼的增加之间存在一种连续的关系。
[0013]4.如前述之一所述的方法,其中该增大的阻尼是通过增大与该方向盘力相反的一个反作用力来引起的。
[0014]5.如前述之一所述的方法,其中该相位差是基于这些振荡的频率和时移来确定的。
[0015]6.如前述之一所述的方法,其中该相位差是在该方向盘角度的振荡与该横摆速率的振荡各自的半个周期的基础上确定的。
[0016]7.如前述之一所述的方法,其中该阻尼是基于该转向角度的变化速率来确定的。
[0017]8.如前述之一所述的方法,其中该阻尼是基于该机动车辆的行进速度来确定的。
[0018]9.一种计算机程序产品,具有用于当该计算机程序产品在一个处理装置上运行或者被储存在一个计算机可读数据介质上时执行如前述1-8之一所述的方法的程序代码装置。
[0019]10.一种用于控制机动车辆中的转向系统的控制装置,其中该转向系统将该机动车辆的一个方向盘角度转化成一个转向车轮的转向角度
[0020]以便控制该机动车辆的横摆角度,并且该控制装置包括以下元件:
[0021]-用于对该方向盘角度的振荡进行米样的一个第一米样装置;
[0022]-用于对该横摆速率的振荡进行采样的一个第二采样装置;
[0023]-用于确定该方向盘角度的振荡与该横摆速率的振荡之间的相位差的一个处理装置,以及
[0024]-用于在所确定的相位差超过一个预定阈值的条件下使得该方向盘角度到该转向角度的转化阻尼增大的一个阻尼装置。
[0025]机动车辆中的转向系统被设计成用于将该机动车辆的方向盘角度转化为一个转向车轮的转向角度,以便控制该机动车辆的横摆角度或横摆速率,横摆速率是横摆角度的时间导数。根据本发明的用于控制转向系统的方法包括以下步骤:对方向盘角度的振荡和该横摆速率的振荡进行采样、检测方向盘角度的振荡与横摆速率的振荡之间的预定相位差、并且在将该方向盘角度转化为该转向角度的过程中增大阻尼。
[0026]由此有可能在存在该相位差时比在不存在相位差时更强烈地对该转向系统进行阻尼。这种相位差具体可以在方向盘被快速致动并且接着被释放时出现。在常规控制方法的情况下,接着可能会出现机动车辆围绕竖直轴线的“离手振荡”。由于在检测到相位差时加强阻尼,如果可以假设驾驶员当前没有抓住方向盘的话就可以选择性地稳定该机动车辆。
[0027]该转向系统优选地包括用于将方向盘的力转化为转向车轮处放大的转向力的一个伺服转向系统。特别在伺服转向系统的情况下,可能重要的是对转向系统施加适当的阻尼以便实现在转向运动过程中对驾驶员的良好触觉反馈并且避免振荡行为,例如蛇行甩尾。
[0028]在一个实施例中,仅在该预定阈值上方对该阻尼进行修改。在另一个实施例中,在相位差与阻尼增加之间存在一种连续的关系。具体而言,可能存在一种线性关系或指数关系,以便使得对阻尼的适配是特别完整性的并且有可能没有任何显著的过渡。
[0029]在一个特别优选的实施例中,增大的阻尼是通过使得与方向盘的力相反的一个反作用力增大来引起的。这可以是容易控制的,特别是在与伺服转向系统组合的情况下。
[0030]在一个实施例中,相位差是在振荡的频率和时移的基础上确定的。由此有可能当例如实际上所发生的都是车辆所关心的时候快速地确定相位差而同时避免对移位的振荡的错误确定。
[0031]相位差优选地是在方向盘角度和横摆速率各自的半个振荡周期的基础上确定的。
[0032]相位差优选地是在方向盘角度和横摆速率各自的半个振荡周期的基础上确定的。这半个周期可能足以确定相位差。同时,半个周期通常足以确定振荡的存在。
[0033]在另一个实施例中,阻尼可以是基于转向角度的变化速率来确定的。在转向角度的变化速率逐渐增大的情况下,可以增大阻尼以便避免快速操纵并且同时抑制该机动车辆的不受控的横摆运动。
[0034]此外阻尼还可以是基于该机动车辆的行进速度来确定的。机动车辆行进越快,阻尼就可以越大。这尤其允许在低速范围内的精确驾驶、同时允许在闻速范围内的不危急的转向行为。
[0035]一种根据本发明的计算机程序产品包括用于当该计算机程序产品在一个处理装置上运行或者被储存在计算机可读数据介质上时执行所述方法的程序代码装置。
[0036]根据本发明的用于控制机动车辆中的上述转向系统的一种控制装置包括:用于对方向盘角度的振荡进行采样的一个第一采样装置、用于对横摆速率的振荡进行采样的一个第二采样装置、用于确定方向盘角度的振荡与横摆速率的振荡之间的相位差的一个处理装置、以及用于在所确定的相位差超过一个预定阈值的条件下使得该方向盘角度到转向角度的转化阻尼增大的一个阻尼装置。

【专利附图】

【附图说明】
[0037]现在参照附图来更详细地描述本发明,在附图中:
[0038]图1示出了机动车辆上的一个可控制的转向装置;
[0039]图2示出了用于控制图1中的转向装置的一种方法,并且
[0040]图3至图5示出了图1中的转向装置的特征。
具体实施方案
[0041]图1示出了机动车辆105上载有的一个转向装置100。一个转化装置110被设计成用于将该机动车辆105的一个方向盘115的方向盘角度转化成一个转向车轮120的转向角度。如果机动车辆105移动的同时车轮120的转向角度恒定为负或为正,则机动车辆105绘出一条顺时针或逆时针曲线,其中机动车辆105的横摆角度以对应方式下降或升高并且横摆速率为负或为正。该转化装置110优选是主动式的并且包括用于将方向盘115的方向盘力放大为在转向车轮120处的转向力的一个驱动装置。具体而言,该驱动装置可以是电动的或液压的。
[0042]对该转向运动的阻尼优选地可以借助于该转化装置110来进行。这优选地涉及适当地控制与方向盘115上的转向力相反的一个反作用力。如果这个反作用力高,则阻尼就闻。
[0043]为了控制这种阻尼,提供了一个装置125。该装置125包括:用于对方向盘115的方向盘角度进行米样的一个第一米样装置130、用于对机动车辆105的横摆速率进行米样的一个第二米样装置135、用于确定该方向盘角度的振荡与该横摆速率的振荡之间的相位差的一个处理装置140、以及用于在所确定的相位差高于一个预定阈值时增大该转化装置110的阻尼的一个阻尼装置145。该处理装置140可以包括用于确定方向盘角度的振荡与横摆速率的振荡的移位的一个第一功能块150、以及用于确定方向盘角度的振荡和横摆速率的振荡的频率的一个第二功能块155。一个第三功能块160可以基于所确定的频率和所确定的移位来确定相位差。所确定的相位差可以在一个第四功能块165中被转化成阻尼。在一个实施例中,当所确定的相位差已超过一个预定阈值时,可以增大该阻尼。在另一个实施例中,在升高的相位差与升高的阻尼之间可以存在一种连续的关系。具体而言,这种关系可以是线性的或指数的。
[0044]作为一种选择,该阻尼装置145是围绕一个基础阻尼170来调整的。这个基础阻尼170可以是恒定的或者可以是基于机动车辆105上的多个参数来确定的。例如,这个基础阻尼170可以是基于对车轮120处的转向角度的变化速率进行采样的一个第三采样装置的采样值、或是基于对机动车辆105的行进速度进行采样的一个第四采样装置180的采样值来确定的。
[0045]图2示出了用于控制图1的转向装置100的一种方法200的顺序图。具体而言,该方法200是为在处理装置140上运行而设计的。为此目的,该处理装置140可以被构造成一个分立的单元或者可以优选地被设计成一个可编程微型计算机。
[0046]在第一步骤205中,确定机动车辆105的横摆速率。横摆速率是指机动车辆105围绕竖直轴线的旋转速度。在一个实施例中,通过确定横摆角度并且生成其时间导数可以实现这一目的。在步骤210中,确定横摆速率的振荡。如果不存在振荡或者如果振荡的幅值太低,则方法200可以在此刻终止。
[0047]在步骤215中,对方向盘115的转向角度进行采样。在步骤220中,确定转向角度的振荡。如果不存在振荡或者如果振荡的幅值太低,则方法200可以在此刻终止。
[0048]基于在步骤210和220中所确定的这些振荡,接着在步骤225中确定这些振荡之间的时移,并且在步骤230中确定这些振荡的频率。如果这些振荡的频率不重合,则方法200可以在此刻中止。在步骤235中,接着基于所确定的时移和所确定的频率来确定横摆速率的振荡相对于转向角度的振荡的相位差。
[0049]在步骤240中,进行检验以确定所确定的相位差是否超过了一个预定阈值。在此情况下,应该升高对图1的转向装置100的阻尼。作为一个替代方案,还有可能在步骤240中基于所确定的相位差来确定阻尼,其中优选地假定例如具有线性或指数性质的一种连续的关系。在步骤245中使得所确定的阻尼可供使用。
[0050]在步骤245中提供的阻尼还可以考虑多个其他参数。例如,可以在步骤250中对机动车辆的行进速度进行采样,或者可以在步骤255中对转向角度的变化速率进行采样。在步骤260中可以用这个信息来确定基础阻尼,在步骤245中,基于在步骤235中所确定的、在横摆速率的振荡与转向角度的振荡之间的相位差对该基础阻尼进行了修改。然而,这个基础阻尼及其确定可以是任选的。
[0051]最后,在步骤245中提供的阻尼被应用于步骤265中,例如通过激活位于方向盘115与可转向车轮120之间的转化装置110来对方向盘角度到转向角度的这种转化执行该预定的阻尼。
[0052]图3示出了在50km/h的弯曲道路行程过程中图1的转向装置100处的特征。在底部区域中示出了方向盘角度305和横摆速率310。在顶部区域中示出了方向盘角度305的振荡与横摆速率310的振荡之间的、经过数学确定之后的相位差315。在水平方向上绘出了时间并且这个时间适用于顶部和底部区域二者。将清楚的是,只有在方向盘角度305和横摆速率310已经振荡了至少半个周期之后,才能确定相位差315。于是这两个特征305和310的频率是明显的,从而允许确定该相位差。
[0053]图4示出了与图3对应的展示,其中使用了在约80km/h下的车道改变作为潜在的操纵。
[0054]图5示出了另一个对应的展示,其中方向盘115已在约80km/h的速度下被转动(“猛扭”)并且接着被释放。这种操纵被称为“离手操纵”。可以看到,这个操纵过程中的相位差315远高于在图3和图4的操纵情况下的相位差。当超过了相位差315的一个限定的阈值时,可以实施增大的转向阻尼。这个阈值可以是例如约0.8至1.1。
【权利要求】
1.一种用于控制机动车辆(105)中的转向系统(100)的方法(200),其中该转向系统(100)将该机动车辆(105)的一个方向盘角度(305)转化成一个转向车轮(120)的转向角度,以便控制该机动车辆(105)的横摆速率(310),并且该方法(200)包括以下步骤: -对该方向盘角度(305)的振荡和该横摆速率(310)的振荡进行采样(205,215); -检测(235)该方向盘角度(305)的振荡与该横摆速率(310)的振荡之间的一个预定的相位差;并且 -增大(245)该方向盘角度(305)到该转向角度的转化阻尼。
2.如权利要求1所述的方法(200),其中该转向系统(100)包括用于将一个方向盘力转化为该转向车轮(120)处的放大的转向力的一个伺服转向系统。
3.如权利要求1或2所述的方法(200),其中在该相位差与该阻尼的增加之间存在一种连续的关系。
4.如权利要求1或2所述的方法(200),其中增大的阻尼是通过增大(245)与该方向盘力相反的一个反作用力来引起的。
5.如权利要求1或2所述的方法(200),其中该相位差(315)是基于这些振荡的频率和时移来确定的。
6.如权利要求1或2所述的方法(200),其中该相位差(315)是在该方向盘角度(305)的振荡与该横摆速率(310)的振荡各自的半个周期的基础上确定的。
7.如权利要求1或2所述的方法(200),其中该阻尼是基于该转向角度的变化速率来确定(245)的。
8.如权利要求1或2所述的方法(200),其中该阻尼是基于该机动车辆的行进速度来确定的。
9.一种计算机程序产品,具有用于当该计算机程序产品在一个处理装置上运行或者被储存在一个计算机可读数据介质上时执行如以上权利要求之一所述的方法(200)的程序代码装置。
10.一种用于控制机动车辆(105)中的转向系统(100)的控制装置(125),其中该转向系统(100)将该机动车辆(105)的一个方向盘角度(305)转化成一个转向车轮(120)的转向角度以便控制该机动车辆(105)的横摆角度,并且该控制装置(125)包括以下元件: -用于对该方向盘角度(305)的振荡进行采样的一个第一采样装置(130); -用于对该横摆速率(310)的振荡进行采样的一个第二采样装置(135); -用于确定该方向盘角度(305)的振荡与该横摆速率(310)的振荡之间的相位差的一个处理装置(140),以及 -用于在所确定的相位差超过一个预定阈值的条件下使得该方向盘角度(305)到该转向角度的转化阻尼增大的一个阻尼装置(145).
【文档编号】B62D137/00GK104443021SQ201410464613
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】A·尤塞尔曼, G·里维拉扎戈 申请人:F·波尔希名誉工学博士公司
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