用于自动驾驶车辆的转向系统和转向自动驾驶车辆的方法
【专利摘要】本发明公开了用于自动驾驶车辆的转向系统和转向该车辆的方法。当动力转向控制器处于第一模式中时，制动装置可在第一阶段中操作以制动车辆，并且当动力转向控制器处于第二操作模式中时，制动装置可在第二阶段中操作以转向车辆。主控制器与摩擦装置通讯，以当动力转向控制器处于第一模式中并且制动装置处于第一阶段中时，向摩擦装置发出致动到分离位置的信号，并且在动力转向控制器处于第二模式并且制动装置在第二阶段中时，向摩擦装置发出致动到接合位置以将转向盘固定在初始位置中的信号，以允许制动装置转向车辆。
【专利说明】用于自动驾驶车辆的转向系统和转向自动驾驶车辆的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于自动驾驶车辆的转向系统和转向自动驾驶车辆的方法。
【背景技术】
[0002]正在开发自动驾驶车辆来在没有人驾驶员转向车辆的情况下导航车辆。正在开发例如视觉传感器等各种部件，以沿道路引导自动驱动车辆、识别周围车辆和将车辆保持在其车道内。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种用于自动驾驶车辆的转向系统。该转向系统包括转向组件，其中转向组件包括围绕纵向轴线可旋转的转向盘。该转向系统还包括动力转向控制器，其联接到转向组件，并且具有第一和第二模式。该转向系统进一步包括与动力转向控制器通讯的主控制器。另外，该转向系统包括与主控制器通讯的制动系统。制动系统包括与主控制器通讯的制动装置。当动力转向控制器处于第一模式中时，该制动装置可在第一阶段中操作以制动车辆，并且当动力转向控制器处于第二操作模式中时，该制动装置可在第二阶段中操作以转向车辆。该转向系统进一步包括联接到转向组件的摩擦装置。该摩擦装置可在松开转向组件以允许转向盘围绕纵向轴线旋转的分离位置和接合转向组件以将转向盘固定在初始位置中的接合位置之间运动。主控制器与摩擦装置通讯，以当动力转向控制器处于第一模式中并且制动装置处于第一阶段中时，向摩擦装置发出致动到分离位置的信号，并且在动力转向控制器处于第二模式并且制动装置在第二阶段中时，向摩擦装置发出致动到接合位置以将转向盘固定在初始位置中的信号，从而允许制动装置转向车辆。
[0004]本发明还提供一种用于自动驾驶车辆的转向方法。该方法包括确定动力转向控制器处于第一模式和不同于第一模式的第二模式之一的步骤。主控制器被发送动力转向控制器处于第一模式中的信号。制动装置被通过主控制器发送信号，以响应于动力转向控制器处于第一模式中，在第一阶段中操作。摩擦装置被通过主控制器发送信号，以响应于动力转向控制器处于第一模式中，在分离位置中操作，以使转向盘可旋转。该方法进一步包括向主控制器发出动力转向控制器处于第二模式中的信号。制动装置被通过主控制器发送信号，从而响应于动力转向控制器处于第二模式中，从第一阶段转换到在第二阶段中操作，以使制动装置在第二阶段中转向车辆。响应于动力转向控制器正处于第二模式中，摩擦装置被从分离位置致动到接合位置。当摩擦装置处于接合位置中，转向组件被与摩擦装置接合，以将转向盘固定在初始位置中，以使制动装置在第二阶段中转向车辆。
[0005]本发明还提供用于自动驾驶车辆的另一种转向方法。当车辆的主转向中发生中断时，致动第一制动器和第二制动器中的至少一个，以产生转向车辆的至少一个偏转力矩。当致动第一和第二制动器中的至少一个以转向车辆时，转向组件被与摩擦装置接合，以将转向盘固定在初始位置中。
[0006]因此，该转向系统提供用于自动驾驶车辆的主转向的备用系统，这允许制动系统在一些情形转向车辆，例如当主转向中发生中断时。例如，由制动系统产生的至少一个偏转力矩将转向车辆，同时摩擦装置将转向盘固定在初始位置中。
[0007]详细的描述和图或附图是对本发明的支持和描述，但是本发明的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了实现要求保护的本发明的最佳模式和其他实施例，但是存在多种可替代设计和实施例来实践所附权利要求中限定的本发明。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是用于自动驾驶车辆的转向系统的示意性俯视图。
[0009]图2是转向组件的示意性立体视图。
[0010]图3是转向图1和2的车辆的方法的示意性流程图。
[0011]图4是转向图1和2的车辆的另一种方法的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0012]参照附图，其中，整个几幅视图中，相似的数字标示相似或对应的部件，用于自动驾驶车辆12的转向系统10显示在图1中。而且，如图3和4中所示，本发明还提供转向自动驾驶车辆12的方法1000，2000，所述方法将在下面详细讨论。具体地，本文公开的转向车辆12的转向系统10和方法1000，2000提供在一些情况下用于车辆12的主转向的备用系统。例如，该备用系统可在车辆12的主转向出现中断时致动。
[0013]通常，自动驾驶车辆12可在驾驶员座位中没有人或人类控制或转向的情况下沿道路、街道等运动和停止。换句话说，目的地可被输入或编程到自动驾驶车辆12的计算机中，并且车辆12将自身沿道路(一条或多条)等驾驶，并且停止在期望位置处，而没有人类驾驶员手动转向车辆12。应意识到，各种传感器、控制器等可被用于将自动驾驶车辆12保持在道路上的期望车道中。
[0014]参照图1和2，转向系统10包括转向组件14。转向组件14沿道路(一条或多条)等转向或导向车辆到达期望位置。转向组件14可包括多个部件，这些部件中的一些在下面讨论。例如，转向组件14包括可围绕纵向轴线18旋转的转向盘16。通常，转向盘16被驾驶员用于转向非自动驾驶车辆。在下面讨论的一些情形下，本文讨论的自动驾驶车辆12的转向盘16可被用于手动转向车辆12。例如，在一些情形下，例如当车辆12的主转向如下面讨论的中断时，转向盘16可由驾驶员触及或抓握，以手动转向车辆12。
[0015]返回到图2，转向组件14可包括可围绕纵向轴线18旋转的转向柱20。通常，转向盘16附接到转向柱20，以使转向盘16和转向柱20围绕纵向轴线18共同旋转。因此，转向盘16和转向柱20中的一个的旋转造成转向盘16和转向柱20中的另一个的旋转。换句话说，转向盘16和转向柱20 —起旋转。可任选地，转向柱20可以是倾斜和/或伸缩转向柱20。因此，转向柱20可例如相对于驾驶员座位上下倾斜，以将转向盘16定位在期望位置中。而且，转向柱20可例如相对于驾驶员座位前后伸缩，以将转向盘16定位在期望位置中。
[0016]通常，转向柱20可包括联接到车辆12的支架22，用于支撑转向柱20。换句话说，支架22被附接或安装到车辆2，并且支撑转向柱20，以使转向柱20可独立于支架22旋转。例如，在一些实施例中，转向柱20可相对于支架22倾斜和/或伸缩。应意识到，转向柱20可包括本文没有具体讨论的其他部件。
[0017]继续参照图2，转向组件14可包括中间轴24，该中间轴24操作地联接到转向柱20，以使中间轴24和转向柱20共同旋转。换句话说，转向柱20和中间轴24—起旋转。因此，转向盘16、转向柱20和中间轴24 —起旋转。应意识到，中间轴24可通过万向节26或任何其他适当部件(一个或多个)操作地联接到转向柱20。
[0018]另外，继续参照图2，转向组件14可包括转向齿轮机构28，转向齿轮机构28操作地联接到中间轴24，其中中间轴24布置在转向齿轮机构28和转向柱20之间。中间轴24可通过万向节30或任何其他适当部件(一个或多个)操作地联接到转向齿轮机构28。因此，例如中间轴24的远端具有万向节26、30。转向齿轮机构28将在下面进一步讨论。
[0019]返回图1，转向系统10还包括联接到转向组件14并且具有第一模式和第二模式的动力转向控制器32。因此，动力转向控制器32与转向组件14通讯，并且监测转向组件14。通常，第一和第二模式彼此不同。例如，第一模式可以是转向组件14以第一操作状态运行时，并且第二模式可以是转向组件14以第二操作状态运行时。第一操作状态可以是车辆12在转向盘16没有由驾驶员使用的情况下操作时。第二操作状态可以是车辆12由驾驶员转向时，例如在车辆12的主转向已经中断时。第一和第二操作状态进一步在下面讨论。可任选地，动力转向控制器32可布置在动力转向模块中，所述动力转向模块联接到转向组件14。动力转向模块可容纳其他转向部件，例如传感器等，或本文没有具体讨论的部件。
[0020]图1中示意性显示的动力转向控制器32可被实现为与车辆12的多个部件通讯的数字计算机装置或多个这样的装置。结构上，动力转向控制器32可包括至少一个微处理器34，以及足够的有形非瞬时性存储器36，例如只读存储器(ROM)、闪存、光学存储器、其他磁存储器等。动力转向控制器32可还包括任何所需的随机访问存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、高速时钟、模拟-数字(Α/D)和/或数字-模拟(D/Α)电路和任何输入/输出电路或装置以及任何适当信号调制和缓冲电路。执行用于转向车辆12的方法1000、2000的指令记录在存储器36中，并且根据需要由微处理器(一个或多个)34执行。
[0021]转向系统10进一步包括与动力转向控制器32通讯的主控制器38。图1中示意性显示的主控制器38可被实现为与车辆12的多个部件通讯的数字计算机装置或多个这样的装置。结构上，主控制器38可包括至少一个微处理器40，以及足够的有形非瞬时性存储器42，例如只读存储器(ROM)、闪存、光学存储器、其他磁存储器等。主控制器38可还包括任何所需的随机访问存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPR0M)、高速时钟、模拟-数字(A/D)和/或数字-模拟(D/Α)电路和任何输入/输出电路或装置以及任何适当信号调制和缓冲电路。执行用于转向车辆12的方法1000，2000的指令记录在存储器42中，并且根据需要由微处理器(一个或多个)40执行。可任选地，主控制器38可布置在控制器模块中，并且其他部件，例如传感器等，或本文没有具体讨论的部件可布置在控制器模块中。
[0022]另外，转向系统10包括与主控制器38通讯的制动系统44。更具体地，制动系统44可包括与主控制器38通讯的制动控制器46。制动系统44进一步包括与主控制器38通讯的制动装置48。更具体地，制动控制器46可与第一主控制器38和制动装置48通讯。图1中示意性显示的制动控制器46可被实现为与车辆12的多个部件通讯的数字计算机装置或多个这样的装置。结构上，制动制器46可包括至少一个微处理器50，以及足够的有形非瞬时性存储器52，例如只读存储器(ROM)、闪存、光学存储器、其他磁存储器等。制动控制器46可还包括任何所需的随机访问存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、高速时钟、模拟-数字(A/D)和/或数字-模拟(D/A)电路和任何输入/输出电路或装置以及任何适当信号调制和缓冲电路。执行用于转向车辆12的方法1000、2000的指令记录在存储器52中，并且根据需要由微处理器(一个或多个)50执行。
[0023]通常，当动力转向控制器32处于第一模式中时，制动装置48可在第一阶段中操作以制动车辆12，并且当动力转向控制器32处于第二操作模式中时，制动装置48可在第二阶段中操作以转向车辆12。例如，当转向组件14在第一操作状态下运行时，制动装置48在第一阶段中操作以停止车辆12的运动、减慢车辆12并且阻止车辆12的运动，以使车辆在转向盘16没有由驾驶员使用时被转向。因此，当制动装置48在第一阶段中操作时，转向组件14在没有使用驾驶员的情况下转向车辆12。而且，例如，当转向组件14以第二操作状态运行时，制动装置48在第二阶段中操作，以沿道路转向车辆12或引导车辆12，以使车辆12由驾驶员转向。主控制器38与制动控制器46通讯，以向制动控制器46发出制动装置48将在哪个阶段中操作的信号。因此，制动控制器46响应于主控制器38发出制动装置48在第一和第二阶段中的一个中操作的信号。
[0024]参照图1和2，转向系统10还包括联接到转向组件14的摩擦装置54。摩擦装置54可在松开转向组件14以允许转向盘16围绕纵向轴线18旋转的分离位置和接合转向组件以将转向盘16固定在初始位置中的接合位置之间运动。主控制器38与摩擦装置54通讯，以当动力转向控制器32处于第一模式中并且制动装置48处于第一阶段中时，向摩擦装置54发出致动到分离位置的信号，并且在动力转向控制器32处于第二模式中并且制动装置48在第二阶段中时，向摩擦装置54发出致动到接合位置以将转向盘16固定在初始位置中的信号，从而允许制动装置48转向车辆12。因此，当摩擦装置54处于分离位置中时，转向盘16可围绕纵向轴线18自由地或无限制地旋转。而且，当摩擦装置54处于接合位置中时，转向盘16被固定在初始位置中，以使转向盘16不能自由旋转，并且因此转向盘16的旋转被限制。
[0025]如图1和2中所示，摩擦装置54可在多个位置中联接到转向组件14。例如，在一个实施例中，摩擦装置54联接到转向柱20，以使摩擦装置54在处于接合位置中时接合转向柱20，从而将转向盘16固定在初始位置中。作为另一个示例，在一个实施例中，摩擦装置54联接到中间轴24，以使摩擦装置54在处于接合位置中时接合中间轴24，从而将转向盘16固定在初始位置中。作为又一个示例，在一个实施例中，摩擦装置54联接到转向齿轮机构28，以使摩擦装置54在处于接合位置中时接合转向齿轮机构28，从而将转向盘16固定在初始位置中。通常，一个摩擦装置54在上面指出的位置中的一个中联接到转向组件
14。应意识到，不止一个摩擦装置54可在上面指出的位置中的一个或多个中被联接到转向组件14。而且，摩擦装置54仅出于示例目的示意性地显示在图1和2中，并且可为任何适当配置，例如离合器、减震器、磁装置、电磁装置、摩擦片、皮带驱动摩擦装置等。
[0026]返回到图1，制动装置48可包括操作地联接到第一车轮58的第一制动器56，和操作地联接到第二车轮62的第二制动器60。例如，第一和第二车轮58、62可以是3或4车轮车辆12的前车轮。应意识到，第一车轮58可以是2或3车轮车辆12的前车轮，并且第二车轮62可以是其后车轮。
[0027]而且,制动系统44可包括与制动控制器46和第一车轮58的第一制动器56通讯的第一传感器64，以当制动装置48处于第二阶段中时，选择地致动第一制动器56。另外，制动系统44可包括与制动控制器46和第二车轮62的第二制动器60通讯的第二传感器66,以当制动装置48处于第二阶段中时，选择地致动第二制动器60。因此，第一和第二传感器64、66每一个与制动控制器46通讯，以使制动控制器46向第一和/或第二传感器64、66发出第一和/或第二制动器56、50中的哪一个将被致动的信号。因此，当制动装置48处于第二阶段中时，转向组件14以第二操作状态运行，以使车辆12由制动装置48转向，直到驾驶员使用转向盘16，如下面所讨论的。应意识到，第一和第二传感器64、66也可用作防抱死传感器，以当例如在冰上滑动等时使车辆减慢。
[0028]继续参照图1，制动装置48也可包括操作地联接到第三车轮70的第三制动器68，和操作地联接到第四车轮74的第四制动器72。例如，第三和第四车轮70、74可以是3或4车轮车辆12的后车轮。
[0029]另外，制动系统44可包括与制动控制器46和第三车轮70的第三制动器68通讯的第三传感器76’以当制动装置48处于第二阶段中时，选择地致动第三制动器68。制动系统44可进一步包括与制动控制器46和第四车轮74的第四制动器72通讯的第四传感器78，以当制动装置48处于第二阶段中时，选择地致动第四制动器72。因此，第三和第四传感器76,78每一个与制动控制器46通讯，以使制动控制器46向第三和/或第四传感器76、78发出第三和/或第四制动器68、72中的哪一个将被致动的信号。因此，当制动装置48处于第二阶段中时，转向组件14以第二操作状态运行，以使车辆12由制动装置48转向，直到驾驶员使用转向盘16，如上面提到的。应意识到，第三和第四传感器76、78可还用作防抱死制动传感器，以当例如在冰上滑动等时减慢车辆12。可任选地，制动控制器46和/或第一、第二、第三、第四传感器64、66、76、78可布置在制动模块中。还应意识到，其他制动部件，例如传感器等，或本文没有具体讨论的部件可布置在制动模块中。
[0030]制动控制器46可在制动装置48处于第二阶段中时向第一、第二、第三和第四传感器64，、66、76、78中的至少一个发出信号，以致动第一、第二、第三和第四制动器56、60、68、72的相应的至少一个，从而转向车辆12。当摩擦装置54处于接合位置中，以使转向盘16固定在初始位置中时，并且当第一、第二、第三和第四制动器56，、60，、68，、72中的一个或多个被致动时，形成或产生一个或多个偏转力矩，从而转向车辆12。换句话说，当制动装置48处于第二阶段中时，一个或多个制动器扭矩偏转力矩可由制动系统44产生，从而转向车辆12。当制动装置48处于第二阶段中时，保持转向盘16处于初始位置中防止或最小化转向盘16由于迫使转向盘16自对齐(self-align)的扭矩造成的旋转。当制动装置48处于第二阶段中时，转向盘16的旋转可抵消由制动器56，、60、68、72产生的偏转力矩；因此，转向盘16被固定在初始位置中以最小化这样的抵消。因此，当转向盘16固定在初始位置中时，这模拟驾驶员保持或抓握转向盘16。因而，将转向盘16固定在初始位置中允许制动装置48转向车辆12，其中转向盘16产生最小影响。
[0031]继续参照图1，转向组件14可包括齿轮齿条设备80，该齿轮齿条设备80操作地联接到转向齿轮机构28，并且向外远离转向组件14延伸到彼此相对的远端。通常，第一和第二车轮58、62操作地连接到相应的远端。换句话说，第一和第二车轮58、62操作地联接到齿轮齿条设备80。
[0032]而且，转向齿轮机构28包括电动马达82，以响应于转向盘16的旋转辅助使齿轮齿条设备80运动，从而枢转第一和第二车轮58，62并且转向车辆12。因此，电动马达82操作地联接到转向齿轮机构28，并且因而联接到齿轮齿条设备80，以辅助转向盘16的旋转。因此，转向齿轮机构28的致动造成电动马达82被致动，以辅助齿轮齿轮设备80运动，并且因而使第一和第二车轮58、62相应运动。通常，动力转向控制器32与电动马达82通讯；并且因而，动力转向控制器32可向电动马达82发出信号以选择地致动。因此，电动马达82用作用于转向组件14的动力转向辅助装置。
[0033]动力转向控制器32可检测是否转向组件14正以第一或第二操作状态运行。因此，动力转向控制器32向主控制器38发出转向组件14正在以第一和第二操作状态中的哪一个状态运行。例如，如果动力转向控制器32检测到电动马达82没有致动来辅助齿轮齿条设备80，并且因而没有致动来辅助转向盘16，则动力转向控制器32将向主控制器38发出转向组件14处于第二操作状态下的信号。电动马达82可以是车辆12的主转向的一部分，因此，如果动力转向控制器32检测到电动马达82的运行中断，则动力转向控制器32将向主控制器38发出激活备用系统来转向车辆12的信号。应意识到，车辆12的主转向可包括电动马达82、齿轮齿条设备80、转向齿轮机构28、中间轴24和转向柱20中的一个或多个。
[0034]参照图1，转向系统10可进一步包括联接到转向盘16的接触传感器84，以检测在转向盘16上的接触。通常，接触传感器84与主控制器38通讯。在一些状态下，接触传感器84与主控制器38通讯，以使在转向盘16上的接触向主控器38发出信号，以通知制动装置48从第二阶段转换回到第一阶段，并且通知摩擦装置54从接合位置转换回到分离位置。简单来说，当动力转向控制器32处于第二模式下时，一旦由驾驶员进行的接触被在转向盘16上检测到，则转向盘16不再被固定在初始位置中，并且驾驶员可旋转转向盘16以转向车辆12。应意识到，如果转向盘16被接触，但是接触传感器84没有向主控制器38发出该接触的信号，则由摩擦装置54施加到转向组件14的摩擦可由驾驶员超驰，以使驾驶员可转向车辆12。换句话说，被施加到转向组件14的摩擦可将转向盘16固定在初始位置中，同时还允许驾驶员克服该摩擦并且旋转转向盘16来转向车辆12，如果该摩擦装置54在转向盘16已经被接触之后保持在接合位直中。
[0035]继续参照图1，转向系统10可进一步包括转向盘控制器86，其与接触控制器84和主控制器38通讯。因此，在一些实施例中，当动力转向控制器32处于第二模式中时，在转向盘16上检测到接触时，接触传感器84通知转向盘控制器86该接触，并且转向盘控制器86通知主控制器38该接触已经被接触传感器84检测到。因此，接触传感器84和主控制器38彼此可直接通讯，如由图1中其之间的虚线所示，或接触传感器84和主控制器38可彼此通过转向盘控制器86通讯，如图1中由从接触传感器84到转向盘控制器和主控制器38的实线所示。
[0036]图1中示意性显示的转向盘控制器86可被实现为与车辆12的多个部件通讯的数字计算机装置或多个这样的装置。结构上，转向盘控制器86可包括至少一个微处理器88，以及足够的有形非瞬时性存储器90，例如只读存储器(ROM)、闪存、光学存储器、其他磁存储器等。转向盘控制器86可还包括任何所需的随机访问存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、高速时钟、模拟-数字(A/D)和/或数字-模拟(D/A)电路和任何输入/输出电路或装置以及任何适当信号调制和缓冲电路。执行用于转向车辆12的方法1000、2000的指令记录在存储器90中，并且根据需要由微处理器(一个或多个)88执行。可任选地，转向盘控制器86可布置在控制器模块中，并且其他部件，例如传感器等，或本文没有具体讨论的部件可布置在转向盘16模块中。
[0037]参照图3，本发明还提供上面简要提到的转向自动驾驶车辆12的方法1000。方法1000包括步骤1002,确定动力转向控制器32处于第一模式和不同于第一模式的第二模式之一。如上面讨论的，第一模式可以是转向组件14以第一操作状态运行时，并且第二模式可以是转向组件14以第二操作状态运行时。还如上面讨论的，例如第一操作状态出现在车辆12正被操作而转向盘16没有正在由驾驶员使用时，并且第二操作状态出现在车辆12由驾驶员转向时。
[0038]方法1000还包括步骤1004，向主控制器38发出动力转向控制器32处于第一模式中的信号，和步骤1006，向主控制器38发出动力转向控制器32处于第二模式中的信号。因此，主控制器38和动力转向控制器32彼此连续通讯，以使主控制器38连续地接收来自动力转向控制器32的信号，以指不动力转向控制器32处于哪一个模式中。根据动力转向控制器32处于哪一个模式中，将确定是否车辆12正在以第一操作状态还是以第二操作状态操作。
[0039]当动力转向控制器32处于第一模式中，并且转向组件14以第一操作状态运行时，在该状态下，方法1000进一步包括步骤1008，通过主控制器38向制动装置48发出信号，以响应于动力转向控制器32处于第一模式中而在第一阶段中操作。进一步地，方法1000包括步骤1010，通过主控制器38向摩擦装置54发出信号，以响应于动力转向控制器32处于第一模式中而在分离位置中操作，以使转向盘16可旋转。因此，通常制动装置48和摩擦装置54每一个与主控制器38连续通讯，以使主控制器38连续地发出制动装置48将以哪一个阶段操作并且摩擦装置54将在哪一个位置中操作的信号。当动力转向控制器32保持在第一模式中时，制动装置48保持在第一阶段中。类似地，当动力转向控制器32保持在第一模式中时，摩擦装置54保持在分离位置中。
[0040]当制动装置48处于第一阶段中，并且摩擦装置54处于分离位置中时，转向盘16可旋转。简单来说，当摩擦装置54处于分离位置中时，转向盘16可围绕纵向轴线18自由地或无限制地旋转。因此，当动力转向控制器32处于第一模式中时，转向组件14以第一操作状态操作，以使车辆12被转向而转向盘16没有正在由驾驶员使用，其中，当转向组件14操作以转向车辆12时，制动装置48根据需要操作以减慢或停止车辆12。因此，例如，当电动马达82辅助运动齿轮齿条设备80，并且因而辅助旋转转向盘16时，动力转向控制器32将保持在第一模式中，并且车辆12将继续向其目的前进地而没有由驾驶员手动转向。
[0041]当主控制器38已经被发送动力转向控制器32处于第二模式中，并且转向组件14正在以第二操作状态运行的信号时，在该状态下，动力转向控制器32已经从第一模式转换到第二模式。例如，当电动马达82没有致动以运动齿轮齿条时，动力转向控制器32可从第一模式转换到第二模式。换句话说，当在车辆12的动力转向中存在中断时，第二模式可进行。因此，当动力转向控制器32处于第二模式中时，驾驶员将手动地转向车辆12，如下面所讨论的。通常，第一模式在第二模式之前进行。
[0042]方法1000进一步包括步骤1012，通过主控制器38向制动装置48发出信号，从而响应于动力转向控制器32处于第二模式中而从第一阶段转换到在第二阶段中操作，以使制动装置48在第二阶段中转向车辆12。更具体地，响应于动力转向控制器32处于第二模式中，通过主控制器38向制动装置48发出信号，以从第一阶段转换到在第二阶段中操作的步骤1012可包括，响应于动力转向控制器32处于第二模式中，通过主控制器38向制动控制器46发出信号，以致动制动装置48在第二阶段中操作。因此，如上面所讨论的，制动装置48与主控制器38连续通讯，以使主控制器38连续地发出制动装置48将在哪一个阶段中操作的信号。进一步地，方法1000可包括步骤1014，响应于制动装置48正处于第二阶段中，致动第一、第二、第三和第四制动器56、60、68、72中的一个或多个，以转向车辆12。因此，响应于制动装置48正处于第二阶段中而致动第一、第二、第三和第四制动器56、60、68、72中的一个或多个的步骤1014可包括当车辆12的主转向中出现中断时，致动第一、第二、第三和第四制动器56，、60、68、72，中的一个或多个以产生至少一个偏转力矩来转向车辆12。
[0043]方法1000还包括步骤1016，响应于动力转向控制器32正处于第二模式中，致动摩擦装置54从分离位置到接合位置。更具体地，响应于动力转向控制器32正处于第二模式中，致动摩擦装置54从分离位置到接合位置的步骤1016可包括，响应于动力转向控制器32处于第二模式中，通过主控制器38向摩擦装置54发出信号，以致动从分离位置到接合位置。如上面所讨论的，摩擦装置54与主控制器38连续通讯，以使主控制器38连续地发出摩擦装置54正在哪一个位置中操作的信号。通常，在一些实施例中，响应于动力转向控制器32正处于第二模式中，通过主控制器38向制动控制器46发出信号以致动制动装置48在第二阶段中操作的步骤，和响应于动力转向控制器32正处于第二模式中，通过主控制器38向摩擦装置54发出信号以致动从分离位置到接合位置的步骤，两者通过与主控制器38通讯同时发生。
[0044]进一步地，方法1000包括步骤1018，当摩擦装置54处于接合位置中，接合转向组件14与摩擦装置54，以将转向盘16固定在初始位置中，以使制动装置48在第二阶段中转向车辆12。因此，在一个实施例中，接合转向组件14与摩擦装置54的步骤1018可包括当摩擦装置54处于接合位置中时，接合转向柱20和摩擦装置54，以将转向盘16固定在初始位置中。在另一个实施例中，接合转向组件14与摩擦装置54的步骤1018可包括当摩擦装置54处于接合位置中时，接合中间轴24和摩擦装置54，以将转向盘16固定在初始位置中。在又一个实施例中，接合转向组件14与摩擦装置54的步骤1018可包括当摩擦装置54处于接合位置中时，接合转向齿轮机构28和摩擦装置54，以将转向盘16固定在初始位置中。
[0045]如上面所讨论的，当摩擦装置54处于接合位置中，以使转向盘16固定在初始位置中时，并且当第一、第二、第三和第四制动器56，、60、68、72中的一个或多个被致动时，形成或产生一个或多个偏转力矩，从而转向车辆12。当制动装置48处于第二阶段中时，保持转向盘16处于初始位置中防止或最小化转向盘16由于迫使转向盘16自对齐的扭矩造成的旋转。当制动装置48处于第二阶段中时，转向盘16的旋转可通过自对齐抵消由制动器56，、60，、68，、72产生的偏转力矩；因此，转向盘16被固定在初始位置中，以最小化这样的抵消。因此，当转向盘16被固定在初始位置中时，这模拟驾驶员握持转向盘16，以允许制动装置48转向车辆12，直到驾驶员实际上接触或触及转向盘16，如下面讨论的。
[0046]方法1000可进一步包括步骤1020，将接触传感器84联接到转向盘16，其中接触传感器84与主控制器38通讯。另外，方法1000可包括步骤1022，当动力转向控制器32处于第二模式中时，通过接触传感器84检测转向盘16上的接触。方法1000可还包括步骤1024，在动力转向控制器32处于第二模式中时，通过接触传感器84向主控制器38发出在转向盘16上检测到接触的信号。例如，当驾驶员在动力转向控制器32处于第二模式中时接触、使用或触及转向盘时，接触传感器84在转向盘16上检测到该接触或触及，并且向主控制器38发出转向盘16正在被接触或触及的信号。应意识到，主控制器38可通过转向盘控制器86发出接触传感器84是否检测到转向盘16上的接触的信号。因此，通过接触传感器84向主控制器38发出检测到接触的信号的步骤1024可包括通过转向盘控制器86向主控制器38发出由接触传感器84检测到在转向盘16上的接触的信号。制动装置48将继续在第二阶段中操作，并且摩擦装置54将继续在接合位置中操作，直到接触被在转向盘16上检测到，并且通知主控制器38。
[0047]当由接触传感器84检测到接触时，并且驾驶员已经接管手动转向车辆12，而动力转向控制器32保持在第二模式中时，在该状态下，方法1000可包括步骤1026，通过主控制器38向制动装置48发出信号，以在动力转向控制器32处于第二模式中时，响应于转向盘16上的接触，从第二阶段转换回到以第一阶段操作。更具体地，响应于转向盘16上的接触，通过主控制器38向制动装置48发出从第二阶段转换回到在第一阶段中操作的信号的步骤1026可包括,在动力转向控制器32处于第二模式时,通过主控制器38向制动控制器46发出信号，以响应于转向盘16上的接触，致动制动装置48在第一阶段中操作。因此，当制动装置48转换回到第一阶段时，制动装置48不再转向车辆12。因此，例如当制动装置48在第一阶段中时，制动器56，、60、68、72可减慢或停止车辆12。
[0048]进一步地，方法1000可包括步骤1028，在动力转向控制器32处于第二模式中，响应于转向盘16上的接触致动摩擦装置54从接合位置返回到分离位置。更具体地，响应于转向盘16上的接触，致动摩擦装置54从接合位置到分离位置的步骤1028可包括，在动力转向控制器32处于第二模式中时，响应于转向盘16上的接触，通过主控制器38向摩擦装置54发出致动从接合位置返回到分离位置信号。通常，在一些实施例中，响应于转向盘16上的接触，通过主控制器38向制动控制器46发出在第一阶段中操作的信号，以及响应于转向盘16上的接触，通过主控制器38向摩擦装置54发出以致动从接合位置返回到分离位置的信号的步骤，两者通过与主控制器38通讯同时发生。因此，当摩擦装置54处于分离位置中时，该驱动可旋转转向盘16以手动转向车辆12。
[0049]方法1000可进一步包括步骤1030，当摩擦装置54处于分离位置中时，分离转向组件14与摩擦装置54，以当制动装置48返回到第一阶段中时，允许转向盘16旋转。因此，在一个实施例中，分离转向组件14与摩擦装置54的步骤1030可包括当摩擦装置54处于分离位置中时，分离转向柱20和摩擦装置54，以当制动装置48返回到第一阶段中时，允许转向盘16旋转。在另一个实施例中，分离转向组件14与摩擦装置54的步骤1030可包括当摩擦装置54处于分离位置中时，分离中间轴24和摩擦装置54，以当制动装置48返回到第一阶段中时，允许转向盘16旋转。在又一个实施例中，分离转向组件14与摩擦装置54的步骤1030可包括当摩擦装置54处于分离位置中时，分离转向齿轮机构28和摩擦装置54，以当制动装置48返回到第一阶段中时，允许转向盘16旋转。因此，如上面所讨论的，当摩擦装置54处于分离位置中时，驾驶员可旋转转向盘16，以在动力转向控制器32保持在第二模式中时手动转向车辆12。
[0050]本发明还提供上面简要提到的转向自动驾驶车辆12的另一种方法2000。方法2000包括步骤2002，当车辆12的主转向中发生中断时，致动第一制动器56和第二致动器60中的至少一个，以产生转向车辆12的至少一个偏转力矩。更具体地，致动第一、第二制动器56，60以产生至少一个偏转力矩的步骤2002可包括当车辆12的主转向中出现中断时，致动第一、第二、第三和第四制动器56，、60、68、72中的至少一个，以产生至少一个偏转力矩来转向车辆12。
[0051]方法2000还包括步骤2004，接合转向组件14与摩擦装置54，以当致动第一和第二制动器56、60中的至少一个以转向车辆12时，将转向盘16固定在初始位置中。更具体地，接合转向组件14与摩擦装置54以将转向盘16固定在初始位置中的步骤2004可包括当致动第一、第二、第三和第四制动器56，、60、68、72中的至少一个以转向车辆12时，接合转向组件14与摩擦装置54，以将转向盘16固定在初始位置中。
[0052]而且，在一个实施例中，接合转向组件14与摩擦装置54的步骤2004可包括接合转向柱12与摩擦装置54，以将转向盘16固定在初始位置中。在另一个实施例中，接合转向组件14与摩擦装置54的步骤2004可包括接合中间轴24与摩擦装置54，以将转向盘16固定在初始位置中。在又一个实施例中，接合转向组件14与摩擦装置54的步骤2004可包括接合转向齿轮机构28与摩擦装置54，以将转向盘16固定在初始位置中。
[0053]应意识到，执行如图3和4的流程图中标示的方法1000、2000的顺序或次序是出于示例性目的的，并且其他顺序或次序在本发明的范围内。还应意识到，方法1000、2000可包括没有具体标示在图3和4的流程图中的其他特征。另外，方法2000可包括方法1000的特征，例如，确定动力转向控制器32处于第一模式和第二模式之一时,主控制器38可发出信号或被发送信号，制动装置48和制动控制器46可每一个发出信号或被发送信号，摩擦装置54可被发送信号并且被致动，接触传感器84可联接到转向盘16并且监测/发出信号，转向组件14可被分离等。
[0054]虽然已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明涉及的领域的人员将意识到实施本发明的在所附权利要求范围内的多种可替代设计和实施例。
【权利要求】
1.一种用于自动驾驶车辆的转向系统，所述系统包括: 转向组件，包括可围绕纵向轴线旋转的转向盘； 动力转向控制器，联接到转向组件，并且具有第一模式和第二模式； 主控制器，与动力转向控制器通讯； 制动系统，与主控制器通讯，并且包括与主控制器通讯的制动装置，其中，当动力转向控制器处于第一模式中时，制动装置可在第一阶段中操作以制动车辆，并且当动力转向控制器处于第二模式中时，制动装置可在第二阶段中操作以转向车辆；和 摩擦装置，联接到转向组件，并且可在松开转向组件以允许转向盘围绕纵向轴线旋转的分离位置和接合转向组件以将转向盘固定在初始位置中的接合位置之间运动，并且其中，主控制器与摩擦装置通讯，以当动力转向控制器处于第一模式中，且制动装置处于第一阶段中时，向摩擦装置发出致动到分离位置的信号，并且当动力转向控制器处于第二模式中，且制动装置处于第二阶段中时，向摩擦装置发出致动到接合位置的信号，以将转向盘固定在初始位置中，从而以允许制动装置转向车辆。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转向组件包括转向柱，该转向柱可围绕纵向轴线旋转，其 中转向盘附接到转向柱，以使转向盘和转向柱围绕纵向轴线共同旋转。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，摩擦装置联接到转向柱，以使摩擦装置在处于接合位置中时接合转向柱，从而将转向盘固定在初始位置中。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述转向组件包括中间轴，该中间轴操作地联接到转向柱，以使中间轴和转向柱共同旋转。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，摩擦装置联接到中间轴，以使摩擦装置在处于接合位置中时接合中间轴，从而将转向盘固定在初始位置中。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，转向组件包括转向齿轮机构，该转向齿轮机构操作地联接到中间轴，其中中间轴布置在转向齿轮机构和转向柱之间。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，摩擦装置联接到转向齿轮机构，以使摩擦装置在处于接合位置中时接合转向齿轮机构，从而将转向盘固定在初始位置中。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述制动装置包括操作地联接到第一车轮的第一制动器，和操作地联接到第二车轮的第二制动器，并且其中，所述制动系统包括与主控制器和制动装置通讯的制动控制器，其中，所述制动系统进一步包括与制动控制器和第一车轮的第一制动器通讯的第一传感器，用于在所述制动装置处于第二阶段中时，选择地致动第一制动器，并且所述制动系统包括与所述制动控制器和第二车轮的第二制动器通讯的第二传感器，用于在所述制动装置处于第二阶段中时选择地致动第二制动器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述制动装置包括操作地联接到第三车轮的第三制动器，和操作地联接到第四车轮的第四制动器，并且其中，所述制动系统包括与制动控制器和第三车轮的第三制动器通讯的第三传感器，用于在所述制动装置处于第二阶段中时，选择地致动第三制动器，并且所述制动系统包括与所述制动控制器和第四车轮的第四制动器通讯的第四传感器，用于在所述制动装置处于第二阶段中时选择地致动第四制动器。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述制动控制器在制动装置处于第二阶段中时向第一、第二、第三和第四传感器中的至少一个发出信号，以致动该第一、第二、第三和第四制动器的相应的至少 一个。
【文档编号】B60W10/02GK103963783SQ201410038321
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2013年1月25日
【发明者】K.L.罗索尔, R.W.勒舒克, E.L.拉斐尔, S.R.克鲁斯, Y-C.唐, D.M.西德罗斯基, J.T.祖泽尔斯基 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司