一种用于使机动车辆的车轮转向的系统的制作方法

本发明涉及根据所附权利要求1的前序部分的用于使机动车辆的至少一个轮轴的车轮转向的系统、以及根据所附独立方法权利要求的前序部分的方法。

背景技术：

要转向的车轴可以是具有轴梁和动力装置的机动车辆的任何车轴，杆(通常称为拉杆)通过两个连杆连接到轴梁上，通过轴梁将车辆的左右轮相互连接，长度变化型的动力装置通过改变其长度而在轴梁和一个所述连杆之间作用。因此，该车轴可以是受动力驱动的或没有动力驱动的，并且也可以是车辆的前轴，但是本发明特别地但不仅限于使无动力承载轴的车轮转向，该承载轴在车辆轮轴中可以在车辆正常运动方向上处于任何期望的顺序(除了第一个之外)，并且车辆可以具有多于一个这样的转向承载轴。

设有转向承载轴的车辆通常是重型车辆，例如卡车和公共汽车，并且本发明将主要针对该应用进行描述，尽管它既不限于这种车辆也不限于承载轴的转向。

所述车轴的车轮具有所谓的束角值(toe-value)，其被定义为在车辆将沿所述纵向受驱动的车辆中性状态下由车轮与车辆纵向形成的角度。如果所述中性状态下的所述车轮在车辆正常运动方向上指向内侧，例如会聚，则所述束角值称为内束角值(toe-invalue)。如果所述中性状态下的车轮指向外侧，例如发散，则所述束角值称为外束角值(toe-outvalue)。如果α是车轮与所述纵向形成的角度，例如tanα＝10^-3，则所述内束角值通常可以是1mm/m。具有束角值的原因是对该值的适当选择具有稳定所述车轴的车轮轮胎的影响。

对于所述机动车辆，所述轮轴的车轮的束角值通常被确定为在车辆无负载的状态下对于所述车轴两端的车轮是相同的，例如1mm/m。然而，当车辆被加载并且向所述轮轴提供负载时，其轴梁将会弯曲，但是所述杆不会弯曲。轴梁的这种弯曲将导致所述束角值的改变，并且这种变化将导致在车轴的所述第二端处的车轮转动，因为动力装置的位置将不会随着所述负载而变化。这意味着如果在所述车轴的无负载状态下，例如车轴两端处的车轮的内束角值为1mm/m，则在车轴的加载状态下在所述第二端处这些值可能已经改变为5mm/m，而在车轴的第一端处仍然保持为1mm/m。在所述车轴的相对端处车轮的这种不同的束角值导致车轮轮胎的磨损增加和车辆转向一侧的趋势，使得车辆的驾驶员必须反抗这种趋势进行转向，用于在这样做时保持车辆向前行驶。

用于使这种类型的机动车辆的至少一个轮轴的车轮转向的系统通过例如wo2014/163560a1已知。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种在引言中定义的类型的系统和方法，至少在某些方面，该系统和方法相对于已知的这样的系统和方法进行了改进。

通过向这种系统提供在所附权利要求1的特征部分中列出的特征而关于该系统达到该目的。

因此，通过将施加在所述车轴上的负载值与作为这样的负载的函数的车轴车轮的束角值的变化的存储数据进行比较，计算为了在所述车轴的两端处获得车轮的相同束角值而所述动力装置要呈现的长度，并且控制所述动力装置呈现该长度，可以确保在所述车轴的两端处的车轮的束角值将相同，而不管施加在所述车轴上的所述负载值是多少以及例如所述轴梁将弯曲多少。这导致所述车轮的轮胎磨损减少并且车辆的燃料消耗降低。车辆转向一侧的趋势也将消失，从而使驾驶员驾驶车辆更加舒适。

根据本发明的一个实施例，该系统构造成布置在具有所述轮轴的车辆中，该轮轴通过包括空气波纹管的空气悬挂构件悬挂在车辆的底盘中，并且所述装置包括压力传感器，该压力传感器被构造为通过测量至少一个所述空气波纹管中的压力来将关于所述负载值的信息提供给所述控制单元。在这种空气波纹管中盛行的空气压力可以精确地转换为负载值，该负载值被用于获得所述动力装置的长度的适应性，用于获得对所述车轴的两端处的车轮相同的束角值。

根据本发明的另一实施例，所述装置包括动力传感器，动力传感器被构造为通过测量通过所述负载而施加在将所述轮轴悬挂在车辆的底盘中的部件上的动力来将关于所述负载值的信息提供给所述控制单元。这构成了获得用于获得车轮的相同束角值所需的所述负载值的另一种合适的方式。

根据本发明的另一个实施例，所述装置包括位置传感器，该位置传感器构造成通过感测所述轴梁的点或区域相对于车辆底盘上的点的位置来将关于所述负载值的信息提供给所述控制单元。由这种位置传感器传送的位置信息是衡量车辆的悬挂系统受负载以及施加在所述轮轴上的负载值影响的程度多大的量度。

根据本发明的另一个实施例，所述动力装置包括与所述轴梁机械连接并且直接或间接地连接到所述第一连杆的动力缸，所述系统包括泵，该泵适于将压力介质从介质储存器可选地输送到所述动力缸的活塞的两个相对侧的任一侧用于改变其长度，并且所述控制单元构造成通过控制所述泵来控制所述动力装置。

根据本发明的另一个实施例，该系统构造成使车辆的无动力承载轮轴的车轮转向，该无动力承载轮轴在车辆的正常运动方向上跟随在车辆的前轴之后。根据本发明的具有长度变化类型的所述动力装置的系统特别适用于使这种承载轴(特别是重型车辆的承载轴)转向，用于在低车速下(例如当牛奶车辆必须驶入农场等时)提高车辆机动性，或者当公共汽车必须在交通中，(例如在狭窄的街道中)进行高难度操纵时。由于上述原因，确保对所述承载轴的两端处的车轮获得相同的束角值当然是有利的。

根据本发明的另一个实施例，构成上述实施例的进一步发展，所述控制单元构造成基于与前轴的车轮相对于车辆的所述纵向的对准有关的信息来控制承载轴的所述车轮的对准。

根据本发明的另一个实施例，所述杆是大致平行于所述轴梁延伸或平行于所述轴梁延伸的所谓拉杆。

通过提供根据所附独立方法权利要求的方法而达到关于所述方法的本发明的目的。从上述根据本发明的系统的描述中，应用这种方法的结果及其产生的优点显而易见。

本发明还涉及一种具有权利要求10所述特征的计算机程序、一种具有权利要求11所述特征的计算机程序产品、一种具有权利要求12所述特征的电子控制单元和一种根据权利要求13所述的轮式机动车辆。

从下面的描述中将得知本发明的其他有利特征和优点。

附图说明

参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的具体描述。在图中：

图1是示出用于使可应用本发明的车辆的承载轴转向的系统的简化视图，

图2是从上面的简化视图，非常示意性地示出了可以通过根据本发明的系统转向的机动车辆的轮轴，

图3是悬挂在车辆的底盘中的图2所示的车轴的侧视图，并且示意性地示出了根据本发明的系统的不同实施例，

图4是根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图，用于根据本发明的转向系统，以及

图5是示出用于实施根据本发明的方法的电子控制单元的示意图。

具体实施方式

图1非常示意性地示出了用于使卡车形式的车辆2的无动力轮式承载轴1转向的系统，前轴3和动力后轴4位于车辆正常运动方向上的承载轴前方。图中示意性地示出了如何以常规方式通过连接到车辆的方向盘5来使前轴3转向。动力缸6形式的动力装置机械地连接到承载轴1，以便通过该气缸7的活塞来控制承载轴的车轮8相对于车辆纵向(箭头l)的对准。图中示出了通常为液压液体形式的压力介质如何能够通过管线9输送至动力缸以及从动力缸输送，以便控制承载轴的车轮的对准。基于来自车辆电子控制单元e的关于前轴的车轮11相对于车辆纵向l的对准的信息以及车辆速度，通过示意性指示的控制单元10来控制介质的输送。这种一般的布置是用于使车辆的承载轴转向的系统的典型。

所述系统还具有适于运行液压泵13的电动机12，以便通过选择电动机的旋转方向，将压力液压液体从油容器14输送到动力缸6的活塞的两个相对侧15、16的任一侧，以便使活塞移动，从而由于活塞杆17与用于转动车轮的连杆的连接而改变承载轴轮的对准。

图2示意性地示出了承载轴1以及它如何包括轴梁18，车轮21、22连接到轴梁的相反端部19、20。与轴梁平行地延伸的拉杆23具有通过铰链26、27(例如为球形接头的形式)连接到相应连杆28、29的一端的相反端部24、25，连杆28、29的另一端在轴梁的相应端部19、20处连接到所述车轮21、22。动力缸6连接到连杆35，连杆35连接到车轮21的车轴部，并且所述连杆的第一连杆28的一端也连接到所述车轴部，并且动力缸6将通过在气缸内移动其活塞来改变其长度，从而在轴梁的第一端19处作用于轴梁18与第一连杆28之间。因此，动力缸通过轴梁18和连杆35之间的作用而间接地在轴梁18与连接至拉杆23的连杆28之间作用，因为这两个连杆28、35连接到车轮21的车轴部，当车轮转动时，两个连杆28、35将跟随这个车轮。这种移动将改变承载轴1的车轮21、22相对于车辆纵向l的方向。

假设车辆的正常运动方向与箭头l的方向一致，并且车辆处于要在所述纵向上行驶的中性状态。在该中性状态下，所谓的束角值被定义为车轮与所述纵向形成的角度，并且示出在这种情况下是内束角值，在图中通过显示角度α而非常夸张地示出该内束角值(tanα实际上通常在10^-3的量级)。

我们现在假设重载被提供给车辆并被转移到承载轴1及其轴梁18，然后轴梁将被偏转。拉杆23不会被这样的负载弯曲，因为它仅在其延伸部分中承受负载，这意味着如果动力缸的长度不改变，对于连接到连杆29(动力缸6未连接到该连杆)的车轮22，束角值将改变。然而，由于动力缸具有处于预定义的“直行位置”的长度传感器，因此动力缸的长度不会改变，所以在承载轴1的相对端19处的车轮21的束角值将不会改变。如果没有做任何事情来消除车轮21和22的内束角值差异，这将导致轮胎磨损增加，并且当驾驶员尝试将车辆直接向前引导时，车辆倾向于转向一侧。本发明解决了这个问题，并且在图3中示意性地示出了如何实现这一点。

图3中示出承载轴1如何通过包括空气波纹管31的空气悬挂构件被悬挂在车辆的底盘中。压力传感器32测量所述空气波纹管内的压力，并向控制单元10提供关于该压力的信息，该压力取决于施加到承载轴1的负载。控制单元10被构造为将如此确定的负载值与作为负载的函数的承载轴的车轮的束角值的变化的存储数据进行比较，并且计算为了在承载轴1的两端19、20处获得车轮的相同束角值而动力缸6要呈现的长度。控制单元被构造为然后控制动力缸6呈现在图2所示的车辆中性状态下计算出的该长度。因此，动力缸获得新的“直行位置”，该位置意味着内束角值将平均分配到左侧和右侧车轮。这意味着由所述车轮的不同束角值引起的问题将得到解决。

存在获得用于获得轮21和22的相同束角值所需的所述负载值的其它可能性。动力传感器33可以被布置成通过测量通过所述负载而施加在悬挂轴1的装置上的力来提供关于所述负载的值的信息。另一种选择是布置位置传感器34，位置传感器34被构造成感测轴梁的点或区域相对于车辆底盘上的点的位置，例如，作为通过底盘施加在承载轴上的负载的结果，底盘相对于所述轮轴竖直移动多少。

图4示出了根据本发明的实施例的方法的流程图，该方法实施为用于使如图1所示机动车辆的轮轴的车轮转向。该方法开始于测量车辆的悬架系统的空气波纹管中的压力的步骤s1。然后，通过来自所述压力测量的信息，在步骤s2中确定承载轴的轴梁上的负载值。然后，在步骤s3中，将确定的负载值与作为负载值的函数的束角值的存储数据进行比较，用于在步骤s4中计算使承载轴的两端具有相同束角值的动力装置的长度。最后，在步骤s5中动力装置被控制以获得在步骤s4中计算的长度。

用于实现根据本发明的方法的计算机程序代码有利地包含在计算机程序中，该计算机程序可被读入计算机的内部存储器，例如，机动车辆的电子控制单元的内部存储器。这样的计算机程序有利地通过计算机程序产品提供，该计算机程序产品包括数据存储介质，该数据存储介质可由计算机读取并且其上存储有计算机程序。所述数据存储介质例如是cdrom盘、dvd盘等形式的光数据存储介质，硬盘、磁盘、盒式磁带等形式的磁数据存储介质，或rom、prom、eprom或eeprom类型的闪存或存储器。图5非常示意地示出了包括用于执行计算机软件的执行装置35，例如，中央处理单元(cpu)，的电子控制单元10。执行装置35经由数据总线37与例如ram类型的存储器36进行通信。控制单元10还包括例如rom、prom、eprom或eeprom类型的闪存或存储器形式的非易失性数据存储介质38。执行装置35经由数据总线37与数据存储介质38进行通信。包括用于实现根据本发明的方法，例如，根据图4所示实施例的计算机程序代码的计算机程序存储在数据存储介质38上。

本发明当然不限于上述实施例，因为对于本领域技术人员而言，其修改的许多可能性可能是显而易见的，而不必脱离所附权利要求中限定的本发明的范围。

在图2中示出动力缸的活塞杆如何连接到单独的连杆，但是它可以例如直接连接到靠近拉杆的所述第一连杆。