线控结构形式的车辆转向系统的利记博彩app

专利名称：线控结构形式的车辆转向系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种线控结构形式的车辆转向系统，在驾驶者的方向盘和启动至少 一个可转向车轮的由驾驶者经过该方向盘所预定的转向运动的转向机构之间没有机械的 连贯传动机构(Durchtrieb)，能作用于该转向机构的是一个利用方向盘预定信号由电子控 制单元加以控制的执行器，该转向系统具有一个液压返回平面(Riickfallebene)，该液压 返回平面有一个与方向盘耦联的液压输送单元及一个与所谓的转向机构耦联的或者形成 该转向机构的液压执行单元，依此，液压输送单元和液压执行单元能经过两条液压线路 彼此相连，使得在执行器不能运转的情况下，一个以方向盘预定的方向盘旋转角则经过 液压输送单元和液压执行单元而转换到一个相应的方向盘转向角；在液压输送单元和液 压执行单元之间那两个所述的液压线路可经过一个可切换的所谓转向控制阀(Lenkventil) 彼此相连。就现有技术而言，例如可参考DE 198 01 393 Al。
背景技术：
所谓的转向线控系统，依此系统，由车辆的驾驶者在方向盘等上(代替方向盘 也可以配置一个可谓的旁操纵杆或其它所谓的转向把手，下面为了简明起见就只谈有关 方向盘以及针对方向盘的操作而言只谈方向盘旋转角的问题)所确定的转向愿望不是按 直接的机械方法即如当前普通的车辆上那样经过所谓的转向柱或转向轴以及与之相联的 转向机构(例如齿条转向机构)加以传递到可转向车轮的，而是用电的或液压的方法加以 传递的，这些所谓的转向系统就车辆上各系统部件的安装可能性而言都是有利的。有利 之处是，利用这些转向线控系统，也可不依赖于驾驶者的预定而调整可转向车轮上的转 向角，例如这样加以调整，使得可反制不稳定的行驶状态。一般地说，在采用转向线控 系统的情况下，在一个在方向盘上所设定的转向预定值(即方向盘旋转角)和根据这一转 向预定值而在可转向车轮上所实施的转向运动(即车轮转向角)之间没有刚性的相互关 系，所以有利的是可以在方向盘旋转角和车轮转向轮之间实现一种所谓的可变转向传动 比，这种传动比也可根据行驶速度加以改变。由于在转向线控系统中，不同用途的传感器，特别是还有由方向盘预定信号加 以控制地枢转可转向车轮的所述及的执行器，都可能发生故障，所以配置了一个所谓的 返回平面，该返回平面针对所要求的结构空间灵活性例如是设计成液压式的，而且可能 包含在权利要求1的前序部分中就此所列出的特征，即一个与方向盘相耦联的液压输 送单元；一个与所述及的转向机构相耦联的、在一特定实施形式中本身就形成转向机构 的液压执行单元；以及一个将这两个单元以液压方式彼此连接起来的液压回路。该液压 回路具有至少两条液压线路，液压执行单元经由这两条液压线路通过液压输送单元便能 将可转向的车轮朝一个方向或另一个方向枢转，因此无论液压输送单元或液压执行单元 例如从一个中点或零位出发都具有两个彼此逆向的“工作方向”。当然，只有当液压执 行单元可按一个方向或另一方向运行所经由的两条液压线路之间不存在短路的情况下， 液压输送单元才能够经过液压执行单元促使可转向的车轮实现枢转运动。按现有技术状况，当液压返回平面不应起作用的时候，那种短路是经过一条所谓的、在其上配有一个 简单的既可关断又可完全开启的截止阀的短路线路，由于该截止阀的开启而造成的。在 此情况下，在操作液压输送单元时，液压介质只能从该液压输送单元的一边经过开着的 短路线路而被循环到该液压输送单元的另一边。相反地，当液压返回平面例如由于所述 执行器的功能故障之故或者由其控制之故而须起作用的时候，以下(及在权利要求1的前 序部分中)称之为转向控制阀的该截止阀则被关断或者保持关断状态。此外，已知的转向线控系统具有一个所谓的转向力矩模拟器，利用该模拟器可 将一个与由驾驶者所采取的转向力矩相逆的力矩施加到转向盘上，借以使驾驶者获得一 个正常的转向感觉，从而好像对车行道有一种触觉的接触感。在现有技术状况中，这种 转向力矩模拟器是由一个作用于方向盘的电动机所形成的，该电动机被一个电子控制单 元适宜地如此加以控制，使得可以根据各种须加以考虑的边界条件在方向盘上设定出一 个所谓的手力矩或所谓的手力。

发明内容
这样一种以控制复杂的电动机为形式的独立的转向力矩模拟器当然有希望避免 的复杂性，因此提出一种相对较简单的如权利要求1的前序部分所述的车辆转向系统， 利用该转向系统便可有针对性地设定一个使驾驶者能在其方向盘上觉察出的手力矩(即 本发明的目的)。上述目的的解决方案的特征在于所述转向控制阀设计为连续阀，其通流横截 面可基本上在两个极端位置“完全关断”和“完全开启”之间连续地调节；该转向控 制阀在执行器能运转的情况下也不是被保持在其完全开启位置上，而是保持在关断位置 上，或者将之置于一个部分地开启位置上，此时应取消在关断的转向控制阀情况下方向 盘旋转角和车轮转向角之间的基本上刚性的相配，执行器至少在完全关断的转向控制阀 的情况下在一定程度上加以控制，使得为了有关转向过程可在方向盘上设定出一个按照 至少一个边界条件所希望的、对驾驶者可感觉到的所谓手力矩。其它有利设计和发展是 从属权利要求的内容。因此，本发明提出的转向系统，也就是说所谓的线控结构形式转向系统，在最 正常的工作点而言不作为单纯形式的线控系统加以操作，而应按照线控运转和激活的返 回平面之间的一种混合形式加以操作。依此，根据对转向控制阀的控制，将液压返回平 面完全地或部分地加以接通，与此同时所谓的线控范围的各元件都是起作用的。在驾驶 者的现有转向愿望的情况下，所述液压输送单元和所述执行器为了转换上述转向愿望而 彼此并联地工作，于此，驾驶者通过液压输送单元在其转向盘上基本获得一个手力矩， 执行器总归在关断的转向控制阀情况下并从而在完全激活的返回平面的情况下有助于上 述手力矩获得某个(合乎愿望的)值。当能够促成或阻止在返回平面的所述两个液压线路之间的短路的这种转向控制 阀在执行器能运转的情况下仍保持在其关断位置上时，便可经过该返回平面相应于一个 预定的方向盘旋转角而设定出一个车轮转向角，从而与此同时可通过适当控制执行器而 在方向盘上设定出一个所希望的手力矩。于此，后者可如此加以控制，使得在通过驾驶 者旋转方向盘和通过转向机构设定车轮转向角的情况下，可在所述的两个液压线路之间形成液压压差，这种液压压差是由于对可转向车轮在其转向过程中所施加的相反阻力所 引起的并通过液压输送单元加以转换的，该液压压差导致在方向盘上获得一个所希望的 手力矩。该手力矩可能与边界条件有关，因而特别是与车辆的行驶速度有关。也就是说，由于安全原因反正要使用已存在的为产生在方向盘上的手力矩所需 的液压返回平面，所以就不需要复杂的独立的转向力矩模拟器了。于此，在关断的转向 控制阀情况下，除了由于液压输送单元和液压执行单元之间的液压传递的弹性所产生的 偏差之外，获得了方向盘旋转角和车轮转向角之间的固定的相配。此外依本发明提出的转向系统，也可以保持刚才所述及的那种在方向盘旋转角 和车轮转向角之间的固定相配，从而可利用转向线控系统的另一有利性质，即可以设定 出一个与驾驶者的预定相偏离的车轮转向角，这一点大家都知道例如可以用来稳定一种 不稳定的行驶状态。按本发明提出的转向系统可通过以下措施达到上述目的所述及的 转向控制阀不仅可设计为单路阀，也可设计为多路阀，该阀不仅在可取得所谓的终端位 置上的离散的开关位置，而且可获得任意的中间位置。因此，对这种转向控制阀而言就 指的是一种所谓的连续阀，该阀可以在两个液压线路之间不仅要么100%地形成短路，要 么可完全抑制这样一个短路，正如一个只能有两个离散的开关位置的转向控制阀的情况 那样，而且配置在两个液压线路之间的这样一个连续阀也能在这两个液压线路之间形成 部分短路，例如所谓的50%短路。当所述转向控制阀根据情况被置于一个部分开启位置上，该位置可在液压输送 单元和液压执行单元之间的两个液压线路之间形成一个部分短路，则便取消方向盘旋转 角和车轮转向角之间的刚性相配。在设定这样一个部分短路的情况下，在驾驶者进行的 转向过程中利用液压输送单元所输送的液压介质中只有一部分到达液压执行单元中；而 由液压输送单元输送到那两个所述液压线路中的一个液压线路中的液压介质的其它部分 然后经过这两个液压线路中的另一个液压线路而返回到所述液压输送单元的另一边。利 用对这样一个部分短路的设定，即可使方向盘部分地与转向机构如此脱耦，使得一个由 驾驶者所预定的方向盘旋转角只能部分地转变成一个车轮转向角，从而就是在方向盘旋 转角的预定值和继而所设定的车轮转向角之间的所谓转向传动比得以改变。在完全关断 的转向控制阀的情况下，90°的方向盘旋转角例如引起5°的车轮转向角，而在通过所述 的转向控制阀设定50%短路时，从液压输送单元所排出的液压介质量中只有一半进入到 液压执行单元中，这时利用90°的方向盘旋转角只能产生2.5°的车轮转向角。相应地， 在设定两个所述的液压线路之间的这样一个短路时，由已转向的车轮经过液压执行单元 和液压输送单元而加在方向盘上的反力矩或手力矩会相应变小。如果代替两个所述液压线路之间的部分短路，而在其间实现完全短路，依此将 所述转向控制阀完全开启，那么根本就没有液压介质从液压输送单元进入到液压执行单 元中，从而在液压行程上的方向盘没有力矩被引入到转向机构中。因此，在液压输送单 元的作用下，根本就不能设定出车轮转向角，而且对驾驶者在方向盘上可觉察的手力矩 只能从液压介质由液压输送单元的一边到其另一边的循环中产生。当在两个所述的液压线路之间实现部分短路时，于是就可利用执行器简单地设 定出一个所希望的车轮转向角，于此，便可为驾驶者从由此产生的可转向车轮的枢转运 动中相应于已设定的部分短路部分地在其方向盘上传递一个反力矩作为手力矩。也就是可以利用执行器在分析方向盘上的所述旋转角传感器的信号的情况下设定出一个车轮转 向角，相应于一个合适的存放在电子控制单元中的计算程序，不需要驾驶者明确地在其 方向盘上确定这一点，然后实际上也就取消了在关断的转向控制阀的情况下在方向盘旋 转角和车轮转向角之间存在的刚性相配。从而能特别设定车轮转向角，这些车轮转向角 可以稳定车辆的可能出现的不稳定行驶状态。驾驶者在何种程度上能够在其方向盘上确 定这些与其预定相偏离的车轮转向角的设定，这特别取决于其时利用所述转向控制阀所 设定的短路的大小和范围。从原则上说，依此不仅可设定出一个与驾驶者的转向预定相偏离的车轮转向 角，以达到车辆行驶状态的稳定的目的，而且借此还可以改变方向盘或一个利用该方向 盘所预定的方向盘旋转角和继此所设定的车轮转向角之间的已简短地述及的转向传动 比。也即是如前所述，当经过第一条所述液压线路由所述液压输送单元所输送的液压介 质从该输送单元的压力侧流出，而经过另一条液压线路液压介质然后又可流回到该输送 单元并依此而流回该输送单元的吸入侧的时候，则在所谓的30%短路的情况下，被输送 的在第一条液压线路中流动的液压介质按定义只有30%经过第二条液压线路流回到液压 输送单元的吸入侧。在这种所谓的30%短路的情况下，也就是驾驶者的70%的转向预 定，经过液压返回平面被加以变换，于此，不使用所述的执行器，驾驶者也能感受到在 方向盘上的由相应车轮转向偏角所产生的作为手力矩的反力矩。这种手力矩可以通过对 执行器的适当控制而减小到所希望的值，为此该执行器将一个适合的支持力矩导入到转 向机构中。在所谓的60%短路的情况下，驾驶者的转向预定只有40%经过液压返回平面 加以转换，于此，不使用所述的执行器、驾驶者也能在方向盘上觉察出作为手力矩的从 相应车轮转向偏角所产生的反力矩，这种反力矩在否则未改变的边界条件下当然小于在 30%短路情况下的。这种手力矩也可以通过适当控制执行器而减小到更低的所希望的 值，为此该执行器将一个合适的支持力矩导入到转向机构中。在所谓的0%短路的情况下，驾驶者的转向预定的100%经过液压返回面加以转 换，于此不使用所述执行器，驾驶者也能在方向盘上觉察到作为手力矩的由相应车轮转 向偏角所造成的反力矩，该反力矩大于前述两种情况。该手力矩也可以通过适当控制执 行器而减小到所希望的值，为此该执行器将一个合适的支持力矩导入到转向机构中。在同时设定手力矩的情况下经过液压返回平面实现转向传动比的这种所述的匹 配是可能的，此时由驾驶者所施加的转向力矩或手力矩是逆转向方向加以定向的，例如 在停车时或在提高车速情况下在从转向中心启动转向时。在此情况下，转向传动比可通 过所述的转向控制阀的开启加以削减，然后液压介质便可经过所述的转向控制阀，从两 个所述的液压线路中的那一个在其中存在较高压力水平的液压线路中排入到两个所述液 压线路中的另一个在其中存在较低压力水平的液压线路中。反之，在转向运动和手力矩 或转向力矩的相同方向条件下，如同例如在一个通常复位的、将转向加以定中心的力矩 的作用下转回到中性位置所显示的情况那样，转向传动比或手力矩都不任意加以调配， 因为于此在两个所述的液压线路之间的压力差与前述的情况正好相反，所以液压介质不 能按照本来所希望的方向在两个液压线路之间加以交换。当然，如果所希望的手力矩的 设定是无关紧要的话，如此特别在采取行驶动力学干预的情况下，依此经过本发明提出的转向系统，一个所谓的行驶动力学调节器可独立于驾驶者设定出一定的车轮转向角， 借以稳定车辆的行驶状态，那么就可按照所述方式如同采用一种完全的线控转向系统那 样实际上设定出任意的转向角。上面述及的三个例证表明在本发明提出的车辆转向系统上，通过任意的所 谓“短路份额”的设定，经过作为连续阀设计的转向控制阀，便可至少在一定的行驶状 态中设定出方向盘和配属的可转向车轮之间的转向传动比；与此同时，通过合适控制执 行器便可在方向盘上设定出一个所希望的手力矩，为此不需要一个独立的转向力矩模拟 器。此外，在极端的行驶状况中，转向角和相关的转向传动比可以自由地加以重叠或加 以设定，而手力矩则无须明确地加以设定，例如在对转向进行很快速的行驶动力学干预 时所做的那样。因此有了极简单的线控转向系统，这是因为该系统所必需的而又现有的 返回平面结合适当加以控制的执行器便形成转向力矩模拟器之故。这种所述的执行器的 适当控制最好采用一电子控制单元，为此为该电子控制单元配属了合适的输入参数，也 例如(按权利要求4)在所述的液压输送单元和所述的液压执行单元之间的两个所述的液 压线路之间的压力差，于此，该压力差在控制短路阀的情况下也可提供适合的借鉴。液压输送单元和液压执行单元可以按各种已知的结构类型的形式加以设计，两 个单元各自应该有其一个元件既可沿着一个第一方向移动又可沿着一个与第一方向相反 的第二方向移动，借以能够从方向盘或可转向的车轮的一个居中位置或零点位置出发都 能分别朝两个方向实现旋转或枢转。例如，这种液压执行单元可以采用一个液压可逆马 达，而作为液压输送单元则可采用一种可逆泵。另外，也可采用合适的活塞-液压缸单元。同样地，对于转向机构及执行器也可采用基本上已知的不同结构类型。按第一 个优选的结构形式，执行器可以作为配有下游的传动机构的电动机加以设计，该传动机 构作用于转向机构，该转向机构具有一个可纵向移动的传动元件，在该传动元件的两端 上铰接为两个可转向车轮所配的转向横拉杆。于此，转向机构本身可以是基本上常规的 齿条转向机构，一个以活塞-液压缸单元形式的液压执行单元(用于返回平面)是与该齿 条转向机构相串联的。根据另一种可行的实施形式，执行器可以作为一个在方向盘和液 压输送单元之间起作用的电动机加以设计，亦如下面参照原理图所说明的实施例中之一 所指出的。


图1、2、3为本发明的三个可行的实施例的所附的和下面将加以说明的原理 图，其中，所有相同的和可比较的元件分别以相同的附图标记表示。
具体实施例方式因此能由车辆驾驶者操纵的方向盘用1表示。集成在与该方向盘抗扭转地相连 的转向柱2上的是一个旋转角传感器3，利用该传感器可探测由驾驶者以其方向盘1所预 定的转向角。按图2和3所示的实施例，还在转向柱2上配置了一个转矩传感器4，利用 该转矩传感器便可探测由驾驶者在方向盘1上所预定的转向力矩或手力矩；当然，这种 转矩传感器也可配置在其它实施例中。
在所有实施例中，都在转向柱2的与方向盘1相对的一端上配置了一个以活 塞-液压缸单元的形式的液压输送单元7，该液压输送单元，更确切地说是该单元的活 塞，利用方向盘1的旋转运动，在中间连接一个合适的传动机构(按图1、3所示实施例 于此所指的是一个螺杆传动机构21)的情况下，可视旋转方向而定将液压回路8的一个所 谓的在方向盘一侧的部分8a中的液压介质朝一边或朝另一边输送，亦即将液压介质输送 到两个以附图标记5、6表示的液压线路中的一个线路中。双轮辙的车辆的两个可转向的 车轮20(即前轮)是按基本上已知的方式，经过转向横拉杆臂和转向横拉杆18可以枢转 的和依此可以转向的，于此，这些转向横拉杆18被铰接在可横向于车辆纵向移动的传动 元件14的两端上，该传动元件是转向机构19的拉杆的形式。按图1所示的在下面将首先说明的实施例，转向机构19是按照技术人员所熟知 的齿条转向机构的型式加以设计的，其在两边延长的齿条形成转向机构19的传动元件 14，并可经过一个配有下游的滚珠丝杠传动机构的一个连续的牵引传动装置10而由一电 动机9朝侧向加以移动。于此，该电动机9连同牵引传动装置10 —起形成一个所谓的 执行器，下文中也用附图标记9表示该执行器。该执行器9可以利用由一电子控制单元 17提供的适当控制，该电子控制单元此外还顾及到反映驾驶者的转向预定值的与方向盘 1相连的旋转角传感器3的信号，从而使该执行器能够导致传动元件19的相应移动，从而 使车轮20实现所希望的转向运动或枢转运动。依此，可以经过执行器9的一个转子位置 传感器的分析或者利用电子控制单元17的一个在图中未示出的位移传感器，传递转向机 构19的所述的传动元件14的位置。如图1所示，所述的传动元件14此外还是一个活塞_液压缸单元的组成部分， 该单元起着所谓的液压执行单元13的作用，于此，传动元件14形成该液压执行单元13 的活塞13a的在两侧延长的活塞杆。在活塞13a的两边，分别有所述的两个液压线路5、 6的一个线路通入到该液压执行单元13的液压缸13b的内腔中。经过一个在其上配有所谓的转向控制阀15的所谓的短路线路23，便可以将两个 液压线路5、6直接以液压方式彼此连接起来。该转向控制阀15是作为所谓的连续阀设 计的，因而它能够将短路线路23要么完全加以截止，或者将之部分地或完全地释放。如果转向控制阀15处在图1所示的位置上，则短路线路23完全被截止，而液压 介质例如在液压线路5中被液压输送单元7向液压执行单元13排送，从而完全进入到该 液压执行单元13的液压缸13b中，也就是在附图中在其活塞13a的左边。也就是说，如 果通过方向盘1的旋转使液压输送单元7的活塞在附图中向下运动，则由此从液压输送单 元7的处于所述活塞下方的工作室被排入到液压线路5中的液压介质经过液压执行单元13 促使车轮20按箭头24所示方向实现枢转，于此，在方向盘1上的某个方向盘旋转角就相 当于某个车轮转向角。于此，从图1中所示液压缸13b的处于活塞13a右边的室中的液 压介质经过液压线路6被排送回到液压输送单元7中，即排入到图1中所示处于其活塞上 方的工作室中。若与图示和上述说明不同，短路阀15处在一个使短路线路23完全被释放的位 置，则在方向盘1的相同旋转运动的情况下，由此从图中所示液压输送单元7的下工作室 中被排出的液压介质因为较小阻力之故而经过短路线路23而被输送到液压线路6中，并 通过此液压线路6而被输送到液压输送单元7的在图1中处于液压输送单元7的活塞上方的工作室中。在短路阀15的这个开关位置上，在方向盘1的旋转运动情况下从液压输送 单元排出的液压介质只能在很前面所述及的液压回路8的处于方向盘一侧的部分8a中循 环。最后述及的状况表明已知的具有液压返回平面的线控转向系统的通常运行状 况。在通常的线控转向系统(按迄今的技术状况)的全功能能力情况下，所谓的液压返 回平面(在下一段落中还会简短地加以说明的)不是起作用的，因而可转向的车轮20基 于方向盘1的旋转运动，如前所述，只能通过执行器器9配合转向机构19实现枢转。于 此，通过液压执行单元13的13a的移动所排出的液压介质经过具有液压线路5、6及其后 开着的短路线路23的液压回路8的一个所谓的处于转向机构一侧的部分8b实现循环。当然由于执行器9例如可能发生故障，而车辆仍然必须保持是可以转向的，所 以配置已述及的返回平面，该返回平面是由液压输送单元7、配有然后被截止的短路线路 23的液压回路8以及液压执行单元13所形成的。在执行器9或线控转向系统的其它重 要元件发生故障的情况下，也就是当“常规的”转向机构19不能起作用时，则所述的转 向控制阀15便在弹簧力影响下将短路线路23自动地加以截止，然后经过以此激活的返回 平面(如在很前面已说明的)可继续加以转向，这就是说，然后从方向盘1的旋转运动出 发，可转向的车轮20仍可如所希望地枢转。在此情况下，即在“常规的”转向机构19 不能起作用的情况下，转向机构实际上是通过液压执行单元13形成的。现在设定所述的转向控制阀15不仅可以占有两个早已述及的极端位置，即要 么完全开启的位置要么完全关断的位置，而且利用最好通过电子控制单元17提供适合的 控制可以取得任意的中间位置，所以该转向控制阀15是作为连续阀加以设计的。如同在 介绍各实施例之前所详细说明的，这时可利用执行器9来设定出一个与驾驶者的预定相 异的车轮转向角。此外亦如已详细述及的，还有可能性，就是通过适当控制转向控制阀 15以改变方向盘旋转转角和车轮转向角之间的所谓的转向传动比。在既适当控制执行器 9又适当控制转向控制阀15的情况下，控制单元17这时就可顾及到不同的适合的测量参 数和边界条件，从而特别顾及到驾驶者的转向预定，这种转向预定是以一个利用已述及 的旋转角传感器3获得的方向盘旋转角的形式表示的，并特别顾及到两个所述及的液压 线路5、6之间的压差，该压差可用压差传感器25确定。随至此说明的转向系统提出了一种利用液压式力传递的车辆转向操纵，换言之 这种转向操纵具有如下特征转向机构(19)包含一个机电部分和一个液压部分。机电部分的部件是电动机 (9)、该电动机经过一个带式传动机构(10)和一个滚珠丝杠传动机构可将转向传动元件 (14)在两个方向加以驱动。液压部分包含基本上作为转向液压缸设计的液压执行单元 (13)，它也可用于转向系统的转向；还包含一个转向控制阀(15)，该转向控制阀可以使 液压执行单元(13)的两个室短路。驾驶者是经过一个作为主动缸起作用的液压输送单元 (7)利用螺杆传动机构(21)而与液压系统相联系的。经过在方向盘(1)上的旋转运动， 驾驶者便可在关断短路阀(15)的情况下，在液压执行单元(13)的两个室的一个中建起压 力，从而推动转向系统。反之，在液压执行单元(3)的两个室中出现压差时，驾驶者便 可在方向盘(1)上觉察到一个手力矩。在关断转向控制阀(15)的情况下，液压系统如同 一个液压单回路转向系统进行工作，当然于此不会传递操纵能量的大部分。
换言之该转向系统的功能又可如下地说明由驾驶者给定的转向角或转向愿望是利用一个转向旋转角传感器(3)加以探测 的。所希望的在车轮(20)上的转向角也可利用执行器(9)经过转向机构(19)加以设定。 经过由液压输送单元(7)、配有转向控制阀(15)的液压回路(8)和液压执行单元(13)组 成的液压系统，驾驶者便可与转向机构(19)相联系。这种联系可以利用转向控制阀(15) 持续地取消，使得该转向控制阀(15)开启，并使得液压单回路操纵或多或少地短路，从 而使液压输送单元7 (即主动缸)和液压执行单元(13)(即转向缸)的液压式力传递部分地 是可能的。转向系统原则上是经过探测驾驶者愿望和可转向车轮(20)上的转向角的设定 之间的电子连接进行工作的。如若转向控制阀(15)是关断的，便可利用执行器(9)来转 换驾驶者的转向愿望，并同时利用液压装置为驾驶者在方向盘(1)设定出一个手力矩。 为此控制执行器(9)，使得在由驾驶者旋转方向盘(1)和通过转向机构(19)设定车轮转向 角时，在液压线路(5、6)中建立一种液压的压差，该压差(由液压输送单元(7)变换)导 致在方向盘(1)上获得一个所希望的转向力矩。利用可持续调整的转向控制阀(15)，便 可在转向过程中取消在方向盘旋转角和车轮转向角之间固定的相配，例如为了实现车辆 稳定所需的行驶动力学调节作用。于此所设定的差转向角随着液压介质的量而增大，该 液压介质在转向过程中流经转向控制阀(15)。调整概念因此规定两个参量的调节，即 经过方向盘旋转角的车轮转向角的调节，及转向传动比和驾驶者的手力矩的调节。作为 调节参数也有两个参数可用，即执行器(9)的通电及转向控制阀(15)的控制电流。利用所提出的系统能很简单地取消在方向盘旋转角和车轮转向角之间的耦联， 特别是为了实现行驶动力学干预。在转向机构(19)上的执行器(9)发生故障时，可以使 用液压单回路操纵以实现手工转向。按图2所示另一解释的实施例，转向机构19仅是由一个液压执行单元13形成。 执行器9是在“单纯的”线控运行情况下即在完全使返回平面不工作的情况下起作用 的，在这里它是由一个被电动机9驱动的液压可逆式泵10'形成的，该泵被内连到液压 回路8的一个所谓的处于执行器一侧的部分8c中。该液压回路8还包含一个已参照图1做了说明的处于方向盘一侧的部分8a及一 个亦如图1所示的处于转向机构一侧的部分8b，在此液压回路8上，代替按图1上所配置 的和在那里作为单路阀设计的转向控制阀15，配置了一个多路阀，该多路阀现作为多路 转向控制阀以15'表示，而且特别是也作为连续阀加以设计的。除了离散的在图2中所 示的该多路转向控制阀15'的开关位置A、B、C之外，还可以在开关位置A和B之间 及B和C之间有任意的中间位置。若该多路转向控制阀15'处于开关位置A上，贝丨」只有“单纯的”线控运行。在 此位置上，液压回路8的处于执行器一侧的部分8c与其处于转向机构一侧的部分8b是适 当地相连接的，使得液压执行单元13和因此转向机构19只能通过执行器9按照该执行器 通过电子控制单元17的控制加以操作。反之，若该多路转向控制阀15'处于开关位置C 上，则只有液压返回平面是起作用的，于此，液压回路8的处于方向盘一侧的部分8a与 其处于转向机构一侧的部分8b相连接，从而使液压执行单元13和从而转向机构19只能 通过机械地由方向盘1所驱动的液压输送单元7加以操作。相反若该多路转向控制阀15' 处于开关位置B上，则液压回路8的所有部分8a、8b、8c都经过短路而彼此相连接。因此，多路转向控制阀15'的该开关位置B相当于转向控制阀15的如图1或图3所示的完 全开启位置。视情况而定，不管多路转向控制阀15'最后在极端位置A和C之间取得哪 个位置，都会(相似于图1所示已说明的实施例)在一个方向盘旋转角和相继实现的车轮 转向角之间设定出某个所希望的转向传动比。于此，对于驾驶者在方向盘1上可以觉察 到的所谓的手力矩的大小则可通过对电动机9的控制和这里因此可逆式泵10'的输送能 力来加以确定。此外，在图2中，既示出了一个备用地存在的位移传感器16，该传感器为电子 控制单元17传递转向机构19的所述传动元件的位置，也示出了一个在开头述及的在转向 柱2上的转矩传感器4，该转矩传感器可以求得加在方向盘1上的手力矩，并可将之传送 给电子控制单元17以用于控制转向系统的有关元件。于此，所谓的手力矩首先通过转向 机构19上及液压执行单元13上的液压压力差来表示，而为了调制加在液压输送单元7上 的压力差将多路转向控制阀15'持续地在开关位置B和开关位置A之间移动。依此，液 压输送单元7是如此加以设计或加以定尺寸的，使得在多路转向控制阀15'的开关位置B 上时，可以带来一个最高的行驶动力学的转向力矩。随着过渡到开关位置A，该转向力 矩便不断减小。此外按图2所示实施例以及按图3所示另一加以说明的实施例，在转向操纵柱2 上除了旋转角传感器3之外，还附带配置了一个转矩传感器4，而按图1所示的实施例则 没有配置转矩传感器。由于在那里实现了在方向盘1和液压输送单元7之间的直接传动， 所以在这两个元件之间就不会产生非所希望的影响例如摩擦影响或者中间传动装置的旋 转惯性。因此在这里代替转向力矩调节装置(配有一个其时需要的转向力矩传感器以用 于探测转向力矩)，可以过渡到参照旋转角传感器4的信号的控制。还有，按图3所示的已做另外说明的实施例，转向机构19仅是由一个液压执行 单元13形成。不过，按电动机形式设计的和由电子控制单元17加以控制的执行器9在 该实施例中被集成在转向操纵柱2上处于方向盘1和液压输送单元7之间。转向机构19 针对可转向车轮20枢转的定位或移动，于此总是和完全是在液压输送单元7的作用下实 现的，于此，在关断的转向控制阀15的情况下，在方向盘旋转角和车轮转向角之间可取 消基本上刚性的相配，为此，转向控制阀15被置于一个部分开启位置上，于此然后可进 而转换一个由驾驶者以其方向盘所预定的转向愿望，当然，与在完全关断的转向控制阀 15的情况下相比则是另一种转向传动比。依此，在方向盘旋转角和车轮转向角之间的相 配上也可能出现误差，这些误差可能是由于液压系统中的有可能存在泄漏造成的，它们 在方向盘倾斜状态中显露出来，可加以校正。此外，还可以设定出一个符合目标的(业已多次述及的)转向传动比，当然这是 通过对作为连续阀设计的转向控制阀15相应地控制在一个部分开启位置上予以实现的。 对于驾驶者来说作为已设定的转向传动比的结果而可在其方向盘1上可觉察出来的手力 矩的大小，然后可通过对执行器9的适当控制加以设定，为此该执行器为驾驶者在设定 其转向愿望时提供一个相应的支持力矩，或者如果一个转向预定在某个方向中应受到阻 碍的话，则会产生一个相应的反力矩。从原则上说，图3中所示的转向系统就其结构而言固然是简单的，但仍应补充 冗余的部件，从而万一某个部件出现故障也不会导致整个转向系统出故障。图3所示转向系统的有利之处另外在于转向力矩或方向盘1上的手力矩，经过电动机或执行器9 在转向操纵柱上的直接连接，而可以比按图1、2所示转向系统更简单和更准确地加以设 定；依此，最后还应指出一点肯定有许多细节能与上述说明有点出入地构成，但也不 离开权利要求书的范围。
权利要求
1.线控结构形式的车辆转向系统，在驾驶者的方向盘(1)(一般性而言转向把手) 和促成至少一个可转向车轮(20)的由驾驶者经过方向盘(1)预定的转向运动的转向机构 (19)之间没有机械的连贯传动机构，在该转向机构上游直接或间接地设置利用来自方向 盘预定的信号而由电子控制单元(17)控制的执行器(9、10、10')，该车辆转向系统配 有液压返回平面，该液压返回平面具有与方向盘(1)耦联的液压输送单元(7)以及与所述 的转向机构(19)耦联的或形成该机转向机构的液压执行单元(13)，液压输送单元(7)和 液压执行单元(13)能经过两个液压线路(5、6)彼此相连，使得在执行器(9，10，10') 不能运转的情况下，能将利用方向盘(1)所预定的方向盘旋转角经过液压输送单元(7)和 液压执行单元(13)转换成相应的车轮转向角，在液压输送单元(7)和液压执行单元(13) 之间的两个所述的液压线路(5、6)能经过可切换的所谓的转向控制阀(15、15')彼此相 连，其特征在于所述转向控制阀(15、15')设计为连续阀，所述连续阀的通流横截面 能基本上连续地在两个极端位置“完全关断”和“完全开启”之间调节，并且该转向控 制阀在执行器(9)能运转的情况下也不保持在其完全开启位置上，而是保持在关断的位 置上，或者如果应取消在关断的转向控制阀(15、15')的情况下在方向盘旋转角和车轮 转向角之间基本上刚性的相配，则被置于部分开启位置上，执行器(9)至少在转向控制 阀(15、15')完全关断的情况下被如此控制，使得对于相关转向过程在方向盘(1)上设 定出根据边界条件所希望的、对于驾驶者可觉察到的、所谓的手力矩。
2.按权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于在转向控制阀(15、15')关断 的情况下，取消在方向盘旋转角和车轮转向角之间基本上刚性的相配，借以要么设定出 另一转向传动比，要么通过执行器(9)能实现行驶动力学干预以达到车辆稳定的目的。
3.按权利要求1或2所述的车辆转向系统，其特征在于执行器(9)在考虑到转向控 制阀(15、15')的所述控制情况下被控制。
4.按上述权利要求任一项所述的车辆转向系统，其特征在于两个所述液压线路 (5、6)之间的压差被测量，并由电子控制单元(17)在控制转向控制阀(15、15')和/ 或执行器(9)时一起得到考虑。
5.按上述权利要求任一项所述的车辆转向系统，其特征在于液压输送单元(7)设 计为活塞-液压缸单元，所述活塞-液压缸单元配有一个能经过螺杆传动机构(21)利用 方向盘⑴移动的活塞。
6.按上述权利要求任一项所述的车辆转向系统，用于双轮辙车辆，其特征在于执 行器(9)设计为电动机，所述电动机配有下游的传动机构(10)，该传动机构作用于转向 机构(19、13)，该转向机构具有能沿纵向移动的传动元件(14)，在此传动元件的两个自 由端上铰接配属于两个可转向车轮(20)的转向横拉杆(18)。
7.按权利要求1至5中任一项所述的车辆转向系统，其特征在于执行器(9)是设计 为在方向盘(1)和液压输送单元(7)之间起作用的电动机。
8.按上述权利要求任一项所述的车辆转向系统，用于双轮辙车辆，其特征在于 液压执行单元(13)设计为活塞-液压缸单元，活塞(13a)的活塞杆形成一个传动元 件(14)，在该传动元件的两个自由端上铰接配属于两个可转向车轮(20)的转向横拉杆 (18)。
全文摘要
本发明涉及一种线控结构形式的车辆转向系统，在驾驶者的方向盘和转向机构之间没有机械的连贯传动机构，在该转向机构上游设置由电子控制单元控制的执行器，该转向系统配有液压返回平面，该液压返回平面具有与方向盘耦联的液压输送单元以及与所述的转向机构耦联的液压执行单元，液压输送单元和液压执行单元能经过两个液压线路彼此相连，使得在执行器不能运转的情况下，能将方向盘旋转角经过液压输送单元和液压执行单元转换成相应的车轮转向角。两个液压线路能经过可切换的转向控制阀彼此相连，所述的转向控制阀设计为连续阀，其通流横截面能基本上连续地在两个极端位置“完全关断”和“完全开启”之间调节。该转向控制阀在执行器能运转的情况下也不保持在其完全开启位置上，而是保持在关断的位置上，或者被置于一个部分开启位置上，此时应取消在方向盘旋转角和车轮转向角之间基本上刚性的相配。执行器至少在完全关断的转向控制阀的情况下是如此加以控制的，使得对于相关转向过程在方向盘上设定出一个对于驾驶者可觉察到的、所谓的手力矩。
文档编号B62D5/04GK102015415SQ200980114039
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月2日 优先权日2008年5月2日
发明者A·博茨, N·尼切 申请人:宝马股份公司