用于輔助地或自動地引導汽車的裝置的制造方法
【專利說明】用于輔助地或自動地引導汽車的裝置
[0001]本發(fā)明涉及一種用于輔助地或自動地引導汽車的裝置。
[0002]駕駛員輔助系統(tǒng)在引導汽車時越來越多地支持汽車駕駛員。這種提高提供了對汽車部分自動地、高度自動地或完全自動地引導。其中出現(xiàn)的問題在于，在汽車自動引導返回到駕駛員引導的駕駛時需要一定的時間，用于再次轉(zhuǎn)交完全的控制。因此尤其個別故障不應(yīng)突然導致系統(tǒng)的切斷。另一方面用于多部件的耗費不應(yīng)不必要地提高。
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于輔助地或自動地引導汽車的裝置，其中更安全地保證自動的或輔助的轉(zhuǎn)向運動。
[0004]所述技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求1的特征的技術(shù)方案解決。本發(fā)明其他的有利的技術(shù)方案由從屬權(quán)利要求得出。
[0005]為此，用于輔助地或自動地引導汽車的裝置包含具有配屬的轉(zhuǎn)向控制器的第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行器，齒條，轉(zhuǎn)向柱和方向盤，其中轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器作用在共同的齒條上，其中存在至少一個具有另外配屬的轉(zhuǎn)向控制器的第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行器，其中第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行器作用在共同的齒條上。
[0006]本發(fā)明的基礎(chǔ)構(gòu)思在于，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向設(shè)備在其機構(gòu)中僅設(shè)計為單回路的(einkreisig)，也就是說僅有一個方向盤、一個轉(zhuǎn)向柱、一個轉(zhuǎn)向傳動器，并且兩個車輪在右側(cè)和左側(cè)通過轉(zhuǎn)動支座的搖桿臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和齒條相互固定連接。其中以此為出發(fā)點，通過以金屬或相似材料的足夠的尺寸設(shè)計和制造和在試驗臺上或行駛運行中的足夠的實驗，這些機械部件的冗余是不需要的。因此僅具有其配屬的轉(zhuǎn)向控制器的轉(zhuǎn)向執(zhí)行器設(shè)計為冗余的，但是齒條、方向盤和轉(zhuǎn)向柱不用。優(yōu)選也為各個轉(zhuǎn)向執(zhí)行器分配一個適用的傳感器用于檢測實際值。其中，兩個轉(zhuǎn)向控制器通過用于輔助或自動引導汽車的上級控制器獲得它們的理論值，其中在上級控制器和轉(zhuǎn)向控制器之間的數(shù)據(jù)連接還優(yōu)選通過分開的總線系統(tǒng)進行，使得在此方面也存在冗余，用于彌補單次故障。此外，兩個轉(zhuǎn)向控制器還優(yōu)選通過另外的總線系統(tǒng)直接相互連接，使得在其中一個總線系統(tǒng)故障時，配屬該總線系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制器通過另一個總線系統(tǒng)和另外的總線系統(tǒng)獲得它的理論值以及通過另一個總線系統(tǒng)和另外的總線系統(tǒng)向上級控制器傳送理論值。
[0007]在另一種實施形式，兩個轉(zhuǎn)向執(zhí)行器設(shè)計為伺服電機，它們與相互獨立的電力的供能單元相連。兩個供能單元設(shè)計為電池，它們通過二極管與共同的發(fā)電機或共同的高壓電池相連，其中通過二極管可以阻止反作用。取代二極管也可以使用其他構(gòu)件，它們確保定向的電流。
[0008]兩個伺服電機優(yōu)選設(shè)計為相同的，其中，兩個伺服電機并聯(lián)或串聯(lián)地工作。例如兩個伺服電機設(shè)計為3Nm的最大力矩。在故障情況中可借助僅僅一個伺服電機，在行駛過程中借助減小的最大動力繼續(xù)轉(zhuǎn)向。只是在需要最大電機力矩的泊車到靜止的過程中，所述那個單個伺服電機是過載的。但是那時候通常駕駛員又接手所述控制。自動泊車的汽車就此簡單地停止。無論如何一個伺服電機的單獨故障不會導致危險狀況。
[0009]兩個伺服電機優(yōu)選設(shè)計為無碳刷的伺服電機。這為耐久性帶來優(yōu)點，因為不再存在磨損的碳刷。兩個伺服電機可以設(shè)計為直流電機、三相電流電機或交流電機，其中在實施形式中一個伺服電機設(shè)計為同步電機并且另一個伺服電機設(shè)計為異步電機。
[0010]為了兩個伺服電機的轉(zhuǎn)換或整流必然存在兩個角度傳感器或分解器。因為此時電機角度冗余地提供，則電子的穩(wěn)定性程序的單獨的方向盤角度傳感器被替代。兩個伺服電機優(yōu)選相互略有扭轉(zhuǎn)地構(gòu)造。每個電機根據(jù)其極數(shù)和磁性布局具有所謂的定位轉(zhuǎn)矩或鎖止力矩(Rastmoment)。當轉(zhuǎn)子開動時，則其轉(zhuǎn)動到一位置，其中鎖止力矩最大。通過伺服電機可以簡單扭轉(zhuǎn)的設(shè)置，鎖止點的數(shù)量被加倍，并且鎖止點變小。因此可以實現(xiàn)更均勻的力矩曲線。
[0011]兩個伺服電機的連接可以以不同的形式進行，其中，從電力的伺服轉(zhuǎn)向領(lǐng)域的經(jīng)驗看沒有或僅具有極小失效可能性的構(gòu)件優(yōu)選也僅單份地構(gòu)造。
[0012]在一種實施形式中，兩個伺服電機通過各個自己的轉(zhuǎn)向小齒輪與共同的齒條相連。優(yōu)選兩個伺服電機的兩個轉(zhuǎn)向小齒輪相互靠近地安置，因此齒部僅必須略微延長。
[0013]在一種備選的實施形式中，兩個伺服電機通過共同的轉(zhuǎn)向小齒輪與齒條相連，由此節(jié)省一個轉(zhuǎn)向小齒輪并且齒條的齒部不必延長。這也可以通過不同的實施形式實現(xiàn)。
[0014]在一種實施形式中，兩個伺服電機作用在共同的轉(zhuǎn)向小齒輪的不同的側(cè)面。
[0015]在一種備選的實施形式中，兩個伺服電機安置在共同的軸上。
[0016]在另一種備選的實施形式中，伺服電機的軸借助共同的傳動機構(gòu)(Mitnehmer)與轉(zhuǎn)向小齒輪相連，其中轉(zhuǎn)向小齒輪與齒條相連。
[0017]在另一種實施形式中，兩個伺服電機通過具有皮帶傳動器的循環(huán)球式傳動機構(gòu)與齒條相連。這種實施形式優(yōu)選用在軸平行-轉(zhuǎn)向裝置中，其中進一步優(yōu)選皮帶傳動器被加倍。其中，循環(huán)球式傳動機構(gòu)的母體(Mutter)設(shè)計得較寬，因此兩個皮帶傳動器可以纏繞，其中每個皮帶傳動器與伺服電機相連。為了循環(huán)球式傳動機構(gòu)的對稱的負載，兩個皮帶之一也可以分為兩個較窄的皮帶，其然后靠外地設(shè)置在循環(huán)球式傳動機構(gòu)上并且與伺服電機相連，其中在兩個窄的皮帶之間設(shè)置較寬的皮帶，其與另一個伺服電機相連。在此，關(guān)于電機和驅(qū)動器的冗余存在。備選地，兩個伺服電機位于共同的軸上并且皮帶傳動器被加倍。
[0018]在另一種實施形式中，一個伺服電機設(shè)置在轉(zhuǎn)向柱上并且另一個伺服電機設(shè)置發(fā)動機艙內(nèi)。在轉(zhuǎn)向柱上的伺服電機在汽車內(nèi)部空間中也被稱為轉(zhuǎn)向柱EPS系統(tǒng)。發(fā)動機艙內(nèi)的伺服電機按照所謂的單小齒輪EPS(Einritzel-EPS)構(gòu)造并且與轉(zhuǎn)向柱分享共同的轉(zhuǎn)向小齒輪用于將轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)化成齒條的平移運動。備選地，發(fā)動機艙內(nèi)的伺服電機和轉(zhuǎn)向柱也可以分別具有自己的轉(zhuǎn)向小齒輪。在另一種備選的實施形式中，發(fā)動機艙內(nèi)的伺服電機與轉(zhuǎn)向柱分享共同的轉(zhuǎn)向小齒輪，相對地轉(zhuǎn)向柱上的伺服電機通過自己的轉(zhuǎn)向柱與齒條耦連。
[0019]在另一種實施形式中，兩個伺服電機設(shè)計為雙電機，它們設(shè)置在共同的殼體內(nèi)，其中在共同的轉(zhuǎn)子軸上固定設(shè)置永磁體，優(yōu)選粘結(jié)，并且兩個伺服電機的繞組交替地設(shè)置在定子側(cè)上。附加地裝備兩個電機角度傳感器。由此使用許多共同的、不易受干擾發(fā)生故障的部件。僅一個轉(zhuǎn)向小齒輪被需要并且發(fā)動機支承裝置可以像在具有僅一個伺服電機的傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向裝置中那樣被保留。
[0020]以下結(jié)合優(yōu)選的實施例進一步描述本發(fā)明。在附圖中:
[0021]圖1示出具有分別用于各伺服電機的分開的轉(zhuǎn)向小齒輪的機電式轉(zhuǎn)向裝置，
[0022]圖2示出具有第一實施形式中的共同的轉(zhuǎn)向小齒輪的機電式轉(zhuǎn)向裝置，
[0023]圖3示出具有第二實施形式中的用于兩個伺服電機的共同的轉(zhuǎn)向小齒輪的機電式轉(zhuǎn)向裝置，
[0024]圖4示出具有第三實施形式中的用于兩個伺服電機的共同的轉(zhuǎn)向小齒輪的機電式轉(zhuǎn)向裝置的俯視圖，
[0025]圖5示出按照圖4的機電式轉(zhuǎn)向裝置的側(cè)視圖，
[0026]圖6示出具有第一實施形式的共同的循環(huán)球式傳動機構(gòu)的機電式轉(zhuǎn)向裝置，
[0027]圖7示出具有第二實施形式的共同的循環(huán)球式傳動機構(gòu)的機電式轉(zhuǎn)向裝置，
[0028]圖8示出具有第三實施形式的共同的循環(huán)球式傳動機構(gòu)的機電式轉(zhuǎn)向裝置，
[0029]圖9示出具有在轉(zhuǎn)向柱上的伺服電機和在發(fā)動機艙中的伺服電機的機電式轉(zhuǎn)向裝置的第一實施形式，
[0030]圖10示出具有在轉(zhuǎn)向柱上的伺服電機和在發(fā)動機艙中的伺服電機的機電式轉(zhuǎn)向裝置的第二實施形式，
[0031]圖11示出具有在轉(zhuǎn)向柱上的伺服電機和在發(fā)動機艙中的伺服電機的機電式轉(zhuǎn)向裝置的第三實施形式，
[0032]圖12示出雙電機的示意圖。
[0033]在圖1中示意地示出作為用于輔助地或自動地引導汽車的裝置I的部件的機電式轉(zhuǎn)向裝置。裝置I包括具有配屬的轉(zhuǎn)向控制器3的第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行器2以及具有配屬的轉(zhuǎn)向控制器5的第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行器4。其中第一轉(zhuǎn)向控制器3連接在第一總線系統(tǒng)6上并且第二轉(zhuǎn)向控制器5連接在第二總線系統(tǒng)7上。此外，兩個轉(zhuǎn)