用于提供触觉反馈的车辆和车辆转向系统技术方案

提供车辆和车辆转向系统。提供了一种用于汽车的示例性转向系统，该汽车包括车轮和齿条，该齿条机械地联接到车轮并且可横向移位以改变车轮的定向。转向系统包括方向盘，方向盘安装在转向柱上并可由驾驶员旋转以用于输入转向命令。转向系统还包括联接到齿条的下部柱。在转向系统中，齿条的横向移位在下部柱上产生旋转转矩。转向系统进一步包括磁流变联轴器，其互连在转向柱与下部柱之间。磁流变联轴器选择性地将下部柱上的旋转转矩的期望部分传送到转向柱以提供对转向柱的触觉反馈。

【技术实现步骤摘要】
用于提供触觉反馈的车辆和车辆转向系统
技术介绍
在常规的汽车中，转向是通过调整前轮的方向来完成的。方向盘通过齿条和小齿轮机构机械地联接到车轮，其中驾驶员旋转方向盘会旋转小齿轮以使齿条横向地移位以改变车轮的定向，即，使车轮向左或向右枢转。已经开发出来消除方向盘与车轮之间机械联接的系统。例如，线控转向系统通常不包括方向盘与车轮之间的机械连接。相反，这样的系统通常利用电动马达来驱动小齿轮(在小齿轮安装的电动助力马达的情况下)或齿条(在齿条安装的电动助力马达的情况下)以使齿条移位并改变车轮定向。转向命令可从方向盘传送到电动马达以引导小齿轮或齿条的移位以改变车轮定向。转向命令通常由驾驶员输入，或者在自动转向的情况下通过控制命令使用类似于机械转向系统的方向盘来输入。电传感器检测方向盘的旋转并且向控制器提供信号，该信号致动电动马达以重新定向车轮。在机械转向系统中，由于车轮与方向盘之间的机械连接，驾驶员会体验到转向感觉或触觉反馈。转向感觉促进了对车辆的适当控制，因此期望在设置有其中方向盘与车轮机械地分离的转向系统的车辆中提供这种转向感觉或触觉反馈。通常，可通过使用通过各种装置(例如，示例性情况下的皮带和滑轮机构)联接到转向柱的电动马达在这样的系统中提供转向感觉。响应于转向命令的输入，控制器致动联接到方向盘的电动马达，以向转向柱施加相反的转矩，由此向驾驶员提供阻力感。阻力程度由控制器基于适用的转向参数来确定，该转向参数包括车速、方向盘角度、方向盘转弯速率、偏航速率、齿条负载、横向加速度、悬架测量值、垂直加速度以及道路类型(如果可用)，并且阻力程度旨在提供类似于机械转向系统的感觉。马达的尺寸被设计为产生转矩以产生期望的转向感觉。通常，这种马达很大，并且在大于50A的电流下操作。另外，许多系统提供第一主马达和作为第一主马达的备用的第二冗余马达。这种马达和系统可能并不总是最佳的。因此，期望提供避免使用大型马达来提供对方向盘的触觉反馈的车辆和车辆转向系统。另外，期望提供用于为转向操作提供故障安全设计的车辆和车辆转向系统。另外，根据随后的具体实施方式和所附权利要求，结合附图和引言，其它期望的特征和特性将变得显而易见。
技术实现思路
提供车辆和车辆转向系统。提供了一种用于汽车的示例性转向系统，该汽车包括车轮和齿条，该齿条机械地联接到车轮并且可横向移位以改变车轮的定向。转向系统包括方向盘，其安装在转向柱上并可旋转以用于输入转向命令。转向系统还包括联接到齿条的下部柱。在转向系统中，齿条的横向移位在下部柱上产生旋转转矩。转向系统进一步包括磁流变联轴器，其互连在转向柱与下部柱之间。磁流变联轴器选择性地将下部柱上的旋转转矩的期望部分传送到转向柱以提供对转向柱的触觉反馈。示例性转向系统进一步包括联接到转向柱的触觉发生器，其用于响应于转向命令而向转向柱施加附加的阻力转矩以潜在地修改触觉反馈的感觉。另一个示例性转向系统还包括角度传感器和马达，该角度传感器被配置为测量方向盘的角度以提供转向命令，该马达联接到齿条以响应于转向命令而将齿条横向移位。这样的实施例可进一步包括车轮传感器和触觉发生器，该车轮传感器提供指示对转向命令的车轮响应的车轮信号，该触觉发生器联接到转向柱以响应于车轮信号而向转向柱施加附加的阻力转矩。在某些实施例中，示例性转向系统选择性地以线控转向(SBW)模式操作或者以手动或正常电动助力转向(EPS)模式操作，在线控转向(SBW)模式中，磁流变联轴器提供对转向柱的触觉反馈，在手动或正常电动助力转向(EPS)模式中，磁流变联轴器将转向柱机械地联接到下部柱以将施加于方向盘的转矩传送到齿条。示例性转向系统可进一步包括机械闩锁，其用于将转向柱选择性地机械地联接到下部柱，以将施加于方向盘的转矩传送到齿条。例如，示例性转向系统可进一步包括螺线管闩锁，其用于将转向柱选择性地机械地联接到下部柱，以将施加于方向盘的转矩传送到齿条。而且，转向系统的某些实施例进一步包括用于将方向盘的旋转限制到最大角旋转的机构。例如，这样的转向系统可包括限位件机构，其用于将方向盘的旋转限制到最大角旋转。示例性限位件机构可包括螺纹式滚珠螺杆，其与转向柱轴向对齐；滚珠螺母，其可旋转地联接到螺纹式滚珠螺杆以在上面轴向移动；第一止动件，其安装在螺纹式滚珠螺杆的第一端上以阻止滚珠螺母沿第一方向轴向移动；以及第二止动件，其安装在螺纹式滚珠螺杆的第二端上以阻止滚珠螺母沿与第一方向相反的第二方向轴向移动。另一个实施例提供了一种包括连接到转向柱的方向盘的车辆。另外，车辆包括连接到下部柱的车轮。而且，车辆包括磁流变联轴器，其互连在转向柱与下部柱之间并且被配置为将来自下部柱的旋转转矩的受控部分传送到转向柱以向控制方向盘的驾驶员提供触觉反馈。示例性车辆可进一步包括触觉发生器，其联接到转向柱以用于响应于车轮的移动而向转向柱施加附加的阻力转矩。而且，示例性实施例可进一步包括车轮传感器和触觉发生器，该车轮传感器提供指示对车轮移动的车轮响应的车轮信号，该触觉发生器联接到转向柱以响应于车轮信号而向转向柱施加附加的阻力转矩。在某些实施例中，车辆还包括角度传感器和马达，该角度传感器被配置为测量方向盘的角度以提供转向命令，该马达联接到车轮以响应于转向命令而将移动车轮。在车辆的示例性实施例中，磁流变联轴器选择性地以线控转向(SBW)模式操作或者以手动或正常电动助力转向(EPS)模式操作，在线控转向(SBW)模式中，磁流变联轴器提供对转向柱的触觉反馈，在手动或正常电动助力转向(EPS)模式中，磁流变联轴器将转向柱机械地联接到下部柱以将施加于方向盘的转矩传送到车轮。示例性车辆可进一步包括机械闩锁，其用于将转向柱选择性地机械地联接到下部柱，以将施加于方向盘的转矩传送到车轮。例如，示例性车辆可进一步包括螺线管闩锁，其用于将转向柱选择性地机械地联接到下部柱，以将施加于方向盘的转矩传送到车轮。而且，示例性车辆可包括用于将方向盘的旋转限制到最大角度旋转的机构。例如，示例性车辆可包括限位件机构，其用于将方向盘的旋转限制到最大角旋转。示例性限位件机构可包括螺纹式滚珠螺杆，其与转向柱轴向对齐；滚珠螺母，其可旋转地联接到螺纹式滚珠螺杆以在上面轴向移动；第一止动件，其安装在螺纹式滚珠螺杆的第一端上以阻止滚珠螺母沿第一方向轴向移动；以及第二止动件，其安装在螺纹式滚珠螺杆的第二端上以阻止滚珠螺母沿与第一方向相反的第二方向轴向移动。在另一个实施例中，提供了一种用于汽车的示例性转向系统，该汽车包括车轮和齿条，该齿条机械地联接到车轮并且可横向移位以改变车轮的定向。转向系统包括方向盘，其安装在转向柱上并可旋转以用于输入转向命令。转向系统还包括联接到齿条的下部柱。在转向系统中，齿条的横向移位在下部柱上产生旋转转矩。下部柱在第一操作模式中与转向柱选择性地接合以将下部柱上的旋转转矩的一部分传送到转向柱，以提供对转向柱的触觉反馈。另外，转向系统包括机械闩锁，其用于在第二操作模式中将转向柱选择性地机械地联接到下部柱以将施加于方向盘的转矩传送到齿条。这样的转向系统可进一步包括：角度传感器，其被配置为测量方向盘的角度以提供转向命令；马达，其联接到齿条以用于响应于转向命令将齿条横向移位；车轮传感器，其用于提供指示响应于齿条的横向移位的车轮移动的车轮信号；以及触觉发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于汽车的转向系统，所述汽车包括车轮和齿条，所述齿条机械地联接到所述车轮并且可横向移位以改变所述车轮的定向，所述转向系统包括：方向盘，其安装在转向柱上并且可旋转以用于输入转向命令；联接到所述齿条的下部柱，其中所述齿条的横向移位在所述下部柱上引起旋转转矩；以及互连在所述下部柱与所述转向柱之间的磁流变联轴器，其中所述磁流变联轴器选择性地将所述下部柱上的旋转转矩的期望部分传送到所述转向柱以提供对所述转向柱的触觉反馈。

【技术特征摘要】
2017.06.19 US 15/6273091.一种用于汽车的转向系统，所述汽车包括车轮和齿条，所述齿条机械地联接到所述车轮并且可横向移位以改变所述车轮的定向，所述转向系统包括：方向盘，其安装在转向柱上并且可旋转以用于输入转向命令；联接到所述齿条的下部柱，其中所述齿条的横向移位在所述下部柱上引起旋转转矩；以及互连在所述下部柱与所述转向柱之间的磁流变联轴器，其中所述磁流变联轴器选择性地将所述下部柱上的旋转转矩的期望部分传送到所述转向柱以提供对所述转向柱的触觉反馈。2.根据权利要求1所述的转向系统，进一步包括联接到所述转向柱的触觉发生器，其用于响应于所述转向命令而向所述转向柱施加附加的阻力转矩。3.根据权利要求1所述的转向系统，进一步包括：角度传感器，其被配置为测量所述方向盘的角度以提供所述转向命令；以及马达，其联接到所述齿条以用于响应于所述转向命令而将所述齿条横向移位。4.根据权利要求3所述的转向系统，进一步包括：车轮传感器，其提供指示对所述转向命令的车轮响应的车轮信号；以及触觉发生器，其联接到所述转向柱以用于响应于所述车轮信号而向所述转向柱施加附加的阻力转矩。5.根据权利要求1所述的转向系统，其中所述转向系统选择性地以线控转向(SBW)模式操作或者以手动模式或电动助力转向(EPS)模式操作，在所述线控转向(SBW)模式中，所述磁流变联轴器提供对所述转向柱的触觉反馈，在所述手动模式或电动助力转向(EPS)模式中，所述磁流变联轴器将所述转向柱机械地联接到所述下部柱以将施加于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：JW·李，B·B·利特库希，C·S·纳姆杜里，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US