转向系统、在这样的系统内提供转向反馈的方法以及转向系统反馈装置与流程

本发明涉及一种具有权利要求1第一部分的特征的转向系统。本发明还涉及一种转向系统反馈装置和一种在转向系统中提供转向反馈的方法，它们分别具有权利要求14和17第一部分的特征，并且涉及一种包括这种转向系统的车辆。

背景技术：

1、传统上，例如公路车辆的转向系统包括方向盘和转向轮之间的机械连接。不具有机械连接的其他转向系统也是已知的，其通常被称为sbw(线控转向)系统。在sbw(线控转向)系统中，一个或多个传感器记录物理特性，例如方向盘或其他转向输入装置(例如叉形件或操纵杆或其他装置)的力和运动，并生成信号。这些记录的物理特性的信号可以提供给ecu(电子控制单元)，并由ecu转换为要提供给转向轮的所需动作。然后，与ecu电连接并与转向轮机械连接的动力辅助转向致动器将执行所需动作并向所述转向轮施加所需力。

2、对驾驶员的反馈通常通过电动机提供，向方向盘产生力和/或运动，否则通过机械连接传输。

3、与常规的机械转向相比，sbw系统具有许多优势，例如，能够在碰撞时吸收能量、灵活地放置方向盘、操纵左侧和右侧驾驶变体、可拆卸的方向盘、转向输入设备的变化、自动驾驶和高级驾驶辅助等。此外，sbw系统还为驾驶体验本身提供了几种机会，例如可变转向比和不受道路干扰的影响。

4、为了获得所需的反馈力，反馈致动器(通常是电动机)必须能够直接或通过齿轮提供一定的扭矩。非常重要的是电动机的性能是足够的，否则就无法创造良好的驾驶体验。另一方面，电动机的高性能通常与例如成本、重量、体积的重大不利以及如铜和稀土金属的原材料的使用相关。后者的材料常常是开采出来的，依赖这样的原材料会对环境产生严重的负面影响，并且就关心能够可持续生产的目标来说构成一个不利因素。

5、由于反馈力仅仅由电动机产生，因此需要使用电能，这是人们所不希望的，尤其是对于电动汽车而言，在电动汽车的情况下为了更大的行驶里程，更倾向于节省每一份电力消耗。

6、如果转向系统存在故障，则所需的功能，甚至是法律要求，是车辆仍应可控。提供此类功能的一个例子是通过具有自动定心效果的转向。当方向盘机械连接到车辆的转向轮时，自动定心力通过悬架几何结构从轮胎传递到方向盘。当方向盘中的力仅依赖于反馈电机时，如果电机发生故障，自动定心效果将失去。

7、使用电动机并非产生良好转向感觉所需的所有特性的最佳方式。对于良好转向感觉所需的一个特性是摩擦感觉，尤其是对于电动机的缓慢、零和反向角速度以及因此方向盘的缓慢、零和反向角速度。

8、需要从电动机输出一定的扭矩。降低电动机扭矩要求的一种方法是使用齿轮来增加产生的扭矩。这将使电动机以更高的速度旋转，这会导致转向感觉缺陷，通常称为惯性感觉。使用齿轮的另一个缺点是齿轮经常容易产生冲击和/或摩擦，这反过来也会对转向感觉产生不利影响。此外，通过使用齿轮，复杂性将会增加，这会增加故障风险并增加成本，因此使用较小的电动机显然不是有利的。此外，即使齿轮本身可以降低从电动机所需的扭矩输出，但能耗不会降低，因为电动机反而必须以更高的转速运行。

9、目前存在对于无永磁电机可用的技术，例如磁阻电机和感应电机。然而，这些电机通常存在高扭矩波动和/或需要大量空间和大体积的问题，因此它们不适合汽车转向应用。

10、到目前为止，具有sbw的汽车都配备有机械备用装置，以防发生故障。这样就需要中间轴，导致方向盘的定位不如期望的那样灵活，它不能拆卸，对于操纵左侧和右侧变体不必要地复杂，也妨碍了增强碰撞时的能量吸收，并且不允许转向输入装置的变化。

11、此外，为了获得良好的转向感觉，一定量的摩擦感觉是期望的。然而，控制电动机以产生摩擦感觉可能很麻烦，尤其是对于电动机的和因此方向盘的缓慢、零和反向角速度。为了减少对电动机产生的摩擦感觉的需求，可以使用机械部件来产生转向感觉。这种解决方案从具有专门设计的轴向轴承的其他转向应用中已知，其中提供一定的摩擦水平。

12、带有具有依靠电动机进行反馈的系统的sbw的汽车是众所周知的，但迄今为止所有已知的解决方案都存在上述一个或多个缺点。

13、us20180319422展示了一种用于车辆的动力辅助转向系统，该系统具有反馈装置，该反馈装置包括电动反馈电机和机械反馈装置，该机械反馈装置包括预加载皮带。然而，该解决方案存在几个缺点，它空间需求高、复杂且敏感。此外，由于使用包括预加载电缆拉力的皮带，使用寿命有限。它也不能提供足够的转向安全性。

14、迄今为止，所有已知的带有反馈装置的转向系统都存在缺点并且存在几个不足。

技术实现思路

1、因此，本发明的一个目的是分别提供一种转向系统、一种转向系统反馈装置以及一种转向系统中的方法，通过它们可以解决上述一个或多个问题并且通过它们可以克服上述一个或多个不足。

2、本发明的一个目的是提供一种改进的动力辅助有线或无线转向系统，特别是改进的动力辅助线控转向(sbw)转向系统。

3、本发明的一个特别目的是提供一种转向系统，用于在车辆转向系统中提供转向反馈，通过该系统可以增强转向安全性。

4、更具体地说，本发明的目的是提供一种转向系统，即使转向辅助失效或转向系统发生故障，也能通过该转向系统保证转向安全，并且特别是在转向辅助失效的情况下能够有助于转向。

5、此外，本发明的一个特别目的是提供一种转向系统，通过该系统可以提供所需的转向感觉，并且最特别地，与迄今为止已知的转向系统相比，该系统能够在不同的情况下提供构成良好转向感觉(特别是摩擦感觉)所需的更多特性。

6、另一个特别目的是分别提供车辆转向系统、车辆转向方法和车辆转向系统装置，通过它们即使在出现转向故障(例如失去转向辅助)时也能保持转向安全性以及转向感觉。

7、最特别的目的是提供一种sbw转向系统，通过该系统可以实现上述一个或多个目的。

8、本发明的一个特别目的是提供一种转向系统装置，其在有线转向系统(例如，sbw转向系统)中或在无线转向系统中提供反馈，并且通过该转向系统装置可实现上述一个或多个目的。

9、另一个特别目的是分别提供一种廉价并且易于实施和制造的车辆转向系统和转向系统装置。

10、另一个特别目的是分别提供一种紧凑、可靠、坚固且使用寿命长的车辆转向系统和转向系统装置。

11、再另一个特别目的是分别提供环境友好且允许可持续生产的车辆转向系统和转向系统装置。

12、另一个特别目的是分别提供一种车辆转向系统和一种转向系统装置，通过它们，用于转向(反馈)的能量消耗低并且与已知转向方法相比被减少，从而节省电力消耗。

13、又另一个目的是分别提供一种车辆转向系统和一种转向系统装置，通过它们可以在有线(特别是sbw)转向系统或无线转向系统中改善转向安全性和转向感觉，而无需大体积、增加重量或增加笨重性。

14、此外本发明的又另一个具体目的是分别提供一种车辆转向方法和一种车辆转向系统装置，其可靠、安全并且在不同的条件下同时提供良好的转向感觉和转向响应(车辆对转向输入的反应)。

15、最特别的目的是在转向系统、特别是线控转向(sbw)转向系统中提供改进的转向反馈。

16、本发明的目的还在于提供一种具有转向系统的车辆，通过该转向系统实现上述一个或多个目的。

17、因此，提供了一种如最初提及的转向系统，其具有权利要求1的特征。因此，还提供了一种分别如最初提及的转向系统装置和转向系统中的方法，其分别具有各自独立权利要求14和17的特征，以及提供包括这种转向系统的车辆。

18、有利的实施例由各自附加的从属权利要求给出并且分别在详细说明中描述。

19、应当理解，本发明的特征可以以任何组合进行组合，而不会背离由所附权利要求限定的本发明的范围。