專利名稱：動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其經(jīng)由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將駕駛員施加的 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)杰囕?，同時(shí)允許電動(dòng)機(jī)提高轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。更具體地，本發(fā)明 涉及一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其具有檢測(cè)外圍部件對(duì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撞擊的碰 撞檢測(cè)功能。
背景技術(shù)：
具有下述特征的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)被使用，所述動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括 轉(zhuǎn)矩傳感器，用于檢測(cè)經(jīng)由車輛的轉(zhuǎn)向盤施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩；電機(jī)，其根據(jù)
來(lái)自轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行驅(qū)動(dòng)操作以輔助轉(zhuǎn)向；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路， 其驅(qū)動(dòng)電機(jī)；電源開(kāi)關(guān)裝置，用于接通和關(guān)斷到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路的電源； 以及控制電路，其在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路激活時(shí)允許電源開(kāi)關(guān)裝置供電，并且 根據(jù)由轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的大小，控制由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路執(zhí)行 的對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，其中用于檢測(cè)施加到車輛的震動(dòng)的震動(dòng)檢測(cè)裝置被設(shè)置 來(lái)通過(guò)使用控制電路，根據(jù)來(lái)自震動(dòng)檢測(cè)裝置的檢測(cè)信號(hào)判斷該震動(dòng)是否 是由車輛的碰撞引起的，并且如果判定震動(dòng)是由碰撞引起的，則停止驅(qū)動(dòng) 電機(jī)，并且電源開(kāi)關(guān)裝置可以切斷供電。例如，這樣的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被公 開(kāi)于日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2000-72007。當(dāng)根據(jù)來(lái)自用于安全氣囊系統(tǒng)的碰 撞檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)判定有物體與車輛碰撞時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)停止驅(qū)動(dòng)用 于電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向(EPS)的電機(jī)，從而防止過(guò)載電流流過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電 路。
但是，傳統(tǒng)的電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)來(lái)自用于安全氣囊系統(tǒng)的碰撞檢 測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)判斷是否發(fā)生車輛碰撞。因此，存在如下的可能性，艮口， 雖然物體與車輛的碰撞被檢測(cè)到，但是不能準(zhǔn)確地檢測(cè)對(duì)EPS機(jī)構(gòu)本身的 撞擊。此外，存在如下問(wèn)題，即，不能確定地檢測(cè)外圍部件對(duì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)
5構(gòu)的撞擊，因?yàn)橛糜跈z測(cè)施加到車輛的震動(dòng)的震動(dòng)檢測(cè)裝置不是直接檢測(cè) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的加速度的傳感器，而是用于判斷諸如安全氣囊系統(tǒng)的被動(dòng) 安全設(shè)備是否應(yīng)該被啟用的加速度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠更準(zhǔn)確地檢測(cè)對(duì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)的撞擊的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其用于允許電 動(dòng)機(jī)來(lái)提高由駕駛員施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，并且將所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩通過(guò)轉(zhuǎn)向傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)傳輸?shù)杰囕?，所述?dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括撞擊檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)物體 對(duì)所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撞擊。
還優(yōu)選的是，所述動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括角度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)構(gòu) 造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的第一轉(zhuǎn)角；以及角速度計(jì)算裝置，用于 基于所檢測(cè)的第一轉(zhuǎn)角計(jì)算所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的角速度，其中，所述撞擊檢測(cè) 裝置基于所計(jì)算的角速度檢測(cè)外圍部件對(duì)所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撞擊。
還優(yōu)選的是，所述角度檢測(cè)裝置包括用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的第二轉(zhuǎn)角 的轉(zhuǎn)角傳感器，所述電動(dòng)機(jī)輔助構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條沿軸運(yùn)動(dòng)。
還優(yōu)選的是，所述角度檢測(cè)裝置包括轉(zhuǎn)矩傳感器，所述轉(zhuǎn)矩傳感器用 于基于轉(zhuǎn)向輸入軸和輸出軸之間的轉(zhuǎn)角差檢測(cè)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，所述轉(zhuǎn)向輸入軸 和輸出軸通過(guò)構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的扭桿彼此連接。
還優(yōu)選的是，所述撞擊檢測(cè)裝置通過(guò)區(qū)分由于所述外圍部件對(duì)所述轉(zhuǎn) 向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撞擊引起的振動(dòng)與所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中由于來(lái)自所述車輪的 反向輸入而產(chǎn)生的振動(dòng)，檢測(cè)所述撞擊。
還優(yōu)選的是，基于從角速度計(jì)算裝置輸出的角速度信號(hào)的變化模式和/ 或頻率特性，區(qū)分由于所述外圍部件的撞擊引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所 述振動(dòng)與由于來(lái)自所述車輪的反向輸入引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所述振 動(dòng)。
還優(yōu)選的是，通過(guò)利用來(lái)自用于檢測(cè)所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的所述轉(zhuǎn)矩傳感器 的輸出信號(hào)，區(qū)分由于所述外圍部件的撞擊引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所述振動(dòng)與由于來(lái)自所述車輪的反向輸入引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所述振 動(dòng)。
還優(yōu)選的是，通過(guò)利用分別是從一對(duì)轉(zhuǎn)角傳感器中的一個(gè)發(fā)送的輸出 信號(hào)之間的差異，區(qū)分由于所述外圍部件的撞擊引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的所述振動(dòng)與由于來(lái)自所述車輪的反向輸入引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所 述振動(dòng)，其中所述一對(duì)轉(zhuǎn)角傳感器中的一個(gè)被設(shè)置用于所述轉(zhuǎn)向輸入軸， 另一個(gè)被設(shè)置用于所述輸出軸，所述轉(zhuǎn)向輸入軸和所述輸出軸通過(guò)所述扭 桿彼此連接。
還優(yōu)選的是，所述撞擊檢測(cè)裝置檢測(cè)施加到齒條箱的緊固點(diǎn)的撞擊載 荷，所述齒條箱容納構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條。在此情況下，還優(yōu)選 的是，所述撞擊檢測(cè)裝置利用應(yīng)變傳感器檢測(cè)所述撞擊載荷。
還優(yōu)選的是，所述撞擊檢測(cè)裝置檢測(cè)齒條箱的應(yīng)力集中區(qū)域的形變， 所述齒條箱容納構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條。還優(yōu)選的是，所述撞擊檢 測(cè)裝置通過(guò)使用薄膜傳感器檢測(cè)所述形變，其中，所述薄膜傳感器的電阻 值根據(jù)所述齒條箱的所述應(yīng)力集中區(qū)域的所述形變而變化。還優(yōu)選的是， 所述撞擊檢測(cè)裝置通過(guò)使用傳導(dǎo)傳感器檢測(cè)所述形變，其中，在所述齒條 箱的所述應(yīng)力集中區(qū)域發(fā)生預(yù)定量或更大的形變時(shí)，所述傳導(dǎo)傳感器斷 裂。
還優(yōu)選的是，所述撞擊檢測(cè)裝置檢測(cè)齒條箱相對(duì)于車體的位移，所述 齒條箱容納構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條。在此情況下，還優(yōu)選的是，所 述撞擊檢測(cè)裝置利用行程傳感器檢測(cè)所述相對(duì)位移，或利用限位開(kāi)關(guān)檢測(cè) 所述相對(duì)位移，其中，當(dāng)所述相對(duì)位移等于或者大于預(yù)定位移時(shí)，所述限 位開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)發(fā)生變化。
還優(yōu)選的是，當(dāng)所述撞擊檢測(cè)裝置檢測(cè)到所述物體對(duì)容納構(gòu)造所述轉(zhuǎn) 向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條的所述齒條箱的撞擊時(shí)，控制被施加于所述齒條的轉(zhuǎn)向 輔助轉(zhuǎn)矩的模式被改變。在此情況下，還優(yōu)選的是，所述控制模式的所述 改變包括所述電動(dòng)機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)和驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的運(yùn)行狀態(tài)改變。
根據(jù)本發(fā)明，可以更準(zhǔn)確地檢測(cè)對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的撞擊。


通過(guò)參考附圖閱讀以下對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上 述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，其中相似標(biāo)號(hào)用于表示相似元 件，附圖中
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖2是動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1在其齒條和小齒輪嚙合部分周圍的剖視圖； 圖3是動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1在輔助電機(jī)周圍的剖視圖； 圖4是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的實(shí)施例的系統(tǒng) 配置圖5A是示意性地示出了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1在輔助電機(jī)周圍 的部分的撞擊的側(cè)視圖5B是示意性地示出了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1在輔助電機(jī)周圍 的部分的撞擊的俯視圖6是示出了當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)從轉(zhuǎn)角傳感器60發(fā)送 的角速度信號(hào)的輸出波形的圖線；
圖7是示出了當(dāng)發(fā)生反向輸入時(shí)從轉(zhuǎn)角傳感器60發(fā)送的角速度信號(hào)co (信號(hào)co代表轉(zhuǎn)子5的角速度)的時(shí)間序列波形的圖線；
圖8A是示出了當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)產(chǎn)生的角速度信號(hào) co的頻率譜的圖線；
圖8B是當(dāng)從車輪施加反向輸入時(shí)產(chǎn)生的角速度信號(hào)w的頻率譜的圖
線；
圖9A是示意性地示出了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1在扭桿(見(jiàn)圖2) 周圍的部分的撞擊的側(cè)視圖9B是示意性地示出了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)l在扭桿(見(jiàn)圖2) 周圍的部分的撞擊的俯視圖IO是示出了當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)從轉(zhuǎn)角傳感器14a發(fā) 送的角速度信號(hào)的輸出波形的圖線；
圖IIA是示出了當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)分別從轉(zhuǎn)角傳感器 14a和18b發(fā)送的角速度信號(hào)coa和cob的輸出波形的圖線；圖IIB是示出了表示角速度信號(hào)wa和cob之間的差的信號(hào)的輸出波形 的圖線；
圖12A是從車輛上方觀察時(shí)圖l所示的部分A的局部放大圖，示意性 地示出了動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部分；
圖12B是圖12A中所示的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的部分B的局部放大圖，示 出了主箱和第一齒條箱的法蘭部分的剖面；
圖13是示出了本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的系統(tǒng)配置的示意性框
圖14是用于控制本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的處理流程的示例的 流程圖15是示出了其中薄膜傳感器被布置在齒條箱的發(fā)生應(yīng)力集中的部 分上的構(gòu)造的示例的視圖16是示出了其中傳導(dǎo)傳感器被布置在齒條箱的發(fā)生應(yīng)力集中的部 分上的構(gòu)造的示例的視圖17是示出了其中行程傳感器被布置在懸架構(gòu)件和EPS支座之間的 構(gòu)造的示例的視圖18是示出了其中限制開(kāi)關(guān)被布置在EPS支座上的構(gòu)造的示例的視 圖；以及
圖19是示出了其中載荷傳感器被布置在懸架構(gòu)件和EPS支座之間并 布置在緊固螺栓上的構(gòu)造的示例的視圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述和附圖中，將參考示例性實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。 應(yīng)該注意，對(duì)于電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，基本概念、主要硬件構(gòu)造、工作原 理、基本控制方法等對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，并且因此將省略對(duì)其 的詳細(xì)描述。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1 一般
包括齒條箱2;齒條軸3;電動(dòng)機(jī)(在此也稱為輔助電機(jī))4;轉(zhuǎn)子(在
此也稱為電機(jī)軸)5;以及滾珠絲杠機(jī)構(gòu)6。齒條箱2由中空?qǐng)A筒形的第一齒條箱2a和第二齒條箱2b以及布置在齒條箱2a和2b之間的連接箱(在 此也稱為主箱)2c構(gòu)成。箱2a到2c由螺栓等以同軸方式接合。
使得齒條軸3沿軸向(圖1中由箭頭X1-X2所示的方向)以可移動(dòng)方 式延伸穿過(guò)齒條箱2。齒條軸3的從第一和第二齒條箱2a和2b突出的兩 端經(jīng)由系桿7和8連接到右前輪和左前輪?？梢耘蛎泬嚎s以及可以彎曲的 伸縮軟管9和IO被分別附接在第一齒條箱2a和系桿7之間以及第二齒條 箱2b與系桿8之間。伸縮軟管9和10將齒條箱2內(nèi)部與外部隔絕。
接合到輸入軸11 (其連接到轉(zhuǎn)向盤)上的小齒輪12被布置在第一齒 條箱2a中，并且與形成在齒條軸3中的齒條齒(沒(méi)有示出)嚙合。因此， 當(dāng)駕駛員操作轉(zhuǎn)向盤時(shí)，控制力通過(guò)輸入軸ll使得小齒輪12旋轉(zhuǎn)，并且 因?yàn)樾↓X輪12與齒條齒的嚙合，小齒輪12的旋轉(zhuǎn)被轉(zhuǎn)化為齒條軸3的線 性運(yùn)動(dòng)。這樣，前輪通過(guò)系桿7和8被轉(zhuǎn)向。
電動(dòng)機(jī)4被布置在構(gòu)造齒條箱2的主箱2c中在齒條軸3的周圍，并且 具有如下面所述的將轉(zhuǎn)向助力經(jīng)由轉(zhuǎn)子5施加到齒條軸3的功能。電動(dòng)機(jī) 4是不帶電刷的DC電機(jī)，并且包括作為固定部分的定子4a以及作為旋轉(zhuǎn) 部分的轉(zhuǎn)子5。線圈被纏繞在布置在主箱2c中的定子4a上。
轉(zhuǎn)子5具有中空?qǐng)A筒形狀，并且以同軸方式圍繞齒條軸3布置，使得 在它們之間存在間隙。轉(zhuǎn)子5由第一齒條箱2a和主箱2c通過(guò)軸承13在預(yù) 定位置處以可旋轉(zhuǎn)方式支撐。
滾珠絲杠機(jī)構(gòu)6被布置在轉(zhuǎn)子5的在圖1中的箭頭XI側(cè)的端部附 近。滾珠絲杠機(jī)構(gòu)6包括滾珠絲杠螺母6a和滾珠6b。
下面將簡(jiǎn)要描述動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的功能。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤15 時(shí)，由駕駛員施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩被施加，從而轉(zhuǎn)向軸(在此也稱為輸入軸) 11被旋轉(zhuǎn)(參見(jiàn)圖4)。轉(zhuǎn)向軸11的旋轉(zhuǎn)通過(guò)齒條和小齒輪的嚙合被轉(zhuǎn) 化為齒條軸3 (見(jiàn)圖l-3)的線性運(yùn)動(dòng)。齒條軸3的線性運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致系桿7和 8 (見(jiàn)圖1和圖4)的線性運(yùn)動(dòng)，這實(shí)現(xiàn)了車輪轉(zhuǎn)向。
控制器50由包括通過(guò)總線相互連接的CPU、 ROM和RAM的微型計(jì) 算機(jī)構(gòu)成。ROM存儲(chǔ)由CPU執(zhí)行的程序等。各種信息提供設(shè)備(諸如車 輛速度傳感器)經(jīng)由適當(dāng)?shù)目偩€(諸如CAN(控制器局域網(wǎng)絡(luò)))連接到控制器50?？刂破?0基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和車速，確定將被供應(yīng)到輔助電機(jī)4的 輔助電流的值。通常，所確定的輔助電流值使得助力與由駕駛員所施加的 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的增量成比例地增大，但是當(dāng)車速很高時(shí)，所確定的輔助電流值 使得助力小于當(dāng)車速低時(shí)所施加的助力。
圖2示出了動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1在其齒條和小齒輪嚙合部分周圍的剖面。 轉(zhuǎn)向軸11的下端通過(guò)扭桿16連接到小齒輪軸(輸出軸)18。轉(zhuǎn)向軸ll的 旋轉(zhuǎn)和小齒輪軸18的旋轉(zhuǎn)通過(guò)包括扭轉(zhuǎn)的扭桿16的旋轉(zhuǎn)來(lái)聯(lián)系。具體 地，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸ll旋轉(zhuǎn)時(shí)，扭桿16被扭轉(zhuǎn)，這暫時(shí)地導(dǎo)致轉(zhuǎn)向軸ll和小齒 輪軸18之間的相應(yīng)的轉(zhuǎn)角差。
轉(zhuǎn)向軸11和小齒輪軸18設(shè)置有一對(duì)轉(zhuǎn)角傳感器14a和18b，所述轉(zhuǎn) 角傳感器14a和18b分別檢測(cè)轉(zhuǎn)向軸11和小齒輪軸18的轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角傳感 器14a和18b可以是使用解算儀傳感器的轉(zhuǎn)角傳感器，或者是使用Hall元 件的轉(zhuǎn)角傳感器(利用磁通量的變化的Hall IC傳感器)。從由兩個(gè)轉(zhuǎn)角 傳感器14a和18b檢測(cè)的角度之間的差計(jì)算由駕駛員施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，即 施加到轉(zhuǎn)向軸11的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。這樣，轉(zhuǎn)角傳感器14a和18b構(gòu)成其中兩個(gè) 傳感器14a和18b合作并且檢測(cè)施加到轉(zhuǎn)向軸11的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感 器。
圖3示出了動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)l在輔助電機(jī)4周圍的剖面。輔助電機(jī)4包 括固定到齒輪箱的主箱2c的定子4a;以及圓柱形轉(zhuǎn)子5。轉(zhuǎn)子5具有磁 性部分，并且由主箱2c通過(guò)多個(gè)軸承13以可相對(duì)旋轉(zhuǎn)但是沿軸向不可相 對(duì)移動(dòng)的方式支撐。軸(外螺紋部分)3a形成在齒條軸3的一部分中，并 且與滾珠絲杠螺母(內(nèi)螺紋部分)6a在多個(gè)滾珠被置于其間的情況下以可 相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式嚙合。滾珠絲杠螺母6a以同軸并且不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式附 接到轉(zhuǎn)子5。當(dāng)轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠絲杠螺母6a旋轉(zhuǎn)，這導(dǎo)致軸3a沿軸 向運(yùn)動(dòng)。這樣，輔助電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致齒條軸3線性運(yùn)動(dòng)，從而增大由駕 駛員施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。
如圖4所示，輔助電機(jī)4是無(wú)電刷的DC電機(jī)，并且連接到作為DC 電源的電池90，而驅(qū)動(dòng)電路94被置于輔助電機(jī)4和電池90之間。輔助電 機(jī)4的輔助電流值由控制器50響應(yīng)于來(lái)自用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角傳感器60的輸出信號(hào)進(jìn)行反饋控制。
如轉(zhuǎn)角傳感器14a和18b的情形，轉(zhuǎn)角傳感器60可以是使用解算儀傳 感器的轉(zhuǎn)角傳感器，或者是使用Hall元件的轉(zhuǎn)角傳感器。例如，如果使用 解算儀傳感器，R/D (解算儀/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器通過(guò)從兩相信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)子5的 轉(zhuǎn)角或旋轉(zhuǎn)速度(角速度)將由轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的模擬兩相信號(hào)轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號(hào)，并且將數(shù)字信號(hào)輸出到控制器50。
動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1在襯套被置于其間的情況下緊固到懸架構(gòu)件。動(dòng)力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)1的主齒輪部分(見(jiàn)圖2和3) —般被布置在發(fā)動(dòng)機(jī)船中，并且圍 繞主齒輪部分布置有諸如發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的外圍部件。因此，當(dāng)在碰撞 時(shí)施加的大的沖擊力被作用在車輛上時(shí)，外圍部件可能碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1，這可能損害主齒輪部分的功能。
作為預(yù)防此問(wèn)題的措施，存在如下方法，其中，用于檢測(cè)碰撞的加速 度傳感器(布置在地板通道中的地板傳感器或布置在車輛的左右前方部分 中的衛(wèi)星傳感器)，并且如果檢測(cè)到等于或大于可能導(dǎo)致外圍部件碰撞動(dòng) 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的預(yù)定參考值的沖擊值，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的運(yùn)行被統(tǒng)一限 制。但是，在此方法中，施加到動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1 (具體地，其主齒輪部 分)的沖擊值不被直接檢測(cè)。因此，可能出現(xiàn)如下的問(wèn)題，即，即使當(dāng)限 制不是必要的時(shí)，諸如當(dāng)實(shí)際上沒(méi)有外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)，動(dòng) 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的運(yùn)行被限制。
相反，在本發(fā)明中，如下面詳細(xì)描述的，通過(guò)有效地使用己經(jīng)被安裝 來(lái)控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的輔助操作的轉(zhuǎn)角傳感器60， 14a和18b，在不使 用任何附加傳感器的情況下，可以以高準(zhǔn)確性檢測(cè)外周部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)1 (具體地，主齒輪部分)的撞擊。下面將參考若干實(shí)施例描述具體的 構(gòu)造。
第一實(shí)施例涉及其中輔助電機(jī)4的轉(zhuǎn)角傳感器60被有效地用于檢測(cè) 外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1 (具體地，其處于輔助電機(jī)周圍的部分)的撞 擊的情形。
圖5A和圖5B是分別示意性地示出了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1在輔 助電機(jī)周圍的部分(見(jiàn)圖3)的撞擊的側(cè)視圖和俯視圖。在圖5A和圖5B所示的示例中，圖5A和5B中的左方向是車輛的前 進(jìn)方向，并且諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的外圍部件被布置在動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的齒輪箱的 后部。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的齒輪箱在例如襯套被置于其間的情況下在沿車輛 的橫向的兩點(diǎn)上緊固到主體框架(懸架構(gòu)件)。對(duì)于圖5A和5B所示的示 例，存在如下的可能性，S卩，例如在撞車(迎面撞擊)時(shí)，重的外周部件 由于慣性力向前移動(dòng)，并且從動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1后方碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1。
當(dāng)發(fā)生這樣的外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊時(shí)，輔助電機(jī)4的定 子4a (齒輪箱的主箱2c)產(chǎn)生導(dǎo)致懸架構(gòu)件圍繞固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的力矩M (見(jiàn)圖5A中的箭頭M)，并且定子4a相對(duì)于轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)。
圖6是示出了當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)從轉(zhuǎn)角傳感器60發(fā)送 的角速度信號(hào)co (代表轉(zhuǎn)子5的角速度的信號(hào)co)的時(shí)間序列波形的圖 線。如圖6所示，當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)，上述的定子4a相對(duì) 于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器60的大幅值的角速度信號(hào)(高的角 速度)。應(yīng)該理解，可以基于來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器60的輸出信號(hào)，即角速度 信號(hào)"，檢測(cè)外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。
在本實(shí)施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)子5的角速度信號(hào)"超過(guò)用于判斷是否發(fā)生了撞 擊的預(yù)定閾值"al時(shí)，控制器50的撞擊檢測(cè)部分52 (見(jiàn)圖4)判定發(fā)生 了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。撞擊判定閾值o;al考慮外圍部件的 重量、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的重心和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的緊固點(diǎn)(動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1在此被緊固到懸架構(gòu)件的點(diǎn))之間的距離(具體地，對(duì)于力矩M的力臂 長(zhǎng)度)等，通過(guò)計(jì)算或測(cè)試而被適當(dāng)?shù)卮_定或調(diào)節(jié)。
撞擊判定閾值coal可以僅僅針對(duì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)反向進(jìn)行規(guī)定。這是因?yàn)樵?迎面碰撞時(shí)定子4a相對(duì)于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)方向(力矩M的方向)由動(dòng)力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)1的緊固點(diǎn)相對(duì)于其重心的位置關(guān)系來(lái)確定。
撞擊判定閾值coal可以根據(jù)在判定發(fā)生了撞擊時(shí)或剛好在此時(shí)刻之前 所測(cè)量的車速而變化。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子5的角速度"的峰值根據(jù)沖擊力，即 外圍部件的慣性力而變化。
如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，通過(guò)有效地使用已經(jīng)被安裝來(lái)控制輔助 操作的轉(zhuǎn)角傳感器60，在不使用任何附加傳感器的情況下，可以以高準(zhǔn)確性檢測(cè)外周部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。
在第一實(shí)施例中，如果判定發(fā)生了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞
擊，則例如，撞擊檢測(cè)部分52在儀表板70 (見(jiàn)圖4)顯示警告?；蛘撸?例如，警告可以以聲音方式經(jīng)由揚(yáng)聲器等輸出，以催促駕駛員檢測(cè)或修理 車輛?；蛘?，可以切斷到動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的供電(例如，可以通過(guò)繼電器 切斷輔助電機(jī)4和電池90之間的連接)。這些措施可以根據(jù)轉(zhuǎn)子5的角速 度co而變化。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子5的角速度co處于撞擊判定閾值o;al附近時(shí)發(fā) 出警告，而當(dāng)轉(zhuǎn)子5的角速度co變得非常高時(shí)切斷到動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的供 電。
第二實(shí)施例涉及如下情形，其中在適當(dāng)?shù)刈⒁饬宿D(zhuǎn)子5的角速度由于 來(lái)自車輪的反向輸入而變化的可能性的情況下，輔助電機(jī)4的轉(zhuǎn)角傳感器 60被有效地用于檢測(cè)外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1 (具體地，其處于輔助電 機(jī)周圍的部分)的撞擊。
當(dāng)來(lái)自車輪的反向輸入被施加時(shí)，引起齒條3的線性運(yùn)動(dòng)(軸3a沿軸 向的運(yùn)動(dòng))，這回過(guò)頭來(lái)通過(guò)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)6的中間傳遞作用導(dǎo)致轉(zhuǎn)子5 旋轉(zhuǎn)。并且在此情況下，轉(zhuǎn)子5的角速度變化。因此，必須避免響應(yīng)于這 樣的角速度變化錯(cuò)誤地判定發(fā)生了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。
圖7是示出了當(dāng)發(fā)生反向輸入時(shí)從轉(zhuǎn)角傳感器60發(fā)送的角速度信號(hào)w (信號(hào)co代表轉(zhuǎn)子5的角速度)的時(shí)間序列波形的圖線。如圖7所示，當(dāng) 反向輸入被從車輪施加到動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)，齒條3在對(duì)應(yīng)于反向輸入的 方向的一個(gè)方向上移動(dòng)的同時(shí)發(fā)生振動(dòng)。因此，對(duì)于在反向輸入時(shí)所導(dǎo)致 的轉(zhuǎn)子5的角速度變化的狀態(tài)，如圖7所示，較之在外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)1的撞擊時(shí)所表現(xiàn)出的沖擊振動(dòng)模式，振動(dòng)在高角速度下持續(xù)較長(zhǎng)時(shí) 間。
在第二實(shí)施例中，控制器50從自當(dāng)轉(zhuǎn)子5的角速度o;超過(guò)預(yù)定撞擊 判定閾值wal時(shí)開(kāi)始的預(yù)定取樣時(shí)間段期間所收集的取樣數(shù)據(jù)計(jì)算角速度 信號(hào)w (角速度co)的平均值。如果計(jì)算出的平均值小于預(yù)定閾值Thrl， 則判定發(fā)生了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。另一方面，如果計(jì)算出 的平均值大于預(yù)定閾值Thrl，則判定轉(zhuǎn)子5的角速度的變化是由來(lái)自車輪的反向輸入引起的。應(yīng)該注意，預(yù)定閾值Thrl通過(guò)計(jì)算或測(cè)試來(lái)適當(dāng)?shù)卮_ 定。撞擊判定閾值coal可以與在上述第一實(shí)施例中所使用的相似的方式來(lái) 確定。
如上所述，根據(jù)第二實(shí)施例，可以以高的準(zhǔn)確性檢測(cè)由外圍部件對(duì)動(dòng) 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊引起的轉(zhuǎn)子5的角速度變化，其中由來(lái)自車輪的反向 輸入引起的轉(zhuǎn)子5的角速度變化被與其區(qū)分。此外，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子5的角速 度"超過(guò)預(yù)定撞擊判定閾值coal時(shí)才開(kāi)始進(jìn)行判定，所以可以減小進(jìn)行判 定的工作量。
在第二實(shí)施例中，可以使用角速度信號(hào)o;的時(shí)間積分，來(lái)代替角速度 信號(hào)co (角速度co)的平均值。在此情況下，撞擊檢測(cè)部分52在預(yù)定的積 分時(shí)間(例如，可以與預(yù)定取樣時(shí)間段相同)上對(duì)角速度信號(hào)0)進(jìn)行積 分，這當(dāng)轉(zhuǎn)子5的角速度co超過(guò)預(yù)定撞擊判定閾值coal時(shí)開(kāi)始進(jìn)行。在此 情況下，如果積分值不超過(guò)預(yù)定閾值，則撞擊檢測(cè)部分52判定發(fā)生了外 圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊；如果積分值超過(guò)預(yù)定閾值，則撞擊檢測(cè) 部分52判定轉(zhuǎn)子5的角速度變化是由來(lái)自車輪的反向輸入引起的。此 外，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子5的角速度co超過(guò)預(yù)定撞擊判定閾值coal時(shí)才開(kāi)始進(jìn)行判 定，所以可以減小進(jìn)行判定的工作量。
第三實(shí)施例涉及如下情形，其中如同第二實(shí)施例中的情形，在適當(dāng)?shù)?注意了轉(zhuǎn)子5的角速度由于來(lái)自車輪的反向輸入而變化的可能性的情況 下，輔助電機(jī)4的轉(zhuǎn)角傳感器60被有效地用于檢測(cè)外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)l (具體地，其處于輔助電機(jī)周圍的部分)的撞擊。
如上所述，當(dāng)來(lái)自車輪的反向輸入被施加時(shí)，引起齒條3的線性運(yùn)動(dòng) (軸3a沿軸向的運(yùn)動(dòng))，這回過(guò)頭來(lái)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子5的角速度的變化。轉(zhuǎn)子5 的角速度變化包括由沖擊力導(dǎo)致的振動(dòng)。當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1 時(shí)，來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器60的角速度信號(hào)co應(yīng)該包括大比例的頻率與動(dòng)力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)的共振頻率相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)分量。
圖8A是示出了當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)產(chǎn)生的角速度信號(hào) co的頻率譜的圖線。圖8B是當(dāng)從車輪施加反向輸入時(shí)產(chǎn)生的角速度信號(hào)" 的頻率譜的圖線。如圖8A和8B所示，在每一種情況下，角速度信號(hào)分別包括大比例的具有不同頻率的頻率分量。
在本實(shí)施例中，控制器50的撞擊檢測(cè)部分52對(duì)從自當(dāng)轉(zhuǎn)子5的角速 度o;超過(guò)預(yù)定撞擊判定閾值coal時(shí)開(kāi)始的預(yù)定取樣時(shí)間段期間所收集的取 樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT (快速傅立葉變換)。如果在特定第一頻帶內(nèi)的角速度信 號(hào)w的強(qiáng)度(功率譜)(dB)超過(guò)預(yù)定閾值Thr2，則判定發(fā)生了外圍部 件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。特定第一頻帶可以以動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的共振 頻率為中心來(lái)確定。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的共振頻率可以通過(guò)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)(諸 如瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試)來(lái)得到。
如果在FFT之后在特定第二頻帶內(nèi)的角速度信號(hào)o;的強(qiáng)度超過(guò)預(yù)定閾 值Thr3，則撞擊檢測(cè)部分52判定轉(zhuǎn)子5的角速度變化是由來(lái)自車輪的反 向輸入引起的。特定第二頻帶和預(yù)定閾值Thr3可以通過(guò)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)來(lái)確定 或調(diào)節(jié)。
根據(jù)第三實(shí)施例，可以以高的準(zhǔn)確性檢測(cè)由外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1的撞擊引起的轉(zhuǎn)子5的角速度變化，其中由來(lái)自車輪的反向輸入引起的 轉(zhuǎn)子5的角速度變化被與其區(qū)分。此外，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子5的角速度w超過(guò)預(yù) 定撞擊判定閾值coal時(shí)才開(kāi)始進(jìn)行判定，所以可以減小進(jìn)行判定的工作
在第三實(shí)施例中，從相同的觀點(diǎn)出發(fā)，在預(yù)定取樣時(shí)間段內(nèi)取樣的角 速度信號(hào)w的第一頻帶內(nèi)的頻率分量可以被提取來(lái)判斷所提取的角速度信 號(hào)co的峰值是否超過(guò)預(yù)定撞擊判定閾值。如果所提取的角速度信號(hào)w的峰 值超過(guò)撞擊判定閾值，則撞擊檢測(cè)部分52判定發(fā)生了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)1的撞擊。
類似地，在預(yù)定取樣時(shí)間段內(nèi)取樣的角速度信號(hào)co的第二頻帶內(nèi)的頻 率分量可以被提取來(lái)判斷所提取的角速度信號(hào)w的峰值是否超過(guò)預(yù)定撞擊 判定閾值。如果所提取的角速度信號(hào)co的峰值超過(guò)撞擊判定閾值，則撞擊 檢測(cè)部分52判定轉(zhuǎn)子5的角速度變化是由來(lái)自車輪的反向輸入引起的。
第三實(shí)施例與第二實(shí)施例并不沖突。因此，通過(guò)組合使用(例如以 "與"或者"或"的方式)這些區(qū)分方法，可以更準(zhǔn)確地區(qū)分由外圍部件 對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊引起的轉(zhuǎn)子5的角速度變化與由來(lái)自車輪的反向輸入引起的轉(zhuǎn)子5的角速度變化。
第四實(shí)施例涉及其中構(gòu)造轉(zhuǎn)矩傳感器的轉(zhuǎn)角傳感器14a和/或18b被有 效地用于檢測(cè)外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1 (具體地，其處于扭桿周圍的部 分)的撞擊的情形。如根據(jù)下面的描述將變得清楚的，下面所述的第四和 第五實(shí)施例不限于電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。對(duì)于轉(zhuǎn)向輔助裝置沒(méi)有限制，只要 其具有扭桿和包括轉(zhuǎn)角傳感器的轉(zhuǎn)矩傳感器。例如，第四和第五實(shí)施例可 以應(yīng)用于液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
圖9A和9B分別是示意性地示出了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1在扭桿 (見(jiàn)圖2)周圍的部分的撞擊的側(cè)視圖和俯視圖。
在圖9A和圖9B所示的示例中，圖9A和9B中的左方向是車輛的前 進(jìn)方向，并且諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的外圍部件被布置在動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的齒輪箱的 后部。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的齒輪箱在例如襯套被置于其間的情況下在沿車輛 的橫向的兩點(diǎn)上緊固到主體框架(懸架構(gòu)件)。對(duì)于圖9A和9B所示的示 例，存在如下的可能性，即，例如在撞車(迎面撞擊)時(shí)，重的外周部件 由于慣性力向前移動(dòng)，并且從動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1后方碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1。 當(dāng)發(fā)生這樣的外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊時(shí)，轉(zhuǎn)向軸11和小齒輪 軸18兩者都振動(dòng)。
圖10是示出了當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)從轉(zhuǎn)角傳感器14a (或18b;這也適用于下文)發(fā)送的角速度信號(hào)w (代表轉(zhuǎn)向軸11的角速 度的信號(hào)")的時(shí)間序列波形的圖線。如圖10所示，當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)，上述的轉(zhuǎn)向軸11的振動(dòng)導(dǎo)致來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器14a的大幅值 的角速度信號(hào)w (高的角速度)。應(yīng)該理解，可以基于來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器 14a的輸出信號(hào)，即角速度信號(hào)co，檢測(cè)外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞 擊。
在第四實(shí)施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸11 (或小齒輪軸18;這也適用于下文) 的角速度co超過(guò)預(yù)定閾值coa2時(shí)，控制器50的撞擊檢測(cè)部分52判定發(fā)生 了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。撞擊判定閾值wa2考慮外圍部件的 重量、外圍部件與動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1之間的位置關(guān)系、轉(zhuǎn)向軸11的振動(dòng)特 性等，通過(guò)計(jì)算或測(cè)試而被適當(dāng)?shù)卮_定或調(diào)節(jié)。撞擊判定閾值wa2可以根據(jù)在判定發(fā)生了撞擊時(shí)或剛好在此時(shí)刻之前
所測(cè)量的車速而變化。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)向軸11的角速度CO的峰值根據(jù)沖擊
力，即外圍部件的慣性力而變化。
如上所述，根據(jù)第四實(shí)施例，通過(guò)有效地使用己經(jīng)被安裝來(lái)控制輔助
操作的轉(zhuǎn)角傳感器14a，在不使用任何附加傳感器的情況下，可以以高準(zhǔn) 確性檢測(cè)外周部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。
在第四實(shí)施例中，如果判定發(fā)生了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞 擊，則例如，撞擊檢測(cè)部分52在以聲音方式或可視方式輸出警告等，以 催促駕駛員檢測(cè)或修理車輛?；蛘撸梢郧袛嗟絼?dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的供電 (例如，可以通過(guò)繼電器切斷輔助電機(jī)4和電池90之間的連接)。這些 措施可以根據(jù)轉(zhuǎn)角傳感器14a的角速度o;而變化。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)角傳感器 14a的角速度o;處于撞擊判定閾值coa2附近時(shí)發(fā)出警告，而當(dāng)轉(zhuǎn)角傳感器 14a的角速度o;變得非常高時(shí)切斷到動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的供電。
第五實(shí)施例涉及如下情形，其中在適當(dāng)?shù)刈⒁饬宿D(zhuǎn)子5的角速度由于 來(lái)自車輪的反向輸入而變化的可能性的情況下，轉(zhuǎn)角傳感器14a和18b被 有效地用于檢測(cè)外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1 (具體地，其處于扭桿周圍的 部分)的撞擊。
當(dāng)來(lái)自車輪的反向輸入被施加時(shí)，引起齒條3的線性運(yùn)動(dòng)，這回過(guò)頭 來(lái)導(dǎo)致小齒輪軸18旋轉(zhuǎn)。于是，轉(zhuǎn)向軸ll通過(guò)扭桿16的中間傳遞作用被 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。并且在此情況下，小齒輪軸18 (或轉(zhuǎn)向軸11)的角速度變 化。因此，必須避免響應(yīng)于這樣的角速度變化錯(cuò)誤地判定發(fā)生了外圍部件 對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。
當(dāng)發(fā)生反向輸入時(shí)，小齒輪軸18旋轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)向軸ll通過(guò)扭桿16的 中間傳遞作用被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。因此，來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器14a的角速度信號(hào)w和 來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器18b的角速度信號(hào)co之間應(yīng)該發(fā)生相位差。具體地，來(lái)自 轉(zhuǎn)角傳感器18b的角速度信號(hào)"(其代表小齒輪軸18的角速度)的相位應(yīng) 該領(lǐng)先于來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器18b的角速度信號(hào)w的相位。
另一方面，當(dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)，如圖IIA所示，來(lái)自 轉(zhuǎn)角傳感器14a的角速度信號(hào)coa和來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器18b的角速度信號(hào)"b(分別為實(shí)線和虛線)中的每一個(gè)都產(chǎn)生大的幅值(高的角速度)，而如
圖11B所示，在表示它們之間的差的信號(hào)(coa-cob)中不產(chǎn)生大的幅值
(高的角速度)?？梢韵氲竭@是因?yàn)楫?dāng)外圍部件碰撞動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1時(shí)，
小齒輪軸18和轉(zhuǎn)向軸11的振動(dòng)相位不受扭桿16的扭轉(zhuǎn)的干擾。
因此，在第五實(shí)施例中，當(dāng)來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器14a的角速度信號(hào)coa的 峰值和來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器18b的角速度信號(hào)cob的峰值都超過(guò)預(yù)定撞擊判定 閾值coa2，并且角速度信號(hào)wa和cjb之間的差值信號(hào)的絕對(duì)值，|o;a-a;b|， 不超過(guò)預(yù)定閾值Thr4 (見(jiàn)圖11B)時(shí)，控制器50的撞擊檢測(cè)部分52判定 發(fā)生了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。當(dāng)角速度信號(hào)coa和"b的峰值 之一超過(guò)了預(yù)定撞擊判定閾值coa2，并且差值信號(hào)的絕對(duì)值lcoa-"bl不超過(guò) 預(yù)定閾值Thr4時(shí)，撞擊檢測(cè)部分52判定發(fā)生了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1的撞擊。
另一方面，即使來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器14a的角速度信號(hào)coa的峰值和來(lái)自 轉(zhuǎn)角傳感器18b的角速度信號(hào)cob的峰值之一超過(guò)預(yù)定撞擊判定閾值 coa2，當(dāng)差值信號(hào)的絕對(duì)值lo;a-"bl超過(guò)預(yù)定閾值Thr4時(shí)，則判定轉(zhuǎn)子5 的角速度變化是由來(lái)自車輪的反向輸入引起的。
如上所述，根據(jù)第五實(shí)施例，可以以高的準(zhǔn)確性檢測(cè)由外圍部件對(duì)動(dòng) 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊引起的轉(zhuǎn)子5的角速度變化，其中由來(lái)自車輪的反向 輸入引起的轉(zhuǎn)子5的角速度變化被與其區(qū)分。
在第五實(shí)施例中，通過(guò)使用來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器"a的轉(zhuǎn)角信號(hào)和來(lái)自轉(zhuǎn) 角傳感器18b的轉(zhuǎn)角信號(hào)之間的差值信號(hào)(表示轉(zhuǎn)角之間的差的信號(hào))， 來(lái)代替來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器14a的角速度信號(hào)和來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器18b的角 速度信號(hào)cob之間的差值信號(hào)(表示角速度之間的差的信號(hào))，可以完成 類似的區(qū)分。例如，當(dāng)來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器14a的角速度信號(hào)wa的峰值和來(lái) 自轉(zhuǎn)角傳感器18b的角速度信號(hào)cob的峰值兩者都超過(guò)預(yù)定撞擊判定閾值 coa2，而轉(zhuǎn)角之間的差的絕對(duì)值不超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，則判定發(fā)生了外圍部 件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。另一方面，即使角速度信號(hào)coa的峰值和角 速度信號(hào)cob的峰值兩者都超過(guò)預(yù)定撞擊判定閾值coa2，當(dāng)轉(zhuǎn)角之間的差 的絕對(duì)值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，則判定轉(zhuǎn)子5的角速度變化是由來(lái)自車輪的反向輸入引起的。
采用第二或第三實(shí)施例的思路，可以將第五實(shí)施例應(yīng)用于第一實(shí)施
例。在此情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)子5的角速度co超過(guò)了預(yù)定撞擊判定閾值coal，并 且角速度差或轉(zhuǎn)角差沒(méi)有超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，撞擊檢測(cè)部分52判定發(fā)生了 外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。另一方面，即使轉(zhuǎn)子5的角速度co超 過(guò)了預(yù)定撞擊判定閾值wal，當(dāng)角速度差或轉(zhuǎn)角差超過(guò)了預(yù)定閾值時(shí)，撞 擊檢測(cè)部分52判定轉(zhuǎn)子5的角速度變化是由來(lái)自車輪的反向輸入引起 的。
即使使用了采用另一種感測(cè)方法的轉(zhuǎn)矩傳感器(例如，如日本專利申 請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2003-237597所公開(kāi)的轉(zhuǎn)矩傳感器類型)，也可以通過(guò)利用由該 轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(或扭桿的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩)，而不是來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感 器14a的角速度信號(hào)coa和來(lái)自轉(zhuǎn)角傳感器18b的角速度信號(hào)wb之間的差 值信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)類似的判定。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子5的角速度"超過(guò)了預(yù)定撞擊 判定閾值wal，并且由轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩沒(méi)有超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，則判 定發(fā)生了外圍部件對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的撞擊。另一方面，即使轉(zhuǎn)子5的角 速度co超過(guò)了預(yù)定撞擊判定閾值coal，當(dāng)由轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩超過(guò)了 預(yù)定閾值時(shí)，則判定轉(zhuǎn)子5的角速度變化是由來(lái)自車輪的反向輸入引起 的。
雖然上面詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于上述的 第一實(shí)施例到第五實(shí)施例?？梢詫?duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改和替換而不偏 離本發(fā)明的范圍。
例如，雖然上述實(shí)施例涉及使用齒條和小齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 1，但是本發(fā)明也可以適用于使用另一種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(例如，球-螺母機(jī) 構(gòu))。
在上面的描述中，主要說(shuō)明了與輔助機(jī)構(gòu)有關(guān)的部件。但是，動(dòng)力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)l可以具有其它功能和機(jī)構(gòu)(例如，可變齒輪比機(jī)構(gòu))。
在上述第一到第五實(shí)施例中，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的外圍部件被布置在動(dòng)力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)1的齒輪箱的后方。但是，本發(fā)明可以適用于其屮諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的外 圍部件被布置在動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的齒輪箱的前方的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這是因?yàn)?，同樣在此情況下，將在撞車時(shí)先前移動(dòng)的外圍部件可以處于動(dòng)力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)1的后方，并且在后方碰撞時(shí)，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的外圍部件可以從其前方 撞擊動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)l。
在上面的描述中，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被構(gòu)造成輔助電機(jī)4輔助齒條3在軸
向上移動(dòng)。但是，本發(fā)明可以應(yīng)用于其中輔助電機(jī)輔助小齒輪軸18旋轉(zhuǎn)
的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
圖12A是從車輛上方觀察時(shí)圖l所示的部分A的局部放大圖，示意性 地示出了動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部分；
在車輛的前部的發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，齒條箱2被布置在沿車輛寬度方向延伸 的懸架構(gòu)件20和諸如發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(發(fā)動(dòng)機(jī)組件)的前部構(gòu)件21之間。第 一齒條箱2a和第二齒條箱2b通過(guò)EPS支座22和支座襯套23連接到懸架 構(gòu)件20等，從而齒條箱2被車體支撐。
如上所述，第一齒條箱2a和主箱2c通過(guò)螺栓24彼此緊固。多個(gè)螺栓 孔被分別形成在第一齒條箱2a的法蘭部分和第二齒條箱2b的法蘭部分 中。螺栓24被插入螺栓孔中，并且所插入的螺栓24被擰入螺母中，從而 第一齒條箱2a和主箱2c被彼此緊固。
圖12B是圖12A中所示的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的部分B的局部放大圖，示 出了主箱2c和第一齒條箱2a的法蘭部分的剖面。
如圖12B所示，被形成為環(huán)形形狀的墊圈型應(yīng)變傳感器25被裝配到 形成在第一齒條箱2a的法蘭部分和主箱2c的法蘭部分中的螺栓孔中，并 且螺栓24被插入到應(yīng)變傳感器25中。第一齒條箱2a的法蘭部分和主箱 2c的法蘭部分通過(guò)螺栓24以偏置方式彼此緊固。因此，從前方施加的載 荷導(dǎo)致力矩力施加在應(yīng)變傳感器25上，從而可以更可靠地檢測(cè)從前方施 加的載荷，并且可以更準(zhǔn)確地檢測(cè)碰撞。應(yīng)變傳感器25發(fā)送與應(yīng)變量相 應(yīng)的輸出信號(hào)。
接觸檢測(cè)ECU (電子控制單元)30用于檢測(cè)圍繞齒條箱2的構(gòu)件 (此后稱為外圍構(gòu)件)，諸如懸架構(gòu)件20和前部構(gòu)件21，與齒條箱2的 接觸，其經(jīng)由傳感器配線連接到碰撞傳感器25，諸如上述的應(yīng)變傳感器 (見(jiàn)圖13)。接觸檢測(cè)ECU 30基于來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào)檢測(cè)
2外圍構(gòu)件與齒條箱2的接觸。
接觸檢測(cè)ECU 30和下面所述的EPS (電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng))用ECU31 由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，其中的每一個(gè)分別包括CUP (中央處理單元)，其 根據(jù)控制/計(jì)算程序執(zhí)行各種過(guò)程并且控制系統(tǒng)的各個(gè)部件；ROM (只讀 存儲(chǔ)器)，其存儲(chǔ)將由CPU執(zhí)行的程序；可讀/可寫RAM(隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ) 器)，其存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果等；定時(shí)器；計(jì)算器；以及輸入/輸出接口(1/0)。
用于在撞車時(shí)檢測(cè)對(duì)車輛的撞擊(加速度)的安全氣囊用G傳感器 32被連接到接觸檢測(cè)ECU 30。接觸檢測(cè)ECU 30基于由安全氣囊G傳感 器32檢測(cè)的加速度和來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào)，檢測(cè)撞車時(shí)外圍構(gòu) 件與齒條箱2的接觸。
例如，接觸檢測(cè)ECU 30根據(jù)由安全氣囊G傳感器32檢測(cè)的加速度判 斷是否發(fā)生了撞車，并且根據(jù)來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào)和預(yù)先存儲(chǔ) 在ROM中的閾值映射圖，判斷在撞車時(shí)外圍構(gòu)件是否已與齒條箱2接 觸。此外，接觸檢測(cè)ECU30基于來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào)和預(yù)先存 儲(chǔ)在ROM中的閾值映射圖，估計(jì)由外圍構(gòu)件的接觸導(dǎo)致的對(duì)齒條箱(包 括齒條箱內(nèi)部)2的損傷水平。對(duì)于損傷映射圖，以實(shí)驗(yàn)方式獲得來(lái)自碰 撞傳感器25的輸出信號(hào)和齒條箱2的損傷水平之間的關(guān)系，并且存儲(chǔ)在 ROM中。例如，齒條箱2的損傷水平隨著來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào) 的增大而提高。
接觸檢測(cè)ECU 30基于估計(jì)的損傷水平確定在外圍構(gòu)件接觸齒條箱2 之后將執(zhí)行的響應(yīng)處理(例如，限制或停止施加輔助轉(zhuǎn)矩，或者向使用者 發(fā)出警告)，并且將命令信號(hào)發(fā)送到后面所述的EPS用ECU 31和警告設(shè) 備33。用于提供聲音警告的揚(yáng)聲器、用于提供亮燈、閃爍等警告的警告 燈、用于顯示特定警告信息或不正常情況細(xì)節(jié)的顯示器等對(duì)應(yīng)于警告設(shè)備 33。例如，EPS用ECU 31可以經(jīng)由安裝在車輛上的發(fā)射器-接收器建立與 信息中心的通信聯(lián)系，并且例如將齒條箱2中的故障的細(xì)節(jié)通知處理者 (其被預(yù)先登記并且能夠修理車輛)。
控制用于輔助轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩的EPS用ECU 31被連接到接觸檢 測(cè)ECU 30。 EPS用ECU 31通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)4來(lái)控制施加到齒條3的轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩。雖然接觸檢測(cè)ECU 30和EPS用ECU 31被分開(kāi)構(gòu)造，但是其 可以被一體地構(gòu)造。EPS用ECU 31基于來(lái)自接觸檢測(cè)ECU 30的控制信 號(hào)，限制或停止將轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩施加到齒條3。
接著，將描述用于控制如上所構(gòu)造的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的處理流程。圖 14是示出了用于控制第六實(shí)施例的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的處理流程的示例的流 程圖。應(yīng)該注意，圖14所示的控制處理流程以預(yù)定分鐘的周期重復(fù)進(jìn) 行。
碰撞傳感器25檢測(cè)外圍構(gòu)件與齒條箱2的接觸(S100)。安全氣囊 G傳感器32檢測(cè)物體與車輛的碰撞(S110)。
接觸檢測(cè)ECU 30判斷來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào)是否發(fā)生了變化 (S120)，并且判斷來(lái)自安全氣囊G傳感器32的輸出信號(hào)(加速度)是 否發(fā)生了變化(S130)。
當(dāng)接觸檢測(cè)ECU 30判定來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào)發(fā)生了變化 (步驟S120中"是")，并且判定來(lái)自安全氣囊G傳感器32的輸出信號(hào) 發(fā)生了變化，并且由此，接觸檢測(cè)ECU 30判定物體與車輛發(fā)生了碰撞 時(shí)，接觸檢測(cè)ECU 30將來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào)與閾值映射圖進(jìn)行 比較(S140)，并且接觸檢測(cè)ECU 30判斷在撞車時(shí)外圍構(gòu)件是否與齒條 箱2接觸(S150)。通過(guò)根據(jù)來(lái)自安全氣囊G傳感器32的輸出信號(hào)判斷 物體是否與車輛碰撞，并且根據(jù)來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào)判斷外圍 構(gòu)件是否與齒條箱2接觸，可以更準(zhǔn)確地判斷外圍構(gòu)件是否與齒條箱2接觸。
當(dāng)判定外圍構(gòu)件與齒條箱2接觸時(shí)(步驟S150中"是")，接觸檢 測(cè)ECU 30基于來(lái)自碰撞傳感器25的輸出信號(hào)和損傷映射圖估計(jì)由于外圍 構(gòu)件的接觸導(dǎo)致的齒條箱2的損傷水平(S160)。
此外，接觸檢測(cè)ECU 30基于估計(jì)的損傷水平確定接觸齒條箱2之后 將執(zhí)行的響應(yīng)處理(S170)，并且將處理的細(xì)節(jié)存儲(chǔ)在RAM中 (S180)。
接觸檢測(cè)ECU 30依據(jù)所確定的響應(yīng)處理，將命令信號(hào)發(fā)送到EPS用 ECU31或警告設(shè)備33。如上所述，在第六實(shí)施例的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1中，基于來(lái)自布置在齒條
箱2中的碰撞傳感器25的輸出信號(hào)，估計(jì)齒條箱(包括齒條箱內(nèi)部)2的 損傷水平。因此，可以準(zhǔn)確地檢測(cè)撞車時(shí)對(duì)齒條箱2中的齒條機(jī)構(gòu)的撞 擊。
接觸檢測(cè)ECU 30基于估計(jì)的損傷水平確定接觸齒條箱2之后將執(zhí)行 的響應(yīng)處理。因此，可以更適當(dāng)?shù)貙?duì)損傷作出響應(yīng)。
雖然利用第六實(shí)施例描述了實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式，但是本發(fā)明不限 于第六實(shí)施例?？梢詫?duì)上述第六實(shí)施例進(jìn)行各種修改和替換，而不偏離本 發(fā)明的范圍。
雖然在第六實(shí)施例中，被裝配到形成在第一齒條箱2a和主箱2c的法 蘭部分中的螺栓孔中的墊圈型應(yīng)變傳感器25被用作碰撞傳感器25，但是 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1可以具有布置在齒條箱2的發(fā)生應(yīng)力集中的部分2d上的薄 膜傳感器35 (圖15)。例如，在撞車時(shí)，外圍構(gòu)件與第一齒條箱2a和主 箱2c的法蘭部分接觸，這導(dǎo)致第一齒條箱2a的在此直徑減小的接合部分 2d處的應(yīng)力集中。膜傳感器35沿接合部分2d的周向布置。例如，膜傳感 器35由通過(guò)將光纖插入樹(shù)脂構(gòu)件中所形成的復(fù)合材料制成。薄膜傳感器 35的阻值隨著第一齒條箱2a的接合部分2d的形變而變化。還優(yōu)選的是， 將墊圈型應(yīng)變傳感器25和薄膜傳感器35組合使用，以更準(zhǔn)確地估計(jì)齒條 箱2的損傷水平。
或者，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1可以在齒條箱2的發(fā)生應(yīng)力集中的部分上具有 傳導(dǎo)傳感器45，來(lái)代替薄膜傳感器35 (圖16)。在傳導(dǎo)傳感器45中，連 接器45b被連接到導(dǎo)線45a各端上，并且連接器45b被附接到發(fā)生應(yīng)力集 中的部分2d。在此情況下，當(dāng)齒條箱2發(fā)生預(yù)定量或更大的形變時(shí)，連接 器45b分離，導(dǎo)致斷開(kāi)。通過(guò)檢察導(dǎo)線45a的傳導(dǎo)狀態(tài)，接觸檢測(cè)ECU30 判斷齒條箱2是否發(fā)生形變。例如，傳感器蓋45c被安裝在傳導(dǎo)傳感器45 的外周上，從而使得導(dǎo)線45c在組裝或傳輸過(guò)程中不會(huì)由于抽出而被弄 斷。
在第六實(shí)施例中，行程傳感器55可以被布置在懸架構(gòu)件20和EPS支 座22之間(圖17)。例如，其行進(jìn)方向?yàn)檐囕v的縱向的行程傳感器55檢測(cè)支座襯套23在外圍構(gòu)件接觸齒條箱2時(shí)所表現(xiàn)出的收縮。接觸檢測(cè)
ECU 30可以基于由行程傳感器55所檢測(cè)的支座襯套23的收縮量，估計(jì)齒 條箱2的損傷水平。
動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1可以具有布置在EPS支座22上的限位開(kāi)關(guān)65，來(lái)代 替布置在懸架構(gòu)件20和EPS支座22之間的行程傳感器55 (圖18)。限 位開(kāi)關(guān)65在接通時(shí)輸出"接通"信號(hào)，在關(guān)斷時(shí)輸出"關(guān)斷"信號(hào)。當(dāng) 支座襯套23的收縮量d變?yōu)轭A(yù)定量或更大時(shí)，限位開(kāi)關(guān)65接通。結(jié)果， 接觸檢測(cè)ECU 30例如可以基于來(lái)自限位開(kāi)關(guān)65的輸出信號(hào)(接通信號(hào)或 關(guān)斷信號(hào))，估計(jì)齒條箱2的內(nèi)部的損傷。
在第六實(shí)施例中，用于檢測(cè)齒條箱2中的齒條機(jī)構(gòu)的加速度(振動(dòng)) 的G (加速度)傳感器34可以被布置在齒條箱2上(在其內(nèi)表面或外表面 上)(圖13) 。 G傳感器34被布置在齒條箱2的上部剛性部分上，以避 免噪音的影響。G傳感器34對(duì)加速度的測(cè)量方向被固定為車輛縱向，這可 以更準(zhǔn)確地測(cè)量加速度。
當(dāng)判定由G傳感器34檢測(cè)的加速度等于或大于閾值時(shí)，接觸檢測(cè) ECU 30通過(guò)將控制信號(hào)發(fā)送到EPS用ECU 31 ，來(lái)控制停止將轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn) 矩施加到齒條軸3。這樣，可以可靠地防止齒條機(jī)構(gòu)的二次失效等。
在第六實(shí)施例中，諸如載荷墊圈的載荷傳感器75可以被布置在EPS 支座22和懸架構(gòu)件20之間，和/或布置在用于將EPS支座22緊固到車體 上的緊固螺栓36上(圖19)。
例如，判定由載荷傳感器75檢測(cè)的載荷等于或大于閾值時(shí)，接觸檢 測(cè)ECU 30通過(guò)將控制信號(hào)發(fā)送到EPS用ECU 31 ，來(lái)控制停止將轉(zhuǎn)向輔助 轉(zhuǎn)矩施加到齒條軸3。這樣，可以可靠地防止齒條機(jī)構(gòu)的二次失效等。例 如，接觸檢測(cè)ECU 30可以通過(guò)將從載荷傳感器75輸出的載荷與通過(guò)實(shí)驗(yàn) 獲得的映射圖進(jìn)行比較，估計(jì)損傷大的部分和齒條箱2的內(nèi)部的損傷水 平。
在第六實(shí)施例中，通過(guò)以任意的組合方式使用墊圈型應(yīng)變傳感器25， 膜傳感器35，傳導(dǎo)傳感器45，行程傳感器55，限位開(kāi)關(guān)65， G傳感器34 以及載荷傳感器75，可以更準(zhǔn)確地估計(jì)齒條箱2的損傷水平。在第六實(shí)施例中，主要描述了物體從齒條箱2前方撞擊齒條箱2的情 形。但是，根據(jù)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的安裝位置，物體可以從齒條箱2的后方
撞擊齒條箱2。例如，在某些情況下，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)組件的重的部件由于在
撞車時(shí)產(chǎn)生的慣性力向其運(yùn)動(dòng)，并且撞擊安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)組件前方的動(dòng)力轉(zhuǎn)
向系統(tǒng)1。在此情況下，因?yàn)榇嬖诒M管在車輛外觀上沒(méi)有缺陷而齒條箱2 的內(nèi)部被損傷的可能性，所以如上所述以高的準(zhǔn)確性檢測(cè)對(duì)EPS機(jī)構(gòu)的撞 擊是有效的。
本發(fā)明可以適用于車輛用動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被安裝在 其上的車輛的外觀、重量、尺寸和行駛性能沒(méi)有限制。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，用于允許電動(dòng)機(jī)來(lái)提高由駕駛員施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，并且將所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩通過(guò)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳輸?shù)杰囕?，其特征在于包括撞擊檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)物體對(duì)所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撞擊。
2. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于還包括 角度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的第一轉(zhuǎn)角；以及角速度計(jì)算裝置，用于基于所檢測(cè)的第一轉(zhuǎn)角計(jì)算所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的角 速度，其中，所述撞擊檢測(cè)裝置基于所計(jì)算的角速度檢測(cè)外圍部件對(duì)所述轉(zhuǎn) 向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撞擊。
3. 如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述角度檢測(cè)裝置包括用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的第二轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角傳感器，所述電動(dòng)機(jī)輔助構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條沿軸運(yùn)動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述角度檢測(cè)裝置包括轉(zhuǎn)矩傳感器，所述轉(zhuǎn)矩傳感器用于基于轉(zhuǎn)向輸 入軸和輸出軸之間的轉(zhuǎn)角差檢測(cè)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，所述轉(zhuǎn)向輸入軸和輸出軸通過(guò) 構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的扭桿彼此連接。
5. 如權(quán)利要求2-4中任意一項(xiàng)所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述撞擊檢測(cè)裝置通過(guò)區(qū)分由于所述外圍部件對(duì)所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的撞擊引起的振動(dòng)與所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中由于來(lái)自所述車輪的反向輸入而產(chǎn) 生的振動(dòng)，檢測(cè)所述撞擊。
6. 如權(quán)利要求5所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 基于從角速度計(jì)算裝置輸出的角速度信號(hào)的變化模式和/或頻率特性，區(qū)分由于所述外圍部件的撞擊引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所述振動(dòng)與由于 來(lái)自所述車輪的反向輸入引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所述振動(dòng)。
7. 如權(quán)利要求5所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于通過(guò)利用來(lái)自用于檢測(cè)所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的所述轉(zhuǎn)矩傳感器的輸出信號(hào)， 區(qū)分由于所述外圍部件的撞擊引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所述振動(dòng)與由于 來(lái)自所述車輪的反向輸入引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所述振動(dòng)。
8. 如權(quán)利要求5所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于通過(guò)利用分別是從一對(duì)轉(zhuǎn)角傳感器中的一個(gè)發(fā)送的輸出信號(hào)之間的差 異，區(qū)分由于所述外圍部件的撞擊引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所述振動(dòng)與 由于來(lái)自所述車輪的反向輸入引起的所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所述振動(dòng)，其中 所述一對(duì)轉(zhuǎn)角傳感器中的一個(gè)被設(shè)置用于所述轉(zhuǎn)向輸入軸，另一個(gè)被設(shè)置 用于所述輸出軸，所述轉(zhuǎn)向輸入軸和所述輸出軸通過(guò)所述扭桿彼此連接。
9. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述撞擊檢測(cè)裝置檢測(cè)施加到齒條箱的緊固點(diǎn)的撞擊載荷，所述齒條 箱容納構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條。
10. 如權(quán)利要求9所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述撞擊檢測(cè)裝置利用應(yīng)變傳感器檢測(cè)所述撞擊載荷。
11. 如權(quán)利要求l所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述撞擊檢測(cè)裝置檢測(cè)齒條箱的應(yīng)力集中區(qū)域的形變，所述齒條箱容納構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條。
12. 如權(quán)利要求11所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述撞擊檢測(cè)裝置通過(guò)使用薄膜傳感器檢測(cè)所述形變，其中，所述薄膜傳感器的電阻值根據(jù)所述齒條箱的所述應(yīng)力集中區(qū)域的所述形變而變 化。
13. 如權(quán)利要求11所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述撞擊檢測(cè)裝置通過(guò)使用傳導(dǎo)傳感器檢測(cè)所述形變，其中，在所述齒條箱的所述應(yīng)力集中區(qū)域發(fā)生預(yù)定量或更大的形變時(shí)，所述傳導(dǎo)傳感器 斷裂。
14. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述撞擊檢測(cè)裝置檢測(cè)齒條箱相對(duì)于車體的位移，所述齒條箱容納構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條。
15. 如權(quán)利要求14所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述撞擊檢測(cè)裝置利用行程傳感器檢測(cè)所述相對(duì)位移。
16. 如權(quán)利要求14所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述撞擊檢測(cè)裝置利用限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)所述相對(duì)位移，其中，當(dāng)所述相 對(duì)位移等于或者大于預(yù)定位移時(shí)，所述限位開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)發(fā)生變化。
17. 如權(quán)利要求1， 9-16中任意一項(xiàng)所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 當(dāng)所述撞擊檢測(cè)裝置檢測(cè)到所述物體對(duì)容納構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條的所述齒條箱的撞擊時(shí)，控制被施加于所述齒條的轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩的模 式被改變。
18. 如權(quán)利要求17所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于 所述控制模式的所述改變包括所述電動(dòng)機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)和驅(qū)動(dòng)狀態(tài)之間的運(yùn)行狀態(tài)改變。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種布置在車輛的前部中的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其允許電動(dòng)機(jī)(4)來(lái)提高由駕駛員施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，并且將所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩通過(guò)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳輸?shù)杰囕?。所述?dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括撞擊檢測(cè)裝置(25，30)，用于檢測(cè)物體對(duì)容納構(gòu)造所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條的所述齒條箱的撞擊，以便更準(zhǔn)確地檢測(cè)對(duì)所述動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)的撞擊。
文檔編號(hào)B62D5/04GK101296836SQ200680040156
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者山下正治, 齋藤貴俊, 田代盛己, 藤本雅樹(shù) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社