專利名稱：與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相關(guān)的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在使用期間診斷車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的方法和適合安裝到執(zhí) 行該方法的車輛的診斷系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種能夠補償其狀況的某些變化的電力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正確操作對于它的安全而言是很重要的。在使用中，該系統(tǒng)會 損壞或磨損。例如，如果部件被由車輛的輪子從路上彈起的石頭擊中，則部件可能彎曲。該 系統(tǒng)中接頭處的軸承或齒條齒輪可能磨損或損壞。磨損或損壞能夠使駕駛變得不安全，或 者至少使轉(zhuǎn)向感覺不舒服。磨損的軸承能夠通過增加在接頭處必須克服的摩擦使轉(zhuǎn)向盤更 加難以轉(zhuǎn)動。如果磨損或損壞嚴重，則駕駛員可能注意到這一點并把車輛送至汽車修理廠 修理。較輕微的損壞(仍然是安全隱患)不一定被駕駛員注意到。對于由通過蝸桿蝸輪起 作用的電動機把扭矩施加于桿的電力輔助轉(zhuǎn)向而言尤其如此。齒條中的磨損可能未被駕駛 員覺察，但可能導(dǎo)致輔助系統(tǒng)的過早破壞。車輛的普通維修日程經(jīng)常僅需要按照規(guī)則間隔 對轉(zhuǎn)向的視覺檢查，這可能無法發(fā)現(xiàn)磨損或損壞。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種監(jiān)測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的方法，包括下述步驟(a)重復(fù)測量轉(zhuǎn)向盤的角度位置，(b)從轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤在沿第一方向移離向前位置之后停留在 偏心位置的第一時刻，(c)測量在所述第一時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩，(d)從轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤首次開始沿與第一方向相反的方向移離 所述偏心位置的第二時刻，(e)測量在所述第二時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩，(f)計算測量的在第一時刻和第二時刻的扭矩之差以提供取決于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的靜
摩擦TM。ti。n的靜摩擦值，以及(g)把計算的靜摩擦！^&皿值與目標靜摩擦值進行比較以提供轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的 指示。計算的靜摩擦值可以是通過計算扭矩值之差的一半獲得的靜摩擦的實際估計值， 或者可以是與靜摩擦成比例(實際上為兩倍)的純差值。該方法可包括下述步驟確定在第一時刻和第二時刻之間消逝的時間，在該消逝 的時間超過目標界限時間的情況下，丟棄靜摩擦的估計值。另一方面，如果消逝的時間太 多，則可以簡單地不計算靜摩擦的估計值。這樣做的原因在于消逝的時間太長意味著在該 消逝的時間期間轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的負載不太可能是恒定的，從而使得步驟(f)中使用的計算不 適合確定可靠的估計值。
在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的連續(xù)使用期間可重復(fù)該方法的步驟，從而可計算靜摩擦的多個估計 值。一個或多個先前估計的靜摩擦值可用作目標靜摩擦值。實際上，這意味著靜摩擦隨著 時間的任何變化將會提供轉(zhuǎn)向狀況的指示。申請人:已注意到，損壞或磨損對轉(zhuǎn)向的一個共同影響是靜摩擦的程度的變化。這 是使轉(zhuǎn)向從靜止移動所需的扭矩并且由駕駛盤和(任選地)輔助扭矩的組合提供。靜摩擦 的大小還取決于系統(tǒng)上的負載(即，如果負載重，則它將會更緊地固定)。申請人:因此已首先認識到，通過采用本發(fā)明的第一方面的步驟能夠在使用轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)的同時通過測量這些摩擦程度監(jiān)測轉(zhuǎn)向的狀況。本發(fā)明因此能夠通過向駕駛員或汽車修 理廠警告在例行視覺檢查期間可能未發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)向齒輪中的可能磨損來提供轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的 更高程度的安全。為了理解如何能夠在步驟(f)中估計靜摩擦，考慮就在停止前后的系統(tǒng)的行為向外，當(dāng)運動停止時Tt。t(。ut)= Tload+Tfriction(l)返回，當(dāng)運動將要開始時Tt。t(rtn)= Tload-Tfriction (2)其中，Tt。t是施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總扭矩(ThandwhMl+TassistanJ，TlMd是由車輪施加的負 載。如果系統(tǒng)僅靜止短時間，則可以合理假設(shè)1\_在每個方程中恒定，因此
Ttot (out) _Ttot(rtn) — 2 (Tfriction) (3)這是系統(tǒng)滯后作用或靜摩擦的直接測量結(jié)果。把Tfri。ti。n帶入到(1)或O)中產(chǎn)生也可能關(guān)注的TlMd。該方法可包括確定在這兩次測量時的車輛速度，并且如果這些速度不同則丟棄靜 摩擦的估計值(或者不計算估計值)。恒定的速度暗示可以合理假設(shè)1\-恒定。該方法可包括下述步驟通過測量轉(zhuǎn)向盤相對于預(yù)定數(shù)據(jù)的位置確定轉(zhuǎn)向盤的位 置。這個數(shù)據(jù)可包括轉(zhuǎn)向盤的向前位置。可以通過使用固定到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一部分(諸如， 轉(zhuǎn)向桿)的位置傳感器直接測量該位置，或者可以通過使用能夠與位置相關(guān)的另一傳感器 的輸出間接測量該位置。例如，在電動機連接到轉(zhuǎn)向桿的情況下，能夠測量電動機的位置并 從該測量結(jié)果估計桿位置。在實際的實現(xiàn)方式中，在系統(tǒng)“靜止”的同時可能實際發(fā)生電動 機的某種移動，因為系統(tǒng)的各部分中的扭轉(zhuǎn)隨著施加的扭矩變化而變化(例如，扭矩傳感 器中的扭桿、軸中的變形等)，當(dāng)從電動機移動確定扭矩時應(yīng)該對此予以考慮。該方法可包括使用安裝到車輛的速度傳感器或者可能使用GPS速度測量結(jié)果直 接測量速度。該方法可包括使用安裝到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩傳感器直接測量扭矩。該方法尤其適合具有電力輔助轉(zhuǎn)向的車輛，因為這些系統(tǒng)通常已經(jīng)包括測量作為 該方法的輸入所需要的轉(zhuǎn)向扭矩、桿位置和車輛速度的傳感器。這些傳感器的輸出能夠容 易地由本發(fā)明的方法重新使用，從而減少了對另外的專用硬件的需求。在該方法的實際實現(xiàn)方式中，可執(zhí)行下面順序的步驟通過重復(fù)監(jiān)測位置傳感器的輸出識別轉(zhuǎn)向盤的位置的變化，當(dāng)發(fā)生輸出的每一變 化時，在電子存儲器中存儲時間、扭矩、位置和轉(zhuǎn)向盤的移動的方向作為進入狀況；繼續(xù)存儲自從進入狀況的存儲的時間以來的最大和最小扭矩；當(dāng)檢測到轉(zhuǎn)向盤的位置的下一變化時，把當(dāng)前時間與存儲的時間進行比較以確定已靜止多久，如果消逝的時間超過閾值，則繼續(xù)保持最小和最大扭矩值記錄，否則設(shè)置退出 狀況并報告最小和最大值之差。實現(xiàn)方式還可以包括下述步驟記錄退出時轉(zhuǎn)向盤的移動的方向以及記錄進入和 退出狀況之間消逝的總時間，如果移動的方向相反并且時間超過閾值，則提供標記以指示 測量的差值是有效測量結(jié)果，否則丟棄測量結(jié)果作為無效的測量結(jié)果。除了估計靜摩擦之外或者作為估計靜摩擦的替代方案，該方法還可估計轉(zhuǎn)向的動 摩擦?？梢葬槍追N不同轉(zhuǎn)向速度(即，以每秒的桿度數(shù)為單位的轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)的速度) 中的每一種轉(zhuǎn)向速度確定動摩擦值，并把它與針對每個速度的各目標進行比較。該方法可包括通過以下方式估計動摩擦的步驟-當(dāng)在轉(zhuǎn)向桿移離中心位置的同時轉(zhuǎn)向桿經(jīng)過向外的轉(zhuǎn)向角度范圍時，測量由轉(zhuǎn) 向桿傳送的扭矩；-當(dāng)隨后在轉(zhuǎn)向桿朝著中心位置返回時轉(zhuǎn)向桿經(jīng)過相同的轉(zhuǎn)向角度范圍時，測量 由轉(zhuǎn)向桿傳送的扭矩；-當(dāng)轉(zhuǎn)向桿經(jīng)過這些角度范圍時，測量轉(zhuǎn)向桿速度，以及處理扭矩測量結(jié)果以估計動扭矩。該方法可通過把估計的動摩擦與預(yù)定目標動摩擦值進行比較來估計轉(zhuǎn)向的狀況。在每個步驟中在角度范圍上傳送的扭矩的測量結(jié)果可以是該范圍的平均扭矩的 測量結(jié)果。這對于瞬時測量(例如，非常窄的范圍)是優(yōu)選的，因為它有助于使測量中的高 頻隨機噪聲平均化。另一方面，角度范圍不應(yīng)該太大以至于扭矩的任何顯著變化可能越過 該范圍。已發(fā)現(xiàn)大約5到10度的范圍工作良好。該方法可包括測量轉(zhuǎn)向桿經(jīng)過這兩個角度范圍之間消逝的時間，并且如果該時 間超過預(yù)定界限則丟棄測量結(jié)果。如果在向外和返回行程上測量的轉(zhuǎn)向桿速度顯著不同， 則也可以丟棄在這兩個角度范圍上的測量結(jié)果。這里，是指差異超過預(yù)定量。通過使位置 測量結(jié)果對時間求微分可以確定速度。轉(zhuǎn)向速度也通常是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中已獲得的變量。為了理解如何能夠以上述方式估計動摩擦，首先可以在經(jīng)過離開中心和朝著中心 返回的轉(zhuǎn)向角度的范圍的同時使系統(tǒng)中的功率相等，由此獲得在向外行進期間T。ut 。ut= (TLout+Tfout) ωου (4)其中，Tont是向外的測量范圍上的扭矩，是向外的速度，Tfout是向外的移動范 圍期間的動摩擦扭矩，TLout是該范圍上轉(zhuǎn)向的靜負載。在返回行進期間Trtn rtn= (TLrtn-Tfrtn) ωΛη (5)其中，Trtn是在返回測量范圍上測量的總扭矩，ωΛη是返回速度，Tfrtn是返回移動 范圍期間的動扭矩，IYrtn是該范圍上轉(zhuǎn)向的靜負載。如果測量部分處于同一操作中，則可以把負載假設(shè)為在兩個范圍之間恒定并因此 在方程(4)和(5)之間恒定。并且，如果ω-和ωΛη足夠接近以至于被視為相同，則動摩 擦可以假設(shè)為在測量結(jié)果內(nèi)恒定，因此Tout-Trtn = 2 (Tf) (6)，其中 Tf 是動摩擦。把Tf從(6)代入(4)和( 還產(chǎn)生負載扭矩IV，負載扭矩IY是也可能關(guān)注的負載 扭矩。如果速度ω-和ωΛη不同，則僅動摩擦的速度相關(guān)部分會受到影響，以上方程將會返回針對平均速度的平均動摩擦。因此，通過(4)和(5)的重新整理和縮放可以恢復(fù)針 對每一速度的動摩擦。該方法可確定動摩擦的多個不同的估計值，每一個估計值對應(yīng)于不同的轉(zhuǎn)向速度 和轉(zhuǎn)向角度的范圍?？纱鎯ο鄳?yīng)的多個目標動摩擦值。在任何情況下，該方法可包括下述步驟在與目標(靜態(tài)和/或動態(tài))的比較指示 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過度磨損(超過閾值和/或突然變化)的情況下，發(fā)出警報或警告。通過點亮 車輛上的警報燈或者通過把故障記錄在維修期間訪問的車輛的車載診斷計算機中能夠?qū)?現(xiàn)這一點。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了監(jiān)測安裝到車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的設(shè)備，包括扭矩傳感器，提供指示由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳送的扭矩的輸出信號；桿位置傳感器，測量轉(zhuǎn)向盤的角度位置；以及處理裝置，配置為處理從這兩個傳感器接收的各輸出信號，其中處理裝置配置 為(a)重復(fù)測量轉(zhuǎn)向盤的角度位置；(b)從轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤在沿第一方向移離向前位置之后停留在 偏心位置的第一時刻；(c)測量在所述第一時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩；(d)從轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤首次開始沿與第一方向相反的方向移離 所述偏心位置的第二時刻；(e)測量在所述第二時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩；(f)計算測量的在第一時刻和第二時刻的扭矩之差以提供取決于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的靜
摩擦TM。ti。n的靜摩擦值；(g)把計算的靜摩擦1^。 。 值與目標靜摩擦值進行比較以提供轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的 指示。扭矩傳感器可測量由駕駛員施加的扭矩和由形成電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一部分的任選 電力傳動裝置施加于轉(zhuǎn)向的扭矩。由處理裝置使用的扭矩測量結(jié)果應(yīng)該是總的施加扭矩， 即駕駛盤和施加扭矩的總和。扭矩傳感器可提供周期性輸出信號。處理裝置可存儲在每個采樣的扭矩和相應(yīng)位置。該設(shè)備還可以估計動摩擦并使用估計值確定轉(zhuǎn)向的狀況。通過使用本發(fā)明的第一 方面的方法的任何特征可以實現(xiàn)這一點。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種攜帶程序指令的數(shù)據(jù)載體，當(dāng)在處理器上運行 時，使處理器執(zhí)行本發(fā)明的第一方面的方法。根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供了一種電力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中靜摩擦和動摩擦中的 至少一種的測量結(jié)果用于使電動機的輔助扭矩情況適合該系統(tǒng)的摩擦特性。特性可隨時間變化，本發(fā)明的第四方面可用于通過改變輔助扭矩情況來補償轉(zhuǎn)向 的狀況隨時間的變化。它可以改變輔助扭矩情況從而系統(tǒng)的用戶覺察不到隨時間的變化。


現(xiàn)在將參照附圖和如附圖中所示僅作為示例描述本發(fā)明的一個實施例，其中
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圖1是安裝到車輛的典型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖；圖2是安裝到車輛以通過估計轉(zhuǎn)向組件中的靜摩擦監(jiān)測圖1的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的 監(jiān)測設(shè)備的示意圖；圖3(a)是當(dāng)轉(zhuǎn)向盤偏離中心地暫時保持靜止時(諸如，在行車道變化、轉(zhuǎn)彎或駛 離街邊石期間)在單次操作期間轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向位置相對于時間的理想曲線圖，(b)是顯 示針對同一操作由轉(zhuǎn)向桿傳送的總扭矩相對于時間的相應(yīng)曲線圖；圖4(a)是針對具有正常程度的摩擦的系統(tǒng)當(dāng)轉(zhuǎn)向盤偏離中心地暫時保持靜止時 (諸如，在行車道變化、轉(zhuǎn)彎或駛離街邊石期間)在單次操作期間轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最近轉(zhuǎn)向位置 RSP相對于時間的實際曲線圖；圖5是顯示針對同一實際操作由轉(zhuǎn)向桿傳送的總扭矩相對于時間的與圖4對應(yīng)的 曲線圖；圖6是針對過度磨損的系統(tǒng)當(dāng)轉(zhuǎn)向盤偏離中心地暫時保持靜止時(諸如，在行車 道變化、轉(zhuǎn)彎或駛離街邊石期間)在隨后的單次操作期間轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最近轉(zhuǎn)向位置RSP相 對于時間的實際曲線圖；圖7是顯示針對同一實際操作由轉(zhuǎn)向桿傳送的總扭矩相對于時間的與圖4對應(yīng)的 曲線圖；圖8是安裝到車輛以通過估計動摩擦監(jiān)測圖1的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的監(jiān)測設(shè)備的另 外的示意圖；圖9是針對具有正常量的摩擦的系統(tǒng)對于多次操作在轉(zhuǎn)向盤的向外移動范圍和 返回移動范圍期間(諸如，在行車道變化、轉(zhuǎn)彎或駛離街邊石期間)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向位置相 對于時間的實際曲線圖；圖10是顯示針對具有正常量的摩擦的系統(tǒng)對于相同操作由轉(zhuǎn)向桿傳送的總扭矩 相對于時間的與圖9對應(yīng)的曲線圖；圖11是針對過度磨損的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于多次操作在轉(zhuǎn)向盤的向外移動范圍和返回 移動范圍期間(諸如，在行車道變化、轉(zhuǎn)彎或駛離街邊石期間)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向位置相對于 時間的實際曲線圖；圖12是顯示針對過度磨損的系統(tǒng)對于相同操作由轉(zhuǎn)向桿傳送的總扭矩相對于時 間的與圖11對應(yīng)的曲線圖；以及圖13是針對單次操作在轉(zhuǎn)向盤的向外移動范圍和返回移動范圍期間(諸如，在行 車道變化、轉(zhuǎn)彎或駛離街邊石期間)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向位置相對于時間的理想曲線圖，(b)是 顯示針對同一操作由轉(zhuǎn)向桿傳送的總扭矩相對于時間的相應(yīng)曲線圖。
具體實施例方式圖1表示安裝到車輛的電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。它包括通過轉(zhuǎn)向桿組件4連接 到一對可轉(zhuǎn)向車輪2、3的轉(zhuǎn)向盤1。當(dāng)駕駛員從一側(cè)到另一側(cè)移動駕駛盤(駕駛盤扭矩) 以駕駛車輛時，轉(zhuǎn)向桿組件4傳送施加于桿5的扭矩。該系統(tǒng)還包括電動機6，通過蝸桿 蝸輪變速箱連接到桿(如果愿意的話，它能夠改為連接到轉(zhuǎn)向齒條)。電動機6由處理器 100控制，處理器100指示電動機把輔助扭矩施加于轉(zhuǎn)向桿5。這種輔助扭矩通常具有與駕 駛盤扭矩相同的意義并因此通過輔助駕駛員扭矩幫助駕駛員轉(zhuǎn)動駕駛盤。
為了控制電動機6，處理器100從測量駕駛盤扭矩或總的桿扭矩的扭矩傳感器8、 測量駕駛盤相對于向前位置的位置的位置傳感器9和車輛速度傳感器接收輸入信號。位置 和速度測量結(jié)果用于使輔助扭矩適合駕駛狀況。例如，在中心位置附近以及在較高速度的 情況下輔助扭矩可以較低。申請人:已認識到，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(諸如，圖1中示出的轉(zhuǎn)向系統(tǒng))像所有機械和機電系 統(tǒng)一樣可能會受到損壞以及隨著時間經(jīng)受逐漸的磨損。特別地，磨損能夠發(fā)生在軸承接頭、 蝸桿蝸輪以及齒條齒輪中。這可能導(dǎo)致接頭的破壞，更加可能導(dǎo)致接頭變得僵硬并且更加 難以轉(zhuǎn)動。申請人:已認識到，希望在使用車輛的同時監(jiān)測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況。因此圖1的車輛 包括根據(jù)本發(fā)明第二方面的監(jiān)測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的設(shè)備。該監(jiān)測設(shè)備包括具有處理單元的形式的處理裝置200。雖然該處理單元和電力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)的處理器可以是一個和同一處理器，但在這個例子中該處理單元與電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 處理器分開。在附圖的圖2和圖8中示出了處理單元200。該單元包括微處理器，該微處理器在 其輸出處接收駕駛員施加扭矩(駕駛盤扭矩)和由電動機施加的輔助扭矩(這些扭矩加在 一起指示在這個例子中由轉(zhuǎn)向桿傳送的扭矩)以及轉(zhuǎn)向盤位置傳感器和車輛速度的測量 結(jié)果。從已經(jīng)使用這些信號的電力轉(zhuǎn)向處理器能夠獲得所有這些信號。微處理器200由能夠由該處理器讀取的存儲在存儲器中的程序指令集控制。所述 程序指令使處理單元執(zhí)行以下闡述的方法步驟以提供轉(zhuǎn)向的狀況的估計。這種估計基于確 定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中靜摩擦的初始估計。在第一步驟中，從傳感器讀取轉(zhuǎn)向位置值并把該值存儲在存儲器中。根據(jù)轉(zhuǎn)向盤 相對于它的中心平衡位置(在該中心平衡位置，車輛名義上向前行進)順時針轉(zhuǎn)動或逆時 針轉(zhuǎn)動，這個測量結(jié)果可具有正值或負值。在這個例子中，在中心的值是零。處理器隨后檢 查最近的轉(zhuǎn)向位置讀數(shù)是否與前一讀數(shù)相同并且是非零的。這將會指示轉(zhuǎn)向盤已由駕駛員 移離中心以及將要使它返回到中心。如果駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤離開中心并使它保持在該位置 以進行恒定半徑的轉(zhuǎn)動，則將會發(fā)生這樣的情況。如果最近的桿位置信號值和前一桿位置 信號值相同，則讀取該時刻的扭矩傳感器的輸出并把該輸出存儲在存儲器中作為用于稍后 處理的第一扭矩測量值。這是由轉(zhuǎn)向桿傳送的總扭矩的測量結(jié)果。如果最新位置讀數(shù)與前 一位置讀數(shù)不同，則重復(fù)第一步驟并且不存儲任何扭矩值。另外，在這個實施例中，在移動停止之前把桿位置的第二至最后讀數(shù)與最近讀數(shù) 進行比較以確定桿是否正在移離中心。如果桿正在移離中心，則保留存儲的扭矩值，如果桿 未在移離中心，則丟棄存儲的扭矩值(或者不把存儲的扭矩值存儲在第一位置)。另一方 面，可以連同第一讀數(shù)一起把方向值存儲在存儲器中。一旦存儲了扭矩值，該方法前進至它的第三步驟。在第三步驟中，繼續(xù)把隨后的桿 位置值與前面的讀數(shù)進行比較。如果它們保持相同，則認為轉(zhuǎn)向盤保持在固定位置并且重 復(fù)第三步驟。如果最近的桿位置值不同于前一桿位置值，則認為轉(zhuǎn)向桿再次移動。如果已存儲 方向值，則檢查轉(zhuǎn)向盤是否在沿與停止之前它移動的方向相反的方向移動。如果轉(zhuǎn)向盤不 是在沿與停止之前它移動的方向相反的方向移動，則丟棄存儲的扭矩值并且該方法返回到步驟1以重新開始。如果轉(zhuǎn)向盤沿相反的方向移動，則把在它開始移動的時刻的扭矩值存 儲在存儲器中作為第二扭矩值。在第五步驟中，微處理器確定在獲得這兩個扭矩值之間消逝的時間。通過一旦已 存儲第一值就觸發(fā)時鐘并且當(dāng)存儲第二值時停止該時鐘能夠?qū)崿F(xiàn)這一點。如果消逝的時間 超過目標時間，則存儲的兩個值都會被丟棄。另一方面，微處理器可以簡單地這樣操作一 超過目標過去時間，即使在該時間還未存儲第二扭矩值，也丟棄第一存儲值。在第六步驟中，計算這兩個存儲的扭矩值之差。把該差值存儲在存儲器中。然后 任選地可以把該值二等分以提供轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中靜摩擦的估計。如果另一車輛功能需要直接獲 得這個估計，則可以執(zhí)行這個最后步驟。然后，由處理器把差值或二等分的差值與目標值進行比較。這個目標值預(yù)存儲在 存儲器中并代表在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)狀況良好時應(yīng)該由處理系統(tǒng)獲得的值。任何變化可能是由于產(chǎn) 生比預(yù)期更多的摩擦(或者在一些情況下也許產(chǎn)生比預(yù)期更少的摩擦)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的損壞 或磨損所導(dǎo)致。當(dāng)然，盡管以上描述的方法步驟是能夠由處理單元執(zhí)行的一個可能的處理，但也 可以執(zhí)行其它處理。下面是如何能夠在簡單的處理單元中高效地實現(xiàn)該處理的簡化例子。步驟1、當(dāng)發(fā)生位置的每一變化時，記錄時間、扭矩、位置和方向(進入狀況)；步驟2、保持自從進入以來的最大和最小扭矩；步驟3、當(dāng)發(fā)生位置的下一變化時，檢查處于前一位置多久，如果超過閾值，則視為靜止并且保持最大/最小記錄；否則，視為移動并返回abs (Tmax-Tmin)(退出狀況)步驟4、當(dāng)退出時，確定退出的方向和處于靜止狀況的總時間，如果退出的方向與進入的方向相反并且靜止的總時間超過閾值，則結(jié)果有效，否則，結(jié)果無效并且應(yīng)該被忽略，返回到步驟1。應(yīng)該理解，為了最大的準確性，存儲的第一扭矩值和第二扭矩值應(yīng)該盡可能接近 地對應(yīng)于系統(tǒng)進入和離開靜止狀況的精確時刻的扭矩。根據(jù)向處理單元提供桿位置值的速 度，優(yōu)選地可以根據(jù)在桿位置值指示移動的停止或開始前后獲得的采樣讀數(shù)對扭矩值進行 插值。另外，如圖8中所示，處理單元構(gòu)造為執(zhí)行另外的步驟以提供另外的對轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 的狀況的估計。這種估計基于確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中動摩擦的初始估計。通過監(jiān)測轉(zhuǎn)向桿位置在 短時間段內(nèi)以相反方向經(jīng)過相同角度的情況來實現(xiàn)這一點。在這個例子中，范圍是向外+5 到+10度(返回時是+10到+5度)以及向外-5到-10度(返回時是-10到-5)。例如，考慮轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在行車道變化或轉(zhuǎn)彎期間以不同方向經(jīng)過兩個角度區(qū)域的情 況(轉(zhuǎn)向離開中心，之后返回到中心)。對于向外的角度范圍(如圖13中的1所標記)ToutQout = (TLout+Tfout) coout其中，Tout是向外的測量范圍上的扭矩，是向外的速度，Tfout是向外的移動范 圍期間的動摩擦扭矩，TLout是該范圍上轉(zhuǎn)向的靜負載。通過在一定時間段期間記錄每個位置讀數(shù)以建立位置相對于時間的軌跡，能夠識 別角度范圍1。從這個軌跡，能夠針對向外和返回范圍識別準確的相應(yīng)角度范圍(如圖13中的2所標記)。對于返回角度范圍TrtnOrtn= (TLrtn-Tfrtn) ωΛη其中，Trtn是在返回測量范圍上測量的總扭矩，ωΛη是返回速度，Tfrtn是返回移動 范圍期間的動摩擦扭矩，IYrtn是該范圍上轉(zhuǎn)向的靜負載。處理器接下來檢查范圍1和2之間消逝的時間以確定它們是否是同一操作(例 如，行車道變化或轉(zhuǎn)彎)的一部分。還檢查針對每個范圍的速度以觀察它是否相似。如果 以上檢查結(jié)果為否，則可以丟棄范圍1和2，因為它們對于估計動扭矩?zé)o效(雖然在它們是 具有不同速度的單次操作的一部分的情況下仍然能夠進行有限的使用)。如果沒有丟棄這些范圍，則隨后能夠計算范圍1和2上的兩個扭矩之差并且將產(chǎn) 生作為系統(tǒng)中的動摩擦的函數(shù)的值。處理器隨后把這個值與預(yù)存儲的目標動摩擦值進行比 較以確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況。如果該狀況差于預(yù)期/允許狀況，則給出錯誤標記或其它警告。圖4至圖7表示把該方法步驟應(yīng)用于通過針對具有正常程度的摩擦的系統(tǒng)(圖4 和圖幻以及再次針對如圖6和圖7中所示具有過大靜摩擦的系統(tǒng)測量桿扭矩(駕駛盤扭 矩加輔助扭矩)和轉(zhuǎn)向位置獲得的真實數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，在圖4至圖7中識別測量區(qū)，獲得 的測量結(jié)果清楚地指示在第二情況下的過大磨損。一旦測量結(jié)果被處理以確定靜摩擦值并 與目標摩擦值比較，系統(tǒng)就能夠發(fā)出這樣的警告轉(zhuǎn)向的狀況已經(jīng)惡化。圖9至圖11顯示針對每一情況(正常摩擦和過大摩擦)的類似測量范圍，所述測 量范圍能夠被處理以給出在每一情況下的動摩擦的測量結(jié)果。另外，識別動摩擦的變化的 后處理，并且能夠給出過度磨損狀況的警告。所公開的方法和設(shè)備提供了以扭矩為單位對系統(tǒng)靜摩擦和/或動摩擦的直接測 量，同時顯示能夠另外獲得系統(tǒng)負載。通過按照提出的措施測量摩擦監(jiān)測狀況的方法具有 幾個優(yōu)點。首先，所需要的狀況在正常駕駛操作中是不可避免的，因此不需要另外的激勵。 該方法能夠在路程中(在第一操作期間)非常早地診斷過大的靜摩擦和/或動摩擦。能夠 高效地實現(xiàn)該方法，需要最少的計算和適量的存儲，并且在電力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)處理器內(nèi)容 易獲得它的輸入。該方法獨立于外部因素，諸如車輛類型、負載、道路表面等，因此不需要針 對不同車輛進行調(diào)整并且不受不同道路狀況和車輛負載影響。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的方法，包括下述步驟重復(fù)測量轉(zhuǎn)向盤的角度位置，從轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤在沿第一方向移離向前位置之后停留在偏心位 置的第一時刻，測量在所述第一時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩，從轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤首次開始沿與第一方向相反的方向移離所述偏 心位置的第二時刻，測量在所述第二時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩，計算測量的在第一時刻和第二時刻的扭矩之差以提供取決于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的靜摩擦 Tfriction的靜摩擦值，以及把計算的靜摩擦Tfti。ti。n值與目標靜摩擦值進行比較以提供轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的指示。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下述步驟確定在第一時刻和第二時刻之間消逝 的時間，在該消逝的時間超過目標界限時間的情況下，丟棄靜摩擦的估計值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括下述步驟確定在兩次測量時的車輛速度，并 且如果這些速度不同則丟棄靜摩擦的估計值或者不計算估計值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中執(zhí)行下面順序的步驟通過重復(fù)監(jiān)測位置傳感器的輸出識別轉(zhuǎn)向盤的位置的變化，當(dāng)發(fā)生輸出的每一變化 時，在第一時刻，在電子存儲器中存儲時間、扭矩、位置和轉(zhuǎn)向盤的移動的方向作為進入狀 況；繼續(xù)存儲自從進入狀況的存儲的時間以來的最大和最小扭矩；當(dāng)檢測到轉(zhuǎn)向盤的位置的下一變化時，在第二時刻，把當(dāng)前時間與存儲的時間進行比 較以確定已靜止多久，如果消逝的時間超過閾值，則繼續(xù)保持最小和最大扭矩值記錄，否則 設(shè)置退出狀況并報告最小和最大值之差。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下述步驟記錄退出時轉(zhuǎn)向盤的移動的方向以及 記錄進入和退出狀況之間消逝的總時間，如果移動的方向相反并且時間超過閾值，則提供 標記以指示測量的差值是有效測量結(jié)果，否則丟棄測量結(jié)果作為無效的測量結(jié)果。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，另一方面或者另外包括通過以下方式估計動摩擦的步驟-當(dāng)在轉(zhuǎn)向桿移離中心位置的同時轉(zhuǎn)向桿經(jīng)過向外的轉(zhuǎn)向角度范圍時，測量由轉(zhuǎn)向桿 傳送的扭矩；-當(dāng)隨后在轉(zhuǎn)向桿朝著中心位置返回時轉(zhuǎn)向桿經(jīng)過相同的轉(zhuǎn)向角度范圍時，測量由轉(zhuǎn) 向桿傳送的扭矩；-當(dāng)轉(zhuǎn)向桿經(jīng)過這些角度范圍時，測量轉(zhuǎn)向桿速度，以及處理扭矩測量結(jié)果以估計動扭矩，并且通過把估計的動摩擦與預(yù)定目標動摩擦值進行 比較來估計轉(zhuǎn)向的狀況。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，包括測量轉(zhuǎn)向桿經(jīng)過兩個角度范圍之間消逝的時間，并 且如果該時間超過預(yù)定界限則丟棄測量結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，包括下述步驟如果在向外和返回行程上測量的轉(zhuǎn)向桿 速度顯著不同，則丟棄在兩個角度范圍上的測量結(jié)果。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括下述步驟確定動摩擦的多個不同的估計值，每一 個估計值對應(yīng)于不同的轉(zhuǎn)向速度。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，包括下述步驟在與目標的比較指示轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過度磨 損的情況下，發(fā)出警報或警告。
11.一種監(jiān)測安裝到車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的設(shè)備，包括 扭矩傳感器，提供指示由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳送的扭矩的輸出信號； 桿位置傳感器，測量轉(zhuǎn)向盤的角度位置；以及處理裝置，配置為處理從兩個傳感器接收的各輸出信號，其中處理裝置配置為 重復(fù)測量轉(zhuǎn)向盤的角度位置；從轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤在沿第一方向移離向前位置之后停留在偏心位 置的第一時刻；測量在所述第一時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩；從轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤首次開始沿與第一方向相反的方向移離所述偏 心位置的第二時刻；測量在所述第二時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩；計算測量的在第一時刻和第二時刻的扭矩之差以提供取決于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的靜摩擦Tfriction的靜摩擦值；把計算的靜摩擦Tfti。ti。n值與目標靜摩擦值進行比較以提供轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的指示。
12.—種攜帶程序指令的數(shù)據(jù)載體，當(dāng)在處理器上運行時，使處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1 所述的方法。
13.一種電力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中靜摩擦和動摩擦中的至少一種的測量結(jié)果用于使電 動機的輔助扭矩情況適合該系統(tǒng)的摩擦特性。
14.一種參照附圖以及如附圖中所示基本上如這里所述的監(jiān)測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的方法。
全文摘要
一種監(jiān)測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的方法，包括下述步驟重復(fù)測量轉(zhuǎn)向盤的角度位置，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤在沿第一方向移離向前位置之后停留在偏心位置的第一時刻，測量在所述第一時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩，從轉(zhuǎn)向盤位置的測量結(jié)果識別轉(zhuǎn)向盤首次開始沿與第一方向相反的方向移離所述偏心位置的第二時刻，測量在所述第二時刻施加于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩，計算測量的在第一時刻和第二時刻的扭矩之差以提供靜摩擦值，把計算的靜摩擦值與目標靜摩擦值比較以提供轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況的指示。
文檔編號B62D6/00GK102083677SQ200980122494
公開日2011年6月1日 申請日期2009年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月1日
發(fā)明者J·M·里夫 申請人:Trw汽車美國有限責(zé)任公司