專利名稱：用于評估車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及車輛，更具體地，涉及用于評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包含各種部件和/或子系統(tǒng)，例如方向盤、轉(zhuǎn)向柱、齒條和小齒輪。 通常難以評估車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和/或其各種部件和/或子系統(tǒng)。例如，當(dāng)車輛在操作時，可能難以將車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、其部件和/或子系統(tǒng)的特性從其他因素(例如其他車輛系統(tǒng)的操作、 車輛的駕駛員操作特性、環(huán)境條件等)分開。因此，期望提供一種改進(jìn)的方法，用于例如在車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被集成到車輛中之前測試車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。還期望提供一種用于這種車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)測試的改進(jìn)程序產(chǎn)品和改進(jìn)系統(tǒng)。此外，結(jié)合附圖及此背景技術(shù)，從下面的本發(fā)明詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求可清楚本發(fā)明的其它期望特征和特性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例性實(shí)施例，提供了一種用于使用測試系統(tǒng)評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法， 所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪。所述方法包括如下步驟在測試系統(tǒng)上操縱所述齒條；在測試系統(tǒng)上操縱所述轉(zhuǎn)向柱；和當(dāng)所述齒條和轉(zhuǎn)向柱正在測試系統(tǒng)上被操縱的同時采集數(shù)據(jù)，用于評估所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。根據(jù)另一個示例性實(shí)施例，提供了一種用于使用測試系統(tǒng)評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的程序產(chǎn)品，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪。所述程序產(chǎn)品包括程序和非臨時性計算機(jī)可讀介質(zhì)。所述程序配置為有助于以下步驟在測試系統(tǒng)上操縱所述齒條；在測試系統(tǒng)上操縱所述轉(zhuǎn)向柱；和當(dāng)所述齒條和轉(zhuǎn)向柱正在被操縱的同時采集數(shù)據(jù)，用于評估所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。非臨時性計算機(jī)可讀介質(zhì)承載所述程序并且在其中包含計算機(jī)指令用于使得計算機(jī)處理器執(zhí)行所述程序。根據(jù)另一個示例性實(shí)施例，提供了一種使用測試系統(tǒng)評估車輛的轉(zhuǎn)向單元的系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)向單元包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪。所述系統(tǒng)包括第一致動器、第二致動器和傳感器單元。第一致動器配置為在測試系統(tǒng)上操縱所述齒條。第二致動器配置為在測試系統(tǒng)上操縱所述轉(zhuǎn)向柱。傳感器單元配置為當(dāng)所述齒條和轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時獲取數(shù)據(jù)， 用于在評估所述轉(zhuǎn)向單元時使用。本發(fā)明涉及下述技術(shù)方案。I. 一種用于使用測試系統(tǒng)評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪，所述方法包括如下步驟
在測試系統(tǒng)上操縱所述齒條；
在測試系統(tǒng)上操縱所述轉(zhuǎn)向柱；和
當(dāng)所述齒條和轉(zhuǎn)向柱正在被操縱的同時采集數(shù)據(jù)，用于評估所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括方向盤體；
所述測試系統(tǒng)包括致動器；和
操縱所述轉(zhuǎn)向柱的步驟包括在測試系統(tǒng)上對方向盤體施加脈動的步驟。3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中采集數(shù)據(jù)的步驟包括以下步驟
當(dāng)所述齒條正在被操縱時測量施加到所述齒條的力。4.根據(jù)技術(shù)方案3所述的方法，其中
采集數(shù)據(jù)的步驟還包括當(dāng)所述齒條正在被操縱時測量所述齒條的加速度的步驟。5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中
所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括方向盤體；和
采集數(shù)據(jù)的步驟還包括當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時測量所述方向盤體的加速度的步驟。6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中采集數(shù)據(jù)的步驟還包括當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時測量轉(zhuǎn)向角度的步驟。7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，還包括以下步驟
使用所述數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的敏感度。8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，還包括以下步驟
使用所述數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度。9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，還包括以下步驟
使用所述數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻抗。10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，還包括以下步驟
使用所述數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動比。11.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，還包括以下步驟
使用所述數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機(jī)比值。12. 一種用于使用測試系統(tǒng)評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的程序產(chǎn)品，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪，所述程序產(chǎn)品包括
配置為有助于以下步驟的程序
在測試系統(tǒng)上操縱所述齒條；
在測試系統(tǒng)上操縱所述轉(zhuǎn)向柱；和
當(dāng)所述齒條和轉(zhuǎn)向柱正在被操縱的同時采集數(shù)據(jù)，用于評估所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；和非臨時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，承載所述程序并且在其中包含計算機(jī)指令用于使得計算機(jī)處理器執(zhí)行所述程序。13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的程序產(chǎn)品，其中
所述程序進(jìn)一步配置為有助于
當(dāng)所述齒條正在被操縱時測量施加到所述齒條的力；和當(dāng)所述齒條正在被操縱時測量所述齒條的加速度。14.根據(jù)技術(shù)方案12所述的程序產(chǎn)品，其中
所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括方向盤體；和
所述程序進(jìn)一步配置為有助于
當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時測量所述方向盤體的加速度；和當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時測量轉(zhuǎn)向角度。15.根據(jù)技術(shù)方案12所述的程序產(chǎn)品，其中所述程序還進(jìn)一步配置為有助于使用所述數(shù)據(jù)計算以下的一個或多個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度、使用所述數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻抗、使用所述數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動比、使用所述數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的敏感度和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機(jī)比值。16. 一種評估車輛的轉(zhuǎn)向單元的系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)向單元包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪，所述系統(tǒng)包括
配置為在測試系統(tǒng)上操縱所述齒條的第一致動器；
配置為在測試系統(tǒng)上操縱所述轉(zhuǎn)向柱的第二致動器；和
傳感器單元，配置為當(dāng)所述齒條和轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時獲取數(shù)據(jù)，用于在評估所述轉(zhuǎn)向單元時使用。17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的系統(tǒng)，還包括
第一傳感器，配置為當(dāng)所述齒條正在被操縱時測量施加到所述齒條的力；和第二傳感器，配置為當(dāng)所述齒條正在被操縱時測量所述齒條的加速度。18.根據(jù)技術(shù)方案16所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)向單元包括方向盤體，并且所述第二致動器配置為通過在測試系統(tǒng)上對方向盤施加脈動來操縱所述轉(zhuǎn)向柱。19.根據(jù)技術(shù)方案16所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)向單元包括方向盤體，并且所述傳感器單元包括
第一傳感器，配置為當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時測量所述方向盤體的加速度；
第二傳感器，配置為當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時測量轉(zhuǎn)向角度。20.根據(jù)技術(shù)方案16所述的系統(tǒng)，還包括
處理器，連接到傳感器單元并且配置為使用所述數(shù)據(jù)計算以下的一個或多個轉(zhuǎn)向單元的剛度、使用所述數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)向單元的阻抗、使用所述數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)向單元的傳動比、使用所述數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)向單元的敏感度和轉(zhuǎn)向單元的電機(jī)比值。


下面結(jié)合附圖描述本公開，其中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件，其中
圖I為根據(jù)示例性實(shí)施例用于評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的測試系統(tǒng)的示意圖，與示例性車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一起描述；
圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例用于評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并且可以結(jié)合圖I的測試系統(tǒng)和車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法的流程圖；和
圖3A和3B包括根據(jù)本示例性實(shí)施例的經(jīng)由圖2的方法的步驟產(chǎn)生的各種復(fù)量比值的圖形表示，包括齒輪機(jī)構(gòu)剛度、傳動比、齒輪機(jī)構(gòu)敏感度、齒輪機(jī)構(gòu)阻抗和電機(jī)比值。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，而不是意欲限制本公開或其應(yīng)用和使用。另外，也無意通過前面背景技術(shù)或后面詳細(xì)說明中存在的任何理論來約束。圖I是根據(jù)示例性實(shí)施例用于車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11的測試系統(tǒng)10的示意圖。測試系統(tǒng)10配置為評估和分析車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其各種部件，例如如下所述。測試系統(tǒng)10優(yōu)選使用圖2中描述并且在下面結(jié)合其進(jìn)一步描述的方法90的步驟來執(zhí)行這樣的評估和分析。車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11包括方向盤體12、轉(zhuǎn)向柱組件14、具有齒條殼體17的齒條16、控制小齒輪18、電動機(jī)19(在車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11包括電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實(shí)施例中)、輔助小齒輪20、可選的一個或多個拉桿22和中間軸13。轉(zhuǎn)向柱組件14被連接到方向盤體12，并且由此可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。轉(zhuǎn)向柱組件14至少配置為至少部分基于方向盤體12的運(yùn)動輔助車輛車輪的運(yùn)動。具體而言，方向盤體12的操作引起轉(zhuǎn)向柱組件14和中間軸13的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其繼而經(jīng)由控制小齒輪18和輔助小齒輪20引起齒條16和拉桿22的平移運(yùn)動，并且由此最終引起車輛的車輪的轉(zhuǎn)動。方向盤體12不需要是實(shí)際的方向盤，而可以僅僅是附裝到轉(zhuǎn)向柱組件14的上端具有預(yù)定或可測量慣性極矩(PMI)的代表性質(zhì)量。中間軸13可以省略， 除非需要在車內(nèi)方位下測試該系統(tǒng)。如圖I所示，測試系統(tǒng)10包括基座27、齒條致動器32、轉(zhuǎn)向輸入致動器34、齒條力傳感器36、齒條加速儀38、齒條殼體加速儀40、第一方向盤加速儀42、第二方向盤加速儀 44、轉(zhuǎn)向角度傳感器46和電機(jī)速度傳感器48。齒條致動器32、轉(zhuǎn)向輸入致動器34、齒條力傳感器36、齒條加速儀38、齒條殼體加速儀40、第一方向盤加速儀42、第二方向盤加速儀 44、轉(zhuǎn)向角度傳感器46和電機(jī)速度傳感器48優(yōu)選地每個都存留在基座27和/或其殼體內(nèi)。基座27優(yōu)選地包括剛度測試臺或座板。車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11優(yōu)選地安裝在基座27和/ 或其殼體上。測試系統(tǒng)10還優(yōu)選地包括功率源28。例如，功率源28優(yōu)選地包括液壓功率源(HPS)，如果利用HPS齒輪。通過進(jìn)一步的示例，功率源28優(yōu)選地包括電功率源(EPS)，如果利用EPS齒輪。齒條致動器32連接在控制器50和齒條16之間。齒條致動器32基于由控制器50 (和優(yōu)選地由其處理器54)出于實(shí)現(xiàn)圖2的方法90的一個或多個步驟(在以下進(jìn)一步描述) 的測試目的而提供給齒條致動器32的指令引起齒條16的平移運(yùn)動。齒條致動器32的數(shù)量和/或位置在其他實(shí)施例中可以改變。轉(zhuǎn)向輸入致動器34連接在控制器50和方向盤體12之間。轉(zhuǎn)向輸入致動器34還優(yōu)選地包括扭力彈簧。轉(zhuǎn)向輸入致動器34經(jīng)由其扭力彈簧基于由控制器50 (和優(yōu)選地由其處理器54)出于實(shí)現(xiàn)圖2的方法90的一個或多個步驟(在以下進(jìn)一步描述)的測試目的而提供給轉(zhuǎn)向輸入致動器34的指令引起方向盤體12和轉(zhuǎn)向柱組件14的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。齒條力傳感器36連接在齒條16和控制器50之間。齒條力傳感器36測量由齒條致動器32提供給齒條16的力或負(fù)載，并且提供表示該力或負(fù)載的值給控制器50進(jìn)行處理。齒條加速儀38連接在齒條16和控制器50之間。齒條加速儀38連接在齒條16 和控制器50之間。齒條加速儀38測量齒條16的橫向加速度并且將表示該橫向加速度的值提供給處理器50進(jìn)行處理。齒條殼體加速儀40連接在齒條殼體17和控制器50之間。齒條殼體加速儀40測量齒條殼體17的橫向加速度并且將表示該橫向加速度的值提供給處理器50進(jìn)行處理。第一方向盤加速儀42連接在方向盤體12和控制器50之間。第一方向盤加速儀 42測量方向盤體12的切向加速度并且將表示該切向加速度的值提供給處理器50進(jìn)行處理，該切向加速度從方向盤體12的外徑附近的第一部分測量。第二方向盤加速儀44也連接在方向盤體12和控制器50之間。第二方向盤加速儀44測量方向盤體12的切向加速度并且將表示該切向加速度的值提供給處理器50進(jìn)行處理，該切向加速度從方向盤體12的外徑附近的第二部分測量。第一方向盤加速儀42和第二方向盤加速儀44的位置優(yōu)選地分開180度。第一方向盤加速儀42和第二方向盤加速儀44之間的距離在圖I中標(biāo)示為距離45，并且也在此處稱為距離“D”。轉(zhuǎn)向角度傳感器46連接在控制器50與方向盤體12或轉(zhuǎn)向柱組件14的柱軸49 之間。轉(zhuǎn)向角度傳感器46測量方向盤體12和/或轉(zhuǎn)向柱組件14的轉(zhuǎn)向角度，并且將表示該轉(zhuǎn)向角度的值提供給處理器50進(jìn)行處理。電機(jī)速度傳感器48連接在控制器50和電動機(jī)19之間。電機(jī)速度傳感器48例如在電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中測量電動機(jī)19的轉(zhuǎn)速，并且將表示該轉(zhuǎn)速的值提供給處理器50進(jìn)行處理?？刂破?0連接到用于測試車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11的齒條致動器32和轉(zhuǎn)向輸入致動器 34及其部件和/或子系統(tǒng)，并控制它們?？刂破?0還連接到齒條力傳感器36、齒條加速儀 38、齒條殼體加速儀40、第一方向盤加速儀42、第二方向盤加速儀44、轉(zhuǎn)向角度傳感器46和電機(jī)速度傳感器48，并從它們接收數(shù)據(jù)?？刂破?0還優(yōu)選地經(jīng)由通信總線72 (例如CAN 總線)與對應(yīng)于車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11的車輛的發(fā)動機(jī)控制單元70操作通信，以接收額外的數(shù)據(jù)(例如車輛參數(shù)，可以包括車輛速度、發(fā)動機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)等)?？刂破?0處理各種類型的數(shù)據(jù)，并且提供與車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11和/或其部件的測試相關(guān)的評估和分析。處理器 50優(yōu)選地在執(zhí)行圖2描述并且以下結(jié)合其進(jìn)一步描述的方法90的各個步驟的同時執(zhí)行這些功能。如圖I所示，控制器50包括計算機(jī)系統(tǒng)52。計算機(jī)系統(tǒng)52包括處理器54、存儲器 56、界面58、存儲裝置60和總線62。處理器54執(zhí)行計算機(jī)系統(tǒng)52和控制器50的計算和控制功能，并且可以包括任何類型的處理器或多個處理器、單個集成電路(例如微處理器)、 或者協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)處理單元的功能的任何數(shù)量的集成電路裝置和/或電路板。在操作期間，處理器54執(zhí)行容納在存儲器56中的一個或多個程序63，并且由此控制控制器50和計算機(jī)系統(tǒng)52的一般操作，優(yōu)選地在執(zhí)行此處所述的方法(例如圖2描述并且以下結(jié)合其進(jìn)一步描述的方法90)的步驟時。存儲器56可以為任何類型的適當(dāng)存儲器。這可包括各種類型的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)(例如SDRAM)、各種類型的靜態(tài)RAM (SRAM)、以及各種類型的非易失性存儲器 (PROM, EPROM和閃存)?？偩€62用于在計算機(jī)系統(tǒng)52的各個部件之間傳送程序、數(shù)據(jù)、狀態(tài)和其他信息或信號。在優(yōu)選實(shí)施例中，存儲器56將上述程序63與一個或多個存儲值64 存儲在一起，存儲值64在根據(jù)圖2描述并且以下結(jié)合其進(jìn)一步描述的方法90的步驟分析和評估車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11和其部件以及子系統(tǒng)時被使用。在某些示例中，存儲器56位于處理器54上和/或與處理器54共同定位在相同計算機(jī)芯片上。接口 58允許例如從系統(tǒng)驅(qū)動器和/或其他計算機(jī)系統(tǒng)到計算機(jī)系統(tǒng)52的通信， 并且可以使用任何合適的方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)。該接口 58可以包括一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口，以與其他系統(tǒng)或部件通信。接口 58還可以包括一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口以與技術(shù)人員通信，和/或一個或多個存儲接口以連接到存儲設(shè)備，例如存儲裝置60。存儲裝置60可為任意適當(dāng)類型的存儲設(shè)備，包括直接存取存儲裝置例如硬盤驅(qū)動器、閃存系統(tǒng)、軟盤驅(qū)動器和光盤驅(qū)動器。在一個實(shí)例中，存儲裝置60包括程序產(chǎn)品，存儲器56可從程序產(chǎn)品接收程序63，程序63執(zhí)行本文所公開的一個或多個方法(例如圖2的方法90或其一部分)的一個或多個實(shí)施例。在其他實(shí)施例中，所述程序產(chǎn)品可直接存儲在存儲器56和/或如下面提到的盤(例如盤65)中或被存儲器122和/或盤以其它方式存取。總線62可為連接計算機(jī)系統(tǒng)和部件的任意適當(dāng)?shù)奈锢砘蜻壿嬔b置。這包括，但不限于，直接硬線連接、光纖、紅外和無線總線技術(shù)。在操作期間，程序63存儲在存儲器56中并由處理器54執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)清楚，盡管在全功能計算機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境下描述此示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到本發(fā)明的機(jī)構(gòu)能夠以隨同用于存儲其程序及指令并實(shí)施其分布的一種或多種非臨時性計算機(jī)可讀信號承載介質(zhì)一起作為程序產(chǎn)品分布，該非暫時性計算機(jī)可讀信號承載介質(zhì)例如為承載該程序并含有存儲在其中的計算機(jī)指令、用于使計算機(jī)處理器 (例如處理器54)實(shí)施和執(zhí)行所述程序的非臨時性計算機(jī)可讀介質(zhì)。這樣的程序產(chǎn)品可采用多種形式，并且本發(fā)明可同等地應(yīng)用，與用于實(shí)現(xiàn)該分布的計算機(jī)可讀信號承載介質(zhì)的具體類型無關(guān)。這種信號承載介質(zhì)的例子可包括可記錄介質(zhì)(例如軟盤、硬盤驅(qū)動器、存儲卡和光盤)和傳輸介質(zhì)(例如數(shù)字和模擬通信鏈接)。類似地還應(yīng)清楚，計算機(jī)系統(tǒng)52還可以其它方式不同于圖I中所示的實(shí)施例，例如，計算機(jī)系統(tǒng)52可聯(lián)接至或以其它方式利用一個或多個遠(yuǎn)程計算機(jī)系統(tǒng)和/或其它控制系統(tǒng)。圖2是用于評估和分析車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和其部件與子系統(tǒng)的方法90的流程圖。方法90能夠優(yōu)選地結(jié)合測試系統(tǒng)10、車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11及其部件與子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，方法90以將車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝到測試系統(tǒng)的步驟(步驟100)開始。 優(yōu)選地車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對應(yīng)于圖I的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11，并且測試系統(tǒng)對應(yīng)于圖I的測試系統(tǒng) 10。車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11優(yōu)選地安裝在圖I的測試系統(tǒng)10的基座27上，并且基座27優(yōu)選地包括剛度測試臺或座板。優(yōu)選地，圖I的方向盤體12、轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)14和齒條16每個都經(jīng)由剛度安裝或利用一組生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)襯套附接到圖I的基座27。齒條在測試系統(tǒng)上被操縱(步驟105)。在步驟105期間，當(dāng)圖I的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝在圖I的測試系統(tǒng)10的基座27上時，圖I的一個或多個拉桿22或齒條16優(yōu)選地經(jīng)由處理器54提供的指令由圖I的齒條致動器32激勵。在優(yōu)選實(shí)施例中，正弦力激勵在各種幅值下被利用以激勵拉桿。優(yōu)選地，利用頻率保持輸入，其中在進(jìn)入下一個頻率之前激勵的頻率被保持恒定達(dá)預(yù)定時間段(最優(yōu)選地，約十六秒)。最優(yōu)選地，此步驟在五Hz頻率下開始，并且以每個時間段一 Hz的量遞增，直到達(dá)到三十Hz的目標(biāo)頻率。在某些其他實(shí)施例中，可以采用從開始到結(jié)束頻率的平穩(wěn)增大的頻率掃描或線性遞增。在又一個實(shí)施例中，可以在激勵上疊加隨機(jī)或恒定頻率脈動信號，例如以幫助破除在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中可能存在的任何靜摩擦，以及其他可能的變動。但是，如果脈動具有恒定頻率，其應(yīng)當(dāng)處于充分遠(yuǎn)離感興趣頻帶(在優(yōu)選實(shí)施例中，即處于5-30HZ之外)的頻率以不影響測試結(jié)果。此外，轉(zhuǎn)向柱在測試系統(tǒng)上被操縱(步驟110)。在一個實(shí)施例中，當(dāng)圖I的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11安裝在圖I的測試系統(tǒng)10的基座27上時，經(jīng)由圖I的處理器54提供的指令由圖I的轉(zhuǎn)向輸入致動器34通過方向盤體12的轉(zhuǎn)動運(yùn)動向轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)14施加脈動。替代地，當(dāng)圖I的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11安裝在圖I的測試系統(tǒng)10的基座27上時，經(jīng)由圖I的處理器54提供的指令由圖I的轉(zhuǎn)向輸入致動器34可以向轉(zhuǎn)向柱系統(tǒng)14的柱軸49施加脈動。在優(yōu)選實(shí)施例中，施加切向角度位移信號。切向角度位移信號優(yōu)選地具有+/- ο度的幅值， 和約16秒的時間段。切向角度位移信號優(yōu)選地通過具有足夠低扭力常數(shù)的圖I的轉(zhuǎn)向輸入致動器34的扭力彈簧施加，以不與圖I的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11的自然響應(yīng)相干涉。在某些實(shí)施例中，步驟110的脈動可以替代地基于力。在一個實(shí)施例中，如果脈動如同以上結(jié)合步驟105所述經(jīng)由圖I的齒條16和/或拉桿22施加到圖I的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11，則可能在步驟110中不必要在圖I的柱軸49或方向盤體12處施加脈動。數(shù)據(jù)可以在有或沒有功率(液壓或電)供應(yīng)到齒輪機(jī)構(gòu)時獲取。數(shù)據(jù)在步驟105和 110的激勵和脈動的應(yīng)用期間獲取(步驟115)。數(shù)據(jù)優(yōu)選地包括至少五個信道的數(shù)據(jù)；即
(i)應(yīng)用到齒條的力或負(fù)載(標(biāo)示為Fr，并且優(yōu)選地由圖I的齒條力傳感器36以牛頓為單位測量)；(ii)齒條的齒條加速度或橫向加速度(標(biāo)示為Ar，并且優(yōu)選地由圖I的齒條加速儀38以m/S~2為單位測量)；(iii)殼體加速度或齒條殼體的加速度(標(biāo)示為Ah，并且優(yōu)選地由圖I的齒條殼體加速儀40以m/s~2為單位測量)；(iv)在第一角度處在其外徑附近測量的第一方向盤加速度或者方向盤體的切向加速度(標(biāo)示為Aswl，并且優(yōu)選地由圖I的第一方向盤加速儀42以m/s~2為單位測量)；(v)在第二角度處在其外徑附近測量的第二方向盤加速度或者方向盤體的切向加速度(標(biāo)示為Asw2，并且優(yōu)選地由圖I的第二方向盤加速儀44以m/s~2為單位測量)，第二角度與第一角度隔開約180度。此外，在某些實(shí)施例中，在步驟115期間，第六信道也可以被測量，即電機(jī)速度(標(biāo)示為Vm，并且優(yōu)選地由圖I的電機(jī)速度傳感器48以度/s為單位測量)。在優(yōu)選實(shí)施例中， 此第六信道僅在人們希望研究電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)電機(jī)的行為時測量。此步驟115的全部數(shù)據(jù)優(yōu)選地以至少每信道每秒六十個采樣的速率被捕獲。更優(yōu)選地，此步驟115中的數(shù)據(jù)以較快速率被捕獲，在每信道每秒約200個采樣至每信道每秒約 2048個采樣的范圍內(nèi)。來自步驟115的數(shù)據(jù)然后被分析(步驟結(jié)合120)。具體地，在步驟120期間，數(shù)據(jù)優(yōu)選地由圖I的處理器54處理，如下結(jié)合步驟125-180所述。替代地，這些步驟的部分或全部數(shù)據(jù)分析可以由一個或多個單獨(dú)、離線和/或非現(xiàn)場處理器進(jìn)行。此外，在某些實(shí)施例中，步驟120是步驟125-180的結(jié)合，和/或可以單獨(dú)地并且在步驟115之后被執(zhí)行。作為數(shù)據(jù)分析的一部分，直流(DC)分量優(yōu)選地從數(shù)據(jù)的不同信道的每個中去除 (步驟125)。這被執(zhí)行以解決傳感器或測試系統(tǒng)自身中的任何偏移誤差。此外，方向盤角加速度被計算(步驟130)。方向盤角加速度是測試過程的主要輸出度量值。在優(yōu)選實(shí)施例中，方向盤角加速度使用以下方程式計算
AAsw=(Aswl+Asw2)/D
其中Aswl是第一方向盤加速度，Asw2是第二方向盤加速度,并且D是圖I的第一和第二方向盤加速儀42和44之間的圖I的距離45。此方程式假定兩個加速儀的方位在順時針方向上為正。方向盤角加速度的單位優(yōu)選地為rad/s ~ 2。替代地，方向盤角加速度可以由角加速度轉(zhuǎn)換器或經(jīng)由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一種或多種其他方法測量。數(shù)據(jù)分段為恒定頻率數(shù)據(jù)塊(步驟135)。在優(yōu)選實(shí)施例中，利用頻率保持激勵，并且保持時間段與方向盤體的扭力脈動的時間段一致。因此，優(yōu)選使用方向盤角度信道作為參考來幫助將整個數(shù)據(jù)設(shè)置為恒定頻率塊并且單獨(dú)地分析它們中的每個。此外，因?yàn)樵陧槙r針(CW)和逆時針(CCW)方向上脈動占用等量時間(例如，每個時間段八秒)，數(shù)據(jù)可以被進(jìn)一步分段為恒定頻率和方向塊。替代地，保持時間段可以由獲取時刻或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一種或多種其他方法確定。如果使用掃描或線性遞增過程替代保持過程，則整個數(shù)據(jù)組優(yōu)選地一次被分析，并且不需要數(shù)據(jù)分段。此外在優(yōu)選實(shí)施例中，每個數(shù)據(jù)塊將為每個感興趣量提供一個數(shù)據(jù)點(diǎn)。在齒條力上進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)，以獲取驅(qū)動頻率(步驟140)。在優(yōu)選實(shí)施例中，在數(shù)據(jù)塊的頻率被首先確定后執(zhí)行FFT。在齒條力信道上執(zhí)行FFT，部分因?yàn)檫@通常被視為所獲得的最干凈和/或最準(zhǔn)確的信號。FFT的幅值在獲取中所使用的頻率范圍(例如，5-30Hz)上被檢查，并且其最大值優(yōu)選地被確定。這優(yōu)選地對應(yīng)于數(shù)據(jù)塊的驅(qū)動頻率。 替代地，在某些實(shí)施例中，F(xiàn)FT可以在電壓參考信道上執(zhí)行，例如從處理器到拉桿力致動器的指令信號。此外，在某些實(shí)施例中數(shù)據(jù)塊的頻率可以基于獲取過程預(yù)先確定，并且相應(yīng)地傳送到分析例程。此外，應(yīng)用帶通濾波器(步驟145)。帶通濾波器優(yōu)選地應(yīng)用到每個信道。在優(yōu)選實(shí)施例中，帶通濾波器的轉(zhuǎn)折頻率被設(shè)置為步驟140中確定的驅(qū)動頻率以下O. 5Hz和以上 O. 5Hz。所有信道優(yōu)選同樣地濾波以避免濾波和未濾波信道之間的相對失真。額外操縱也優(yōu)選地被執(zhí)行以消除濾波啟動和結(jié)束瞬時變化(步驟150)。在優(yōu)選實(shí)施例中，來自分析的濾波瞬時變化通過去除濾波信號的前和后O. 5秒來消除。這優(yōu)選地在每個信道上以相同方式執(zhí)行。然后確定最大角加速度時間點(diǎn)(步驟155)。在優(yōu)選實(shí)施例中，步驟155包括對車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的靜摩擦已經(jīng)基本被打破和/或以其他方式被消耗時的瞬時時間的確定。在此實(shí)施例中，步驟155的確定優(yōu)選地通過確定系統(tǒng)的主要輸出(即方向盤角加速度)的峰值行為來實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)此確定，優(yōu)選地對濾波后的方向盤角加速度時間軌跡進(jìn)行檢查，并且相應(yīng)地識別最大值的時間點(diǎn)。此外，在該最大角加速度時間點(diǎn)的附近限定第二窗口(步驟160)。在優(yōu)選實(shí)施例中，完整的第二數(shù)據(jù)被用于繼續(xù)該分析。時間數(shù)據(jù)的窗口優(yōu)選地限定為從最大時間點(diǎn)之前的O. 5秒至最大時間點(diǎn)之后的O. 5秒。如果最大時間點(diǎn)距離時間軌跡的起點(diǎn)或結(jié)束處小于 O. 5秒，則第一或最后一秒分別在分析中優(yōu)選使用。在每個信道中限定相同時間窗口。然后在所有信道上執(zhí)行FFT (步驟165)。在優(yōu)選實(shí)施例中，F(xiàn)FT在每個信道上使用對一秒的塊限定的數(shù)據(jù)。對應(yīng)于數(shù)據(jù)塊的驅(qū)動頻率的復(fù)量優(yōu)選地使用FFT確定。復(fù)量比值然后優(yōu)選地計算如下(步驟170)
比值 l=AAsw/Fr ；
比值 2=AAsw/ (Ar-Ah)；
比值 3=Fr/ (Ar-Ah)；
比值4=Fr/Ar ;和比值 5=Vm/ (Ar-Ah )。復(fù)量比值然后優(yōu)選地轉(zhuǎn)換為期望單位如下(步驟175)
齒輪機(jī)構(gòu)敏感度=比值I (rad/s~2/N)；
傳動比=比值 2*l80/1000*pi (度 /mm)；
齒輪機(jī)構(gòu)剛度=比值3*- (2*pi*頻率)'2/1000 (N/mm)；齒輪機(jī)構(gòu)阻抗=比值4*- (2*pi*頻率)'2/1000 (N/mm)；
電機(jī)比值=比值5*- (2*pi*頻率)/ (1000*i)(度/mm)。參考圖3A和3B，根據(jù)示例性實(shí)施例提供了圖2的方法90的步驟175的上述復(fù)量比值的示例性圖形表示。如圖3所示，第一圖形表示300包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一齒輪機(jī)構(gòu)剛度幅值圖302和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二齒輪機(jī)構(gòu)剛度幅值圖304。在第一圖形表示300中,X軸線表示頻率(Hz),并且Y軸線表示以kN/mm為單位的幅值。第二圖形表示310包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一齒輪機(jī)構(gòu)剛度相位圖312和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二齒輪機(jī)構(gòu)剛度相位圖314。在第二圖形表示310中，X軸線表示頻率(Hz)， 并且y軸線表示相位(度)。還在圖3A中示出，第三圖形表示320包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一傳動比幅值圖322和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二傳動比幅值圖324。在第三圖形表示320中，x軸線表示頻率(Hz)，并且y軸線表示度/mm為單位的幅值。第四圖形表示330包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一傳動比相位圖332和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二傳動比相位圖334。 在第四圖形表示330中，X軸線表示頻率(Hz)，并且y軸線表示相位(度)。此外，第五圖形表示340包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一齒輪機(jī)構(gòu)敏感度幅值圖342和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二齒輪機(jī)構(gòu)敏感度幅值圖344。在第五圖形表示340 中，X軸線表示頻率(Hz)，并且y軸線表示以度ΑΓ2/Ν為單位的幅值。第六圖形表示350 包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一齒輪機(jī)構(gòu)敏感度相位圖352和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二齒輪機(jī)構(gòu)敏感度相位圖354。在第六圖形表示350中，X軸線表示頻率(Hz)，并且y 軸線表示相位(度)。此外如圖3B所示，第七圖形表示360包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一齒輪機(jī)構(gòu)阻抗幅值圖362和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二齒輪機(jī)構(gòu)阻抗幅值圖364。在第七圖形表示300中，X軸線表示頻率(Hz)，并且y軸線表示以kN/mm為單位的幅值。第八圖形表示 370包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一齒輪機(jī)構(gòu)阻抗相位圖372和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二齒輪機(jī)構(gòu)阻抗相位圖374。在第八圖形表示370中，X軸線表示頻率(Hz)，并且y軸線表示相位(度)。此外，如圖3B所示，第九圖形表示380包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一電機(jī)比值幅值圖382和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二電機(jī)比值幅值圖384。在第九圖形表示380 中，X軸線表示頻率(Hz)，并且y軸線表示以度/mm為單位的幅值。第十圖形表示390包括在方向盤逆時針轉(zhuǎn)動時的第一電機(jī)比值相位圖392和在方向盤順時針轉(zhuǎn)動時的第二電機(jī)比值相位圖394。在第十圖形表示390中，X軸線表示頻率(Hz)，并且y軸線表示相位(度)?，F(xiàn)在返回圖2，然后分析和評估車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和/或其各種部件和/或子系統(tǒng)(步驟180)。具體地，優(yōu)選地使用步驟175的復(fù)量比值確定車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和/或其各種部件和 /或子系統(tǒng)的健康性。具體地，在一個優(yōu)選實(shí)施例中，如果滿足以下條件的每一個，則車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(和/或其各種部件和/或子系統(tǒng))被視為可接受的，即(i)齒輪機(jī)構(gòu)敏感度小于第一預(yù)定閾值；(ii)傳動比小于第二預(yù)定閾值；(iii)齒輪機(jī)構(gòu)剛度小于第三預(yù)定閾值；和 (iv)齒輪機(jī)構(gòu)阻抗小于第四預(yù)定閾值。相反，如果這些條件中的一個或多個不滿足，可針對車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和/或其各種部件和/或子系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)查和/或補(bǔ)救行為。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，公開的方法和系統(tǒng)可以從此處的附圖和描述中的那些進(jìn)行改變。例如，如上所述，圖I的控制器50、計算機(jī)系統(tǒng)52和/或其部分和/或部件可以整體或部分地布置在多個不同車輛單元、裝置和/或系統(tǒng)的任何一個或多個中。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，方法90的某些步驟可以從圖2中和/或結(jié)合其如上所述的那些步驟改變。將類似地認(rèn)識到， 方法90的某些步驟可以同時地或者與圖2中和/或結(jié)合其如上所述的那些步驟不同順序地發(fā)生。還將認(rèn)識到，圖形表示300、310、320、330、340、350、360、370、380和390可以從圖 3中和/或結(jié)合其如上所述的那些圖形表示改變。應(yīng)當(dāng)類似地認(rèn)識到，結(jié)合任意數(shù)量的不同類型的汽車、轎車、運(yùn)動型多功能車、卡車和/或多個其它不同型車輛中的任何一個，在控制多個不同類型的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的任意一個或多個中，可實(shí)施和/或利用所公開的方法、系統(tǒng)和程序產(chǎn)品。因此，提供了方法、程序產(chǎn)品和系統(tǒng)用于評估和分析車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其部件和子系統(tǒng)。所公開的方法、程序產(chǎn)品和系統(tǒng)允許車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被實(shí)施到車輛中之前以改進(jìn)的方式進(jìn)行這樣的評估和測試。盡管已經(jīng)在前面的詳細(xì)描述中示出了至少一個示例性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，存在大量的變型。還應(yīng)當(dāng)清楚，所述一個或多個示例性實(shí)施例僅僅是例子，而不是以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或結(jié)構(gòu)。相反，前面的詳細(xì)描述會給本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供實(shí)現(xiàn)所述示例性實(shí)施例或多個示例性實(shí)施例的方便路徑圖。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由所附權(quán)利要求及其合法等效物所限定的本發(fā)明范圍的情況下，可對元件的功能和布置進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于使用測試系統(tǒng)評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪，所述方法包括如下步驟在測試系統(tǒng)上操縱所述齒條；在測試系統(tǒng)上操縱所述轉(zhuǎn)向柱；和當(dāng)所述齒條和轉(zhuǎn)向柱正在被操縱的同時采集數(shù)據(jù)，用于評估所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括方向盤體；所述測試系統(tǒng)包括致動器；和操縱所述轉(zhuǎn)向柱的步驟包括在測試系統(tǒng)上對方向盤體施加脈動的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中采集數(shù)據(jù)的步驟包括以下步驟當(dāng)所述齒條正在被操縱時測量施加到所述齒條的力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中采集數(shù)據(jù)的步驟還包括當(dāng)所述齒條正在被操縱時測量所述齒條的加速度的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括方向盤體；和采集數(shù)據(jù)的步驟還包括當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時測量所述方向盤體的加速度的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中采集數(shù)據(jù)的步驟還包括當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時測量轉(zhuǎn)向角度的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟使用所述數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的敏感度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟使用所述數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度。
9.一種用于使用測試系統(tǒng)評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的程序產(chǎn)品，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪，所述程序產(chǎn)品包括配置為有助于以下步驟的程序在測試系統(tǒng)上操縱所述齒條；在測試系統(tǒng)上操縱所述轉(zhuǎn)向柱；和當(dāng)所述齒條和轉(zhuǎn)向柱正在被操縱的同時采集數(shù)據(jù)，用于評估所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；和非臨時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，承載所述程序并且在其中包含計算機(jī)指令用于使得計算機(jī)處理器執(zhí)行所述程序。
10.一種評估車輛的轉(zhuǎn)向單元的系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)向單元包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪， 所述系統(tǒng)包括配置為在測試系統(tǒng)上操縱所述齒條的第一致動器；配置為在測試系統(tǒng)上操縱所述轉(zhuǎn)向柱的第二致動器；和傳感器單元，配置為當(dāng)所述齒條和轉(zhuǎn)向柱正在被操縱時獲取數(shù)據(jù)，用于在評估所述轉(zhuǎn)向單元時使用。
全文摘要
提供了用于評估車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝到測試系統(tǒng)上時操縱所述齒條。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝到測試系統(tǒng)上時也操縱所述轉(zhuǎn)向柱。從所述齒條的操縱和轉(zhuǎn)向柱的脈動采集數(shù)據(jù)，用于評估所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
文檔編號G01M13/02GK102589906SQ201210001780
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者J.D.索波奇, K.L.奧布利扎耶克, W.K.亞當(dāng)斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司