手动转向器中粘滞状况的表征制造技术

一种用于表征手动转向器中的粘滞状况的方法包括向旋转致动器发送转向输入控制信号，以及响应于该转向输入控制信号经由旋转致动器以恒定加速度转动转向轴。在以恒定加速度转动转向轴的同时确定转向输出扭矩，经由控制器接收该转向输出扭矩，并且当接收到的转向输出扭矩的速率超过指示粘滞状况的阈值速率时，执行控制动作。一种系统包括旋转致动器、具有连接至该旋转致动器的转向轴的手动转向器、用于测量由致动器施加到转向轴上的转向输出扭矩的扭矩传感器、以及如上所述被编程的控制器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于表征手动转向器中粘滞状况的方法及系统。
技术介绍
车辆齿条齿轮转向系统包括长形平齿轮或齿条，这些齿轮或齿条具有与转动小齿轮的配合齿相啮合的齿。小齿轮安装在转向轴的端部。由于转向轴被施加了转向角，例如，经由转向盘的转动，因此小齿轮沿着齿条滚动，接着又将齿条在相应的转向方向上移动。拉杆被设置在齿条的远端。拉杆最终经由相应的转向臂连接至车辆的前车轮。因此，在提供适当齿轮减速档的同时，齿条齿轮转向系统将转向盘的转动运动转化为线性运动，以将车辆转向。由于制造公差和/或齿轮磨损，碰撞可能导致手动转向器的齿条齿轮部分的齿轮啮合。可能导致称为“粘滞”的瞬时粘滑状况。在转向操作执行期间，瞬时粘滞可对转向精度和体验造成影响，尤其是在沿着转向柱施加转向辅助的电子助力转向系统中。然而，粘滞状况的瞬时本质使这种状况难以适当地隔离、诊断和纠正。
技术实现思路
本文公开了一种用于量化手动转向器中的阈值扭矩脱离状况，即粘滞状况的方法及系统。如本文所阐述，该方法基于在测试环境中检测的扭矩脱离速率或斜率来产生粘滞度量。传统的车辆转向测试过程通常注重于转向运动学和评估稳态性能，然而很大程度上忽略了某些瞬时特征，
本文发现这些特征可以指示上述粘滞状况。因此，本方法利用测试系统的部件来向手动转向器施加精密控制的转向输入控制信号、确定扭矩脱离速率、将扭矩脱离速率与阈值速率相对比、以及在超过阈值速率时执行表示检测到粘滞状况的控制行为。本方法的最终目标在于改进手动转向器的整体设计，同时相对于现有转向测试系统和方法有利于手动转向器的校验。在特定实施例中，一种用于表征手动转向器中粘滞状况的方法，包括将转向输入控制信号从控制器发送至旋转致动器，例如，将指令的转向角发送至电动转向马达。该方法还包括响应于转向输入控制信号，经由旋转致动器以恒定的加速度转动手动转向器的转向轴。在转向轴转动的同时利用扭矩传感器相对于转向轴线测量转向输出扭矩值。在接收到的测量的转向输出扭矩值的速率超过指示粘滞状况的阈值速率时，控制器随后可记录诊断代码和/或采取其他适当的控制行为。一种系统，包括旋转致动器、手动转向器、扭矩传感器及控制器，如上所述，该控制器被编程为表征手动转向器中阈值扭矩脱离或粘滞状况。在另一实施例中，一种用于表征连接至转向轴的手动转向器中粘滞状况的方法，包括将转向输入控制信号以指令的转向角的形式从控制器发送至电动转向马达。该方法还包括将转向输入控制信号以指令的转向角的形式从控制器发送至电动转向马达，然后响应于转向输入控制信号，经由电动转向马达以恒定的加速度转动转向轴。另外，该方法包括在以恒定的加速度转动转向轴的同时，利用扭矩传感器测量来自旋转致动器的转向输出扭矩，经由控制器接收转向输出扭矩，以及在接收到的转向输出扭矩的速率超过指示粘滞状况的约0.4Nm/s的阈值速率时，经由控制器执行控制行为。该实施例中的控制行为包括记录控制器的存储器中的诊断代码。结合附图和所附权利要求，通过对实施所述公开的实施例和最优方式的以下详细描述，本专利技术的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。附图说明图1为如本文所述的一种用于表征手动转向器中粘滞状况的测试系统的示意图。图2A为转向输出扭矩与转向角的典型时间图，描述了正常运转的手动转向器的性能，其中振幅绘制在垂直轴线上并且时间绘制在水平轴线上。图2B为转向输出扭矩值与转向角的示例性时间图，描述了呈现出扭矩脱离特征的正常运转的手动转向系统的性能，其中振幅绘制在垂直轴线上并且时间绘制在水平轴线上。图3为转向输出扭矩值与转向角的示例性时间图，描述了示例性的阈值扭矩脱离速率，其中振幅绘制在垂直轴线上并且时间绘制在水平轴线上。图4为流程图，描述了一种用于量化使用了图1所示测试系统的手动转向器的扭矩脱离特征的示例性方法。具体实施方式参考附图，其中在所有附图中相同的参考标号表示相同的部件，图1示意性地示出了示例性测试系统10。该测试系统10包括手动转向系统20、转向控制硬件40及控制器(C)50，该控制器被编程为利用控制硬件40执行具体实施为方法100的逻辑。参考图2A-4，如下所述，方法100的执行导致对于手动转向系统20中扭矩脱离状况的表征。手动转向器20可具体实施为本领域所知类型的齿条齿轮转向器。同样地，该手动转向器20包括齿条22、齿轮箱24及转向轴25。齿轮箱24包括可旋转小齿轮26。当将转向输入控制信号(箭头θ42)以指令转向角的形式施加围绕转向轴线13的转向轴25时，设置于齿轮箱24内的小齿轮26与齿条22的匹配齿轮啮合，从而沿着齿条22平移。无论是作为纯手动转向系统还是电动助力转向系统的一部分，该运动接着使得齿条22沿着相应方向移动，从而使内部使用手动转向器20的车辆(未示出)
的前轮转向。为便于下文所述的测试，该测试系统10可包括固定装置27和底座28，它们一起将手动转向系统20固定在测试环境内。图1所示的控制硬件40包括例如电动马达的旋转致动器42、扭矩传感器44和旋转编码器46，其中每个部件在转向轴25的转向轴线13上彼此同轴地对齐。由于控制硬件40中可能存在轴向偏差，延伸轴45可以经由一套所示的柔性联轴器48连接至转向轴25。柔性联轴器48旨在便于将旋转致动器42连接至转向轴25。用作测试系统10的一部分的控制器50可以被配置为主机，例如专门编程以执行方法100的步骤的数字计算机或微型计算机，图4中示出了方法100的示例。为实现这一目的，控制器50配置有足够的硬件来执行所需的步骤，即配置有足够的存储器(M)、处理器(P)和其他硬件，例如高速时钟、模数和/或数模转换电路、计时器、输入/输出电路及相关设备、信号调节和/或信号缓冲电路。存储器(M)包括诸如磁性或光学只读存储器、闪速存储器等的足够的有形非易失性存储器，以及随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器及类似物。作为方法100的一部分，控制器50从旋转编码器46处接收测量出的转向角信号(θ46)，记录来自扭矩传感器44的测量出的转向输出扭矩值(箭头T44)并将指令转向输入控制信号(箭头θ42)输出至旋转致动器42。图2A及2B所示的示例性曲线60及62分别示出了如上所述的所测量到的转向输出扭矩值(T44)及所测量到的转向角信号(θ46)。振幅(A)绘制在垂直轴线上，而时间(t)绘制在水平轴线上。区域65与经由旋转致动器42沿着向左(-)或向右(+)转方向的旋转运动的起始相一致，例如，关于转向轴线13沿着逆时针方向或顺时针方向相一致。例如，图2A及2B所示的来自指令转向输入控制信号(箭头θ42)的任意指令转向角范围的上限和下限可以对应于±50°，同时测量到的转向输出扭矩值(T44)可以对应于±3Nm，但无需限制于此范围。在给定的区域65内，能够在测量到的转向输出扭矩值(T44)中检测到转向扭矩扰动。作为方法100的一部分，图1所示控制器50被编程为在沿着任一旋转方向的运动初始化后检查1秒窗口内所接收的测量出
的转向输出扭矩值(T44)的变化速率或斜率，并且在扭矩增长的速率达到最大后比较计算出的速率或斜率值与已校准的阈值速率或斜率。图2A为可接受的扭矩响应的典型代表。例如，在一些示例性设计中，在约0Nm/s本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：旋转致动器；手动转向器；转向轴，其连接至所述手动转向器和所述旋转致动器；扭矩传感器，其可操作用于测量由所述旋转致动器施加到所述转向轴上的转向输出扭矩；以及控制器，其被编程用于表征所述手动转向器中的粘滞状况，并且其中所述控制器对指令的执行使得所述控制器：向所述旋转致动器发送转向输入控制信号以使所述旋转致动器以恒定加速度转动所述转向轴；在所述转向轴以所述恒定加速度转动的同时，从所述扭矩传感器接收所测量的转向输出扭矩；以及当所接收到的转向输出扭矩的速率超过指示所述粘滞状况的阈值速率时，针对所述手动转向器执行控制行为。

【技术特征摘要】
2015.05.21 US 14/7184651.一种系统，包括：旋转致动器；手动转向器；转向轴，其连接至所述手动转向器和所述旋转致动器；扭矩传感器，其可操作用于测量由所述旋转致动器施加到所述转向轴上的转向输出扭矩；以及控制器，其被编程用于表征所述手动转向器中的粘滞状况，并且其中所述控制器对指令的执行使得所述控制器：向所述旋转致动器发送转向输入控制信号以使所述旋转致动器以恒定加速度转动所述转向轴；在所述转向轴以所述恒定加速度转动的同时，从所述扭矩传感器接收所测量的转向输出扭矩；以及当所接收到的转向输出扭矩的速率超过指示所述粘滞状况的阈值速率时，针对所述手动转向器执行控制行为。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述旋转致动器为电动转向马达。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制行为包括记录所述控制器的存储器中的诊断代码。4.根据权利要求1所述的系统，其中，执行控制行为包...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·Y·华，R·L·莱麦尔，G·K·彼得森，W·K·亚当斯，
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