电动助力转向系统中的粘滞状况的表征技术方案

一种用于表征电动助力转向系统中的粘滑或粘滞状况的方法包括：将第一转向控制信号作为周期性转向调节信号从控制器传送至旋转致动器；在整个测试过程中通过转向助力电机接收第二转向控制信号以电动地辅助转向；将第三转向控制信号传送至旋转致动器以使转向轴以恒定加速度/减速度交替旋转至目标角速率；以及测量来自旋转致动器的转向扭矩输出。当转向扭矩输出的局部最大和最小峰值振幅的差超过指示粘滞的经校准的阈值差时，执行控制动作。一种系统包括旋转致动器、转向系统、可操作用于测量通过旋转致动器施加到转向轴的转向扭矩的扭矩传感器，以及上文提到的控制器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于表征电动助力转向系统中的粘滞状况的方法和系统。
技术介绍
车辆齿条齿轮式转向器包括具有齿的细长扁平齿轮或齿条，所述齿与旋转的小齿轮的配对齿啮合。小齿轮可旋转地安装在转向轴上。当通过转向盘的旋转对转向轴施加转向角时，小齿轮通过与齿条齿的接合而平移，这进而使齿条沿相应的转向方向移动。在齿条的远端处设置有横拉杆。横拉杆通过相应的转向臂连接到车辆的前路面轮。因此，齿条齿轮式转向器有效地将相对于转向轴线的旋转运动转换为相对于齿条的线性运动，同时还提供适当程度的齿轮减速。由典型的齿条齿轮式转向器提供的转向功能在某些设计中可以是电动辅助的。例如，如在转向柱电动转向(EPS)系统或小齿轮EPS系统中，电动转向电机可以沿转向轴线施加转向扭矩叠加，而在其他设计如齿条EPS系统中，电动转向电机通过适当的驱动机构向齿条的特定部分传递扭矩辅助。在后一种设计的一个例子中，转向助力电机的转子轴线被定位成平行于齿条的纵向轴线。可以使用皮带、链条、齿轮组或滑轮系统将扭矩从离轴转向助力电机传递到滚珠丝杠装置，并最终传递到齿条本身。由于精密的制造公差，在转向系统的各种齿轮或扭矩传递机构中可能发生瞬时碰撞，这种碰撞可能导致能够影响总体转向精度和感觉的粘滑或“粘滞”状况。这种粘滞状况的瞬时性质和很大程度上不可预测的性质能够使隔离、诊断和纠正问题复杂化。
技术实现思路
本文公开了一种用于表征上述类型的电动助力转向系统中的粘滑或“粘滞”状况的方法和系统。根据本方法，转向系统与控制器连通，该控制器被编程为执行本方法的具体测试步骤。所述方法包括：结合整个测试过程中的有效转向辅助执行受控转向调节阶段以诱发上述粘滞状况；以及产生指示粘滞状况的转向系统的粘滞度量。该度量检查在如下所述测试期间的任何时候发生的扭矩尖峰的局部最大/最小峰值振幅的差，其中阈值差指示令人不满意的执行系统。相对于现有的测试系统和方法，本方法的最终目标是改善转向系统的整体设计并且有利于转向系统的验证。具体地，本文公开了一种用于表征具有齿条、小齿轮、转向助力电机和齿轮驱动机构的电动助力转向系统的粘滞状况的方法。在该系统中，小齿轮被设置在转向轴与齿条的齿啮合接合的一端，而齿轮驱动机构通过转向助力电机驱动。在转向辅助保持有效时，在校准的持续时间内从控制器向旋转致动器传送转向控制信号。第一转向控制信号是具有经校准的转向频率和峰值转向角的周期性转向调节信号。第一转向控制信号最终使旋转致动器以经校准的转向频率和峰值转向角向转向轴传递转向输入。转向辅助在整个测试期间保持有效，使得转向助力电机例如根据本领域中已知类型的现有电动转向(EPS)算法通过传递到齿条或沿着转向轴线传递的经计算或校准的扭矩叠加的量电动地辅助旋转致动器使齿条转向。在经校准的持续时间之后，即在转向调节完成之后，从控制器向旋转致动器传送另一转向控制信号。附加的转向控制信号是使转向轴以本文说明的经校准的恒定加速度/减速度旋转至目标转向角速率的指令的转向角。通过连接到转向轴或旋转致动器的扭矩传感器或另一个或一些适当的传感器测量来自旋转致动器的转向扭矩输出，而该旋转致动器使转向轴以恒定加速度或减速度旋转。当通过前述阈值转向扭矩局部最大/最小振幅的比较指示粘滞状况时，例如通过输出信号经由控制器执行控制动作。本文还公开了一种相关的系统。在一个示例性实施例中，该系统包括旋转致动器、电动助力转向器、可操作用于测量由旋转致动器施加到转向轴上的转向扭矩输入的扭矩传感器，以及被编程为执行上述方法的步骤的
控制器。在本方法的另一个实施例中，在经校准的持续时间内将第一转向控制信号从控制器传送至旋转致动器。在本实施例中的第一转向控制信号是具有约8至12Hz的经校准的转向频率和约±3度的经校准的峰值转向角的周期性转向调节信号。转向助力电机在接收第一转向控制信号的同时接收第二转向控制信号，以便如上所述使转向助力电机电动地辅助旋转致动器使齿条转向。此外，在经校准的持续时间之后，将第三转向控制信号从控制器传送至旋转致动器，同时传送到转向助力电机的第二转向控制信号保持有效。第三转向控制信号使得转向轴旋转至具有以上所述的恒定加速度/减速度的目标转向角速率。本方法的这个特殊的实施例包括：当指示粘滞状况时，通过扭矩传感器直接测量来自旋转致动器的转向扭矩输出同时使转向轴以恒定加速度旋转，并且然后通过控制器执行控制动作，包括将诊断代码记录在控制器的存储器中。当结合附图和所附权利要求书时，本专利技术的上述特征和优点以及其他特征和优点通过以下用于执行所描述的公开内容的实施例和最佳方式的详细描述将显而易见。附图说明图1是一种用于表征示例性电动助力转向系统的粘滞状况的测试系统的示意性描述。图2A是描述正常运行的电动助力转向系统的性能的转向扭矩和转向角的代表性时间曲线图，其中在纵轴上绘出了信号振幅或幅度以及在横轴上绘出了时间。图2B是描述展现出粘滞特性的电动助力转向系统的性能的转向扭矩和转向角的示例性时间曲线图，其中在纵轴上绘出了信号振幅或幅度以及在横轴上绘出了时间。图3是用作本方法的一部分的转向调节输入信号的示例性时间曲线
图，其中在纵轴上绘出了转向角信号振幅以及在横轴上绘出了时间。图4是描述了一种使用图1所示的测试系统表征电动助力转向系统的粘滞特性的示例性方法的流程图。具体实施方式参照附图，其中在几幅附图中相同的参考标号表示相同的组件，图1中示意性地示出了一种示例性转向测试系统10。该转向测试系统10包括以上所述的任何类型的电动助力转向器20，以及转向控制硬件40和被编程为使用控制硬件40执行实现方法100的逻辑的控制器(C)50。转向器20包括具有第一端33和第二端35的齿条22，以及含有小齿轮26的齿轮箱24。在转向辅助有效时执行方法100导致表征转向器20中的阈值扭矩脱开状况，在下文中为粘滑或“粘滞”状况，如下文参照图2A至图4进一步详细描述的。当将指令的转向角形式的转向输入在本受控测试环境中围绕转向轴线13，通常从转向盘(未示出)且通过旋转致动器42施加到转向轴25上时，设置在齿轮箱24内的小齿轮26沿着齿条22与配对齿轮(未示出)接合。因此，小齿轮26沿着如双向箭头A指示的齿条22的纵向轴线17平移。这个运动进而使齿条22沿相应的方向运动以使车辆的前轮(未示出)转向，所述车辆的前轮内使用了电动助力转向器20。根据该实施例，驱动机构129和驱动箱29可被定位在如图所示的齿条22的第二端35附近，其为典型的齿条电动转向(EPS)系统。转向助力电机43的转子轴线15可被定向成使得能够例如通过驱动机构129进行转向操作的电动辅助，在这样一个示例性实施例中所述驱动机构129可以被具体化为适当的传动装置、链条、皮带和/或另一种减速机构。尽管为了说明简便从图1中将其省略，但是转向助力电机43和与驱动机构129类似的相关联的驱动结构以及驱动箱29可以可选地定位在转向轴线13上或者可以沿着转向轴线13可选地定位以形成如上所述的转向柱或小齿轮EPS系统。如本领域已知的，转向柱EPS实施例还可包括转向柱和中间轴，
其中转向助力电机43将转向辅助扭矩传递给安装在转向柱附近的单独的驱动机构。相比之下，小齿轮EPS系统可代替齿轮箱24附近本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用电动助力转向系统中的旋转致动器表征粘滞状况的方法，其中所述转向系统包括齿条、设置在与所述齿条啮合接合的转向轴的一端上的小齿轮、转向助力电机和通过所述转向助力电机驱动以电动地辅助转向操控的驱动机构，所述方法包括：在经校准的持续时间内将第一转向控制信号从控制器传送至所述旋转致动器，其中所述第一转向控制信号是具有经校准的转向频率和经校准的峰值转向角的周期性转向调节信号；在传送所述第一转向控制信号期间和之后通过所述转向助力电机接收第二转向控制信号以由此使得所述转向助力电机通过所述驱动机构电动地辅助所述转向操控；在所述经校准的持续时间之后将第三转向控制信号从所述控制器传送至所述旋转致动器并且同时仍然传送所述第二转向控制信号，其中所述第三转向控制信号是使得所述转向轴分别以恒定加速度和减速度交替旋转至目标转向角速率并从所述目标转向角速率交替旋转的指令的转向角；在交替旋转所述转向轴的同时，测量来自所述旋转致动器的转向扭矩输出；以及当所述所测量的转向扭矩输出的局部最大和最小峰值振幅之间的差超过指示所述粘滞状况的经校准的阈值差时，通过所述控制器对所述转向系统执行控制动作。

【技术特征摘要】
2015.06.09 US 14/7342001.一种用于使用电动助力转向系统中的旋转致动器表征粘滞状况的方法，其中所述转向系统包括齿条、设置在与所述齿条啮合接合的转向轴的一端上的小齿轮、转向助力电机和通过所述转向助力电机驱动以电动地辅助转向操控的驱动机构，所述方法包括：在经校准的持续时间内将第一转向控制信号从控制器传送至所述旋转致动器，其中所述第一转向控制信号是具有经校准的转向频率和经校准的峰值转向角的周期性转向调节信号；在传送所述第一转向控制信号期间和之后通过所述转向助力电机接收第二转向控制信号以由此使得所述转向助力电机通过所述驱动机构电动地辅助所述转向操控；在所述经校准的持续时间之后将第三转向控制信号从所述控制器传送至所述旋转致动器并且同时仍然传送所述第二转向控制信号，其中所述第三转向控制信号是使得所述转向轴分别以恒定加速度和减速度交替旋转至目标转向角速率并从所述目标转向角速率交替旋转的指令的转向角；在交替旋转所述转向轴的同时，测量来自所述旋转致动器的转向扭矩输出；以及当所述所测量的转向扭矩输出的局部最大和最小峰值振幅之间的差超过指示所述粘滞状况的经校准的阈值差时，通过所述控制器对所述转向系统执行控制动作。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述周期性信号的所述经校准的频率为约8Hz至12Hz，且所述峰值转向角为约±3度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述转向扭矩输出包括使用连接到所述转向轴或所述旋转致动器的扭矩传感器直接测量所述转向扭矩输出。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述恒定加速度和减速度为
\t约±10度/秒2。5.根据权利要求4所述的方法，其中，执行控制动作包括当记录所述诊断代码时在设计验证过程中拒绝所述转向系统。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阈值振幅在约为0.2Nm至0.4Nm的范围内。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·Y·华，
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