专利名称：用于检测转向系统中的内摩擦的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测具有控制单元的机动车辆的电动转向系统中的内摩擦 的方法。
背景技术：
电动转向系统也被称为电动助力转向系统(EPAS)。随着使用时间的推移，EPAS系 统可能具有增加的摩擦值(也就是内摩擦)，尤其是在转向齿条区域、小齿轮和驾驶杆中。 内摩擦例如可以由于渗透水和/或污垢而产生，还可以由于作用元件的机械损伤而产生。 过高的绝对摩擦值将转向系统的安全性能置于危险中。因此，如果检测到初始系统性能这 样的降低，必须提早警告车辆的驾驶者，以便着手维修和/或维护。EPAS系统典型地具有传感器，但是，其并不适合用于直接检测上述的摩擦。鉴于这 个原因，必须在中央控制单元(ECU)中应用获得的传感器数据进行大量的计算工作。这是 非常不利的，因为中央控制单元用于解决摩擦检测问题的计算和储存能力有限。
发明内容
本发明基于这样的目的详细说明一种方法，通过该方法使得方便可靠地检测是 否需要对转向系统实施维护和/或维修成为可能。根据本发明，该目的通过一种用于在具有控制单元的机动车辆的电动转向系统中 检测内摩擦的方法而实现，其具有权利要求1所述的技术特征，该方法至少包括以下步骤定义驾驶杆扭矩变化的极限值，将实际的驾驶杆扭矩与设定的极限值比较，及如果实际的驾驶杆扭矩超过设定的极限值、如果实际的转向齿条位置在驾驶杆启 用期间实质上保持不变，则生成故障信息。本发明具体说明一种方法，利用该方法能够方便可靠地确定转向系统需要进行维 护和/或维修。此处非常容易确定的是，如果实际的驾驶杆扭矩超过设定的驾驶杆扭矩极 限值，则由于方向盘的启用而产生的驾驶杆扭矩实质上对转向齿条位置不带来变化。如果 实际的驾驶杆扭矩超过设定的极限值，且转向齿条位置实质上保持不变，则本发明可以用 来推断作用元件之间的内摩擦增加(故障信息)，从而推断需要对转向系统进行维护和/或 维修。如果要定义的驾驶杆扭矩的变化的极限值设定为车辆配置的函数，则对本发明来 说是非常有利的。例如，在采用运动型调校的车辆中的极限值比采用舒适型调校的车辆中 的极限值具有更高的绝对值。当然，极限值也可以定义为不同因素的函数。如果记录车辆的参数并从中确定车辆的实际状态也是有利的。这一程序允许检测 车辆的稳定状态。这有利地保证了该方法的实施，也就是说，如果车辆理论上处于稳定的直 线行驶状态而没有较大的转向角或侧向力，则生成故障信息。例如，来自路面的影响和/或 驾驶操作的影响就方便地从本发明中排除，确认需要对转向系统实施维护和/或维修。本发明排除了车辆处于承受驾驶杆扭矩增加的情况下的车辆状态。可以记录的车辆参数为例 如实施该方法时的较高车速和较低车速。但是，记录的车辆加速度(横向加速度/纵向加 速度)、转向速度和/或转向角(其将实例指定为数字)也是可以想到的车辆参数。除了记录的实际驾驶杆扭矩外，还可以在进一步的步骤中提供的是，记录实际的 转向齿条位置，其中重点是定义转向齿条位置变化的极限值。转向齿条位置变化的极限值 例如可以是相当于方向盘的转向角为绝对值1°。这意味着，如果实际的驾驶杆扭矩大于设 定的极限值、同时转向齿条位置的变化小于或等于示例性的绝对值1°，则生成故障信息， 也就是说，尽管已经启用方向盘，转向齿条实质上几乎不移动或根本不移动。从中可以推断 增加的内摩擦的绝对值。本发明的方法优选以循环的方式在控制装置中发生。为了能够很大程度地避免错 误警报，有一种有利的预防方法，即将故障信息反馈到编辑�？椋嗉？樵诔收闲畔� 的至少预定数目后才将故障信息编辑为警告信息。这意味着，编辑�？榧雍偷ジ龅墓收闲� 息，直至反馈和相应地加和的故障信息达到特定的数目后，编辑模块才编辑警告信号。还可 以想到的是下游的监控手段，也就是编辑�？椋菪淼ジ龉收闲畔ⅲ⒃谝欢ㄊ奔淠谖薰收� 信息后重新设置故障记录到零或至少倒计数。警告信号本质上可以是声音，但是本质上最 好是光。可以在车辆的内部提供相应的警示灯，警示灯向驾驶者指示，需要对转向系统实施 维护和/或维修。当然，还可以在合适的位置生成震动。但是，在对转向系统实施维护和/ 或维修后，不仅能够重新设置警告信号，还能够重新设置编辑�？椤１匦攵约菔徽叩氖导史较蚺膛ぞ�、也就是驾驶杆扭矩实施监控，驾驶杆扭矩是为 了在确定的车辆直线行驶情况下使转向齿条发生移动而必须产生的，以便用这种方法检测 EPAS转向系统中增加的内摩擦。这一监控可以在任何情况下都存在的转向-内部控制单元 内实施。但是，任何可以使用相应的输入信号的其他的控制单元也是可以想到的。极限值 可以方便地用于各自的平台/车辆配置，从而能够在不同的平台/车辆上实施摩擦检测。本发明基于这样的认识如果摩擦增加，例如，由于水和/或污垢渗入EPAS系统的 内部，转向感就会明显变化。尤其在以平均车速和较低的转向速度直线行驶时，能够非常明 显地感知到转向感的变化，因为转向变得不准确。这些基于增加的摩擦的变化能够通过两 种效应的产生来确定一方面，将用于移动转向齿条所必需的驾驶杆扭矩记录为增加的值， 另一方面，由于后滑力的作用，驾驶杆突然移动。本发明基于这样的事实EPAS系统具有至少一个扭矩传感器，用于记录方向盘扭 矩，和次传感器(例如EPAS内的马达位置传感器)，用于记录转向齿条的移动。为了进一步 提高检测性能，进一步可能的是，例如还包括摩擦检测信号，其可以通过汽车控制器局域网 (CAN bus)获取。这些信号例如可以是上述涉及车辆速度、车辆加速度(横向加速度/纵向 加速度)、转向速度和/或转向角的信号。这些示例性的信号能够用于检验车辆是否处于稳 定状态，结果是用于确定是否需要对本发明的转向系统实施维护和/或维修的对增加的 摩擦的检测不包括因驾驶状态而增加的驾驶杆扭矩。同样重要的是，摩擦监控不仅可以持续实施，还可以周期性地实施。如果转向齿 条在超过特定的时间段后未移动，同时在该时间段内的实际驾驶杆扭矩大于特定的绝对值 (极限值)，则编辑�？樵黾庸收闲畔�。编辑�？橐蚨箍梢员蝗衔鞘录剖鳎糜诙� 故障信息计数。随着编辑�？橛叛≡诿渴淙胍桓龉收闲畔⒑笤黾蛹剖录剖骷剖锏皆は热范ǖ墓收闲畔⑹亢蟛沤嫘藕糯透菔徽撸诟们榭鱿拢比豢梢钥悸巧� 述的重新设置或倒计数，即不仅向上的计数方向而且有意地向下的计数方向也是可能的， 以消除单个不准确的检测或故障信息，因而，本发明或编辑模块的中间转换被方便地用于 避免错误警报。从根本上说，用于测定EPAS系统内的内摩擦的方法是可行的，其易于应用和适 应。即使车辆的配置有变化，也可以避免错误警告，因为错误警告已从增加的摩擦的测定 中排除。该方法的简化也是有利的，即必要的信号可以输入所有车辆，其中计算法则并不复 杂，且可以非�？焖俚卦诶鏓PAS控制单元中运行。本发明的方法尤其适合于所谓的皮带驱动EPASjP 转向支持产生于转向器上 的电动机，并通过牙轮皮带传送到固定于转向器上的循环的球状螺母(BNA，Ball Nut Assembly) 0循环的球状螺母然后轮流向左或向右移动转向齿条。例如，在BNA区域，进入 水或污垢导致摩擦增加。在驱动电机区域、BNA区域、转向齿条区域和转向齿条/小齿轮区 域中的摩擦通常能够通过本发明的方法检测。该方法还可以应用于所谓的双小齿轮转向系 统(力通过第二小齿轮/转向齿条连接传递)。重要的是，扭矩杆和扭矩传感器在空间上设 置在转向齿条位置检测装置之上，因此可以认为扭矩和转向齿条位置是互相分开的。
本发明进一步的有益的改进公开于从属权利要求和下述的
中。在附图 中图1是本发明的方法的流程图。图1示出了用于检测具有控制单元的机动车辆的电动转向系统的内摩擦的方法 的示例性流程图。控制单元例如具体为EPAS控制单元。
具体实施例方式本发明所述方法开始于起始框1。在框2中，定义驾驶杆扭矩变化(相对于ONm手 动扭矩时的稳定直线行驶的变化)的极限值。极限值取决于车辆的配置。采用运动型调校 的车辆比采用舒适型调校的车辆的绝对极限值高。当然这仅是示例。在框2中，还有可能 的是，定义转向齿条位置变化的极限值。在方向盘上，该极限值可以具有例如绝对值为1° 的转动角。这意味着，如果由于驾驶杆扭矩而使转向齿条在它之前的位置上移开超过1°， 则会超过极限值。极限值定义和保持一次。当然，上述的绝对极限值仅是示例性的而不应 该限制本发明。在框3中记录车辆参数。车辆参数例如可以为车辆速度、车辆加速度(横向加速 度/纵向加速度)，转向速度和/或转向角。在框4中记录实际的转向齿条位置。在框5中 记录实际的驾驶杆扭矩。在框6中，从框3到5中记录的信号确定车辆实际状态。如果在框6中确定车辆 当前处于不稳定状态，系统回到起始框1，再次运行框3到框5，直到框6。例如如果转向操 作需要增加的驾驶杆扭矩时，车辆即处于不稳定状态。在机动车辆直线行驶而没有大的转 向角或侧向力的情况下，车辆处于稳定状态。例如，路面的影响和/或驾驶操作的影响从而 方便地从用于确定是否需要对转向系统实施维护和/或维修的本发明中排除。如果车辆当前处于稳定状态，系统进入框7。从这方面讲，本发明防止了车辆处于承受增加的驾驶杆扭 矩的情况下的车辆状态。在框7中，比较来自框4和框5的实际绝对值与设定的极限值。这意味着，实际的 驾驶杆扭矩相对于定义的驾驶杆扭矩变化的极限值而设定。同理，实际的转向齿条位置相 对于相应定义的极限值而设定。两个比较结果在框7中逻辑上彼此连接。因此，在框7中，确定驾驶杆扭矩的实际变化是小于、等于还是大于定义的极限 值。还确定转向齿条位置的实际变化是小于、等于还是大于设定的极限值。如果在框7中确定驾驶杆扭矩实际的变化小于或等于定义的驾驶杆扭矩变化的 极限值，系统回到起始框1。这是因为，如果当前驾驶杆扭矩(手动扭矩)相较于极限值太 低，而转向齿条同时处于稳定状态，这仅仅意味着，不可能得出任何结论并且信号必须进一 步变化，结果是系统跳回到起始框1。这是因为，如果转向扭矩增加同时转向齿条移动，仅可 能推断出低的摩擦值。从这方面讲，转向齿条位置的实际变化可以大于、小于或等于设定的 极限值。然而，如果驾驶杆扭矩的实际变化小于或等于定义的驾驶杆扭矩变化的极限值，则 系统回到起始框1。相反，如果在框7中确定驾驶杆扭矩的实际变化大于定义的驾驶杆扭矩变化的极 限值，同时确定转向齿条位置的实际变化小于或等于设定的极限值，则将比较结果反馈到 框8，在框8中生成故障信息。如果处于当前比较结果，驾驶者对方向盘施加增加的转向力， 这种情况下转向齿条几乎不移动或根本不移动。这使得可能推断出，在转向系统中(例如 在转向齿条和转向小齿轮之间)存在增加的内摩擦。故障信息反馈到作为编辑�？榈目�9，编辑�？樵诖锏焦收闲畔⒌脑ざㄊ亢蟛� 将警告信号传送给驾驶者。如果没有达到预定数目，则系统回到起始框1。从这方面讲，编 辑�？榛箍梢员蝗衔鞘录剖鳎浼雍痛涌�8反馈的故障信息，并在达到故障信息的 预定数目后，才以声音、视觉和/或触觉的形式将警告信号输出给驾驶者，这表示于结束框 10中。因此，可以以非常简单和可靠的方式及时地确定或检测是否需要对EPAS转向系 统实施维修和/或维护。在实施维护和/或维修后，重新设置编辑�？�。
权利要求
一种用于检测具有控制单元的机动车辆的电动转向系统中的内摩擦的方法，其特征在于，至少包含以下步骤定义驾驶杆扭矩变化的极限值，将实际的驾驶杆扭矩与设定的极限值进行比较，及如果实际的驾驶杆扭矩超过设定的极限值、如果实际的转向齿条位置在启用驾驶杆期间实质上保持不变，则生成故障信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含记录实际的车辆参数、实际的驾驶杆扭矩和转向齿条位置的实际变化，确定车辆的实际状态，如果实际的驾驶杆扭矩超过设定的极限值、如果实际的转向齿条位置在启用驾驶杆期 间实质上保持不变，则生成故障信息，以及将故障信息反馈到编辑�？椋嗉？樵诔收闲畔⒅辽僭ざㄊ亢蠼收闲畔⒈� 辑为警告信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，驾驶杆扭矩变化的极限值设置为车辆 的配置函数。
4.根据上述权利要求任意一项所述的方法，其特征在于，在确定车辆的实际状态时，车 辆参数包括车辆速度、车辆加速度、转向速度和/或转向角。
5.根据上述权利要求任意一项所述的方法，其特征在于，除了定义驾驶杆扭矩变化的 极限值外，还定义转向齿条位置变化的极限值。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测具有控制单元的机动车辆的电动转向系统中的内摩擦的方法，其至少包含以下步骤定义驾驶杆扭矩变化的极限值，将实际的驾驶杆扭矩与设定的极限值进行比较，及如果实际的驾驶杆扭矩超过设定的极限值、如果实际的转向齿条位置在启用驾驶杆期间实质上保持不变，则生成故障信息。
文档编号G01L5/00GK101900637SQ201010187040
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月26日 优先权日2009年5月27日
发明者克劳斯·舒斯特瑞奇 申请人:福特全球技术公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
