專利名稱：用于檢測轉向系統(tǒng)中的內(nèi)摩擦的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測具有控制單元的機動車輛的電動轉向系統(tǒng)中的內(nèi)摩擦 的方法。
背景技術：
電動轉向系統(tǒng)也被稱為電動助力轉向系統(tǒng)(EPAS)。隨著使用時間的推移，EPAS系 統(tǒng)可能具有增加的摩擦值(也就是內(nèi)摩擦)，尤其是在轉向齒條區(qū)域、小齒輪和駕駛桿中。 內(nèi)摩擦例如可以由于滲透水和/或污垢而產(chǎn)生，還可以由于作用元件的機械損傷而產(chǎn)生。 過高的絕對摩擦值將轉向系統(tǒng)的安全性能置于危險中。因此，如果檢測到初始系統(tǒng)性能這 樣的降低，必須提早警告車輛的駕駛者，以便著手維修和/或維護。EPAS系統(tǒng)典型地具有傳感器，但是，其并不適合用于直接檢測上述的摩擦。鑒于這 個原因，必須在中央控制單元(ECU)中應用獲得的傳感器數(shù)據(jù)進行大量的計算工作。這是 非常不利的，因為中央控制單元用于解決摩擦檢測問題的計算和儲存能力有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于這樣的目的詳細說明一種方法，通過該方法使得方便可靠地檢測是 否需要對轉向系統(tǒng)實施維護和/或維修成為可能。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種用于在具有控制單元的機動車輛的電動轉向系統(tǒng)中 檢測內(nèi)摩擦的方法而實現(xiàn)，其具有權利要求1所述的技術特征，該方法至少包括以下步驟定義駕駛桿扭矩變化的極限值，將實際的駕駛桿扭矩與設定的極限值比較，及如果實際的駕駛桿扭矩超過設定的極限值、如果實際的轉向齒條位置在駕駛桿啟 用期間實質上保持不變，則生成故障信息。本發(fā)明具體說明一種方法，利用該方法能夠方便可靠地確定轉向系統(tǒng)需要進行維 護和/或維修。此處非常容易確定的是，如果實際的駕駛桿扭矩超過設定的駕駛桿扭矩極 限值，則由于方向盤的啟用而產(chǎn)生的駕駛桿扭矩實質上對轉向齒條位置不帶來變化。如果 實際的駕駛桿扭矩超過設定的極限值，且轉向齒條位置實質上保持不變，則本發(fā)明可以用 來推斷作用元件之間的內(nèi)摩擦增加(故障信息)，從而推斷需要對轉向系統(tǒng)進行維護和/或 維修。如果要定義的駕駛桿扭矩的變化的極限值設定為車輛配置的函數(shù)，則對本發(fā)明來 說是非常有利的。例如，在采用運動型調(diào)校的車輛中的極限值比采用舒適型調(diào)校的車輛中 的極限值具有更高的絕對值。當然，極限值也可以定義為不同因素的函數(shù)。如果記錄車輛的參數(shù)并從中確定車輛的實際狀態(tài)也是有利的。這一程序允許檢測 車輛的穩(wěn)定狀態(tài)。這有利地保證了該方法的實施，也就是說，如果車輛理論上處于穩(wěn)定的直 線行駛狀態(tài)而沒有較大的轉向角或側向力，則生成故障信息。例如，來自路面的影響和/或 駕駛操作的影響就方便地從本發(fā)明中排除，確認需要對轉向系統(tǒng)實施維護和/或維修。本發(fā)明排除了車輛處于承受駕駛桿扭矩增加的情況下的車輛狀態(tài)。可以記錄的車輛參數(shù)為例 如實施該方法時的較高車速和較低車速。但是，記錄的車輛加速度(橫向加速度/縱向加 速度)、轉向速度和/或轉向角(其將實例指定為數(shù)字)也是可以想到的車輛參數(shù)。除了記錄的實際駕駛桿扭矩外，還可以在進一步的步驟中提供的是，記錄實際的 轉向齒條位置，其中重點是定義轉向齒條位置變化的極限值。轉向齒條位置變化的極限值 例如可以是相當于方向盤的轉向角為絕對值1°。這意味著，如果實際的駕駛桿扭矩大于設 定的極限值、同時轉向齒條位置的變化小于或等于示例性的絕對值1°，則生成故障信息， 也就是說，盡管已經(jīng)啟用方向盤，轉向齒條實質上幾乎不移動或根本不移動。從中可以推斷 增加的內(nèi)摩擦的絕對值。本發(fā)明的方法優(yōu)選以循環(huán)的方式在控制裝置中發(fā)生。為了能夠很大程度地避免錯 誤警報，有一種有利的預防方法，即將故障信息反饋到編輯模塊，編輯模塊在超過故障信息 的至少預定數(shù)目后才將故障信息編輯為警告信息。這意味著，編輯模塊加和單個的故障信 息，直至反饋和相應地加和的故障信息達到特定的數(shù)目后，編輯模塊才編輯警告信號。還可 以想到的是下游的監(jiān)控手段，也就是編輯模塊，容許單個故障信息，并在一定時間內(nèi)無故障 信息后重新設置故障記錄到零或至少倒計數(shù)。警告信號本質上可以是聲音，但是本質上最 好是光?？梢栽谲囕v的內(nèi)部提供相應的警示燈，警示燈向駕駛者指示，需要對轉向系統(tǒng)實施 維護和/或維修。當然，還可以在合適的位置生成震動。但是，在對轉向系統(tǒng)實施維護和/ 或維修后，不僅能夠重新設置警告信號，還能夠重新設置編輯模塊。必須對駕駛者的實際方向盤扭矩、也就是駕駛桿扭矩實施監(jiān)控，駕駛桿扭矩是為 了在確定的車輛直線行駛情況下使轉向齒條發(fā)生移動而必須產(chǎn)生的，以便用這種方法檢測 EPAS轉向系統(tǒng)中增加的內(nèi)摩擦。這一監(jiān)控可以在任何情況下都存在的轉向-內(nèi)部控制單元 內(nèi)實施。但是，任何可以使用相應的輸入信號的其他的控制單元也是可以想到的。極限值 可以方便地用于各自的平臺/車輛配置，從而能夠在不同的平臺/車輛上實施摩擦檢測。本發(fā)明基于這樣的認識如果摩擦增加，例如，由于水和/或污垢滲入EPAS系統(tǒng)的 內(nèi)部，轉向感就會明顯變化。尤其在以平均車速和較低的轉向速度直線行駛時，能夠非常明 顯地感知到轉向感的變化，因為轉向變得不準確。這些基于增加的摩擦的變化能夠通過兩 種效應的產(chǎn)生來確定一方面，將用于移動轉向齒條所必需的駕駛桿扭矩記錄為增加的值， 另一方面，由于后滑力的作用，駕駛桿突然移動。本發(fā)明基于這樣的事實EPAS系統(tǒng)具有至少一個扭矩傳感器，用于記錄方向盤扭 矩，和次傳感器(例如EPAS內(nèi)的馬達位置傳感器)，用于記錄轉向齒條的移動。為了進一步 提高檢測性能，進一步可能的是，例如還包括摩擦檢測信號，其可以通過汽車控制器局域網(wǎng) (CAN bus)獲取。這些信號例如可以是上述涉及車輛速度、車輛加速度(橫向加速度/縱向 加速度)、轉向速度和/或轉向角的信號。這些示例性的信號能夠用于檢驗車輛是否處于穩(wěn) 定狀態(tài)，結果是用于確定是否需要對本發(fā)明的轉向系統(tǒng)實施維護和/或維修的對增加的 摩擦的檢測不包括因駕駛狀態(tài)而增加的駕駛桿扭矩。同樣重要的是，摩擦監(jiān)控不僅可以持續(xù)實施，還可以周期性地實施。如果轉向齒 條在超過特定的時間段后未移動，同時在該時間段內(nèi)的實際駕駛桿扭矩大于特定的絕對值 (極限值)，則編輯模塊增加故障信息。編輯模塊因而還可以被認為是事件計數(shù)器，用于對 故障信息計數(shù)。隨著編輯模塊優(yōu)選在每輸入一個故障信息后增加計數(shù)，事件計數(shù)器計數(shù)達到預先確定的故障信息數(shù)目后才將警告信號傳送給駕駛者，在該情況下，當然可以考慮上 述的重新設置或倒計數(shù)，即不僅向上的計數(shù)方向而且有意地向下的計數(shù)方向也是可能的， 以消除單個不準確的檢測或故障信息，因而，本發(fā)明或編輯模塊的中間轉換被方便地用于 避免錯誤警報。從根本上說，用于測定EPAS系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)摩擦的方法是可行的，其易于應用和適 應。即使車輛的配置有變化，也可以避免錯誤警告，因為錯誤警告已從增加的摩擦的測定 中排除。該方法的簡化也是有利的，即必要的信號可以輸入所有車輛，其中計算法則并不復 雜，且可以非常快速地在例如EPAS控制單元中運行。本發(fā)明的方法尤其適合于所謂的皮帶驅動EPASjP 轉向支持產(chǎn)生于轉向器上 的電動機，并通過牙輪皮帶傳送到固定于轉向器上的循環(huán)的球狀螺母(BNA，Ball Nut Assembly) 0循環(huán)的球狀螺母然后輪流向左或向右移動轉向齒條。例如，在BNA區(qū)域，進入 水或污垢導致摩擦增加。在驅動電機區(qū)域、BNA區(qū)域、轉向齒條區(qū)域和轉向齒條/小齒輪區(qū) 域中的摩擦通常能夠通過本發(fā)明的方法檢測。該方法還可以應用于所謂的雙小齒輪轉向系 統(tǒng)(力通過第二小齒輪/轉向齒條連接傳遞)。重要的是，扭矩桿和扭矩傳感器在空間上設 置在轉向齒條位置檢測裝置之上，因此可以認為扭矩和轉向齒條位置是互相分開的。


本發(fā)明進一步的有益的改進公開于從屬權利要求和下述的

中。在附圖 中圖1是本發(fā)明的方法的流程圖。圖1示出了用于檢測具有控制單元的機動車輛的電動轉向系統(tǒng)的內(nèi)摩擦的方法 的示例性流程圖。控制單元例如具體為EPAS控制單元。
具體實施例方式本發(fā)明所述方法開始于起始框1。在框2中，定義駕駛桿扭矩變化(相對于ONm手 動扭矩時的穩(wěn)定直線行駛的變化)的極限值。極限值取決于車輛的配置。采用運動型調(diào)校 的車輛比采用舒適型調(diào)校的車輛的絕對極限值高。當然這僅是示例。在框2中，還有可能 的是，定義轉向齒條位置變化的極限值。在方向盤上，該極限值可以具有例如絕對值為1° 的轉動角。這意味著，如果由于駕駛桿扭矩而使轉向齒條在它之前的位置上移開超過1°， 則會超過極限值。極限值定義和保持一次。當然，上述的絕對極限值僅是示例性的而不應 該限制本發(fā)明。在框3中記錄車輛參數(shù)。車輛參數(shù)例如可以為車輛速度、車輛加速度(橫向加速 度/縱向加速度)，轉向速度和/或轉向角。在框4中記錄實際的轉向齒條位置。在框5中 記錄實際的駕駛桿扭矩。在框6中，從框3到5中記錄的信號確定車輛實際狀態(tài)。如果在框6中確定車輛 當前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)回到起始框1，再次運行框3到框5，直到框6。例如如果轉向操 作需要增加的駕駛桿扭矩時，車輛即處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在機動車輛直線行駛而沒有大的轉 向角或側向力的情況下，車輛處于穩(wěn)定狀態(tài)。例如，路面的影響和/或駕駛操作的影響從而 方便地從用于確定是否需要對轉向系統(tǒng)實施維護和/或維修的本發(fā)明中排除。如果車輛當前處于穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)進入框7。從這方面講，本發(fā)明防止了車輛處于承受增加的駕駛桿扭 矩的情況下的車輛狀態(tài)。在框7中，比較來自框4和框5的實際絕對值與設定的極限值。這意味著，實際的 駕駛桿扭矩相對于定義的駕駛桿扭矩變化的極限值而設定。同理，實際的轉向齒條位置相 對于相應定義的極限值而設定。兩個比較結果在框7中邏輯上彼此連接。因此，在框7中，確定駕駛桿扭矩的實際變化是小于、等于還是大于定義的極限 值。還確定轉向齒條位置的實際變化是小于、等于還是大于設定的極限值。如果在框7中確定駕駛桿扭矩實際的變化小于或等于定義的駕駛桿扭矩變化的 極限值，系統(tǒng)回到起始框1。這是因為，如果當前駕駛桿扭矩(手動扭矩)相較于極限值太 低，而轉向齒條同時處于穩(wěn)定狀態(tài)，這僅僅意味著，不可能得出任何結論并且信號必須進一 步變化，結果是系統(tǒng)跳回到起始框1。這是因為，如果轉向扭矩增加同時轉向齒條移動，僅可 能推斷出低的摩擦值。從這方面講，轉向齒條位置的實際變化可以大于、小于或等于設定的 極限值。然而，如果駕駛桿扭矩的實際變化小于或等于定義的駕駛桿扭矩變化的極限值，則 系統(tǒng)回到起始框1。相反，如果在框7中確定駕駛桿扭矩的實際變化大于定義的駕駛桿扭矩變化的極 限值，同時確定轉向齒條位置的實際變化小于或等于設定的極限值，則將比較結果反饋到 框8，在框8中生成故障信息。如果處于當前比較結果，駕駛者對方向盤施加增加的轉向力， 這種情況下轉向齒條幾乎不移動或根本不移動。這使得可能推斷出，在轉向系統(tǒng)中(例如 在轉向齒條和轉向小齒輪之間)存在增加的內(nèi)摩擦。故障信息反饋到作為編輯模塊的框9，編輯模塊在達到故障信息的預定數(shù)目后才 將警告信號傳送給駕駛者。如果沒有達到預定數(shù)目，則系統(tǒng)回到起始框1。從這方面講，編 輯模塊還可以被認為是事件計數(shù)器，其加和從框8反饋的故障信息，并在達到故障信息的 預定數(shù)目后，才以聲音、視覺和/或觸覺的形式將警告信號輸出給駕駛者，這表示于結束框 10中。因此，可以以非常簡單和可靠的方式及時地確定或檢測是否需要對EPAS轉向系 統(tǒng)實施維修和/或維護。在實施維護和/或維修后，重新設置編輯模塊。
權利要求
一種用于檢測具有控制單元的機動車輛的電動轉向系統(tǒng)中的內(nèi)摩擦的方法，其特征在于，至少包含以下步驟定義駕駛桿扭矩變化的極限值，將實際的駕駛桿扭矩與設定的極限值進行比較，及如果實際的駕駛桿扭矩超過設定的極限值、如果實際的轉向齒條位置在啟用駕駛桿期間實質上保持不變，則生成故障信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包含記錄實際的車輛參數(shù)、實際的駕駛桿扭矩和轉向齒條位置的實際變化，確定車輛的實際狀態(tài)，如果實際的駕駛桿扭矩超過設定的極限值、如果實際的轉向齒條位置在啟用駕駛桿期 間實質上保持不變，則生成故障信息，以及將故障信息反饋到編輯模塊，編輯模塊在超過故障信息至少預定數(shù)目后將故障信息編 輯為警告信息。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，駕駛桿扭矩變化的極限值設置為車輛 的配置函數(shù)。
4.根據(jù)上述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于，在確定車輛的實際狀態(tài)時，車 輛參數(shù)包括車輛速度、車輛加速度、轉向速度和/或轉向角。
5.根據(jù)上述權利要求任意一項所述的方法，其特征在于，除了定義駕駛桿扭矩變化的 極限值外，還定義轉向齒條位置變化的極限值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測具有控制單元的機動車輛的電動轉向系統(tǒng)中的內(nèi)摩擦的方法，其至少包含以下步驟定義駕駛桿扭矩變化的極限值，將實際的駕駛桿扭矩與設定的極限值進行比較，及如果實際的駕駛桿扭矩超過設定的極限值、如果實際的轉向齒條位置在啟用駕駛桿期間實質上保持不變，則生成故障信息。
文檔編號G01L5/00GK101900637SQ201010187040
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權日2009年5月27日
發(fā)明者克勞斯·舒斯特瑞奇 申請人:福特全球技術公司