CN104379432B - 转向操纵传递系统的特性变化检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转向操纵传递系统的特性变化检测装置。该转向操纵传递系统的特性变化检测装置在车辆行驶中检测转向操纵传递系统中的弹性部件的特性变化。转向操纵转矩传感器(16)检测方向盘的转向操纵转矩。转向操纵角传感器(18)检测方向盘的转向操纵角。在判定为转向操纵转矩为规定值以下时，异常判定部(106)在根据转向操纵角计算出的车辆的目标动作与实际的车辆动作之间的差量成为基准值以上的次数在一次转向操纵中为规定次数以上时，判定为产生了转向操纵传递系统的特性变化。
Description
技术领域
本发明涉及检测转向操纵传递系统中的特性变化的技术。
背景技术
在车辆侧滑防止控制(VSC：Vehicle Stability Control)等车辆动作控制技术中，使用安装于方向盘的转向操纵角传感器的检测值来执行各种控制。在使用输出相对角类型的转向操纵角传感器的情况下，首先，检测转向操纵角传感器的零点(中立位置)，基于检测出的零点对转向操纵绝对角进行计算(例如参照专利文献1)。因此，高精度地检测转向操纵角零点很重要。
专利文献1:日本特开2004-276734号公报
对于从方向盘至车轮的转向操纵传递系统的各种部件而言，为了减少转向振动、调整转向操纵感、确保柔性转向等目的，大多数部件在部件与车体之间隔着橡胶衬套等弹性部件而被支承。若因这些弹性部件的年久劣化而在转向操纵传递系统中产生松动等传递特性发生变化，则变得无法维持转向操纵角与转向操纵轮转向角之间的线性关系，从而存在转向操纵感发生变化或者基于转向操纵角信息的车辆状态量的推断精度降低之类的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述状况完成的，其目的在于提供一种在车辆行驶中检测转向操纵传递系统中的弹性部件的特性变化的技术。
本发明的某种方式是转向操纵传递系统的特性变化检测装置。该装置具备：转向操纵转矩传感器，其对方向盘的转向操纵转矩进行检测；转向操纵角传感器，其对方向盘的转向操纵角进行检测；以及异常判定部，在转向操纵转矩为规定值以下的情况下，所述异常判定部在根据转向操纵角计算出的车辆的目标动作与实际的车辆动作之间的差量成为基准值以上的次数在规定期间中为规定次数以上时，判定为转向操纵传递系统的特性变化。
根据该方式，能够利用装备于电动动力转向装置的转向操纵转矩传感器以及转向操纵角传感器的检测值，来检测因橡胶衬套等弹性部件的年久劣化等而造成的转向操纵传递系统的特性变化(例如产生松动)。
根据本发明，能够在车辆行驶中检测转向操纵传递系统中的弹性部件的特性变化。
附图说明
图1是表示具备本发明的一个实施方式的转向操纵传递系统的特性变化检测装置的车辆的简要结构的图。
图2是表示制动ECU中的与本实施方式的转向操纵传递系统的特性变化检测有关的部分的结构的功能框图。
图3是对判定根据方向盘的转向操纵角求出的目标车辆状态与实际的车辆状态是否一致的方法进行说明的图。
图4是表示一个实施方式的转向操纵传递系统的异常判定的流程图。
图5是表示实测车辆状态与制动控制量降低时间之间的关系的图。
具体实施方式
图1表示具备本发明的一个实施方式的转向操纵传递系统的特性变化检测装置的车辆10的简要结构。图1是四轮车辆中的前轮部分的示意图。通过对作为转向轮的右前轮FR以及左前轮FL进行转向操纵，来改变车辆的行进方向。
车辆10具备电动动力转向装置(以下称为“EPS”)。EPS具备：方向盘12，其由驾驶员进行转向操纵；转向轴14，其与方向盘连结；减速机构44，其设置于转向轴的下端；以及转向操纵辅助用电机24，其输出轴与减速机构44连接。转向操纵辅助用电机24通过旋转驱动转向轴14，来施加用于辅助转向操纵的辅助力。
在转向轴14设置有未图示的扭杆、对在扭杆产生的转矩进行检测的转向操纵转矩传感器16以及对方向盘12的转向操纵角进行检测的转向操纵角传感器18。这些传感器的输出被发送至转向电子控制单元(ECU)70以及制动ECU100。
转向轴14经由万向接头30、32与中间轴17、小齿轮轴19连结。小齿轮轴19与齿轮齿条机构20连结，该齿轮齿条机构20包括沿着车辆的左右方向(车宽方向)延伸配置并且沿着轴长方向滑动的齿条杆22。中间轴17包括橡胶联轴器作为其一部分。
齿轮齿条机构20通过使形成在小齿轮轴19的一端的小齿轮齿与齿条轴啮合而构成。另外，齿轮齿条机构20经由转向器支承衬套23支承于车辆的车体。
若驾驶员操作方向盘12，则转向轴14的旋转通过轴17、19传递至齿轮齿条机构20，通过齿轮齿条机构20转换为齿条杆22的向左右方向的直线运动。在齿条杆22的两端分别连接有横拉杆(未图示)的一端。横拉杆的另一端与支承右前轮FR、左前轮FL的转向节臂(未图示)连结。若齿条杆22进行直线运动，则右前轮FR以及左前轮FL被转向。
在车轮附近安装有检测车轮的转速而输出车速的车速传感器36。也可以取代车速传感器36而根据未图示的GPS(Global PositioningSystem：全球定位系统)的数据来求出车速。对车体的左右方向的加速度进行检测的横向加速度传感器42也设置于车体。通过上述传感器检测出的检测值被发送至制动ECU100。
转向ECU70基于从各传感器获取到的检测值，对转向操纵转矩的辅助值进行计算，并且将与其对应的控制信号输出至转向操纵辅助用电机24。其中，由于包括上述那样的EPS的转向操纵机构本身是公知的，所以在本说明书中省略这以上的更详细的说明。
如上述所述，若因橡胶衬套等弹性部件的年久劣化而在转向操纵传递系统中发生产生松动等特性变化，则变得无法维持转向操纵角与转向操纵轮转向角之间的线性关系，从而产生转向操纵感发生变化或者基于转向操纵角信息的车辆状态量的推断精度降低之类的问题。更具体而言，制动ECU100基于转向操纵角判定是否使VSC动作。因此，若没有检测出转向操纵角，则会造成VSC的动作时机不合适或者基于VSC的制动控制量不合适。
因此，在本实施方式中，基于通过装备于EPS的转向操纵角传感器以及转向操纵转矩传感器检测的信息，对转向操纵传递系统中的弹性部件的特性变化进行检测。
图2是表示制动ECU100中的与本实施方式的转向操纵传递系统的特性变化检测有关的部分的结构的功能框图。对于此处示出的各模块而言，虽然在硬件上能够通过以计算机的CPU、存储器为首的元件、电路来实现，在软件上能够通过计算机程序等来实现，但是在此处，作为通过它们的协作而实现的功能模块来描述。因此，对于本领域技术人员而言，应理解这些功能模块能够通过硬件、软件的组合以各种各样的方式来实现。
转向操纵转矩判定部102接收转向操纵转矩传感器16的检测值MT，并且判定转向操纵转矩是否比规定值小。该判定判定是否处于VSC不动作那样的转向操纵力较小的运转状态、例如是否处于以用手轻轻地打方向盘的程度能够进行转向操纵的运转状态，并且规定值例如是1.2Nm。
在转向操纵转矩较小的区域进行以下所述的转向操纵传递系统的异常判定，其理由如下。即，如果转向操纵转矩较小则施加于横拉杆的轴力非常小，所以施加于齿轮齿条机构20等转向操纵传递系统的各部分的力也较小。这是因为考虑到：如果为该状况则车辆动作的变化较小，由车辆动作造成的对异常判定的影响较小，因此适合正确的异常判定。
目标值计算部104接收车速传感器36的检测值V与转向操纵角传感器18的检测值MA，并且根据这些值对目标横向加速度(以下称为“目标Gy”)或者目标横摆率(以下称为“目标YR”)中的任一个进行计算。目标Gy或者目标YR通过下式来计算。
目标Gy＝V2·MA/N/WB
目标YR＝V·MA/N/WB
此处，N表示转向系总传动比(转向操纵角/转向操纵轮转向角)，WB是轴距。这些值预先记录于目标值计算部104。
异常判定部106对由目标值计算部104计算出的目标Gy或者目标YR与由横向加速度传感器42检测出的检测值(以下称为“实测Gy”)或者由横摆率传感器48检测出的检测值(以下称为“实测YR”)进行比较，判定根据方向盘的转向操纵角推断的车辆状态与实际的车辆状态是否一致。关于该判定方法，参照图3之后进行叙述。在两者不一致的情况下，异常判定部106判定为产生了转向操纵传递系统的特性变化。
在通过异常判定部106判定为产生了转向操纵传递系统的特性变化的情况下，制动控制量指示部108使VSC中的制动控制量缓缓地减少，最终停止VSC控制。更具体而言，根据VSC制动控制量，对设置于各车轮的车轮制动缸的液压进行控制。
此外，也可以构成为不进行VSC中的制动控制量的改变而使用扬声器或者灯等将检测出转向操纵传递系统的特性变化的要旨报告给驾驶员，或者也可以构成为只是禁止VSC的实施。
图3是说明由异常判定部106进行的判定根据方向盘的转向操纵角推断出的车辆状态与实际的车辆状态是否一致的方法的示意图。图中的横轴表示根据方向盘的转向操纵角计算出的目标Gy(或者目标YR)，纵轴表示由横向加速度传感器42或者横摆率传感器48检测出的实测Gy(或者实测YR)。
在图3中，示出了从车辆正直线行驶的状态起进行方向盘的转向操纵以及方向盘的回转从而再次返回至直线行驶为止的运转操作(以下称为“一次转向操纵”)期间的目标Gy(或者目标YR)与实测Gy(或者实测YR)之间的关系。此外，优选该一次转向操纵在能够忽略横向加速度传感器或者横摆率传感器的温度漂移的影响的比较短的时间(例如30秒)内进行。
此外，如上述所述那样，仅在转向操纵转矩MT较小的情况下进行转向操纵传递系统的异常判定，所以上述“直线前进→转向操纵→回转→直线前进”这一过程限制在例如在改变车道等转向操纵角比较小的运转操作时产生。
图中的细实线表示正常车辆即未产生转向操纵传递系统的特性变化的车辆的目标Gy(或者目标YR)与实测Gy(或者实测YR)之间的关系。若是正常车辆，则尽管因存在由方向盘的游隙、摩擦等引起的滞后成分而无法成为完全的比例关系，但在两者之间存在接近比例的关系。因此，图中的曲线呈从左下向右上方向延伸的细长的圆环形状。从原点朝向右上的区间以及从原点朝向左下的区间与方向盘的打转相对应，从右上朝向原点的区间以及从左下朝向原点的区间与方向盘的回转相对应。转向操纵转矩以及转向操纵角的正负分别与从中立位置顺时针旋转或者从中立位置逆时针旋转中的任一个相对应。
图中的粗实线表示在转向操纵传递系统中产生了特性变化的车辆的目标Gy(或者目标YR)与实测Gy(或者实测YR)之间的关系。了解到目标Gy(或者目标YR)与实测Gy(或者实测YR)之间的比例关系崩溃，曲线呈较大的圆环状。像这样在转向操纵传递系统中产生了特性变化的车辆中比例关系崩溃，认为是因为转向操纵轮的转向角追随转向操纵角的变化而变化需要时间、即是因为产生了转向操纵传递系统的松动或者部件的刚性下降。
在上述一次转向操纵期间，异常判定部106在目标Gy(或者目标YR)与实测Gy(或者实测YR)之间的差量的绝对值成为基准值以上的次数为规定次数以上时，判定为产生了转向操纵传递系统的特性变化。
取代于此，异常判定部106也可以在表示目标Gy(或者目标YR)与实测Gy(或者实测YR)之间的关系的线越过图3中用虚线表示的规定的阀值线的现象(在图3中用白色圆圈表示)为规定次数(例如4次)以上时，判定为产生了转向操纵传递系统的特性变化。这些阀值线例如作为如下曲线而通过实验或者仿真预先设定：上述曲线表示假定在转向操纵角与转向操纵轮转向角之间存在偏差(例如±15°)时的目标Gy(或者目标YR)与实测Gy(或者实测YR)之间的关系。
如上述那样异常判定部106进行基于越过阀值线的次数的计数的判定的理由是：例如也可能存在因路面状态突然变化等原因而使实测Gy(或者实测YR)背离目标Gy(或者目标YR)的情况，因此避免基于单发现象的检测的错误判定。
图4是表示本实施方式的转向操纵传递系统的异常判定的流程图。首先，判定VSC、EPS是否正常动作(S10)。在两者均正常的情况下(S10的是)，转向操纵转矩判定部102判定转向操纵转矩传感器16的检测值MT是否在阈值以下(S12)。若转向操纵转矩检测值MT在阈值以下(S12的是)，则目标值计算部104根据转向操纵角传感器18的检测值MA对目标Gy或者目标YR进行计算(S14)。
接下来，异常判定部106使用图3根据上述方法判定通过S14计算出的目标Gy或者目标YR与由横向加速度传感器42或者横摆率传感器48检测出的实测Gy或者实测YR是否不一致(S16)。在两者不一致的情况下(S16的是)，判定为产生了转向操纵传递系统的特性变化(S18)。此时，制动控制量指示部108花费与实测Gy或者实测YR的值对应的时间使VSC中的制动控制量减少(S20)。两者的关系例如也可以如图5所示那样在时间上加以上下限的保护。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够利用设置于EPS的转向操纵转矩传感器以及转向操纵角传感器的检测值，对因橡胶衬套等弹性部件的年久劣化等而产生的转向操纵传递系统的特性变化(例如松动的产生)进行检测。
以上，根据实施方式对本发明进行了说明。上述实施方式仅是例示，对于本领域技术人员而言，应理解：实施方式彼此的任意组合、实施方式的各构成要素、各处理工序的任意组合等变形例也包含在本发明的范围内。
本发明不限定于上述各实施方式，还能够基于本领域技术人员的知识添加各种设计变更等变形。各图所示的结构是用于对一个例子进行说明的结构，所以只要是能够实现相同功能的结构，均能够适当地进行变更。
在实施方式中叙述了如下情况：在一次转向操纵期间，在目标Gy(或者目标YR)与实测Gy(或者实测YR)之间的差量的绝对值成为基准值以上的次数为规定次数以上时，判定为产生了转向操纵传递系统的特性变化。但是，该判定并不限定于一次转向操纵期间。例如，也可以在车辆直线行驶时进行判定，也可以在实施了多次一次转向操纵时进行判定。
附图标记说明：10…车辆；12…方向盘；16…转向操纵转矩传感器；18…转向操纵角传感器；36…车速传感器；42…横向加速度传感器；48…横摆率传感器；70…转向ECU；100…制动ECU；102…转向操纵转矩判定部；104…目标值计算部；106…异常判定部；108…制动控制量指示部。
Claims (2)
1.一种转向操纵传递系统的特性变化检测装置，其特征在于，具备：
转向操纵转矩传感器，其对方向盘的转向操纵转矩进行检测；
转向操纵角传感器，其对方向盘的转向操纵角进行检测；以及
异常判定部，在转向操纵转矩为规定值以下的情况下，所述异常判定部当根据转向操纵角计算出的车辆的目标动作与实际的车辆动作之间的差量成为基准值以上的次数在规定期间中为规定次数以上时，判定为转向操纵传递系统的特性变化，
所述规定期间是从车辆正直线行驶的状态起进行方向盘的转向操纵并再次返回至直线行驶的运转操作的期间。
2.根据权利要求1所述的特性变化检测装置，其特征在于，
作为测定车辆动作的传感器，具备横向加速度传感器或者横摆率传感器。
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