專利名稱：汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)城本發(fā)明涉及一種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個轉(zhuǎn)向動力輔助系統(tǒng)和一個轉(zhuǎn)向比控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括一個轉(zhuǎn)向比控制系用來控制轉(zhuǎn)向比，即方向盤的轉(zhuǎn)向角對轉(zhuǎn)向車輪(前車輪)的轉(zhuǎn)向角之比，連同一個轉(zhuǎn)向力輔助機構(gòu)，用來給司機一個輔助的轉(zhuǎn)向動力。轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)通常裝有一個齒輪機構(gòu)和一個驅(qū)動齒輪的電動機。
但在汽車以低速行駛時，如果裝有上述汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車的方向盤以高速轉(zhuǎn)向，那么該汽車的前輪可能會以該轉(zhuǎn)向動力輔助機構(gòu)跟不上的高速轉(zhuǎn)動。結(jié)果，該司機可能需要用比預(yù)期多得多的轉(zhuǎn)向動力來使該方向盤轉(zhuǎn)向。
為了解決這個問題，日本專利JP-A-2000-344120提出一種液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中當(dāng)轉(zhuǎn)向速率高于預(yù)先設(shè)定的速率時該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)就將轉(zhuǎn)向比增大，但當(dāng)汽車以低速行駛時，這個液壓轉(zhuǎn)向機構(gòu)在汽車轉(zhuǎn)向時并不能給司機幫太大的忙；司機可能仍要用比他希望大的力去轉(zhuǎn)動方向盤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的就是要提供一種沒有上述問題的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
已經(jīng)注意到司機必需施加在轉(zhuǎn)向車輪上的轉(zhuǎn)向扭矩的突然增加是由于首先，轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)的響應(yīng)緩慢；其次，轉(zhuǎn)向動力輔助機構(gòu)的響應(yīng)緩慢如圖4所示。而轉(zhuǎn)向動力輔助機構(gòu)的響應(yīng)緩慢又由于低車速時的高轉(zhuǎn)向速率及轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)的響應(yīng)緩慢所致。
當(dāng)司機在時間ts開始轉(zhuǎn)動方向盤而將轉(zhuǎn)向扭矩施加到方向盤上如圖5A所示時，這個扭矩被傳遞到驅(qū)動齒輪的電動機軸上，但一直到時間te該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)開始操作以前，該驅(qū)動齒輪的電動機仍在空轉(zhuǎn)。結(jié)果該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)的輸出軸的輸出角(作用角)就不能及時響應(yīng)該轉(zhuǎn)向角如圖5B中的虛線所示。
按照本發(fā)明的要點，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括一個轉(zhuǎn)向動力輔助裝置，用來在轉(zhuǎn)動方向盤時提供輔助的動力；一個轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)，用來根據(jù)汽車的狀況控制方向盤的轉(zhuǎn)向角對汽車車輪轉(zhuǎn)向角的比率；一個轉(zhuǎn)向扭矩傳感器；一個電動機控制回路，用來控制該驅(qū)動電動機以便當(dāng)該轉(zhuǎn)向扭矩傳感器檢測到轉(zhuǎn)向扭矩施加到該方向盤上直到該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)開始工作時抵消施加在該方向盤上的轉(zhuǎn)向扭矩。
當(dāng)該方向盤從規(guī)定的角度位置被轉(zhuǎn)動時或者當(dāng)該方向盤在轉(zhuǎn)向速率為零而被轉(zhuǎn)動時，該扭矩傳感器可檢測到施加在該方向盤上的扭矩。最好，該電動機控制回路計算出一個目標(biāo)角，以便該驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動，而該扭矩傳感器在將該目標(biāo)角賦與該驅(qū)動電動機之前檢測施加在該方向盤上的扭矩。
在起動該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)后該電動機控制回路可連續(xù)提供扭矩來抵消該轉(zhuǎn)向扭矩。在這情況下，當(dāng)該轉(zhuǎn)向扭矩的方向改變時，用來抵消該轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩的方向也隨之改變。


本發(fā)明的其他目的、要點和特征以及有關(guān)部件的功能在研究下面的詳細(xì)說明，權(quán)利要求書和附圖后當(dāng)可清楚。在附圖中圖1為按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的框圖；圖2為示出按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部分的框圖；圖3為示出轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)的框圖；圖4為根原分析圖；圖5A為示出轉(zhuǎn)向扭矩特征的曲線圖；圖5B為示出轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)的輸出角特征的曲線圖；及圖6為轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)的控制操作的流程圖。
優(yōu)選實施例說明下面參閱圖1-6說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
如圖1所示，按照優(yōu)選實施例的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括一個方向盤10、一個轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)30、一個齒條小齒輪機構(gòu)50、一個電力轉(zhuǎn)向機構(gòu)(EPS)60、一個轉(zhuǎn)向控制裝置70、一個車速傳感器71等。
該轉(zhuǎn)向比控制系統(tǒng)30有一與該方向盤10連接的輸入軸20和一輸出軸40。該輸出軸40通過該齒條小齒輪機構(gòu)50與一齒條軸51連接。該齒條軸51在其兩端與被轉(zhuǎn)向的前輪FW1、FW2連接。該EPS60被設(shè)置得與該齒條軸51同軸。該EPS60包括一個電動機(未示出)用來提供動力以便幫助該方向盤10的轉(zhuǎn)向操作。
如圖2所示，該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)30包括一個連接該輸入軸20和該輸出軸40的齒輪機構(gòu)和一個電動機31用來驅(qū)動這個齒輪機構(gòu)借以改變該方向盤的轉(zhuǎn)向角對該前輪FW1、FW2被轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向比。
該輸入軸20設(shè)有一個轉(zhuǎn)向角傳感器21，而該輸出軸40設(shè)有一個輸出角(今后被稱為作用角)傳感器41和一個轉(zhuǎn)向扭矩傳感器42。該作用角相當(dāng)于該前輪FW1、FW2的被轉(zhuǎn)向角。
該轉(zhuǎn)向控制裝置70根據(jù)該轉(zhuǎn)向角傳感器21、該作用角傳感器41、該轉(zhuǎn)向扭矩傳感器42和該車速傳感器71諸傳感器的信號給該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)30的電動機31提供一個電動機控制信號。
該轉(zhuǎn)向控制裝置70包括一個目標(biāo)角計算部70a、一個反饋控制部70b和一個扭矩負(fù)荷計算部70c。
如圖3所示，目標(biāo)角計算部70a根據(jù)車速和一圖計算出電動機31要完成的目標(biāo)角。例如從該圖上讀出對該車速合適的轉(zhuǎn)向比。然后，從轉(zhuǎn)向速率和該轉(zhuǎn)向比與轉(zhuǎn)向角的乘積計算出目標(biāo)角。反饋控制部70b提供一個角度反饋負(fù)荷比的反饋控制信號為的是使目標(biāo)角計算部70a得出的目標(biāo)角與作用角之差為零。扭矩負(fù)荷計算部70c計算出該信號的扭矩負(fù)荷比，該信號阻止電動機31空轉(zhuǎn)一直到該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)30開始操作為止。
扭矩負(fù)荷計算部70c檢測在轉(zhuǎn)向速率為零時施加到該方向盤上的轉(zhuǎn)向扭矩以便計算出扭矩負(fù)荷比而提供一個扭矩來控制該電動機31的空轉(zhuǎn)。但當(dāng)該轉(zhuǎn)向角成為一個預(yù)先設(shè)定的角度時或在該電動機31的目標(biāo)角被提供之前，該扭矩負(fù)荷計算部70c可用來檢測轉(zhuǎn)向扭矩。
在該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)30開始操作后，該扭矩負(fù)荷計算部70c仍繼續(xù)控制該發(fā)動機31而產(chǎn)生控制扭矩。
下面結(jié)合圖6所示的流程圖說明該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)30的操作。
在汽車的點火開關(guān)開通后，由轉(zhuǎn)向角傳感器21檢測的轉(zhuǎn)向角、由作用角傳感器41檢測的作用角、由轉(zhuǎn)向扭矩傳感器42檢測的轉(zhuǎn)向扭矩、和由車速傳感器71檢測的車速在步驟S101被讀出。然后在步驟S102考查轉(zhuǎn)向速率是否為零。如果考查結(jié)果為是，就接步驟S103，否則，就接步驟S105。
在步驟S103，考查是否有轉(zhuǎn)向扭矩。如果考查結(jié)果為是，就接步驟S104計算扭矩負(fù)荷比。
否則就接步驟S105計算該電動機的目標(biāo)角。然后在步驟S106計算反饋負(fù)荷比。隨后，在S107計算最終任務(wù)比的電動機控制信號，并在S108輸出到該電動機31。此后，在S109考查點火開關(guān)是否已關(guān)掉。如果步驟S109的結(jié)果為否，該操作就退回到S101以便再重復(fù)上述步驟一直到步驟S109的結(jié)果成為是為止。
這樣，該扭矩負(fù)荷計算部70c就計算出扭矩負(fù)荷比的信號可用來抵消該轉(zhuǎn)向扭矩一直到該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)30開始操作為止。然后，從該反饋負(fù)荷比和該扭矩負(fù)荷比可形成最終任務(wù)比的電動機控制信號如圖3所示，這樣由于在該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)30開始操作之前施加的轉(zhuǎn)向扭矩，就能防止該電動機空轉(zhuǎn)。結(jié)果就可改善該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)30的響應(yīng)如圖5B中的實線所示。
當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩從一個方向改變到另一個方向時，控制轉(zhuǎn)矩的方向也隨之改變。
當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩和轉(zhuǎn)向速率為零時，施加到該電動機31上的扭矩負(fù)荷比可被這樣形成使它逐漸變化為零。
在本發(fā)明的上述說明中，本發(fā)明已結(jié)合其具體實施例公之于眾。但顯然本發(fā)明的具體實施例尚可作各種修改和改變而不偏離所附權(quán)利要求書中規(guī)定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用來使汽車車輪轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括一個方向盤(10)；一個轉(zhuǎn)向動力輔助裝置(60、70)，用來當(dāng)所述方向盤被轉(zhuǎn)向時提供輔助的動力；一個轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)(30)，包括一個轉(zhuǎn)向比改變機構(gòu)和一個用來驅(qū)動所述轉(zhuǎn)向比改變機構(gòu)(32)的驅(qū)動電動機(31)，以便根據(jù)汽車的狀況控制所述方向盤(10)的轉(zhuǎn)向角對所述汽車車輪(FW1、FW2)的轉(zhuǎn)向角的比率；一個轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(42)；一個電動機控制回路(70)，用來控制所述驅(qū)動電動機(31)，以便當(dāng)所述轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(42)檢測到有轉(zhuǎn)向扭矩施加在所述方向盤(10)上直到所述轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)開始工作時，抵消施加在所述方向盤(10)上的轉(zhuǎn)向扭矩。
2.權(quán)利要求1的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述方向盤從規(guī)定的角度位置被轉(zhuǎn)動時，所述扭矩傳感器(42)檢測到施加在所述方向盤上的扭矩。
3.權(quán)利要求1的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述方向盤被轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)向速率為零時，所述扭矩傳感器(42)檢測到施加在所述方向盤(10)上的扭矩。
4.權(quán)利要求1的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述電動機控制回路(70)計算所述驅(qū)動電動機要轉(zhuǎn)動的目標(biāo)角；及所述扭矩傳感器(42)在將該目標(biāo)角賦與所述驅(qū)動電動機(31)之前檢測施加在所述方向盤上的扭矩。
5.權(quán)利要求1的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，在起動所述轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)(30)后，所述電動機控制回路(70)繼續(xù)提供扭矩來抵消該轉(zhuǎn)向扭矩。
6.權(quán)利要求5的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該轉(zhuǎn)向扭矩的方向改變時，用來抵消該轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩方向也改變。
7.一種用來轉(zhuǎn)動汽車方向盤(10)從而使汽車車輪(FW1、FW2)轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個轉(zhuǎn)向動力輔助設(shè)施(60)用來在轉(zhuǎn)動所述方向盤時提供輔助的轉(zhuǎn)向動力；一個轉(zhuǎn)向比改變機構(gòu)(30)，用來根據(jù)汽車的狀況改變所述方向盤轉(zhuǎn)向角對所述車輪轉(zhuǎn)向角的比率；一個轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(42)，用來檢測施加在所述方向盤上的轉(zhuǎn)向扭矩；一個控制回路(70)，用來控制所述轉(zhuǎn)向比改變機構(gòu)(30)，當(dāng)檢測到該轉(zhuǎn)向扭矩直到所述轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)(30)開始工作時以便抵消施加在所述方向盤上的轉(zhuǎn)向扭矩。
全文摘要
一種用來使車輪轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括一個方向盤(10)，一個轉(zhuǎn)向動力輔助裝置(60、70)用來當(dāng)方向盤被轉(zhuǎn)向時提供輔助的動力，一個轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)(30)用來根據(jù)汽車的狀況控制方向盤的轉(zhuǎn)向角對所述車輪(FW1、FW2)被轉(zhuǎn)向角的比率，一個轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(42)，一個電動機控制回路(70)用來控制驅(qū)動電動機(31)以便抵消施加在方向盤(10)上的轉(zhuǎn)向扭矩從該轉(zhuǎn)向扭矩傳感器(42)檢測到有轉(zhuǎn)向扭矩施加在該方向盤上起一直到該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)(30)開始操作為止。該轉(zhuǎn)向比控制機構(gòu)包括一個轉(zhuǎn)向比改變機構(gòu)(32)和一個用來驅(qū)動該轉(zhuǎn)向比改變機構(gòu)的驅(qū)動電動機(31)。
文檔編號B62D5/04GK101016059SQ20071000510
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者日高研一郎 申請人:株式會社電裝