CN111874098B - 转向器及其控制方法和装置、车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种转向器及其控制方法和装置、车辆，其中，所述转向器包括齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿条的外侧设置有电磁组件，所述电磁组件用于调整所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙；所述方法包括以下步骤：获取齿条力的波动量；根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，以改变所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙，使得转向器能够在满足操纵性能和消除异响的不同工况下进行切换，提高车辆的性能。

Description

转向器及其控制方法和装置、车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种转向器及其控制方法和装置、车辆。

背景技术

随着车辆技术的发展，消费者对车辆的性能、舒适性要求越来越高。在对转向操纵性能有更高要求的同时，还要满足舒适性及NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种转向器及其控制方法和装置、车辆，以使得转向器能够在满足操纵性能和消除异响的不同工况下进行切换，提高车辆的性能。

本发明的第二个目的在于提出一种转向器的控制装置。

本发明的第三个目的在于提出一种转向器。

本发明的第四个目的在于提出一种车辆。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种转向器的控制方法，所述转向器包括齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿条的外侧设置有电磁组件，所述电磁组件用于调整所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙；所述方法包括以下步骤：获取齿条力的波动量；根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，以改变所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙。

根据本申请的一个实施例，所述根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，包括：获取方向盘的转向角度以及所述转向角度对应的波动阈值，其中，所述波动阈值与所述转向角度成正比；如果所述波动量大于所述波动阈值，获取补偿电流。

根据本申请的一个实施例，所述获取用于电流补偿的补偿电流，包括：获取当前车速；识别所述当前车速所处的车速区间，并根据所述车速区间获取标定电流；根据所述波动阈值获取对应的电流补偿系数；根据所述标定电流和所述电流补偿系数，获取所述补偿电流。

根据本申请的一个实施例，在同一所述车速区间内，所述电流补偿系数随所述波动阈值增大而增大。

根据本申请的一个实施例，在同一所述波动阈值范围，所述电流补偿系数随所述车速区间对应的车速增大而减小。

根据本申请的一个实施例，在所述对所述电磁组件进行电流补偿之前，还包括：识别所述波动量大于预设波动阈值且持续第一预设时间。

根据本申请的一个实施例，在所述根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿之后，还包括：识别所述波动量小于或等于预设波动阈值且持续第二预设时间，停止进行电流补偿。

根据本申请能够根据齿条力的波动量调节齿轮和齿条之间的啮合间隙，从而调节齿轮和齿条之间的摩擦力，使得转向器能够在满足操纵性能和消除异响的不同工况下进行切换，提高车辆的性能。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种转向器的控制装置，所述转向器包括转向器壳体、齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿轮和齿条设置在所述转向器壳体内；所述齿条的外侧设置有电磁组件，所述电磁组件用于调整所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙，所述装置包括：获取模块，用于获取齿条力的波动量；补偿模块，用于根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，以改变所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种转向器，包括：齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合；电磁组件，所述电磁组件设置在所述齿条的外侧，所述电磁组件用于调整所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙；第二方面实施例所述的转向器的控制装置，用于根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，以改变所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙。

为了实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种车辆，包括第三方面实施例所述的转向器。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一个实施例的转向器的控制方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的转向器的结构示意图；

图3为本发明另一个实施例的转向器的控制方法的流程图；

图4为本发明又一个实施例的转向器的控制方法的流程图；

图5为本发明一个实施例的转向器的控制装置的方框示意图；

图6为本发明一个实施例的转向器的方框示意图；

图7为本发明一个实施例的车辆的方框示意图；

附图标记：

齿轮101，齿条102，转向器壳体103，电磁组件的调整动子104，电磁线圈105，电磁组件的调整定子106。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

随着车辆技术的发展，消费者对车辆的性能、舒适性要求越来越高。在对转向操纵性能有更高要求的同时，还要满足舒适性及NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能要求。然而，相关技术中的转向器很难在操纵性能和异响上达到平衡，其中，操纵性能好就要求齿条摩擦力低，NVH效果好就要加大齿条摩擦力。

因此，本申请提出一种转向器及其控制方法和装置、车辆，以通过调节齿条和齿轮之间的间隙来实现调节摩擦力的目的，从而满足不同工况下的摩擦力的需求。

下面参考附图描述本发明实施例的转向器及其补偿方法和装置、车辆。

图1为本发明一个实施例的转向器的控制方法的流程图。其中，如图2所示，本申请中的转向器包括齿轮和齿条，齿条的外侧设置有电磁组件，电磁组件用于调整齿轮和齿条之间的啮合间隙。

如图1所示，本申请实施例的转向器的补偿方法，包括以下步骤：

S101：获取齿条力的波动量。

需要说明的是，在本申请实施例中，对齿条力的波动量的检测可通过齿条力的一个或多个属性，例如齿条力的大小、齿条力的力矩以及齿条力的大小和齿条力的力矩组合等。

在本申请实施例中，齿条力可通过转向器向转向轮施加的转向力、方向盘的扭矩、转向传动比和齿条分度圆半径，经过计算获取，具体地，齿条力＝转向力-方向盘的扭矩/转向传动比*齿条分度圆半径。

进一步地，齿条力的波动量可为齿条力波峰和波谷之间的变化量。

S102：根据波动量对电磁组件进行电流补偿，以改变齿轮和齿条之间的啮合间隙。

也就是说，本申请能够根据齿条力的波动量来调节齿轮和齿条之间的啮合间隙，从而调节齿轮和齿条之间的摩擦力，使得在平滑路面需要操纵性能时通过增大齿轮和齿条之间的啮合间隙来减小摩擦力，或在恶劣路面减小齿轮和齿条之间的啮合间隙来增大摩擦力以减小异响。

由此，本申请能够根据齿条力的波动量调节齿轮和齿条之间的啮合间隙，从而调节齿轮和齿条之间的摩擦力，使得转向器能够在满足操纵性能和消除异响的不同工况下进行切换，提高车辆的性能。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，根据波动量，对电磁组件进行电流补偿，包括：

S201：获取方向盘的转向角度以及转向角度对应的波动阈值。

其中，波动阈值与转向角度成正比。

S202：如果波动量大于波动阈值，获取补偿电流。

需要说明的是，车辆在平滑路面上行驶，通常仅需要根据实际行驶需求进行转向，且方向盘的转向角度稳定，在转弯结束后会重新恢复原位。但是，当车辆行驶在恶劣路面时，由于路面不平，会使车轮产生较多姿态变化，从而反馈到方向盘造成方向盘的转向角度存在波动，因此，可根据方向盘的转向角度的波动变化范围，确定波动情况，即，波动范围越大，道路颠簸情况越复杂，例如若转向角度的变化为±15°则说明路面颠簸情况较小，若转向角度的变化为±180°则说明路面颠簸情况有所增加，若转向角度的变化为＞±180°则说明路面颠簸情况严重。

进一步地，在根据方向盘的转向角度的波动变化范围，确定波动情况后，还进一步根据波动情况确定转向角度对应的波动阈值，即，根据转向角度确定波动阈值，其中，波动阈值可为在该转向角度范围内产生的异响无法满足NVH的波动量，例如，转向角度的变化为±15°时对应的波动阈值为5％，随着转向角度的变化范围的增大，波动阈值也随之增大。

还需要说明的是，本申请系通过电磁组件结构来实现对齿条和齿轮之间的啮合间隙的调整，例如，通过增大电磁组件中线圈的电流，增大调整定子和调整动子之间的排斥力，使得调整动子受排斥力挤压齿条，从而减小齿条和齿轮之间的啮合间隙，增大摩擦力。因此，本申请需要进一步获取补偿电流，以按照补偿电流对电磁组件进行控制。

具体地，如图4所示，获取补偿电流，包括：

S301：获取当前车速。

S302：识别当前车速所处的车速区间，并根据车速区间获取标定电流。

S303：根据波动阈值获取对应的电流补偿系数。

需要说明的是，在同一车速区间内，电流补偿系数随波动阈值增大而增大，在同一波动阈值范围内，电流补偿系数随车速区间对应的车速增大而减小。

S304：根据标定电流和电流补偿系数，获取补偿电流。

其中，可利用电流补偿系数与标定电流相乘，来获取补偿电流。

应当理解的是，由于本申请是通过齿条力波动量来获取补偿电流，因此，为了保证足够的检测时间来获取波动量，即，确保波动的波峰和波谷都能够被采集到，需要在识别到波动量达到预设波动阈值后，持续检测第一预设时间，例如在本申请实施例中可设置为500ms。其中，预设波动阈值可小于或等于波动阈值，优选的，预设波动阈值可等于最小的波动阈值，即，波动量达到预设波动阈值时，已经满足需要进行电流补偿的条件，此时，控制持续对波动量进行检测可进一步确定实际的最大波动量，从而确定所需的补偿系数。

举例来说，当车速V≤35km/h时，先获取存储的车速为0km/h时的电流作为当前车速的标定电流，然后识别到方向盘的转向角度波动范围在±15°，持续检测500ms时间内，齿条力的波动情况，若波动量达到当前波动阈值，例如5％，则进一步获取波动阈值对应的电流补偿系数2.5％，即，按照标定电流的2.5％进行电流补偿；若识别到方向盘的转向角度波动范围在±180°，持续检测500ms时间内，齿条力的波动情况，若波动量达到当前波动阈值，例如7.5％，则进一步获取波动阈值对应的电流补偿系数3.5％，即，按照标定电流的3.5％进行电流补偿；若识别到方向盘的转向角度波动范围在＞±180°，持续检测500ms时间内，齿条力的波动情况，若波动量达到当前波动阈值，例如10％，则进一步获取波动阈值对应的电流补偿系数5％，即，按照标定电流的5％进行电流补偿。

当车速35km/h＜V≤95km/h时，先获取存储的车速为60km/h时的电流作为当前车速的标定电流，然后识别到方向盘的转向角度波动范围在±15°，持续检测500ms时间内，齿条力的波动情况，若波动量达到当前波动阈值，例如5％，则进一步获取波动阈值对应的电流补偿系数2％，即，按照标定电流的2％进行电流补偿；若识别到方向盘的转向角度波动范围在±180°，持续检测500ms时间内，齿条力的波动情况，若波动量达到当前波动阈值，例如7.5％，则进一步获取波动阈值对应的电流补偿系数2.5％，即，按照标定电流的2.5％进行电流补偿；若识别到方向盘的转向角度波动范围在＞±180°，持续检测500ms时间内，齿条力的波动情况，若波动量达到当前波动阈值，例如10％，则进一步获取波动阈值对应的电流补偿系数4.5％，即，按照标定电流的4.5％进行电流补偿。

当车速95km/h＜V时，先获取存储的车速为100km/h时的电流作为当前车速的标定电流，然后识别到方向盘的转向角度波动范围在±15°，持续检测500ms时间内，齿条力的波动情况，若波动量达到当前波动阈值，例如5％，则进一步获取波动阈值对应的电流补偿系数1％，即，按照标定电流的1％进行电流补偿；若识别到方向盘的转向角度波动范围在±180°，持续检测500ms时间内，齿条力的波动情况，若波动量达到当前波动阈值，例如7.5％，则进一步获取波动阈值对应的电流补偿系数1.5％，即，按照标定电流的1.5％进行电流补偿；若识别到方向盘的转向角度波动范围在＞±180°，持续检测500ms时间内，齿条力的波动情况，若波动量达到当前波动阈值，例如10％，则进一步获取波动阈值对应的电流补偿系数2％，即，按照标定电流的2％进行电流补偿。

其中，根据上述实施例可知，在本申请中设定预设波动阈值为5％，即，当齿条力的波动量达到5％时，则确定需要进行电流补偿，以消除因颠簸产生的异响，但需要进一步根据车速、转向角度大小等因素来确定颠簸程度和/或异响大小，进而来确定电流补偿系数，即，补偿电流的大小。

由此，根据上述实施例可知，本申请能够在不同车速下、根据不同的波动情况制定不同的补偿策略，从而满足实现对齿条和齿轮之间啮合间隙的针对性调节，以实现操纵性能和异响的平衡。

进一步地，在根据波动量对电磁组件进行电流补偿之后，还包括：识别波动量小于或等于预设波动阈值且持续第二预设时间，停止电流补偿。

也就是说，在齿条力持续波动时，则对电流进行持续补偿，以确保在整个恶劣路面行进过程中持续消除异响，提高驾驶舒适性。在波动结束后，则可停止电流补偿，以满足在平滑路面对操纵性能的需求。

其中，为了防止误操作可检测无波动或波动小于预设波动阈值且持续第二预设时间，例如300s。

综上所述，本申请能够根据齿条力的波动量调节齿轮和齿条之间的啮合间隙，从而调节齿轮和齿条之间的摩擦力，使得转向器能够在满足操纵性能和消除异响的不同工况下进行切换，提高车辆的性能。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种转向器的补偿装置。

图5为本发明一个实施例的转向器的控制装置的方框示意图。其中，所述转向器包括齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿条的外侧设置有电磁组件，所述电磁组件用于调整所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙。

如图5所示，该转向器的控制装置10包括：获取模块11和补偿模块12。

其中，获取模块11，用于获取齿条力的波动量；

补偿模块12，用于根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，以改变所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙。

进一步地，补偿模块12，还用于：

获取所述方向盘的转向角度以及所述转向角度对应的波动阈值，其中，所述波动阈值与所述转向角度成正比；

如果所述波动量大于所述波动阈值，获取补偿电流。

进一步地，补偿模块12，还用于：

获取当前车速；

识别所述当前车速所处的车速区间，并根据所述车速区间获取标定电流；

根据所述波动阈值获取对应的电流补偿系数；

根据所述标定电流和所述电流补偿系数，获取所述补偿电流。

进一步地，在同一所述车速区间内，所述电流补偿系数随所述波动阈值增大而增大。

进一步地，在同一所述波动阈值范围，所述电流补偿系数随所述车速区间对应的车速增大而减小。

进一步地，补偿模块12，还用于：在所述对所述电磁组件进行电流补偿之前，识别所述波动量大于所述预设波动阈值且持续第一预设时间。

进一步地，补偿模块12，还用于：在所述根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿之后，识别所述波动量小于或等于预设波动阈值且持续第二预设时间，停止进行电流补偿。

需要说明的是，前述对转向器的补偿方法实施例的解释说明也适用于该实施例的转向器的补偿装置，此处不再赘述。

为了实现上述实施例，本发明还提出转向器，如图6所示，转向器100包括：转向器壳体103、齿轮101和齿条102，齿轮101与齿条102啮合，齿轮101和齿条102设置在转向器壳体103内；电磁组件，电磁组件设置在齿条102的外侧，该电磁组件(包括电磁组件的调整动子104，电磁线圈105和电磁组件的调整定子106)用于调整齿轮101和齿条102之间的啮合间隙；转向器的控制装置10，用于根据波动量对电磁组件进行电流补偿，以改变齿轮101和齿条102之间的啮合间隙。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种车辆，如图7所示，车辆1000包括前述的转向器100。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种转向器的控制方法，其特征在于，所述转向器包括齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿条的外侧设置有电磁组件，所述电磁组件用于调整所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙；

所述方法包括以下步骤：

获取齿条力的波动量；

根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，以改变所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙；

所述根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，包括：

获取方向盘的转向角度以及所述转向角度对应的波动阈值，其中，所述波动阈值与所述转向角度成正比；

如果所述波动量大于所述波动阈值，获取补偿电流；

所述获取用于电流补偿的补偿电流，包括：

获取当前车速；

识别所述当前车速所处的车速区间，并根据所述车速区间获取标定电流；

根据所述波动阈值获取对应的电流补偿系数；

根据所述标定电流和所述电流补偿系数，获取所述补偿电流；

在同一所述波动阈值范围，所述电流补偿系数随所述车速区间对应的车速增大而减小。

2.根据权利要求1所述的转向器的控制方法，其特征在于，在同一所述车速区间内，所述电流补偿系数随所述波动阈值增大而增大。

3.根据权利要求1所述的转向器的控制方法，其特征在于，在所述对所述电磁组件进行电流补偿之前，还包括：

识别所述波动量大于预设波动阈值且持续第一预设时间。

4.根据权利要求1所述的转向器的控制方法，其特征在于，在所述根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿之后，还包括：

识别所述波动量小于或等于预设波动阈值且持续第二预设时间，停止进行电流补偿。

5.一种转向器的控制装置，其特征在于，所述转向器包括齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿条的外侧设置有电磁组件，所述电磁组件用于调整所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙，所述装置包括：

获取模块，用于获取齿条力的波动量；

补偿模块，用于根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，以改变所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙；获取方向盘的转向角度以及所述转向角度对应的波动阈值，其中，所述波动阈值与所述转向角度成正比；如果所述波动量大于所述波动阈值，获取补偿电流；获取当前车速；识别所述当前车速所处的车速区间，并根据所述车速区间获取标定电流；根据所述波动阈值获取对应的电流补偿系数；根据所述标定电流和所述电流补偿系数，获取所述补偿电流；在同一所述波动阈值范围，所述电流补偿系数随所述车速区间对应的车速增大而减小。

6.一种转向器，其特征在于，包括：

转向器壳体；

齿轮和齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿轮和齿条设置在所述转向器壳体内；

电磁组件，所述电磁组件设置在所述齿条的外侧，所述电磁组件用于调整所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙；

如权利要求5所述的转向器的控制装置，用于根据所述波动量对所述电磁组件进行电流补偿，以改变所述齿轮和所述齿条之间的啮合间隙。

7.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求6所述的转向器。

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