CN1330526C - 车辆转向系 - Google Patents

Abstract

车辆转向系具有主要转向系、备用转向系和控制系统，当主要转向系中确定有缺陷时，如转向反作用力传动装置中的故障，控制系统从主要转向系转换到备用转向系。车辆转向系具有一对离合器，在正常情况下，这对离合器将转向盘从车辆转向轮机械地断开，在确定转向反作用力传动装置有故障时，这对离合器将它们接合。控制系统具有转向故障检测部分，用来检测转向反作用力传动装置的故障；还具有转向控制限定部分，在从确定转向反作用力传动装置有故障到两个离合器都接合的时间段内，用来限定到转向器单元传动装置的控制命令。

Description

车辆转向系

技术领域

本发明主要涉及车辆转向系。本发明特别涉及这样的车辆转向系，它具有机械转向系和线控转向系，其中线控转向系在正常操作状态下连通，在故障状态下可选择断开。

背景技术

近来，车辆转向系不断发展，已经能够通过改变操作件(转向盘)的动作量和车辆转向轮的转动量之间的比率来改变转向特性。这样，操作件的运动操纵转向传动装置以将转向力传递给车辆转向轮，以改变转动角。这种类型的车辆转向系的一个例子就是已知的所谓线控转向系。在所谓的线控转向系中，正常操作状态下操作件(转向盘)没有机械地连接到车辆转向轮。在线控转向系中，当转向传动装置的运动传递到车辆转向轮以便通过转向齿轮单元传动装置改变转向角时，不用将转向盘机械连接到转向轮，就可以通过控制转向传动装置来改变动作量和转动量之间的比率。例如，在线控式转向系中，由于转向盘通常没有机械地连接到车辆转向轮，基于同路面的摩擦力如转向阻力的反作用力会施加到转向盘，从而给驾驶者提供了类似于机械连接的转向系的转向感觉。

一些用于车辆的线控式转向系能自由地为转向盘设定反作用力矩，为车辆转向轮设定转动角，已知有一种机械备用机构，它采用离合器将转向盘与车辆转向轮连接或断开，在系统出故障的情况下保证安全。在美国专利No.6442462(也可参见日本公开的专利文献No.2002-145098)中公开了这样的线控式转向系的一个例子。在美国专利No.6442462中，转向盘和车辆转向轮在常态时断开，操纵转向反作用力传动装置和转向齿轮单元传动装置向转向盘提供转向反作用力和向车辆转向轮提供转动力。当其中一个力传动装置出故障时，离合器开始将转向盘机械连接到车辆转向轮并施加转向助力。

从上文披露的情况来看，对本领域熟练技术人员而言，显然需要一种改进的车辆转动系。本发明正是致力于这样的需求，以及其他需求，本领域熟练技术人员可以从本文公开的内容很清楚地了解这些。

发明内容

在美国专利No.6442462中公开的上述转向系中已经发现，当在将反作用力施加到转向盘的转向反作用力传动装置中检测到有故障时，转向反作用力传动装置停止，已由驾驶员发动了的转向盘自由地旋转，直到离合器完成连接为止。但是，对转向器单元传动装置的控制是通过转向盘旋转根据检测到的转向角的变换实现的。因此，驾驶员可能过度转向车辆，这是因为转向盘的转动比驾驶员认为的要多。换句话说，在发现转向传动装置中有缺陷后，发生一个转换时间段，直到离合器完全啮合将转向盘机械地接合到车辆转向轮为止。在从检测到转向反作用力传动装置有故障起到离合器完成接合为止的这段转换时间段内，转向传动装置的控制是根据正常模式下检测到的转向角进行的。

本发明的构思基本上避免了这种问题。因此，本发明的一个建议目的是提供这样的车辆转向系，在检测到转向反作用力传动装置有故障和转向控制从正常转向传动模式改变到备用的转向传动模式时，它能够使车辆转向轮的位移变小，并防止车辆车辙不重合。

鉴于前述内容，提供了一种车辆转向系，它基本上包括操作输入件、转向反作用力传动装置、转向机构、离合器和转向控制器。操作输入件配置来转向车辆。转向反作用力传动装置配置来将反作用力施加到操作输入件。转向机构包括转向器单元传动装置和至少一个车辆转向轮，这些车辆转向轮可操作地连接到转向器单元传动装置。离合器位于操作输入件和车辆转向轮之间，用来在正常情况下机械地将操作输入件从车辆转向轮断开，在检测到转向反作用力传动装置上有故障时，机械地将操作输入件和车辆转向轮接合。转向控制器配置来在转向反作用力传动装置正常操作时，根据到操作输入件的操作输入信息来控制转向反作用力传动装置和转向器单元传动装置。转向控制器包括转向故障检测部分和转向控制限定部分。转向故障检测部分配置来检测转向反作用力传动装置的故障。转向控制限定部分配置来从检测点到离合器接合点限定控制转向器单元传动装置，转向反作用力传动装置上的故障在检测点检测到，离合器在离合器接合点确定完成操作输入件和车辆转向轮之间的机械接合。

下面接合附图详细描述本发明并公开本发明的最佳实施方式。本领域熟练技术人员根据这些信息可显然地了解本发明的这些和其它目的、方面和优点。

附图说明

现在参照附图，附图是原始公开内容的一部分：

图1是根据本发明第一实施方式的车辆转向系的全貌图；

图2是线控转向控制过程的流程图，该过程由本发明第一实施方式的线控转向控制器实施；

图3是在转向反作用力传动装置出故障的情况下，根据本发明的转向控制器与传统的转向控制器在电流浪涌、转向盘角度、(轮胎)转动角和车辆横向位移四个方面相比较的相对时间变化的图表。

具体实施方式

现在本发明所选实施方式将参照附图加以描述。本领域熟练技术人员从公开的内容可以很清楚地了解下面描述的本发明的实施方式仅用于举例说明，而不是用来限制本发明，本发明是由所附权利要求及其等效形式限定的。

首先参照图1，该图表示了根据本发明第一实施方式的车辆转向系。图1所示的车辆转向系是线控转向系(SBW)，它带有备用的转向传动模式。换句话说，该车辆转向系具有一个主要的线控转向系和一个辅助的备用机械转向系，当主要转向系中确定有缺陷或出故障时，控制系统从主要转向系转换到备用转向系。

本实施方式的车辆转向系基本上包括一个转向盘1(操作输入件)、一个操作部分2、一对车辆转向轮3、一个转向机构或转动部分4、一个第一离合器5、一个第二离合器6、一个转向盘角度传感器7、一个转向反作用力传动装置8、一个第一转向管柱轴9、一个第二转向管柱轴10、一个转向器单元传动装置11、一个转动角传感器12、一个扭矩传感器13、一个第一小齿轮轴14、一个第二小齿轮轴15、一个转向器机构16、一个缆索机构17、一个第一线控转向控制器18、一个转向器辅助电机19和一个第二转向辅助控制器20。

转向盘1、转向盘角度传感器7、转向反作用力传动装置8位于操作部分2的第一转向管柱轴9处。第一离合器5最好是电磁离合器或类似物，它能遥控连接或断开。第一离合器5位于第一转向管柱轴9和第二转向管柱轴10之间，用来有选择地将第一转向管柱轴9连接到第二转向管柱轴10或与其断开。

转向器单元传动装置11、转动角传感器12、扭矩传感器13位于转动部分4的第二小齿轮轴15处。第二离合器6最好是电磁离合器或类似物，它能遥控连接或断开。第二离合器6位于转动部分4的第一小齿轮轴14和转动部分4的第二小齿轮轴15之间，周来有选择地将第一小齿轮轴14连接到第二小齿轮轴15或与其断开。

如下所述，本发明的车辆转向系的构造使得车辆转向轮3的位移小并且当转向反作用力传动装置8发生故障时和当控制系统在转换到备用转向传动模式的转变过程中避免车辆车辙不重合。特别是，如下所述，给转向器单元传动装置8的控制命令被限制在从确定转向反作用力传动装置8出故障的点到离合器5和6完全接合的点，离合器5和6完全接合即离合器5和6完成到转向盘1和车辆转向轮3的机械连接。

在所述实施方式中，转向器机构16是齿轮齿条式转向器机构，它以传统方式可操作地连接到第二小齿轮轴15底部。车辆转向轮3被这样定位，通过移动齿条轴使得它们能够在转向器机构16的两侧转动以改变车辆的转动角。

缆索机构17位于操作部分2和转动部分4之间。缆索机构17形成备用转向机构，它能够在离合器5和6都接合的时候将操作部分2和转动部分4机械地连接起来。缆索机构17有第一卷轴17a和第二卷轴17b，第一卷轴17a连接到第二转向管柱轴10的末端，第二卷轴17b连接到第一小齿轮轴14的末端。缆索机构17还有第一缆索17c和第二缆索17d，它们可操作地连接到第一和第二卷轴17a和17b。为了可操作地连接操作部分2和转动部分4，第一和第二缆索17c和17d都以不同方向缠绕在第一和第二卷轴17a和17b上。当驾驶员旋转转向盘1，缆索机构17起着转向管柱轴的作用，将来自转向盘1的扭矩经缆索17c和17d传递到车辆转向轮3，将来自车辆转向轮3的反扭矩传递到转向盘1。

两个离合器5和6都位于转向系中部，在转向盘1和车辆转向轮3之间。在正常位置通过释放两个离合器5和6可将转向盘1和车辆转向轮3机械地断开。通过接合离合器5和6，转向盘1和车辆转向轮3可经缆索机构17连通。

配置和安排第一线控转向控制器18以接收来自转向盘角度传感器7和转动角传感器12的转向变化信息或信号，如转向角和转动角之间的变化，还接收来自扭矩传感器13的扭矩信息或信号。在这些信息或信号的基础上，配置和安排第一线控转向控制器18，以输出反作用命令给转向反作用力传动装置8，输出转动角命令给转向器单元传动装置11，输出控制命令以接合或断开离合器5和6。

配置和安排第二转向辅助控制器20以接收来自扭矩传感器13的扭矩信息或信号，和来自第一线控转向控制器18的备用传动模式的信息或信号。在这些信息或信号的基础上，配置和安排第二转向辅助控制器20，以在接收了来自第一线控转向控制器18的备用传动模式的信息时，根据来自扭矩传感器13的扭矩信息或信号，输出驾驶辅助命令给驾驶员需要的辅助转向扭矩。

控制器18和20可以是分离的单元或一个整体单元，最好包括具有一个或多个转向控制程序的微电脑，这些程序能够如下所述地控制车辆转向系。控制器18和20还包括其它常规部件如输入接口电路、输出接口电路，和存储设备如ROM(只读存储器)设备和RAM(随机存取存储器)设备。显然本领域熟练技术人员从公开的内容能够明白控制器18和20的精确结构和算法可以是任何能够执行本发明功能的软件和硬件的组合。换句话说，在说明书和权利要求中采用的“设备加功能”的描述句式应当包括任何结构或硬件和/或算法或软件，只要它们能够用来实现“设备加功能”句式中的功能。

接下来，参照图2，现在将根据本发明的一个实施方式描述线控转向控制过程。特别地，图2是用于进行线控转向控制过程的流程图，该过程由所示实施方式的线控转向控制器18执行。下面将描述每一个步骤(转向控制方法)。在控制周期中，该控制逻辑每隔预定时间间隔后重复执行。

在步骤S1中，线控转向控制器18将记时器标志设为“0”(标志＝0)。如下所述，计时器标志用来开始和停止计时器，以便确定电流浪涌在转向反作用力传动装置8中存在的时间的长度。

在步骤S2中，第一线控转向控制器18读出检测到的转向反作用力传动装置8中的电流值。在步骤S2中，在获取检测到的电流值时，最好第一线控转向控制器18过滤掉噪声。换句话说，从转向反作用力传动装置8获得的电流包括噪声，因此，检测到的电流是经过过滤了的，如使用移动平均算法过滤的。但是，本发明不限于用移动平均算法获得检测到的电流值。例如，也可采用低通滤波器代替它作为噪声过滤器。因此，步骤S2基本上包括第一线控转向控制器18的转向反作用力传动装置电流检测方法或部分。接着，程序执行步骤S3。

在步骤S3中，线控转向控制器18确定在转向反作用力传动装置中的电流是否是浪涌。如果在转向反作用力传动装置中的电流是浪涌脉动，那么线控转向控制器18确定电流浪涌是否大于预设的浪涌阈值。最好，当转向反作用力传动装置8的目标电流值和通过移动平均算法获得的实际电流值之间的差值的绝对值超过预设的浪涌阈值时，可确认在转向反作用力传动装置8中的电流(浪涌)处于缺陷或故障状态。如果电流浪涌低于预设的浪涌阈值(否)，那么程序执行步骤S4。但是，如果电流浪涌大于预设的阈值(是)，那么程序执行步骤S5。

在步骤S4中，线控转向控制器18继续执行转向系的正常控制操作，即继续线控转向，然后到逻辑结束。这里，例如，正常控制操作(线控转向控制)指的是这样的状况，即线控转向控制器18基于来自转动角传感器12的信号输出转动角命令给转向器单元传动装置11用来控制转动角，基于扭矩传感器13检测到的反作用扭矩输出反作用力命令给转向反作用力传动装置8用于提供转向反作用力，该反作用扭矩是当离合器5和6释放开，即向离合器5和6提供电流时，车辆转向轮3和道路表面之间的反作用扭矩。

在步骤S5中，第一线控转向控制器18确定计时器标志是否设置为“1”(标志＝1)，即确定在前面是否检测到有比预设的浪涌阈值大的浪涌，同时浪涌计时器在运行。如果计时器标志设置为“0”(标志＝0)，即在前面没有检测到有比预设的浪涌阈值大的浪涌，那么程序执行步骤S6。但是，如果计时器标志设置为“1”(标志＝1)，即在前面检测到有比预设的浪涌阈值大的浪涌，那么程序执行步骤S7.

在步骤S6中，线控转向控制器18将计时器标志设置为“1”(标志＝1)，并启动浪涌计时器来测量浪涌发生的时间的长度。接着，线控转向控制器18的程序执行步骤S7.

在步骤S7中，线控转向控制器18确定浪涌发生的时间段是否比规定时间ΔT长。换句话说，线控转向控制器18通过检测转向反作用力传动装置8中的浪涌电流来确定在转向反作用力传动装置8中是否有故障。如果线控转向控制器18确定浪涌发生的时间段比规定时间ΔT长(是)，那么程序继续执行步骤S9。如果线控转向控制器18确定浪涌发生的时间段比规定时间ΔT短(否)，那么程序继续执行步骤S8。

在步骤S8中，线控转向控制器18继续执行转向系的正常控制操作，即继续线控转向，如前面所述，可参照步骤S4。接着，线控转向控制器18的程序返回执行步骤S2，再次确定转向反作用力传动装置8中的电流。这样，线控转向控制器18在该控制循环中持续进行，直到在步骤S3中确定的浪涌电流值下降到预设的浪涌阈值以下(否)为止，或者直到在步骤S7中确定的浪涌电流值持续超过预设的浪涌阈值的时间段比规定时间ΔT长(是)为止。

当在步骤S7中确定的浪涌电流值维持在预设的浪涌阈值上的时间段比规定时间ΔT长时，线控转向控制器18的程序执行步骤S9。在步骤S9中，线控转向控制器18计算预设的浪涌阈值被超过长达规定时间ΔT的次数。换句话说，在步骤S9中，线控转向控制器18启动计数器来计算转向反作用力传动装置8中的电流超过预设的阈值长达规定时间ΔT的连续次数。如果在一个控制循环中检测到有浪涌超过预设的阈值长达规定时间ΔT，而在下一个控制循环中没有检测到浪涌发生，那么在步骤S9中的计数器将复位。基本上，控制循环中的步骤S3、S7和S9构成线控转向控制器18的转向故障检测方法或部分。

虽然在所述实施方式的步骤S9中，线控转向控制器18确定转向反作用力传动装置8的故障是通过计算两个连续的这样的控制循环，即在控制循环中有浪涌超过预设的浪涌阈值长达规定时间ΔT，来实现的，但是本领域熟练技术人员可从公开的内容显然看到，在步骤S9中的确定方法并不受限于该情况。例如，可根据需要删除或修改步骤S9，以便确保检测到有两个以上的连续浪涌都超过预设的浪涌阈值长达规定时间ΔT，程序才能执行步骤S10。另外，步骤S9还可更改为，在规定数量的控制循环中，有预定数量的浪涌(无论是否连续)超过预设的浪涌阈值长达规定时间ΔT。

任何情况下，在所述的实施方式中，如果线控转向控制器18在步骤S9中连续两次都计算出转向反作用力传动装置8中的电流超过预设的阈值长达规定时间ΔT，那么可在步骤S9中确定转向反作用力传动装置8有缺陷或故障，线控转向控制器18的程序执行步骤S10，以准备备用的传动模式。如果线控转向控制器18在步骤S9中没有连续两次都计算出转向反作用力传动装置8中的电流超过预设的阈值长达规定时间ΔT，那么转向反作用力传动装置8执行步骤S4，在步骤S4中线控转向控制器18继续执行转向系的正常控制操作，即继续线控转向，如上所述。

在步骤S10中，根据在步骤S9中确定的转向反作用力传动装置8存在故障，断开到转向反作用力传动装置8的电流。同时，离合器5和6都接合。接着，线控转向控制器18执行步骤S11。当断开电流，例如电流不再提供到离合器5和6时，离合器5和6都接合。另一方面，当接通电流，例如电流提供到离合器5和6时，离合器5和6都断开。这样，在步骤S10中，线控转向控制器18输出命令向离合器5和6提供电流，从而离合器5和6都接合。

在步骤S11中，第一线控转向控制器18输出转向角命令给转向器单元传动装置11，使得控制增益减小或变为0。例如，如果控制增益为K，转向角为θ，那么转向角命令值δ等于控制增益K和转向角θ的乘积，即δ＝K*θ。如果控制增益K减小，那么转向角命令值δ也减小。而且，如果控制增益K为0，那么转向角命令值δ也为0。

在步骤S12中，第一线控转向控制器18确定用来连接第一离合器5和第二离合器6的预定时间是否已经过去。如果第一线控转向控制器18确定预定时间已经过去(Yes)，那么程序执行步骤S13。如果在步骤S12中，第一线控转向控制器18确定预定时间还没有过去(No)，那么程序返回执行步骤S11。如上所述，离合器5和6都最好是这样的类型，它们在电流切断时接合。对这样类型的离合器而言，存在一个机械阻尼时间常数，在切断电流后该机械阻尼时间常数的时间后，离合器实际接合。换句话说，这些类型的离合器在经过阻尼时间常数的时滞后才接合。因而，这些类型的离合器不会在断开后立即接合。根据文献，这些具有电磁感应圈的类型的离合器在断开后一般需要50毫秒到100毫秒去接合。在步骤S12中预定的时间设置为这样的时间长度，在该时间长度内离合器5和6都能够接合。例如，在步骤S12中预定的时间可从实验数据用实验方法计算，这些数据是在试验中测量的从切断电流到完成接合的反应滞后时间。

在步骤S13中，传动装置8和11利用备用传动进入到备用的传动模式，接着程序转到逻辑结束。这里，备用的传动模式是这样的状况，在此状况下，离合器5和6都通过切断电流而接合，且转向反作用力和转动力都没有产生。因而，备用的传动模式是这样的状况，在此状况下，使用正常机械转向系将转向输入从转向盘1传递到车辆转向轮3。进一步地，“打开”备用的传动模式的命令可发送到第二转向辅助控制器20，电动转向传动提供辅助扭矩以减小驾驶员需要提供的转向扭矩，这种电动转向传动是在第二转向器辅助电机20操作的过程中采用扭矩传感器13和转向器辅助电机19来进行的。

当确定正常操作转向反作用力传动装置8时，程序将从步骤S1执行到步骤S2、步骤S3，接着步骤S4，如图2的流程图所示(线控转向控制方法)。在步骤S4中，正常控制操作是采用转动角控制和转向反作用控制来进行的，从而使得车辆转向轮3根据驾驶员的对转向盘1的操作而转动。

当开始确定转向反作用力传动装置8可能有缺陷或故障时，程序将从步骤S1执行到步骤S2、步骤S3、步骤S5，步骤S6、步骤S7、步骤S8、接着回到步骤S2。该循环持续执行直到在步骤S7中确定规定时间ΔT已经过去为止。如果浪涌发生的时间没有规定时间ΔT长(在步骤S7中为否)，那么正常控制操作将持续进行。换句话说，当程序从步骤S7循环回到步骤S3时，如果浪涌在规定时间ΔT之前结束，那么检测到的电流将会跌落到预设的浪涌阈值以下，程序将执行步骤S4(正常控制操作)。在步骤S10中，断开到转向反作用力传动装置8的电流。同时，离合器5和6都接合。在步骤S11中，转向器单元传动装置11的控制增益减小或变为0。在步骤S12中，第一线控转向控制器18确定用来连接第一离合器5和第二离合器6的预定时间是否已经过去。在步骤S12中，只要预定的时间没有过去，程序将回头继续执行步骤S11。在步骤S12中，如果确定预定的时间已经过去，那么程序将从步骤S12执行步骤S13，移动到备用的传动模式。

因此，离合器5和6都接合，转向盘1和车辆转向轮3在缺陷或故障状态下连接。该缺陷或故障的顺序完成如下，在转向反作用力传动装置8中发生故障，需要时间来检测转向反作用力传动装置8中的故障，离合器5和6按时间顺序接合。

当通向转向反作用力传动装置8的电流断开时，转向盘1将自由旋转直到检测到转向反作用力传动装置8中的故障后离合器5和6都接合为止。在这种情况下，转向盘角度传感器7从转向盘1获取角度数据，作为基础来控制转向器单元传动装置11。如果在转向反作用力已经停止且离合器5和6没有完全接合的情况下，根据来自转向盘角度传感器7的数值来正常操作转向器单元传动装置11，那么转向器单元传动装置11将会过度起反作用。

为此，在检测到转向反作用力传动装置8中的故障后，第一线控转向控制器18将减小控制增益K或者使控制增益K等于0。这样，传动位移受到限制，或者来自转向器单元传动装置11的数值将在确定的时间内保持不变，直到离合器5和6在检测到转向反作用力传动装置8中的故障后完全接合为止。这样做的结果是，车辆转向轮3受到限制，预料外的车辆行为也会很小。

图3所示的时间图显示了转向反作用力传动装置8有缺陷或故障的情况，并显示了线控转向控制器18按时间顺序执行的控制。从上部起，图3显示浪涌的确定、转向角(转向盘角)、转动角(轮胎角)和车辆横向位移。

从图3可以看出，点A表示浪涌开始发生。终点B表示确定转向反作用力传动装置8中有故障，而终点C表示离合器5和6都接合。如果检测到的浪涌在点A超过预设的浪涌阈值，那么在点A前由线31表示的时间段中处于关闭状态的浪涌检验将在点A和B之间的时间段“打开”，如线32所示，从而使得转向反作用力传动装置8将转向盘1维持在一个方向旋转。在点A和B之间的时间段内，时间图中的线32、34和38表示浪涌对车辆转向的影响。在这种情况下，由于转向盘角度传感器7识别转向盘1的角度，正常操作的转向器单元传动装置11在点A和B之间的时间段内移动。

在点A和B之间的时间段内，如果规定时间ΔT从点A起到点B结束，且检测到转向反作用力传动装置8有故障，那么将切断到转向反作用力传动装置8的电流。此后，将切断到离合器5和6的电流以便接合离合器5和6。

在这种情况下，在图3的点B和C之间的时间段内，将切断到转向反作用力传动装置8的电流，如线33所示，转向反作用力传动装置8不受驱动。但是，由于第一转向管柱轴9没有连接到第二小齿轮轴15，因而没有足够的外力来停止传动。因此，转向盘1通过惯性维持旋转，如图3的点B和C之间的时间段内的线35所示。

如果线控转向控制器18在点B和C之间的时间段内，即在离合器5和6完全接合之前，维持控制转向器单元传动装置11，那么车辆转向轮3的转动角将与转向盘1同方向转动，如图3的点B和C之间的时间段内的线39所示。在这种条件下，通过有意减小转动角的控制增益K或使控制增益K等于0，如图3的点B和C之间的时间段内的线41所示，在检验电流浪涌后，转动角在预定的时间内限制转向盘1的传动。换句话说，如果到转向器单元传动装置11的控制命令没有受到限制，那么由于转向盘1上没有反作用力，车辆转向轮3将会转动过多。但是，在有移动限定控制的情况下，车辆转向轮3的过度转向会变得最小。

通过采用移动限定控制，如点C以后时间段内的线43和44所示，前行车辆在有转向角限制和没有转向角限制之间，横向位移有较大差异。图3中车辆横向位移时序序列的箭头II表示前行车辆在有转向角限制和没有转向角限制之间的横向位移偏差。这样，车辆转向中的预料外的行为也可通过限制控制转向角变得最小。

因而，点C之后的时间段是这样一种状态，其中离合器5和6都接合且转向盘1和车辆转向轮3完全机械接合。但是，在点C之后的时间段内，转动角的变化有很大差异，从箭头I可见。如线40、42和箭头I所示，在点C以后的时间段内，具有移动限定控制的情况下转动角小，没有移动限定控制的情况下转动角大。

因此，如果没有移动限定控制，如图3中的线37所示的点C之后的时间段内，驾驶员需要在备用传动模式后急剧反向转动转向盘1，这是因为在转向盘1和车辆转向轮3没有机械地接合时转动角太大。另一方面，如果有移动限定控制，如图3中的线36所示的点C之后的时间段内，在备用传动模式后操作就较容易，这是因为在转向盘1和车辆转向轮3被机械地接合时转动角较小，这样驾驶员可以有限的动作量轻轻地反向转动转向盘1使车辆按所需方式工作。

下面将描述所说明实施方式车辆转向系可以获得的一些潜在效果。基本上，本发明涉及的车辆转向系包括一个主要的转向系，在正常情况下，它将转向反作用力施加到转向盘(操作输入件)和转向器单元，该转向器单元控制转向轮，其中至少一个离合器在转向系上位于转向盘和车辆转向轮之间，使得控制系接合至少一个离合器，并在确定主要的转向系有缺陷或故障后切换到辅助的备用机械转向系。

在正常情况下，转向控制器18的转向控制方法控制转向反作用力传动装置8的驾驶和转向器单元传动装置11，这是根据到转向盘1的操作输入信息来实施的。转向控制器18的故障检测方法用来检测转向反作用力传动装置8的故障。在检测到故障的情况下，转向控制器18的转向控制限定方法或部分通过从传动模式改变到备用的传动模式，使车辆车辙不重合在转变过程中变小，这是因为从检测到转向反作用力传动装置8上的故障起到离合器5和6都接合为止，转向控制器18的转向控制限定方法或部分都限定控制命令。

在电流浪涌的故障检测中能够防止错误，这是因为当转向反作用力传动装置8上的电流浪涌持续发生一段时间时，转向故障检测方法能够发现转向反作用力传动装置8有故障。

有可能消除电流中的噪声影响，并精确地确定浪涌情况，这是因为步骤S1的转向反作用力传动装置电流检测能够检测转向反作用力传动装置8上的电流，并在到转向反作用力传动装置8的目标电流和实际电流之间差异的绝对值超过预定的阈值时，通过检测到的转向反作用力传动装置电流的移动平均识别转向反作用力传动装置8上的浪涌。

而且，能够早期精确地检测到转向传动装置8的故障，这是因为故障检测方法计算浪涌超过预定阈值的次数，并在连续计算两个浪涌时识别故障。

另外，还能够在机械备用传动后立即简化操作，这是通过在转向反作用力传动装置8的故障检测之后立即将需要备用的车辆转向轮3的转动角变小实现的，这是因为当发现转向反作用力传动装置8中有故障时，转向控制器18停止到转向反作用力传动装置8的电流，接着转向控制器18的转向控制限定方法或部分限定到转向反作用力传动装置8的控制命令，这是通过减小控制增益K或者使控制增益K等于0实现的，此前转向盘1和车辆转向轮3由离合器5和6接合。

还可能在故障后的备用传动模式下减小驾驶员的负担，因为转动部分4的转向器机构16有辅助电机19，且在备用传动根据转向反作用力传动装置8的故障检测接合操作输入件和车辆转向轮3之后，转向控制器18变换到电动转向辅助模式。

虽然上面对本发明的描述是以所示的实施方式为基础的，但是本发明在任何情况下都没有受限到该实施方式。在不改变本发明权利要求的主要概念的情况下，可以变更结构或者增加新功能。

例如，所示的实施方式显示的系统的每一个转向部分和转动部分都有一个传动装置，但是本发明还至少适用于这样的转向系，其中每一个转向部分和转动部分都有至少一个传动装置。

所示的实施方式显示在转向系中有两个离合器机构(机械接合部件)和缆索机构(机械备用机构)。但是，例如，本发明包括只存在一个离合器的情况。因此，本发明能够包括任何的机械接合，这些接合作为备用机构接合和断开转向盘和车轮，但是要求转向盘坚固地接合到转向轮，以便能够将转向盘的旋转直接传递到转向轮。虽然所示的实施方式显示的系统结合有SBW系和电动转向系，但是没有电动转向系的系统也是可以接受的。例如，可使用带有水力驱动转向系的系统来代替电动转向系。

在这里使用的下列方向术语“前、后、上、下、垂直、水平、下和横”以及其它任何类似的方向术语都指配备有本发明的车辆的那些方向。因此，用来描述本发明的这些术语应该需要结合配备有本发明的车辆来解释。在这里使用的术语“配置”用来描述元件或设备的一部分包括硬件和/或软件，这些硬件和/或软件构造或编写来实现所需的功能。而且，权利要求中表示的术语“设备加功能”应当包括任何能够用来实现本发明部分功能的结构。在这里使用的程度术语，如“基本上”、“大约”、“近似”等表示修改后的术语有合理量的偏差，使得最终结果不会发生重大的变化。例如，这些术语可解释为含有修改术语的至少+/-5％的偏差，如果该偏差没有否定所改单词本身意义的话。

该申请要求日本专利申请No.2003-209393的优先权，其全文公开的内容在此被引用作为参考。

虽然仅仅选择一些实施方式来说明本发明，但是本领域熟练技术人员显而易见的是，在不背离附属权利要求确定的发明范围的情况下，本发明可以有各种变更和修改。而且，前面的描述仅仅用来说明根据本发明的实施方式，而不是用来限制由附属权利要求及其等效物确定的发明。因此，本发明的范围不限于所公开的实施方式。

Claims (11)

1.一种车辆转向系，包括

操作输入件，它配置成来转向车辆；

转向反作用力传动装置，它配置成来将反作用力施加到操作输入件上；

转向机构，包括转向器单元传动装置和至少一个车辆转向轮，车辆转向轮可操作地连接到转向器单元传动装置上；

离合器，它位于操作输入件和车辆转向轮之间，用来在正常操作情况下机械地将操作输入件与车辆转向轮断开，在检测到转向反作用力传动装置上有故障时，机械地将操作输入件和车辆转向轮接合；和

转向控制器，当转向反作用力传动装置正常操作时，它根据到操作输入件的操作输入信息来控制转向反作用力传动装置和转向器单元传动装置，转向控制器包括：

转向故障检测部分，它配置成来检测转向反作用力传动装置的故障；和

转向控制限定部分，它配置成从转向反作用力传动装置上的故障被检测到时的检测点到离合器确定完成操作输入件和车辆转向轮之间的机械接合时的离合器接合点限定控制转向器单元传动装置。

2.如权利要求1的车辆转向系，其特征在于，转向故障检测部分进一步这样配置，其检测转向反作用力传动装置(8)的电流的检测值和转向反作用力传动装置的目标电流之差，并且确认该差的绝对值是否超过预定的阈值。

3.如权利要求2的车辆转向系，其特征在于，所述检测值是转向反作用力传动装置(8)中的实际电流的移动平均值。

4.如权利要求2或3的车辆转向系，其特征在于，转向故障检测部分进一步这样配置，当所述绝对值持续超过预定阈值预定时间量时，其检测到转向反作用力传动装置(8)发生故障。

5.如权利要求2或3的车辆转向系，其特征在于，转向故障检测部分进一步这样配置，其计数所述绝对值持续超过预定阈值预定时间量的发生次数，当连续2次发生时，其检测为故障。

6.如权利要求5的车辆转向系，其特征在于

转向机构进一步包括辅助电机；和

转向控制器进一步这样配置，它在检测到转向反作用力传动装置中有故障，并接合操作输入件和车辆转向轮之后，变换到电动转向模式。

7.如权利要求1的车辆转向系，其特征在于，转向故障检测部分进一步这样配置，当转向反作用力传动装置的目标电流和检测值之差的绝对值超过预定的阈值时，将转向反作用力传动装置的检测值作为转向反作用力传动装置中的电流浪涌，其中，所述检测值是转向反作用力传动装置上的实际电流的移动平均值。

8.如权利要求7的车辆转向系，其特征在于，转向故障检测部分进一步这样配置，它计算超过预定阈值的电流浪涌发生的次数，并在检测到超过预定阈值的电流浪涌连续发生两次时确定有故障。

9.如权利要求1的车辆转向系，其特征在于，转向控制器进一步这样配置，它在确定转向反作用力传动装置有故障时停止到转向反作用力传动装置的电流，接着转向控制限定部分进一步这样配置，在操作输入件和车辆转向轮由离合器接合之前，通过减小到转向器单元传动装置的控制增益或者使控制增益等于0，限定控制命令。

10.如权利要求1的车辆转向系，其特征在于

转向机构进一步包括辅助电机；和

转向控制器进一步这样配置，它在检测到转向反作用力传动装置中有故障，并以此接合操作输入件和车辆转向轮之后，变换到电动转向模式。

11.一种控制车辆转向系的方法，包括

在正常操作条件下将反作用力施加到操作输入件；

监控转向反作用力传动装置是否有故障，其中转向反作用力传动装置将反作用力施加到操作输入件上；

在转向反作用力传动装置正常操作时，机械地将操作输入设备与车辆转向轮断开，从而通过控制转向器单元传动装置来转动车辆转向轮；

在检测到转向反作用力传动装置上有故障时，机械地将操作输入件和车辆转向轮接合；和

在检测到转向反作用力传动装置中的故障时，控制转向反作用力传动装置和转向器单元传动装置，使到转向器单元传动装置的控制命令从转向反作用力传动装置上的故障检测到时的检测点到操作输入件和车辆转向轮之间的完全机械接合确定时的接合点受到限定。

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