TWI610835B - 具震動功能的車輛輔助轉向系統及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一種具震動功能的車輛輔助轉向系統及其控制方法，該系統應用於一車輛的一轉向系統，該轉向系統具有一第一轉向桿與一第二轉向桿，該系統包含一轉向變速裝置與一電子控制單元，該轉向變速裝置連接於該第一轉向桿與該第二轉向桿之間，該轉向變速裝置具有一馬達，該電子控制單元電性連接該馬達，該電子控制單元於接收一警示指令時產生一震動驅動電流，並結合一轉向驅動電流與該震動驅動電流而產生一馬達控制電流，以及輸出該馬達控制電流給該轉向變速裝置的該馬達，使該馬達被該震動驅動電流激磁而產生震動效果。

Description

具震動功能的車輛輔助轉向系統及其控制方法

本創作是關於車輛輔助轉向系統及其控制方法，特別是指具震動功能的車輛輔助轉向系統及其控制方法。

隨著車輛行車安全觀念逐漸增加，許多行車安全相關技術已經商品化或在發展當中，例如先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance System, ADAS)，其可提供諸如車道偏移偵測(Lane Departure Warning, LDW)、車道維持(Lane Keeping System, LKS)、前方碰撞預警(Forward Colision Warning, FCW)或盲點警示(Blind-spot Detection System, BDS)…等功能，以提供駕駛人行車異常警示。

習知行車異常警示方式包含警報音或警示燈光，對於駕駛人來說，因為駕駛人的精神已經專注於駕駛，故駕駛人未必能根據警報音或警示燈光而立刻判斷出行車行為異常。另一方面，若車上有乘客，警報音或警示燈光也會對乘客造成影響，從而降低乘客乘車時的舒適度。

本案申請人先前提出台灣發明專利公告第I432353號「轉向角疊加的驅動裝置」，該驅動裝置具有一驅動馬達，該驅動馬達根據一轉向驅動電流的驅動而運轉。而本案申請人係以從事此行業所累積之專業經驗，進一步設計出本創作之具震動功能的車輛輔助轉向系統及其控制方法。

本創作的主要目的是提供一種具震動功能的車輛輔助轉向系統及其控制方法，可透過震動方向盤的手段提醒駕駛人有行車異常的狀況。

本創作具震動功能的車輛輔助轉向系統應用於一車輛的一轉向系統，該轉向系統具有一第一轉向桿與一第二轉向桿，該具震動功能的車輛輔助轉向系統包含： 一轉向變速裝置，連接於該第一轉向桿與該第二轉向桿之間，該轉向變速裝置具有一馬達；以及 一電子控制單元，電性連接該馬達，該電子控制單元於接收一警示指令時產生一震動驅動電流，並結合一轉向驅動電流與該震動驅動電流而產生一馬達控制電流，以及輸出該馬達控制電流給該轉向變速裝置的該馬達。

本創作具震動功能的車輛輔助轉向系統的控制方法是於該具震動功能的車輛輔助轉向系統的一電子控制單元執行，該電子控制單元電性連接一轉向變速裝置的一馬達，該轉向變速裝置連接於一車輛的一轉向系統的一第一轉向桿與一第二轉向桿之間，該控制方法包含： 接收一警示指令； 根據該警示指令產生一震動驅動電流； 結合一轉向驅動電流與該震動驅動電流而產生一馬達控制電流；以及 輸出該馬達控制電流給該轉向變速裝置的該馬達。

根據本創作，該轉向變速裝置的馬達能根據該轉向驅動電流提供轉向變速的功能，本創作是在該轉向變速裝置的馬達進一步附加震動功能，該第一轉向桿可連接於一方向盤與該轉向變速裝置之間，當該轉向變速裝置的馬達接收該震動驅動電流時，該馬達能被該震動驅動電流激磁而產生震動效果。如此一來，因為該馬達設置於該轉向變速裝置中，該第一轉向桿連接於該方向盤與該轉向變速裝置之間，故當該馬達震動時，該第一轉向桿與該方向盤也一起震動，供駕駛人手握方向盤時能感受到震動而產生警覺性。

本創作用以產生震動效果的馬達是設置在該轉向變速裝置，該轉向變速裝置是連接第一轉向桿，故該馬達不是直接安裝於方向盤，本創作能不在方向盤上額外安裝震動裝置，仍可透過震動方向盤的手段直接提醒駕駛人有行車異常的狀況，且方向盤的震動不會影響乘客，克服先前技術所述問題。

請參考圖1與圖2，本創作具震動功能的車輛輔助轉向系統的實施例包含一轉向變速裝置10與一電子控制單元20。

該轉向變速裝置10供應用於車輛的轉向系統，請參考圖2與圖3，本創作該轉向變速裝置10的實施例包含一固定架11、一馬達12、一蝸桿13與一蝸輪件14，該固定架11包含一第一容置部111、一第二容置部112與一連接座113，請配合參考圖4，車輛的轉向系統包含一第一轉向桿31、一方向盤32與一第二轉向桿33。

請參考圖2與圖3，該第一容置部111可沿著一第一軸向固設於該第二容置部112，該第二容置部112沿著一第二軸向具有相對的一第一端與一第二端，該第二容置部112內沿著該第二軸向固設有一軸承114，其中該第一軸向可垂直交錯於該第二軸向，如圖2與圖3所示為例，該第一軸向可為X軸向，該第二軸向可為Y軸向。該連接座113固設於該第二容置部112的第一端，該馬達12設置於該第一容置部111內，該馬達12具有一轉軸121，該轉軸121的軸向平行該第一軸向，該蝸桿13固接於該馬達12的轉軸121並位於該第二容置部112的外側，該蝸桿13的軸向平行該第一軸向，該蝸輪件14位於該第二容置部112內且樞設於該軸承114，使該蝸輪件14能以該第二軸向為軸心相對該軸承114轉動，該蝸輪件14包含一蝸輪本體141與一連接桿體142，該蝸輪本體141嚙合於該蝸桿13，本創作實施例中，請參考圖2，該第二容置部112在徑向表面具有一開口115，該蝸輪部141外露於該開口115而能嚙合於該蝸桿13，該連接桿體142沿著該第二軸向連接該蝸輪本體141，該連接桿體142可伸出該第二容置部112的第二端，該連接桿體142可為非圓柱桿體，例如為多邊形桿體，本創作連接桿體142係以矩形桿體為例，但不以此為限。

請參考圖4，本創作的該轉向變速裝置10連接於車輛的轉向系統的該第一轉向桿31與該第二轉向桿33之間，該連接座113供固接該第一轉向桿31的一端，該第一轉向桿31的另一端連接該方向盤32，該蝸輪件14的連接桿體142固接該第二轉向桿33的一端，該第二轉向桿33的另一端連接用以驅動車輪轉向的該轉換機構(圖中未示)。

據此構造，當駕駛人轉動方向盤32，該方向盤32轉動以帶動該第一轉向桿31轉動，而該第一轉向桿31轉動時會藉由該連接座113而帶動該固定架11沿著該第二軸向轉動，故設置於該固定架11的馬達12亦隨著該固定架11沿著該第二軸向轉動，由於該蝸桿13與該蝸輪本體141的軸向彼此交錯而為非同軸設置，當該馬達12停止而未運轉時，該蝸桿13為靜止狀態，靜止的該蝸桿13能帶動該蝸輪本體141沿著該第二軸向轉動，進而連動該第二轉向桿33沿著該第二軸向轉動，此時該第二轉向桿33的轉速與第一轉向桿31的轉速相同。

當該馬達12啟動運轉時，該蝸桿13轉動，轉動的該蝸桿13能帶動該蝸輪本體141轉動，此時該第二轉向桿33的轉動角度為該第一轉向桿31的轉動角度與該蝸桿13所帶動蝸輪本體141轉動時相對該固定架11的轉動角度的和，藉此，即能夠透過控制該馬達12的運轉而使該車輛分別於高速行駛及低速行駛時，受到該方向盤32所帶動的該第一轉向桿31在相同轉速下，能夠使該第二轉向桿33的轉速分別以低速及高速進行轉動。

請參考圖1，該電子控制單元20可為設於車輛的電子電路，該電子控制單元20電性連接該馬達12與一警示指令發出裝置40，該電子控制單元20產生能啟動馬達12運轉的一轉向驅動電流Id，該轉向驅動電流Id的產生是公知常識，如I432353揭露內容，在此不加以贅述，該轉向驅動電流Id的波形可參考圖5，為方便說明，該轉向驅動電流Id可為一脈波信號，其出現在一轉向開始時間點T1與一轉向結束時間點T2的時段內，該轉向驅動電流Id中，相較於參考準位Iref的高準位IH可代表方向盤32與車輪為順時針轉動；相反的，請參考圖6，該轉向驅動電流Id相較於參考準位Iref的低準位IL可代表方向盤32與車輪為逆時針轉動；前述參考準位Iref可為0安培，但不以此為限。

該警示指令發出裝置40供產生一警示指令S，本創作實施例中，該警示指令發出裝置40是以先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance System, ADAS)為例，但不以此為限，該先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance System, ADAS)的功能是公知常識，諸如車道偏移偵測(LDW)、車道維持(LKS)、前方碰撞預警(FCW)或盲點警示(BDS)…等，在此不詳述，所述先進駕駛輔助系統(ADAS)可自動偵測出車輛駕駛異常而自動產生該警示指令S。

當該電子控制單元20接收該警示指令S，係對應產生一震動驅動電流Iv，該震動驅動電流Iv的振幅小於該轉向驅動電流Id的大小(即：高準位IH與參考準位Iref的變化量，或參考準位Iref與低準位IL的變化量)，該震動驅動電流Iv的頻率高於該轉向驅動電流Id的頻率，該震動驅動電流Iv的直流準位可為該轉向驅動電流Id的高準位IH或低準位IL。該震動驅動電流Iv的波形可參考圖7，該震動驅動電流Iv是以弦波電流為例，但不以此為限，該震動驅動電流Iv亦可為方波電流、三角波電流…等。該電子控制單元20根據該轉向驅動電流Id與該震動驅動電流Iv產生一馬達控制電流Im，該馬達控制電流Im的波形可參考圖8，該電子控制單元20並將該馬達控制電流Im輸出至該馬達12，使該馬達12根據該馬達控制電流Im運轉。

請參考圖5、圖7與圖8，舉例來說，當該電子控制單元20接收到該警示指令S時應產生該震動驅動電流Iv，該電子控制單元20產生該震動驅動電流Iv的持續時間是設定在該電子控制單元20的一預設值，如圖7所示，該電子控制單元20可在一第一時間點t1接收到該警示指令S，並在該第一時間點t1與一第二時間點t2之時段內持續產生該震動驅動電流Iv。由此可見，該電子控制單元20係將該震動驅動電流Iv與該轉向驅動電流Id結合以形成該馬達控制電流Im，請參考圖8，需說明的是，該第一時間點t1晚於該轉向開始時間點T1，該第二時間點t2可早於該轉向結束時間點T2，使該第一時間點t1與該第二時間點t2的時段被包含在該轉向開始時間點T1與該轉向結束時間點T2的時段內。該馬達控制電流Im除了有該轉向驅動電流Id的電流成份，在該第一時間點t1與該第二時間點t2之時段內更具有該震動驅動電流Iv的電流成分。

如此一來，當該轉向變速裝置10的馬達12接收到該馬達控制電流Im，除了根據該轉向驅動電流Id而運轉，該馬達控制電流Im中該震動驅動電流Iv的電流成分可激磁該馬達12，讓馬達12產生震動之效果，舉例來說，馬達12的震動頻率即相當於該震動驅動電流Iv的弦波頻率。

當該電子控制單元20所產生該轉向驅動電流Id為零，該馬達控制電流Im僅具有該震動驅動電流Iv的電流成份，此時該馬達12雖然沒有運轉，但該馬達12仍可被該震動驅動電流Iv的電流成份激磁而產生震動效果。

綜上所述，該馬達12固設在該轉向變速裝置10的固定架11，而該轉向變速裝置10結合於車輛的轉向系統，使該轉向變速裝置10通過該第一轉向桿31間接連接與方向盤32，當該轉向變速裝置10的馬達12產生震動時，該方向盤32也同時震動，供手握方向盤32的駕駛人能直接藉由方向盤32的震動而感到警覺，進而能快速導正駕車行為，確保行車安全。

以上所述者，僅為本創作之實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧轉向變速裝置

11‧‧‧固定架

111‧‧‧第一容置部

112‧‧‧第二容置部

113‧‧‧連接座

114‧‧‧軸承

115‧‧‧開口

12‧‧‧馬達

121‧‧‧轉軸

13‧‧‧蝸桿

14‧‧‧蝸輪件

141‧‧‧蝸輪本體

142‧‧‧連接桿體

20‧‧‧電子控制單元

31‧‧‧第一轉向桿

32‧‧‧方向盤

33‧‧‧第二轉向桿

40‧‧‧警示指令發出裝置

S‧‧‧警示指令

Iv‧‧‧震動驅動電流

Id‧‧‧轉向驅動電流

Im‧‧‧馬達控制電流

圖1：本創作的電子控制單元連接在警示指令發出裝置與馬達之間的電路示意圖。 圖2：本創作的轉向變速裝置的實施例的立體外觀示意圖。 圖3：本創作的馬達、蝸桿與蝸輪件結合的立體外觀示意圖。 圖4：本創作的轉向變速裝置的實施例應用於車輛的轉向系統的平面示意圖。 圖5：本創作的轉向驅動電流的波形示意圖(一)。 圖6：本創作的轉向驅動電流的波形示意圖(二)。 圖7：本創作的震動驅動電流的波形示意圖。 圖8：本創作的馬達控制電流的波形示意圖。

12‧‧‧馬達

20‧‧‧電子控制單元

40‧‧‧警示指令發出裝置

S‧‧‧警示指令

Iv‧‧‧震動驅動電流

Id‧‧‧轉向驅動電流

Im‧‧‧馬達控制電流

Claims (10)

1. 一種具震動功能的車輛輔助轉向系統，應用於一車輛的一轉向系統，該轉向系統具有一第一轉向桿與一第二轉向桿，該具震動功能的車輛輔助轉向系統包含：一轉向變速裝置，連接於該第一轉向桿與該第二轉向桿之間，該轉向變速裝置具有一馬達；以及一電子控制單元，電性連接該馬達，該電子控制單元於接收一警示指令時產生一震動驅動電流，並結合一轉向驅動電流與該震動驅動電流而產生一馬達控制電流，以及輸出該馬達控制電流給該轉向變速裝置的該馬達，令該馬達根據該馬達控制電流中所含的該震動驅動電流產生震動。
2. 如請求項1所述之具震動功能的車輛輔助轉向系統，該電子控制單元產生該震動驅動電流的持續時間是設定在該電子控制單元的一預設值。
3. 如請求項1或2所述之具震動功能的車輛輔助轉向系統，該震動驅動電流的振幅小於該轉向驅動電流的大小，該震動驅動電流的頻率高於該轉向驅動電流的頻率。
4. 如請求項3所述之具震動功能的車輛輔助轉向系統，該震動驅動電流的直流準位為該轉向驅動電流的高準位或低準位。
5. 如請求項4所述之具震動功能的車輛輔助轉向系統，該震動驅動電流是弦波電流。
6. 如請求項1或2所述之具震動功能的車輛輔助轉向系統，該電子控制單元電性連接一先進駕駛輔助系統，以從該先進駕駛輔助系統接收該警示指令。
7. 如請求項1或2所述之具震動功能的車輛輔助轉向系統，該轉向變速裝置包含一固定架、該馬達、一蝸桿與一蝸輪件： 該固定架的一連接座固接該第一轉向桿；該馬達設置於該固定架且具有一轉軸，該轉軸的軸向平行一第一軸向；該蝸桿固接於該馬達的轉軸，該蝸桿的軸向平行該第一軸向；該蝸輪件樞設於該固定架內的一軸承，該蝸輪件包含一蝸輪本體與一連接桿體，該蝸輪本體嚙合於該蝸桿，該連接桿體沿著一第二軸向連接該蝸輪本體，該連接桿體固接該第二轉向桿。
8. 一種具震動功能的車輛輔助轉向系統的控制方法，是於該具震動功能的車輛輔助轉向系統的一電子控制單元執行，該電子控制單元電性連接一轉向變速裝置的一馬達，該轉向變速裝置連接於一車輛的一轉向系統的一第一轉向桿與一第二轉向桿之間，該控制方法包含：接收一警示指令；根據該警示指令產生一震動驅動電流；結合一轉向驅動電流與該震動驅動電流而產生一馬達控制電流；輸出該馬達控制電流給該轉向變速裝置的該馬達，令該馬達根據該馬達控制電流中所含的該震動驅動電流產生震動。
9. 如請求項8所述之具震動功能的車輛輔助轉向系統的控制方法，在根據該警示指令產生該震動驅動電流的步驟中，該電子控制單元產生該震動驅動電流的持續時間是設定在該電子控制單元的一預設值。
10. 如請求項8或9所述之具震動功能的車輛輔助轉向系統的控制方法，該震動驅動電流的振幅小於該轉向驅動電流的大小，該震動驅動電流的頻率高於該轉向驅動電流的頻率，該震動驅動電流的直流準位為該轉向驅動電流的高準位或低準位。