專利名稱：車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法，特別是一種可以通 過(guò)較少的時(shí)間和工作求得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力而無(wú)需將車輛分解后對(duì)各 個(gè)部件進(jìn)行試驗(yàn)的車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
已知一般在車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中存在的摩擦力會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向盤的中心感
(on-center feel)或直線行駛穩(wěn)定性之類的車輛性能造成巨大影響。這 是因?yàn)檗D(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力對(duì)傳至轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向盤扭矩造成較大影響的 原因。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力一般是由構(gòu)成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)的摩擦 力和轉(zhuǎn)向接頭部產(chǎn)生的摩擦力所引起的。關(guān)于這方面根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的文
獻(xiàn)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力可以簡(jiǎn)單分為齒條中的摩擦力和轉(zhuǎn)向柱中的摩擦 力，可以使用上述兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行模擬。關(guān)于這方面的詳細(xì)內(nèi)容，例如可 以從Pfeffer、 Peter E的 "Modeling of a hydraulic steering system"、 FISITA2006文獻(xiàn)中得到。
另一方面，為了獲知上述摩擦力而需要關(guān)于構(gòu)成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的單個(gè)構(gòu) 件的試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)信息。例如在以其他公司的車輛為基準(zhǔn)的情況下， 在沒(méi)有相關(guān)具體的設(shè)計(jì)信息時(shí)，將不得不在分解該車輛后對(duì)該部件進(jìn)行 特性試驗(yàn)，因此需要大量時(shí)間和工作。
因此，在沒(méi)有可獲得的單個(gè)構(gòu)件的試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)信息的情況下， 也能夠求得轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力和轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力，則可謂非常有 利。如果可以將上述的方法提供給裝置，則可以獲得下述優(yōu)點(diǎn)，即能夠 通過(guò)較少的時(shí)間和工作求得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力而無(wú)需將車輛分解后對(duì) 各個(gè)部件進(jìn)行試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的是提供一種可以通過(guò)較少的時(shí)間和工作求得轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的摩擦力的方法，而無(wú)需將車輛分解后對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行試驗(yàn)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法。
上述方法包括在將轉(zhuǎn)向盤固定的狀態(tài)下，對(duì)車輛前輪向操縱方向施加力 矩，測(cè)定傳至上述轉(zhuǎn)向盤的扭矩大小的步驟；根據(jù)上述所測(cè)定的扭矩，求 出轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力傳至轉(zhuǎn)向盤時(shí)的摩擦力H"2的步驟；在前輪為自由 旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，通iW轉(zhuǎn)向盤施加使其旋轉(zhuǎn)的方式的輸入，測(cè)定轉(zhuǎn)向盤中 的力矩大小的步驟；根據(jù)上述步驟，導(dǎo)出包括轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力112/2和 上述HV2這兩者的合成摩擦力的步驟；以及從上述合成摩擦力中減去 上述Hi/2，從而導(dǎo)出轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力的步驟。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，對(duì)轉(zhuǎn)向盤施加使其旋轉(zhuǎn)的方式的輸入可以 是正弦波形的輸入。然而，根據(jù)情況可以使用三角波形。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，在求出上述轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力的步驟 中，對(duì)于向左側(cè)旋轉(zhuǎn)輪胎而扭矩為0的輪胎力矩點(diǎn)，和將輪胎在持續(xù)向 左側(cè)旋轉(zhuǎn)后再次向相反方向開(kāi)始旋轉(zhuǎn)而扭矩為0的點(diǎn)而言，輪胎力矩的 點(diǎn)間寬度的一半與齒條中的摩擦力相對(duì)應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，在求出上述轉(zhuǎn)向齒條中的的摩擦力的步驟 中，將下述扭矩間差的一半，與轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力傳至轉(zhuǎn)向盤時(shí)的摩 擦力Hi/2相對(duì)應(yīng)，即向左側(cè)旋轉(zhuǎn)輪胎而在扭矩為0的輪胎力矩點(diǎn)處 傳至轉(zhuǎn)向前輪的扭矩，將輪胎在向左側(cè)持續(xù)旋轉(zhuǎn)后再次將輪胎向相反方 向開(kāi)始旋轉(zhuǎn)而在扭矩為0的點(diǎn)處傳至轉(zhuǎn)向前輪的扭矩。


圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式涉及的以測(cè)定車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力 為目的設(shè)置的構(gòu)成的照片。
圖2是表示與施加于前輪的力矩相對(duì)應(yīng)的、傳至轉(zhuǎn)向前輪的轉(zhuǎn)矩的 大小的圖表。
圖3是構(gòu)成為可測(cè)定轉(zhuǎn)向盤中的轉(zhuǎn)矩大小，并對(duì)轉(zhuǎn)向盤施加正弦波 形輸入的裝置的照片。
圖4是表示對(duì)于轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向盤上所測(cè)定的轉(zhuǎn)矩大小的圖表。
圖5是表示在用于SUV車輛情況下，與施加于前輪的力矩相對(duì)應(yīng)的傳至轉(zhuǎn)向前輪的轉(zhuǎn)矩大小的圖表。
圖6是表示在用于SUV車輛情況下，對(duì)于轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向盤 上所測(cè)定的轉(zhuǎn)矩大小的圖表。
圖7是同時(shí)表示利用模擬而得到的結(jié)果和實(shí)際車輛中用傳感器測(cè)量 得到的結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式
下面，將基于附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式涉及的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力 測(cè)定方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式涉及的為了測(cè)定車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦 力而設(shè)置的構(gòu)成的照片。如圖1所示，車輛搭載于例如SPMM那樣的 懸架特性試驗(yàn)機(jī)上，這里采用的SPMM是英國(guó)AB Dynamics公司銷售 的懸架特性試驗(yàn)機(jī)。但是此外也可以構(gòu)成其他的試驗(yàn)裝置而進(jìn)行試驗(yàn)。
首先，針對(duì)測(cè)定轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力的方法進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示，進(jìn)行如下安裝車輛固定于SPMM并且車輛的前輪 置于SPMM上的可旋轉(zhuǎn)的圓板上。接下來(lái)，首先通過(guò)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施 方式對(duì)車輛的前輪施加沿操縱方向的力矩。這是通過(guò)使SPMM的圓板 旋轉(zhuǎn)而使車輛前輪轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)車輛的轉(zhuǎn)向盤預(yù)先處于固定狀態(tài)，測(cè)量在 圓板的旋轉(zhuǎn)所致的車輛前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)下所傳至轉(zhuǎn)向盤的扭矩大小。
圖2是表示通過(guò)上述操作而得到的、與施加于前輪的力矩相對(duì)應(yīng)的 傳至轉(zhuǎn)向前輪的扭矩大小的圖，是表示扭矩傳輸函數(shù)的圖表。
在圖2所示的圖表中，x軸表示施加于前輪輪胎的力矩大小，y軸 表示傳至轉(zhuǎn)向盤的力矩大小。在圖表中，Mz是指將z軸設(shè)為與地面垂 直的方向時(shí)z方向的力矩(或扭矩)。在圖表中，例如在"-400"那樣 的數(shù)值中，"-"標(biāo)號(hào)表示從上方觀察轉(zhuǎn)向盤時(shí)將轉(zhuǎn)向盤向左側(cè)旋轉(zhuǎn)的力 矩，"+，，標(biāo)號(hào)(圖中省略)表示將轉(zhuǎn)向盤向右側(cè)旋轉(zhuǎn)的力矩。另外，在 y軸上，轉(zhuǎn)向扭矩的情況下，對(duì)于欲使轉(zhuǎn)向盤朝左側(cè)旋轉(zhuǎn)的力矩使用"-" 標(biāo)號(hào)，對(duì)于意欲朝右側(cè)旋轉(zhuǎn)的力矩使用"+"標(biāo)號(hào)。試驗(yàn)結(jié)果的圖表如圖表所示，可知表示滯后回線。圖表的滯后回線
中，"W，，標(biāo)號(hào)表示寬度，"H，，表示大小，便于使用。
在圖表中，表示滯后回線的理由起因于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力，特別是 上述試驗(yàn)中，由于轉(zhuǎn)向盤處于固定狀態(tài)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，因此沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)向柱 中的摩擦力。因此，如從圖2所示的圖表可見(jiàn)，滯后回線是在轉(zhuǎn)向齒條 中的摩擦力。
因此，如果齒條中的摩擦力為Friction tire-rack，則齒條中的摩擦 力可以用下式(1)表示。
Friction tire-rack=W/2(1)
在圖表中，以如下的方式來(lái)表示滯后回線，即，在向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎 而扭矩為0的輪胎Mz點(diǎn)，和在向左持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎后再次將輪胎向相反 方向開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)而扭矩為0的點(diǎn)中，以W來(lái)表示輪胎Mz的點(diǎn)間的寬度， 其結(jié)果是，在施加W/2輪胎Mz時(shí)，轉(zhuǎn)向盤中的扭矩(即，轉(zhuǎn)向前輪扭 矩)為0，根據(jù)上述情況，可以導(dǎo)出齒條的摩擦力如上式(1)為W/2 的等式。
圖2的圖表中，！^是轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力傳至轉(zhuǎn)向盤時(shí)的摩擦力大 小，這將在后面敘述求出轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力時(shí)使用。Hi可以如下求出。
在圖表中，施加于輪胎的Mz為O時(shí)，±1^/2的扭矩傳至轉(zhuǎn)向盤。 因此，HV2表示轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力傳至轉(zhuǎn)向盤時(shí)摩擦力大小。
Friction Steering wheel-rack= HJ2( 2 )
接下來(lái)，針對(duì)測(cè)定轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力的方法進(jìn)行說(shuō)明。
在測(cè)定轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力的方法中，用于測(cè)定的裝置構(gòu)成如圖3照 片圖所示，將按照測(cè)定轉(zhuǎn)向盤中的轉(zhuǎn)矩大小，向轉(zhuǎn)向盤施加正弦波形的 輸入的方式構(gòu)成的裝置安裝于車輛轉(zhuǎn)向盤上來(lái)構(gòu)成裝置。這樣的裝置為 本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，未必一定是正弦波形，只要是引起轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn) 的裝置即可。
如上配置的狀態(tài)下為了測(cè)定轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力，在將前輪設(shè)為自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，優(yōu)選對(duì)轉(zhuǎn)向盤施加正弦波形的輸入，測(cè)定轉(zhuǎn)向盤中的力 矩。
根據(jù)上述情況得到的結(jié)果以圖4的圖表予以表示。
在圖表中，x軸表示使轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)的角度，y軸表示在轉(zhuǎn)向盤中測(cè) 到的扭矩大小。在圖表中，例如在"-600"所示的數(shù)值中，"-"標(biāo)號(hào)表 示以0作基準(zhǔn)向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，數(shù)值600是用于表示將轉(zhuǎn)向盤向左側(cè) 旋轉(zhuǎn)約2團(tuán)的旋轉(zhuǎn)大小的數(shù)值。另外，y軸如圖2的圖表那樣表示轉(zhuǎn)向 前輪扭矩的大小。
由表示試驗(yàn)結(jié)果的圖表可知，結(jié)果表示滯后回線。其理由是因?yàn)檗D(zhuǎn) 向系統(tǒng)的摩擦力的緣故，在上述試驗(yàn)中，由于轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向齒條兩者均 會(huì)作動(dòng)，因此上述兩個(gè)部分中摩擦力同時(shí)產(chǎn)生。因此，為了求出轉(zhuǎn)向柱 中的摩擦力，可以通過(guò)在式(2)中減去圖2中的轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力， 得到下述式(3)。
Friction column- ( Hrl^ ) /2( 3 )
使轉(zhuǎn)向盤從不向任意一側(cè)旋轉(zhuǎn)的中立位置(0度)向右側(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)， 圖4的圖表可知，發(fā)生+H/2的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)向右側(cè)旋轉(zhuǎn)約2圏后再次向相 反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在轉(zhuǎn)向盤處于中立位置的情況下，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向前輪的扭矩 大小為-H/2的扭矩。然而，由于處于完全未從輪胎側(cè)施加扭矩的狀態(tài)， 因此可知因摩擦力而發(fā)生上述扭矩。
如果減去上述摩擦力大小中的上述求得的齒條的摩擦力效果，則可 以求得轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力的大小。據(jù)此可以導(dǎo)出上述的式(3)。
如上所述，可以對(duì)任意車輛求出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力、即轉(zhuǎn)向齒條中 的摩擦力和轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力而無(wú)需將車輛分解后對(duì)各個(gè)部件試驗(yàn)。
下面，將針對(duì)將上述本發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法用于 車輛的試驗(yàn)例，和車輛行駛時(shí)轉(zhuǎn)向盤發(fā)生的轉(zhuǎn)向扭矩的模擬進(jìn)行說(shuō)明。
將本發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法以SUV (sport utility vehicle)車輛為對(duì)象使用進(jìn)行試驗(yàn)。圖5和圖6是如圖2和圖4那樣的 圖表，是扭矩傳輸函數(shù)和針對(duì)轉(zhuǎn)向前輪位置的轉(zhuǎn)向前輪扭矩的圖表。相
7對(duì)于SUV車輛使用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表示出形式類似于圖2和圖4的圖表。
使用根據(jù)上述得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如下表所示，可以使用上述的數(shù)學(xué) 式導(dǎo)出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的齒條和轉(zhuǎn)向柱中各自的摩擦力。
w5 7. 17 Nm
Hi16 7 Nm
H22 . 7 9 Nm
摩擦力(齒條)2 8. 5 9 Nm
摩擦力(轉(zhuǎn)向柱)0. 5 6 Nm
可以使用根據(jù)上述得到的數(shù)據(jù)，通過(guò)模擬計(jì)算車輛行駛時(shí)轉(zhuǎn)向盤所 發(fā)生的轉(zhuǎn)向扭矩。在上述模擬中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地構(gòu)成程序 或者商業(yè)購(gòu)入進(jìn)行使用。
圖7所示的圖表同時(shí)表示通過(guò)模擬而得到的結(jié)果、和在實(shí)際車輛中 使用傳感器測(cè)量得到的結(jié)果，根據(jù)上述兩個(gè)結(jié)果，可以確認(rèn)由模擬得到 的結(jié)果與測(cè)量出來(lái)的結(jié)果類似。
因此，通過(guò)使用本發(fā)明所提出的方法，可以正確抽出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩 擦力。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)較少的時(shí)間和工作求得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力而 無(wú)需將車輛分解后對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法，其特征在于，包括在將轉(zhuǎn)向盤固定的狀態(tài)下，對(duì)車輛前輪向操縱方向施加力矩，測(cè)定傳至上述轉(zhuǎn)向盤的扭矩大小的步驟；根據(jù)上述所測(cè)定的扭矩，求出轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力傳至轉(zhuǎn)向盤時(shí)的摩擦力H1/2的步驟；在前輪為自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向盤施加使其旋轉(zhuǎn)的方式的輸入，測(cè)定轉(zhuǎn)向盤中的力矩大小的步驟；根據(jù)上述步驟，導(dǎo)出包括轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力H2/2和上述H1/2這兩者的合成摩擦力的步驟；以及從上述合成摩擦力中減去上述H1/2，從而導(dǎo)出轉(zhuǎn)向柱中的摩擦力的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法，其 特征在于，對(duì)轉(zhuǎn)向盤施加的使其旋轉(zhuǎn)的方式的輸入是正弦波形的輸入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法，其 特征在于，在求出上述轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力的步驟中，將下述輪胎力矩的點(diǎn)間 的寬度的一半作為齒條中的摩擦力，即向左側(cè)旋轉(zhuǎn)輪胎而扭矩為0的 輪胎力矩點(diǎn)，和將輪胎在持續(xù)向左側(cè)旋轉(zhuǎn)后再次向相反方向開(kāi)始旋轉(zhuǎn)而 扭矩為0的點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法，其 特征在于，在求出上述轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力的步驟中，下述扭矩間差值的一半 是轉(zhuǎn)向齒條中的摩擦力傳至轉(zhuǎn)向盤時(shí)的摩擦力即向左側(cè)旋轉(zhuǎn)輪 胎而在扭矩為O的輪胎力矩點(diǎn)處傳至轉(zhuǎn)向前輪的扭矩，和將輪胎向左側(cè) 持續(xù)旋轉(zhuǎn)后再次向相反方向開(kāi)始旋轉(zhuǎn)而在扭矩為O的點(diǎn)處傳至轉(zhuǎn)向前輪 的扭矩。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以求得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力的車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的摩擦力測(cè)定方法，而無(wú)需將車輛分解后對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01M13/02GK101672706SQ200810178969
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者吉基儐 申請(qǐng)人:韓國(guó)輪胎株式會(huì)社