。因为这种变化可以发生得 很快，驾驶员可能没有任何预警，其需要转向车辆的努力已被感谢地改变。转向努力的增加 可导致危及车辆运行的情况。
[0043] 尽管用于车辆转向的电动助力系统的此类故障是极为罕见的，在汽车行业仍然需 要电动转向系统，在极为罕见的主电动转向助力系统故障时，其提供备份电源助力。
[0044] 本发明是针对第二电动助力系统，其可向转向轮和转向柱提供一定水平的电动助 力，从而当主电动转向助力系统发生故障时允许驾驶员安全驾驶车辆。如图4所示，转向轮 51附接到转向柱55。转向柱附接到中间轴59并且中间轴连接到转向齿条61。转向齿条以 如前所述的方式工作，并且具有连接到车辆的转向轮的端部。转向轮51的旋转通过转向柱 55在中间轴59中转移到转向齿条61。转向轮的旋转运动是以本领域技术人员已知的方式 在转向齿条61上转换成水平运动。
[0045] 电动电机7、12可被用来提供电动助力，以减少车辆驾驶员的必须输入给转向轮 51的努力，从而改变连接到转向齿条61的转向轮的方向。以本发明申请之前所述的方式， 电动电机12可附接到转向柱55。以本发明申请之前所述的方式，电动电机7可附接到转向 齿条61。电动电机的位置是设计选择的问题，它可以被放置在任何位置，仍然可与本发明的 装置工作。电动电机提供的电动助力具有汽车工业多年已知的许多优点。
[0046] 本发明的第二电动助力装置65被设计提供一定水平的电动助力，以减少转向努 力从而以安全的方式转向车辆。装置65被设计为，只有当车辆使用的主电动助力系统发生 故障时，才可被激活和啮合。在今天计算机控制的车辆中，监控系统可被附接到主电动助 力系统以产生信号，如果主电动助力系统不能正常工作或者主系统提供的助力有显著的减 少。也可以提供传感器56,其附接到转向柱55,其监控需要的扭矩水平以旋转该转向柱。 如果传感器确定扭矩水平已超过预定值，这将表明用于转向车辆的主电动助力系统已达到 故障点，其中需要用来改变转向轮的方向的扭矩水平高得令人无法接受。如果利用这样的 传感单元，设计可考虑特性例如刚度和摩擦，其中转向感觉是个问题。此类传感单元56的 示例如图7所示。传感单元测量幅度和频率以测量系统中的扭转并计算所施加的扭矩。此 类传感单元通常可从供应商如Gol ledge (戈利奇）、Al lied Electronics (联合电子）和 Honeywell (霍尼韦尔）处获得。传感单元通常包括激励和评价单元35、无线信号耦合器37 和表面声波传感器39。此类传感单元基于超声波测量并且具有比转向柱55和中间轴59的 组件高得多的刚度，从而系统的整体刚度的影响可以忽略不计。应该注意的是，可以使用其 它方式来确定什么时候主电动助力中有故障或错误提供给车辆的转向柱。可以理解，任何 这些额外的系统可被用来确定主电动助力系统有问题并且需要第二电动助力来减少必要 的转向努力从而控制车辆到可接受的水平。
[0047] 第二动力助力装置65在图5和图6中位于转向柱55上，而主电动助力电机7、12 位于转向齿条61上。然而如前所述，可以理解，主电动助力装置和第二电动助力装置的位 置可以是转向柱或转向齿条，而不影响任何装置的操作。第二电动助力装置具有锁定或啮 合单元71，其锁定角度齿轮70到转向柱55。锁定单元71是由发送到连接器72的信号促 使啮合的。该信号是由之前描述的监控系统中的一个确定的，其确定主电动助力系统不在 可接受的助力水平上运行。当信号被连接器72接收时，信号被发送到锁定单元71以啮合 齿轮70与位于转向柱55中的转向轴74。第二电动电机75具有输出轴77并且蜗杆齿轮 79被安装在输出轴的一端，其从电动电机75延伸。蜗轮齿轮被安排与转向轴74上的齿轮 70啮合。电源81可操作连接到第二电动电机75。电源81被连接以提供电源给第二电动 电机。当接收到第二电动助力装置的信号时，其说明主电动电机不在可接受的水平上运行， 贝IJ第二电动助力电动电机是仅仅运行的。电源可以是电池、电容器，或其它来源的电能，其 适于操作第二电动电机75以提供可接受的第二水平动力助力给车辆的转向系统。电源81 也可被设计用来提供动力给第二电动电机，仅仅有一段时间但足够让车辆驾驶员处理主电 动电机提供的电动助力的减少。对于汽车电池供应仍然可获得的故障模式，跛行的家庭服 务类型更有可能。在其它情况下，在汽车电池供应不可获得的故障模式中，辅助但内置的能 源可被设计成如电池组或电容器。
[0048] 也可利用提供给连接器72的信号发送信号给主电动助力系统从而脱离主电动电 机7、12与啮合的转向柱55或转向齿条61。因此，信号可被用来有效地去除主电动电机，其 可操作连接到转向系统。通过断开主电动电机与转向系统，转动转向轮以改变转向轮的位 置所需的努力将不需要克服由主电动电机提供的任何阻力。
[0049] 第二动力助力装置被设计提供的助力水平约小于由主电动电机7、12提供的一 半。已被发现，这种水平的动力助力对允许驾驶员有足够的动力以安全的方式轻松地操作 车辆是有效的。事实上实践中已经发现，第二电动电机可以向转向系统提供的助力水平是 主电动电机7、12提供的约25%-约15%，而不会显著危及驾驶员控制车辆转向的能力。然 而，第二电动电机75提供的动力助力的减少可警告驾驶员，用于车辆转向的主电动助力系 统有故障。这允许驾驶员采取适当的措施以确保车辆以安全的方式运行。
[0050] 电源81被用来操作第二电动电机75,其被设计成在预定的时间内提供电能给第 二电动电机。通常利用电池、电容器或其它装置向第二电动电机提供动力将仅有足够运行 第二电动电机一段时间的能量。第二电动电机和电源81通常不被设计成置换用于车辆转 向系统的主电动助力。相反地，电源81和第二电动电机75被设计成允许转向系统被用在 较低的助力水平下从而向驾驶员提供警告电动转向助力系统有问题并且给驾驶员足够的 时间来采取适当的行动从而在不断变化的情况下安全操作车辆。
[0051] 本发明的第二动力助力装置65可被设计成与主电动电机7、12 -起合作。在该配 置中，输出轴77连接到第二电动电机75。连接器73被提供在第二动力助力装置上并且连 接器73可操作连接到车辆的ECU。主助力和第二助力可以这样的方式进行控制，它们合作 提供所需的助力水平。通过啮合离合器，该控制还可实现啮合和脱离策略，如此或者主转向 在故障的情况下被脱离以减少第二系统所需的扭矩，或者在故障的情况下啮合第二系统， 如果持续啮合对摩擦力和惯性原理来说是个问题。
[0052] 作为示例，当ECU确定主电动助力系统无法提供足够水平的助力时，ECU将发送信 号给连接器73。被用来操作第二电动电机75的电源81被设计成在车辆正常运行期间保持 其最大输出。电源81可被如此设计，它可提供能量给与车辆的其它动力系统分开的第二电 动电机75。作为示例，使用电池或电容器作为电源81将允许存储电能在必要时被用于操作 第二电动电机75。车辆的主电动系统的故障将不会导致作为电源81的电池或电容器的故 障。这提供了有效的备份电动转向助力系统，其不受车辆中其它系统的故障影响。
[0053] 表格1中给出了辅助系统的设计实例。
[0055] 本发明的上述描述是为了示例性的目的。本领域技术人员可以理解，可进行各种 改变和修改而不背离本发明的范围。因此，上述描述全部被构造成说明性的而不是限制性 的，本发明的范围仅由所附权利要求定义。
【主权项】
1. 一种转向系统，用于控制车辆至少一端的轮子，包含： 转向柱； 转向齿条，连接到所述车辆至少一端的轮子； 第一转向助力电机，用于辅助将运动从所述转向柱转移到所述转向齿条从而控制所述 轮子的位置到期待的位置； 传感器，用于确定所述第一转向助力电机中的故障； 第二转向助力电机，用于辅助将运动从所述转向柱转移到所述转向齿条，当所述第一 转向助力电机故障时，所述第二转向助力电机被所述传感器单独激活，所述第二转向助力 电机提供的转向助力小于所述第一转向助力电机的1/2。2. 权利要求1的所述系统，其中所述第二转向助力电机是电动电机。3. 权利要求2的所述系统，其中所述第二转向助力电机可操作附接到转向柱，其连接 转向轮到所述转向齿条。4. 权利要求2的所述系统，其中所述第二转向助力电机可操作附接到所述转向齿条。5. 权利要求1的所述系统，其中监控系统可操作连接到所述传感器，当所述传感器确 定所述第一转向助力电机运行不能常时，所述监控系统提供信号。6. 权利要求1的所述系统，其中所述传感器是超声波测量装置。7. 权利要求1的所述系统，其中电源向所述第二转向助力电机提供动力。8. 权利要求7的所述系统，其中所述电源是电池或电容器。9. 权利要求5的所述系统，其中所述信号激活锁定单元，从而可操作连接所述第二转 向助力电机与所述转向柱。10. 权利要求1的所述系统，其中所述第二转向助力电机提供的助力是所述第一转向 助力电机提供的约15% -约25%。11. 权利要求9的所述系统，其中所述第二转向助力电机可操作连接到所述第一转向 助力电机。
【专利摘要】本发明涉及一种主电动助力，其在主转向系统故障的情况下辅助第二候补转向。主系统和候补系统可基于转向柱或转向齿条，或者任何这两者的组合。第二转向助力系统是一种低成本的设计，其保证转向扭矩水平不会超过预定值。第二电动转向助力的交付通常小于主转向助力系统提供的助力的50％。第二系统提供的助力水平足够提供车辆的安全操作。
【IPC分类】B62D5/04
【公开号】CN105050883
【申请号】CN201480017285
【发明人】伊斯迈尔·达勒, 皮埃尔·阿布德
【申请人】罗伯特·博世汽车转向有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2014年1月21日
【公告号】EP2945833A1, US20150360716, WO2014113775A1