具有损伤程度自诊断系统的汽车机电转向装置 【技术领域】
本发明涉及具有损伤程度自诊断系统的汽车机电转向装置。
背景技术
汽车机电转向装置遭受高负载集合以及由于布置在发动机的空间而遭受高温。在通常情况下其具有一个电伺服马达用于产生辅助力矩，其援助由驾驶员扭转的转向力矩。尤其是伺服马达的传动级有时也特别使转向装置的另外元件遭受一个特别大的应力，如此在这个位置上可能发生增大的磨损。
可是在实践中很难确定转向装置地应力状态或者损伤状态，因为对此必须拆卸汽车的转向装置并分解为单个元件。为了避免高的维修费用，因此以较高的安全余量设计转向装置的元件，因为从安全角度无论如何避免转向装置失效。
【发明内容】
本发明制定的目标是，考虑保持高度安全并且较低维修费用的条件下寻找新的解决方案，其能更好地了解转向装置的应力状态或者损伤状态。
为了解决该任务提出具有损伤程度自诊断系统的机电转向装置，该自诊断系统包含如下元件：
-用于检测转向装置的系统温度T的装置，
-用于检测驾驶员扭转的转向力矩MF的装置，
-用于检测转向装置的电伺服马达的辅助力矩MS的装置，和/或
-用于检测电伺服马达的转向电流i的装置，和
-用于检测运行小时t的装置，以及
一个控制与分析设备，其依赖于检测值把一个特征值确定为损伤程度s并且在超过预定损伤程度的情况下产生一个告警信号。
已经指出，根据这些参数中的至少一个参数已经可以表明转向装置的损伤程度。可以有选择地或也可以共同检测辅助力矩MS和转向电流i。
检测的值浓缩为一个唯一的特征值，其代表当前的损伤程度s。通过与一个预定的损伤程度比较可以简单地产生一个告警信号，根据该信号例如可以详细检查转向装置或更换转向装置。
通过由此产生的、更好的监控转向装置中的磨损原则上能够在不损伤安全的情况下坚固地并且以较低的部件重量进行转向。
根据本发明的一个有益扩展在韦勒疲劳曲线的基础上确定特征值。在增强或变换的拉伸应力、弯曲应力或扭应力的情况下从扭转持久试验中测定专业人员公知的所述曲线(DIN 50100和50113)并且该曲线表明关于加载循环数的对数的应力振幅。此外对于各个部件预先确定与韦勒疲劳曲线一致的功能或依赖于上述参数的特性曲线族。
此外在超过预定损伤程度的情况下可以降低伺服马达的电转向援助或完全断开。
为了改善确定的损伤程度s的有效性，根据本发明的另一个扩展除了所测定的值之外，还在确定特征值的过程中引入至少一个所测值的梯度。
由于传动级在伺服马达上特别遭受高的应力，因为其还挡住公路的撞击，根据本发明的另一个有益扩展为了检测伺服马达的辅助力矩检测该马达的转子转动。根据伺服马达的转子转动能够非常有利地分析撞击并且在其损伤作用中评价撞击。
为了改善转子转动的分析此外最好确定伺服设备的转子转动的梯度。将该梯度同样引入特征值的确定过程中，也就是说较大的梯度引起特征值的快速增加并因此引起确定的损伤程度的快速增加。
根据本发明的另一个有益扩展，为了检测转向装置的系统温度在该转向机构上设定多个温度传感器。原则上虽然通过一个唯一的温度传感器也能够确定系统温度。可是通过细微差别的温度分析得到关于损伤程度s的准确结论。主要在热最大应变位置设定温度传感器。如此例如在转向装置的传动机构上、特别在转向装置的蜗杆传动装置上存在一个温度传感器。此外可以在转向装置的伺服马达上布置一个温度传感器。
根据本发明的损伤程度自诊断系统可以并入与汽车成为一体的中央诊断设备中。如此设备例如公开于EP 0949122方式2中，其公开的内容结合于此。如此该损伤程度自诊断系统与中央诊断设备的一个微处理器可以如此协作，将所确定的损伤程度s和/或存在的告警信号w连续或间歇地传递给中央诊断设备。也可以考虑通过中央诊断设备的微处理器询问损伤程度自诊断系统。由此转向装置的监控能够集成在一个与汽车成为一体的诊断系统中，该诊断系统还能监控汽车的其它元件，比如发动机、制动器、传动装置或气囊。
【附图说明】
下面根据在图中描述的实施例详细阐述本发明。图指出：
图1根据本发明的机电转向装置的实施例的损伤程度自诊断系统的概括描述，和
图2按照本发明的机电转向装置的实施例的概括描述。
【具体实施方式】
实施例指出了具有电辅助传动装置的汽车机械转向装置1，该转向装置在此例如形成为具有用于轿车的辅助传动装置的齿条转向装置。
汽车转向装置1包含一个转向齿轮箱2，在该齿轮箱内操纵杆3轴向移动。在操纵杆的末端分别铰接二个轨距拉杆5和6，其通向汽车的转向车轮。
在转向齿轮箱2中带动转向盘轴7，其与方向盘连接。在转向齿轮箱2中设定一个小齿轮，其与操纵杆3啮合，以便把驾驶员在方向盘上扭转的转向指令转化为操纵杆3的轴向移动，在图2中通过双箭头表明。
此外在转向齿轮箱2上安置一个伺服马达8或伺服马达集成在该齿轮箱中，该伺服马达具有与操纵杆3同轴布置的转子。附属的定子固定在转向齿轮箱2上。在这个在此描述的实施例中伺服马达援助驾驶员方面扭转的转向力矩MF。在断开电转向力援助的情况下还可以手动转向汽车。
可是在该实施例的一个变形中也能够单独地以传感器方式检测驾驶员方面的转向指令或者方向盘的位置，并且已检测的位置信息、也许是在中间连接调整设备的情况下用于控制伺服马达8。
此外机电转向装置1包含一个自诊断系统10，以该系统确定转向装置的损伤程度s并且在超过一个预定损伤程度的情况下警告驾驶员。驾驶员然后可以采取适当的对策，比如保养或修理。
根据已检测的转向装置的参数确定损伤程度s，从参数中借助于预定的分析规则确定独特的、代表损伤程度s的特征值。对此该分析规则依据以韦勒疲劳曲线形式的经验检查，该曲线例如作为依赖于检测的参数的特征曲线族存放在存储设备17中。
正如图2指出的，该自诊断系统10包含用于检测转向装置的系统温度T的装置11。原则上可以通过一个在适当位置安置的温度传感器实现该检测。可是最好为了准确反映系统温度T设置多个温度传感器。这些传感器特别布置在大的热负荷的位置上。如此一个温度传感器例如可以布置在转向装置的传动机构上、特别布置在转向装置的蜗杆传动装置上。另一个温度传感器9优选地处于转向装置的伺服马达8上。
此外自诊断系统10包含一个用于检测由驾驶员扭转的转向力矩MF的装置。
为了反映伺服马达8的使用强度，还设定用于检测电子伺服马达8的辅助力矩MS的装置13和/或用于检测电子伺服马达8的转向电流i的装置14。
最后为了计算损伤程度s通过适当的装置15检测运行小时t。
在一个控制与分析设备16中借助于上述分析规则分析上述参数。如果特征值超过预定的损伤程度，则可以产生一个告警信号并显示给驾驶员。有选择地或补充地也可以告知驾驶员所确定的损伤程度。
在超过预定的损伤程度时还可以自动降低伺服马达8的电转向援助或完全断开。
在前面阐述的自诊断系统10的一个变形中在分析时附加也可以同时考虑上述参数的梯度。如果例如由于公路的碰撞而转向装置发生显著应变，驾驶员几乎不可能对此察觉，因为伺服马达8的传动装置挡住该碰撞。可是例如通过分析伺服马达8的转子转动识别该碰撞。
为了这个目的借助于适当的传感器检测转子转动。从中例如能够推导出伺服马达8的辅助力矩MS。
尤其还可以确定伺服马达8的转子转动的梯度并且共同引入到特征值的确定过程中。检测的转子转动的梯度越大伺服马达8的传动机构的负载也越大。从而在转子转动时，较大的梯度引起特征值的快速增加并因此引起确定损伤程度s的快速增大。
原则上损伤程度自诊断系统10可以独立于汽车中其它的诊断系统运行。可是损伤程度自诊断系统10也能够并入与汽车成为一体的中央诊断设备中，其例如在EP 0 949 122 A2中描述。在汽车中有助于降低维修费用的这个诊断设备包含一个微处理器，其用于读出汽车电子控制设备的故障存储器中的出错信息，比如在发动机控制设备、制动控制设备、传动控制设备或气囊控制设备中读出。
现在可以如此驱动EP 0 949 122 A2中描述的微处理器，使其排除告警信号w的存在。此外也能够把实际的损伤程度s传送给微处理器，如此把该信息传递给驾驶员或当在车间内检验时可以检查该信息。
根据本发明的自诊断系统10以优选的方式能够在转向装置的运行中分析损伤，如此可以在可能的系统失效之前及时警告汽车驾驶员。
可是本发明不局限于所描述的实施例和与之相关描述的变形，而是包含全部在权利要求所限定的解决方案。
参考符号表
1.汽车转向装置
2.转向齿轮箱
3.操纵杆
4.操纵杆
5.轨距拉杆
6.轨距拉杆
7.转向盘轴
8.伺服马达
9.温度传感器
10.自诊断系统
11.用于检测转向装置的系统温度的装置
12.用于检测由驾驶员扭转的转向力矩的装置
13.用于检测转向装置的电伺服马达的辅助力矩的装置
14.用于检测电伺服马达的转向电流的装置
15.用于检测运行小时的装置
16.控制与分析设备
17.存储设备
i 转向电流
MF转向力矩
MS伺服马达的辅助力矩
s 损伤程度
T 温度
t 时间/运行小时
w 告警信号