用于评估车辆转向系统的方法和系统

摘要

提供了用于评估车辆的转向系统的方法和系统，其中所述转向系统包括转向柱、转向齿条和小齿轮。当转向系统安装到测试系统上时操纵所述齿条。当转向系统安装到测试系统上时也操纵所述转向柱。从所述齿条的操纵和转向柱的脉动采集数据，用于评估所述转向系统。

权利要求

1.一种用于使用测试系统评估车辆的转向系统的方法，所述转向系统包括转向柱、转向齿条和小齿轮，所述方法包括如下步骤：在测试系统上操纵所述齿条；

在测试系统上操纵所述转向柱；

当所述齿条和转向柱正在被操纵的同时采集数据，用于评估所述转向系统，所述数据包括应用到齿条的力、齿条的加速度、齿条壳体的加速度、在第一角度处在方向盘的外径附近测量的第一方向盘加速度、以及在第二角度处在方向盘的外径附近测量的第二方向盘加速度，第二角度与第一角度隔开约180度；和使用所述数据计算与转向系统相关的值，所述值选自由以下各项构成的组：所述转向系统的齿轮机构敏感度、齿轮机构刚度、齿轮机构阻抗和电机比值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述转向系统包括方向盘体；

所述测试系统包括致动器；和

操纵所述转向柱的步骤包括在测试系统上对方向盘体施加脉动的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其中采集数据的步骤包括以下步骤：当所述齿条正在被操纵时测量施加到所述齿条的力。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

采集数据的步骤还包括当所述齿条正在被操纵时测量所述齿条的加速度的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述转向系统包括方向盘体；和

采集数据的步骤还包括当所述转向柱正在被操纵时测量所述方向盘体的加速度的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其中采集数据的步骤还包括当所述转向柱正在被操纵时测量转向角度的步骤。

7.一种使用测试系统评估车辆的转向系统的方法，所述转向系统包括转向柱、转向齿条和小齿轮，所述方法包括如下步骤：在测试系统上操纵所述齿条；

在测试系统上操纵所述转向柱；

当所述齿条和转向柱正在被操纵的同时采集数据，用于评估所述转向系统，所述数据包括应用到齿条的力、齿条的加速度、齿条壳体的加速度、在第一角度处在方向盘的外径附近测量的第一方向盘加速度、以及在第二角度处在方向盘的外径附近测量的第二方向盘加速度，第二角度与第一角度隔开约180度；

确定用于所述数据的最大角加速度时间；和

使用所述数据的一部分来计算与转向系统相关的值，所述数据的一部分与对应于所述最大角加速度时间的窗口相对应。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

当所述齿条正在被操纵时测量施加到所述齿条的力；和当所述齿条正在被操纵时测量所述齿条的加速度。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：

所述转向系统包括方向盘体；和

所述方法还包括：

当所述转向柱正在被操纵时测量所述方向盘体的加速度；和当所述转向柱正在被操纵时测量转向角度。

10.根据权利要求7所述的方法，所述值选自由以下各项构成的组：转向系统的齿轮机构刚度、转向系统的齿轮机构阻抗、转向系统的传动比、转向系统的齿轮机构敏感度和转向系统的电机比值。

11.一种评估车辆的转向单元的系统，所述转向单元包括转向柱、转向齿条和小齿轮，所述系统包括：配置为在测试系统上操纵所述齿条的第一致动器；

配置为在测试系统上操纵所述转向柱的第二致动器；

传感器单元，配置为当所述齿条和转向柱正在被操纵时获取数据，用于在评估所述转向单元时使用，所述数据包括应用到齿条的力、齿条的加速度、齿条壳体的加速度、在第一角度处在方向盘的外径附近测量的第一方向盘加速度、以及在第二角度处在方向盘的外径附近测量的第二方向盘加速度，第二角度与第一角度隔开约180度；和处理器，连接到传感器单元并且配置为使用所述数据计算以下的一个或多个：转向单元的齿轮机构刚度、齿轮机构阻抗、齿轮机构敏感度和电机比值。

12.根据权利要求11所述的系统，还包括：第一传感器，配置为当所述齿条正在被操纵时测量应用到所述齿条的力；和第二传感器，配置为当所述齿条正在被操纵时测量所述齿条的加速度。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述转向单元包括方向盘体，并且所述第二致动器配置为通过在测试系统上对方向盘施加脉动来操纵所述转向柱。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述转向单元包括方向盘体，并且所述传感器单元包括：第一传感器，配置为当所述转向柱正在被操纵时测量所述方向盘体的加速度；

第二传感器，配置为当所述转向柱正在被操纵时测量转向角度。

15.根据权利要求11所述的系统，其中所述处理器配置为使用所述数据计算转向单元的传动比。

说明书

用于评估车辆转向系统的方法和系统

技术领域

[0001] 本发明总地涉及车辆，更具体地，涉及用于评估车辆的转向系统的方法和系统。

背景技术

[0002] 车辆转向系统包含各种部件和/或子系统，例如方向盘、转向柱、齿条和小齿轮。通常难以评估车辆转向系统和/或其各种部件和/或子系统。例如，当车辆在操作时，可能难以将车辆转向系统、其部件和/或子系统的特性从其他因素（例如其他车辆系统的操作、车辆的驾驶员操作特性、环境条件等）分开。

[0003] 因此，期望提供一种改进的方法，用于例如在车辆转向系统被集成到车辆中之前测试车辆转向系统。还期望提供一种用于这种车辆转向系统测试的改进程序产品和改进系统。此外，结合附图及此背景技术，从下面的本发明详细描述和所附权利要求可清楚本发明的其它期望特征和特性。

发明内容

[0004] 根据示例性实施例，提供了一种用于使用测试系统评估车辆的转向系统的方法，所述转向系统包括转向柱、转向齿条和小齿轮。所述方法包括如下步骤：在测试系统上操纵所述齿条；在测试系统上操纵所述转向柱；和当所述齿条和转向柱正在测试系统上被操纵的同时采集数据，用于评估所述转向系统。

[0005] 根据另一个示例性实施例，提供了一种用于使用测试系统评估车辆的转向系统的程序产品，所述转向系统包括转向柱、转向齿条和小齿轮。所述程序产品包括程序和非临时性计算机可读介质。所述程序配置为有助于以下步骤：在测试系统上操纵所述齿条；在测试系统上操纵所述转向柱；和当所述齿条和转向柱正在被操纵的同时采集数据，用于评估所述转向系统。非临时性计算机可读介质承载所述程序并且在其中包含计算机指令用于使得计算机处理器执行所述程序。

[0006] 根据另一个示例性实施例，提供了一种使用测试系统评估车辆的转向单元的系统，所述转向单元包括转向柱、转向齿条和小齿轮。所述系统包括第一致动器、第二致动器和传感器单元。第一致动器配置为在测试系统上操纵所述齿条。第二致动器配置为在测试系统上操纵所述转向柱。传感器单元配置为当所述齿条和转向柱正在被操纵时获取数据，用于在评估所述转向单元时使用。

[0007] 本发明涉及下述技术方案。

[0008] 1. 一种用于使用测试系统评估车辆的转向系统的方法，所述转向系统包括转向柱、转向齿条和小齿轮，所述方法包括如下步骤：

[0009] 在测试系统上操纵所述齿条；

[0010] 在测试系统上操纵所述转向柱；和

[0011] 当所述齿条和转向柱正在被操纵的同时采集数据，用于评估所述转向系统。

[0012] 2. 根据技术方案1所述的方法，其中：

[0013] 所述转向系统包括方向盘体；

[0014] 所述测试系统包括致动器；和

[0015] 操纵所述转向柱的步骤包括在测试系统上对方向盘体施加脉动的步骤。

[0016] 3. 根据技术方案1所述的方法，其中采集数据的步骤包括以下步骤：

[0017] 当所述齿条正在被操纵时测量施加到所述齿条的力。

[0018] 4. 根据技术方案3所述的方法，其中：

[0019] 采集数据的步骤还包括当所述齿条正在被操纵时测量所述齿条的加速度的步骤。

[0020] 5. 根据技术方案1所述的方法，其中：

[0021] 所述转向系统包括方向盘体；和

[0022] 采集数据的步骤还包括当所述转向柱正在被操纵时测量所述方向盘体的加速度的步骤。

[0023] 6. 根据技术方案5所述的方法，其中采集数据的步骤还包括当所述转向柱正在被操纵时测量转向角度的步骤。

[0024] 7. 根据技术方案1所述的方法，还包括以下步骤：

[0025] 使用所述数据计算转向系统的敏感度。

[0026] 8. 根据技术方案1所述的方法，还包括以下步骤：

[0027] 使用所述数据计算转向系统的刚度。

[0028] 9. 根据技术方案1所述的方法，还包括以下步骤：

[0029] 使用所述数据计算转向系统的阻抗。

[0030] 10. 根据技术方案1所述的方法，还包括以下步骤：

[0031] 使用所述数据计算转向系统的传动比。

[0032] 11. 根据技术方案1所述的方法，还包括以下步骤：

[0033] 使用所述数据计算转向系统的电机比值。

[0034] 12. 一种用于使用测试系统评估车辆的转向系统的程序产品，所述转向系统包括转向柱、转向齿条和小齿轮，所述程序产品包括：

[0035] 配置为有助于以下步骤的程序：

[0036] 在测试系统上操纵所述齿条；

[0037] 在测试系统上操纵所述转向柱；和

[0038] 当所述齿条和转向柱正在被操纵的同时采集数据，用于评估所述转向系统；和[0039] 非临时性计算机可读介质，承载所述程序并且在其中包含计算机指令用于使得计算机处理器执行所述程序。

[0040] 13. 根据技术方案12所述的程序产品，其中：

[0041] 所述程序进一步配置为有助于：

[0042] 当所述齿条正在被操纵时测量施加到所述齿条的力；和

[0043] 当所述齿条正在被操纵时测量所述齿条的加速度。

[0044] 14. 根据技术方案12所述的程序产品，其中：

[0045] 所述转向系统包括方向盘体；和

[0046] 所述程序进一步配置为有助于：

[0047] 当所述转向柱正在被操纵时测量所述方向盘体的加速度；和

[0048] 当所述转向柱正在被操纵时测量转向角度。

[0049] 15. 根据技术方案12所述的程序产品，其中所述程序还进一步配置为有助于使用所述数据计算以下的一个或多个：转向系统的刚度、使用所述数据的转向系统的阻抗、使用所述数据的转向系统的传动比、使用所述数据的转向系统的敏感度和转向系统的电机比值。

[0050] 16. 一种评估车辆的转向单元的系统，所述转向单元包括转向柱、转向齿条和小齿轮，所述系统包括：

[0051] 配置为在测试系统上操纵所述齿条的第一致动器；

[0052] 配置为在测试系统上操纵所述转向柱的第二致动器；和

[0053] 传感器单元，配置为当所述齿条和转向柱正在被操纵时获取数据，用于在评估所述转向单元时使用。

[0054] 17. 根据技术方案16所述的系统，还包括：

[0055] 第一传感器，配置为当所述齿条正在被操纵时测量施加到所述齿条的力；和[0056] 第二传感器，配置为当所述齿条正在被操纵时测量所述齿条的加速度。

[0057] 18. 根据技术方案16所述的系统，其中所述转向单元包括方向盘体，并且所述第二致动器配置为通过在测试系统上对方向盘施加脉动来操纵所述转向柱。

[0058] 19. 根据技术方案16所述的系统，其中所述转向单元包括方向盘体，并且所述传感器单元包括：

[0059] 第一传感器，配置为当所述转向柱正在被操纵时测量所述方向盘体的加速度；

[0060] 第二传感器，配置为当所述转向柱正在被操纵时测量转向角度。

[0061] 20. 根据技术方案16所述的系统，还包括：

[0062] 处理器，连接到传感器单元并且配置为使用所述数据计算以下的一个或多个：转向单元的刚度、使用所述数据的转向单元的阻抗、使用所述数据的转向单元的传动比、使用所述数据的转向单元的敏感度和转向单元的电机比值。

附图说明

[0063] 下面结合附图描述本公开，其中相同的附图标记指代相同的元件，其中：

[0064] 图1为根据示例性实施例用于评估车辆的转向系统的测试系统的示意图，与示例性车辆转向系统一起描述；

[0065] 图2是根据示例性实施例用于评估车辆的转向系统并且可以结合图1的测试系统和车辆转向系统的方法的流程图；和

[0066] 图3A和3B包括根据本示例性实施例的经由图2的方法的步骤产生的各种复量比值的图形表示，包括齿轮机构刚度、传动比、齿轮机构敏感度、齿轮机构阻抗和电机比值。

具体实施方式

[0067] 下面的详细描述实质上仅仅是示例性的，而不是意欲限制本公开或其应用和使用。另外，也无意通过前面背景技术或后面详细说明中存在的任何理论来约束。

[0068] 图1是根据示例性实施例用于车辆转向系统11的测试系统10的示意图。测试系统10配置为评估和分析车辆转向系统及其各种部件，例如如下所述。测试系统10优选使用图2中描述并且在下面结合其进一步描述的方法90的步骤来执行这样的评估和分析。

[0069] 车辆转向系统11包括方向盘体12、转向柱组件14、具有齿条壳体17的齿条16、控制小齿轮18、电动机19（在车辆转向系统11包括电子助力转向系统的实施例中）、辅助小齿轮20、可选的一个或多个拉杆22和中间轴13。转向柱组件14被连接到方向盘体12，并且由此可旋转运动。转向柱组件14至少配置为至少部分基于方向盘体12的运动辅助车辆车轮的运动。具体而言，方向盘体12的操作引起转向柱组件14和中间轴13的旋转运动，其继而经由控制小齿轮18和辅助小齿轮20引起齿条16和拉杆22的平移运动，并且由此最终引起车辆的车轮的转动。方向盘体12不需要是实际的方向盘，而可以仅仅是附装到转向柱组件14的上端具有预定或可测量惯性极矩（PMI）的代表性质量。中间轴13可以省略，除非需要在车内方位下测试该系统。

[0070] 如图1所示，测试系统10包括基座27、齿条致动器32、转向输入致动器34、齿条力传感器36、齿条加速仪38、齿条壳体加速仪40、第一方向盘加速仪42、第二方向盘加速仪44、转向角度传感器46和电机速度传感器48。齿条致动器32、转向输入致动器34、齿条力传感器36、齿条加速仪38、齿条壳体加速仪40、第一方向盘加速仪42、第二方向盘加速仪44、转向角度传感器46和电机速度传感器48优选地每个都存留在基座27和/或其壳体内。基座27优选地包括刚度测试台或座板。车辆转向系统11优选地安装在基座27和/或其壳体上。测试系统
10还优选地包括功率源28。例如，功率源28优选地包括液压功率源（HPS），如果利用HPS齿轮。通过进一步的示例，功率源28优选地包括电功率源（EPS），如果利用EPS齿轮。

[0071] 齿条致动器32连接在控制器50和齿条16之间。齿条致动器32基于由控制器50（和优选地由其处理器54）出于实现图2的方法90的一个或多个步骤（在以下进一步描述）的测试目的而提供给齿条致动器32的指令引起齿条16的平移运动。齿条致动器32的数量和/或位置在其他实施例中可以改变。

[0072] 转向输入致动器34连接在控制器50和方向盘体12之间。转向输入致动器34还优选地包括扭力弹簧。转向输入致动器34经由其扭力弹簧基于由控制器50（和优选地由其处理器54）出于实现图2的方法90的一个或多个步骤（在以下进一步描述）的测试目的而提供给转向输入致动器34的指令引起方向盘体12和转向柱组件14的旋转运动。

[0073] 齿条力传感器36连接在齿条16和控制器50之间。齿条力传感器36测量由齿条致动器32提供给齿条16的力或负载，并且提供表示该力或负载的值给控制器50进行处理。

[0074] 齿条加速仪38连接在齿条16和控制器50之间。齿条加速仪38连接在齿条16和控制器50之间。齿条加速仪38测量齿条16的横向加速度并且将表示该横向加速度的值提供给处理器50进行处理。

[0075] 齿条壳体加速仪40连接在齿条壳体17和控制器50之间。齿条壳体加速仪40测量齿条壳体17的横向加速度并且将表示该横向加速度的值提供给处理器50进行处理。

[0076] 第一方向盘加速仪42连接在方向盘体12和控制器50之间。第一方向盘加速仪42测量方向盘体12的切向加速度并且将表示该切向加速度的值提供给处理器50进行处理，该切向加速度从方向盘体12的外径附近的第一部分测量。

[0077] 第二方向盘加速仪44也连接在方向盘体12和控制器50之间。第二方向盘加速仪44测量方向盘体12的切向加速度并且将表示该切向加速度的值提供给处理器50进行处理，该切向加速度从方向盘体12的外径附近的第二部分测量。

[0078] 第一方向盘加速仪42和第二方向盘加速仪44的位置优选地分开180度。第一方向盘加速仪42和第二方向盘加速仪44之间的距离在图1中标示为距离45，并且也在此处称为距离“D”。

[0079] 转向角度传感器46连接在控制器50与方向盘体12或转向柱组件14的柱轴49之间。转向角度传感器46测量方向盘体12和/或转向柱组件14的转向角度，并且将表示该转向角度的值提供给处理器50进行处理。

[0080] 电机速度传感器48连接在控制器50和电动机19之间。电机速度传感器48例如在电子助力转向系统中测量电动机19的转速，并且将表示该转速的值提供给处理器50进行处理。

[0081] 控制器50连接到用于测试车辆转向系统11的齿条致动器32和转向输入致动器34及其部件和/或子系统，并控制它们。控制器50还连接到齿条力传感器36、齿条加速仪38、齿条壳体加速仪40、第一方向盘加速仪42、第二方向盘加速仪44、转向角度传感器46和电机速度传感器48，并从它们接收数据。控制器50还优选地经由通信总线72（例如CAN总线）与对应于车辆转向系统11的车辆的发动机控制单元70操作通信，以接收额外的数据（例如车辆参数，可以包括车辆速度、发动机每分钟转数（RPM）等）。控制器50处理各种类型的数据，并且提供与车辆转向系统11和/或其部件的测试相关的评估和分析。处理器50优选地在执行图2描述并且以下结合其进一步描述的方法90的各个步骤的同时执行这些功能。

[0082] 如图1所示，控制器50包括计算机系统52。计算机系统52包括处理器54、存储器56、界面58、存储装置60和总线62。处理器54执行计算机系统52和控制器50的计算和控制功能，并且可以包括任何类型的处理器或多个处理器、单个集成电路（例如微处理器）、或者协同工作以实现处理单元的功能的任何数量的集成电路装置和/或电路板。在操作期间，处理器54执行容纳在存储器56中的一个或多个程序63，并且由此控制控制器50和计算机系统52的一般操作，优选地在执行此处所述的方法（例如图2描述并且以下结合其进一步描述的方法
90）的步骤时。

[0083] 存储器56可以为任何类型的适当存储器。这可包括各种类型的动态随机存取存储器（DRAM）（例如SDRAM）、各种类型的静态RAM（SRAM）、以及各种类型的非易失性存储器（PROM，EPROM和闪存）。总线62用于在计算机系统52的各个部件之间传送程序、数据、状态和其他信息或信号。在优选实施例中，存储器56将上述程序63与一个或多个存储值64存储在一起，存储值64在根据图2描述并且以下结合其进一步描述的方法90的步骤分析和评估车辆转向系统11和其部件以及子系统时被使用。在某些示例中，存储器56位于处理器54上和/或与处理器54共同定位在相同计算机芯片上。

[0084] 接口58允许例如从系统驱动器和/或其他计算机系统到计算机系统52的通信，并且可以使用任何合适的方法和设备实现。该接口58可以包括一个或多个网络接口，以与其他系统或部件通信。接口58还可以包括一个或多个网络接口以与技术人员通信，和/或一个或多个存储接口以连接到存储设备，例如存储装置60。

[0085] 存储装置60可为任意适当类型的存储设备，包括直接存取存储装置例如硬盘驱动器、闪存系统、软盘驱动器和光盘驱动器。在一个实例中，存储装置60包括程序产品，存储器56可从程序产品接收程序63，程序63执行本文所公开的一个或多个方法（例如图2的方法90或其一部分）的一个或多个实施例。在其他实施例中，所述程序产品可直接存储在存储器56和/或如下面提到的盘（例如盘65）中或被存储器122和/或盘以其它方式存取。

[0086] 总线62可为连接计算机系统和部件的任意适当的物理或逻辑装置。这包括，但不限于，直接硬线连接、光纤、红外和无线总线技术。在操作期间，程序63存储在存储器56中并由处理器54执行。

[0087] 应当清楚，尽管在全功能计算机系统的环境下描述此示例性实施例，但是本领域的技术人员会认识到本发明的机构能够以随同用于存储其程序及指令并实施其分布的一种或多种非临时性计算机可读信号承载介质一起作为程序产品分布，该非暂时性计算机可读信号承载介质例如为承载该程序并含有存储在其中的计算机指令、用于使计算机处理器（例如处理器54）实施和执行所述程序的非临时性计算机可读介质。这样的程序产品可采用多种形式，并且本发明可同等地应用，与用于实现该分布的计算机可读信号承载介质的具体类型无关。这种信号承载介质的例子可包括：可记录介质（例如软盘、硬盘驱动器、存储卡和光盘）和传输介质（例如数字和模拟通信链接）。类似地还应清楚，计算机系统52还可以其它方式不同于图1中所示的实施例，例如，计算机系统52可联接至或以其它方式利用一个或多个远程计算机系统和/或其它控制系统。

[0088] 图2是用于评估和分析车辆转向系统和其部件与子系统的方法90的流程图。方法90能够优选地结合测试系统10、车辆转向系统11及其部件与子系统实现。

[0089] 如图2所示，方法90以将车辆转向系统安装到测试系统的步骤（步骤100）开始。优选地车辆转向系统对应于图1的车辆转向系统11，并且测试系统对应于图1的测试系统10。车辆转向系统11优选地安装在图1的测试系统10的基座27上，并且基座27优选地包括刚度测试台或座板。优选地，图1的方向盘体12、转向柱系统14和齿条16每个都经由刚度安装或利用一组生产或实验衬套附接到图1的基座27。

[0090] 齿条在测试系统上被操纵（步骤105）。在步骤105期间，当图1的车辆转向系统安装在图1的测试系统10的基座27上时，图1的一个或多个拉杆22或齿条16优选地经由处理器54提供的指令由图1的齿条致动器32激励。在优选实施例中，正弦力激励在各种幅值下被利用以激励拉杆。优选地，利用频率保持输入，其中在进入下一个频率之前激励的频率被保持恒定达预定时间段（最优选地，约十六秒）。最优选地，此步骤在五Hz频率下开始，并且以每个时间段一Hz的量递增，直到达到三十Hz的目标频率。在某些其他实施例中，可以采用从开始到结束频率的平稳增大的频率扫描或线性递增。在又一个实施例中，可以在激励上叠加随机或恒定频率脉动信号，例如以帮助破除在转向系统中可能存在的任何静摩擦，以及其他可能的变动。但是，如果脉动具有恒定频率，其应当处于充分远离感兴趣频带（在优选实施例中，即处于5-30Hz之外）的频率以不影响测试结果。

[0091] 此外，转向柱在测试系统上被操纵（步骤110）。在一个实施例中，当图1的车辆转向系统11安装在图1的测试系统10的基座27上时，经由图1的处理器54提供的指令由图1的转向输入致动器34通过方向盘体12的转动运动向转向柱系统14施加脉动。替代地，当图1的车辆转向系统11安装在图1的测试系统10的基座27上时，经由图1的处理器54提供的指令由图1的转向输入致动器34可以向转向柱系统14的柱轴49施加脉动。在优选实施例中，施加切向角度位移信号。切向角度位移信号优选地具有+/-10度的幅值，和约16秒的时间段。切向角度位移信号优选地通过具有足够低扭力常数的图1的转向输入致动器34的扭力弹簧施加，以不与图1的车辆转向系统11的自然响应相干涉。在某些实施例中，步骤110的脉动可以替代地基于力。在一个实施例中，如果脉动如同以上结合步骤105所述经由图1的齿条16和/或拉杆22施加到图1的车辆转向系统11，则可能在步骤110中不必要在图1的柱轴49或方向盘体12处施加脉动。

[0092] 数据可以在有或没有功率（液压或电）供应到齿轮机构时获取。数据在步骤105和110的激励和脉动的应用期间获取（步骤115）。数据优选地包括至少五个信道的数据；即：
（i）应用到齿条的力或负载（标示为Fr，并且优选地由图1的齿条力传感器36以牛顿为单位测量）（；ii）齿条的齿条加速度或横向加速度（标示为Ar，并且优选地由图1的齿条加速仪38以m/s^2为单位测量）；（iii）壳体加速度或齿条壳体的加速度（标示为Ah，并且优选地由图1的齿条壳体加速仪40以m/s^2为单位测量）；（iv）在第一角度处在其外径附近测量的第一方向盘加速度或者方向盘体的切向加速度（标示为Asw1，并且优选地由图1的第一方向盘加速仪42以m/s^2为单位测量）（；v）在第二角度处在其外径附近测量的第二方向盘加速度或者方向盘体的切向加速度（标示为Asw2，并且优选地由图1的第二方向盘加速仪44以m/s^2为单位测量），第二角度与第一角度隔开约180度。

[0093] 此外，在某些实施例中，在步骤115期间，第六信道也可以被测量，即电机速度（标示为Vm，并且优选地由图1的电机速度传感器48以度/s为单位测量）。在优选实施例中，此第六信道仅在人们希望研究电动助力转向（EPS）电机的行为时测量。

[0094] 此步骤115的全部数据优选地以至少每信道每秒六十个采样的速率被捕获。更优选地，此步骤115中的数据以较快速率被捕获，在每信道每秒约200个采样至每信道每秒约2048个采样的范围内。

[0095] 来自步骤115的数据然后被分析（步骤结合120）。具体地，在步骤120期间，数据优选地由图1的处理器54处理，如下结合步骤125-180所述。替代地，这些步骤的部分或全部数据分析可以由一个或多个单独、离线和/或非现场处理器进行。此外，在某些实施例中，步骤120是步骤125-180的结合，和/或可以单独地并且在步骤115之后被执行。

[0096] 作为数据分析的一部分，直流（DC）分量优选地从数据的不同信道的每个中去除（步骤125）。这被执行以解决传感器或测试系统自身中的任何偏移误差。

[0097] 此外，方向盘角加速度被计算（步骤130）。方向盘角加速度是测试过程的主要输出度量值。在优选实施例中，方向盘角加速度使用以下方程式计算：

[0098]  AAsw=(Asw1+Asw2)/D

[0099] 其中Asw1是第一方向盘加速度，Asw2是第二方向盘加速度，并且D是图1的第一和第二方向盘加速仪42和44之间的图1的距离45。此方程式假定两个加速仪的方位在顺时针方向上为正。

[0100] 方向盘角加速度的单位优选地为rad/s^2。替代地，方向盘角加速度可以由角加速度转换器或经由本领域技术人员已知的一种或多种其他方法测量。

[0101] 数据分段为恒定频率数据块（步骤135）。在优选实施例中，利用频率保持激励，并且保持时间段与方向盘体的扭力脉动的时间段一致。因此，优选使用方向盘角度信道作为参考来帮助将整个数据设置为恒定频率块并且单独地分析它们中的每个。此外，因为在顺时针（CW）和逆时针（CCW）方向上脉动占用等量时间（例如，每个时间段八秒），数据可以被进一步分段为恒定频率和方向块。替代地，保持时间段可以由获取时刻或者本领域技术人员已知的一种或多种其他方法确定。如果使用扫描或线性递增过程替代保持过程，则整个数据组优选地一次被分析，并且不需要数据分段。此外在优选实施例中，每个数据块将为每个感兴趣量提供一个数据点。

[0102] 在齿条力上进行快速傅里叶变换（FFT），以获取驱动频率（步骤140）。在优选实施例中，在数据块的频率被首先确定后执行FFT。在齿条力信道上执行FFT，部分因为这通常被视为所获得的最干净和/或最准确的信号。FFT的幅值在获取中所使用的频率范围（例如，5-30Hz）上被检查，并且其最大值优选地被确定。这优选地对应于数据块的驱动频率。替代地，在某些实施例中，FFT可以在电压参考信道上执行，例如从处理器到拉杆力致动器的指令信号。此外，在某些实施例中数据块的频率可以基于获取过程预先确定，并且相应地传送到分析例程。

[0103] 此外，应用带通滤波器（步骤145）。带通滤波器优选地应用到每个信道。在优选实施例中，带通滤波器的转折频率被设置为步骤140中确定的驱动频率以下0.5Hz和以上0.5Hz。所有信道优选同样地滤波以避免滤波和未滤波信道之间的相对失真。

[0104] 额外操纵也优选地被执行以消除滤波启动和结束瞬时变化（步骤150）。在优选实施例中，来自分析的滤波瞬时变化通过去除滤波信号的前和后0.5秒来消除。这优选地在每个信道上以相同方式执行。

[0105] 然后确定最大角加速度时间点（步骤155）。在优选实施例中，步骤155包括对车辆转向系统中的静摩擦已经基本被打破和/或以其他方式被消耗时的瞬时时间的确定。在此实施例中，步骤155的确定优选地通过确定系统的主要输出（即方向盘角加速度）的峰值行为来实现。为了实现此确定，优选地对滤波后的方向盘角加速度时间轨迹进行检查，并且相应地识别最大值的时间点。

[0106] 此外，在该最大角加速度时间点的附近限定第二窗口（步骤160）。在优选实施例中，完整的第二数据被用于继续该分析。时间数据的窗口优选地限定为从最大时间点之前的0.5秒至最大时间点之后的0.5秒。如果最大时间点距离时间轨迹的起点或结束处小于0.5秒，则第一或最后一秒分别在分析中优选使用。在每个信道中限定相同时间窗口。

[0107] 然后在所有信道上执行FFT（步骤165）。在优选实施例中，FFT在每个信道上使用对一秒的块限定的数据。对应于数据块的驱动频率的复量优选地使用FFT确定。

[0108] 复量比值然后优选地计算如下（步骤170）：

[0109] 比值1=AAsw/Fr；

[0110] 比值2=AAsw/(Ar-Ah)；

[0111] 比值3=Fr/(Ar-Ah）；

[0112] 比值4=Fr/Ar；和

[0113] 比值5=Vm/(Ar-Ah）。

[0114] 复量比值然后优选地转换为期望单位如下（步骤175）：

[0115] 齿轮机构敏感度=比值1 （rad/s^2/N）；

[0116] 传动比=比值2*180/1000*pi (度/mm）；

[0117] 齿轮机构刚度=比值3*-（2*pi*频率）^2/1000 （N/mm）；

[0118] 齿轮机构阻抗=比值4*-（2*pi*频率）^2/1000 （N/mm）；

[0119] 电机比值=比值5*-（2*pi*频率）/（1000*i） （度/mm）。

[0120] 参考图3A和3B，根据示例性实施例提供了图2的方法90的步骤175的上述复量比值的示例性图形表示。如图3所示，第一图形表示300包括在方向盘逆时针转动时的第一齿轮机构刚度幅值图302和在方向盘顺时针转动时的第二齿轮机构刚度幅值图304。在第一图形表示300中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示以kN/mm为单位的幅值。第二图形表示310包括在方向盘逆时针转动时的第一齿轮机构刚度相位图312和在方向盘顺时针转动时的第二齿轮机构刚度相位图314。在第二图形表示310中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示相位（度）。

[0121] 还在图3A中示出，第三图形表示320包括在方向盘逆时针转动时的第一传动比幅值图322和在方向盘顺时针转动时的第二传动比幅值图324。在第三图形表示320中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示度/mm为单位的幅值。第四图形表示330包括在方向盘逆时针转动时的第一传动比相位图332和在方向盘顺时针转动时的第二传动比相位图334。在第四图形表示330中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示相位（度）。

[0122] 此外，第五图形表示340包括在方向盘逆时针转动时的第一齿轮机构敏感度幅值图342和在方向盘顺时针转动时的第二齿轮机构敏感度幅值图344。在第五图形表示340中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示以度/s^2/N为单位的幅值。第六图形表示350包括在方向盘逆时针转动时的第一齿轮机构敏感度相位图352和在方向盘顺时针转动时的第二齿轮机构敏感度相位图354。在第六图形表示350中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示相位（度）。

[0123] 此外如图3B所示，第七图形表示360包括在方向盘逆时针转动时的第一齿轮机构阻抗幅值图362和在方向盘顺时针转动时的第二齿轮机构阻抗幅值图364。在第七图形表示300中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示以kN/mm为单位的幅值。第八图形表示370包括在方向盘逆时针转动时的第一齿轮机构阻抗相位图372和在方向盘顺时针转动时的第二齿轮机构阻抗相位图374。在第八图形表示370中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示相位（度）。

[0124] 此外，如图3B所示，第九图形表示380包括在方向盘逆时针转动时的第一电机比值幅值图382和在方向盘顺时针转动时的第二电机比值幅值图384。在第九图形表示380中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示以度/mm为单位的幅值。第十图形表示390包括在方向盘逆时针转动时的第一电机比值相位图392和在方向盘顺时针转动时的第二电机比值相位图394。在第十图形表示390中，x轴线表示频率（Hz），并且y轴线表示相位（度）。

[0125] 现在返回图2，然后分析和评估车辆转向系统和/或其各种部件和/或子系统（步骤180）。具体地，优选地使用步骤175的复量比值确定车辆转向系统和/或其各种部件和/或子系统的健康性。具体地，在一个优选实施例中，如果满足以下条件的每一个，则车辆转向系统（和/或其各种部件和/或子系统）被视为可接受的，即：（i）齿轮机构敏感度小于第一预定阈值；（ii）传动比小于第二预定阈值；（iii）齿轮机构刚度小于第三预定阈值；和（iv）齿轮机构阻抗小于第四预定阈值。相反，如果这些条件中的一个或多个不满足，可针对车辆转向系统和/或其各种部件和/或子系统进行进一步的调查和/或补救行为。

[0126] 应当认识到，公开的方法和系统可以从此处的附图和描述中的那些进行改变。例如，如上所述，图1的控制器50、计算机系统52和/或其部分和/或部件可以整体或部分地布置在多个不同车辆单元、装置和/或系统的任何一个或多个中。此外，应当认识到，方法90的某些步骤可以从图2中和/或结合其如上所述的那些步骤改变。将类似地认识到，方法90的某些步骤可以同时地或者与图2中和/或结合其如上所述的那些步骤不同顺序地发生。还将认识到，图形表示300、310、320、330、340、350、360、370、380和390可以从图3中和/或结合其如上所述的那些图形表示改变。应当类似地认识到，结合任意数量的不同类型的汽车、轿车、运动型多功能车、卡车和/或多个其它不同型车辆中的任何一个，在控制多个不同类型的车辆转向系统中的任意一个或多个中，可实施和/或利用所公开的方法、系统和程序产品。

[0127] 因此，提供了方法、程序产品和系统用于评估和分析车辆转向系统及其部件和子系统。所公开的方法、程序产品和系统允许车辆转向系统被实施到车辆中之前以改进的方式进行这样的评估和测试。

[0128] 尽管已经在前面的详细描述中示出了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变型。还应当清楚，所述一个或多个示例性实施例仅仅是例子，而不是以任何方式限制本发明的范围、应用或结构。相反，前面的详细描述会给本领域的技术人员提供实现所述示例性实施例或多个示例性实施例的方便路径图。应当理解，在不脱离由所附权利要求及其合法等效物所限定的本发明范围的情况下，可对元件的功能和布置进行各种改变。