CN108423069B - 用于车辆的转向器的异常检测方法、装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的转向器的异常检测方法、装置及车辆，其中，异常检测方法包括以下步骤：获取车辆的车速、方向盘的扭矩、转向器中齿条的位移和转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙；根据车速、方向盘的扭矩和齿条的位移判断齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内；如果齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内，则进一步根据齿轮齿条的实际啮合间隙判断转向器是否处于异常状态。该方法可以实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，有效避免转向器异响及卡死的问题，进而提高车辆的可靠性和安全性，提升用户的驾驶体验。

Description

用于车辆的转向器的异常检测方法、装置及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种用于车辆的转向器的异常检测方法、装置及车辆。

背景技术

目前，机械式齿轮齿条转向器与电动助力转向系统的配合越来越紧密，随着随速助力、主动回正、主动阻尼、末端保护等功能的应用以及自动泊车、辅助车道保持等功能的逐步开发，要求机械式齿轮齿条转向器应能承受更大的扭矩，且不仅要克服轮胎与地面的摩擦、整车轴荷等阻力，还要克服转向器自身运动的摩擦阻力。

然而，传统结构的齿轮齿条调整机构，在行驶一段里程后，由于材料的固有特性，齿轮齿条会有一定的磨损，进而引起松旷、异响等不良问题，并且松旷引起的振动还能清晰地传递到驾驶员的手中，从而不仅降低了车辆的安全性和可靠性，而且降低了驾驶员的驾驶体验。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于车辆的转向器的异常检测方法，能够实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而可以有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的松旷、异响等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，有效提高了车辆的可靠性和安全性，提升了用户的驾驶体验。

本发明的第二个目的在于提出一种存储介质。

本发明的第三个目的在于提出一种用于车辆的转向器的异常检测装置。

本发明的第四个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种用于车辆的转向器的异常检测方法，包括以下步骤：获取所述车辆的车速、方向盘的扭矩、所述转向器中齿条的位移和所述转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙；根据所述车速、所述方向盘的扭矩和所述齿条的位移判断所述齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内；如果所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内，则进一步根据所述齿轮齿条的实际啮合间隙判断所述转向器是否处于异常状态。

根据本发明实施例的用于车辆的转向器的异常检测方法，首先获取车辆的车速、方向盘的扭矩、转向器中齿条的位移和转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙，然后根据车速、方向盘的扭矩和齿条的位移判断齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内，如果是，则进一步根据齿轮齿条的实际啮合间隙判断转向器是否处于异常状态。该方法能够实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而可以有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的松旷、异响等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，有效提高了车辆的可靠性和安全性，提升了用户的驾驶体验。

另外，根据本发明上述实施例的用于车辆的转向器的异常检测方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，当所述车速小于第一预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第一预设扭矩、且所述齿条的位移小于第一预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第一预设车速且小于第二预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第二预设扭矩、且所述齿条的位移小于第二预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第二预设车速且小于第三预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第三预设扭矩、且所述齿条的位移小于第三预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第三预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第四预设扭矩、且所述齿条的位移小于第四预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数时，判断所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内。

在本发明的一个实施例中，所述第四预设扭矩小于所述第三预设扭矩小于所述第二预设扭矩小于所述第一预设扭矩，所述第四预设位移大于所述第三预设位移大于所述第二预设位移大于所述第一预设位移。

在本发明的一个实施例中，当所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内且所述齿轮齿条的实际啮合间隙小于预设啮合间隙且大于等于所述预设啮合间隙与第一预设系数的乘积，或者，所述齿轮齿条的实际啮合间隙大于等于所述预设啮合间隙时，判断所述转向器处于所述异常状态。

在本发明的一个实施例中，上述的用于车辆的转向器的异常检测方法，还包括：获取所述齿轮齿条的间接间隙，并根据所述齿轮齿条的间接间隙获取所述齿轮齿条的实际啮合间隙。

在本发明的一个实施例中，通过以下公式获取所述齿轮齿条的实际啮合间隙：

A＝K*&，

其中，A为所述齿轮齿条的实际啮合间隙，K为第二预设系数，&为所述齿轮齿条的间接间隙。

在本发明的一个实施例中，在判断所述转向器处于所述异常状态时，还可以发出报警提示。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种存储介质，用于存储应用程序，所述应用程序用于执行上述的转向器的异常检测方法。

该存储介质，通过执行上述的转向器的异常检测方法，能够实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而可以有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的松旷、异响等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，有效提高了车辆的可靠性和安全性，提升了用户的驾驶体验。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种用于车辆的转向器的异常检测装置，包括：获取模块，用于获取所述车辆的车速、方向盘的扭矩、所述转向器中齿条的位移和所述转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙；判断模块，用于根据所述车速、所述方向盘的扭矩和所述齿条的位移判断所述齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内，并在所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内时，进一步根据所述齿轮齿条的实际啮合间隙判断所述转向器是否处于异常状态。

根据本发明实施例的用于车辆的转向器的异常检测装置，通过获取模块获取车辆的车速、方向盘的扭矩、转向器中齿条的位移和转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙，然后通过判断模块根据车速、方向盘的扭矩和齿条的位移判断齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内，如果是，则进一步根据齿轮齿条的实际啮合间隙判断转向器是否处于异常状态。该装置能够实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而可以有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的松旷、异响等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，有效提高了车辆的可靠性和安全性，提升了用户的驾驶体验。

另外，根据本发明上述实施例的用于车辆的转向器的异常检测装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，当所述车速小于第一预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第一预设扭矩、且所述齿条的位移小于第一预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第一预设车速且小于第二预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第二预设扭矩、且所述齿条的位移小于第二预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第二预设车速且小于第三预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第三预设扭矩、且所述齿条的位移小于第三预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第三预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第四预设扭矩、且所述齿条的位移小于第四预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数时，所述判断模块判断所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内。

在本发明的一个实施例中，所述第四预设扭矩小于所述第三预设扭矩小于所述第二预设扭矩小于所述第一预设扭矩，所述第四预设位移大于所述第三预设位移大于所述第二预设位移大于所述第一预设位移。

在本发明的一个实施例中，当所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内且所述齿轮齿条的实际啮合间隙小于预设啮合间隙且大于等于所述预设啮合间隙与第一预设系数的乘积，或者，所述齿轮齿条的实际啮合间隙大于等于所述预设啮合间隙时，所述判断模块判断所述转向器处于所述异常状态。

在本发明的一个实施例中，所述获取模块还用于获取所述齿轮齿条的间接间隙，并根据所述齿轮齿条的间接间隙获取所述齿轮齿条的实际啮合间隙。

在本发明的一个实施例中，所述获取模块通过以下公式获取所述齿轮齿条的实际啮合间隙：

A＝K*&，

其中，A为所述齿轮齿条的实际啮合间隙，K为第二预设系数，&为所述齿轮齿条的间接间隙。

在本发明的一个实施例中，上述的用于车辆的转向器的异常检测装置，还包括：报警模块，所述报警模块与所述判断模块相连，所述判断模块还用于在判断所述转向器处于所述异常状态时，通过所述报警模块发出报警提示。

为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种车辆，其包括上述的用于车辆的转向器的异常检测装置。

本发明实施例的车辆，通过上述的转向器的异常检测装置，能够实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而可以有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的松旷、异响等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，有效提高了车辆的可靠性和安全性，提升了用户的驾驶体验。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的转向器的异常检测方法的流程图；

图2是传统的齿条支持结构的剖视图；

图3是根据本发明一个实施例的位置传感器在转向器中的安装位置示意图；

图4是根据本发明一个实施例的用于车辆的转向器的异常检测装置的方框示意图；

图5是根据本发明另一个实施例的用于车辆的转向器的异常检测装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的用于车辆的转向器的异常检测方法、装置及车辆。

首先，参照附图描述根据本发明实施例提出的用于车辆的转向器的异常检测方法。

图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的转向器的异常检测方法的流程图。如图1所示，该用于车辆的转向器的异常检测方法包括以下步骤：

在步骤S101中，获取车辆的车速、方向盘的扭矩、转向器中齿条的位移和转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙。

具体地，在本发明的实施例中，可以通过速度传感器获取车辆的车速；通过设置在方向盘的转向管柱中的扭矩传感器获取方向盘的扭矩大小；通过设置在方向盘的转向管柱中的角度传感器获取转向管柱的转动角度(为了提高检测精度，可在检测之前进行中位的标定)，然后根据转动角度计算出转向器中齿条的运动位置，即位移。

另外，在本发明的实施例中，可通过获取齿轮齿条的间接间隙，并根据齿轮齿条的间接间隙获取齿轮齿条的实际啮合间隙。进一步地，可通过下述公式1获取齿轮齿条的实际啮合间隙：

A＝K*&(1)

其中，A为齿轮齿条的实际啮合间隙，K为第二预设系数，&为齿轮齿条的间接间隙。

具体而言，可通过设置在转向器中的位置传感器获取齿轮齿条的间接间隙，然后根据间接间隙获取齿轮齿条的实际啮合间隙。进一步地，以图2所示的齿条支持结构为例，如图2所示，该齿条支持结构可包括调整螺塞1、压紧弹簧2、齿条支持衬套3、齿轮4、齿条5和转向器壳体6，其中，通过调整螺塞1调整压紧弹簧2压紧齿条支持衬套3即可调整齿轮4与齿条5之间的间隙。在测量时，可按照图3所示的安装位置将位置传感器7设置在转向器中，以通过位置传感器7获取齿轮齿条的间接间隙&，然后根据间接间隙&即可计算获得齿轮齿条的实际啮合间隙A。

在步骤S102中，根据车速、方向盘的扭矩和齿条的位移判断齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内。

在本发明的一个实施例中，当车速小于第一预设车速、且方向盘的扭矩大于等于第一预设扭矩、且齿条的位移小于第一预设位移、且方向盘的扭矩变化次数大于等于第一预设次数；或者，车速大于等于第一预设车速且小于第二预设车速、且方向盘的扭矩大于等于第二预设扭矩、且齿条的位移小于第二预设位移、且方向盘的扭矩变化次数大于等于第一预设次数；或者，车速大于等于第二预设车速且小于第三预设车速、且方向盘的扭矩大于等于第三预设扭矩、且齿条的位移小于第三预设位移、且方向盘的扭矩变化次数大于等于第一预设次数；或者，车速大于等于第三预设车速、且方向盘的扭矩大于等于第四预设扭矩、且齿条的位移小于第四预设位移、且方向盘的扭矩变化次数大于等于第一预设次数时，判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。

其中，第四预设扭矩＜第三预设扭矩＜第二预设扭矩＜第一预设扭矩，第四预设位移＞第三预设位移＞第二预设位移＞第一预设位移。具体的第一预设扭矩至第四预设扭矩、第一预设位移至第四预设位移、第一预设车速至第三预设车速、第一预设次数可根据实际情况进行标定。

具体而言，第一种情况：当车速＜第一预设车速如10Km/h、且方向盘的扭矩≥第一预设扭矩如3N·m、且齿条的位移＜第一预设位移如总位移的30％、且方向盘的扭矩变化次数≥第一预设次数如10⁵，则判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。其中，需要说明的是，齿条的位移也可称转向管柱的行程，齿条的位移＜第一预设位移如总位移的30％，也可以表示为转向管柱的行程小于第一预设行程，如总行程的30％。

第二种情况：当第一预设车速如10Km/h≤车速＜第二预设车速如60Km/h、且方向盘的扭矩≥第二预设扭矩如2N·m、且齿条的位移＜第二预设位移如总位移的45％、且方向盘的扭矩变化次数≥第一预设次数如10⁵，则判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。

第三种情况：当第二预设车速如60Km/h≤车速＜第三预设车速如100Km/h、且方向盘的扭矩≥第三预设扭矩如1.5N·m、且齿条的位移＜第三预设位移如总位移的75％、且方向盘的扭矩变化次数≥第一预设次数如10⁵，则判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。

第四种情况：当车速≥第三预设车速如100Km/h、且方向盘的扭矩≥第四预设扭矩如1N·m、且齿条的位移＜第四预设位移如总位移的90％、且方向盘的扭矩变化次数≥第一预设次数如10⁵，则判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。

也就是说，当出现上述四种情况中的任意一种情况时，都将判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内，即磨损比较厉害。

在步骤S103中，如果齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内，则进一步根据齿轮齿条的实际啮合间隙判断转向器是否处于异常状态。

在本发明的一个实施例中，当齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内且齿轮齿条的实际啮合间隙小于预设啮合间隙且大于等于预设啮合间隙与第一预设系数的乘积，或者，齿轮齿条的实际啮合间隙大于等于预设啮合间隙时，判断转向器处于异常状态。其中，预设啮合间隙和第一预设系数可根据实际情况进行标定。

具体而言，在根据车速、方向盘的扭矩以及转向器中齿条的位移初步判断转向器处于异常磨损状态，后续进一步根据检测的转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙A来判断转向器是否处于异常状态。例如，当齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内，并且齿轮齿条的实际啮合间隙A小于预设啮合间隙B且大于等于预设啮合间隙B与第一预设系数h的乘积(即B*h)，则判断转向器处于异常状态，其中，第一预设系数h可以为95％。而如果齿轮齿条的实际啮合间隙A大于等于预设啮合间隙B，则直接判断转向器处于异常状态。

也就是说，在本发明的实施例中，可以包括两种判断条件，一种是在齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内且B*h≤A＜B，另一种是A≥B，只要满足其中的一种判断条件即可判断转向器处于异常状态，即齿轮齿条的啮合间隙过大，从而引起磨损、松旷、异响等问题。

另外，需要说明的是，在本发明的实施例中，可以不用计算出齿轮齿条的实际啮合间隙A，直接根据齿轮齿条的间接间隙&就可以进行判断，例如将上述实施例中的实际啮合间隙A替换为间接间隙&，并将相应的预设啮合间隙B替换为间接间隙对应的阈值即可(存在K倍关系)，具体这里不再详述。

进一步地，根据本发明的一个实施例，在判断转向器处于异常状态时，还发出报警提示。例如，可通过车辆上的仪表进行声光报警，以提醒驾驶员及时更换转向器。

因此，根据本发明实施例的方法，当车辆在原地或行驶的过程中进行转向时，可通过位置传感器、速度传感器、设置在方向盘的转向管柱中的扭矩传感器、设置在方向盘的转向管柱中的角度传感器实时测量转向器中齿轮齿条啮合间隙、车速、方向盘转矩和转向器中齿条的位移，然后通过电子控制单元判断当前齿轮齿条啮合磨损程度，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的松旷、异响等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，达到了主动安全防御的目的。当本发明应用于传统的齿轮齿条间隙调整装置中时，不仅可以实现对齿轮齿条的间隙调整，而且可预防齿轮齿条间隙调整装置由于过度磨损后，齿轮齿条间隙过大引起的磨损、松旷、异响等问题，从而提升了转向机构的效率，提升了车辆的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能以及安全性。

综上所述，根据本发明实施例的用于车辆的转向器的异常检测方法，首先获取车辆的车速、方向盘的扭矩、转向器中齿条的位移和转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙，然后根据车速、方向盘的扭矩和齿条的位移判断齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内，如果是，则进一步根据齿轮齿条的实际啮合间隙判断转向器是否处于异常状态。该方法能够实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而可以有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的磨损、松旷、异响等等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，有效提高了车辆的可靠性和安全性，提升了用户的驾驶体验。

另外，本发明的实施例还提出一种存储介质，用于存储应用程序，应用程序用于执行上述的转向器的异常检测方法。

该存储介质，通过执行上述的转向器的异常检测方法，能够实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而可以有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的松旷、异响等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，有效提高了车辆的可靠性和安全性，提升了用户的驾驶体验。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的用于车辆的转向器的异常检测装置。

图4是本发明一个实施例的用于车辆的转向器的异常检测装置的方框示意图。如图4所示，该用于车辆的转向器的异常检测装置10包括：获取模块100和判断模块200。

其中，获取模块100用于获取车辆的车速、方向盘的扭矩、转向器中齿条的位移和转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙。判断模块200用于根据车速、方向盘的扭矩和齿条的位移判断齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内，并在齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内时，进一步根据齿轮齿条的实际啮合间隙判断转向器是否处于异常状态。

具体地，在本发明的实施例中，如图5所示，可以通过速度传感器104获取车辆的车速；通过设置在方向盘的转向管柱中的扭矩传感器101获取方向盘的扭矩大小；通过设置在方向盘的转向管柱中的角度传感器102获取转向管柱的转动角度(为了提高检测精度，可在检测之前进行中位的标定)，然后根据转动角度计算出转向器中齿条的运动位置，即位移。

另外，在本发明的一个实施例中，可通过获取齿轮齿条的间接间隙，并根据齿轮齿条的间接间隙获取齿轮齿条的实际啮合间隙。进一步地，获取模块100可以通过下述公式1获取齿轮齿条的实际啮合间隙：

A＝K*&， (1)

其中，A为齿轮齿条的实际啮合间隙，K为第二预设系数，&为齿轮齿条的间接间隙。

具体而言，可通过设置在转向器中的位置传感器103获取齿轮齿条的间接间隙，然后根据间接间隙获取齿轮齿条的实际啮合间隙。进一步地，以图2所示的齿条支持结构为例，如图2所示，该齿条支持结构可包括调整螺塞1、压紧弹簧2、齿条支持衬套3、齿轮4、齿条5和转向器壳体6，其中，通过调整螺塞1调整压紧弹簧2压紧齿条支持衬套3即可调整齿轮4与齿条5之间的间隙。在测量时，可按照图3所示的安装位置将位置传感器7(即图5中位置传感器103)设置在转向器中，以通过位置传感器7(即图5中位置传感器103)获取齿轮齿条的间接间隙&，然后根据间接间隙&即可计算获得齿轮齿条的实际啮合间隙A。

在本发明的一个实施例中，当车速小于第一预设车速、且方向盘的扭矩大于等于第一预设扭矩、且齿条的位移小于第一预设位移、且方向盘的扭矩变化次数大于预设次数；或者，车速大于等于第一预设车速且小于第二预设车速、且方向盘的扭矩大于等于第二预设扭矩、且齿条的位移小于第二预设位移、且方向盘的扭矩变化次数大于预设次数；或者，车速大于等于第二预设车速且小于第三预设车速、且方向盘的扭矩大于等于第三预设扭矩、且齿条的位移小于第三预设位移、且方向盘的扭矩变化次数大于第一预设次数；或者，车速大于等于第三预设车速、且方向盘的扭矩大于等于第四预设扭矩、且齿条的位移小于第四预设位移、且方向盘的扭矩变化次数大于第一预设次数时，判断模块200判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。

其中，第四预设扭矩＜第三预设扭矩＜第二预设扭矩＜第一预设扭矩，第四预设位移＞第三预设位移＞第二预设位移＞第一预设位移。具体第一预设扭矩至第四预设扭矩、第一预设位移至第四预设位移、第一预设车速至第三预设车速、第一预设次数可根据实际情况进行标定。

具体而言，第一种情况：当车速＜第一预设车速如10Km/h、且方向盘的扭矩≥第一预设扭矩如3N·m、且齿条的位移＜第一预设位移如总位移的30％、且方向盘的扭矩变化次数≥第一预设次数如10⁵，判断模块200则判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。其中，需要说明的是，齿条的位移也可称转向管柱的行程，齿条的位移＜第一预设位移如总位移的30％，也可以表示为转向管柱的行程小于第一预设行程范围内，如总行程的30％。

第二种情况：当第一预设车速如10Km/h≤车速＜第二预设车速如60Km/h、且方向盘的扭矩≥第二预设扭矩如2N·m、且齿条的位移＜第二预设位移如总位移的45％、且方向盘的扭矩变化次数≥第一预设次数如10⁵，判断模块200则判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。

第三种情况：当第二预设车速如60Km/h≤车速＜第三预设车速如100Km/h、且方向盘的扭矩≥第三预设扭矩如1.5N·m、且齿条的位移＜第三预设位移如总位移的75％、且方向盘的扭矩变化次数≥第一预设次数如10⁵，判断模块200则判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。

第四种情况：当车速≥第三预设车速如100Km/h、且方向盘的扭矩≥第四预设扭矩如1N·m、且齿条的位移＜第四预设位移如总位移的90％、且方向盘的扭矩变化次数≥第一预设次数如10⁵，判断模块200则判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内。

也就是说，当出现上述四种情况中的任意一种情况时，判断模块200都将判断齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内，即磨损比较厉害。

在本发明的一个实施例中，当齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内且齿轮齿条的实际啮合间隙小于预设啮合间隙且大于等于预设啮合间隙与第一预设系数的乘积，或者，齿轮齿条的实际啮合间隙大于等于预设啮合间隙时，判断模块200判断转向器处于异常状态。其中，预设啮合间隙和第一预设系数可根据实际情况进行标定。

具体而言，在判断模块200根据车速、方向盘的扭矩以及转向器中齿条的位移初步判断转向器处于异常磨损状态，后续进一步根据检测的转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙A来判断转向器是否处于异常状态。例如，当齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内，并且齿轮齿条的实际啮合间隙A小于预设啮合间隙B且大于等于预设啮合间隙B与第一预设系数h的乘积(即B*h)，判断模块200则判断转向器处于异常状态，其中，第一预设系数h可以为95％。而如果齿轮齿条的实际啮合间隙A大于等于预设啮合间隙B，判断模块200则直接判断转向器处于异常状态。

也就是说，在本发明的实施例中，可以包括两种判断条件，一种是在齿轮齿条的啮合磨损程度处于预设磨损程度范围内且B*h≤A＜B，另一种是A≥B，只要满足其中的一种判断条件即可判断转向器处于异常状态，即齿轮齿条的啮合间隙过大，从而引起磨损、松旷、异响等问题。

另外，需要说明的是，在本发明的实施例中，可以不用计算出齿轮齿条的实际啮合间隙A，直接根据齿轮齿条的间接间隙&就可以进行判断，例如将上述实施例中的实际啮合间隙A替换为间接间隙&，并将相应的预设啮合间隙B替换为间接间隙对应的阈值即可(存在K倍关系)，具体这里不再详述。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述的用于车辆的转向器的异常检测装置10还包括：报警模块300。其中，报警模块300与判断模块200相连，判断模块200还用于在判断转向器处于异常状态时，通过报警模块300发出报警提示。例如，报警模块300可以为车辆上的仪表，通过车辆上的仪表进行声光报警，以提醒驾驶员及时更换转向器。

根据本发明实施例的用于车辆的转向器的异常检测装置，通过获取模块获取车辆的车速、方向盘的扭矩、转向器中齿条的位移和转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙，然后通过判断模块根据车速、方向盘的扭矩和齿条的位移判断齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内，如果是，则进一步根据齿轮齿条的实际啮合间隙判断转向器是否处于异常状态。该装置能够实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而可以有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的松旷、异响等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，有效提高了车辆的可靠性和安全性，提升了用户的驾驶体验。

此外，本发明的实施例还提出一种车辆，该车辆包括上述的用于车辆的转向器的异常检测装置和上述的存储介质。

本发明实施例的车辆，通过上述的转向器的异常检测装置，能够实现对转向器中齿轮齿条的啮合磨损程度的自动检测以及对转向器是否处于异常状态的自动判断，以便根据判断结果提醒用户更换转向器，从而可以有效避免齿轮齿条啮合磨损的间隙过大带来的松旷、异响等问题，进而预防转向器异响及卡死的问题，有效提高了车辆的可靠性和安全性，提升了用户的驾驶体验。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

另外，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种用于车辆的转向器的异常检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述车辆的车速、方向盘的扭矩、所述转向器中齿条的位移和所述转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙；

根据所述车速、所述方向盘的扭矩和所述齿条的位移判断所述齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内，其中，当所述车速小于第一预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第一预设扭矩、且所述齿条的位移小于第一预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第一预设车速且小于第二预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第二预设扭矩、且所述齿条的位移小于第二预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第二预设车速且小于第三预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第三预设扭矩、且所述齿条的位移小于第三预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第三预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第四预设扭矩、且所述齿条的位移小于第四预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数时，判断所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内；

如果所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内，则进一步根据所述齿轮齿条的实际啮合间隙判断所述转向器是否处于异常状态，其中，当所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内且所述齿轮齿条的实际啮合间隙小于预设啮合间隙且大于等于所述预设啮合间隙与第一预设系数的乘积，或者，所述齿轮齿条的实际啮合间隙大于等于所述预设啮合间隙时，判断所述转向器处于所述异常状态。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的转向器的异常检测方法，其特征在于，所述第四预设扭矩小于所述第三预设扭矩，所述第三预设扭矩小于所述第二预设扭矩，所述第二预设扭矩小于所述第一预设扭矩，所述第四预设位移大于所述第三预设位移，所述第三预设位移大于所述第二预设位移，所述第二预设位移大于所述第一预设位移。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的转向器的异常检测方法，其特征在于，还包括：获取所述齿轮齿条的间接间隙，并根据所述齿轮齿条的间接间隙获取所述齿轮齿条的实际啮合间隙。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的转向器的异常检测方法，其特征在于，通过以下公式获取所述齿轮齿条的实际啮合间隙：

A＝K*&，

其中，A为所述齿轮齿条的实际啮合间隙，K为第二预设系数，&为所述齿轮齿条的间接间隙。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的转向器的异常检测方法，其特征在于，在判断所述转向器处于所述异常状态时，还发出报警提示。

6.一种存储介质，其特征在于，用于存储应用程序，所述应用程序用于执行权利要求1-5中任一项所述的转向器的异常检测方法。

7.一种用于车辆的转向器的异常检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述车辆的车速、方向盘的扭矩、所述转向器中齿条的位移和所述转向器中齿轮齿条的实际啮合间隙；

判断模块，用于根据所述车速、所述方向盘的扭矩和所述齿条的位移判断所述齿轮齿条的啮合磨损程度是否处于预设磨损程度范围内，并在所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内时，进一步根据所述齿轮齿条的实际啮合间隙判断所述转向器是否处于异常状态，其中，

当所述车速小于第一预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第一预设扭矩、且所述齿条的位移小于第一预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第一预设车速且小于第二预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第二预设扭矩、且所述齿条的位移小于第二预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第二预设车速且小于第三预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第三预设扭矩、且所述齿条的位移小于第三预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数；或者，所述车速大于等于所述第三预设车速、且所述方向盘的扭矩大于等于第四预设扭矩、且所述齿条的位移小于第四预设位移、且所述方向盘的扭矩变化次数大于等于所述第一预设次数时，判断所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内；

当所述齿轮齿条的啮合磨损程度处于所述预设磨损程度范围内且所述齿轮齿条的实际啮合间隙小于预设啮合间隙且大于等于所述预设啮合间隙与第一预设系数的乘积，或者，所述齿轮齿条的实际啮合间隙大于等于所述预设啮合间隙时，判断所述转向器处于所述异常状态。

8.根据权利要求7所述的用于车辆的转向器的异常检测装置，其特征在于，所述第四预设扭矩小于所述第三预设扭矩，所述第三预设扭矩小于所述第二预设扭矩，所述第二预设扭矩小于所述第一预设扭矩，所述第四预设位移大于所述第三预设位移，所述第三预设位移大于所述第二预设位移，所述第二预设位移大于所述第一预设位移。

9.根据权利要求7所述的用于车辆的转向器的异常检测装置，其特征在于，所述获取模块还用于获取所述齿轮齿条的间接间隙，并根据所述齿轮齿条的间接间隙获取所述齿轮齿条的实际啮合间隙。

10.根据权利要求9所述的用于车辆的转向器的异常检测装置，其特征在于，所述获取模块通过以下公式获取所述齿轮齿条的实际啮合间隙：

A＝K*&，

其中，A为所述齿轮齿条的实际啮合间隙，K为第二预设系数，&为所述齿轮齿条的间接间隙。

11.根据权利要求7所述的用于车辆的转向器的异常检测装置，其特征在于，还包括：报警模块，所述报警模块与所述判断模块相连，所述判断模块还用于在判断所述转向器处于所述异常状态时，通过所述报警模块发出报警提示。

12.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求7-11中任一项所述的转向器的异常检测装置。

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