引擎盖下转向机构密封完整性诊断系统和测试方法与流程

引擎盖下转向机构密封完整性诊断系统和测试方法
1.相关申请
2.本技术要求于2021年6月16日提交的美国临时专利申请序列号63/211,195的优先权，该申请的公开内容通过援引全部合并于本文中。
技术领域
3.本公开涉及一种转向系统，更具体而言涉及一种引擎盖下转向机构密封完整性诊断系统和测试方法。


背景技术：

4.车辆，诸如汽车、卡车、运动型多用途车、叉车、小型货车、船舶、飞机、全地形车、休闲车或其他合适的车辆，包括各种转向系统方案，诸如线控转向(sbw)和驾驶员界面转向。通常，各种转向方案包括电动助力转向(eps)系统，其包括诸如方向盘、立柱、齿轮架、电动马达致动器等部件。eps通过提供必要的辅助扭矩和反馈来协助操作者使车辆转向。
5.引擎盖下的eps应用需要与引擎盖下的环境实现密封，以确保此单元内的机械和电气部件的完整性。确保此单元被密封而不进水的标准处理工艺包括在转向装配线(steering assembly line)上对eps单元进行泄漏测试。一旦被证明是密封的，则不会在现场进行常规的测试。
6.这种在转向装配线上进行泄漏测试的方法通常足以确保机构(gear，齿轮)在离开转向装配线上的泄漏测试台时的完整性，但对于机构沿着装配线移动到汽车装配厂、安装在车辆上或者在车辆的使用寿命期间，它不能确保转向机构(steering gear，转向器)密封完整性。
7.因此，如果能够在事故发生之前，在现场验证eps机构密封的完整性，以降低任何故障模式的风险，诸如进水导致的辅助事故的潜在损失，这将在业界广受欢迎。


技术实现要素：

8.根据本公开的一个方面，转向装置密封(steering seal，转向密封)诊断系统包括能够操作地连接到一对车轮的转向连杆。转向装置密封诊断系统还包括密封舱(sealed compartment，密封的舱室)，该密封舱至少包含转向连杆的一部分。转向装置密封诊断系统还包括压力传感器，用以在转向连杆的行程范围内检测密封舱内的内部压力，其中，低于压力变化阈值的压力变化表明了密封舱的泄漏状况。
9.根据本公开的另一个方面，转向装置密封诊断系统包括能够操作性地连接到一对车轮的转向连杆。该转向装置密封诊断系统还包括密封舱，该密封舱至少包含转向连杆的一部分。转向装置密封诊断系统还包括压力传感器，用于在转向连杆的行程范围内检测密封舱内的内部压力，其中，处于保持转向位置的压降大于压力阈值，表明了密封舱的泄漏状况。
10.本公开内容的这些和其他方面在以下对实施例、所附权利要求和附图的详细描述
中披露。
附图说明
11.当结合附图阅读时，从下文的详细描述中可以最好地理解本公开内容。需要强调的是，根据惯例，附图中的各种特征并非按比例绘制。相反，为了清晰起见，各种特征的尺寸被任意扩大或缩小。
12.图1示意性示出了具有转向机构的转向系统；
13.图2是转向机架(steering rack，转向齿条)组件的立体图；
14.图3是在适合的密封条件下操作时的转向机构的压力与位置关系图；以及
15.图4是在不适合的密封条件下操作的转向机构的压力与位置关系图。
具体实施方式
16.下面的论述针对的是本公开的各种实施例。此处公开的实施例不应解释为或以其他方式用于限制本公开(包括权利要求)的范围。此外，本领域的技术人员应理解的是，以下描述具有广泛的适用性，对任何实施例的讨论仅意味着该实施例的示范性，而非仅在告知本公开(包括权利要求)的范围仅限于该实施例。
17.本文所述的本发明可结合到任何合适的车辆上，诸如汽车、卡车、运动型多用途车、小型货车、叉车、任何其他乘用车、任何合适的商用车，或任何其他合适的车辆。此外，本公开的原则可适用于其他交通工具，诸如飞机、船只、火车、无人机或其他合适的车辆。此外，本发明可结合到各种转向系统方案和电动助力转向(eps)系统上，包括线控转向系统。
18.从将从本公开内容中领会到的，提供一种系统和方法以限制因液体侵入(如进水)而导致的故障的发生。特别地，该系统和测试方法提供了在交通工具的整个寿命期间内验证转向机构密封状况的能力。尽管本文详细讨论了转向机构的密封保护，但应理解的是，转向系统的其他部件可以通过本文公开的实施例来监测密封状况。
19.首先参考图1，其概括性示出了一个动力转向系统20。该动力转向系统20可以被配置为驾驶员界面转向系统、自动驾驶系统，或允许驾驶员界面和自动或半自动转向的系统。转向系统可包括输入装置22，如方向盘或其他hwa，其中，驾驶员可以通过转动方向盘以机械方式提供转向输入。安全气囊装置24可位于输入装置22上或附近。转向柱26沿轴线从输入装置22延伸到输出组件28。转向柱26可包括至少两个轴向可调节的部分，诸如，相对于彼此轴向可调节的第一部分30和第二部分32。输出组件28可包括齿轮轴组件、工字轴、万向节、线控转向组件或通常位于输入装置22对面的任何其他特征。换句话说，转向柱26可包括与转向连杆(也称机架)的机械连接，或者也可以是不需要连续机械连接的线控转向系统。输出组件28可以通过连接件36连接到动力辅助组件34。连接件36可以是转向机构输入轴、小齿轮轴组件的延续部(continuation)、或有线或无线数字通信规定中的一种。
20.动力辅助组件34可通过转向机构组件而可操作性地连接到转向连杆40。在操作中，驾驶员输入装置22的致动导致动力辅助组件34的响应性运动，并使得转向连杆40使相关车辆转向。动力辅助组件34可以是单齿轮电子辅助动力转向(speps)系统、双齿轮电子辅助动力转向(dpeps)系统、柱式电动助力转向(ceps)系统、或循环球式机架电动助力转向(reps)系统的一部分。
21.现在参考图2，转向柱26的一部分在车辆的引擎盖下经过，这样其会靠近发动机和含有液体的部件。所公开的系统和测试方法利用压力传感器来感应转向连杆40所在的密封的舱室的内部压力。特别地，机架壳体组件50和一对密封套(seal boot)52中包含并密封的转向连杆40。在一些实施例中，可存在更多或更少的密封部件，但整个密封的舱室在这里可以被简单地称为密封舱。作为非限制性的示例，在一些系统中，转向系统可以包括单个的密封套52，诸如在所谓的单轮驱动器系统中。在这样的系统中，本文所公开的密封舱内的监测压力变化将随着单个密封套的转换而波动。应该理解的是，单个密封套的实施例是在所公开的实施例的范围内，具有更多密封套或其他组件的整体密封的舱室也是如此。
22.本文所公开的系统和方法利用压力传感器60监测密封舱内的内部压力。据观察，在转向过程中，转向连杆40的平移过程中，密封套52内发生的体积变化在膨胀和收缩套之间是不平衡的。因此，当转向连杆40向左或向右转向时，由于两个套筒的体积变化，密封舱内发生了内部压力变化。这种压力变化可能会根据具体的应用而异。如果密封套52或界定密封舱的其他密封部件中存在明显的泄漏，则无法观察到这种压力变化。因此，本文所公开的系统和测试方法在转向周期中监测给定水平的压力变化，以验证不存在严重的泄漏。
23.如上文所公开的，压力传感器60被设置用以监测密封舱内的压力，以确定密封舱内是否存在泄漏。压力传感器60可以是任何类型的传感器，适用于监测密封舱内发现的压力范围和整个包装限制。压力传感器60可以设置在与密封舱相关的许多预期的位置。诸如，压力传感器60可以位于密封套52的第一密封套53内或密封套52的第二密封套55内。作为其他非限制性的示例，压力传感器60可以设置在机架壳体组件50内，靠近由电机驱动的齿轮组件62或靠近电路卡组件64。与密封舱相关的其他位置也被考虑在内。无论压力传感器60的确切位置如何，压力传感器60均与处理器和控制器100进行操作性通信(有线或无线方式)，并能够将压力传感器60产生的信号转换为可分析的数据，以评估所检测到的密封舱的内部压力是否表明了存在泄漏。
24.控制器100将检测到的行程范围内的压力变化与预先确定的阈值压力变化进行比较。如果检测到的压力变化低于阈值压力变化，则表明密封的舱室存在泄漏状况。在这种情况下，如果检测到泄漏状况，控制器100会发出诊断性警示(warning，警报)。这种警示的形式可以是向车辆操作员发出警示，也可以由维修人员使用的特定诊断工具来提供。
25.在另一个实施例中，该系统和方法使用同样的输入来分析泄漏，但导致压力变化的转向操作(诸如，左转或右转)保持在该位置以监测压降，这可能让检测的泄漏率更精密。在这样的实施例中，压力传感器60与控制器100进行操作性通信，如果压降超过阈值压降，控制器100发出诊断性警示。
26.图3和图4示出了上述在未泄漏和泄漏条件下表现出的压力变化。特别是，图3是在合适的密封条件下操作的转向连杆的压力与转向位置的关系图，而图4是在不合适的密封条件下操作的转向连杆的压力与转向位置的关系图(诸如，插塞已经松动或移除)。如图3所示，当转向连杆从中央位置向右转或左转位置移动时，压力明显不同。相反，在图4中，在整个转向行程范围内没有观察到明显的压力变化，这表明存在泄漏。
27.在一些实施例中，本文所述的实施例可使用单个压力传感器。然而，应该理解的是，为了冗余的目的，可以利用一个以上的传感器。尽管如此，在车辆的常规使用过程中，压力传感器和监测并没有先前的泄漏诊断工作那么复杂，后者需要多个组件和特定的测试程
序。
28.虽然本发明仅就有限的实施例进行了详细描述，但很容易理解的是，本发明并不限于这些公开的实施例。相反，本发明可以被修改而纳入任何数量的变化、改变、替代或未曾描述过的等同设置的与本发明的精神和范围相称。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但需要理解的是，本发明的各个方面可能只包括实施例的某些描述。此外，任何一个实施例的任何特征、元件、组件或优点都可以用在任何其他实施例中。因此，本发明不应被认为受到上文的描述的限制。