CN100486852C - 用于车辆的转向设备 - Google Patents

Abstract

在步骤S11中电子控制单元输入车身的横偏角β。接着，在步骤S13，该单元在使用车身横偏角β的同时计算用于降低由于车身横偏角β而在车辆中产生横向力的动态零点。接着，在步骤S14中，单元计算转向角δa，δa由动态零点δo和由转向角传感器检测的转向角δ之间的差表示。接着，在步骤S15中，单元计算具有与转向角δa具有预定关系的反作用扭矩Tz。随后，在步骤S16中，单元驱动和控制电动机产生所计算的反作用扭矩Tz。因而，单元向适合的转向盘转动方向引导驾驶员。

Description

用于车辆的转向设备

技术领域

本发明涉及用于车辆的转向设备，所述转向设备包括由驾驶员转动的转向盘、与转向盘一起转动的转向轴、转向单元和用于将预定的扭矩传递到转向盘的转向操作中的电动机，其中，所述转向单元将转向轴和车辆的可转向车轮互相连接并且根据转向轴的转动使可转向车轮转向。

背景技术

近年来，已经积极地开发了用于车辆的转向设备，其不管车辆的行驶环境如何，在任何时候(尤其是，即使当车辆在雪地道路、覆盖有冰的道路或者提供了小的路面反作用力的类似道路上行驶时)都能够将适合的反馈传递到转向盘。例如，日本专利申请公开No.2002-211427公开了一种电力转向控制设备，其根据行驶环境向转向盘传递适合的反作用扭矩。这种电力转向控制设备包括用于检测转向盘的转向角的转向角传感器、用于检测转向系统的反作用扭矩的反作用扭矩传感器、和叠加反作用扭矩计算部分，其通过借助于转向角传感器检测的转向角乘以增益计算转向盘的回转方向上的叠加反作用扭矩。该设备控制增益使得当转向系统的反作用扭矩是大的时减小叠加反作用扭矩，并且当转向系统的反作用扭矩是小的时增大叠加反作用扭矩。

然而，传统的电力转向控制设备设计成当驾驶员执行适合的转向操作时，该设备向转向盘响应于小的反作用扭矩传递适合的反馈；即，叠加的反作用扭矩。在驾驶员执行不合理的转向操作或者在路面提供小的反作用力的行驶环境下仔细地执行过度的转向操作的情况下，可转向车轮的横偏角增大，结果可转向车轮的自回位扭矩急剧下降，可能导致不能从路面获得小的反作用扭矩。在没有获得这样小的反作用扭矩的情况下，产生适合的叠加反作用扭矩变得困难，结果驾驶员在驾驶过程中不能够从转向盘获得任何反馈，并且在一些情况下不能够随意地驱动车辆。

为了处理这个问题，如在例如日本专利申请公开No.2003—154962中所公开，提出了一种转向反作用力控制设备，其逆着驾驶员的转向操作控制所产生的转向反作用力。该转向反作用力控制设备包括能够使可转向车轮(可转弯的车轮)转向的转向装置(例如，电力转向设备)、能够向转向装置添加操作力的致动器、和用于检测可转向车轮(可转弯的车轮)相对于路面的横偏角的横偏角检测装置。为了响应于横偏角的产生而向转向装置传递转向反作用，该设备控制致动器在产生可转向车轮(可转弯的车轮)的横偏角的方向上产生转向反作用，并且随着横偏角的增大而增大转向反作用。

根据该转向反作用力控制设备，通过检测可转向车轮的横偏角，能够考虑到当可转向车轮的横偏角较大时产生的自回位扭矩的急剧下降而控制致动器的操作。借助于这个控制，即使在其中对可转向车轮的旋转的反馈或者响应由于自回位扭矩的急剧下降而减小的行驶环境中，随着可转向车轮的横偏角而增大的转向反作用能够单独地产生，并且施加到可转向车轮。因而，即使在可转向车轮的横偏角较大的情况下，驾驶员能够感觉到适合的转向反作用。

发明内容

此外，在雪地道路或者覆盖有冰的道路上行驶过程中，在来自路面的反作用力是小的情况下，除了可转向车轮的当前方向(转向方向)之外，还知道使车辆转弯性能稳定的转向方向是重要的。在这点上，如果可转向车轮的横偏角在允许的范围内，则上述设备的每个能够从路面适合地获得反作用扭矩(转向反作用)。结果，即使在滑的道路上，只要驾驶员执行适合的转向，驾驶员能够基于传递到转向盘的反作用扭矩(转向反作用)知道可转向车轮的当前方向，由此驾驶员能够驱动车辆。然而，在任一个设备中，驾驶员能够仅仅从基于路面反作用传递到转向盘的反作用扭矩(转向反作用)感测到可转向车轮的当前转向方向，但是不能够感测使车辆的转弯性能稳定的转向方向。尤其是，对于不很熟悉车辆驾驶的驾驶员来说，能够确定地感测到使车辆转弯性能稳定的转向方向是重要的。

本发明已经作出来解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种用于车辆的转向设备，其考虑当车辆在转弯状态下时所产生的车身横偏角，在转弯过程引导驾驶员到使车辆性能稳定的转向方向上。

为了实现上述目的，本发明提供用于车辆的转向设备，包括由驾驶员转动的转向盘、与转向盘一起转动的转向轴、转向单元和电致动器，转向单元将转向轴和车辆的可转向车轮互相连接并且使可转向车轮根据转向轴的转动而转向，电致动器向可转向车轮的转向操作施加预定扭矩，转向设备特征在于包括：转向角检测装置，用于基于用于维持车辆在直线行驶状态下的第一基准点检测可转向车轮的转向角，可转向车轮根据转向盘的转动而转向；横偏角检测装置，用于检测当车辆在转弯状态下时产生的车辆的车身的横偏角；基准点计算装置，用于计算根据所检测的车身的横偏角而变化的第二基准点，并且被用来确定用于在减小横向力对车辆的转弯状态的影响的同时使车辆转弯的转向角，横向角由于车身的横偏角在车辆中产生；转向角转换装置，用于将由转向角检测装置检测的基于第一基准点的可转向车轮的转向角转换成基于第二基准点的转向角；反作用扭矩计算装置，用于计算反作用扭矩，反作用扭矩是与通过转换获得的转向角具有预定的关系并且作用在使通过转换获得的转向角与第二基准点一致的方向上的扭矩；和驱动控制装置，用于使电动机转动和驱动，以产生所计算的反作用扭矩。

借助于上述构造，基准点计算装置能够计算相对于第一基准点(静态了零点)的第二基准点(动态零点)，第二基准点根据由横偏角检测装置所检测的车身的横偏角而变化。所计算的第二基准点是用于在降低由于车身的横偏角而影响车辆转弯状态的横向力的同时确定车辆能够稳定地转弯时的转向角的基准点。转向角转换装置能够将由转向角检测装置检测的基于第一基准点的转向角转换成基于第二基准点的转向角(即，能够改变用于检测转向角的基准点)。反作用扭矩计算装置能够计算与通过转换获得的转向角有预定关系的反作用扭矩。该反作用扭矩是在使通过转换获得的转向角与第二基准点一致的方向上作用的扭矩。驱动控制装置能够驱动和控制电动机使得产生所计算的反作用扭矩。

借助于以此方式产生的反作用扭矩，可转向车轮转向到第二基准点，并且一体装配到连接到转向单元的转向轴的转向盘朝着对应于第二基准点的方向转动(引导)。利用这种操作，例如，即使当车辆在雪地道路、覆盖冰的道路或者提供小的路面反作用力的类似道路上行驶时，可以产生驾驶员确定地感测到的反作用扭矩以借助于所产生的反作用扭矩将驾驶员引导到驾驶员必转动转向盘的方向上。因而，尤其是当对驾驶车辆不很熟悉的驾驶员在雪地道路和覆盖有冰的道路上驾驶时，驾驶员容易地确定其中转动转向盘以稳定在转弯状态中的车辆的性能的方向；即，朝着第二基准点的转动操作的方向。这使驾驶员能够校正转动转向盘以稳定在转弯状态中的车辆的性能的操作，并且很容易使车辆在行驶的同时转弯。

优选地，基准点计算装置通过将所检测的车身的横偏角乘以系数和校正项计算第二基准点，其中，该系数通过使用朝着车辆的转弯中心作用的比拐弯力基于在转弯的状态下路面和安装到车辆前后轮的轮胎之间的摩擦力计算的，并且该校正项是考虑轮胎的变形特性确定，轮胎的变形特性随着所检测的车身的横偏角非线性变化。优选地，校正项根据由检测车辆的横向加速度检测装置检测的车辆的横向加速度确定。

借助于该构造，第二基准点通过车身的横偏角乘以使系数和校正项计算，其中，该系数通过使用朝着车辆的转弯中心作用的比拐弯力计算的，并且该校正项是考虑轮胎的变形特性确定，轮胎的变形系数随着所检测的车身的横偏角非线性变化。校正项能够根据所检测的车辆的横向加速度变化。因而，可以根据车辆的转弯状态(即，所产生的车身的横偏角)最佳地计算第二基准点，由此可转向车轮何转向盘朝着第二基准点引导，因而驾驶员能够以更稳定的方式很容易使车辆在行驶的同时转弯。

而且，优选地，基准点计算装置通过将所检测的车身横偏角乘以使用朝着车辆的转弯中心作用的比转弯力的系数、表示由于车辆转弯而导致发生车身侧倾程度的侧倾角和由于在车身中发生的侧倾的负荷转移的量而计算第二基准点，其中考虑当车辆在转弯状态下时所产生的横向加速度计算比拐弯力。利用该种结构，适合反映车辆转弯状态的比拐弯力能够很精确地计算出，并且第二基准点能够根据使用比拐弯力的系数和所检测的横偏角β计算。因而，可以很精确地计算第二基准点以确定降低由于在车身中产生的横偏角而影响车辆转弯状态的横向力的转向角，由此使车辆能够稳定地转弯。

优选地，反作用扭矩和通过转换获得的转向角之间的预定关系是其中反作用扭矩随着通过转换获得的转向角的绝对值的增大而增大的关系。在这情况下，优选地，反作用扭矩和通过转换获得的转向角之间的预定关系是反作用扭矩与通过转换获得的转向角的绝对值的变化而成比例地变化。借助于该构造，当车辆的转弯性能在通过转换获得转向角的绝对值是大的(即，第二基准点和基于第一基准点所检测的转向角之间的差是大的)情形下变得不稳定时，能够产生大的反作用扭矩。由于借助于所产生的大的反作用扭矩可转向车轮转向并且转向盘的转动操作被引导，驾驶员能够快速地并且适合地校正转向盘转动操作。

进一步，不管路面作用力如何都能够确定预定关系。因而，反作用扭矩能够以驾驶员能够容易地转动转向盘的方式相对于通过转换获得的转向角的绝对值的大小而增大，换言之，驾驶员能够容易地控制车辆的转弯状态。利用该控制，能够确定预定关系使得反作用扭矩根据车辆的特性相对于通过转换获得的转向角的绝对值的大小更大程度地增大。例如，在运动型车辆中，反作用扭矩相对于转向角的绝对值的大小更大程度地增大，使得在运定驱动过程中能够快速校正转向盘的转动操作。因而，驾驶员能够快速和适合地校正转向盘的转动操作。

而且，当预定关系是随着通过转换获得的转向角的绝对值增大而增大时，可以采用其中当第一基准点和所计算的第二基准点之间的差是小的(即，当车身的横偏角是小的)时反作用扭矩略微增大的关系，和采用其中当差是大的(即，当车身的横偏角是大的)时反作用扭矩增大的关系。借助于该构造，小的反作用扭矩能够在一般的行驶过程中产生，这是因为所产生车身的横偏角是小的。因而，驾驶员能够在没有感觉不自然的情况下驾驶。同时，在高速行驶等过程中产生了不期望大的横偏角并且车辆的转弯的性能变得不稳定的情况下，能够产生较大的反作用扭矩，由此驾驶员能够快速地校正转向盘转动操作。

本发明的另一个特征在于转向轴由与转向盘一起转动的转向输入轴和连接到转向单元的转向输出轴组成；并且转向输入轴和转向输出轴由可变齿轮机构连接，可变齿轮机构相对于转向输入轴的转动量改变转向输出轴的转动量。借助于该构造，当可转向车轮由转向扭矩转向时；即，当转向盘由反作用扭矩引导时，在降低转向盘的转动量的同时能够引导其中转向盘必须转动的方向，使得能够减轻驾驶员感觉到的不自然。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的转向设备示意图。

图2是示出由图1的电子控制单元执行的零点变化程序的流程图。

图3是示出转向角和反作用扭矩之间的关系的曲线图。

图4是根据本发明一个修改的实施例的用于车辆的转向设备的示意图。

图5是与本发明修改实施例相关并且示出转向角和反作用扭矩之间关系的曲线图。

具体实施方式

以下，将操作附图详细地描述根据本发明实施例的车辆转向设备。图1示意性示出用作根据本实施例的车辆转向设备的电力转向设备。

该电力转向设备包括转向盘11，驾驶员转动转向盘以使可转向车轮的左右前轮FW1和FW2转向。转向盘11固定到转向轴12的上端，转向轴12的下端连接到转向齿轮单元20。

转向齿轮单元20是例如齿条-小齿轮型齿轮单元，并且设计成一体安装到转向轴12下端的小齿轮21的旋转传递到齿条22。进一步，电动机23设置在转向齿轮单元23中。电动机23产生用于减小驾驶员通过使转向盘11旋转而输入的转向扭矩t(以下该扭矩将称为“辅助扭矩Ta”)，并且还在逆着转向扭矩t的方向上产生大致相等的扭矩(以下该将称为“反作用扭矩Tz”)。该电动机23的组装方式为所产生的辅助扭矩Ta和反作用扭矩Tz传递到齿条22。利用这种构造，从转向盘11输入到转向轴12的转向扭矩t经由小齿轮21传递到齿条22，并且由电动机23所产生的辅助和反作用扭矩Ta和Tz传递到齿条22。在接收到以此方式传递的这些扭矩时，齿条22轴向移动，并且连接到齿条22的相对两端的左右前轮FW1和FW2向左和向右转向。

接着，将描述用于控制电动机23操作的电控制器。电控制器包括车速传感器31、转向扭矩传感器32、转向角传感器33、横向加速度传感器34、和横偏角传感器35。车速传感器31检测车辆的速度，并且将其输出作为车辆速度V。转向扭矩传感器32装配到转向轴12，并且适于检测输入转向轴12的扭矩T，并且将其输出。注意，当扭矩使转向盘12在从车辆的前进方向观察是反时针的方向上转动时，假定扭矩T是正值，并且当扭矩使转向盘12在顺时针的方向上转动时，假定扭矩T是正值。

转向角传感器33装配到转向齿轮单元20，并且适于检测齿条22在轴向方向上的位移，并且输出对应于所检测的位移的左右前轮FW1和FW2的转向角δ。转向角传感器33使用齿条22的中性位置作为基准(以下称为静态零点)，此时左右前轮FW1和FW2没有转向并且齿轮直线向前行驶。因而，转向角传感器33输出为“0”的对应于的静态零点的转向角δ。当转向角传感器33检测从静态零点沿着从车辆前进方向观察是向右方向的齿条22的位移(即，左右前轮FW1和FW2向左转向)时，转向角传感器33输出作为正值的转向角δ，并且当转向角传感器33检测齿条22从静态零点向左方向的位移(即，左右前轮FW1和FW2向右转向)时，转向角传感器33输出作为负值的转向角δ。横向加速度传感器34检测和输出在车辆中产生的横向加速度G。横向加速度传感器34输出作为正值的从车辆的前进方向观察是向左的横向加速度，和作为负值的向右的横向加速度。

横偏角传感器35检测车辆的车身在转弯状态下所产生的横偏角β，并且将其输出。当横偏角β是负值时，其表示相对于车辆前进方向向左的横偏角，并且当横偏角β是正值时，其表示相对于车辆前进方向是向右的横偏角。尽管能够采用各种方法检测车身的横偏角β，优选地检测横偏角β如下。即，当沿着车辆前后方向的车辆速度表示为Vx，并且沿着车辆横向方向的车辆速度表示为Vy时，车身的横偏角能够根据下面的Eq.1计算。

β＝tan^-1(Vy/Vx)      Eq.1

注意，车辆速度Vx和Vy优选地使用利用例如光和声音的检测器检测。

这些传感器31至35连接到电子控制单元36。电子控制单元36的主要部件包括由CPU、ROM、RAM等组成的微型计算机，并且通过使用传感器31至35的相应检测值执行程序而控制转向齿轮单元20的电动机23的驱动。因而，用于驱动电动机23的驱动电路37连接到电子控制单元36的输出侧。用于检测流过电动机23的驱动电流的电流检测器37a设置在驱动电路37中。借助于电流检测器37a检测的驱动电流反馈到电子控制单元36以控制电动机23的驱动。

接着，将详细描述具有以上构造的本实施例的电力转向设备的操作。当驾驶员接通未示出的点火开关时，电子控制单元36(更具体地，CPU)以预定的短间隔重复执行图2所示的反作用扭矩控制程序。

即，电子控制单元36在步骤S10开始反作用扭矩控制程序，并且进行到步骤S11以输入借助于车速传感器31、转向角传感器33、横向加速度传感器34和横偏角传感器35所检测的相应值；即，车辆速度V、转向角δ、横向加速度G和车身横偏角β。在从传感器31、33、34和35输入检测值之后，电子控制单元36进行到步骤S12。

在步骤S12，电子控制单元36判断在上述步骤S11输入的横偏角β的绝对值是否大于预设的小的正的车身横偏角βo。此处，车身横偏角βo是用来判断车辆的转弯性能是否由于车身中所产生的横偏角β而恶化的值。即，当横偏角β大于预定的车身横偏角βo时，必须校正已经由所产生的横偏角β引起恶化的车辆转弯性能。因而，电子控制单元36作出“是”的判断，然后进行到步骤S13。

同时，当横偏角β等于或者小于预定的车身横偏角βo时，不必校正车辆的转弯性能。因而，电子控制单元36作出“否”的判断，然后进行到步骤S17，以结束当前执行的反作用扭矩控制程序。

在这情况下，根据由转向扭矩传感器32检测的扭矩T(即，转向扭矩t)，电子控制单元36使得电动机23在与通过转向盘11的转动输入的转向扭矩t的方向相同的方向上产生预定的辅助扭矩Ta。辅助扭矩Ta设定成随着所检测的车速V增大而减小。由电动机23产生的辅助扭矩Ta传递到齿条22。

结果，除了由驾驶员输入的转向扭矩t，由电动机23产生的辅助扭矩Ta传递到齿条23，由此使左右前轮FW1和FW2转向所需的转向扭矩t大大地降低。因而，驾驶员能够通过转动转向盘11很容易使左右前轮FW1和FW2转向。在预定短间隔经过之后，电子控制单元36再次在步骤S10开始执行反作用扭矩控制程序。

在步骤S13，相对于作为第一基准点的上述静态零点，电子控制单元36计算动态零点δo，该动态零点δo用作第二基准点，并且考虑到在车身中所产生的横偏角β的影响用来稳定车辆的转弯性能。在下面，将详细描述该动态零点δo的计算。

首先，针对左右前轮FW1和FW2例如以静态零点作为基准转向了转向角δc的情况描述车身横偏角β对车辆的转弯性能的影响。当转向盘11由驾驶员转动时，转向齿轮单元20的齿条22轴向移动，使得左右前轮FW1和FW2转向了转向角δc。结果，车辆从直线行驶状态变化到转弯状态，或者保持转弯状态。由于转弯而引起的离心力和所产生的朝向转弯中心的向心力作用在转弯状态下的车辆上。作用在转弯状态下的车辆上的向心力由朝着转弯中心作用在路面和车辆的前后轮(更具体地，安装到前后轮的轮胎)之间横向力提供(以下，该横向力将称为拐弯力)。

具体地，当车辆沿着基于左右前轮FW1和FW2的转向角δc确定的预定转弯圆行驶时(以下，该行驶方向将称为“前进方向”)，轮胎相对于前进方向横向偏出。由于轮胎的横向偏出的结果车辆获得所产生的向心力，因而沿着转弯圆行驶。因而，转弯状态下的车身具有由车身的前进方向和前后方向之间的角度差表示的横偏角β。此外，由于前后轮一体安装到车身上，在其中车身具有横偏角β的状态下，前后轮的轮胎易于相对于路面在作用在车辆上的惯性力的方向上发生位移。

然而，当前后轮的轮胎易于相对于路面发生位移时，在前后轮的轮胎和路面之间产生摩擦力，使得车辆在前进方向上行驶在转弯圆上，而不是在惯性力的作用方向上。换言之，基于摩擦力产生拐弯力，并且因为所产生的拐弯力，产生使车辆在前进方向上行驶的离心力。由于左右前轮FW1和FW2(更具体地，左右前轮FW1和FW2的轮胎)的所产生的拐弯力传递到转向盘11，驾驶员能够感测到反作用扭矩，并且还能够感测到左右前轮FW1和FW2的当前转向方向(即，转向角δc)。

因而，借助于以下Eq.2能够计算车辆向心力，其中车辆的左右前轮FW1和FW2已经转向了转向角δc并且车辆在转弯状态下，Eq.2使用了在前后轮处产生的拐弯力；更具体地，是每单位横偏角β的拐弯力的比拐弯力。

$M\·\mathrm{\α}=2\·\mathrm{Kf}\·\mathrm{\δc}+2\·(\mathrm{Kf}+\mathrm{Kr})\·\mathrm{\β}+\∈---\mathrm{Eq}\·2$

在Eq.2中的M是车辆的质量。在Eq.2中的α是朝着转弯中心的加速度(以下，该加速度将被称为“向心加速度”)，并且能够由以下Eq.3表示。

α＝V²·(1/R) Eq.3

在Eq.3中，R表示基于转向角δc所确定的车辆转弯半径，并且1/R表示转弯圆的曲率(所谓的转弯曲率)。

在以下Eq.4中所示的关系是在转向角δc和转弯曲率1/R之间。

δc＝L·(1+A·V²)·(1/R) Eq.4

在Eq.4中的L是表示车辆轴距的预定值，并且A是表示车辆稳定性能的预定值。通过运算Eq.4，转弯曲率1/R能够用以下Eq.5表示。

1/R＝δc/(L·(1+A·V²)) Eq.5

因而，向心加速度α能够用以下Eq.6表示，而Eq.6是通过将Eq.5代入上述Eq.3获得。

α＝(V²/(L·(1+A·V²)))·δc   Eq.6

在上述Eq.2的右侧，Kf表示在左右前轮FW1和FW2处所产生的比拐弯力，并且Kr表示在后轮处产生的比拐弯力。进一步，如上所述，当转向角δc是正值；即，当车辆向左转弯时，产生向右的横偏角，使得车身的横偏角β呈现为正值，并且当转向角δc是负值(即，当车辆向右转弯)时，产生向左的横偏角，使得车身的横偏角β呈现为负值。注意，在上述Eq.2的右侧，

是随着车辆转弯时产生的横摆率而产生的很小的力，并且因而能够忽略。因而，转弯状态下车辆的向心力能够用以下Eq.7代替上述Eq.2表示。

M·α＝2·Kf·δc+2·(Kf+Kr)·β     Eq.7

根据Eq.7，通过将与左右前轮FW1和FW2的转向角δc成比例的横向力(以下，该横向力将被称为“转向横向力”)加上与车身的横偏角β成比例的横向力(以下，该横向力将被称为“偏出横向力”)计算在车辆中所产生的向心力M·α。此外，如从Eq.7明显可见，偏出横向力在其中横偏角β在车身中产生的状态下自然地产生，并且难以供驾驶员经由转向盘11直接控制。由于偏出横向力自然产生的结果，产生的向心力比驾驶员通过转动转向盘11期望产生的向心力大。

结果，车辆不能以驾驶员已经期望的转弯半径转弯。因而，驾驶员必须通过适合地转动转向盘11而校正转向角δc，使得车辆以期望的转弯半径转弯(以下，该转向操作将被称为“校正转向”)。即，驾驶员必须执行转向盘11的校正转向，使得向心力M·α减小了对应于偏出横向力的量，其中偏出横向力将由于车辆转弯的结果而自然地产生。如以上所述，自然地产生的横偏角β影响左右前轮FW1和FW2已经转向了转向角δc的车辆的转弯性能。

因而，在步骤S13，电子控制单元36计算动态零点δo，用于通过消除在转弯状态下的车辆中自然产生的偏出横向力(更具体地，车身横偏角β)的影响而稳定车辆转弯性能。

具体地，如上所述，在其中由于左右前轮FW1和FW2转向了转向角δc的结果而产生的车身的横偏角β的状态下，根据上述Eq.7计算向心力M·α；即，通过将偏出力加上转向横向力。换言之，仅仅需要转向横向力使车辆根据转向盘11的转动而转弯，并且偏出横向力是不需要的。因而，当使车辆以期望的转弯半径(驾驶员通过转动转向盘11已经确定的)转弯的转向角作为目标转向角δd，由转向角δd产生的转向横向力能够由以下Eq.8表示，Eq.8通过从上述Eq.7的两侧减去偏出横向力而获得。

2·Kf·δd＝M·α-2·(Kf+Kr)·β     Eq.8

因而，目标转向角δd能够根据以下Eq.9获得，Eq.9通过运算Eq.8获得。

δd＝(M/(2·Kf))·α—(1+Kr/Kf)·β    Eq.9

能够通过使用上述Eq.6修改Eq.9获得以下Eq.10。

δd＝(M/(2·Kf))·(V²/(L·(1+A·V²)))·δc-(1+Kr/Kf)·β    Eq.10

由于以下Eq.10的左手侧的第一项根据转向角δc而变化，且转向角δc由驾驶员通过转动转向盘11而输入，Eq.10能够借助于用驾驶员输入的转向角δc1代替那一项而重新写成如以下Eq.11所示。

δd＝δc1-(1+Kr/Kf)·β        Eq.11

根据Eq.11，通过从与由驾驶员通过转动转向盘11输入的转向角δc1相关的项减去与车身的横偏角β成比例的项而确定目标转向角δd。因而，当驾驶员执行上述校正转向时，驾驶员转动转向盘11使得转向角与根据Eq.9确定的目标转向角δd一致。换言之，用于在消除在转弯状态下的车辆的车身中产生的横偏角β的影响的同时而稳定车辆转弯性能的左右前轮FW1和FW2的转向方向与左右前轮FW1和FW2(即，齿条22)在产生横偏角β的方向上回转了由(1+Kr/Kf)·β表示的角度的方向一致。

这等于在转弯状态下的车辆执行控制使在齿条22的中性位置(静态零点)在其中产生横偏角β的方向(更具体地，转向盘11的当前回转方向)上移动了(1+Kr/Kf)·β，以将齿条22的移动后的位置(以下称为“变化后的中性位置”)确定为动态零点δo，并且在变化后的中性位置(动态零点δo)用作基准的同时使左右前轮FW1和FW2转向。因而，动态零点δo能够由以下Eq.12表示。

δo＝-(1+Kr/Kf)·β·N       Eq.12

Eq.12中的N表示用于将左右前轮FW1和FW2的轮胎变形特性视为线性的校正量，而在产生车身的横偏角β时轮胎变形特性非线性地变化。该校正量N能够计算为如在以下Eq.13中所示的所检测的横向加速度G的函数。

N＝(a+b·G²)/(c+d·G²)    Eq.13

注意，Eq.13中的a、b、c和d是根据车辆型号和轮胎确定的常数。注意，校正量N不限于根据Eq.13所计算的，并且可以根据车辆的特性在之前设定，或者可以由驾驶员自由地改变。电子控制单元36通过使用在上述步骤S11输入的横向加速度G和横偏角β并且根据上述Eq.12和13计算动态零点δo。

在计算动态零点δo之后，电子控制单元36执行步骤S14和S15，以在使用所计算的动态零点δo作为基准的同时使左右前轮FW1和FW2转向。换言之，电子控制单元36计算用于引导驾驶员转动转向盘11的方向的反作用扭矩Tz。现在详细描述该反作用扭矩Tz的计算。

如上所述，动态零点δo是用于在消除横偏角β的影响的同时而稳定转弯状态下车辆转弯性能的左右前轮FW1和FW2的转向角的基准点。即，利用在转弯状态下的车辆，当左右前轮FW1和FW2以动态零点δo用作基准而转向时，车辆的转弯性能能够被最大程度地稳定。因而，在车辆的转弯性能由于产生车身的横偏角β而不稳定的状态下，必须借助于在使用动态零点δo作为基准的同时使左右前轮FW1和FW2转向来稳定车辆的转弯性能。

此处，如上所述，当车辆向左转弯时，产生向右的横偏角，使得车身的横偏角β呈现正值。因而，根据上述Eq.12，动态零点δo呈负值。进一步，如上所述，当车辆向右转弯时，产生向左的横偏角，使得车身的横偏角β呈现负值。因而，根据上述Eq.12，动态零点δo呈正值。因而，当左右前轮FW1和FW2取决于所计算的动态零点δo使正值还是负值而在不同的方向上转向，当动态零点δo呈负值，左右前轮FW1和FW2向右回转，当动态零点δo呈正值，左右前轮FW1和FW2向左回转。

因而，电子控制单元36计算用于在使用所计算的动态零点δo作为基准的同时使由驾驶员转动转向盘11而转动的左右前轮FW1和FW2回转的扭矩；即，电子控制单元36计算用于将转向盘11朝着动态零点δo逆着由驾驶员输入的转向扭矩t引导的反作用扭矩Tz。

为了计算反作用扭矩Tz，在步骤S14中，电子控制单元36首先以动态零点δo作为基准并且根据以下Eq.14计算左右前轮FW1和FW2的转向角δa。

δa＝δ—δo       Eq.14

在Eq.14中，δ表示由转向角传感器33所检测的转向角；即，以静态零点为基准来检测的转向角。

如上所述，根据Eq.14计算的转向角δa变成等于以静态零点作为基准检测转向角δ减去动态零点δo。换言之，转向角δa通过将转向角δ(转向角传感器33在使用静态零点作为基准的同时检测的)转换成基准是动态零点δo的转向角。在步骤S15，电子控制单元36计算对应于所计算的(转换后)的转向角δa的大小的反作用扭矩Tz。

如在图3所示，反作用扭矩Tz在动态零点δo设定成等于“0”，并且与转向角δa在向左和向右方向上(即，转向角δa的绝对值)的增大成比例增大。具体地，当转向角δa的绝对值较大时；即，所检测的转向角δ和动态零点δo之间的差的绝对值较大时，计算的反作用扭矩Tz较大。当转向角δa的绝对值较小时；即，所检测的转向角δ和动态零点δo之间的差的绝对值较小时，所计算的反作用扭矩Tz较小。注意，反作用扭矩Tz设定成其在左右前轮FW1和FW2能够转向(即，齿条23能够在轴向方向上移动)的最大的转向角附近是最大值。

注意，本实施例采用反作用扭矩Tz的变化特性使得其与转向角δa成比例变化，并且在最大转向角附近是恒定值。然而，本实施例可以采用变化特性(例如，向上凸起的函数曲线)，使得如图3中的双点划线所示，反作用扭矩Tz随着转向角δa均匀地增大，并且在最大转向角处是最大值。

此处，将描述施加到转向盘11的反作用扭矩Tz。一般，在电力转向设备中，在转向系统中存在的粘性(viscous)扭矩、惯性扭矩和自回位扭矩的反作用扭矩和(以下简称为SAT)变成等于由驾驶员输入的转向扭矩t和辅助扭矩Ta的转向扭矩和。换言之，电动机根据SAT(SAT随着转向盘11的转动而变化)大小产生辅助扭矩Ta，使得由驾驶员输入的转向扭矩t不增大。在转向系统中存在的粘性扭矩的示例是伴随转向齿轮单元20中填充的油的流动阻力所产生的扭矩。惯性扭矩的示例是伴随转向盘11的惯性效应所产生的扭矩。

此外，在本实施例中，为了以用作基准的动态零点引导转向盘11，电子控制单元36驱动和控制电动机23使得向转向盘11施加反作用扭矩Tz。因而，在转向系统中存在反作用扭矩是粘性扭矩、惯性扭矩、自回位扭矩和反作用扭矩Tz之和。即，SAT如图3中的点划线所示是用于转向盘11从车身横偏角β转动而自然地产生的作为路面反作用，反作用扭矩Tz是用于转向盘11从动态零点δo转动而产生的，SAT叠加在反作用扭矩Tz上，反作用扭矩和增大。因而，电子控制单元36通过驱动和控制电动机23适合调整辅助扭矩的大小，以防止转向扭矩t的增大。

有两个方法用于电子控制单元36调整辅助扭矩Ta；即，调整辅助扭矩Ta使得辅助扭矩Ta变成等于粘性扭矩、惯性扭矩和SAT之和；和调整辅助扭矩Ta使得辅助扭矩Ta变成等于粘性扭矩、惯性扭矩、SAT和反作用扭矩Tz之和。

在电子控制单元36调整辅助扭矩Ta使得辅助扭矩Ta变成等于粘性扭矩、惯性扭矩和SAT之和的情况下，反作用扭矩Tz变成等于转向扭矩t。换言之，转向盘11能够借助于经由齿条22、小齿轮21和转向轴12传递到转向盘11的反作用扭矩Tz以动态零点δo用作基准来引导。注意，在这情况下，在转向扭矩t没有驾驶员输入的情形，电子控制单元36驱动和控制电动机23；即，调整辅助扭矩Ta使得粘性扭矩变成等于反作用扭矩Tz，由此使转向盘11回位到动态零点δo。

在电子控制单元36调整辅助扭矩Ta使得辅助扭矩Ta变成等于粘性扭矩、惯性扭矩、SAT和反作用扭矩Tz之和的情况下，SAT和反作用扭矩Tz之和变成等于转向扭矩t。在此情况下，转向盘11借助于经由齿条22、小齿轮21和转向轴12传递到转向盘11的SAT而引导到车身横偏角β的方向，并且以类似的方式借助于传递到转向盘11的反作用扭矩Tz朝着动态零点δo引导。

此外，在SAT和反作用扭矩Tz以叠加的方式施加到转向盘11的情况下，在一些情况下，转向扭矩t随着转向盘11的转动非连续地变化。即，由于SAT和反作用扭矩Tz之和等于转向扭矩t，转向扭矩t在SAT变成“0”的转向盘11的转动位置(对应于横偏角β的转动位置)和反作用扭矩Tz变成“0”的转向盘11的转动位置(对应于动态零点δo的转动位置)处变小(产生所谓的扭矩下降(torque dip))。

在此情况下，SAT对扭矩下降的影响能够通过将反作用扭矩Tz设定成具有其大小足够大于SAT的大小而减轻。在扭矩下降的影响得到降低的情况下，转向扭矩t在SAT变成“0”的转向盘11的转动位置处略微变化。换言之，由于转向扭矩t变化的转向盘11的转动位置处，驾驶员易于基于转向扭矩t的变化知道左右前轮FW1和FW2的转向方向与车辆的前进方向一致。

电子控制单元36通过使用根据上述Eq.14计算的转向角δa并且参照图3所示的用于反作用扭矩Tz的特性表计算将在电动机23中产生的反作用扭矩Tz。在完成计算反作用扭矩Tz时，电子控制单元36进行到步骤S16。

在步骤S16，电子控制单元36驱动和控制转向齿轮单元20的电动机23，以产生在上述步骤S13中计算的反作用扭矩Tz。

将具体地描述用于产生反作用扭矩Tz的驱动和控制。电子控制单元36输入来自转向扭矩传感器32的作用在转向轴12(即，齿条22)上的检测的扭矩T。电子控制单元36接着反馈控制电动机23的旋转使得所检测的扭矩与随计算的反作用扭矩Tz一致。进一步，电子控制单元36输入来自驱动电路37的流过电动机23的驱动电流，并且反馈控制驱动电路37使得具有对应于反作用扭矩Tz的驱动电流适合地流动。

由于以此方式驱动和控制电动机23，反作用扭矩Tz由电动机23产生并且传递。进一步，由于反作用扭矩Tz被传递到齿条22的结果，反作用扭矩Tz经由转向轴12传递到转向盘11。因而，转向盘11借助于以动态零点δo用作基准产生的反作用力转动(引导)。

当由转向扭矩传感器32检测的扭矩T变成等于所计算的反作用扭矩Tz时，电子控制单元36停止电动机23的驱动和控制，并且进行到步骤S17。在步骤S17，电子控制单元36结束当前执行的反作用扭矩控制程序。在经过预定短间隔之后，再次开始执行相同的程序。

还从以上描述中能够理解到，根据本实施例，在上述步骤S13中电子控制单元36能够根据上述Eq.12计算相对于静态零点(第一参考点)的动态零点δo(第二参考点)，动态零点δo根据由横偏角传感器35所检测的横偏角β而变化。进一步，在上述步骤S14中，根据上述Eq.14，电子控制单元36能够将由转向角传感器33以静态零点作为基准检测的转向角δ转换成是当动态零点δo用作基准时相应的转向角的转向角δa。而且，在上述步骤S15中，电子控制单元36能够计算具有与通过上述转换获得的转向角δa预定关系的反作用扭矩Tz。随后，在上述步骤S16中，电子控制单元36能够以产生所计算的反作用扭矩Tz的方式经由驱动电路37驱动和控制电动机23。

由于以此方式产生反作用扭矩Tz，一体装配到与转向齿轮单元20连接的转向轴12的转向盘11借助于所产生的反作用力以动态零点δo用作基准转动。利用这种控制，例如，即使当车辆在雪地道路、覆盖有冰的道路或者提供小的路面反作用力的类似道路上行驶时，可以产生驾驶员一定感测到的反作用扭矩Tz，并且借助于所产生的反作用扭矩Tz将驾驶员必须转动转向盘11的方向通知(引导)驾驶员。

因而，尤其是，即使当不很熟悉驾驶车辆的驾驶员在雪地道路或者覆盖有冰的道路上行驶时，驾驶员能够容易地判断转向盘11将要转动的方向以稳定在转弯状态下车辆性能；即，朝着动态零点δo的转动操作方向。这使驾驶员能够适合地校正转动转向盘11的操作以稳定在转弯过程中车辆的性能，并且很容易使车辆在行驶的同时转弯。

而且，从上述Eq.12明显可见，动态零点δo能够通过将车身的横偏角β乘以使用朝着车辆的转弯中心作用的比拐弯力Kf和Kr计算的系数，和考虑轮胎的变形特性计算的并且随着由上述Eq.13表示的车身的横偏角β非线性变化的校正项N计算。校正项N是横向加速度G的函数。因而，变得可以最佳地根据车辆的转弯状态；即所产生车身的横偏角β计算动态零点δo，由此转向盘11以动态零点δo用作基准来被引导，因而驾驶员能够很容易以更稳定的方式在车辆行驶的同时使车辆转弯。

当车辆的行驶性能在转向角δa的绝对值是大的状态下变得不稳定时，能够产生大反作用扭矩Tz。由于转向盘11的转动方向能够借助于所产生的大的反作用扭矩Tz引导，驾驶员能够快速地和适合地校正转动转向盘11的操作。进一步，由于反作用扭矩Tz的大小能够自由设定，反作用扭矩Tz能够相对于转向角δa的绝对值的大小而增大，使得驾驶员容易地转动转向盘11；即驾驶员容易地控制车辆的转弯状态。这使得反作用扭矩Tz能够根据车辆的特性相对于转向角δa的绝对值的大小更大程度地增大。例如，在运动型轿车(sporty car)的情况下，反作用扭矩Tz相对于转向角δa的绝对值的大小更大程度地增大，使得能够在运动驱动(sportydriving)过程中快速校正转向盘的转动操作。

而且，在上述实施例中，电动机23通过针对静态零点计算动态零点δo和以动态零点δo用作基准计算反作用扭矩Tz而被驱动。这能够通过在传统的电力转向设备中不用提供附加的设备或者机构来驱动电动机产生反作用扭矩Tz实现。因而，本发明能够很容易地应用到传统的电力转向设备中，由此能够降低制造成本。

在上述实施例中，如在上述Eq.12中所示，动态零点δo通过使用前轮的比拐弯力Kf、后轮的比拐弯力Kr和由于校正左右前轮FW1和FW2的轮胎的特性变形(其根据车辆的转弯条件而变化)的校正量N。使用校正量N是因为不管轮胎的变形特性如何变化；即，不管车辆的转弯条件如何变化，前轮和后轮的比拐弯力Kf和Kr是恒定的。因而，当前轮和后轮的比拐弯力Kf和Kr计算为根据车辆的转弯条件变化的值时校正量N能够省略。

以下将描述这个修改的实施例。与上述实施例的相同的部分用相同的参考标号和符号表示，并且其详细说明将不再重复。

如在上述实施例中所提及，当转向盘11由驾驶员转动时，左右前轮FW1和FW2例如转向了转向角δ。结果，车辆将其状态从直线行驶状态变为转弯状态，或者维持转弯状态。如上所述，由上述Eq.7所示的向心力和离心力作用在转弯状态下车辆上。

此外，前后轮(所谓的非弹簧侧)和车身(所谓弹簧侧)通过悬架设备连接在一起，使得它们在垂直的方向上彼此相对移动。因而，当与车辆的横向运动相关联的惯性力(离心力)作用在尤其是在转弯状态下的车身的重心时，车身朝着其中惯性力作用的方向上倾斜；换言之，车身侧倾。在车身侧倾的状态下，换言之，在车身中产生侧倾角Φ的情况下，在前轮侧和后轮侧的每一个上，作用在左右车轮中一个上的负荷增大，并且作用在另外车轮上的负荷减小。因而，当车辆在转弯状态时，必须考虑由所产生侧倾引起的负荷转移计算比拐弯力Kf和Kr。

即，在本修改的实施例中，以横向加速度G转弯的车辆的前后轮的比拐弯力Kf和Kr根据以下Eqs.15和16计算。

Kf＝Kfo+ξ·((Nf·Φ+mf·hf·G)/Tr)²  Eq.15

Kr＝Kro+ξ·((Nr·Φ+mr·hr·G)/Tr)²  Eq.16

在Eq.15中的Kfo和在Eq.16中的Kro分别表示针对车辆停止时前后车轴负荷(以下，该负荷将称为停止状态负荷)的前后轮的比拐弯力。进一步，在Eqs.15和16中，Nf和Nr分别表示前轮侧侧倾刚度值和后轮侧侧倾刚度值；mf和mr分别表示前轮侧车身质量和后轮侧车身质量；并且hf和hr分别表示在路面和相应的侧倾中心之间测量的前轮侧和后轮侧的距离(高度)。进一步，在Eqs.15和16中，ξ表示比拐弯力的负荷依赖系数，Φ表示车身侧倾角，和Tr表示前后轮的轮距宽度。

此处，将描述伴随侧倾产生的负荷转移。在以横向加速度G转弯的车辆中产生的侧倾角Φ能够根据以下Eq.17计算。

Φ＝(m·Gd·hs)/(Nf+Nr—m·g·hs)  Eq.17

在Eq.17中，m表示弹簧质量，并且hs表示车辆重心和侧倾中心之间的距离。

前后轮的横向负荷转移量能够计算为依赖于侧倾角Φ的负荷转移和由作用在侧倾中心上的横向力引起的负荷转移之和。因而，当前后轮的停止状态负荷表示为Fo和Ro时，负荷转移之后的前后轮的负荷Ff和Fr能够用以下Eqs.18和19表示。

Ff＝Fo±(Nf·Φ+mf·hf·G)/Tr  Eq.18

Fr＝Ro±(Nr·Φ+mr·hr·G)/Tr  Eq.19

同时，当负荷Ff和Fr作用造前后轮上时的比拐弯力Kf和Kr能够由以下Eqs.20和21表示。

Kf＝Ff·(nCp+ξ(Ff-Fzo))  Eq.20

Kr＝Fr·(nCp+ξ(Fr-Fzo))  Eq.21

在Eq.20和Eq.21中，nCp是通过用给定时刻的负荷除以比拐弯力Kf、Kr而获得的比拐弯力系数并且表示标准负荷时的归一化的比拐弯力系数。进一步，在Eq.20和Eq.21中的Fzo表示预定标准负荷。

当上述Eqs.18和19代入Eq.20和Eq.21中，并且在前后轮的停止状态负荷的比拐弯力用Kfo和Kro表示的同时所得的方程式被简化时，能够获得上述Eqs.15和16。如上所述，在根据Eqs.15和16计算比拐弯力Kf和Kr中，考虑了在车身中产生的侧倾角Φ。因而，比拐弯力Kf和Kr能够计算为反映车辆转弯条件的适合值。这通过从上述Eq.12消除校正量N而能够精确地计算动态零点δo。因而，能够获得类似于上述实施例提供的那些效果。

本发明不限于上述实施例和其修改，并且能够在不脱离本发明目的的情况下以各种方式进行修改。

例如，在上述实施例和其修改中，转向盘11和转向齿轮单元20借助于转向轴12连接，并且由电动机23引起的朝着动态零点δo的齿条22的位移直接传递到转向盘11。因而，转向盘11被引导到对应于动态零点δo的转动操作方向上，由此驾驶员能够很容易感测左右前轮FW1和FW2的转向方向以稳定车辆的转弯性能。

然而，在借助于转向角传感器33检测的左右前轮FW1和FW2的转向角δ显著地与动态零点δo分开的情况下；即，当转向角δa的绝对值较大时，在一些情况下，对应于齿条22向动态零点δo的轴向位移的转向盘11的转动量增大，结果驾驶员感觉不自然。为了解决这个问题，本发明能够在提供如图4所示的可变齿轮机构40的情况下实施。可变齿轮机构40提供转向盘11在转动方向上的位移和齿条22在轴向方向上位移之间相对位移。注意，由于可变齿轮机构40的结构和操作是公知的，其详细描述将不再重复。

在此情况下，在用作车辆的转向设备的电力转向设备中，上述实施例的转向轴12由与转向盘11一起转动的转向输入轴12a和连接到转向齿轮单元20的转向输出轴12b组成。可变齿轮机构40将转向输入轴12a和转向输出轴12b彼此连接。可变齿轮机构40包括电动机41和减速器42。可变齿轮机构40相对于转向输入轴12a的转动量适当地改变连接到减速器42的转向输出轴12b的转向量。

电动机14的壳体一体连接到转向输入轴12a，并且当转向盘11由驾驶员转动时与其整体地转动。电动机41的驱动轴41a连接到减速器42，使得电动机41的旋转力经由驱动轴41a传递到减速器42。减速器42由预定的齿轮机构(例如，行星齿轮机构等)组成，并且转向输出轴12b连接到齿轮机构。借助于该构造，可变齿轮致动器40将转向输入轴12a和转向输出轴12b经由电动机41的驱动轴41a和减速器42连接起来，使得转向输入轴12a和转向输出轴12b能够相对彼此转动，并且能够适合地改变转向输入轴12a的转动量和转向输出轴12b的转动量之间的比率。

因而，当左右前轮FW1和FW2借助于反作用扭矩Tz转向时，转向盘11的转动量能够借助于改变转向输入轴12a的转动量和转向输出轴12b的转动量的比率而被降低，由此，能够降低驾驶员感觉到的不自然的感觉。注意，在此情况下的其它效果预期与在上述实施例和其修改中获得的效果类似。

在上述实施例和其修改中，本发明实施方式为反作用扭矩Tz与转向角δ的绝对值成比例地改变。然而，如图5所示，本发明实施的方式能够为反作用扭矩Tz根据例如转向角δa的绝对值的大小逐级变化。

借助于该构造，在一般行驶过程中小反作用扭矩Tz施加到转向盘11，这是因为所产生的车身的横偏角β较小。因而，驾驶员能够在没有感到不自然的情况下驾驶。注意，能够确定以此方式施加的小反作用扭矩Tz，使得反作用扭矩Tz变成等于驾驶员经由转向盘11输入的转向扭矩t和电动机23施加的辅助扭矩Ta之间的差(t—Ta)。因而，驾驶员能够在一般行驶过程中在没有感到不自然的情况下逆着施加的反作用扭矩Tz驾驶。同时，在高速行驶等过程中产生不期望的大车身的横偏角β并且车辆的转弯性能变得不稳定的情况下，更大的反作用扭矩Tz能够施加到转向盘11，由此驾驶员能够快速地校正转动转向盘11的操作。

在上述实施例和其修改中，本发明的实施方式为通过执行计算上述的使用由检测器检测的车速Vx和Vy的Eq.1，横偏角传感器35检测车身的横偏角β。可选地，在用于检测在车辆中产生的横向加速度α(对应于离心加速度α)的加速度传感器和用于检测横摆率ω的横摆率传感器安装在车辆上的情况下，本发明能够实施为通过使用由这些传感器检测的值检测车身的横偏角β。在此情况下，优选地，车身的横偏角β根据以下Eq.22计算。

β＝∫(ω—α/V)dt     Eq.22

在Eq.22中的V表示由车速传感器31检测的车速V。

借助于该构造，提供如在上述实施例和其修改中的附加检测器是不需要的，尽管车身的横偏角β的检测精度由于在横向加速度α、横摆率ω和其它因子的产生中时间的延迟略微降低。因而，能够降低转向设备的制造成本。

在上述实施例和其修改中，本发明的实施方式是齿条-小齿轮型转向齿轮单元用作转向齿轮单元20。然而，本发明的实施方式可以是滚准丝杠机构用作组成齿轮单元。进一步，本发明的实施方式是电动机23装配到转向齿轮单元20以将电动机23的驱动力传递到齿条22。然而，本发明的实施方式可以是电动机2的驱动力传递到转向轴12。

Claims (10)

1.一种用于车辆的转向设备，包括由驾驶员转动的转向盘、与所述转向盘一起转动的转向轴、转向单元和电致动器，所述转向单元将所述转向轴和所述车辆的可转向车轮互相连接并且使所述可转向车轮根据所述转向轴的转动而转向，所述电致动器向所述可转向车轮的所述转向操作施加预定扭矩，所述转向设备特征在于包括：

转向角检测装置，用于基于用于维持所述车辆在直线行驶状态下的第一基准点检测所述可转向车轮的转向角，所述可转向车轮根据所述转向盘的转动而转向；

横偏角检测装置，用于检测当所述车辆在转弯状态下时产生的所述车辆的车身的横偏角；

基准点计算装置，用于计算第二基准点，所述第二基准点根据所检测的所述车身的横偏角而变化，并且所述基准点计算装置被用来确定用于在减小横向力对所述车辆的所述转弯状态的影响的同时使所述车辆转弯的转向角，所述横向力由于所述车身的所述横偏角在所述车辆中产生；

转向角转换装置，用于将由所述转向角检测装置检测的基于所述第一基准点的所述可转向车轮的所述转向角转换成基于所述第二基准点的转向角；

反作用扭矩计算装置，用于计算反作用扭矩，所述反作用扭矩是与通过所述转换获得的所述转向角具有预定的关系并且作用在使通过所述转换获得的所述转向角与所述第二基准点一致的方向上的扭矩；和

驱动控制装置，用于使电动机转动和驱动，以产生所计算的反作用扭矩。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的转向设备，其中，所述基准点计算装置通过将所检测的所述车身的横偏角乘以系数和校正项计算所述第二基准点，其中，所述系数通过使用朝着所述车辆的转弯中心作用的比拐弯力基于在转弯的状态下路面和安装到所述车辆前后轮的轮胎之间的摩擦力计算的，并且所述校正项根据所述轮胎的变形特性来确定，所述轮胎的所述变形特性随着所检测的所述车身的横偏角非线性变化。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的转向设备，进一步包括横向加速度检测装置，其用于检测所述车辆的横向加速度，其中，所述校正项根据由所述横向加速度检测装置检测的所述车辆的横向加速度确定。

4.根据权利要求1所述的用于车辆的转向设备，其中，所述基准点计算装置通过将所检测的车身横偏角乘以使用朝着所述车辆的转弯中心作用的比转弯力的系数、表示因所述车辆转弯而产生的所述车身的侧倾程度的侧倾角和因所述车身中发生的所述侧倾而产生的负荷转移量而计算所述第二基准点，其中所述比拐弯力根据当所述车辆在转弯状态下时所产生的横向加速度来计算。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的转向设备，其中，所述反作用扭矩和通过所述转换获得的所述转向角之间的所述预定关系是其中所述反作用扭矩随着通过所述转换获得的所述转向角的绝对值的增大而增大的关系。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的转向设备，其中，所述反作用扭矩和通过所述转换获得的所述转向角之间的所述预定关系是所述反作用扭矩与通过所述转换获得的所述转向角的绝对值的变化而成比例地变化。

7.根据权利要求1所述的用于车辆的转向设备，其中，所述转向轴由与所述转向盘一起转动的转向输入轴和连接到所述转向单元的转向输出轴组成；和

所述转向输入轴和所述转向输出轴由可变齿轮机构连接，所述可变齿轮机构相对于所述转向输入轴的转动量改变所述转向输出轴的转动量。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的转向设备，其中，所述反作用扭矩和通过所述转换获得的所述转向角之间的所述预定关系是其中所述反作用扭矩随着通过所述转换获得的所述转向角的绝对值增大而逐级增大的关系。

9.根据权利要求1所述的用于车辆的转向设备，其中，所述横偏角检测装置通过使用利用光或者声音检测的所述车辆的前后方向的速度和所述车辆的横向方向的速度来检测所述车身的所述横偏角。

10.根据权利要求1所述的用于车辆的转向设备，其中，所述横偏角检测装置包括：

横摆率传感器，用于检测所述车辆的横摆率；

加速度传感器，用于检测所述车辆的横向加速度；

车速传感器，用于检测所述车辆的速度；和

横偏角计算装置，用于通过使用所检测的横摆率、横向加速度和车速计算所述车身的横偏角。

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