CN100593000C - 动力转向设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力转向设备，用于向转向车轮施加输出力，该输出力是作用到转向部件的输入力和致动器产生的助力的和，该设备包括：检测转向部件转向量的转向量检测装置；转向有关力获取装置，获取作为输入力和输出力之一的转向有关力；和滞后宽度获取装置，包括获取转向有关力的表示值的转向有关力表示值获取部分，该表示值表示当通过划分转向部件的允许转向范围的至少一部分确定的多个分段范围的每个中转向量变化时的一个或多个转向有关力，该滞后宽度获取装置获取在一个分段范围中转向量绝对值增大时获取的第一转向有关力的表示值、和在该分段范围中转向量绝对值减小时获取的第二转向有关力的表示值的差的绝对值，以作为实际滞后宽度。

Description

动力转向设备

技术领域

本发明涉及这样的领域，即调节由致动器向施加到转向部件(例如转向盘)的输入力所增加的助力，来提供将被施加到转向车轮的输出力。

背景技术

日本专利申请公开P2002-308131A公开了一种动力转向设备，其包括检测转向盘的转向角的转向角检测装置；检测作为输入力的转向力矩的转向力矩检测设备；和滞后宽度(hysteresis width)获取装置，其基于由转向角检测装置检测到的转向角和由转向力矩检测装置检测到的转向力矩来获取利萨佐斯图(Lissajous figure)，并且基于所获得的利萨佐斯图来获取滞后宽度。

本申请基于2004年1月30日递交的日本专利申请No.2004-022616，其内容通过引用而被包含于此。

发明内容

因此，本发明的目的是改进动力转向设备的滞后宽度获取装置。

以下，将说明和解释被认为是本申请中可要求保护的本发明的各种模式(如果恰当，以下将称为可要求保护的模式)的一些示例。可要求保护的模式至少包括对应于所附权利要求的各个模式，但还可以包括本发明的更宽或者更窄的模式，或者甚至可以包括除本发明的一个或多个不同发明。以下的模式(1)至(15)中的每一个都类似所附权利要求那样标号，并且在恰当的情况下从属于其他一个或多个模式，以帮助理解可要求保护的模式，并且指明或者阐明其元素或者技术特征的可能组合。但是，应当理解到本发明不限于出于举例说明目的将在以下说明的以下模式的元素或技术特征或者其组合。还应当理解到，以下模式中的每一个应当不仅考虑到与其直接相关的解释，还应考虑到对本发明优选实施例的详细说明来进行分析，并且在其他可要求保护的模式中，一个或多个元素或者一个或多个技术特征可以增加到以下特定模式中任意一个或者从其删除。

(1)一种动力转向设备，其用于向多个转向车轮施加输出力，所述输出力是作用到转向部件的输入力和由致动器产生的助力的和，所述设备包括：转向量检测装置，其检测所述转向部件的转向量；转向有关力获取装置，其获取作为所述输入力和所述输出力之一的转向有关力；和滞后宽度获取装置，其包括获取转向有关力的表示值的转向有关力表示值获取部分，所述转向有关力的表示值表示当多个分段范围的每一个中由所述转向量检测装置检测到的所述转向量发生变化时，由所述转向有关力获取装置所获取的至少一个转向有关力，所述多个分段范围通过划分所述转向部件的允许转向范围的至少一部分来确定，所述滞后宽度获取装置获取以下两者的差的绝对值来作为实际滞后宽度，即在所述分段范围的一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时所获取的第一转向有关力的表示值，和在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时所获取的第二转向有关力的表示值。

在上述动力转向设备中，如下获得作为转向量和转向有关力之间的关系的实际滞后宽度：首先，转向部件的允许转向范围的至少一部分被划分为多个分段范围，然后对于分段范围中的每一个获取表示一个或者多个转向有关力的转向有关力的表示值。最后，作为在所述分段范围的一个分段范围中转向量的绝对值增大时获取的第一转向有关力的表示值、和在上述相同的分段范围中所述转向量的绝对值减小时获取的第二转向有关力的表示值的差的绝对值，获得实际滞后宽度。

施加到转向部件(例如转向盘)的输入力、由致动器增加的助力和这两个力的和这三者中的每一个都可以用力矩表示。例如，在转向部件由转向盘构成的情况下，施加到该转向盘的输入力可以是在其切线方向上施加到该盘的力或者是施加到该盘的转向力矩。但是，转向部件可以不是被转动来进行转向的部件。类似地，在致动器由电机构成的情况下，由致动器产生的助力可以是电机的输出力矩或者是由电机在齿条轴的轴向上施加到齿条轴的力。此外，在致动器由在齿条轴的轴向上向齿条轴施加液压的液控装置构成的情况下，由液控装置产生的助力可以是与液压相对应的力。

分段范围可以通过划分转向部件的允许转向范围的整体或者一部分来确定。因为转向部件不会很频繁地被操作而达到允许转向范围的极限，所以可以通过划分允许转向范围中转向部件被频繁操作的那部分来确定分段范围。每个分段范围可以由表示每个分段范围的表示转向量来指示。表示转向量可以是每个分段范围的上限或下限，或者上下限的平均值。

在分段范围的一个分段范围中转向量的绝对值增大时获取的第一转向有关力的表示值、和当在所述一个分段范围中转向量的绝对值减小时获取的第二转向有关力的表示值中的每一个，都可以是对于所述一个分段范围获取的全部转向有关力的平均值，或者是全部这些转向有关力的最大和最小值的平均值。或者，第一和第二表示值中的每一个可以是在考虑到全部这些转向有关力的分布时统计获得的值。

上述用语“转向量的绝对值增大”是指，转向部件从其中立位置移开，并且相应地转向部件离中立位置的距离增大。类似地，上述用语“转向量的绝对值减小”是指，转向部件朝向其中立位置移动，并且相应地转向部件离中立位置的距离减小。在转向部件的中立位置，转向部件的转向量为零。例如，转向部件的中立位置可以是转向部件的用来使车辆直行的转向范围的中间值。在转向部件由转向盘构成的特定情况下，转向盘的中立位置可以是当作为其转向量的盘的转向角为零时的位置。

转向量检测装置可以是检测转向部件离开其中立位置的操作量的装置。但是，这不是一定要求的。例如，转向量检测装置可以是检测与转向部件的操作量相对应的物理量的装置。

在本动力转向设备中，实际滞后宽度被获取作为转向量和输入力之间的关系，或者作为转向量和输出力之间的关系。驾驶员操作转向部件，同时他或她感觉到转向部件的反作用力(以下称为“转向反作用力”)。转向反作用力是与路面和转向车轮的轮胎之间产生的力相对应的反作用力、以及在整个转向机构中产生的摩擦力相对应的反作用力的和，整个转向机构从转向部件开始到转向车轮结束。

由于例如制造误差，整个转向机构产生的摩擦力可能在车辆之间会不同。此外，该摩擦力可以随温度变化或者时间流逝而变化。如果整个转向机构的摩擦力变化，那么对应于此摩擦力的反作用力也变化。

在路面和轮胎之间产生的力包括与自回正力矩对应的力、在路面和每个轮胎之间产生的摩擦力等。在路面和每个轮胎之间产生的力取决于每个轮胎的磨损程度、路面的状况(此状况可以由例如摩擦系数表示)等。在满足预定条件(例如每个轮胎的侧偏角在预定小角度范围内的条件)的情况下，可以认为此力随着转向量(与相应转向车轮的转向角相对应)变化而以基本恒定的斜率变化。如果在路面和每个轮胎之间产生的力变化，那么与该力相对应的反作用力也变化。

当转向盘转向量的绝对值增大时，转向反作用力也增大；并且当该绝对值减小时，转向反作用力也减小。可以认为在转向量的绝对值增大的情况和转向量的绝对值减小的情况之间，会发生一个滞后，其等于与整个转向机构的摩擦力相对应的反作用力的两倍。

此外，假定每个轮胎的磨损程度和路面状况等基本恒定，车辆的运行状况和/或转向部件的操作状况基本恒定，并且每个轮胎的侧偏角处于小角度范围内，那么可以认为转向反作用力随着转向量的绝对值变化而以基本恒定的斜率变化。因此，当转向量等于零时，不需要获得上述滞后的大小或者宽度，但可以在转向量不等于零时获得。

上述用语“车辆的运行状况和/或转向部件的操作状况基本恒定”是指，车辆的运行状况和/或转向部件的操作状况满足预定条件，例如，表示转向角和转向反作用力之间关系的利萨佐斯图(即封闭环线)的扭曲足够小。因此，如果车辆的运行状况和/或转向部件的操作状况满足预定条件，那么上述第一和第二转向有关力的表示值之间的差的绝对值可以被采用为滞后宽度。

同时，作为输入力和助力之和的输出力具有与转向反作用力相对应的大小。因此，对于转向量和输出力之间的关系而获得的滞后宽度等于与整个转向机构产生的摩擦力相对应的转向反作用力的两倍。如果助力为零，那么输入力等于转向反作用力。因此，对于转向量和输入力之间的关系而获得的滞后宽度等于与整个转向机构的摩擦力相对应的转向反作用力的两倍。另一方面，如果助力不为零，那么对于转向量和输入力之间的关系而获得的滞后宽度可以不等于与整个转向机构的摩擦力相对应的转向反作用力的两倍，而具有与转向反作用力的两倍相对应的大小并因此随整个转向机构的摩擦力的变化而变化。

因此，对于转向量和输出力之间的关系或者转向量和输入力之间的关系而获得的滞后宽度对应于整个转向机构的摩擦力。但是，因为作为输入力和助力之和的输出力对应于上述转向反作用力，所以优选的是对于转向量和输出力之间的关系来获得滞后宽度。

总之，在本动力转向设备中，对每个分段转向范围获得转向有关力的表示值，并基于各个转向有关力的表示值获得滞后宽度。这样获得的滞后宽度比基于由转向有关力获取装置所获得的单个转向有关力的值而获得的滞后宽度更精确。此外，可以基于当在所述分段范围的一个分段范围中转向量的绝对值增大时获取的第一转向有关力的表示值、和当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时获取的第二转向有关力的表示值来获得滞后宽度。因此，可以在表示转向量和转向有关力之间的关系的利萨佐斯图的环线封闭前获得滞后宽度。在此情况下，与上述日本公开P2002-308131A公开的传统动力转向设备相比，本动力转向设备可以在更早的时间获得滞后宽度。

(2)如模式(1)所述的动力转向设备，用于在车辆中使用，其中当所述车辆的运行状况和所述转向部件的操作状况中至少一个满足预定条件时，所述滞后宽度获取装置获取所述实际滞后宽度。

如上所述，转向量和转向有关力之间的关系受到车辆的运行状况和/或转向部件的操作状况的影响。例如，假定转向量不变，则当车辆的运行速度(以下称为“车速”)高时转向反作用力小于当车速低时的转向反作用力。此外，因为延迟的响应，转向车轮(例如，转向带胎车轮)的转向角在转向部件的操作速度(以下称为“转向速度”)高时比在转向速度低时要小，因此转向反作用力被改变。因此，如果车辆的运行状况和/或转向部件的操作状况被改变，那么转向量和转向有关力之间的关系被改变，并且利萨佐斯图扭曲。所以，优选的是当车辆的运行状况和/或转向部件的操作状况满足预定条件时获取滞后宽度。因为此条件确保可以获得精确的滞后宽度，所以可以称为滞后宽度获取条件或者滞后宽度接受条件。

(3)如模式(2)所述的动力转向设备，其中所述预定条件包括以下两个条件中的至少一个：(a)由所述转向量检测装置所检测到的所述转向量的变化速度的绝对值不大于第一预定值的第一条件和(b)所述转向量的绝对值对所述转向量的所述绝对值的最大值的减小量不小于第二预定量的第二条件。

如果所述转向量的绝对值对所述绝对值的最大值的减小量不小于第二预定量，那么可以认为转向部件的操作方向肯定已经从转向量的绝对值增大的方向变化到了转向量的绝对值减小的方向。因此，可以认为当前条件适合于转向有关力表示值获取部分来获取应当在转向量的校正值减小时获取的第二转向有关力的表示值。预定量可以是一个确保转向部件的操作方向已经变化的量。预定量可以用转向部件的操作量或者多个分段转向范围的方式表示。当满足以下条件中至少一个时，滞后宽度获取装置不适合于获取实际滞后宽度：(a′)所述转向量的变化速度的绝对值大于第一预定值的条件和(b′)所述转向量的绝对值对所述绝对值的最大值的减小量小于第二预定量的条件。

(4)如模式(2)或(3)所述的动力转向设备，还包括检测所述车辆的运行速度的车速检测装置，其中所述预定条件包括以下三个条件中的至少一个：(c)第三条件，即第一运行速度表示值与第二运行速度表示值的差的绝对值不大于第三预定值，第一运行速度表示值表示当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时由所述车速检测装置所检测到的至少一个运行速度，第二运行速度表示值表示当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时所检测到的至少一个运行速度；(d)第四条件，即第一最小值和第二最小值中的每一个都不小于第四预定值和第五预定值中对应的一个，所述第一最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的运行速度的最小值，所述第二最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时所检测到的运行速度的最小值；和(e)第五条件，即第一值和第二值中的每一个都不大于第六预定值和第七预定值中对应的一个，所述第一值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的运行速度的最大值减去其最小值所获得的值，所述第二值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时检测到的运行速度的最大值减去其最小值所获得的值。

当满足上述第三、第四和第五条件中的至少一个时，可以获得精确的滞后宽度。表示对分段范围中每一个检测到的一个或多个运行速度值的运行速度表示值，可以是对于每个分段范围检测到的全部运行速度的最大、最小或者平均值，或者最大和最小值的平均值。当满足以下条件中的至少一个时，滞后宽度获取装置不适合于获取实际滞后宽度：(c′)条件，即第一运行速度表示值与第二运行速度表示值的差的绝对值大于第三预定值，第一运行速度表示值表示当在一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时由所述车速检测装置所检测到的至少一个运行速度，第二运行速度表示值表示当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时所检测到的至少一个运行速度；(d′)条件，即第一最小值和第二最小值中的每一个都小于第四预定值和第五预定值中对应的一个，所述第一最小值是当在一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的运行速度的最小值，所述第二最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时所检测到的运行速度的最小值；和(e′)条件，即第一值和第二值中的每一个都大于第六预定值和第七预定值中对应的一个，所述第一值是通过从当在一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的运行速度的最大值减去其最小值所获得的值，所述第二值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时检测到的运行速度的最大值减去其最小值所获得的值。

(5)如模式(1)至(4)中任何一项所述的动力转向设备，用于在车辆中使用，其中当所述车辆的运行状况和所述转向部件的操作状况中至少有一个满足预定条件时，所述转向有关力表示值获取部分获取转向有关力的表示值。

作为上述第一和第二转向有关力的表示值的差的绝对值，获得实际滞后宽度。因此，当对于一个分段范围没有获得第一和/或第二转向有关力的表示值时，对于所述一个分段范围不能获得实际滞后宽度。所述预定条件可以包括以下三个条件中的至少一个：(i)条件，即当在一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时检测到的转向量的第一变化速度的绝对值、和当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时检测到的转向量的第二变化速度的绝对值中的每一个都不大于两个预定值中对应的一个；(ii)上述第四条件，即第一最小值和第二最小值中的每一个都不小于第四预定值和第五预定值中对应的一个，所述第一最小值是当在一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时检测到的运行速度的最小值，所述第二最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时所检测到的运行速度的最小值；和(iii)上述第五条件，即第一值和第二值中的每一个都不大于第六预定值和第七预定值中对应的一个，所述第一值是通过从当在一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的运行速度的最大值减去其最小值所获得的值，所述第二值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时检测到的运行速度的最大值减去其最小值所获得的值。上述三个条件(i)、(ii)、(iii)中的每一个都涉及转向部件的操作状况或者车辆的运行状况。相反，以下条件中的至少一个专用做滞后宽度获取条件：(iv)上述第三条件，即第一运行速度表示值与第二运行速度表示值的差的绝对值不大于第三预定值，第一运行速度表示值表示当在一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时所检测到的至少一个运行速度，第二运行速度表示值表示当在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时所检测到的至少一个运行速度；和(v)上述第二条件，即所述转向量的绝对值对所述绝对值的最大值的减小量不小于第二预定量。如果对于一个分段范围不满足滞后宽度获取条件，那么即使可以获得所述第一和第二转向有关力的表示值中的至少一个，对所述一个分段范围也不会获得实际滞后宽度。

(6)如模式(1)至(5)中任何一项所述的动力转向设备，其中所述转向有关力表示值获取部分包括：暂时值获取部分，其获取暂时的转向有关力的表示值，所述暂时的转向有关力的表示值暂时地表示当在所述一个分段范围中由所述转向量检测装置检测到的转向量发生变化时由所述转向有关力获取装置所获取的所述至少一个转向有关力；和表示值存储部分，当所述车辆的运行状况和所述转向部件的操作状况中至少一个满足预定条件时，所述表示值存储部分接受所述暂时的转向有关力的表示值作为正确的转向有关力的表示值，所述表示值存储部分存储所述正确的转向有关力的表示值，以使得所述正确的转向有关力的表示值与所述一个分段范围相关联。

例如，当对于一个分段范围获得一个或多个转向有关力的值时，暂时的转向有关力的表示值被确定；并且当车辆的运行状况和/或转向部件的操作状况满足预定条件时，暂时的转向有关力的表示值被接受作为正确的转向有关力的表示值，并被存储在存储器中使得所述正确的表示值与所述一个分段范围相关联。

(7)如模式(1)至(6)中任何一项所述的动力转向设备，其中所述滞后宽度获取装置在利萨佐斯图的环线封闭之前获取所述实际滞后宽度，所述利萨佐斯图表示由所述转向量检测装置检测到的转向量和由所述转向有关力获取装置获取的转向有关力之间的关系。

在根据模式(7)的动力转向设备中，在对于至少一个分段范围获得上述第一和第二转向有关力的表示值时，即在利萨佐斯的环线完成即封闭之前，可以获得实际滞后宽度。因此，可以在较短的时间内获得实际滞后宽度。但是，基于对多个分段范围分别获得的多对上述第一和第二转向有关力的表示值，可以分别获得多个实际滞后宽度。在此情况下，那些实际滞后宽度值的平均值可以被用作正确的滞后宽度。或者，可以在利萨佐斯图的环线封闭之后获得实际滞后宽度。

(8)如模式(1)至(7)中任何一项所述的动力转向设备，用于在车辆中使用，其中所述动力转向设备还包括助力调节装置，其通过基于由所述滞后宽度获取装置获得的实际滞后宽度和为车辆预定的标准滞后宽度来控制所述致动器，以调节所述助力。

在仅基于标准滞后宽度控制致动器的情况下，当实际滞后宽度大于标准滞后宽度时，驾驶员感觉转向部件操作较重；而当实际滞后宽度小于标准滞后宽度时，驾驶员感觉转向部件操作较轻。相反，在根据其中基于实际和标准滞后宽度两者来控制致动器的模式(8)的动力转向设备中，可以控制致动器使得驾驶员能够以恒定的转向感觉来操作转向部件。

(9)如模式(8)所述的动力转向设备，其中所述助力调节装置包括控制值确定部分，所述控制值确定部分确定基于所述标准滞后宽度所确定的标准控制值和基于实际滞后宽度与标准滞后宽度的差所确定的校正值的和，作为将被用来控制所述致动器的实际控制值。

不管实际滞后宽度是否可能变化，基于标准滞后宽度获得标准控制值。校正值基于实际滞后宽度和标准滞后宽度，并且标准控制值和校正值的和被确定作为实际控制值。因为实际控制值作为标准控制值和校正值的和而被获得，所以随实际滞后宽度的变化而变化的实际控制值可以用简单的计算获得。同时，因为用来控制致动器的实际控制值对应于助力的目标值，可以认为实际控制值的确定等效于助力值的目标值的确定。类似地，可以认为用来校正标准控制值的第一校正值的确定等效于用来校正助力值标准值的第二校正值的确定。在本说明书的以下说明中，实际控制值和目标助力被当做具有相同含义来使用，并且第一和第二校正值被当做具有相同含义来使用。

(10)如模式9所述的动力转向设备，其中所述控制值确定部分包括基于转向有关力和转向量确定所述校正值的校正值确定部分。

当助力由于例如实际滞后宽度的变化而变得太高或者太低时，优选的是基于转向有关力来校正太高或者太低的助力。同时，当在转向部件已经从其中立位置移开的状态下输入力(例如转向力矩)被降低到零时，转向部件向着其中立位置往回移动。例如，当驾驶员在转向部件已经从其中立位置移开的状态下使他或她的手离开转向部件时，转向部件向着其中立位置往回移动。但是，在此情况下，如果在转向部件开始往回移动的第一次和后来转向部件这样做的第二次之间，实际滞后宽度发生变化，则转向部件可能往回移动到不同位置。为了减小这些不同位置之间的差，优选的是基于转向量来确定校正值。因此，在根据模式(10)的动力转向设备中，基于转向有关力和转向量两者确定校正值。

(11)如模式(10)所述的动力转向设备，其中所述校正值确定部分确定基于转向有关力所确定的依转向有关力而定的校正值和基于转向量所确定的依转向量而定的校正值的和，作为所述校正值。

可以采用存储器，其存储表示转向有关力和依转向有关力而定的校正值之间的关系的依转向有关力而定的校正值确定表、以及表示转向量和依转向量而定的校正值之间的关系的依转向量而定的校正值确定表。在此情况下，根据这些表，可以获得依转向有关力而定的校正值和依转向量而定的校正值，并且作为这样获得的两个校正值之和可以获得期望的校正值。或者，可以采用存储器，其存储表示上述两张表的组合的复合校正值确定表。在此情况下，根据复合表，可以获得等效于上述两个校正值之和的期望校正值。复合校正值确定表可以是表示转向有关力和复合校正值之间的关系、或者转向量和复合校正值之间的关系的表。在任一情况下，基于转向有关力和转向量之间的关系来准备复合校正值确定表。可以利用例如转向有关力Fs对应于转向量Qs的关系来组合依转向有关力而定的校正值确定表和依转向量而定的校正值确定表。此外，复合校正值确定表可以是转向有关力、转向量和校正值之间的三维关系。

(12)如模式(10)或(11)所述的动力转向设备，其中所述校正值确定部分基于所述车辆的运行速度和所述转向部件的转向速度中的至少一个来确定所述校正值。

例如，当获取校正值时可以考虑车辆的运行速度(即车速)和/或转向部件的操作速度(即转向速度)。通常，基于车速和/或转向速度来确定标准控制值。在此情况下，优选的是基于车速和/或转向速度来确定将被加到标准控制值的校正值。

(13)如模式(10)至(12)所述的动力转向设备，其中所述校正值确定部分包括校正值限制部分，其限制所述校正值，使得所述校正值的绝对值不大于实际滞后宽度与标准滞后宽度的差的绝对值的一半。

校正值的绝对值不需要大于与整个转向机构的实际摩擦力和标准摩擦力的差的绝对值相对应的值。因此，优选的是校正值的绝对值被限制为不大于与实际和标准摩擦力值的差的绝对值相对应的值。

(14)如模式(1)至(13)中任何一项所述的动力转向设备，还包括助力调节装置，其通过基于由所述滞后宽度获取装置获取的实际滞后宽度的变化量来控制所述致动器，以调节所述助力。

实际滞后宽度的变化量可以是实际滞后宽度对标准滞后宽度的变化量，或者当前实际滞后宽度对前一实际滞后宽度的变化量。因为基于实际滞后宽度的变化量来调节助力，所以可以减小驾驶员的转向感觉的变化。

(15)一种动力转向设备，其用于向车辆的多个转向车轮施加输出力，所述输出力是作用到转向部件的输入力和由致动器产生的助力的和，所述设备包括：滞后宽度获取装置，其获取作为转向部件的转向量和转向有关力之间的关系的实际滞后宽度，转向有关力是所述输入力和输出力之一；和助力调节装置，其通过基于由所述滞后宽度获取装置获得的实际滞后宽度和为车辆预定的标准滞后宽度来控制所述致动器，以调节所述助力。

滞后宽度获取装置可以是上述模式(1)至(7)的任何一个模式中列举的一个滞后宽度获取装置，但不限于此。例如，可以采用上述日本公开P2002-308131A中公开的滞后宽度获取装置，对于转向部件的允许转向范围的多个分段范围中的每一个，其无需获取表示一个或者多个输入或者输出力的表示值就可以获得实际滞后宽度。此外，本动力转向设备可以采用模式(1)至(14)的任何一个模式中列举的一个或者多个技术特征。

附图说明

通过结合附图阅读对本发明优选实施例的以下详细说明，将更好地理解本发明的上述和可选目的、特征和优点，附图中：

图1是应用了本发明的动力转向设备的整体的示意性视图；

图2是表示由动力转向设备的转向ECU(电子控制单元)的存储器部分所存储的致动器控制程序的流程图；

图3是表示致动器控制程序的一部分的流程图；

图4是表示致动器控制程序的另一部分的流程图；

图5是表示存储在存储器部分中的依输出力而定的校正值确定表的图；

图6是表示存储在存储器部分中的依转向角而定的校正值确定表的图；

图7是用于解释通过动力转向设备获取实际摩擦力的方法的曲线图；

图8是表示转向角和转向力矩之间的关系的曲线图；

图9是表示依车速而定的增益确定例程的图；

图10是表示依转向速度而定的增益确定例程的图；

图11是用于解释当转向盘转动时确定校正值的方法的曲线图；

图12是用于解释当转向盘回转时确定校正值的方法的曲线图；和

图13是用于解释在上下限内确定校正值的方法的曲线图。

具体实施方式

下面，将参照附图，详细说明作为本发明优选实施例的动力转向设备。此动力转向设备是电动动力转向设备。

在图1中，标号10指示作为转向部件的转向盘，而标号12指示转向轴。转向轴12随着转向盘10转动而转动。转向轴12通过传动箱14连接到齿条轴(即转向杆)16。传动箱14容纳第一运动转换机构(未示出)，其将转向轴12的旋转运动转换成齿条轴16的直线运动，并且包括例如齿轮和齿条。

标号22、24分别指示两个转向带胎车轮。两个转向车轮22、24分别通过各自的转向节臂26、28连接到两个转向拉杆30、32，转向拉杆30、32又通过在机动车的横向方向上延伸的齿条轴16彼此连接。

齿条轴16设置在壳体38中。壳体38容纳作为致动器的电机40以及将电机40的旋转运动转换成齿条轴16的直线运动的第二运动转换机构42。因此，运动转换机构42还用作将电机40的驱动力传递到齿条轴16的驱动力传递装置。运动转换机构42可以是采用滚珠丝杠(未示出)的一种装置。

这样，齿条轴16不但接受与转向轴12的旋转运动对应的输入力，还接受由电机40产生的助力，并且通过作为输入力和助力之和的输出力在车辆横向方向上移动。这样，两个转向车轮22、24由驾驶员对转向盘10的操作所转向。

电机40基于从转向ECU(电子控制单元)50提供的命令信号T_M而被控制，转向ECU 50基本上由计算机构成。转向ECU 50包括实现部分52、存储器部分54和输入与输出(I/O)部分56。检测转向盘10的转向角θ(作为转向盘10的转向量)的转向量传感器60、检测施加到转向盘10的转向力矩T_D(对应于上述输入力)的转向力矩传感器62、检测车辆运行速度V的车速传感器64和检测车辆横摆率γ的横摆率传感器66每个都连接到I/O部分56。此外，电机40通过驱动器电路68连接到I/O部分56。电机40可以是无刷电机，而驱动器电路68可以是采用转换器(inverter)的电路。

在本实施例中，转向量传感器60检测传动箱14的上述齿轮的转动角θ。因为齿轮的转动角受转向轴12的扭转的影响较小，所以同与转向轴12相关地设置转向量传感器的情况相比，可以更精确地获得转向盘10的转向量或者转向角。此外，如果基于例如当车辆直行时的转向角来确定转向盘10的中立位置(即对应于转向角为0度的位置)，那么转向角传感器60就可以获得从中立位置测量的转向角(此转向角可以被称为“绝对”转向角)。例如，当由横摆率传感器66检测到的横摆率γ基本上等于零时，可以认为车辆在直行并且转向盘10正被定位在其中立位置处。

但是，可以不基于横摆率而是基于施加到车辆的侧向力来判断车辆是否在直行。因此，可以判断车辆是否在直行的任何装置都可以被采用来替代横摆率传感器66。

存储器部分54存储由图2所示流程图表示的致动器控制程序、由图5和6所示的不同图表示的两个校正值确定表、以及由图9和10所示的不同图表示的两个增益确定表。此外，当以后述方式获得实际滞后宽度时，存储器部分54存储数据集。

驾驶员操作或者转动转向盘10，同时感觉到从盘10返回的反作用力(以下称为“转向反作用力”)。转向反作用力等于与路面和两个转向车轮22、24的各个轮胎之间产生的各个力相对应的反作用力加上与整个转向机构(从转向盘10开始到转向车轮22、24结束)中产生的摩擦力相对应的反作用力之和。

由于制造误差，整个转向机构产生的摩擦力可能在不同车辆之间会不同。此外，此摩擦力可能随温度变化或者时间流逝而变化。如果整个转向机构的摩擦力变化，那么对应于此摩擦力的反作用力也变化。

在路面和每个轮胎之间产生的力包括与自回正力矩对应的力、在路面和每个轮胎之间产生的摩擦力等。在路面和每个轮胎之间产生的力取决于每个轮胎的磨损程度、路面的状况(此状况可以由例如摩擦系数表示)等。在满足预定条件(例如轮胎的侧偏角在预定小角度范围内的条件)的情况下，可以认为此力随着转向量(与相应转向车轮22、24的转向角相对应)变化而以基本恒定的斜率变化。如果在路面和每个轮胎之间产生的力变化，那么与该力相对应的反作用力也变化。

当转向盘10的转向角的绝对值增大时，转向反作用力也增大；并且当该绝对值减小时，转向反作用力也减小。可以认为在转向角的绝对值增大的情况和转向角的绝对值减小的情况之间，会发生一个滞后，其等于与整个转向机构的摩擦力相对应的反作用力的两倍。

此外，假定每个轮胎的磨损程度和路面状况等基本恒定，车辆的运行状况和转向部件(转向盘10)的操作状况基本恒定，并且每个轮胎的侧偏角处于小角度范围内，那么可以认为转向反作用力随着转向量的绝对值变化而以基本恒定的斜率变化。因此，当转向量等于零时，不需要获得上述滞后的宽度，但可以在转向量不等于零时获得。

车辆的运行状况和转向部件的操作状况基本恒定是指，表示转向角和输出力之间关系的利萨佐斯图的扭曲足够小。如下所述，这意味着满足三个接受条件A、B、C，并且因此在转向角增大时的输出力和在转向角减小时的输出力之间的差的绝对值可以被采用为滞后宽度。

图8示出了转向角θ和输出力Tδ之间的关系的示例。在图中，虚线表示对于此特定车辆预先获得的标准利萨佐斯图；而实线表示代表实际转向角θ和实际输出力Tδ之间实际关系的实际利萨佐斯图。基于标准利萨佐斯图，获得标准滞后宽度，并将标准滞后宽度的一半用作整个转向机构的标准摩擦力Tn。类似地，基于实际利萨佐斯图，获得实际滞后宽度，并将实际滞后宽度的一半用作整个转向机构的实际摩擦力。实际摩擦力和标准摩擦力Tn之间的差被用作摩擦力的变化量Tf。

当整个转向机构的摩擦力变化并且上述滞后宽度因此变化时，转向感觉即驾驶员的手操作转向盘10的感觉也变化，驾驶员会有奇怪的感觉。因此，为了减小由整个转向机构的摩擦力变化引起的驾驶员转向感觉的变化，即为了使驾驶员感觉到似乎滞后宽度是恒定的，提供给电机40的控制值被修改或者调节。

在本发明中，确定当摩擦力为标准摩擦力时(或者当滞后宽度为标准滞后宽度时)用来产生助力的标准控制值，基于标准摩擦力Tn和实际摩擦力的差(即摩擦力的变化量Tf)来确定校正值，并且获取标准控制值和校正值的和作为施加到电机40的实际控制值。

图2示出了表示以预定定时时间间隔(例如，图7所示的各个时间点1至10、11至20和1′至11′)，由转向ECU 50执行的致动器控制程序的流程图。

首先，在步骤S1，ECU 50获得分别由转向力矩传感器62、转向量传感器60和车速传感器64所检测的实际转向力矩T_D、实际转向角θ和实际车速V。然后在步骤S2，ECU 50确定标准控制值Ts。例如，基于检测到的转向力矩、标准摩擦力Tn、检测到的车速、转向速度dθ/dt等确定标准控制值Ts。在步骤S3，ECU 50执行图3所示的实际滞后宽度获取例程。

在步骤S4，ECU 50判断在当前控制周期中是否已经在步骤S3获得了实际滞后宽度。如果在步骤S4做出否定判断，则ECU 50的控制前进到步骤S5，以根据与还没有获得实际滞后宽度的情况相对应的规则来确定控制值T_M。例如，在步骤S2确定的标准控制值Ts作为被用来控制电机40的控制值T_M。

另一方面，如果在步骤S4做出肯定判断，则控制前进到步骤S6，即图4所示的校正值确定例程。在此步骤，ECU 50获取校正值Ta。随后，在步骤S7，ECU 50获取标准控制值Ts和校正值Ta的和作为控制值T_M(即T_M＝Ts+Ta)。然后，在步骤S8，ECU 50基于控制值T_M控制电机40。

因为控制值T_M或者校正值Ta与将由电机40产生的目标力矩(或者目标助力)相对应，所以控制值T_M和校正值Ta使用力矩的首字母“T”表示。在步骤S5，ECU 50可以基于标准摩擦力Tn以及在上个控制周期中获得的实际滞后宽度(或者实际摩擦力)来确定控制值T_M。

实际滞后宽度获取例程由图3所示的流程图表示。

在本实施例中，转向盘10在其中被允许操作或者转动的允许转向范围被分成多个分段角范围(图7的θn)，并且获得作为表示值的平均输出力，其表示对于每个分段范围所获得的一个或多个输出力值。通过从当转向角增大时对于特定分段范围获得的平均输出力减去当转向角减小时对于相同分段范围获得的平均输出力所获得的值，即通过从当转向盘10从中间的中立位置向右或者向左转动时的平均输出力减去当转向盘10向中立位置转回时的平均输出力所获得的值，被获取作为实际滞后宽度。

首先，在步骤S11，转向ECU 50获得分别由转向量传感器60、转向力矩传感器62和车速传感器64所检测的实际转向角θ、实际转向力矩(输入力)T_D和实际车速V，并且获得用来控制电机40的上次的控制值T_M(上次的助力)。在本实施例中，获取作为转向力矩的输入力T_D和由电机40产生的助力T_M的和作为输出力Tδ，使得可以基于转向角θ和输出力Tδ间的关系获取实际滞后宽度。

在步骤S12，ECU 50判断在上个控制周期中执行步骤S11时所检测到的转向角和在当前控制周期中执行相同步骤时所检测到的转向角是否落入相同分段角范围内。如果在步骤S12做出肯定判断，则控制前进到步骤S13(见图7)以获取输出力Tδ，另外还获取对于该分段范围的平均输出力<Tδ>和最大及最小车速Vmax、Vmin，并且将这些值暂时存储在存储器部分54中。此处，每个分段角范围由对应于每个角范围的转向角(以下称为“节距”角θn，如图7)表示。上述值<Tδ>、Vmax和Vmin与表示分段角范围的节距角θn一起被存储在存储器部分54中。

另一方面，如果在步骤S12做出否定判断，则控制前进到步骤S14，以判断当前控制周期中分段范围的变化方向是否与上次执行步骤S14时分段范围的变化方向相同。更具体而言，ECU 50判断在当前控制周期中执行步骤S14时所识别的转向角的变化方向(即节距角θn增大或减小的方向)，是否与上次执行此步骤时所识别的转向角的变化方向相同。

如果在步骤S14做出肯定判断，则控制前进到步骤S15(见图7)，以判断转向角θ是否在驾驶员开始往回转动转向盘10之后已经在相同方向上连续地从一个分段范围变化到下一个分段范围N次或更多次。如果是在驾驶员开始往回转动盘10之前，则在步骤S15做出否定判断，并且控制前进到步骤S16以判断是否满足接受条件A。如果在步骤S16做出肯定判断，则控制前进到步骤S17(见图7)，以接收或者采用在步骤S13暂时存储的平均输出力<Tδ>以及最大和最小车速Vmax、Vmin，并且将这些值与相应节距角θn的组合存储在存储器部分54中。此后，对于相同分段角范围获得的平均输出力<Tδ>以及最大和最小车速Vmax、Vmin与表示该分段范围的节距角θn的组合，将被称为数据集。因此，在步骤S13，数据集被暂时存储；并且在步骤S17，数据集被接受并且存储。如下将讨论的那样，数据集可以包括不可接受的值。步骤S17之后是步骤S13，以处理在当前控制周期中检测和获得的值并将所处理的值暂时存储为数据集。

在本实施例中，在当前控制周期中执行步骤S16之前，上次在步骤S13暂时存储的数据集(即对于前一个分段角范围暂时存储的数据集)满足以下全部三个条件时，满足上述接受条件A：(i)最小车速Vmin不低于预定速度的条件；(ii)通过从最大车速Vmax减去最小车速Vmin得到的值不大于预定值的条件；和(iii)在当前控制周期(即在本次)检测到的转向角θ对在与前一个分段角范围相对应的前一控制周期中(即在前一次)检测到的转向角的变化量的绝对值(即转向角θ的变化率dθ/dt的绝对值)不大于预定值的条件。当满足接受条件A时，在步骤S13暂时存储的数据集在步骤S17处被接受并存储为可接受数据集。

另一方面，如果不满足接受条件A，更具体而言，不满足上述三个条件(i)、(ii)、(iii)中的至少一个，即在步骤S16做出否定判断，那么控制前进到步骤S18，以判断在步骤S13暂时存储的数据集为包括不可接受平均输出力<Tδ>和/或不可接受最大与最小车速Vmax、Vmin的不可接受数据集。然后，控制前进到步骤S17，以将不可接受数据集与相应的节距角θn一起存储在存储器部分54中。那些不可接受的值实际几乎不可能出现。

如上所述，转向反作用力受到车速V和转向速度dθ/dt的影响。因此，如果在车速和转向速度各自的变化太大的条件下获得的平均输出力被采用，则表示输出力和转向角之间的关系的利萨佐斯图被不利地扭曲，并且不能获得精确的滞后宽度。因此，在车速和转向速度不满足接受条件A的情况下，暂时存储的数据集被判断为不可接受数据集，使得不会基于此不可接受数据集获得实际滞后宽度，如下所述。

图7图示了图2所示致动器控制程序的实现的一个示例。在落入由节距角θ3表示的相同分段角范围内的每个时间点1至5处，以及在落入由节距角θ4表示的相同分段角范围内的每个时间点6至9处执行步骤S13。因此，获得与节距角θ3相关的包括平均输出力<Tδ>以及最大和最小车速Vmax、Vmin的第一数据集，以及与节距角θ4相关的包括平均输出力<Tδ>以及最大和最小车速Vmax、Vmin的第二数据集，并在步骤S13将它们暂时存储。在每个时间点6、10处，在步骤S12做出否定判断，并因此执行步骤S14至S17，使得上述第一和第二数据集中相对应的一个在步骤S17被存储为可接受数据集。在时间点1，即当第一次执行本控制程序时，或者在每个时间点6、10，即当在步骤S12做出否定判断时，步骤S17后面跟随步骤S13，在步骤S13处在步骤S11所检测和获得的值被处理并且暂时存储数据集。特别地，在时间点1，即当第一次执行本控制程序时，还没有数据集在步骤S13处被存储，因此没有数据集在步骤S17被存储为可接受或者不可接受数据集。

在时间点1′，在步骤S14做出否定判断，因此为时间点11至20在步骤S13暂时存储的数据集的值以及节距角θm被确定为不可接受的值。在此情况下，不管那些不可接受的值是否满足接受条件A，包括那些不可接受的值的数据集在步骤S17被存储为不可接受数据集。在由节距角θm表示的分段角范围内，驾驶员开始往回转动转向盘10。对于节距角θm所获得的数据集不被用来获得实际滞后宽度，并且因此被确定为不可接受数据集。

随后，随着驾驶员往回转动转向盘10，例如与驾驶员从中立位置向右或者向左转动盘10时相似，在落入由节距角θm-1表示的相同分段范围内的每个时间点1′至5′，以及在落入由节距角θ4表示的相同分段范围内的每个时间点7′至10′，执行步骤S13。在每个时间点6′、11′，在步骤S16做出肯定判断，并且包括平均输出力<Tδ>及最大和最小车速Vmax、Vmin以及节距角θm-1的第三数据集，或者包括平均输出力<Tδ>及最大和最小车速Vmax、Vmin以及节距角θ4的第四数据集，在步骤S17被存储为可接受数据集。

如果在步骤S15做出肯定判断，即如果判断出在驾驶员已开始往回转动转向盘10后，转向角θ已经在相同方向(即往回转动方向)上从一个分段角范围改变到下一个分段范围连续N次或者更多次数，那么ECU 50(或者实现部分52)的控制前进到步骤S20和后继步骤。例如，在时间点6′，在步骤S15做出否定判断，但在时间点11′，在步骤S15做出肯定判断。

在步骤S20，ECU 50在存储器部分54中存储的数据集中，搜索包括有与上次在步骤S13暂时存储的数据集的节距角θn相同的节距角θn的数据集。如果ECU50找到以前的数据集，则在步骤S21做出肯定判断，并且控制前进到步骤S22以判断以前的和后来的数据集是否满足接受条件B，然后前进到步骤S23以判断后来的数据集是否满足条件C。例如，在时间点11′，在步骤S21做出肯定判断。

接受条件B包括(i)在步骤S20找到的数据集的最大车速Vmax(或者最小车速Vmin)与上次在步骤S13暂时存储(即对于前一分段角范围)的数据集的最大车速Vmax(或者最小车速Vmin)之间的差不大于预定值的条件，和(ii)条件(a)通过从为前一分段角范围在步骤S13暂时存储的数据集的最大车速Vmax减去相同数据集的最小车速Vmin而获得的值不大于预定值，或者(b)转向角θ的变化率不大于预定值。如果满足这两个条件(i)、(ii)，那么就满足接受条件B。

接受条件C是这样的条件，即为前一分段角范围在步骤S13暂时存储的数据集的最小车速Vmin不小于预定值。如果满足此条件，则满足接受条件C。

如果在步骤S22和S23的每一个处都做出肯定判断，则ECU 50的控制前进到步骤S24，以获得在步骤S20找到的数据集的平均输出力<Tδ>和为前一分段范围在步骤S13暂时存储的数据集的平均输出力<Tδ>之间的差的绝对值，作为实际滞后宽度，并且还获得实际滞后宽度的一半作为实际摩擦力。

在满足接受条件B、C的情况下，可以认为为前一分段角范围暂时存储的值是可接受的，并且在该相同分段范围中，在转向角增大时和转向角减小时之间环境(即车辆的运行情况、转向部件10的操作情况等)还没有发生大的改变。也就是说，可以认为能够获得精确的滞后宽度。

另一方面，如果在步骤S20找到的数据集包括不可接受的值，则不满足接受条件B的条件(i)，并由此在步骤S22做出否定判断。因此，没有获得实际滞后宽度。

在图7所示的示例中，在时间点11′，在步骤S15做出肯定判断，并且在步骤S20，ECU 50搜索包括与表示前一分段角范围的节距角θ4相同的节距角θ4在内的数据集。如果在步骤S21、S22和S23的每一个处都做出肯定判断，则ECU 50在步骤S24获得搜索到的数据集的平均输出力<T4>与为前一分段范围暂时存储的数据集的平均输出力<T4′>之间的差的绝对值。

因此，在本实施例中，获得对于每个分段角范围θn的平均输出力<Tδ>，并基于那些平均输出力<Tδ>获得实际滞后宽度。因此，与基于单个输出力Tδ获得实际滞后宽度的情况相比，可以更精确地获得实际滞后宽度。

此外，在本实施例中，基于反映本动力转向设备的助力控制操作的转向角和输出力之间的实际关系来获得实际滞后宽度。因此，与基于输入力和转向角之间的关系获得实际滞后宽度的情况相比，可以更精确地获得实际滞后宽度。

此外，在本实施例中，可以在表示输出力和转向角之间关系的利萨佐斯图的环线完全封闭前获得实际滞后宽度。因此，与上述日本公开P2002-308131A公开的传统动力转向设备相比，本动力转向设备可以在更早的时间获得实际滞后宽度。

在本实施例中，对于一个分段角范围获得的一个滞后宽度被用作实际滞后宽度。但是，对多个分段角范围获得的各个滞后宽度可以被用来获得实际滞后宽度。例如，这些滞后宽度的平均值可以被用作实际滞后宽度。或者，可以为多个分段角范围中的每一个获得滞后宽度，直到表示输出力和转向角之间的关系的利萨佐斯图完成。在后一情况中，多个分段范围的各个滞后宽度的平均可以被获得作为实际滞后宽度。

在步骤S6，根据由图4所示流程图表示的校正值确定例程来确定校正值Ta。首先，在步骤S41，ECU 50基于输出力Tδ和由图5所示的图所表示的表(即依输出力而定的校正值确定表)来确定依输出力而定的校正值Ta1。在步骤S42，ECU 50基于转向角θ和由图6所示的图所表示的表(即依转向角而定的校正值确定表)来确定依转向角而定的校正值Ta2。在步骤S43，ECU 50确定依输出力而定的校正值Ta1和依转向角而定的校正值Ta2的和。此和被称为依输出力和转向角而定的校正值。此外，在步骤S43，ECU 50通过将依输出力和转向角而定的校正值乘以增益k来确定校正值Ta：Ta＝k×(Ta1+Ta2)。

例如，如图8所示，在实际滞后宽度大于标准滞后宽度的情况下，优选的是当转向盘10转动时，助力在与转向盘10转动的方向相同的方向上增大。为此，采用图5所示的依输出力而定的校正值确定表。根据此表，随着输出力Tδ的增大，校正值Ta1的绝对值首先在与产生输出力的方向相同的方向上增大，然后保持为恒定值。在图5中，输出力α是取决于例如转向力矩传感器62的盲区的非常小的值。

获取依转向角而定的校正值Ta2的原因如下：例如，假定当驾驶员转动转向盘10到点P时，如图8所示，驾驶员将他或她的手从轮10移开，即输入力和助力都变成零。在实际滞后宽度等于标准滞后宽度的情况下，仅基于标准控制值确定施加到电机40的控制值，并且盘10自动地返回到转向角θ0。另一方面，在由实线所示的实际滞后宽度大于标准滞后宽度的情况下，盘10仅返回到转向角θa。在后一情况中，如果基于图5所示的依输出力而定的校正值确定表来确定校正值，即不考虑转向角，那么所确定的校正值就等于零。因此，驾驶员的转向感觉发生变化，即驾驶员具有奇怪的转向感觉。与此相反，如果基于图6所示的依转向角而定的校正值确定表来确定校正值，那么所确定的校正值不等于零，并且盘10的转向角返回到例如角θ0。也就是说，可以在往回转动盘10的方向上施加电机40的助力。因此，可以抑制驾驶员的转向感觉的变化。根据图6的表，随着转向角θ的增大，校正值Ta2的绝对值首先在与盘10转动的方向相反的方向上增大，然后保持为恒定值。

图11和12示出了转向角与依输出力和转向角而定的校正值之间的关系。假定在输出力超过图5所示的值β后转向角达到图6所示的角a，通过将图5和6所示的两张表进行组合而得到此关系。当转向盘10转动时，由ECU 50产生图11所示的表，并且当盘10往回转动时，产生图12所示的表。

如从图11和12清楚可见，当驾驶员转动转向盘10时和当驾驶员往回转动转向盘10时，在帮助驾驶员的转向操作的方向上增加与校正值相对应的助力。

在图5中，与输出力β相对应的校正值Ta1是摩擦力的变化量Tf的两倍(2Tf)。因此，如图11所示，当转向角大于值b时，防止了依输出力和转向角而定的校正值(Ta1+Ta2)小于摩擦力改变量Tf。

依输出力和转向角而定的校正值可以用一个或者多个限制来确定。图13示出了依输出力和转向角而定的校正值确定表，根据该表确定依输出力和转向角而定的校正值以使得该校正值的绝对值不会超过摩擦力变化量Tf。基本上没有必要加上一个比与实际摩擦力和标准摩擦力的差相对应的校正值更大的校正值。此外，如果校正值太大，则驾驶员的转向感觉会被相当程度地降低。

由此获得的依输出力和转向角而定的校正值(Ta1+Ta2)与增益k相乘以提供校正值Ta，校正值Ta又被加到标准控制值Ts以提供实际控制值T_M。可以通过将依车速而定的增益kv与依转向速度而定的增益kθ相乘而获得增益k，增益kv根据由图9所示的图所表示的依车速而定的增益确定表来获得，增益kθ根据由图10所示的图所表示的依转向速度而定的增益确定表来获得：k＝kv×kθ。

如图9所示，在低于车速V1的低范围中，依车速而定的增益kv随着车速的增大而增大；在车速V1和V2之间的中间范围中，增益kv保持在恒定值；而在高于车速V2的高范围中，增益kv随着车速增大而减小。因此，当车速处于高范围中时，可以防止助力过分增大。

依转向速度而定的增益kθ在转向速度高时比其在转向速度低时大。因此，当转向速度高时可以防止转向延迟。

并不一定要求通过使用增益来获得校正值。但是，在基于车速和转向速度来确定标准控制值的情况下，优选的是基于车速和转向速度来确定校正值。

因此，在本实施例中，通过将基于整个转向机构的实际摩擦力对标准摩擦力的变化量而确定的校正值，加到标准控制值来确定实际控制值。因此，可以减小摩擦力的变化所导致的驾驶员转向感觉的变化。此外，因为通过将校正值加到标准控制值来确定实际控制值，所以与基于摩擦力的变化直接确定实际控制值的情况相比，可以更容易地完成实际控制值的计算。

从对本发明优选实施例的上述说明清楚可见，转向ECU 50的存储并执行致动器控制程序的步骤S3的各个部分提供了滞后宽度获取装置；并且滞后宽度获取装置的存储并执行实际滞后宽度获取例程的步骤S16、S17和S18的各个部分提供了转向有关力的表示值获取装置。此外，转向力矩传感器62和转向ECU 50的存储并执行实际滞后宽度获取例程的步骤S13的各个部分提供了转向有关力获取装置。

此外，转向ECU 50的存储并执行致动器控制程序的各个部分提供了助力调节装置；助力调节装置的各个部分提供了控制值确定部分；并且控制值确定部分的各个部分提供了校正值确定部分。

在图示实施例中，依车速而定的增益kv与依转向速度而定的增益kθ的积提供了增益k。但是，增益k可以由两个增益kv、kθ中的任何一个提供。此外，并不一定要求将依输出力和转向角而定的校正值(Ta1+Ta2)乘以增益k。

在图示实施例中，获取依输出力而定的校正值(Ta1)和依转向角而定的校正值(Ta2)两者，并且获取这两个校正值的和。但是，可以预先存储图11和12所示的两张表或者图13所示的表，并且根据存储的两张表或者一张表确定依输出力和转向角而定的校正值。此外，在图示实施例中，图11和12所示的两张表或者图13所示的表，是通过在假定输出力超过图5所示的值β后转向角达到如图6所示的值a的基础上组合图5和6所示的两张表获得的。但是，可以在不同假定的基础上组合图5和6所示的两张表，该不同假定是当输出力等于值β时转向角等于值a，或者另一个不同假定是即使输出力已经达到值β之后转向角仍小于值a。

此外，在图示实施例中，对应于分段角范围的各个平均输出力被用作这些范围的各个表示输出力。但是，表示输出力不限于平均值。例如，对于分段范围的各个统计获得的输出力值可以被用作那些范围的各个表示输出力。更具体而言，对应于每个分段范围的基于各个输出力的分布获得的值，或者最大和最小输出力的平均值，可以被用作每个范围的表示输出力。

在属于对应于相同分段角范围的两个数据集的各个车速值被彼此进行比较的情况下，可以预先存储在每个分段范围中获得的各个车速的平均，并且将属于对应于每个分段范围的两个数据集的各个平均车速值彼此进行比较。

此外，在图示实施例中，输出力被用作转向有关力。但是，输入力也可以被用作转向有关力。在此情况下，对于输入力和转向角之间的关系获得标准滞后宽度和实际滞后宽度。

在图示实施例中，校正值被加到标准控制值。但是，校正值可以被加到上个实际控制值。如果可以获得本次的实际滞后宽度，则可以获得当前实际滞后宽度对上次实际滞后宽度的变化量。因此，可以基于此变化量确定校正值。

在图示实施例中，在图2所示的致动器控制程序的步骤S3执行实际滞后宽度获取例程。但是，可以彼此独立地执行这两个程序。这在例如两个程序具有不同的有效周期时间的情况下是有利的。

在图示实施例中，转向角传感器60是检测传动箱14的齿轮的转动角的传感器。但是，转向角传感器60可以是不同类型的传感器。例如，转向角传感器60可以是检测齿条轴16的行程的传感器，或者检测转向车轮22、24的转向角的传感器。或者，转向角传感器60可以是检测转向轴12的转动角的传感器。

在图示实施例中，本发明被应用到这种类型的动力转向设备，其中电机40的助力被直接施加到齿条轴16。但是，本发明可以被应用到这种类型的动力转向设备，其中电机40的助力被施加到转向轴12。或者，本发明可以被应用到这种类型的动力转向设备，其中由液压产生的助力被施加到齿条轴。在最后这种情况下，施加到齿条轴的助力通过控制液压而被调节。

应当理解到，本发明可以利用本领域技术人员可以知道的各种改变和改进来实施，而不会背离所附权利要求中定义的本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种动力转向设备，其用于向多个转向车轮(22、24)施加输出力，所述输出力是作用到转向部件(10)的输入力和由致动器(40)产生的助力的和，所述设备包括：

产生所述助力的所述致动器；

转向量检测装置(60)，其检测所述转向部件的转向量；

转向有关力获取装置(62、50、S13)，其获取作为所述输入力和所述输出力之一的转向有关力；

滞后宽度获取装置(50、S3)，其包括获取转向有关力的表示值的转向有关力表示值获取部分(50、S13、S16、S17、S18)，所述转向有关力的表示值表示当多个分段范围的每一个中由所述转向量检测装置检测到的所述转向量发生变化时，由所述转向有关力获取装置所获取的至少一个转向有关力，所述多个分段范围通过划分所述转向部件的允许转向范围的至少一部分来确定，所述滞后宽度获取装置获取以下两者的差的绝对值来作为实际滞后宽度，即在所述分段范围的一个分段范围中所述转向量的绝对值增大时所获取的表示至少一个转向有关力的第一转向有关力的表示值，和在所述一个分段范围中所述转向量的绝对值减小时所获取的表示至少一个转向有关力的第二转向有关力的表示值；以及

助力调节装置，所述助力调节装置通过基于由所述滞后宽度获取装置获得的所述实际滞后宽度来控制所述致动器，以调节所述助力。

2.如权利要求1所述的动力转向设备，用于在车辆中使用，其中当所述车辆的运行状况和所述转向部件(10)的操作状况中至少一个满足确保可以获取精确的滞后宽度的预定条件时，所述滞后宽度获取装置(50、S3)获取所述实际滞后宽度。

3.如权利要求2所述的动力转向设备，其中所述预定条件包括以下两个条件中的至少一个：(a)由所述转向量检测装置(60)所检测到的所述转向量的变化速度的绝对值不大于第一预定值的第一条件和(b)所述转向量的绝对值对所述转向量的所述绝对值的最大值的减小量不小于第二预定量的第二条件。

4.如权利要求2所述的动力转向设备，还包括检测所述车辆的运行速度的车速检测装置(64)，其中所述预定条件包括以下三个条件中的至少一个：(c)第三条件，即第一运行速度表示值与第二运行速度表示值的差的绝对值不大于第三预定值，所述第一运行速度表示值表示当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值增大时由所述车速检测装置所检测到的至少一个运行速度，所述第二运行速度表示值表示当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值减小时所检测到的至少一个运行速度；(d)第四条件，即第一最小值和第二最小值中的每一个都不小于第四预定值和第五预定值中对应的一个，所述第一最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的所述运行速度的最小值，所述第二最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值减小时所检测到的所述运行速度的最小值；和(e)第五条件，即第一值和第二值中的每一个都不大于第六预定值和第七预定值中对应的一个，所述第一值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的所述运行速度的最大值减去其最小值所获得的值，所述第二值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值减小时检测到的所述运行速度的最大值减去其最小值所获得的值。

5.如权利要求1所述的动力转向设备，用于在车辆中使用，其中所述设备还包括对所述车辆的运行速度进行检测的车速检测装置，其中当所述车辆的运行状况和所述转向部件(10)的操作状况中至少有一个满足预定条件时，所述转向有关力表示值获取部分(50、S13、S16、S17、S18)获取所述转向有关力的表示值，并且

其中，所述预定条件包括以下三个条件中的至少一个：(f)下述条件，即当所述转向量的所述绝对值在所述一个分段范围中增大时检测到的所述转向量的第一变化速度的绝对值以及当所述转向量的所述绝对值在所述一个分段范围中减小时检测到的所述转向量的第二变化速度的绝对值均不大于第八预定值及第九预定值中对应的一个；(g)下述条件，即第一最小值和第二最小值中的每一个都不小于第四预定值和第五预定值中对应的一个，所述第一最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的所述运行速度的最小值，所述第二最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值减小时检测到的所述运行速度的最小值；和(h)下述条件，即第一值和第二值中的每一个都不大于第六预定值和第七预定值中对应的一个，所述第一值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的所述运行速度的最大值减去其最小值所获得的值，所述第二值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值减小时检测到的所述运行速度的最大值减去其最小值所获得的值。

6.如权利要求1所述的动力转向设备，用于在车辆中使用，其中所述设备还包括对所述车辆的运行速度进行检测的车速检测装置，其中所述转向有关力表示值获取部分(50、S13、S16、S17、S18)包括：

暂时值获取部分(50、S13)，其获取暂时的转向有关力的表示值，所述暂时的转向有关力的表示值暂时地表示当在所述一个分段范围中由所述转向量检测装置(60)检测到的所述转向量发生变化时由所述转向有关力获取装置(62、50、S13)所获取的所述至少一个转向有关力；和

表示值存储部分(50、S16、S17、S18)，当所述车辆的运行状况和所述转向部件(10)的操作状况中至少一个满足预定条件时，所述表示值存储部分接受所述暂时的转向有关力的表示值作为正确的转向有关力的表示值，所述表示值存储部分存储所述正确的转向有关力的表示值，以使得所述正确的转向有关力的表示值与所述一个分段范围相关联，并且

其中，所述预定条件包括以下三个条件中的至少一个：(f)下述条件，即当所述转向量的所述绝对值在所述一个分段范围中增大时检测到的所述转向量的第一变化速度的绝对值以及当所述转向量的所述绝对值在所述一个分段范围中减小时检测到的所述转向量的第二变化速度的绝对值均不大于第八预定值及第九预定值中对应的一个；(g)下述条件，即第一最小值和第二最小值中的每一个都不小于第四预定值和第五预定值中对应的一个，所述第一最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值增大时由所述车速检测装置检测到的所述运行速度的最小值，所述第二最小值是当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值减小时检测到的所述运行速度的最小值；和(h)下述条件，即第一值和第二值中的每一个都不大于第六预定值和第七预定值中对应的一个，所述第一值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值增大时检测到的所述运行速度的最大值减去其最小值所获得的值，所述第二值是通过从当在所述一个分段范围中所述转向量的所述绝对值减小时检测到的所述运行速度的最大值减去其最小值所获得的值。

7.如权利要求1所述的动力转向设备，其中所述滞后宽度获取装置(50、S3)在利萨佐斯图的环线封闭之前获取所述实际滞后宽度，所述利萨佐斯图表示由所述转向量检测装置(60)检测到的所述转向量和由所述转向有关力获取装置(62、50、S13)获取的所述转向有关力之间的关系。

8.如权利要求1至7中任一项所述的动力转向设备，用于在车辆中使用，其中所述助力调节装置(50、S1-S8)通过基于由所述滞后宽度获取装置获得的所述实际滞后宽度和为所述车辆预定的标准滞后宽度来控制所述致动器(40)，以调节所述助力。

9.如权利要求8所述的动力转向设备，其中所述助力调节装置(50、S1-S8)包括控制值确定部分(50、S6、S7)，所述控制值确定部分确定基于所述标准滞后宽度所确定的标准控制值和基于所述实际滞后宽度与所述标准滞后宽度的差所确定的校正值的和，作为将被用来控制所述致动器的实际控制值。

10.如权利要求9所述的动力转向设备，其中所述控制值确定部分(50、S6、S7)包括基于所述转向有关力和所述转向量来确定所述校正值的校正值确定部分(50、S6)。

11.如权利要求10所述的动力转向设备，其中所述校正值确定部分(50、S6、S43)确定基于转向有关力所确定的依转向有关力而定的校正值和基于转向量所确定的依转向量而定的校正值的和，作为所述校正值。

12.如权利要求10所述的动力转向设备，其中所述校正值确定部分(50、S6、S41、S42)基于所述车辆的运行速度和所述转向部件的转向速度中的至少一个来确定所述校正值。

13.如权利要求10所述的动力转向设备，其中所述校正值确定部分(50、S6)包括校正值限制部分(50、S6)，其限制所述校正值，使得所述校正值的绝对值不大于所述实际滞后宽度与所述标准滞后宽度的差的绝对值的一半。

14.如权利要求1至7中任一项所述的动力转向设备，其中所述助力调节装置(50、S1-S8)，其通过基于由所述滞后宽度获取装置(50、S3)获取的所述实际滞后宽度的变化量来控制所述致动器(40)，以调节所述助力。

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