CN103072625B - 用于转向设备的控制器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种用于转向设备的控制器，该用于转向设备的控制器具有容易的调整倾斜角度的操作。转向设备（1）包括调整方向盘（2）的倾斜角度的倾斜机构以及驱动倾斜机构的电动机（31）。用于转向设备（1）的控制器（231）基于螺杆轴（18）的旋转角度检测倾斜角度。控制器（231）将根据检测的倾斜角度的量的预定的供给电流限定为电动机（23）的供给电流。

Description

用于转向设备的控制器

技术领域

本发明涉及一种用于转向设备的控制器，该转向设备具有调整方向盘的倾斜角度的倾斜机构以及驱动倾斜机构的电动机，该控制器控制供给至电动机的电流。

背景技术

在现有技术中已知一种由日本特许公报2010-840公开的用于转向设备的控制器，该用于转向设备的控制器通过按照倾斜开关的操作驱动电动机来调整倾斜角度。

通常，通过电动机的旋转而施加于倾斜机构的力的量可根据倾斜角度变化。因此，在驾驶员开始调整倾斜角度时倾斜机构的操作速度与之后的调整期间的倾斜机构的操作速度之间存在差异。

在倾斜调整时，当驾驶员感觉到达了期望的倾斜角度时，驾驶员倾向于停止倾斜角度的调整。然而，由于上述差异，当倾斜机构的操作速度增大时，难以在期望的倾斜角度的情况下停止倾斜角度的调整的指令。

发明内容

鉴于前述情形，本发明的目的是提供一种用于转向设备的控制器，该用于转向设备的控制器具有容易的调整倾斜角度的操作。

为实现上述以及其它目的，本发明的一个方面提供了一种用于转向设备的控制器，其中，转向设备包括调整方向盘的倾斜角度的倾斜机构以及驱动倾斜机构的电动机，控制器包括限定倾斜角度与电动机的供给电流之间的预定关系的运算构件；并且控制器通过使用运算构件控制电动机的供给电流。由于本发明通过使用倾斜角度与电动机的电动机电流之间的预定关系来控制电动机的电动机电流，因此能够根据倾斜角度控制倾斜机构的操作速度。通过确定预定关系以不产生倾斜机构的操作速度的任何变化（其引起调整的困难）的方式，能够实现容易的调整倾斜角度的操作。由于基于预定关系来控制电动机的电动机电流，因此与现有技术中通过反馈控制来控制电动机的电动机电流的构造相比，能够减小电子控制器计算的计算负载。

本发明的第二方面提供了一种根据第一方面的用于转向设备的控制器，其中，运算构件包括限定倾斜角度与电动机的供给电流之间的预定关系的映射。根据第二方面，能够通过在每种情况下将倾斜角度应用于电动机电流映射来计算电动机的供给电流。因此，与现有技术中通过使用运算式来计算电动机的供给电流的构造相比，能够减小电子控制器计算的计算负载。

本发明的第三方面提供了一种根据第二方面的用于转向设备的控制器，其中，运算构件包括基于倾斜角度计算电动机的供给电流的运算式。根据第三方面，控制器能够通过将实例倾斜角度应用于运算式而计算供给电流。由此，与预先寄存供给电流映射和计算供给电流的构造相比，控制器的存储区能够减小。

本发明的第四方面提供了一种根据第三方面的用于转向设备的控制器，其中，转向设备包括支撑方向盘的支撑构件以及将倾斜角度的可能的调整范围限制为支撑构件的旋转角度的限制构件，用于转向设备的控制器将倾斜角度的可能的调整范围内在可能的调整范围的两端处的每个角度限定为第一极限角度或第二极限角度，将倾斜角度与第一极限角度或第二极限角度的差在预定量以下的范围限定为邻近极限的区域，并且将在可能的调整范围内除了邻近极限的区域之外的范围限定为正常调整范围，并且运算构件将倾斜角度在邻近极限的区域内的操作速度限定为操作速度VA并且将倾斜角度在正常调整范围内的操作速度限定为操作速度VB，并且包括使得操作速度VA低于操作速度VB的倾斜角度与电动机的供给电流之间的预定关系。通常，存在螺杆轴由于其运动的机械限制而变形的大的可能性。然而，根据第四方面，由于倾斜机构的操作速度在倾斜角度处于邻近极限的区域内时被设定为较小，因此本发明的用于转向设备的控制器能够具有使螺杆轴18变形的小的可能性。

本发明的第五方面提供了一种根据第四方面的用于转向设备的控制器，其中，当电流供给至电动机并且倾斜角度不变化的时段超过预定时段还在持续时，控制器学习倾斜角度作为基准倾斜角度。通常，由于倾斜机构的机械移位的任何的累积以及转向设备中的老化劣化，因此由控制器识别的倾斜角度趋于相对于实际存在的倾斜角度移位。当倾斜机构的操作通过与其它机构接触而被限制时，即使将电流供给到电动机，倾斜角度不发生改变也会持续。根据第五方面的控制器基于这种现象学习基准倾斜角度。因此，存在消除由控制器基于基准倾斜角度识别的倾斜角度相对于实际倾斜角度的移位的大的可能性。

本发明的第六方面提供了一种根据第五方面的用于转向设备的控制器，其中，基于电动机的感应电压推定倾斜角度。根据第六方面，由于基于感应电压计算倾斜角度，由此，在不具有任何检测倾斜角度的传感器的转向设备中，控制器能够在不使用检测倾斜角度的旋转角度传感器的情况下确定供给至电动机的供给电流。

附图说明

由于通过参照结合附图进行的下面的优选实施例的详细描述本发明变得更好理解，所以将容易地理解本发明的各种其它目的、特征以及许多附带的优点，在附图中：

图1为关于本发明的转向设备的一个示例的示意图；

图2为转向设备的主要部分的示意性截面图；

图3为从另一角度观察的转向设备的主要部分的示意性截面图；

图4为关于本发明的转向设备的另一示例的示意图；

图5为关于本发明的转向设备的该另一示例的示意图；

图6A为本发明的一个实施例的转向设备的运动系统图，以示出当倾斜角度处于底端时螺杆轴的力中的分力，图6B为本发明的一个实施例的转向设备的运动系统图，以示出当倾斜角度处于顶端时螺杆轴的力中的分力；

图7为示出本发明的一个实施例的转向设备中的螺杆轴的分力与倾斜角度的关系的曲线图；

图8为示出本发明的一个实施例的转向设备中的倾斜角度与其操作速度的关系的曲线图；

图9为示出根据本发明的一个实施例的转向设备的控制器中的倾斜角度与电动机电流的关系的映射；

图10为示出由根据本发明的一个实施例的转向设备的控制器执行的电动机电流确定处理的流程图；

图11为示出由根据本发明的一个实施例的转向设备的控制器执行的基准旋转角度学习处理的流程图；

图12A为寄存在根据本发明的另一实施例的转向设备的控制器中的、示出电动机电流与倾斜角度的关系的映射；以及图12B为示出根据本发明的另一实施例的转向设备的控制器中的倾斜角度与其操作速度的关系的曲线图。

具体实施方式

将参照图1至图12描述根据本发明的用于转向设备的控制器的优选实施例。根据本发明的用于转向设备的控制器控制被供给到电动机的电流，该电动机驱动倾斜机构以调整转向设备的方向盘的倾斜角度。下文中，首先将参照图1至图5对倾斜机构进行说明。

图1示出转向设备1的倾斜机构的示意图。转向设备1包括：方向盘等的转向构件2；齿条-齿轮传动机构等的转向机构3；转向轴5，该转向轴5连接到转向构件2以将转向构件2的旋转通过中间轴5传送至转向机构3；以及中空圆筒形转向柱6，该中空圆筒形转向柱6通过未示出的轴承可旋转地支撑转向轴5。

转向柱6包括：上部管7；中间管8，该中间管8装配到上部管7的外周表面中；以及壳体10，该壳体10与装配到中间管8的外周表面中的下部管9形成整体。转向设备1包括未示出的动力辅助机构，以作为动力转向设备。在壳体10中容置有未示出的蜗轮机构等的传动机构，该传动机构从未示出的动力转向机构的电动机向转向轴5传送动力。

转向设备1包括调整转向构件2的倾斜位置的电气倾斜机构。转向设备1还包括调整转向构件2的伸缩位置的电气伸缩机构，该伸缩机构未被示出。

转向柱6在转向柱6沿着轴向方向X1的下部处被可绕用于倾斜运动的倾斜轴线P旋转地支撑。转向柱6的从壳体10延伸的受支撑部11由锚定到车身12上的固定托架13通过枢轴14而被可旋转地支撑用于倾斜运动。因此，枢轴14的中心线即倾斜轴线P。

转向柱6在其中间部分处通过连接机构16连接到锚定到车身12的固定托架15。连接机构16包括支架17、作为第一构件的螺杆轴18以及以啮合的方式与螺杆轴18接合的作为第二构件的螺母19。作为第一构件的螺杆轴18沿着公共轴线K1与作为第二构件的螺母19接合。公共轴线K1延伸以与转向柱6的轴线X1相交。

支架17绕与倾斜轴线P平行的第一轴线R可摆动地连接到转向柱6。第一轴线R与第一支撑轴21的轴线相对应，第一支撑轴21在下部管9的两端处附接到转向柱6的下部管9并且穿过支架17。

第一支撑轴21旋入到支架17的螺纹孔41中并且由螺栓构成，螺栓的顶部的圆柱部装配到形成在下部管9的两端处的受支撑部41中。支架17通过第一支撑轴21以枢转的方式与下部管9连接。

作为第一构件的螺杆轴18以绕公共轴线K1且不沿着公共轴线K1轴向运动的方式被可旋转地支撑。螺杆轴18能够根据支架17的摆动与支架17一起绕第一轴线R摆动。螺杆轴18沿着公共轴线K1相对于支架17的轴向运动被限制。

作为第二构件的螺母19由固定托架15绕与倾斜轴线P平行的第二轴线S可摆动地支撑。第二轴线S与安装在固定托架15上的第二支撑轴22的中心轴线相对应。

第二支撑轴22旋入到形成在固定托架15中的一对螺纹孔34中并且由螺栓构成，螺栓的顶部的圆柱部穿过固定托架15并且装配到形成在螺母19的两端处的支撑部中。螺母19通过第二支撑轴22以枢转的方式与固定托架15连接。

螺母19被第二支撑轴22限制绕公共轴线K1旋转。并且第二支撑轴22用作限制螺母19沿着公共轴线K1轴向运动的第二限制构件。

转向设备1的电气倾斜功能将以如下方式执行。固定到转向柱6的下部管9的电动机23的旋转驱动力通过固定到下部管9的切换机构24、柔性驱动传输管25、由支架17支撑的减速机构25而传输至螺杆轴18以转动螺杆轴18。螺杆轴18根据螺杆轴18相对于螺母19的旋转而沿着公共轴线K1运动，从而改变第一支撑轴21与第二支撑轴22之间的距离。这样改变了与第一轴线R和第二轴线S之间的距离相对应的第一支撑轴21与第二支撑轴22之间的距离。通过这种方式调整了转向柱6的倾斜角度以实现倾斜调整。

切换机构24实现选择性地将电动机23的驱动力切换至实现电气倾斜功能的螺杆轴18或实现未示出的电气伸缩功能的伸缩机构的功能。

减速机构25包括：驱动齿轮26，该驱动齿轮26由支架17可旋转地支撑；以及从动齿轮27，该从动齿轮27在螺杆轴18的中间部分处连接到螺杆轴18以与螺杆轴18一起作为整体旋转。驱动齿轮26和从动齿轮27可以是彼此啮合的一对锥齿轮。

如图2所示，固定托架15包括：顶板28，该顶板28固定到车身12；一对侧板29、30，所述一对侧板29、30从顶板28向下延伸，以及底板31，该底板31将所述一对侧板29、30的下端部中的每个连接。转向柱6的下部管9穿入在固定托架15的所述一对侧板29、30的侧面之间。

作为第二构件的螺母19具有一对平行的平面侧部191、192。螺母19的一个侧部191与安装在固定托架15一个侧板29上的凸台32的端部表面相对，螺母19的另一侧部192与安装在固定托架15的底板31上的凸台33的端部表面相对。

第二轴22中的每个均构造有具有螺纹部22a和圆柱部22b的螺栓，螺纹部22a旋入到凸台32、33中的每个中的螺纹孔34中，圆柱部22b从螺纹部22a向顶端侧延伸。圆柱部22b中的每个均穿过凸台32、33中的每个以进入到安装在侧部191、192中的每个中的支撑孔35中。

衬套36分别装配到圆柱部22b的外周表面和受支撑孔35的内表面中。因此螺母19通过衬套36和第二支撑轴22绕第二支撑轴22的第二轴线S可摆动地连接到固定托架15。由于安装在衬套36的一个端部上的凸缘36a在与螺母19的侧部191、192中的每个相对应的凸台32、33的端部表面之间发挥作用，因此更多地减小了螺母19相对于第二支撑轴22的旋转阻力，使得螺母19能够绕第二轴线S平滑地旋转。

支架17包括支撑螺杆轴18的主体37以及从主体37的两侧延伸到下部管9的相应侧部91、92的一对侧板38、39。螺纹孔40形成在侧板38、39中的每个中。受支撑孔41形成在下部管9的侧部91、92的每个中。第一支撑轴21中的每个均构造有具有螺纹部21a和圆柱部21b的螺栓，螺纹部21a旋入到侧板38、39中的每个的螺纹孔40中，圆柱部21b从螺纹部21a延伸到顶端侧并且装配到下部管9的相应的侧部91、92的受支撑孔41中。

在支架17的主体37中形成有沿着螺杆轴18的公共轴线K1延伸的通孔42。通孔42包括具有小直径的轴承支撑部44、具有中等直径的轴承支撑部46以及具有大直径的从动齿轮容纳部47。小的轴承支撑部44保持沿推力方向支撑螺杆轴18的例如推力滚珠轴承的推力轴承43。中等轴承支撑部46保持可旋转地支撑螺杆轴18的例如径向滚珠轴承的径向轴承45。大的从动齿轮容纳部47容纳与螺杆轴18一起作为整体旋转的从动齿轮27。

紧固螺母48旋拧在形成在螺杆轴18的一个端部181中的小的轴部183的外周表面上的螺纹部上。用于倾斜的螺母19装配在螺杆轴18的另一端部182上。紧固螺母48将推力轴承43推靠于形成在轴承支撑部44的端部上的定位台阶50。螺杆轴18的圆柱部51装配到径向轴承45的内座圈52中以与内座圈52一起旋转。径向轴承45的外座圈53压入到轴承支撑部46的内周中。

径向轴承45的外座圈53与形成在轴承支撑部46的端部上的定位台阶54接合。由此，外座圈53向着图2中示出的朝向推力轴承43的向上方向的轴向运动被限制。内座圈52与螺杆轴18的与螺杆轴18的圆柱部51相邻的定位台阶55接合。由此，内座圈52向着图2中的朝向从动齿轮27的向下方向的轴向运动被限制。

推力轴承43和径向轴承45根据紧固螺母48的旋紧接受沿彼此接近的方向的力。由此，由于支架17的存在于轴承43、45两者之间的预定部支撑在轴承43、45之间，因此螺杆轴18的轴向运动被限制。支架17的预定部与通孔42的内周表面内的形成在轴承支撑构件44和46之间的环形凸起42a相对应。紧固螺母48、推力轴承43以及径向轴承45作为第一限制构件执行限制螺杆轴18沿着公共轴线K1的运动的功能。

由于轴承43、45根据紧固螺母48的旋紧接受预定值的加压，因此螺杆轴18相对于支架17向着轴向方向和径向方向的冲击（lash）或后冲（back-lash）被限制。

螺杆轴18的锯齿部56装配到从动齿轮27的内周表面中以与从动齿轮27一起旋转。盖57密封主体37的通孔42的从动齿轮容纳部47的下部。螺杆轴18穿过盖57的通孔58。

如图2和图3所示，螺杆轴18的另一端部182穿过底部31的下切部59。

参照图3，支架17的主体37包括延伸的中空圆筒60，该延伸的中空圆筒60沿着横向于螺杆轴18所穿过的通孔42的公共轴线K1的方向延伸。在延伸的中空圆筒60中安装有驱动齿轮26，该驱动齿轮26与从动齿轮27以及用于驱动齿轮26的支撑轴61接合。杯状构件62固定到延伸的中空圆筒60的开口端部。

支撑轴61由从杯状构件62延伸的中空圆筒部63通过衬套64可旋转地支撑。支撑轴61的端部从杯状构件62的开口暴露于外侧。支撑轴61的端部处形成有连接孔65，该连接孔65连接到柔性动力传送管Tu的一个端部，该柔性动力传送管Tu通过由下文中描述的根据本发明的用于转向设备的控制器进行控制而用于驱动电动机23的动力。

由于用于倾斜调整的作为第一构件的螺杆轴18和作为第二构件的螺母19能够分别绕与倾斜轴线P平行的第一轴线R和第二轴线S旋转，因此倾斜轴线P与第一轴线R之间的距离D1（参见图1）能够不根据第一轴线R与第二轴线S之间的距离的改变而改变。

如在日本特许公报2000-2503中示出的，已知一种转向设备，该转向设备具有电气倾斜机构以便以电动机的方式通过倾斜绕倾斜轴线可摆动地支撑的转向柱来调整方向盘的高度位置。上述已知的转向设备的转向柱的下端部绕倾斜轴线可摆动地支撑于车身。转向柱的上部在由固定托架可旋转地支撑的电气箱中倾斜。螺杆轴以能够在其旋转方向上旋转并且不能够在其轴向方向上运动的方式被支撑，并且以啮合的方式与固定到转向柱的可调整螺母接合。可调整螺母以通过电动机驱动螺杆轴的方式沿着其轴向方向运动，以倾斜转向柱。

转向柱的倾斜运动的轨迹为绕倾斜轴线的弧，另一方面，螺杆轴的运动的轨迹为沿着螺杆轴的中心线的直线。由于这些轨迹之间的不同，因在已知的转向设备中倾斜轴线与调整螺母之间的距离是恒定的，因此存在使在倾斜中的电动机的负载增大的可能性，从而使电动机的尺寸增大。

基于这些可能性，可以将已知的转向设备改进为，将转向柱的下部管构造为在根据倾斜调整相对于彼此运动的条件下一个能够装配到另一个中的一对管。然而，由于倾斜调整时在两管之间产生的摩擦力，因此仍然存在电动机的负载使电动机增大。因此，转向设备1的目的是使电动机23小。

另一方面，相对于已知的转向设备，具有上述结构的转向设备1具有这样的效果：转向设备1能够在转向柱6的沿着轴线方向X1的下部处消除已知的转向设备中的转向柱的能够沿着中心轴线相对运动的两管。因此，由于不具有伸出和回缩的单个的下部管9，因而转向设备1能够使其结构简单。此外，由于不存在倾斜调整时的根据相对运动的摩擦力，因此减小了电动机的负载，能够使电动机23的尺寸小。

由于具有第一轴21穿过支架17并连接到下部管9的侧部91、92并且第二轴22穿过固定托架15以连接到螺母19的侧部191、192的简单结构，因此转向设备1能够实现更为简单的绕第一轴线R的摆动机构和绕第二轴线S的摆动机构。

接下来，将参照图4说明转向设备1A的另一实施例。另一结构与图1中的结构的主要的不同之处在于以下几点。转向柱6A的下部管9A包括：第一柱管101，该第一柱管101与第一支撑轴21连接；以及第二柱管102，该第二柱管102装配到第一柱管101的端部中并且与壳体10A形成为整体。

柱管101、102两者特别是在倾斜调整时都通过被压入以预定值的压力而通常被防止进行相对轴向运动，因此转向设备的第二实施例与具有所述一对管的已知的转向设备完全不同。然而，在车辆碰撞时转向设备1A的第一柱管101运动进入到第二柱管102中以吸收碰撞的能量。与图1中的结构性部件的附图标记相同的图4中的结构性部件的附图标记示出彼此相同的结构。

根据上述转向设备1A的另一结构，由于具有从第一支撑轴21向下延伸的延伸部的下部管9A分成第一管101和第二管102以吸收碰撞能量，因此能够扩展出多种类型的设计。在倾斜调整时不需要使第一管101和第二管102运动而不产生摩擦，从而不增加电动机23的负荷。

接下来，将参照图5说明转向设备1B的另一实施例。在图1和图4中的每个结构中，由支架17支撑的第一构件为螺杆轴18，由固定托架15支撑的第二构件为螺母19。另一方面在转向设备1B中，由支架17支撑的第一构件为螺母19B，由固定托架15支撑的第二构件为螺杆轴18B。

详细地，作为第一构件的螺母19B通过焊接部66固定到支架17B。使螺母19B与作为第二构件的螺杆轴18B的另一端部182啮合。焊接部66实现作为第一限制构件限制螺母19B沿公共轴线K1相对于支架17B的轴向运动的功能。

支撑构件67由旋入到凸台32、33的螺纹孔34中的支撑轴22绕第二轴线S可旋转地支撑。作为第二构件的螺杆轴18B的一个端部181被支撑构件67在旋转方向上可旋转地并且不能够在轴向方向上运动地支撑。受支撑孔68形成在支撑构件67的两个端部部分671、672处。支撑部22的圆柱部22b通过覆盖圆柱部22b的衬套36插入到受支撑孔68中。

在支撑构件67中形成有沿着螺杆轴18B的公共轴线K1延伸的通孔72。通孔72包括：具有小直径的轴承保持构件74，该具有小直径的轴承保持构件74保持例如推力滚珠轴承的推力轴承73以沿推力方向支撑螺杆轴18B；以及具有中等直径的轴承保持构件76，该具有中等直径的轴承保持构件76保持例如径向滚珠轴承的径向轴承75以可旋转地支撑螺杆轴18B。

紧固螺母78以啮合的方式与螺杆轴18B的一个端部181的圆柱部183的外周表面上的螺纹部接合。紧固螺母78通过垫圈79将推力轴承73推靠于安装在螺杆轴18B的中间部分上的定位台阶50。螺杆轴18B的中间处的圆柱部51装配到径向轴承75的内座圈82中以与内座圈82一起作为整体旋转。径向轴承75的外座圈83装配到轴承保持构件76的内周表面中。

径向轴承75的外座圈83抵接安装在轴承保持构件76的端部上的定位台阶84。由此，外座圈83向着推力轴承73一侧的在图5中向下的轴向运动被限制。另一方面，内座圈82抵接相邻于螺杆轴18B的圆柱部51安装的定位台阶55。由此，内座圈82在图5中向上的轴向运动被限制。

根据上述转向设备的另一结构，推力轴承73和径向轴承75根据紧固螺母78的旋紧通过螺杆轴18B接受彼此接近方向的力。由此，由于支撑构件67的存在于轴承73、75两者之间的预定部支撑在轴承73、75之间，因此螺杆轴18B的轴向运动被限制。支撑构件67的预定部与通孔72的内周表面内的形成在轴承支撑构件74和76之间的环形凸起72a相对应。紧固螺母78、推力轴承73以及径向轴承75执行作为第二限制构件限制螺杆轴18沿着公共轴线K1相对于支撑构件67运动的功能。

对于图5中的转向设备1B的构造，能够与图1中的转向设备的构造一样减小电动机的负载，由此减小电动机的尺寸。

根据上述构造描述了转向设备的构造，然而，可以构造不同的用于倾斜调整的电动机和用于伸缩运动的电动机。

上述转向设备1、1A、1B概括如下。转向设备的第一方面包括：锚定到车身的固定托架；转向柱，该转向柱可旋转地支撑转向轴并且由所述车身绕倾斜轴线可摆动地支撑；连接所述固定托架与所述转向柱的连接机构。所述连接机构包括：支架，该支架绕与所述倾斜轴线平行的第一轴线可摆动地连接到所述转向柱；第一构件，该第一构件根据所述支架的摆动绕所述第一轴线由所述支架可摆动地支撑；以及第二构件，该第二构件绕与所述倾斜轴线平行的第二轴线由所述固定托架可摆动地支撑；所述第一构件和所述第二构件中的一个或另一个为螺杆轴或螺母，它们通过被电动机旋转而沿与所述第一轴线和所述第二轴线两者都相交的公共轴线相对于彼此旋转，以实现倾斜调整；第一限制构件限制所述第一构件沿着所述公共轴线相对于所述支架的运动；第二限制构件限制所述第二构件沿着所述公共轴线相对于所述固定托架的运动。

根据第一方面所述的转向设备的第二方面，其中，所述转向柱包括下部管；所述连接机构包括：第一支撑轴，该第一支撑轴穿过所述支架并且连接到所述下部管的侧部；以及第二支撑轴，该第二支撑轴穿过所述固定托架并且连接到所述第二构件的侧部。所述第一轴线为所述第一支撑轴的中心轴线；所述第二轴线为所述第二支撑轴的中心轴线。

根据第二方面所述的转向设备的第三方面，其中，所述下部管包括：第一管，所述第一轴连接到该第一管；以及第二管，该第二管装配到所述第一管的下端中，以吸收车辆碰撞的能量。

接下来，将对控制上述转向设备1的操作的根据本发明的用于转向设备的控制器进行说明。首先，将在下文中对转向设备1的附加构造进行说明。

螺杆轴18具有螺杆轴18的圆柱表面上的螺纹部，由此沿着公共轴线K1从螺纹部的一个端部向另一端部相对于螺母19运动，以从底端向顶端调整转向柱6和方向盘2的倾斜角度θt。换句话说，螺杆轴18的运动被未示出的限制构件限制，该限制构件将倾斜角度θt的调整限制为从底端到顶端。

安装有未示出的旋转角度传感器以检测螺杆轴18的旋转角度。旋转传感器在0度到359度的范围内检测螺杆轴18绕公共轴线K1的旋转角度θk。

基于从螺杆轴18的旋转角度传感器输出的信号以及从电子控制器231输出的信号来控制电动机23。电子控制器231包括寄存大量信息的未示出的存储器。电子控制器231连接有操作板232，该操作板232具有发出指令以增大倾斜角度θt的增大按钮以及发出指令以减小倾斜角度θt的减小按钮。当驾驶员按动增大按钮时产生指令信号Ss以增大倾斜角度θt。当驾驶员按动减小按钮时产生指令信号Ss以减小倾斜角度θt。

图1中的符号Q示出柱6的中心线与经过倾斜轴线P的该中心线的垂线的交叉点。倾斜角度θt将以这样的方式进行说明：在图1中，当方向盘2和转向柱6绕倾斜轴线P在重力方向上向上转动时，倾斜角度θt增大，当方向盘2和转向柱6绕倾斜轴线P在重力方向上向下转动时，倾斜角度θt减小。

这里对转向设备1的控制器的操作进行说明。

当驾驶员按动操作板232的增大按钮以产生增大倾斜角度θt的指令信号Ss时，电子控制器231将正（+）电动机电流Im供给至电动机23。另一方面，当驾驶员按动操作板232的减小按钮以产生减小倾斜角度θt的指令信号Ss时，电子控制器231将负（-）电动机电流Im供给至电动机23。

电动机23通过接收正电动机电流Im而沿顺时针方向旋转，通过接收负电动机电流Im而沿逆时针方向旋转。来自电动机23的转动力矩τ通过切换机构24、柔性管Tu和减速机构25传送至螺杆轴18。当电动机23沿顺时针方向旋转时，螺杆轴18沿从柱6的中心线向螺杆轴18观察时的顺时针方向旋转。当电动机23沿逆时针方向旋转时，螺杆轴18沿逆时针方向旋转。在螺杆轴18相对于螺母19旋转时，转动力矩τ被转化为轴向力Jf。

螺杆轴轴向力Jf使螺杆轴18沿着公共轴线K1向着图1中的向上方向运动以升起转向柱6和方向盘2。在螺杆轴18运动时，减速机构25、转向柱6、转向轴5以及方向盘2作为整体绕倾斜轴线P转动以改变倾斜角度θt。螺杆轴18的轴向运动的量与倾斜角度θt之间的几何关系由预定的运算式表达。在螺杆轴18顺时针旋转时，倾斜角度θt的量减小，在螺杆轴18逆时针旋转时，倾斜角度θt的量增大。当螺杆轴18沿着公共轴线K1运动到底端时，倾斜角度θt称作为零度的基准倾斜角度θts。

将参照图6和图7对倾斜角度θt相对于螺杆轴轴向力Jf在法向上的分力（分量力，component force）Ef的关系进行说明。图6A和图6B中示出的符号P、Q、R、S分别与图1中的符号P、Q、R、S相对应。图6A和图6B中示出的符号PQ、QR、RS分别与图1中的符号PQ、QR、RS相对应。基准倾斜角度θts落于图6A和图6B中示出的轴线Kj。图6A和图6B中示出的符号Sj代表水平轴线。

图6A示出螺杆轴18到达底端而倾斜角度θt为基准倾斜角度θts的状态。图6B示出螺杆轴18到达顶端而倾斜角度θt从为零度的基准倾斜角度θts的状态增大的状态。如图6B所示，由于在倾斜角度θt增大时，螺杆轴轴向力Jf相对于水平轴线Sj的角度θf的量增大，因此法向分力Ef增大。因此，如图7所示，根据倾斜角度θt的增大，法向分力Ef与螺杆轴轴向力Jf之比变得更大。基于这种现象，如果螺杆轴轴向力Jf减小，则会减少法向分力Ef的增大。

由于由螺杆轴18支撑的构件在重力方向上的总的重量，倾斜角度θt减小时螺杆轴轴向力Jf受到下降的力Kf的影响。在减小倾斜角度θt时螺杆轴轴向力Jf与增大倾斜角度θt时螺杆轴轴向力Jf相比而言较小的情况下，会在交换增大倾斜角度θt的操作与减小倾斜角度θt的操作中减小法向分力Ef的变化。

接下来，将参照图8和图9对电动机电流的电流映射进行说明。电子控制器231的未示出的存储器寄存图9中示出的第一电流映射Ip1和第二电流映射Ip2，并且映射Ip1、Ip2为根据倾斜角度θt预先确定的电动机电流，使得法向分力Ef相对于倾斜角度θt是恒定的并且倾斜机构的运行速度V是恒定的，如图8所示。第一电流映射Ip1为用于增大倾斜角度θt的映射，第二电流映射Ip2为用于减小倾斜角度θt的映射。由第二电流映射Ip2限定的电动机电流Im小于由第一电流映射Ip1限定的电动机电流Im。

将对根据本发明的用于转向设备的控制器的操作进行说明。

电子控制器231接收来自操作板232的指令信号Ss。此外，电子控制器231接收来自未示出的旋转角度传感器的旋转角度θk。电子控制器231限定作为正变位量的螺杆轴18顺时针旋转时倾斜角度θt的变化量以及作为负变位量的螺杆轴18逆时针旋转时倾斜角度θt的变化量。将相对于底端倾斜角度θt的旋转角度θk作为基准旋转角度θs寄存在未示出的存储器中。电子控制器231通过计算旋转角度θk从基准旋转角度θs的正变位量或负变位量的总量来计算螺杆轴18绕公共轴线K1的总的旋转角度θd。

电子控制器231基于总旋转角度θd计算螺杆轴18的轴向运动量。电子控制器231根据螺杆轴18的轴向运动量和几何关系测量倾斜角度θt。电子控制器231根据接收自操作板232的指令信号Ss选择第一电流映射Ip1和第二电流映射Ip2中的一个。电子控制器231在选择的电流映射中确定作为供给至电动机23的电流的相对于测量的倾斜角度θt的量的电动机电流Im。

电子控制器231还进行操作以将在从改变为通过将负电动机电流Im供给至电动机23而减小倾斜角度θt的切换时间开始的旋转角度θk的不变化时段超过预定时段tx时的旋转角度θk作为基准旋转角度θs学习。

接下来，将基于图10中示出的图表对电子控制器231的电动机电流确定处理的流程进行说明。电子控制器231运行以便以图10中示出的预定频率重复确定电动机电流的操作。

在步骤S11中，判断操作板232是否产生指令信号Ss。当步骤S11中的判断为否时，电动机电流确定处理结束。当步骤S11中的判断为是时，在步骤S12中基于由未示出的旋转角度传感器检测到的旋转角度θk来测量倾斜角度θt。

在步骤S13中，通过参照根据指令信号Ss选择的电流映射确定与在步骤S12中的测量的倾斜角度θt的量相对应的电动机电流Im。

在步骤S14中，将步骤S13中确定的电动机电流Im供给至电动机23。

将参照图11对电子控制器231的基准旋转角度学习处理的流程进行说明。电子控制器231周期性地并且与电动机电流确定处理平行重复地执行图11中示出的基准旋转角度学习处理。

在步骤S21中，判断在电动机电流Im开始被供给之后旋转角度θk的不变化时段是否超过预定时段tx。当步骤S21中的判断为否时，基准旋转角度学习处理结束。

当步骤S21中的判断为是时，在步骤S22中判断不变化时段超过预定时段tx之后的时间是否为倾斜角度θt开始减小之后的时间。当步骤S22中的判断为是时，将由未示出的旋转角度传感器检测到的旋转角度θk再次设定为基准旋转角度θs。当步骤S22中的判断为否时，进行至步骤S24。在步骤S24中，停止电动机电流Im的电流供给。

根据本发明的转向设备1的控制器具有以下效果。

1.转向设备1提供限定倾斜角度θt与电动机23的电动机电流Im之间的预定关系的电子控制器231，并且通过电子控制器231控制电动机23的电动机电流Im。

因为这种构造，由于本发明通过利用倾斜角度θt与电动机23的电动机电流Im之间的预定关系来控制电动机23的电动机电流Im，因此能够根据倾斜角度θt控制倾斜机构的操作速度V。通过确定预定关系以不产生倾斜机构的操作速度V的任何变化（其引起调整困难）的方式，能够实现调整倾斜角度θt的容易的操作。由于基于预定关系来控制电动机23的电动机电流Im，因此与现有技术中通过反馈控制来控制电动机的电动机电流的构造相比，能够减小电子控制器231计算的计算负载。

2.电子控制器231包括限定倾斜角度θt与电动机23的电动机电流Im之间的预定关系的映射。

通过这种构造，能够通过在每种情况下将倾斜角度θt应用于电动机电流映射来计算电动机23的电动机电流Im。因此，与现有技术中通过使用运算式来计算电动机的电动机电流的构造相比，能够减小由电子控制器231计算的计算负载。

3.当供给电动机电流Im以减小倾斜角度θt并且倾斜角度θt处于不变化的状态下的时段持续预定时段tx时，电子控制器231将倾斜角度θt作为基准倾斜角度θs学习或识别。

由于倾斜机构的机械移位的任何的累积以及转向设备中的老化劣化，因此由电子控制器231识别的倾斜角度θt趋于相对于实际存在的倾斜角度θt移位。当倾斜机构的操作通过与其它机构接触而被限制时，即使将电动机电流Im供给到电动机23，倾斜角度θt不发生改变也会持续。电子控制器231基于这种现象学习基准倾斜角度θt。因此，存在将由电子控制器231基于基准倾斜角度θt识别的倾斜角度θt相对于实际倾斜角度θt的移位消除的高的可能性。

4.当即使将电动机电流Im还在持续供给至电动机23以改变倾斜角度θt，但旋转角度θk的量不变化的时段超过预定时段tx时，则电子控制器231中断电动机电流Im。

以下两个阶段与即使将电动机电流Im供给至电动机23但旋转角度θk的量不变化的时段超过预定时段tx时的现象相对应；

（A）即使在驱动电动机23以减小倾斜角度θt时，螺杆轴18到达底端。

（B）即使在驱动电动机23以增大倾斜角度θt时，螺杆轴18到达顶端。

用于转向设备的控制器能够通过在上述阶段（A）和（B）中的每个停止电动机23而禁止螺杆轴18在顶端或底端处的任何可能的变形。

尽管已经参照优选实施例对本发明进行了详细地描述，但对本领域技术人员来说明显的是，本发明不限于本实施例，并且本发明可以在权利要求的范围内的各种其它实施例中实现。

例如，尽管根据倾斜角度θt的电动机电流Im参照图10中的电动机电流映射而确定，但电子控制器231可以寄存基于倾斜角度θt计算电动机23的电动机电流Im的运算式。电子控制器231能够通过将实例倾斜角度θt应用于运算式而计算电动机电流Im。由此，与预先寄存电动机电流映射并且计算电动机电流Im的构造相比，电子控制器231的存储区能够减小。

尽管电动机电流Im的量通过使用单个电动机电流映射确定，并且螺杆轴18在其轴向运动的顶端或底端被机械地限制，但电动机电流Im的量也可以通过使用第一极限角度θx1和第二极限角度θx2电气地确定，第一极限角度θx1和第二极限角度θx2中的每个均限定为倾斜角度θt的可能的调整范围的极值端，如图12A和图12B所示。倾斜角度θt的正常调整范围确定为除了两个临近极限的区域，两个临近极限的区域中的每个均被倾斜角度θt与第一极限角度θx1或第二极限角度θx2的差在预定量以下的区域限定。在该示例中，倾斜角度θt在邻近极限的区域内的操作速度V限定为操作速度VA并且倾斜角度θt在正常调整范围内的操作速度V限定为操作速度VB。电子控制器231寄存具有如图12A中示出的三个不同曲线的电动机电流映射，该电动机电流映射为将操作速度VA保持在操作速度VB下方的倾斜角度θt与电动机电流Im之间的预定关系。因此，根据该示例，与具有螺杆轴18的变形的较大可能性的机械限制螺杆轴18相比，由于倾斜机构的操作速度在倾斜角度θt处于邻近极限的区域内时被设定为较小，因此本发明的用于转向设备的控制器能够具有螺杆轴18变形的小的可能性。

尽管电子控制器231在电动机电流Im供给至电动机23以减小倾斜角度θt并且其超过了图11中示出的不变化的倾斜角度θt的预定时段时学习倾斜角度θt作为基准倾斜角度θts，但电子控制器231也可以在电动机电流Im供给至电动机23以增大倾斜角度θt并且倾斜角度θt不变化的时段超过预定时段还在持续时学习旋转角度θk作为基准倾斜角度θs。

通过该示例，存在消除倾斜角度θt相对于实际的倾斜角度θt的移位的高的可能性。

尽管电子控制器231在根据驾驶员的操作对倾斜角度θt进行倾斜调整时学习基准旋转角度θs，但电子控制器231也可以在倾斜角度θt的量自动地增大到最大量以便驾驶员能够容易地坐到车辆上时学习基准旋转角度θs。

尽管电子控制器231检测螺杆轴18的旋转角度θk，但电子控制器231也可以基于通过电动机23的每相的感应电压推定电动机23的转子的旋转角度来计算倾斜角度θt。由此，在不使用检测倾斜角度θt的旋转角度传感器的情况下，电子控制器231也能够确定供给至电动机23的电动机电流Im。

尽管转向设备1具有与动力转向机构机械地耦接的转向轴5，但转向设备1也可以构造有控制具有电动机的动力源的转向机构并且并不耦接至转向轴5的线控转向的转向机构。

尽管电子控制器231通过检测作为旋转量的螺杆轴18的旋转角度θk来测量倾斜角度θt，但电子控制器231也可以通过检测螺杆轴18沿着公共轴线K1的变位量来测量倾斜角度θt。

尽管电子控制器23具有测量倾斜角度θt的检测构件的未示出的旋转角度传感器，但电子控制器23也可以具有检测电动机23的转子的旋转角度或直接检测绕倾斜轴线P的倾斜角度θt的旋转角度传感器。

尽管电子控制器231学习基准旋转角度θs，然而，当螺杆轴18处于底端以通过旋转角度传感器直接检侧倾斜角度θt时，电子控制器231也可以学习基准倾斜角度θts。

尽管转向设备1具有相对于螺母19旋转以改变倾斜角度θt的螺杆轴18，但转向设备1也可以构造成直接绕倾斜轴线P转动转向柱6以改变倾斜角度θt。

尽管转向设备1具有支撑转向柱6的螺杆轴18，但转向设备1也可以将转向柱6构造成由齿条-齿轮转向机构的齿条轴支撑，该齿条-齿轮转向机构用于通过转动小齿轮改变倾斜角度θt。

尽管电子控制器231将螺杆轴18的底端处的倾斜角度θt确定为基准倾斜角度θts，但电子控制器231也可以将当转向柱6的中心线处于与水平线平行的线上时的倾斜角度t确定为基准倾斜角度θts。

Claims (5)

1.一种用于转向设备的控制器，其中

所述转向设备包括调整方向盘的倾斜角度的倾斜机构以及驱动所述倾斜机构的电动机；

所述控制器包括限定所述倾斜角度与所述电动机的供给电流之间的预定关系的运算构件；并且

所述控制器通过使用所述运算构件控制所述电动机的所述供给电流，

所述运算构件包括限定所述倾斜角度与所述电动机的供给电流之间的预定关系的映射，

所述映射包括用于增大倾斜角度的预先确定的第一电流映射和用于减小倾斜角度的预先确定的第二电流映射，由所述第二电流映射限定的供给电流小于由所述第一电流映射限定的供给电流。

2.根据权利要求1所述的用于转向设备的控制器，其中所述运算构件包括基于所述倾斜角度计算所述电动机的所述供给电流的运算式。

3.根据权利要求2所述的用于转向设备的控制器，其中

所述转向设备包括支撑所述方向盘的支撑构件、以及将所述倾斜角度的可能的调整范围限制为所述支撑构件的旋转角度的限制构件；

用于所述转向设备的所述控制器将在所述倾斜角度的所述可能的调整范围内所述可能的调整范围的两端处的每个角度限定为第一极限角度或第二极限角度，将所述倾斜角度与所述第一极限角度或所述第二极限角度的差在预定量以下的范围限定为邻近极限的区域，并且将在所述可能的调整范围内除了所述邻近极限的区域之外的范围限定为正常调整范围；并且

所述运算构件将所述倾斜角度在所述邻近极限的区域内的操作速度限定为操作速度VA并且将所述倾斜角度在所述正常调整范围内的所述操作速度限定为操作速度VB，并且包括使得所述操作速度VA低于所述操作速度VB的所述倾斜角度与所述电动机的所述供给电流之间的预定关系。

4.根据权利要求3所述的用于转向设备的控制器，其中当所述电流供给至所述电动机并且所述倾斜角度不变化的时段超过预定时段还在持续时，所述控制器学习所述倾斜角度作为基准倾斜角度。

5.根据权利要求4所述的用于转向设备的控制器，其中基于所述电动机的感应电压推定所述倾斜角度。