CN103359160A - 转向控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转向控制装置，谋求实现使转向轮转向的转向机构的小型化。在步骤(101)中读入转动角检测信号(θ)、车轮速度检测信号(VFL～VRR)以及转向角检测信号(δ)，转移到步骤(102)，计算出当前时刻的车速(V)。然后，转移到步骤(103)，根据转动角检测信号(θ)和车速(V)来运算转向齿轮比。接着，转移到步骤(104)，根据是否处于车辆停止状态来判断是否要将转向角向减小的方向校正。而且，在判断为要进行校正的情况下，进行校正使得转向角(δ)相对于转动角(θ)变化的变化特性的增益变小。

Description

转向控制装置

技术领域

本发明涉及转向控制装置，特别是涉及能够实现转向机构的小型化的转向控制装置，该转向机构随着驾驶员转动方向盘使转向轮转向。

背景技术

作为这种现有技术，已知如下一种发明(专利文献1)：检测方向盘的转动角和车速，根据该转动角和车速来运算转向可变装置的目标可变转向角，随着车速的增加而使转向角相对于方向盘的转动角的比(齿轮比)增加，由此使转动感觉在低车速侧变快而在高车速侧变慢。即，在该专利文献1所记载的发明中，在恒速行驶时、车辆停止时齿轮比变小，转动感觉变快，因此能够实现在停车转向(stationary steering)时减轻驾驶员的转动负担。

专利文献1：日本特开2008-137612号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1所记载的技术中，是如上述那样通过在车辆停止时将齿轮比变小来实现减轻驾驶员的转动负担的结构，因此，例如如果是利用电动马达驱动转向机构的结构的情况，则需要能够产生大的扭矩的大型电动马达。

也就是说，在专利文献1所记载的发明中，存在以下问题：当选定要装载的电动马达时，前提是能够在停车转向时产生转向至接近全转向位置时所需的马达扭矩，因此所选定的电动马达必然变大，这阻碍了转向机构的小型化。

本发明是着眼于这种现有技术未解决的问题而完成的，其目的在于提供一种能够实现转向机构的小型化的转向控制装置，该转向机构随着驾驶员转动方向盘使转向轮转向。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明所涉及的转向控制装置在检测到车辆的车辆停止状态时，将转向角相对于转动的变化特性向增益变小的方向变更。

一种转向控制装置，其特征在于，具备：转动状态检测单元，其检测方向盘的转动状态；行驶状态检测单元，其检测车辆的行驶状态；转向机构，其根据上述转动状态和上述行驶状态使转向轮转向；以及转动特性控制单元，其在根据由上述行驶状态检测单元检测出的上述行驶状态而检测为车辆停止状态时，将上述转向轮的转向角相对于转动的变化特性向增益变小的方向变更。

发明的效果

根据本发明，在车辆停止时，转向角相对于转动的变化特性的增益变小，因此在车辆停止时即使驾驶员较大地转动方向盘，由转向机构产生的转向较小即可应对，因此转向机构所需的最大驱动力变小。由此，能够有助于驱动机构的小型化。

附图说明

图1是表示应用了本发明所涉及的转向控制装置的汽车1的结构的概要图。

图2是表示第一实施方式的整体处理的流程图。

图3是表示车速与转向齿轮比的基本关系的特性图。

图4是表示转向角相对于转动角的特性的图。

图5是表示图2所示的步骤104的具体的处理的流程图。

图6是表示图5所示的步骤202的具体的处理的流程图。

图7是说明第一实施方式的动作的时间图。

附图标记说明

1：汽车；2FL、2FR：前轮；2RL、2RR：后轮；3：驱动轴；4：控制器；5：转动角传感器；6：方向盘；7FL～7RR：车轮速度传感器；8：转向角传感器；10：反力马达；11：电动马达；12：转向机构。

具体实施方式

下面，参照图说明应用了本发明的汽车的实施方式。

(第一实施方式)

(结构)

图1是表示应用了本发明所涉及的转向控制装置的汽车1的结构的概要图。

如图1所示，汽车1具备作为转向轮和驱动轮的前轮2FL、2FR和作为从动轮的后轮2RL、2RR，通过使前轮2FL、2FR转向来控制行驶方向，并且通过利用未图示的发动机、电动马达等对与这些前轮2FL、2FR相连接的驱动轴3进行驱动来使车辆1前进或者后退。此外，前轮2FL、2FR以能够转向的方式与构成转向机构12的转向齿条轴的两端侧相连接。

另外，汽车1的转动系统具有能够由驾驶员转动的方向盘6。其中，在本实施方式的汽车1中，方向盘6与转向机构12机械分离。即，该汽车1采用了通过电动马达11的驱动力使转向机构12转向的所谓线控转向方式。

而且，设置用于对电动马达11进行驱动控制的控制器4，对该控制器4提供转动角传感器5、车轮速度传感器7FL～7RR、转向角传感器8的各检测信号。

转动角传感器5对驾驶员转动方向盘6的转动角进行检测，将转动角检测信号θ提供给控制器4。

分别与前轮2FL、2FR、后轮2RL、2RR对应地设置车轮速度传感器7FL～7RR，将与各轮的转速对应的车轮速度检测信号VFL～VRR提供给控制器4。控制器4根据这些车轮速度检测信号VFL～VRR例如计算它们的平均值、选择最小值、选择最大值等运算，由此求出汽车1的车速V。

转向角传感器8根据转向机构12的例如转向齿条轴的进退位置来检测前轮2FL、2FR的实际的转向角，将转向角检测信号δ提供给控制器4。

此外，方向盘6与用于生成转向反力的反力马达10耦合。而且，利用控制器4来控制反力马达10的驱动力(转向反力)。另外，反力马达10具备锁止机构，当从控制器4提供锁止控制信号时，锁止机构进行动作，由此还能够限制方向盘6的过度转动。

控制器4根据所提供的各检测信号θ、VFL～VRR、δ来执行如图2所示的处理，由此对电动马达11进行驱动控制，以在前轮2FL、2FR产生与方向盘6的转动状态对应的转向角δ，并且对反力马达10进行控制使得产生适当的转向反力。

在此，在本实施方式中，转动角θ的变化是方向盘6的转动状态，转向齿轮比决定转向角δ相对于转动角θ变化的变化，转向齿轮比能够如图3所示那样与车速V相应地改变。具体地说，成为以下特性：在低车速侧转向齿轮比小，在高车速侧转向齿轮比大，在它们之间转向齿轮比逐渐增加。

但是，在汽车1处于车辆停止状态(例如，车速V的绝对值为1km/h以下的情况)时，控制器4将转向齿轮比向变大的方向校正。即，图4示出了转动角与转向角的关系，特性A是低车速行驶时的特性，特性B示出了处于车辆停止状态时的特性。在该例中，示出了在处于车辆停止状态时进行校正，使得与低车速行驶时相比转向角变小10%左右的情况。在本实施方式中，利用该图4所示的特性B进行校正。

而且，在点火开关接通而对控制器4、各传感器提供电力的情况下，控制器4反复执行图2所示的处理来作为与采样时钟同步的中断处理。

即，当执行图2的处理时，首先，在该步骤101中，读入从转动角传感器5提供的转动角检测信号θ、从车轮速度传感器7FL～7RR提供的车轮速度检测信号VFL～VRR以及从转向角传感器8提供的转向角检测信号δ。

接着，转移到步骤102，根据车轮速度检测信号VFL～VRR来执行规定的运算处理，计算出当前时刻的车速V。

然后，转移到步骤103，根据转动角检测信号θ和车速V，参照如图3所示的图来运算可变的转向齿轮比。此外，如图3所示，基本上根据车速V来决定转向齿轮比，并且，例如在转动角θ小的区域(直进行驶状态)使转向角δ的变化变小、在转动角θ大的区域(转弯行驶时)使转向角δ的变化变大，从而减轻驾驶员的转动负担。

接着，转移到步骤104，根据汽车1是否处于车辆停止状态来判断是否要将转向角向减小的方向校正。而且，在判断为要进行校正的情况下，进行校正使得转向角δ相对于转动角θ变化的变化特性的增益变小。

具体地说，步骤104的处理成为如图5所示的内容，首先在步骤201中，判定车速V的绝对值是否超过规定值(在此为1km/h)。之所以在判定中使用车速V的绝对值，是期望在后退时也取消齿轮比的校正处理。

而且，在步骤201的判定为“是”的情况下，转移到步骤202，在实施了校正齿轮比的处理的情况下，在执行了恢复该齿轮比的处理之后结束本次该图5所示的处理，并转移到图2的步骤105。

另一方面，在步骤201的判定为“否”的情况下，判断为汽车1处于车辆停止状态，转移到步骤203。在步骤203中，以使转向角δ相对于转动角θ变化的变化特性的增益变小、即获得如图4的特性B所示那样特性的方式，来将转向角δ向减小的方向校正。更为具体地说，为了获得图4的特性B，将当前时刻的转向齿轮比(利用图3所示的特性设定的转向齿轮比)向增加方向校正。之后，转移到图2的步骤105。

在步骤105中，根据步骤103和104的处理结果，根据当前时刻的转向齿轮比和转动角θ来运算目标转向角。

接着，转移到步骤106，按照在步骤105中求出的目标转向角对电动马达11输出驱动信号，来控制前轮2FL、2FR的转向角，并且对反力马达10输出控制信号，使得对方向盘6产生与目标转向角相应的反作用力。

然后，转移到步骤107，判断当前的转向角δ是否达到最大转向角，在达到最大转向角的情况下，对反力马达10输出锁止控制信号来使锁止机构进行动作，以限制方向盘6的过度转动。

如果结束步骤107的处理，则结束本次的图2的处理，在待机到下一个中断定时之后，再次执行步骤101的处理。

另一方面，当在图5的处理中实施步骤202的恢复转向齿轮比的处理时，开始图6的处理，首先，在步骤301中，获取处于恢复处理途中的当前时刻的转向齿轮比(前次齿轮比)。

接着，转移到步骤302，判断在步骤301中获取到的前次齿轮比是否与普通齿轮比一致。普通齿轮比是用图3的特性表示的转向齿轮比，如果该步骤302的判定为“是”，则能够判断为该图6的恢复处理完成。因此，当步骤302的判定为“是”时，转移到步骤303，在设置了齿轮比校正的处理的结束标志之后转移到步骤304。

另一方面，在步骤302的判定为“否”的情况下，判断为转向齿轮比处于恢复处理途中，转移到步骤305。

然后，在步骤305中，从在步骤301中获取到的前次齿轮比减少微量ε，由此求出本次的齿轮比。

从步骤303或305转移到步骤304，将本次齿轮比存储到存储装置的规定区域，并结束本次的图6的处理。

(动作)

接着，说明动作。

图7的(a)是表示汽车1从车辆停止状态转变为行驶状态时的转动角θ、转向角δ的变化的情形的波形图，图7的(b)是表示汽车1的移动距离的图。

即，汽车1处于以下情况：在时刻t0处于车辆停止状态(车辆停止状态)，既没有产生转动角θ也没有产生转向角δ(处于中立位置)，之后在时刻t1之前该状态仍继续。

当汽车1处于车辆停止状态时，执行图5的步骤203的处理，虽然转向角δ相对于转动角θ变化的变化特性变小，但在达到时刻t1之前没有产生转动角θ，因此转向角δ也仍然为0。

然后，在时刻t1，驾驶员开始转动方向盘6，转动角θ逐渐变大。然而，此时已经执行了步骤203的处理，因此转向齿轮比成为比低车速行驶时大的值。其结果是，控制器4对电动马达11输出驱动信号，使得与恒速行驶时产生相同的转动角θ的情况相比产生小的转向角δ。

于是，如图7的(a)所示，转向角δ为比转动角θ小的值。此外，图7的(a)的波形图以不同的比例尺表示转动角θ和转向角δ，二者重叠时是转向机构12以图3所示的作为基准的特性进行转向的情况，转向角δ相对于转动角θ变小时是如图4的特性B所示那样进行了使转向角δ相对于转动角θ变化的变化特性的增益变小的校正的情况。

然后，如图7的(b)所示，在时刻t2，汽车1起步并转移到以固定车速行驶的状态。于是，图5的步骤201的判定为“是”，转移到步骤202，执行图6的处理。

因此，如图7的(a)所示，即使在经过时刻t2后不久仍将转动角θ设为固定，转向齿轮比也逐渐恢复，其结果是转向角δ逐渐增大，与转动角θ的差逐渐变小。

然后，继续执行图6的处理，转向齿轮比逐渐接近原来的值。因而，如图7的(a)所示，在经过时刻t2之后，例如即使转动角θ发生变化且转向角δ也随之发生变化，转向齿轮比也逐渐恢复，其结果是转向角δ更加接近转动角θ，最终转向齿轮比完全恢复为原来的值，步骤302的判定为“是”。

由此，最终如图7的(a)的波形图终端位置所记载那样，转向角δ与转动角θ一致。

这样，如果汽车1处于车辆停止状态，则为相对于转动角θ而产生稍小的转向角δ的结构，因此即使在停车转向时也不需要产生过大的转动扭矩，因而，电动马达11所需的最大扭矩较小即可应对。因此，对于电动马达11本身的小型化来说有利。

另外，当汽车1起步时，自此之后不久执行使转向齿轮比恢复为原来的值的处理，因此即使如图7的(a)所示那样在时刻t2后不久驾驶员操作方向盘6，汽车1的处理特性也大致恢复为正常状态，因而，对驾驶员施加负担的程度也变小，并且如果时间进一步经过，则转向齿轮比也完全恢复为原来的值，因此还能够消除处理特性的劣化。

在此，在本实施方式中，转动角传感器5对应于转动状态检测单元，车轮速度传感器7FL～7RR以及步骤102的处理对应于行驶状态检测单元，图5的步骤201以及202的处理对应于转动特性控制单元，反力马达10以及步骤107的处理对应于转动限制单元。

(第一实施方式的效果)

(1)当检测到汽车1处于车辆停止状态时，设为如图4的特性B所示的转动特性，因此即使在停车转向时也不需要产生过大的转动扭矩，因而，电动马达11所需的最大扭矩较小即可应对。因此，对于电动马达11本身的小型化来说有利。

(2)当汽车1的车辆停止状态结束时，立即执行用于使图4的特性B恢复为特性A的处理，因此转向齿轮比恢复为原来的状态。因而，汽车1的处理特性也在起步后迅速恢复为原来的状态，因此不容易成为对驾驶员施加过大的转动负担的情况。

(3)而且，如图6所示，将转向齿轮比恢复为原来的值的处理是与从车辆停止状态结束的时刻起的经过时间相应地依次改变转向齿轮比的简单的处理，因此控制器4的处理负担也变小，能够可靠地恢复转向齿轮比。

(4)而且，根据在车辆起步后不久开始图6所示的转向齿轮比的恢复处理的结构，因此易于判断开始定时，在以最短时间恢复转向齿轮比方面是有利的。

(5)在当前的转向角δ达到最大转向角的情况下，锁止机构进行动作，限制方向盘6的过度转动，因此在无法转向的状态下不能转动方向盘6，因此能够防止转动角相对于转向状态的不一致继续扩大。

(6)根据检测方向盘6的转动角θ来作为转动状态、检测车速V来作为汽车1的行驶状态的结构，因此能够利用来自为了进行汽车1的其它控制而设置的转动角传感器5、车轮速度传感器7FL～7RR的检测信号，不需要设置新的传感器等。

(7)而且，基于根据车轮速度传感器7FL～7RR的检测信号求出的车速V，来对转向角δ相对于转动角θ变化的变化特性进行控制，使其在低车速侧增益变大且在高车速侧增益变小，并且当根据车速V检测为车辆停止状态时将该增益变小，因此行驶中的特性为针对现有车辆求出的特性本身，因此不容易对驾驶员施加不舒适感，并且能够实现电动马达11的小型化。

(8)使用了方向盘6与作为转向轮的前轮2FL、2FR之间机械分离的线控转向式的转向机构12，因此能够容易地进行转向齿轮比的调整。

(9)特别是具备用于使前轮2FL、2FR转向的电动马达11和对由该电动马达11产生的驱动力进行控制的控制器4，因此能够容易地进行转向齿轮比的调整。

(变形例)

在第一实施方式中，说明了对具备线控转向式的转向机构12的汽车1应用了本发明的情况，但并不限定于此，即使是具备电动动力转向装置的汽车也能够应用本发明，在这种汽车中，方向盘6与前轮2FL、2FR机械连接，对前轮2FL、2FR施加通过转动方向盘6产生的转动扭矩和由转动辅助马达产生的转动辅助扭矩。即，通过利用多个齿轮而设为能够改变转向齿轮比，与上述第一实施方式同样地，当处于车辆停止状态时将该转向齿轮比变大，由此在停车转向时产生的转动扭矩较小即可应对，从而能够有助于转动辅助马达的小型化。

另外，在上述第一实施方式中，对前轮2FL、2FR为转向轮兼驱动轮时的情况进行了说明，但并不限定于此，即使是后轮驱动车、四轮驱动车也能够应用本发明。

并且，在上述第一实施方式中，根据从车轮速度传感器7FL～7RR提供的车轮速度检测信号VFL～VRR求出车速V，但并不限定于此，例如还能够对在汽车1中产生的前后方向加速度进行检测，根据该前后方向加速度来计算车速V。另外，也可以根据该前后方向加速度来判断汽车1的车辆停止状态。

Claims (10)

1.一种转向控制装置，其特征在于，具备：

转动状态检测单元，其检测方向盘的转动状态；

行驶状态检测单元，其检测车辆的行驶状态；

转向机构，其根据上述转动状态和上述行驶状态使转向轮转向；以及

转动特性控制单元，其在根据由上述行驶状态检测单元检测出的上述行驶状态而检测为车辆停止状态时，将上述转向轮的转向角相对于转动的变化特性向增益变小的方向变更。

2.根据权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，

在上述车辆停止状态结束的情况下，上述转动特性控制单元执行将向上述增益变小的方向变更的状态解除的恢复处理。

3.根据权利要求2所述的转向控制装置，其特征在于，

上述恢复处理是如下处理：与从上述车辆停止状态结束的时刻起的经过时间相应地将上述增益逐渐变大并恢复为原来的值。

4.根据权利要求2或3所述的转向控制装置，其特征在于，

上述转动特性控制单元在检测到车辆起步的情况下，开始上述恢复处理。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的转向控制装置，其特征在于，

还具备转动限制单元，该转动限制单元限制上述转向机构处于上述转向轮的最大转向位置时的上述方向盘向转动角增加方向的转动。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的转向控制装置，其特征在于，

上述转动状态检测单元检测转动角来作为上述方向盘的转动状态。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的转向控制装置，其特征在于，

上述行驶状态检测单元检测车速来作为上述车辆的行驶状态。

8.根据权利要求7所述的转向控制装置，其特征在于，

上述转动特性控制单元根据由上述行驶状态检测单元检测出的上述车速，对上述转向轮的转向角相对于转动的变化特性进行控制，使得其增益在低车速侧变大且在高车速侧变小，并且在根据上述车速而检测为上述车辆停止状态时，将上述转向轮的转向角相对于转动的变化特性的增益变小。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的转向控制装置，其特征在于，

上述转向机构是与上述方向盘之间机械分离的线控转向式的转向机构。

10.根据权利要求9所述的转向控制装置，其特征在于，

上述转向机构具备：

电动马达，其产生用于使上述转向轮转向的驱动力；以及

控制器，其对由该电动马达产生的驱动力进行控制。

Images