CN106364548B - 转向操作控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制进行转向角与转向操作角双方均欲超过上限值的方向盘的操作的情况的转向操作控制装置。第一限制用反作用力设定处理电路在转向操作角成为转向操作角阈值以上的情况下，第一反作用力急剧地增大。第二限制用反作用力设定处理电路在转向角成为转向角阈值以上的情况下，第二反作用力急剧地增大。目标转向操作角设定处理电路基于从施加于方向盘的转向操作扭矩减去第一反作用力、第二反作用力等的值，设定目标转向操作角。在转向操作角控制处理电路中，作为用于将转向操作角反馈控制成目标转向操作角的操作量，设定反作用力扭矩。操作信号生成处理电路向反作用力马达输出操作信号，以使成为反作用力扭矩。

Description

转向操作控制装置

本申请主张于2015年7月24日提出的日本专利申请第2015-146896号的优先权，并在此引用包括说明书、附图、摘要在内的全部内容。

技术领域

本发明涉及向能够变更车辆的转向轮的转向角与作为方向盘的旋转角度的转向操作角的比亦即舵角比的转向操作装置输出操作信号的转向操作控制装置。

背景技术

对于转向操作装置而言，以往在转向轮的转向角存在被允许的上限值。例如，在具备齿轮齿条机构的转向操作装置中，通过齿条限位器(末端限位器)限制齿条的轴向的位移。以往，与转向角的上限值对应地在方向盘的转向操作角也存在上限值。此外，转向角以及转向操作角通常在规定方向的旋转角度的情况下为正，在与规定方向相反的方向的旋转角度的情况下为负，但在以下的叙述中，转向角或转向操作角较大是指离中立位置的变化量较大的情况。换言之，是指如上述那样能够取正负的值的转向角、转向操作角的绝对值较大的情况。

而且，公知在转向角的绝对值成为上限值前，以抑制转向角的增加的方式对方向盘施加反作用力的所谓的末端接触处理(转向操作限制处理)。例如，在日本专利第4725132号记载了在切断方向盘与转向轮的动力传递的状态下与方向盘的操作对应地通过转向促动器使转向轮转向的线控转向系统的转向操作限制处理。

另一方面，在方向盘搭载有气囊、喇叭等。而且，公知将这些电气布线经由呈发条状形成信号电缆的螺旋电缆连接于固定于车体侧的电子设备。对此，在日本特开2006-176102号公报记载了在将以转向操作角除以转向角的值设为舵角比时舵角比为最小的情况下，以能够操作方向盘至齿条轴与齿条限位器接触的方式设定螺旋电缆的长度(参照图13)。

但是，螺旋电缆的长度未必限定于设定为上述日本特开2006-176102号公报所记载的长度。此处，在实际的螺旋电缆的长度比上述日本特开2006-176102号公报所记载的长度短的情况下，产生以下的问题。此外，以下，将舵角比定义为以转向操作角除以转向角的值。

即，在基于转向操作角接近由螺旋电缆的长度决定的转向操作角的上限值执行上述转向操作限制处理的情况下，能够避免方向盘被操作为转向操作角超过上限值而欲使转向操作角增加的情况。但是，在该情况下，在舵角比增大的情况下，即使在齿条轴与齿条限位器接触的时刻，在转向操作角也存在余裕，因此存在不执行转向操作限制处理的担忧。

与此相对，若基于转向角执行上述转向操作限制处理，则即便在舵角比较大的情况下，也能够在齿条轴与齿条限位器接触前执行转向操作限制处理。但是，在该情况下，在舵角比较小的情况下，即便在转向角存在余裕时，也存在转向操作角达到由螺旋电缆的长度决定的上限值的情况，从而在该情况下，存在即使转向操作角达到上限值也不执行转向操作限制处理的担忧。

此外，不限定于具备螺旋电缆与齿轮齿条机构的转向操作装置，对于转向角与转向操作角分别独立地具有上限值的转向操作装置而言，存在无法限制转向角、转向操作角接近上限值而进一步欲超过该上限值的方向盘的操作的担忧。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够抑制转向角欲超过上限值的方向盘的操作与转向操作角欲超过上限值的方向盘的操作的情况的转向操作控制装置。

作为本发明的一方式的向能够变更车辆的转向轮的转向角与作为方向盘的旋转角度的转向操作角的比亦即舵角比的转向操作装置输出操作信号的转向操作控制装置，具备：

获取上述转向操作角的转向操作角获取处理电路、获取上述转向角的转向角获取处理电路、在上述获取的转向操作角达到转向操作角阈值的情况下执行促使上述方向盘向上述转向操作角进一步增大的一侧的操作停止的限制控制的第一限制处理电路、以及在上述获取的转向角达到转向角阈值的情况下执行促使上述方向盘向上述转向操作角进一步增大的一侧的操作停止的限制控制的第二限制处理电路。

在上述构成中，能够在转向操作角达到转向操作角的上限值前，转向操作角达到转向操作角阈值而执行限制控制。另外，能够在转向角达到转向角的上限值前，转向角达到转向角阈值而执行限制控制。因此，能够抑制转向角欲超过上限值的方向盘的操作与转向操作角欲超过上限值的方向盘的操作的情况。

本发明的其他方式在上述方式的转向操作控制装置的基础上，

上述限制控制通过向上述转向操作装置输出操作信号，来对作为克服上述方向盘的操作的力的反作用力进行增加控制。

在上述构成中，作为限制控制，执行反作用力的增加控制。在该情况下，用户承受克服欲将方向盘向转向操作角增大的一侧进一步操作的较大的力。因此，能够促使方向盘向转向操作角进一步增大的一侧的操作停止。

本发明的又一其他方式在上述方式的转向操作控制装置的基础上，

上述转向操作装置具备将作为克服上述方向盘的操作的力的反作用力施加于上述方向盘的反作用力促动器以及至少在上述转向轮与上述方向盘的动力切断状态下施加使上述转向轮转向的力的转向促动器，上述增加控制通过上述反作用力促动器的操作而实现。

在上述构成中，具备至少在上述动力切断状态下施加使转向轮转向的力的转向促动器，因此能够以与方向盘的操作不具有唯一的关系的方式设定转向角。换言之，向转向操作装置输出操作信号，由此能够变更舵角比。另外，在上述构成中，对反作用力促动器进行操作，由此能够执行增加控制。

本发明的又一其他方式在上述方式的转向操作控制装置的基础上，

上述第一限制处理电路具备对作为上述限制控制用的反作用力的第一反作用力进行设定的第一限制用反作用力设定处理电路，上述第二限制处理电路具备对作为上述限制控制用的反作用力的第二反作用力进行设定的第二限制用反作用力设定处理电路，上述第一反作用力以上述转向操作角成为上述转向操作角阈值以上为条件，被设定为比零大的值，上述第二反作用力以上述转向角成为上述转向角阈值以上为条件，被设定为比零大的值，上述第一限制处理电路以及上述第二限制处理电路具备：基于上述第一反作用力以及上述第二反作用力的和对作为上述转向操作角的目标值的目标转向操作角进行设定的目标转向操作角设定处理电路、为了将基于对与上述方向盘的旋转连动地旋转的旋转轴的旋转角度进行检测的转向操作侧传感器的输出值的转向操作角反馈控制成上述目标转向操作角而对上述反作用力促动器进行操作的转向操作角控制处理电路、基于上述第一反作用力以及上述第二反作用力的和对作为上述转向角的目标值的目标转向角进行设定的目标转向角设定处理电路、以及为了将基于对与上述转向轮的转向连动地位移的部件的位移量进行检测的转向侧传感器的输出值的转向角反馈控制成上述目标转向角而对上述转向促动器进行操作的转向角控制处理电路，上述转向操作角获取处理电路获取上述目标转向操作角，上述转向角获取处理电路获取上述目标转向角。

在上述构成中，转向操作角被反馈控制成目标转向操作角，因此转向操作角在目标转向操作角增大时增大，从而在目标转向操作角成为转向操作角阈值以上的情况下，考虑为转向操作角成为转向操作角阈值以上。另外，转向角被反馈控制成目标转向角，因此转向角在目标转向角增大时增大，从而在目标转向角成为转向角阈值以上的情况下，考虑为转向角成为转向角阈值以上。

另外，在上述构成中，第一限制用反作用力设定处理电路为了进行限制控制，而对第一反作用力进行设定，基于此设定目标转向操作角。然后，通过转向操作角控制处理电路，将转向操作角反馈控制成目标转向操作角。因此，在转向操作角欲超过目标转向操作角而增大的情况下，对施加于方向盘的反作用力进行增加控制。另外，第一反作用力通过转向操作角达到转向操作角阈值而大于零，从而第一反作用力越大，目标转向操作角越难以增大。因此，在转向操作角达到转向操作角阈值后，用户承受克服欲将方向盘向转向操作角增大的一侧进一步操作的较大的力。因此，能够促使方向盘向转向操作角进一步增大的一侧的操作停止。

另外，在上述构成中，第二限制用反作用力设定处理电路为了进行限制控制，而对第二反作用力进行设定，基于此设定目标转向操作角。然后，通过转向操作角控制处理电路，将转向操作角反馈控制成目标转向操作角。另一方面，第二反作用力通过转向角达到转向角阈值而大于零，从而第二反作用力越大，目标转向操作角越难以增大。因此，在转向角达到转向角阈值后，用户承受克服欲将方向盘向转向操作角增大的一侧进一步操作的较大的力。因此，能够促使方向盘向转向操作角进一步增大的一侧的操作停止。

本发明的又一其他方式在上述方式的转向操作控制装置的基础上，

上述转向操作装置具备使上述转向轮转向的转向促动器以及使施加于上述方向盘的扭矩向上述转向轮侧传递并且变更上述舵角比的可变舵角比促动器，上述增加控制通过对由上述转向促动器辅助上述方向盘的操作带来的上述转向轮的转向的辅助力进行减少操作而被执行。

在上述构成中，方向盘的操作带来的扭矩经由舵角比可变促动器传递至转向轮。因此，在使转向轮转向时产生的反作用作用于方向盘。而且，由反作用施加于方向盘的反作用力在辅助力越大时越变小。因此，减少辅助力，由此能够实现反作用力的增加控制。

本发明的又一其他方式在上述方式的转向操作控制装置的基础上，

在上述方向盘设置有与该方向盘一体地旋转的方向盘侧设备，上述方向盘侧设备经由信号电缆连接于相对于上述方向盘相对旋转的外部侧设备。

在上述构成中，转向操作角的大小被信号电缆限制。因此，若在转向操作角成为转向操作角阈值以上的情况下未执行限制控制，则在转向操作角达到由电缆的长度决定的上限值后仍欲使转向操作角增加的扭矩施加于方向盘，即使电缆的长度成为最大，也仍施加有欲使电缆延伸的力，从而存在导致电缆的可靠性降低的担忧。该点，在上述构成中，通过第一限制处理电路，在转向操作角成为转向操作角阈值以上的情况下执行限制控制，因此能够抑制即使电缆的长度成为最大，也仍施加有欲使电缆延伸的力的情况，因此能够抑制电缆的可靠性降低。

附图说明

根据以下参照附图对实施例进行的详细说明可了解本发明的上述以及更多的特点和优点，在附图中，对相同的元素标注相同的附图标记。

图1是具备第一实施方式的转向操作控制装置的转向装置的系统构成图。

图2是表示该实施方式的控制装置执行的处理的框图。

图3是具备第二实施方式的转向操作控制装置的转向装置的系统构成图。

图4是表示该实施方式的控制装置执行的处理的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的转向操作控制装置的第一实施方式进行说明。如图1所示，在本实施方式的转向操作装置中，方向盘(方向盘10)连接于施加作为克服方向盘10的操作的力的反作用力的反作用力促动器20。反作用力促动器20具备：固定于方向盘10的转向轴22、反作用力侧减速机24、在反作用力侧减速机24连结有旋转轴26a的反作用力马达26以及驱动反作用力马达26的变频器28。

转向轴22经由离合器12能够连接于转向促动器40的小齿轮轴42。转向促动器40具备第一齿轮齿条机构48、第二齿轮齿条机构52、转向侧马达56以及变频器58。

第一齿轮齿条机构48具备隔着规定的交叉角配置的齿条轴46与小齿轮轴42，形成于齿条轴46的第一齿条齿46a与形成于小齿轮轴42的小齿轮齿42a啮合。此外，在齿条轴46的两端经由横拉杆连结有转向轮30。

第二齿轮齿条机构52具备隔着规定的交叉角配置的齿条轴46以及小齿轮轴50，形成于齿条轴46的第二齿条齿46b与形成于小齿轮轴50的小齿轮齿50a啮合。

小齿轮轴50经由转向侧减速机54连接于转向侧马达56的旋转轴56a。在转向侧马达56连接有变频器58。此外，齿条轴被收纳于齿条壳体44。

转向操作控制装置(控制装置60)通过对具备反作用力促动器20以及转向促动器40的转向操作装置进行操作，而执行与方向盘10的操作对应地使转向轮30转向的控制。即，在本实施方式中，通过反作用力促动器20以及转向促动器40实现线控转向系统，控制装置60通常执行将离合器12维持为切断状态，并且与方向盘10的操作对应地使转向轮30转向的控制。此时，控制装置60获取由转向操作侧传感器62检测的反作用力马达26的旋转轴26a的旋转角度θs0、由扭矩传感器64检测的施加于转向轴22的转向操作扭矩Trq、由转向侧传感器66检测的转向侧马达56的旋转轴56a的旋转角度θt0、以及由车速传感器68检测的车速V。

在方向盘10连结有螺旋电缆装置70。螺旋电缆装置70具备：固定于方向盘10的第一壳体72、固定于车体的第二壳体74、收纳于由第一壳体72以及第二壳体74划分的空间且固定于第二壳体74的筒状部件76、以及卷绕于筒状部件76的螺旋电缆78。在筒状部件76插入有转向轴22。螺旋电缆78为将固定于方向盘10的喇叭80与固定于车体的电池82等连接的电气布线。

图2表示控制装置60执行的处理的一部分。积算处理电路M2将由转向操作侧传感器62检测出的旋转角度θs0转换成比0～360°宽的角度区域的数值而作为转向操作角θh。即，例如，在方向盘10被从使车辆直线前进的中立位置向右侧或者左侧最大限度地旋转操作的情况下，旋转轴26a旋转多圈。因此，在积算处理电路M2中，例如在旋转轴26a从方向盘10处于中立位置的状态向规定方向旋转两圈的情况下，将输出值设为720°。此外，积算处理电路M2将中立位置的输出值设为零。相同地，积算处理电路M4将由转向侧传感器66检测出的旋转角度θt0转换成比0～360°宽的角度区域的数值而作为转向角θp。此外，积算处理电路M4将中立位置的输出值设为零。转向操作角通常为方向盘的旋转角度，但如上述那样，也可以为与方向盘的旋转角度1对1对应地变化的方向盘装置各部(除了转向轮之外)的旋转角度。

此外，转向操作角θh以及转向角θp在规定方向的旋转角度的情况下为正，在与规定方向相反的方向的旋转角度的情况下为负。即，例如，在旋转轴26a从方向盘10处于中立位置的状态与规定方向反向旋转的情况下，将转向操作角θh以及转向角θp设为负的值。但是，这只不过为控制系统的逻辑的一个例子。特别地，在本说明书中，转向操作角θh以及转向角θp较大是指离中立位置的变化量较大的情况。换言之，是指如上述那样能够取正负的值的参数的绝对值较大的情况。

第一限制用反作用力设定处理电路M6在方向盘10的旋转量接近上限值的情况下，对克服使方向盘10进一步向上限值侧操作的反作用力亦即第一反作用力Fie1进行设定。

第二限制用反作用力设定处理电路M8在转向角θp接近上限值的情况下，对克服使方向盘10进一步向上限值侧操作的反作用力亦即第二反作用力Fie2进行设定。基础反作用力设定处理电路M10对与方向盘10的操作对应的基础反作用力Fib进行设定。延滞(Hysteresis)反作用力设定处理电路M12对用于与方向盘10的变化速度的符号对应地将施加于方向盘10的反作用力设定为相互不同的延滞反作用力Fih进行设定。这例如是在将方向盘10相对于中立位置向右侧打的状态下，使反作用力在将方向盘10进一步向右侧打的情况与将方向盘10返回中立位置侧的情况下不同。

加法处理电路M14将第一反作用力Fie1、第二反作用力Fie2、基础反作用力Fib以及延滞反作用力Fih相加，由此对合计反作用力Fir进行计算。辅助轴力设定处理电路M20基于由扭矩传感器64检测出的转向操作扭矩Trq，对辅助轴力Fa进行计算。此处，辅助轴力Fa被设定为转向操作扭矩Trq越大值越大。

目标转向操作角设定处理电路M22基于由扭矩传感器64检测出的转向操作扭矩Trq、辅助轴力Fa以及合计反作用力Fir，对目标转向操作角θh＊进行设定。此处，利用由将从转向操作扭矩Trq与辅助轴力Fa的和减去合计反作用力Fir的值亦即最终轴力Ff和目标转向操作角θh＊建立关联的以下的式(c1)表现的模型公式。

Ff＝C·θh＊’+J·θh＊” (c1)

由上述的式(c1)表现的模型是在机械式地连结方向盘10与转向轮30的构成中，决定伴随着方向盘10的旋转而旋转的旋转轴的扭矩与旋转角度的关系的模型。在上述的式(c1)中，粘度系数C是对转向操作装置的摩擦等进行模型化而得的值，惯性系数J是对转向操作装置的惯性进行模型化而得的值。此处，粘性系数C以及惯性系数J与车速V对应地被设定为可变。θh＊’表示针对θh＊的时间的一阶微分，θh＊”表示针对θh＊的时间的二阶微分。

转向操作角控制处理电路M24作为用于将转向操作角θh反馈控制成目标转向操作角θh＊的操作量，对反作用力马达26生成的反作用力扭矩Trqa＊进行设定。具体而言，将以从目标转向操作角θh＊减去转向操作角θh的值为输入值的比例要素、积分要素以及微分要素的各自的输出值的和设为反作用力扭矩Trqa＊。

操作信号生成处理电路M26基于反作用力扭矩Trqa＊生成变频器28的操作信号MSs并将其输出至变频器28。这例如能够通过基于反作用力扭矩Trqa＊对q轴电流的指令值进行设定，作为用于将dq轴的电流反馈控制成指令值的操作量对dq轴的电压指令值进行设定的公知的电流反馈控制实现。此外，d轴电流也可以控制为零，但在反作用力马达26的转速较大的情况下，也可以将d轴电流的绝对值设定为比零大的值而执行弱磁控制。话虽如此，在低转速区域，也能够将d轴电流的绝对值设定为比零大的值。

舵角比可变处理电路M28基于车速V，对用于可变设定转向操作角θh与转向角θp的比亦即舵角比的目标动作角θa＊进行设定。加法电路M30在目标转向操作角θh＊加上目标动作角θa＊，从而计算目标转向角θp＊。

转向角控制处理电路M32作为用于将转向角θp反馈控制成目标转向角θp＊的操作量，对转向侧马达56生成的转向侧马达扭矩目标值Trqt＊进行设定。具体而言，将以从目标转向角θp＊减去转向角θp的值为输入值的比例要素、积分要素以及微分要素的各自的输出值的和设为转向侧马达扭矩目标值Trqt＊。

操作信号生成处理电路M34基于转向侧马达扭矩目标值Trqt＊生成变频器58的操作信号MSt，并将其输出至变频器58。这能够与操作信号生成处理电路M26的操作信号的生成处理相同地进行。

上述基础反作用力设定处理电路M10以及延滞反作用力设定处理电路M12以目标转向操作角θh＊为输入值。即，例如，对于基础反作用力设定处理电路M10而言，目标转向操作角θh＊的大小(以中立位置为基准的旋转量)越大，将基础反作用力Fib设定为越大的值。此外，图2仅示出了基础反作用力Fib伴随着目标转向操作角θh＊从零向规定的旋转方向增大而增大，但即便在向与规定的旋转方向相反的方向增大的情况下，基础反作用力Fib也增大。但是，基础反作用力Fib增大是指克服用户欲使方向盘10旋转的力的力增大，在将此处的基础反作用力Fib作为矢量处理的情况下，意味着绝对值增大。

另一方面，上述第一限制用反作用力设定处理电路M6以目标转向操作角θh＊为输入值，对第一反作用力Fie1进行设定。这是在方向盘10旋转至由螺旋电缆78决定的上限值前，用于对施加于方向盘10的力进行增加控制的设定。即，转向操作角阈值θhth被设定为比转向操作角θh的上限值稍小的值，第一反作用力Fie1在转向操作角θh成为转向操作角阈值θhth以上的情况下，被设为比零大的值，特别地，若超过转向操作角阈值θhth而增大某种程度，则被设定为人力无法继续操作的较大的的值。此外，在本实施方式中，基于决定目标转向操作角θh＊与第一反作用力Fie1的关系的图表，对第一反作用力Fie1进行设定。另外，图2仅示出了第一反作用力Fie1伴随着目标转向操作角θh＊从零向规定的旋转方向增大而增大，但与基础反作用力Fib相同，即便在向与规定的旋转方向相反的方向增大的情况下，第一反作用力Fie1也增大。

上述第二限制用反作用力设定处理电路M8以目标转向角θp＊为输入值，对第二反作用力Fie2进行设定。这是在齿条轴46向轴向位移而齿条轴46的端部与齿条壳体44接触前，用于对施加于方向盘10的力进行增加控制的设定。即，转向角阈值θpth被设定为比转向角θp的上限值稍小的值，在转向角θp成为转向角阈值θpth以上的情况下，被设为比零大的值，特别地，若超过转向角阈值θpth而增大某种程度，则被设定为人力无法继续操作的较大的值。此外，在本实施方式中，基于决定目标转向角θp＊与第二反作用力Fie2的关系的图表，对第二反作用力Fie2进行设定。另外，图2仅示出了第二反作用力Fie2伴随着目标转向角θp＊从零向规定的旋转方向增大而增大，但与基础反作用力Fib相同，即便在向与规定的旋转方向相反的方向增大的情况下，第二反作用力Fie2也增大。

此处，对本实施方式的作用进行说明。

目标转向操作角设定处理电路M22与用户施加于方向盘10的转向操作扭矩Trq对应地设定目标转向操作角θh＊，在加法电路M30中，与此对应地计算出目标转向角θp＊。然后，转向角控制处理电路M32设定用于将转向角θp设为目标转向角θp＊的转向侧马达扭矩目标值Trqt＊。因此，转向侧马达56的扭矩被控制成转向侧马达扭矩目标值Trqt＊，进而，转向角θp被控制成目标转向角θp＊。

另一方面，在转向操作角控制处理电路M24中，对用于将转向操作角θh设为目标转向操作角θh＊的反作用力扭矩Trqa＊进行设定。此处，目标转向操作角θh＊基于用于使转向操作扭矩Trq与辅助轴力Fa的和同合计反作用力Fir一致的最终轴力Ff而被设定。

而且，基础反作用力Fib被设定为转向操作角θh越大时越大的值。并且，设定用户施加于方向盘10的转向操作扭矩Trq与辅助轴力Fa的和成为合计反作用力Fir的目标转向操作角θh＊。因此，转向操作角θh越大，被反作用力马达26赋予的欲使方向盘10返回中立位置侧的扭矩亦即反作用力也成为越大的值。

此处，在目标转向操作角θh＊超过转向操作角阈值θhth欲进一步增大的情况下，第一反作用力Fie1与基础反作用力Fib等相比急剧地增大。在该情况下，合计反作用力Fir急剧地增大，从而转向操作扭矩Trq与辅助轴力Fa的和也急剧地增大。因此，反作用力马达26欲使方向盘10返回中立位置侧的扭矩(反作用力扭矩Trqa＊)增大，从而用户继续打方向盘10变得困难。因此，能够充分地抑制转向操作角θh强势地变化，并且达到上限值。

另外，在目标转向角θp＊超过转向角阈值θpth欲进一步增大的情况下，与基础反作用力Fib等相比，第二反作用力Fie2急剧地增大。在该情况下，合计反作用力Fir急剧地增大，从而转向操作扭矩Trq与辅助轴力Fa的和也急剧地增大。因此，反作用力马达26欲使方向盘10返回中立位置侧的扭矩(反作用力扭矩Trqa＊)增大，从而用户继续打方向盘10变得困难。另外，在限制目标转向操作角θh＊欲增大的情况下，也限制目标转向角θp＊欲增大。因此，能够充分地抑制转向角θp强势地变化而达到上限值。

根据以上说明的本实施方式，能够获得以下记载的效果。

(1)基于目标转向操作角θh＊，对第一反作用力Fie1进行设定，基于目标转向角θp＊，对第二反作用力Fie2进行设定。由此，能够抑制进行转向角θp欲超过上限值的方向盘10的操作与转向操作角θh欲超过上限值的方向盘10的操作的情况。

(2)由模型构成目标转向操作角设定处理电路M22。由此，能够减少对施加于方向盘10的反作用力进行控制的控制器的适宜工时。即，例如，代替模型，在将第一限制用反作用力设定处理电路M6设为规定转向操作角θh以及车速V与第一反作用力Fie1的关系的图表的情况下，图表的维数增加，因此与图2的构成相比，第一限制用反作用力设定处理电路M6的适宜数据量增加。

(3)具备螺旋电缆装置70。在该情况下，若在转向操作角θh成为转向操作角阈值θhth以上的情况下不执行反作用力扭矩的增加控制，则在转向操作角θh达到由螺旋电缆78的长度决定的上限值后仍欲使转向操作角θh增加的扭矩施加于方向盘10。而且，由此，即使螺旋电缆78的长度成为最大，也仍施加有欲使螺旋电缆78延伸的力，从而存在导致螺旋电缆78的可靠性降低的担忧。该点，在本实施方式中，在转向操作角θh成为转向操作角阈值θhth以上的情况下，执行反作用力的增加控制，因此能够抑制即使螺旋电缆78的长度成为最大，也仍施加有欲使螺旋电缆78延伸的力的情况，因此能够抑制螺旋电缆78的可靠性降低。

以下，以与第一实施方式的不同点为中心，参照附图对转向操作控制装置的第二实施方式进行说明。

图3表示本实施方式的系统构成。此外，在图3中，对与图1所示的部件对应的部件，为了方便而标注相同的附图标记。本实施方式的转向操作装置代替反作用力促动器20，而具备具有可变舵角比(VGR)促动器90的可变舵角比(VGR)系统。可变舵角比促动器90具备能够一体旋转地连结于转向轴22的壳体92、被收纳于壳体92的内部的VGR马达94、变频器100以及减速机构96。减速机构96由构成为具有能够差动旋转的三个旋转构件的机构，例如行星齿轮机构、波动齿轮装置(Strain wave gearing)等构成。构成减速机构96的三个旋转构件分别连结于壳体92、连结于VGR马达94的旋转轴的旋转轴94a以及连结于小齿轮轴42的输出轴98。即，在减速机构96中，根据壳体92的转速与VGR马达94的转速唯一地决定输出轴98的转速。在可变舵角比促动器90中，通过减速机构96，在伴随着方向盘操作的转向轴22的旋转附加VGR马达94的旋转轴94a的旋转，并传递至输出轴98，从而使输出轴98相对于转向轴22的相对的旋转角变化。由此，对转向角θp相对于转向操作角θh的比亦即舵角比进行可变设定。此外，此处的附加包括加法以及减法双方。另外，以下，将输出轴98相对于转向轴22的相对的旋转角称为输出轴98的动作角θa。

此外，舵角比侧传感器102对VGR马达94的旋转轴94a的旋转角度θm进行检测。另外，扭矩传感器64对输出轴98的转向操作扭矩Trq进行检测。图4表示本实施方式的控制装置60执行的处理。此外，在图4中，为了与图2所示的处理对应，且为了方便而标注相同的附图标记。

动作角计算处理电路M40基于与构成减速机构96的各旋转构件间的齿轮比对应地决定的减速比，根据旋转角度θm计算出输出轴98的实际的动作角θa。另一方面，舵角比控制处理电路M44作为用于将动作角θa反馈控制成目标动作角θa＊的操作量，计算出舵角比扭矩Trqv＊。详细而言，将以从目标动作角θa＊减去动作角θa的值为输入值的比例要素、积分要素以及微分要素的各自的输出值的和设为舵角比扭矩Trqv*。

操作信号生成处理电路M46生成用于将VGR马达94的扭矩控制成舵角比扭矩Trqv＊的变频器100的操作信号MSv并将其输出至变频器100。这能够与操作信号生成处理电路M26的操作信号的生成处理相同地进行。

基础值设定处理电路M48基于由扭矩传感器64检测出的转向操作扭矩Trq以及由车速传感器68检测出的车速V，对辅助扭矩的基础值Ta1＊进行设定。此处，基础值Ta1＊被设为在转向操作扭矩Trq越大时越大的值。

减法电路M50从转向角θp减去动作角θa而计算转向操作角θh。加法电路M52将由第一限制用反作用力设定处理电路M6设定的第一反作用力Fie1与由第二限制用反作用力设定处理电路M8设定的第二反作用力Fie2相加，并输出至修正处理电路M54。修正处理电路M54将从基础值Ta1＊减去加法电路M52的输出值的值作为辅助扭矩Ta＊输出。

操作信号生成处理电路M34生成用于将转向侧马达56的扭矩控制成辅助扭矩Ta＊的操作信号MSt并将其输出至变频器58。这能够与操作信号生成处理电路M26的操作信号的生成处理相同地进行。

此处，对本实施方式的作用进行说明。若用户操作方向盘10，则施加于方向盘10的扭矩经由输出轴98传递至齿条轴46。另外，转向侧马达56生成与辅助扭矩Ta＊对应的扭矩，该扭矩也被传递至齿条轴46。

此处，在转向操作角θh成为转向操作角阈值θhth以上的情况下，辅助扭矩Ta＊相对于基础值Ta1＊变小与第一反作用力Fie1对应的量。第一反作用力Fie1在转向操作角θh超过转向操作角阈值θhth时急剧地增大，因此在转向操作角θh超过转向操作角阈值θhth的情况下，辅助扭矩Ta＊急剧地变小。因此，以转向操作角θh进一步增大的方式操作方向盘10需要较大的扭矩。因此，能够抑制产生转向操作角θh强势地变化并达到其上限值的情况。

另外，在转向角θp成为转向角阈值θpth以上的情况下，辅助扭矩Ta＊相对于基础值Ta1＊变小与第二反作用力Fie2对应的量。第二反作用力Fie2在转向角θp超过转向角阈值θpth时急剧地增大，因此在转向角θp超过转向角阈值θpth的情况下，辅助扭矩Ta＊急剧地变小。因此，以转向角θp进一步增大的方式操作方向盘10需要较大的扭矩。因此，能够抑制产生转向角θp强势地变化并达到其上限值的情况。

此外，也可以如下变更上述实施方式的各事项的至少一个。此外，发明内容栏所记载的转向操作角获取处理电路对应图2的目标转向操作角设定处理电路M22、图4的减法电路M50。另外，转向角获取处理电路对应图2的加法电路M30、图4的积算处理电路M4。另外，第一限制处理电路在第一实施方式中，与第一限制用反作用力设定处理电路M6、目标转向操作角设定处理电路M22、转向操作角控制处理电路M24以及操作信号生成处理电路M26对应，在第二实施方式中，与第一限制用反作用力设定处理电路M6、修正处理电路M54以及操作信号生成处理电路M34对应。另外，第二限制处理电路在第一实施方式中，与第二限制用反作用力设定处理电路M8、目标转向操作角设定处理电路M22、转向操作角控制处理电路M24以及操作信号生成处理电路M26对应，在第二实施方式中，与第二限制用反作用力设定处理电路M8、修正处理电路M54以及操作信号生成处理电路M34对应。另外，外部侧设备与电池82对应。

针对目标转向操作角设定处理电路(M22)，在上述实施方式中，使用由上述的式(c1)表现的模型公式设定了目标转向操作角θh＊，但不限定于此。例如，也可以使用由以下的式(c2)表现的模型公式。

Ff＝K·θh＊+C·θh＊’+J·θh＊” (c2)

此处，弹簧常数K是对车辆的影响进行模型化而得的值，由悬架、车轮对准仪等的规格决定。

不限定于使用模型公式设定目标转向操作角θh＊。例如，也可以使用决定最终轴力Ff以及车速V与目标转向操作角θh＊的关系的图表等。针对目标转向角设定处理电路(M22、M28、M30)，在上述构成中，在基于最终轴力Ff计算出的目标转向操作角θh＊加上目标动作角θa＊，由此计算出目标转向角θp＊，但不限定于此。例如，也可以基于以上述的式(c1)、式(c2)为基准的模型公式直接计算目标转向角θp＊。

针对转向操作角控制处理电路(M24)，在上述实施方式中，将以从目标转向操作角θh＊减去转向操作角θh的值为输入值的比例要素、积分要素以及微分要素的各自的输出值的和设为用于将转向操作角θh反馈控制成目标转向操作角θh＊的操作量，但不限定于此。例如，转向操作角控制处理电路M24可以仅由积分要素构成，将积分要素的输出值设为操作量，另外，也可以仅由积分要素以及比例要素构成，将它们的输出值的和设为操作量。

另外，不限定于将操作量设为扭矩。例如，在以将反作用力马达26的d轴电流设为零的控制为前提的情况下，也可以将操作量设为q轴电流。

针对转向角控制处理电路(M32)，在上述实施方式中，将以从目标转向角θp＊减去转向角θp的值为输入值的比例要素、积分要素以及微分要素的各自的输出值的和设为用于将转向角θp反馈控制成目标转向角θp＊的操作量，但不限定于此。例如，转向角控制处理电路M32可以仅由积分要素构成，将积分要素的输出值设为操作量，另外，也可以仅由积分要素以及比例要素构成，将它们的输出值的和设为操作量。

另外，不限定于将操作量设为扭矩。例如，在以将转向侧马达56的d轴电流设为零的控制为前提的情况下，也可以将操作量设为q轴电流。针对第一限制用反作用力设定处理电路(M6)，在上述第一实施方式中，也可以代替目标转向操作角θh＊，而基于转向操作角θh设定第一反作用力Fie1。

针对第二限制用反作用力设定处理电路(M8)，在上述第一实施方式中，也可以代替目标转向角θp＊，基于转向角θp设定第二反作用力Fie2。

针对反作用力，在上述第一实施方式中，控制装置60也可以不具备基础反作用力设定处理电路M10、延滞反作用力设定处理电路M12。即，合计反作用力Fir也可以不包含基础反作用力Fib、延滞反作用力Fih。

针对增加控制，在上述第一实施方式中，为了将转向操作角θh反馈控制成目标转向操作角θh＊，而对反作用力促动器20进行操作，基于第一反作用力Fie1、第二反作用力Fie2设定目标转向操作角θh＊，从而实现增加控制，但不限定于此。例如，控制装置60也可以具备决定转向操作角θh以及车速V与第一反作用力Fie1的关系的图表、决定转向角θp以及车速V与第二反作用力Fie2的关系的图表来计算第一反作用力Fie1、第二反作用力Fie2，将从辅助扭矩减去基于这些的合计反作用力Fir的值设为反作用力马达26的扭矩的指令值。

此外，在第一实施方式的增加控制中，也可以将离合器12切换成紧固状态。由此，即使将反作用力马达26小型化，增大施加于方向盘10的反作用力也变得容易。

针对限制控制，作为操作反作用力促动器20，从而促使转向操作角进一步增大的方向盘的操作停止的限制控制不限定于对反作用力进行增加控制。例如，也可以为对方向盘10施加振动的处理。

另外，不限定于使用反作用力促动器20，例如，也可以为对具备转向操作装置以外的设备亦即扬声器等设备进行操作，而产生警告音的处理。针对限制控制的输入值，不限定于转向操作角θh或者目标转向操作角θh＊与转向角θp或者目标转向角θp＊的两个参数。例如，在相互不同的转向侧马达对齿条轴46的每一个的不同的位置施加扭矩的构成中，也可以为与这些转向侧马达的每一个的旋转角度的检测值对应的一对转向角和转向操作角。在该情况下，只要具备输入有一对转向角的每一个的一对控制用反作用力设定处理电路即可。换言之，除了第二限制用反作用力设定处理电路M8以外，具备第三控制用反作用力设定处理电路即可。另外，例如，在四轮转向操作车中，也可以以前轮侧的转向角、后轮侧的转向角以及转向操作角为输入值。

针对舵角比的可变处理，在上述实施方式中，舵角比可变处理电路M28与车速V对应地可变设定舵角比，但不限定于此。例如，也可以在车速V的基础上，附加转向操作角θh。另外，例如，作为车辆的横向滑动防止控制、车道保持辅助控制等公知的行驶支援控制用的操作量，也可以操作舵角比。这例如从运算与行驶支援控制对应的舵角比的装置获取针对舵角比的信息，从而能够实现。

针对转向操作侧传感器(62)，作为转向操作侧传感器，不限定于对反作用力马达26的旋转轴26a的旋转角度θs0进行检测的旋转角度传感器，例如，也可以对转向轴22的旋转角度进行检测。

针对转向侧传感器(66)，作为转向侧传感器，不限定于对转向侧马达56的旋转轴56a的旋转角度进行检测的旋转角度传感器，例如，也可以对小齿轮轴50的旋转角度进行检测。另外，也不限定于旋转角度传感器，例如也可以为对齿条轴46的轴向的位移量进行检测的传感器。

针对转向促动器(40)，作为转向促动器，不限定于具备第一齿轮齿条机构48以及第二齿轮齿条机构52。例如，也可以为对第一齿轮齿条机构48的小齿轮轴42经由转向侧减速机54施加转向侧马达56的扭矩的构成。

另外，不限定于具备齿轮齿条机构，例如，也可以为滚珠螺母型。针对VGR系统的控制，不限定于图4所示的控制。例如，也可以根据对基础值Ta1＊加上转向操作扭矩Trq的值，基于模型计算目标转向角θp＊，通过用于将实际的转向角θp反馈控制成目标转向角θp＊的操作量，修正辅助扭矩Ta＊并取入于操作信号生成处理电路M34。

针对方向盘侧设备(80)，作为方向盘侧设备不限定于喇叭80。例如，也可以为气囊等。

针对转向操作角的上限值，不限定于由螺旋电缆决定。例如，在具备对转向轴22的旋转角度进行检测的传感器的构成中，在存在传感器的检测上限值的情况下，也可以据此决定转向操作角的上限值。

针对转向角的上限值，不限定于由齿条轴46的位移量的上限值决定。例如，在具备对齿条轴46的位移量进行检测的传感器而对转向角进行检测的构成中，在存在传感器的检测上限值的情况下，也可以据此决定转向角的上限值。

Claims (3)

1.一种转向操作控制装置，其向能够变更车辆的转向轮的转向角与作为方向盘的旋转角度的转向操作角的比亦即舵角比的转向操作装置输出操作信号，其特征在于，具备：

获取所述转向操作角的转向操作角获取处理电路；

获取所述转向角的转向角获取处理电路；

在所述获取的转向操作角达到转向操作角阈值的情况下执行促使所述方向盘向所述转向操作角向进一步增大的一侧的操作的停止的限制控制的第一限制处理电路；以及

在所述获取的转向角达到转向角阈值的情况下执行促使所述方向盘向所述转向操作角进一步增大的一侧的操作的停止的限制控制的第二限制处理电路，

所述限制控制通过向所述转向操作装置输出操作信号，来对作为克服所述方向盘的操作的力的反作用力进行增加控制，

所述转向操作装置具备将作为克服所述方向盘的操作的力的反作用力施加于所述方向盘的反作用力促动器以及至少在所述转向轮与所述方向盘的动力切断状态下施加使所述转向轮转向的力的转向促动器，所述增加控制通过所述反作用力促动器的操作而实现，

所述第一限制处理电路具备对作为所述限制控制用的反作用力的第一反作用力进行设定的第一限制用反作用力设定处理电路，

所述第二限制处理电路具备对作为所述限制控制用的反作用力的第二反作用力进行设定的第二限制用反作用力设定处理电路，

所述第一反作用力以所述转向操作角成为所述转向操作角阈值以上为条件，被设定为比零大的值，

所述第二反作用力以所述转向角成为所述转向角阈值以上为条件，被设定为比零大的值，

所述第一限制处理电路以及所述第二限制处理电路具备：基于所述第一反作用力以及所述第二反作用力的和对作为所述转向操作角的目标值的目标转向操作角进行设定的目标转向操作角设定处理电路；为了将基于检测与所述方向盘的旋转连动地旋转的旋转轴的旋转角度的转向操作侧传感器的输出值的转向操作角反馈控制成所述目标转向操作角而对所述反作用力促动器进行操作的转向操作角控制处理电路；基于所述第一反作用力以及所述第二反作用力的和对作为所述转向角的目标值的目标转向角进行设定的目标转向角设定处理电路；以及为了将基于检测与所述转向轮的转向连动地位移的部件的位移量的转向侧传感器的输出值的转向角反馈控制成所述目标转向角而对所述转向促动器进行操作的转向角控制处理电路，

所述转向操作角获取处理电路获取所述目标转向操作角，

所述转向角获取处理电路获取所述目标转向角。

2.根据权利要求1所述的转向操作控制装置，其特征在于，

所述转向操作装置具备使所述转向轮转向的转向促动器以及使施加于所述方向盘的扭矩向所述转向轮侧传递并且变更所述舵角比的可变舵角比促动器，

所述增加控制通过对由所述转向促动器辅助所述方向盘的操作带来的所述转向轮的转向的辅助力进行减少操作而被执行。

3.根据权利要求1或2所述的转向操作控制装置，其特征在于，

在所述方向盘设置有与该方向盘一体地旋转的方向盘侧设备，

所述方向盘侧设备经由信号电缆连接于相对于所述方向盘相对旋转的外部侧设备。

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