CN107472353A - 车辆用转向操纵装置 - Google Patents

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CN107472353A CN201710413452.6A CN201710413452A CN107472353A CN 107472353 A CN107472353 A CN 107472353A CN 201710413452 A CN201710413452 A CN 201710413452A CN 107472353 A CN107472353 A CN 107472353A
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Abstract

本发明提供车辆用转向操纵装置。车辆用转向操纵装置(1)包含：离合器(6)，其设置于方向盘(2)与转向轮(3)之间的动力传递路径；反作用力马达(14)，其用于向方向盘(2)施加转向操纵反作用力；转向马达(31)，其用于使转向轮(3)转向；以及离合器连结控制器(40)，其在离合器(6)处于释放状态的情况下，在转向轮(3)的转向角到达转向角极限值并且转向操纵部件相对于第一转向操纵角向与转向操纵中立位置侧相反方向旋转了第一规定值(α)以上时，使离合器(6)连结，该第一规定值是转向轮(3)的转向角到达转向角极限值的时刻的方向盘(2)的转向操纵角。

Description

车辆用转向操纵装置
技术领域
本发明涉及在为了操纵转向而被操作的转向操纵部件与转向机构未被机械式结合的状态下通过转向马达驱动转向机构的车辆用转向操纵装置。
背景技术
作为车辆用转向操纵装置，公知有转向操纵部件与转向机构未被机械式连结的所谓转向线控式的车辆用转向操纵装置。例如，在下述日本特开2001－171543号公报中，公开有能够经由离合器机械式连结作为转向操纵部件的方向盘与转向机构的转向线控式的车辆用转向操纵装置。该离合器在通常时成为释放状态，以转向线控模式进行转向控制。在以转向线控模式进行转向控制时，在产生任何异常的情况下，离合器被连结，以助力转向模式进行转向控制。而且，在以转向线控模式进行转向控制时，在齿条轴到达移动端时，离合器被连结。因此，即便驾驶员使方向盘向转向增加方向进一步旋转，也由于齿条轴与限位器抵接，使得方向盘的旋转被抑制。然后，若齿条轴从移动端离开，则离合器被释放。
在上述日本特开2001－171543号公报记载的车辆用转向操纵装置中，由于每当齿条轴到达移动端离合器被连结，所以离合器的连结频度变高。因此，存在离合器的作动声音的产生频度变高并且离合器的耐久性降低这一问题。
与此相对，公知有在齿条轴到达移动端时不连结离合器，利用反作用力马达向方向盘施加的反作用力扭矩阻止方向盘进一步旋转的方法。
对于该方法，由于不连结离合器，所以离合器的作动声音难以产生，离合器的耐久性降低这一问题也被解决。但是，例如，在驾驶员一边借助体重一边对方向盘进行了转向操纵的情况下，存在将与通常的转向操纵相比过大的转向操纵扭矩外加于方向盘的可能性。此时，在转向操纵扭矩比通过反作用力马达的作用被施加的想要阻止方向盘的旋转的扭矩大的情况下，方向盘会旋转。这样的话，转向轮未旋转而仅方向盘旋转，在转向轮的转向角与方向盘的转向操纵角的对应关系会产生偏差。有可能产生如下问题，即，若以该状态使方向盘返回至中立位置，则转向轮的直行位置与方向盘的中立位置不对应，尽管使方向盘返回至中立位置即返回到了应使车辆直行的位置，转向轮也不是直行位置。
发明内容
本发明的目的之一在于提供能够减少为了抑制转向操纵部件的旋转而被连结的离合器的连结频度的车辆用转向操纵装置。
本发明的一个实施方式的车辆用转向操纵装置包含：转向操纵部件，其用于操纵车辆转向；转向机构，其用于使转向轮转向；离合器，其设置于上述转向操纵部件与上述转向轮之间的动力传递路径；反作用力马达，其与上述动力传递路径的比上述离合器靠上述转向操纵部件侧的部分连结，并且用于向上述转向操纵部件施加转向操纵反作用力；转向马达，其与上述动力传递路径的比上述离合器靠上述转向轮侧的部分连结，并且用于使上述转向轮转向；以及离合器连结控制器，其在上述离合器处于释放状态的情况下，在上述转向轮的转向角到达转向角极限值、并且上述转向操纵部件相对于第一转向操纵角向与转向操纵中立位置侧相反的方向旋转了第一规定值以上时，所述离合器连结控制器使所述离合器连结，其中，所述第一转向操纵角是所述转向轮的转向角到达所述转向角极限值的时刻的所述转向操纵部件的转向操纵角。
在该结构中，在转向角向转向角极限值到达后，在转向操纵部件克服反作用力马达的操作反作用力向转向增加方向被旋转了第一规定值以上时，离合器被连结。因此，与每当齿条轴到达移动端离合器被连结的日本特开2001－171543号公报所记载的现有技术相比，离合器的连结频度减少。因此，能够减少离合器的作动声音的产生频度，并且能够提高离合器的耐久性。
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素。
附图说明
图1是用于说明本发明的一个实施方式的车辆用转向操纵装置的结构的示意图。
图2是表示ECU的电气结构的框图。
图3是用于说明转向马达的结构的示意图。
图4是表示转向马达控制部的结构例子的框图。
图5是表示反作用力马达控制部的结构例子的框图。
图6是用于说明离合器控制部的基于转向角以及转向操纵角的离合器控制的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的一个实施方式的车辆用转向操纵装置的简要结构的示意图。
车辆用转向操纵装置1包含：方向盘2，其作为用于操纵车辆转向的转向操纵部件；转向机构4，其用于对转向轮3进行转向；转向轴5，其与方向盘2连结；以及离合器6，其用于将转向轴5或者方向盘2与转向机构4机械式地连结或分离。在该实施方式中，离合器6是电磁离合器。离合器6包含输入轴6A与输出轴6B，并且具有进行输入输出轴间的扭矩的传递、切断的功能。
转向轴5包含：与方向盘2连结的第一轴7、与离合器6的输入轴6A一体地连结的第二轴9、以及连结第一轴7与第二轴9的扭杆8。
在第二轴9经由减速器13连结反作用力马达14。反作用力马达14是用于对方向盘2施加转向操纵反作用力(与转向操纵方向相反方向的扭矩)的电动马达。减速器13由蜗轮蜗杆机构构成，包含与反作用力马达14的输出轴一体地连结为能够旋转的蜗杆轴(省略图示)以及与该蜗杆轴啮合并且与第二轴9一体地连结为能够旋转的蜗轮(省略图示)。在反作用力马达14设置有用于对反作用力马达14的旋转角进行检测的旋转角传感器15。
转向机构4包含：第一小齿轮轴16，其与离合器6的输出轴6B一体地连结；作为转向轴的齿条轴17；以及用于对齿条轴17施加转向力的转向促动器30。在齿条轴17的各端部经由横拉杆18以及转向节臂(省略图示)连结有转向轮3。在第一小齿轮轴16的前端连结第一小齿轮19。齿条轴17沿汽车的左右方向直线状地延伸。在齿条轴17的轴向的第一端部形成有与第一小齿轮19啮合的第一齿条20。
转向促动器30包含转向马达31、减速器32、第二小齿轮轴33、第二小齿轮34和第二齿条35。第二小齿轮轴33相对于转向轴5分离配置。减速器32由蜗轮蜗杆机构构成，包含与转向马达31的输出轴一体地连结为能够旋转的蜗杆轴(省略图示)、以及与该蜗杆轴啮合并且与第二小齿轮轴33一体地连结为能够旋转的蜗轮(省略图示)。
第二小齿轮34与第二小齿轮轴33的前端连结。第二齿条35设置于齿条轴17的轴向的与第一端部相反的第二端部侧。第二小齿轮34与第二齿条35啮合。在转向马达31设置有用于对转向马达31的旋转角进行检测的旋转角传感器36。在齿条轴17的附近配置有用于对齿条轴17的轴向移动量进行检测的行程传感器(以下称为转向角传感器)37。根据转向角传感器37检测出的齿条轴17的轴向移动量，对转向轮3的转向角δ进行检测。
旋转角传感器15、36、转向角传感器37以及车速传感器38的检测信号和点火钥匙的状态检测信号被输入电子控制单元(ECU)40。ECU40基于上述输入信号控制离合器6、反作用力马达14以及转向马达31。
作为动作模式，车辆用转向操纵装置1具有转向线控模式、故障安全模式等。转向线控模式是在方向盘2与转向机构4未被机械式连结的状态(离合器6被释放的状态)下进行转向轮3的转向的模式。故障安全模式是在使方向盘2与转向机构4机械式连结的状态(离合器6被连结的状态)下进行转向轮3的转向的模式，是在转向线控模式时产生了任何异常而自动设定的模式。故障安全模式可以是仅通过手动进行转向的手动转向模式，也可以是通过反作用力马达14以及转向马达31的至少一方产生与转向操纵扭矩等对应的转向操纵辅助力的助力转向模式。
如后述所述，在该实施方式中，在转向线控模式时未产生异平常，也存在为了抑制方向盘2的旋转而离合器6被连结的情况。
图2是表示ECU40的电气结构的框图。
ECU40具备：微机41；驱动电路(逆变电路)42，其由微机41控制，向转向马达31供给电力；电流检测部43，其对在转向马达31流动的马达电流进行检测；驱动电路(逆变电路)44，其由微机41控制，向反作用力马达14供给电力；以及电流检测部45，其对在反作用力马达14流动的马达电流进行检测。另外，ECU40具备由微机41控制、用于驱动离合器6的驱动电路46。
微机41具备CPU以及存储器(ROM、RAM、非易失性存储器等)，通过执行规定的程序，作为多个功能处理部发挥功能。在该多个功能处理部中，具备用于控制转向马达31的转向马达控制部50、用于控制反作用力马达14的反作用力马达控制部70以及用于控制离合器6的离合器控制部90。
离合器6例如平常是连结状态，通过变为通电状态而成为释放状态。若将点火钥匙操作至接通位置，则离合器控制部90使离合器6为释放状态。若将点火钥匙从接通位置操作至断开位置，则离合器控制部90使离合器6为连结状态。另外，离合器控制部90在转向线控模式时产生任何异常时，使离合器6为连结状态。
并且，离合器控制部90基于通过转向角传感器37被检测出的转向角δ以及从反作用力马达控制部70给予的转向操纵角θh，进行连结或释放离合器6的控制(以下存在基于转向角以及转向操纵角的离合器控制这一情况)。在该实施方式中，转向操纵角θh是第二轴9的旋转角。后面详细叙述基于转向角以及转向操纵角的离合器控制。
转向马达控制部50基于从反作用力马达控制部70给予的转向操纵角θh、通过车速传感器38被检测出的车速V、通过转向角传感器37被检测出的转向角δ、旋转角传感器36的输出信号以及通过电流检测部43被检测出的电流，控制驱动电路42。由此，转向马达控制部50实现与转向操纵状态对应的转向控制。
反作用力马达控制部70基于从转向马达控制部50给予的转向侧目标转向操纵角θht＊、旋转角传感器15的输出信号以及通过电流检测部45被检测出的电流，控制驱动电路44。由此，反作用力马达控制部70实现与转向操纵状态对应的反作用力控制。
转向马达31例如是三相无刷马达，如图3图解所示，具备作为磁场的转子100与包含U相、V相以及W相的定子线圈101、102、103的定子105。转向马达31可以是在转子的外部对置配置有定子的内转子型的马达，也可以是在筒状的转子的内部对置配置有定子的外转子型的马达。
在各相的定子线圈101、102、103的方向定义了取为U轴、V轴以及W轴的三相固定坐标(UVW坐标系)。另外，定义了取转子100的磁极方向为d轴(磁极轴)，取在转子100的旋转平面内与d轴呈直角的方向为q轴(扭矩轴)的二相旋转坐标系(dq坐标系。实际旋转坐标系)。dq坐标系是与转子100一起旋转的旋转坐标系。在dq坐标系中，仅q轴电流有助于转子100的扭矩产生，因此将d轴电流设为零并且根据所希望的扭矩控制q轴电流即可。转子100的旋转角(转子角(电气角))θs是d轴相对于U轴的旋转角。dq坐标系是伴随着转子角θs的实际旋转坐标系。通过使用该转子角θs，能够进行UVW坐标系与dq坐标系之间的坐标变换。反作用力马达14例如由三相无刷马达构成，具有与转向马达31相同的构造。
图4是表示转向马达控制部50的结构例子的框图。
转向马达控制部50包含角速度运算部51、转向侧目标转向操纵角设定部52、目标转向角设定部53、角度偏差运算部54、比例积分(PI)控制部55、角速度偏差运算部56、PI控制部57、电流偏差运算部58、PI控制部59、dq/UVW变换部60、PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制部61、UVW/dq变换部62与旋转角运算部63。
转向侧目标转向操纵角设定部52基于通过反作用力马达控制部70内的转向操纵角运算部83(参照图5)被运算的转向操纵角θh(第二轴9的旋转角)以及通过车速传感器38被检测出的车速V，对方向盘2的旋转角(转向操纵角)的目标值亦即转向侧目标转向操纵角θht＊进行运算。例如，转向侧目标转向操纵角设定部52使用规定的传递函数，设定与车速V以及转向操纵角θh对应的转向侧目标转向操纵角θht＊。即，转向侧目标转向操纵角设定部52基于表示转向操纵状态的检测值(转向操纵状态检测值)，设定转向侧目标转向操纵角θht＊。
目标转向角设定部53基于通过转向侧目标转向操纵角设定部52被设定的转向侧目标转向操纵角θht＊，设定转向角的目标值亦即目标转向角δ＊。通过目标转向角设定部53被设定的目标转向角δ＊被给予角度偏差运算部54。
角度偏差运算部54对通过目标转向角设定部53被设定的目标转向角δ＊与通过转向角传感器37被检测出的转向角δ的偏差Δδ(＝δ＊－δ)进行运算。
PI控制部55通过进行对通过角度偏差运算部54运算的角度偏差Δδ的PI运算，对转向角速度的目标值亦即目标转向角速度ωt＊进行运算。通过PI控制部55运算的目标转向角速度ωt＊被给予角速度偏差运算部56。
角速度运算部51通过对由转向角传感器37检测出的转向角δ进行时间微分，对转向角δ的角速度(转向角速度)ωt进行运算。通过角速度运算部51被运算的转向角速度ωt被给予角速度偏差运算部56。
角速度偏差运算部56对通过PI控制部55被运算的目标转向角速度ωt＊与通过角速度运算部51被运算的转向角速度ωt的偏差Δωt(＝ωt＊－ωt)进行运算。
PI控制部57通过进行对通过角速度偏差运算部56被运算的角速度偏差Δωt的PI运算，对应在dq坐标系的坐标轴流动的电流的目标值亦即目标电流进行运算。具体而言，PI控制部57对目标d轴电流Id＊以及目标q轴电流Iq＊(以下在对它们统称时称为目标二相电流Idq＊)进行运算。而且，具体而言，PI控制部57进行运算，将目标q轴电流Iq＊作为有意值，而将目标d轴电流Id＊设为零。通过PI控制部57被运算的目标二相电流Idq＊被给予电流偏差运算部58。
旋转角运算部63基于旋转角传感器36的输出信号，对转向马达31的转子的旋转角(电气角。以下称为转子角θs)进行运算。
电流检测部43对转向马达31的U相电流IU、V相电流IV以及W相电流IW(以下，在对它们统称时称为三相检测电流IUVW)进行检测。通过电流检测部43被检测出的三相检测电流IUVW被给予UVW/dq变换部62。
UVW/dq变换部62将通过电流检测部43被检测出的UVW坐标系的三相检测电流IUVW(U相电流IU、V相电流IV以及W相电流IW)变换为dq坐标系的二相检测电流Id以及Iq(以下在统称时称为二相检测电流Idq)。它们被给予电流偏差运算部58。对于UVW/dq变换部62的坐标变换，使用通过旋转角运算部63运算出的转子角θs。
电流偏差运算部58对通过PI控制部57被运算的目标二相电流Idq＊与从UVW/dq变换部62给予的二相检测电流Idq的偏差进行运算。更具体而言，电流偏差运算部58对d轴检测电流Id相对于目标d轴电流Id＊的偏差以及q轴检测电流Iq相对于目标q轴电流Iq＊的偏差进行运算。这些偏差被给予PI控制部59。
PI控制部59通过进行对通过电流偏差运算部58被运算的电流偏差的PI运算，生成应向转向马达31外加的目标二相电压Vdq＊(目标d轴电压Vd＊以及目标q轴电压Vq＊)。该目标二相电压Vdq＊被给予dq/UVW变换部60。
dq/UVW变换部60将目标二相电压Vdq＊变换为目标三相电压VUVW＊。在该坐标变换中，使用通过旋转角运算部63运算出的转子角θs。目标三相电压VUVW＊由目标U相电压VU＊、目标V相电压VV＊以及目标W相电压VW＊构成。该目标三相电压VUVW＊被给予PWM控制部61。
PWM控制部61生成与目标U相电压VU＊、目标V相电压VV＊以及目标W相电压VW＊分别对应的占空比的U相PWM控制信号、V相PWM控制信号以及W相PWM控制信号，并将其供给至驱动电路42。
驱动电路42由与U相、V相以及W相对应的三相逆变电路构成。构成该逆变电路的功率元件通过从PWM控制部61给予的PWM控制信号被控制，由此将与目标三相电压VUVW＊相当的电压外加于转向马达31的各相的定子线圈101、102、103。
角度偏差运算部54以及PI控制部55构成角度反馈控制器。通过该角度反馈控制器的动作，将转向轮3的转向角δ控制为接近通过目标转向角设定部53设定的目标转向角δ＊。另外，角速度偏差运算部56以及PI控制部57构成角速度反馈控制器。通过该角速度反馈控制器的动作，将转向角速度ωt控制为接近通过PI控制部55被运算的目标转向角速度ωt＊。另外，电流偏差运算部58以及PI控制部59构成电流反馈控制器。通过该电流反馈控制器的动作，将在转向马达31流动的马达电流控制为接近通过PI控制部57被运算的目标二相电流Idq＊。
图5是表示反作用力马达控制部70的结构例子的框图。
反作用力马达控制部70包含反作用力侧目标转向操纵角设定部71、角度偏差运算部72、PI控制部73、角速度偏差运算部75、PI控制部76、电流偏差运算部77、PI控制部78、dq/UVW变换部79、PWM控制部80、UVW/dq变换部81、旋转角运算部82、转向操纵角运算部83与角速度运算部84。
旋转角运算部82基于旋转角传感器15的输出信号，对反作用力马达14的转子的电气角θR以及机械角θM进行运算。转向操纵角运算部83通过用减速器13的减速比除反作用力马达14的转子的机械角θM，对转向操纵角θh进行运算。在该实施方式中，转向操纵角运算部83对从第二轴9的中立位置起(基准位置)向第二轴9的正反两方的旋转量(旋转角)进行运算，例如将从中立位置向右方的旋转量作为正的值输出，例如将从中立位置向左方的旋转量作为负的值输出。
反作用力侧目标转向操纵角设定部71在转向角未到达转向角极限值的情况下，基于通过转向马达控制部50内的转向侧目标转向操纵角设定部52被设定的转向侧目标转向操纵角θht＊，对第二轴9的旋转角的目标值亦即反作用力侧目标转向操纵角θhr＊进行设定。反作用力侧目标转向操纵角设定部71在该实施方式中将通过转向侧目标转向操纵角设定部52被设定的转向侧目标转向操纵角θht＊，设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊。
另一方面，在转向角到达转向角极限值的情况下，如后述所述，反作用力侧目标转向操纵角设定部71将从离合器控制部90给予的在转向角极限值的转向操纵角θhend，设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊。这样的反作用力侧目标转向操纵角θhr＊的切换基于来自离合器控制部90的指令进行。
角度偏差运算部72对通过反作用力侧目标转向操纵角设定部71被设定的反作用力侧目标转向操纵角θhr＊与通过转向操纵角运算部83被运算的转向操纵角θh的偏差Δθh(＝θhr＊－θh)进行运算。
PI控制部73通过进行对通过角度偏差运算部72被运算的角度偏差Δθh的PI运算，对转向操纵角速度的目标值亦即目标转向操纵角速度ωh＊进行运算。通过PI控制部73被运算的目标转向操纵角速度ωh＊被给予角速度偏差运算部75。
角速度运算部84通过对由转向操纵角运算部83运算的转向操纵角θh进行时间微分，对转向操纵角θh的角速度(转向操纵角速度)ωh进行运算。通过角速度运算部84被运算的转向操纵角速度ωh被给予角速度偏差运算部75。
角速度偏差运算部75对通过PI控制部73被运算的目标转向操纵角速度ωh＊与通过角速度运算部84被运算的转向操纵角速度ωh的偏差Δωh(＝ωh＊－ωh)进行运算。
PI控制部76通过进行对通过角速度偏差运算部75被运算的角速度偏差Δωh的PI运算，对应在dq坐标系的坐标轴流动的电流的目标值亦即目标电流进行运算。具体而言，PI控制部76对目标d轴电流id＊以及目标q轴电流iq＊(以下在对它们统称时称为目标二相电流idq＊)进行运算。而且，具体而言，PI控制部76进行运算，将目标q轴电流iq＊作为有意值，而将目标d轴电流id＊设为零。通过PI控制部76被运算的目标二相电流idq＊被给予电流偏差运算部77。
电流检测部45对反作用力马达14的U相电流iU、V相电流iV以及W相电流iW(以下在对它们统称时称为三相检测电流iUVW)进行检测。通过电流检测部45被检测出的三相检测电流iUVW被给予UVW/dq变换部81。
UVW/dq变换部81将通过电流检测部45被检测出的UVW坐标系的三相检测电流iUVW(U相电流iU、V相电流iV以及W相电流iW)变换为dq坐标系的二相检测电流id以及iq(以下在统称时称为二相检测电流idq)。它们被给予电流偏差运算部77。对于UVW/dq变换部81的坐标变换，使用通过旋转角运算部82被运算出的电气角θR。
电流偏差运算部77对从PI控制部76输出的目标二相电流idq＊与从UVW/dq变换部81给予的二相检测电流idq的偏差进行运算。更具体而言，电流偏差运算部77对d轴检测电流id的相对于目标d轴电流id＊的偏差以及q轴检测电流iq的相对于目标q轴电流iq＊的偏差进行运算。这些偏差被给予PI控制部78。
PI控制部78通过进行对通过电流偏差运算部77被运算的电流偏差的PI运算，生成应向反作用力马达14外加的目标二相电压vdq＊(目标d轴电压vd＊以及目标q轴电压vq＊)。该目标二相电压vdq＊被给予dq/UVW变换部79。
dq/UVW变换部79将目标二相电压vdq＊变换为目标三相电压vUVW＊。在该坐标变换中，使用通过旋转角运算部82被运算出的电气角θR。目标三相电压vUVW＊由目标U相电压vU＊、目标V相电压vV＊以及目标W相电压vW＊构成。该目标三相电压vUVW＊被给予PWM控制部80。
PWM控制部80生成与目标U相电压vU＊、目标V相电压vV＊以及目标W相电压vW＊分别对应的占空比的U相PWM控制信号、V相PWM控制信号以及W相PWM控制信号，并将其供给至驱动电路44。
驱动电路44由与U相、V相以及W相对应的三相逆变电路构成。构成该逆变电路的功率元件通过从PWM控制部80给予的PWM控制信号被控制，由此将与目标三相电压vUVW＊相当的电压外加于反作用力马达14的各相的定子线圈。
角度偏差运算部72以及PI控制部73构成角度反馈控制器。通过该角度反馈控制器的动作，将转向操纵角θh控制为接近通过反作用力侧目标转向操纵角设定部71被设定的反作用力侧目标转向操纵角θhr＊。另外，角速度偏差运算部75以及PI控制部76构成角速度反馈控制器。通过该角速度反馈控制器的动作，将转向操纵角速度ωh控制为接近通过PI控制部73被运算的目标转向操纵角速度ωh＊。另外，电流偏差运算部77以及PI控制部78构成电流反馈控制器。通过该电流反馈控制器的动作，将在反作用力马达14流动的马达电流控制为接近从PI控制部76输出的目标二相电流Idq＊。
图6是用于说明离合器控制部90的基于转向角以及转向操纵角的离合器控制的流程图。
离合器控制部90取得通过转向角传感器37被检测出的转向角δ(步骤S1)。而且，离合器控制部90对转向角δ是否到达转向角极限值进行判别(步骤S2)。转向角极限值是与齿条轴17抵接于未图示的齿条限位器的位置大致对应的转向角，存在右转向方向的极限值δRend(δRend＞0)与左转向方向的极限值δLend(δLend＜0)。在转向角δ为δRend以上时或者转向角δ为δLend以下时，离合器控制部90判别为到达转向角极限值。
在转向角δ未到达转向角极限值的情况下(步骤S2：否)，离合器控制部90返回至步骤S1。
在上述步骤S2中，在判别为转向角δ到达转向角极限值的情况下(步骤S2：是)，离合器控制部90取得通过转向操纵角运算部83被运算的转向操纵角θh(步骤S3)。而且，离合器控制部90将取得的转向操纵角θh作为在转向角极限值的转向操纵角θhend存储于存储器(省略图示)(步骤S4)。
接下来，离合器控制部90将在步骤S4中存储的在转向角极限值的转向操纵角θhend，给予反作用力侧目标转向操纵角设定部71，并且以该转向操纵角θhend被设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊的方式对反作用力侧目标转向操纵角设定部71进行控制(步骤S5)。由此，进行控制，使反作用力马达14的旋转角与对应于转向角极限值的转向操纵角θhend一致。即，忽略扭杆8的扭转量，将方向盘2固定于与转向角极限值对应的位置地进行控制，车辆的驾驶员能够识别转向角到达极限值。
接下来，离合器控制部90取得通过反作用力马达控制部70内的转向操纵角运算部83被运算的转向操纵角θh(步骤S6)，对是否满足下式(1)所示的第一条件进行判别(步骤S7)。
|θh|≧|θhend+α|…(1)
在式(1)中，|θh|是在步骤S6中取得的转向操纵角θh的绝对值。θhend是在步骤S4中存储于存储器的在转向角极限值的转向操纵角。α是比零大的第一规定值。|θhend+α|是对在转向角极限值的转向操纵角θhend加上第一规定值α的值的绝对值。
在判别为不满足第一条件的情况下(步骤S7：否)，离合器控制部90对在步骤S6中取得的转向操纵角θh的绝对值|θh|是否小于在步骤S4中存储于存储器的在转向角极限值的转向操纵角的绝对值|θhend|进行判别(步骤S8)。在转向操纵角θh的绝对值|θh|为在转向角极限值的转向操纵角的绝对值|θhend|以上的情况下(步骤S8：否)，离合器控制部90返回至步骤S6。
在步骤S8中，在判别为转向操纵角θh的绝对值|θh|小于在转向角极限值的转向操纵角的绝对值|θhend|的情况下(步骤S8：是)，离合器控制部90移至步骤S9。在步骤S9中，离合器控制部90对反作用力侧目标转向操纵角设定部71进行控制，以便解除转向操纵角θhend被设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊，将转向侧目标转向操纵角θht＊设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊。而且，离合器控制部90返回至步骤S1。
在步骤S7中，在判别为满足第一条件的情况下(步骤S7：是)，离合器控制部90对离合器6进行连结(步骤S10)。由此，转向轴5(方向盘2)与转向机构4被连结，齿条轴17与齿条限位器抵接。这样，即便离合器6被连结，该离合器连结状态也是暂时的，因此转向马达控制部50以及反作用力马达控制部70继续转向线控模式下的动作。
接下来，离合器控制部90取得通过反作用力马达控制部70内的转向操纵角运算部83被运算的转向操纵角θh(步骤S11)，对是否满足下式(2)所示的第二条件进行判别(步骤S12)。
|θh|≦|θhend+β|…(2)
在式(2)中，|θh|是在步骤S11中取得的转向操纵角θh的绝对值。
θhend是在步骤S4中存储于存储器的在转向角极限值的转向操纵角。β是第二规定值，为零以上且比第一规定值α小(0≦β＜α)。|θhend+β|是对在转向角极限值的转向操纵角θhend加上第二规定值β的值的绝对值。
在不满足第二条件的情况下(步骤S12：否)，离合器控制部90返回至步骤S11，再次进行步骤S11、12的处理。在步骤S12中，在判别为满足第二条件的情况下(步骤S12：是)，离合器控制部90释放离合器6(步骤S13)。由此，解除转向轴5(方向盘2)与转向机构4的连结。然后，离合器控制部90对反作用力侧目标转向操纵角设定部71进行控制，以便解除转向操纵角θhend被设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊，将转向侧目标转向操纵角θht＊设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊(步骤S9)。而且，离合器控制部90返回至步骤S1。
在上述实施方式中，若转向角δ到达转向角极限值，则取得转向操纵角θh。而且，将取得的转向操纵角θh作为在转向角极限值的转向操纵角θhend存储于存储器(参照步骤S2、S3、S4)。另外，以将在转向角极限值的转向操纵角θhend设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊的方式对反作用力侧目标转向操纵角设定部71进行控制(参照步骤S5)。在转向角δ到达转向角极限值之后，在转向操纵角θh的绝对值|θh|未成为对在转向角极限值的转向操纵角θhend加上第一规定值α的值的绝对值|θhend+α|以上并且小于在转向角极限值的转向操纵角θhend的绝对值|θhend|时，以将转向侧目标转向操纵角θht＊设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊的方式对反作用力侧目标转向操纵角设定部71进行了控制后，返回至步骤S1(参照步骤S6、S7、S8、S9)。
若在转向角δ到达转向角极限值之后，方向盘2克服反作用力马达14的操作反作用力向转向增加方向被旋转，并且转向操纵角θh的绝对值|θh|成为对在转向角极限值的转向操纵角θhend加上第一规定值α的值的绝对值|θhend+α|以上，则离合器6被连结(参照步骤S7、S10)。由此，转向轴5(方向盘2)与转向机构4被连结，齿条轴17与齿条限位器抵接，因此方向盘2的旋转被抑制。
此后，若方向盘2向中立位置方向被旋转，并且转向操纵角θh的绝对值|θh|成为对在转向角极限值的转向操纵角θhend加上第二规定值β的值的绝对值|θhend+β|以下，则离合器6被释放(参照步骤S12、S13)。而且，在以将转向侧目标转向操纵角θht＊设定为反作用力侧目标转向操纵角θhr＊的方式对反作用力侧目标转向操纵角设定部71进行了控制后，返回至步骤S1(参照步骤S9)。
在该实施方式中，在转向角δ到达转向角极限值后，在方向盘2克服反作用力马达14的操作反作用力向转向增加方向旋转了第一规定值α以上时，离合器6被连结。因此，与每当齿条轴到达移动端离合器6被连结的日本特开2001－171543号公报所记载的现有技术相比，离合器6的连结频度减少。因此，能够减少离合器的作动声音的产生频度，并且能够提高离合器的耐久性。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明也能够以另一其他方式实施。例如，在上述实施方式中，基于检测反作用力马达14的旋转角的旋转角传感器15的输出运算转向操纵角θh。但是，也可以如图1点划线11所示那样，在转向轴5的附近设置对转向轴5的旋转角进行检测的转向操纵角传感器，通过该转向操纵角传感器对转向操纵角θh进行检测。此时，能够省略反作用力马达控制部70内的转向操纵角运算部83。
另外，在上述实施方式中，通过转向角传感器37对转向角δ进行检测，但也可以基于用于对转向马达31的旋转角进行检测的旋转角传感器36的输出信号，对转向角δ进行运算。此时，能够省略转向角传感器37。

Claims (3)

1.一种车辆用转向操纵装置，其中，包括：
转向操纵部件，其用于操纵车辆转向；
转向机构，其用于使转向轮转向；
离合器，其设置于所述转向操纵部件与所述转向轮之间的动力传递路径；
反作用力马达，其与所述动力传递路径的比所述离合器靠所述转向操纵部件侧的部分连结，并且用于向所述转向操纵部件施加转向操纵反作用力；
转向马达，其与所述动力传递路径的比所述离合器靠所述转向轮侧的部分连结，并且用于使所述转向轮转向；以及
离合器连结控制器，在所述离合器处于释放状态的情况下，在所述转向轮的转向角到达转向角极限值、并且所述转向操纵部件相对于第一转向操纵角向与转向操纵中立位置侧相反的方向旋转了第一规定值以上时，所述离合器连结控制器使所述离合器连结，其中，所述第一转向操纵角是所述转向轮的转向角到达所述转向角极限值的时刻的所述转向操纵部件的转向操纵角。
2.根据权利要求1所述的车辆用转向操纵装置，其中，还包括：
转向角取得器，其取得所述转向轮的转向角；以及
转向操纵角取得器，其取得所述转向操纵部件的转向操纵角，
所述离合器连结控制器包含：
第一存储器，其在通过所述转向角取得器取得的转向角到达所述转向角极限值时，将通过所述转向操纵角取得器取得的转向操纵角的绝对值，作为所述第一转向操纵角进行存储；以及
单元，其在从通过所述转向角取得器取得的转向角到达转向角极限值起，通过所述转向操纵角取得器取得的转向操纵角的绝对值不小于所述第一转向操纵角而成为对所述第一转向操纵角加上所述第一规定值而得的值以上时，使所述离合器连结。
3.根据权利要求2所述的车辆用转向操纵装置，其中，还包括：
离合器释放控制器，其在所述离合器通过所述离合器连结控制器被连结之后，在通过所述转向角取得器取得的转向角的绝对值成为在所述第一转向操纵角的绝对值上加上第二规定值而得的角度以下时，使所述离合器释放，其中所述第二规定值是零以上且比所述第一规定值小的值。
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