CN111942462A - 用于转向设备的控制装置 - Google Patents

Abstract

控制装置(50)被配置成基于根据转向状态计算的指令值来控制反作用电机。控制装置(50)包括：被配置成计算第一轴力的第一计算电路(81)，被配置成计算第二轴力的第二计算电路(82)，以及被配置成设置限制第一轴力的变化范围的限制值的第三计算电路(92)。第三计算电路(92)被配置成使用所设置的限制值、通过第一轴力被限制的限制处理的执行、来计算最终轴力，该最终轴力被反映在指令值中。

Description

用于转向设备的控制装置

技术领域

本发明涉及用于转向设备的控制装置。

背景技术

已知所谓的线控转向型转向设备，其中方向盘与转动轮之间的动态动力传递机械上隔离。转向设备包括：反作用电机，其作为给予转向轴的转向反作用力的生成源；以及转动电机，其作为通过其使转动轮转动的转动力的生成源。在车辆行驶时，转向设备的控制装置执行反作用力控制以通过反作用电机生成转向反作用力，并且执行转动控制以通过转动电机使转动轮转动。

在线控转向型转向设备中，由于方向盘与转动轮之间的动态动力传递机械上隔离，因此难以将作用在转动轮上的路面反作用力传递到方向盘。因此，驾驶员难以通过方向盘将路面状况感受为驾驶员手上的转向反作用力(驾驶员手中的感觉)。

因此，例如，日本专利第6107149号中描述的转向控制装置计算前馈轴力和反馈轴力，该前馈轴力是基于转向角的理想齿条轴力，该反馈轴力是基于车辆的状态量(横向加速度、转动电流和横摆角速度)的估算轴力。转向控制装置根据前馈轴力与反馈轴力之间的差来设置前馈轴力和反馈轴力的分配比率，并且通过将前馈轴力和反馈轴力与所设置的分配比率相乘而得到的值相加来计算最终轴力。转向控制装置基于最终轴力控制反作用电机。由于反馈轴力反映路面状态，因此由反作用电机生成的转向反作用力也反映路面状态。因此，驾驶员可以将路面状态感受为转向反作用力。

发明内容

驾驶员通过方向盘将清晰的路面状态或车辆行为感受为驾驶员手中的感觉，从而能够更快速且准确地执行转向。然而，作为路面状态或车辆行为，可以存在各种状态。因此，依赖反作用电机的生成扭矩(转向反作用力)可以取决于产品规格等而不同。因此，研究了进一步的改进，以取决于产品规格等更适当地将路面状态或车辆行为作为转向反作用力(驾驶员手中的感觉)通知给驾驶员。

本发明可以给予驾驶员更适当的转向反作用力。

本发明的一个方面是一种用于转向设备的控制装置。该转向设备包括生成转向反作用力的反作用电机。转向反作用力是给予转向轴的且在转向方向的相反方向上的扭矩，该转向轴与转动轴之间的动态力传递被隔离，该转动轴使转动轮转动。控制装置被配置成基于根据转向状态计算出的指令值来控制反作用电机。控制装置包括：第一计算电路，其被配置成基于能够被转换成旋转体的旋转角的状态变量来计算第一轴力，该第一轴力是作用在转动轴上的理想轴力，该旋转体根据方向盘的运动而旋转；第二计算电路，其被配置成基于反映路面状态或车辆行为的状态变量来计算第二轴力，该第二轴力是作用在转动轴上的力；以及第三计算电路，其被配置成参考第二轴力来设置限制值，该限制值是限制第一轴力的变化范围的值。第三计算电路被配置成使用该限制值、通过第一轴力被限制的限制处理的执行来计算最终轴力，该最终轴力被反映在指令值中。

例如，在车辆中发生过度转向的情况下，轴力为零时的方向盘的操作位置(下文中称为“轴力的零点”)改变到偏离与车辆的直线运动状态对应的空挡位置的位置。第一轴力仅取决于能够被转换成旋转体的旋转角的状态变量，该旋转体根据方向盘的运动而旋转。因此，无论在车辆中是否发生过度转向，第一轴力的零点总是与车辆的直线运动状态对应的空挡位置。也就是说，在车辆中发生过度转向的情况下，在轴力的实际零点与第一轴力的零点之间生成差距。因此，在车辆中发生过度转向的情况下，当第一轴力反映在用于反作用电机的指令值中时，担心驾驶员由于轴力的实际零点与第一轴力的零点之间的差距而具有不适感。例如，在车辆中发生过度转向的情况下，驾驶员可以通过执行反转向来解决过度转向。然而，驾驶员不能将轴力的实际零点感受为驾驶员手中的感觉，因此，担心驾驶员不能在适当的时刻执行反转向。

在这方面，通过以上配置，由于第一轴力的变化范围受参考第二轴力设置的限制值的限制，因此可以使第一轴力的零点接近第二轴力的零点，即轴力的实际零点。原因如下所示。也就是说，在车辆中发生过度转向的情况下，第二轴力的零点也改变到偏离方向盘的空挡位置的位置，因为路面状态或车辆行为反映在第二轴力中。然后，在第二轴力的零点已经偏离方向盘的空挡位置的情况下，第一轴力被限制于参考具有偏离零点的第二轴力设置的限制值。因此，第一轴力的零点在第二轴力的零点偏离方向盘的空挡位置的方向上移动。也就是说，轴力的实际零点与第一轴力的零点之间的差距根据限制值而减小。因此，基于限制于限制值的第一轴力的最终轴力被反映在用于反作用电机的指令值中，从而可以抑制给予驾驶员的不适感。在车辆中发生过度转向的情况下，驾驶员可以通过方向盘将更接近轴力的实际零点的最终轴力的零点感受为驾驶员手中的感觉，从而能够在适当的时刻执行反转向。

在用于转向设备的控制装置中，第三计算电路可以被配置成计算如下轴力作为最终轴力，该轴力具有限制处理之后的第一轴力和第二轴力的性质并且具有较小的绝对值。

路面状态反映在第二轴力中。因此，例如，在执行静止转向的情况下，第二轴力的值可以快速增加。在第二轴力反映在用于反作用电机的指令值中的情况下，担心驾驶员通过方向盘感受到的转向反作用力变得过大。在这方面，通过以上配置，在第二轴力的绝对值大于第一轴力的绝对值的情况下，第一轴力作为最终轴力反映在用于反作用电机的指令值中。由此，抑制转向反作用力变得过大。

例如，在车辆在低摩擦道路上行驶的情况下，第二轴力可以是较小的值。此外，在车辆在低摩擦道路上行驶的情况下，期望适当地向驾驶员通知路面状态。第一轴力仅取决于能够被转换成旋转体的旋转角的状态变量，该旋转体根据方向盘的运动而旋转。因此，在第一轴力作为最终轴力反映在用于反作用电机的指令值中的情况下，担心不能适当地将路面状态作为转向反作用力通知给驾驶员。在这方面，通过以上转向控制装置，在第二轴力的绝对值小于第一轴力的绝对值的情况下，第二轴力作为最终轴力反映在用于反作用电机的指令值中。由此，驾驶员将与第二轴力对应的较小的转向反作用力感受为驾驶员手中的感觉，从而能够辨别车辆正在低摩擦道路上行驶。

在用于转向设备的控制装置中，第三计算电路可以被配置成计算限制处理之后的第一轴力作为最终轴力。通过以上配置，在第二轴力的绝对值大于第一轴力的绝对值的情况以及第二轴力的绝对值小于第一轴力的绝对值的情况两者中，限制处理之后的第一轴力作为最终轴力反映在用于反作用电机的指令值中。这也抑制转向反作用力变得过大。此外，例如，在车辆在低摩擦道路上行驶的情况下，驾驶员可以将较小的转向反作用力感受为驾驶员手中的感觉。

在用于转向设备的控制装置中，第三计算电路可以被配置成根据车速调整限制值。通过以上配置，可以根据车速优化限制值。

在用于转向设备的控制装置中，第三计算电路可以被配置成根据第一轴力与第二轴力之间的差值调整限制值。通过以上配置，可以根据第一轴力与第二轴力之间的差值优化限制值。

在用于转向设备的控制装置中，第二计算电路可以被配置成基于作为状态变量被提供给转动电机的电流的值来计算第二轴力，该转动电机是给予转动轴的转动力的生成源。

路面状态或车辆行为反映在提供给转动电机的电流的值中。因此，从根据路面状态或车辆行为由反作用电机生成转向反作用力的观点出发，基于被提供给转动电机的电流的值计算出的第二轴力适用于计算用于反作用电机的指令值。

通过本发明中的转向控制装置，可以给予驾驶员更适当的转向反作用力。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示范性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相似的符号表示相似的元素，并且其中：

图1是配备有第一实施方式的转向控制装置的线控转向型转向设备的配置图；

图2是转向控制装置的第一实施方式的控制框图；

图3是第一实施方式中的转向反作用力指令值计算单元的控制框图；

图4是示出第一实施方式中的轴力计算单元的示例的控制框图；

图5A是示出在第一实施方式中当车辆中未发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表的示例；

图5B是示出在第一实施方式中当车辆中未发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表的示例；

图5C是示出在第一实施方式的车辆中当车辆中发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表；

图6是第一实施方式中的轴力计算单元的控制框图；

图7A是示出在第一实施方式中当车辆中未发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表的示例；

图7B是示出在第一实施方式中当车辆中未发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表的示例；

图7C是示出在第一实施方式中当车辆中未发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表的示例；

图7D是示出在第一实施方式中当车辆中发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表；

图8是第二实施方式中的轴力计算单元的控制框图；

图9A是示出在第二实施方式中当车辆中未发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表的示例；

图9B是示出在第二实施方式中当车辆中未发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表的示例；

图9C是示出在第二实施方式中当车辆中发生过度转向时转向角与轴力之间的关系的图表；

图10是第三实施方式中的轴力计算单元的控制框图；以及

图11是示出在第三实施方式中估算轴力相对于转向角的滞后特性的图表。

具体实施方式

下面将描述转向控制装置应用于线控转向型转向设备的第一实施方式。

如图1所示，车辆的转向设备10包括耦接至方向盘11的转向轴12。此外，转向设备10包括沿着车辆宽度方向(图1中的左右方向)延伸的转动轴14。右转动轮16和左转动轮16分别通过横拉杆15耦接至转动轴14的两端。转动轮16的转动角θ_w通过转动轴14的线性运动而改变。转向轴12和转动轴14构成车辆的转向机构。

转向设备10包括反作用电机31、减速器32、旋转角传感器33和扭矩传感器34，作为用于生成转向反作用力的配置。顺便提及，转向反作用力是在驾驶员操作方向盘11的方向的相反方向上作用的力(扭矩)。通过向方向盘11给予转向反作用力，可以在驾驶员手中产生适度的感觉。

反作用电机31是转向反作用力的生成源。作为反作用电机31，例如采用具有三相(U、V和W)的无刷电机。反作用电机31(确切地说是反作用电机31的旋转轴)通过减速器32耦接至转向轴12。反作用电机31的扭矩作为转向反作用力被给予转向轴12。

旋转角传感器33设置在反作用电机31上。旋转角传感器33检测反作用电机31的旋转角θ_a。反作用电机31的旋转角θ_a用于计算转向角(转向角)θ_s。反作用电机31和转向轴12通过减速器32彼此互锁。因此，反作用电机31的旋转角θ_a与转向轴12的旋转角和作为方向盘11的旋转角的转向角θ_s具有相关性。因此，可以基于反作用电机31的旋转角θ_a来估算转向角θ_s。

扭矩传感器34检测通过方向盘11的旋转操作给予转向轴12的转向扭矩T_h。扭矩传感器34设置在位于转向轴12上且比减速器32更靠近方向盘11的部分处。

转向设备10包括转动电机41、减速器42和旋转角传感器43，作为用于生成转动力的配置，该转动力是用于使转动轮16转动的动态力。

转动电机41是转动力的生成源。作为转动电机41，例如采用具有三相的无刷电机。转动电机41(确切地说是转动电机41的旋转轴)通过减速器42耦接至小齿轮轴44。小齿轮轴44的小齿轮44a与转动轴14的齿条14b啮合。转动电机41的扭矩作为转动力通过小齿轮轴44被给予转动轴14。随着转动电机41的旋转，转动轴14沿着车辆宽度方向(图中的左右方向)移动。

旋转角传感器43设置在转动电机41上。旋转角传感器43检测转动电机41的旋转角θ_b。顺便提及，转向设备10包括小齿轮轴13。小齿轮轴13设置成穿过转动轴14。小齿轮轴13的小齿轮13a与转动轴14的齿条14a啮合。之所以设置小齿轮轴13的原因是小齿轮轴13与小齿轮轴44一起在壳体(未示出)内支承转动轴14。也就是说，通过设置在转向设备10中的支承机构(未示出)，转动轴14被支承使得转动轴14可以沿着转动轴14的轴向方向移动，并且被压向小齿轮轴13、44。因此，转动轴14被支承在壳体内。然而，可以提供另一种支承机构，其在不使用小齿轮轴13的情况下在壳体内支承转动轴14。

转向设备10包括控制装置50。控制装置50基于各种传感器的检测结果控制反作用电机31和转动电机41。作为传感器，除了上述旋转角传感器33、扭矩传感器34和旋转角传感器43之外，还具有车速传感器501。车速传感器501设置在车辆中，并且检测作为车辆的行驶速度的车速V。

控制装置50通过反作用电机31的驱动控制来执行反作用力控制以生成与转向扭矩T_h对应的转向反作用力。控制装置50基于转向扭矩T_h和车速V计算目标转向反作用力，并且基于计算出的目标转向反作用力、转向扭矩T_h和车速V计算方向盘11的目标转向角。控制装置50通过被执行使得实际转向角θ_s跟随目标转向角的转向角θ_s的反馈控制来计算转向角校正量，并且通过将计算出的转向角校正量与目标转向反作用力相加来计算转向反作用力指令值。控制装置50向反作用电机31提供生成与转向反作用力指令值对应的转向反作用力所需的电流。

控制装置50通过转动电机41的驱动控制来执行转动控制以根据转向状态使转动轮16转动。控制装置50基于通过旋转角传感器43检测到的转动电机41的旋转角θ_b来计算作为小齿轮轴44的实际旋转角的小齿轮角θ_p。小齿轮角θ_p是反映转动轮16的转动角θ_w的值。控制装置50使用上述目标转向角来计算目标小齿轮角。然后，控制装置50估算目标小齿轮角与实际小齿轮角θ_p之间的偏差并且控制用于转动电机41的电力供应，使得该偏差被消除。

接下来，将详细描述控制装置50。如图2所示，控制装置50包括执行反作用力控制的反作用力控制单元50a和执行转动控制的转动控制单元50b。

反作用力控制单元50a包括转向角计算单元51、转向反作用力指令值计算单元52和通电控制单元53。

转向角计算单元51基于通过旋转角传感器33检测到的反作用电机31的旋转角θ_a来计算方向盘11的转向角θ_s。转向反作用力指令值计算单元52基于转向扭矩T_h、车速V和转向角θ_s计算转向反作用力指令值T^*。当转向扭矩T_h的绝对值较大并且车速V较低时，转向反作用力指令值计算单元52计算具有较大绝对值的转向反作用力指令值T^*。顺便提及，转向反作用力指令值计算单元52在计算转向反作用力指令值T^*的过程中计算方向盘11的目标转向角θ^*。稍后将详细描述转向反作用力指令值计算单元52。

通电控制单元53向反作用电机31提供与转向反作用力指令值T^*对应的电力。具体而言，通电控制单元53基于转向反作用力指令值T^*计算用于反作用电机31的电流指令值。此外，通电控制单元53通过电流传感器54检测在到反作用电机31的电力供应路径中生成的实际电流I_a的值，该电流传感器设置在电力供应路径上。电流I_a的值是提供给反作用电机31的实际电流的值。然后，通电控制单元53估算电流指令值与实际电流I_a的值之间的偏差并且控制用于反作用电机31的电力供应，使得该偏差被消除(电流I_a的反馈控制)。由此，反作用电机31生成与转向反作用力指令值T^*对应的扭矩。可以在驾驶员手中产生与路面反作用力对应的适度感觉。

转动控制单元50b包括小齿轮角计算单元61、小齿轮角反馈控制单元62和通电控制单元63。

小齿轮角计算单元61基于通过旋转角传感器43检测到的转动电机41的旋转角θ_b来计算作为小齿轮轴44的实际旋转角的小齿轮角θ_p。转动电机41和小齿轮轴44通过减速器42彼此互锁。因此，转动电机41的旋转角θ_b与小齿轮角θ_p之间存在相关性。通过利用该相关性，可以根据转动电机41的旋转角θ_b估算小齿轮角θ_p。此外，小齿轮轴44与转动轴14啮合。因此，小齿轮角θ_p与转动轴14的移动量之间存在相关性。也就是说，小齿轮角θ_p是反映转动轮16的转动角θ_w的值。

小齿轮角反馈控制单元62接受由转向反作用力指令值计算单元52计算出的目标转向角θ^*作为目标小齿轮角θ_p ^*。此外，小齿轮角反馈控制单元62接受由小齿轮角计算单元61计算出的实际小齿轮角θ_p。小齿轮角反馈控制单元62通过小齿轮角θ_p的反馈控制(PID控制)计算小齿轮角指令值T_p ^*，使得实际小齿轮角θ_p跟随目标小齿轮角θ_p ^*(其在该实施方式中等于目标转向角θ^*)。

通电控制单元63向转动电机41提供与小齿轮角指令值T_p ^*对应的电力。具体而言，通电控制单元63基于小齿轮角指令值T_p ^*计算用于转动电机41的电流指令值。此外，通电控制单元63通过电流传感器64检测在到转动电机41的电力供应路径中生成的实际电流I_b的值，该电流传感器设置在电力供应路径上。电流I_b的值是提供给转动电机41的实际电流的值。然后，通电控制单元63估算电流指令值与实际电流I_b的值之间的偏差并且控制用于转动电机41的电力供应，使得该偏差被消除(电流I_b的反馈控制)。由此，转动电机41旋转与小齿轮角指令值T_p ^*对应的角度。

接下来，将详细描述转向反作用力指令值计算单元52。如图3所示，转向反作用力指令值计算单元52包括加法器70、目标转向扭矩计算单元71、扭矩反馈控制单元72、轴力计算单元73、目标转向角计算单元74、转向角反馈控制单元75和加法器76。

加法器70通过将通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h与由扭矩反馈控制单元72计算出的第一转向反作用力指令值T₁ ^*相加来计算输入扭矩T_in ^*作为施加到转向轴12的扭矩。

目标转向扭矩计算单元71基于由加法器70计算出的输入扭矩T_in ^*计算目标转向扭矩T_h ^*。目标转向扭矩T_h ^*是需要施加到方向盘11的转向扭矩T_h的目标值。当输入扭矩T_in ^*的绝对值较大时，目标转向扭矩计算单元71计算具有较大绝对值的目标转向扭矩T_h ^*。

扭矩反馈控制单元72接受通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h和由目标转向扭矩计算单元71计算出的目标转向扭矩T_h ^*。扭矩反馈控制单元72通过转向扭矩T_h的反馈控制(PID控制)计算第一转向反作用力指令值T₁ ^*，使得通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h跟随目标转向扭矩T_h ^*。

轴力计算单元73接受由目标转向角计算单元74计算出的目标转向角θ^*作为目标小齿轮角θ_p ^*。此外，轴力计算单元73接受通过电流传感器64检测到的转动电机41的电流I_b的值和通过车速传感器501检测到的车速V。轴力计算单元73基于目标小齿轮角θ_p ^*、转动电机41的电流I_b的值和车速V计算通过转动轮16作用在转动轴14上的轴力F_ax。稍后将详细描述轴力计算单元73。

目标转向角计算单元74接受通过扭矩传感器34检测到的转向扭矩T_h、由扭矩反馈控制单元72计算出的第一转向反作用力指令值T₁ ^*、由轴力计算单元73计算出的轴力F_ax以及通过车速传感器501检测到的车速V。目标转向角计算单元74基于所采用的转向扭矩T_h、第一转向反作用力指令值T₁ ^*、轴力F_ax和车速V来计算方向盘11的目标转向角θ^*。细节如下所示。

目标转向角计算单元74通过从作为第一转向反作用力指令值T₁ ^*和转向扭矩T_h的总和的输入扭矩T_in ^*减去将轴力F_ax转换成扭矩而得到的扭矩转换值(与轴力对应的转向反作用力)来估算用于方向盘11的最终输入扭矩T_in ^*。目标转向角计算单元74基于由以下表达式(A)表示的理想模型根据最终输入扭矩T_in ^*计算目标转向角θ^*(目标转向角)。对于理想模型，在方向盘11和转动轮16机械上耦接的转向设备的前提下，通过实验等来预先地模拟取决于输入扭矩T_in ^*的与理想转动角对应的方向盘11的转向角(转向角)。

T_in ^*＝Jθ^*"+Cθ^*'+Kθ^*...(A)

其中，"J"是与方向盘11和转向轴12的惯性力矩对应的惯性系数，"C"是与转动轴14和壳体之间的摩擦等对应的粘度系数(摩擦系数)，并且"K"是在方向盘11和转向轴12中的每一个被视为弹簧时的弹簧模量。粘度系数C和惯性系数J是取决于车速V的值。此外，"θ^*""是目标转向角θ^*的二阶时间微分值，并且"θ^*'"是目标转向角θ^*的一阶时间微分值。

转向角反馈控制单元75接受由转向角计算单元51计算出的转向角θ_s和由目标转向角计算单元74计算出的目标转向角θ^*。转向角反馈控制单元75通过转向角θ_s的反馈控制来计算第二转向反作用力指令值T₂ ^*，使得由转向角计算单元51计算出的实际转向角θ_s跟随目标转向角θ^*。

加法器76接受由扭矩反馈控制单元72计算出的第一转向反作用力指令值T₁ ^*和由转向角反馈控制单元75计算出的第二转向反作用力指令值T₂ ^*。加法器76通过将第一转向反作用力指令值T₁ ^*和第二转向反作用力指令值T₂ ^*相加来计算转向反作用力指令值T^*。

接下来，将详细描述轴力计算单元73。作为轴力计算单元73，可以根据产品规格等采用以下配置。

如图4所示，轴力计算单元73包括理想轴力计算单元81、估算轴力计算单元82和选择单元83。基于目标小齿轮角θ_p ^*，理想轴力计算单元81计算理想轴力F1，该理想轴力是通过转动轮16作用在转动轴14上的轴力的理想值。理想轴力计算单元81使用在控制装置50的未示出的存储装置中存储的理想轴力映射来计算理想轴力F1。随着目标小齿轮角θ_p ^*的绝对值(或通过将目标小齿轮角θ_p ^*乘以预定转换因子而获得的目标转动角)增大并且车速V降低，理想轴力F1被设置为具有较大绝对值的值。由于理想轴力F1基于目标小齿轮角θ_p ^*来计算，因此理想轴力F1难以反映路面状态。在计算理想轴力F1时，不必总是考虑车速V。

基于转动电机41的电流I_b的值，估算轴力计算单元82计算估算轴力F2，该估算轴力是作用在转动轴14上的轴力的估算值。与路面状态(路面的摩擦阻力)对应的干扰作用在转动轮16上，并由此生成目标小齿轮角θ_p ^*与实际小齿轮角θ_p之间的差异，从而转动电机41的电流I_b的值改变。也就是说，转动电机41的电流I_b的值反映作用在转动轮16上的实际路面反作用力。因此，可以基于转动电机41的电流I_b的值来计算反映路面状态的影响的轴力。估算轴力F2通过将转动电机41的电流I_b的值乘以增益被估算，该增益是取决于车速V的系数。

选择单元83通过理想轴力F1与估算轴力F2之间的比较来设置最终轴力F_ax。细节如下所示。如图5A的图表所示，当估算轴力F2的绝对值是比理想轴力F1的绝对值大的值时，选择单元83将理想轴力F1设置为最终轴力F_ax。这是基于确保方向盘11的可操作性的观点。也就是说，由于轴力F_ax反映在由反作用电机31生成的扭矩中，所以当轴力F_ax的值变得较大时，由反作用电机31生成的扭矩变成较大的值。例如，在停车或入库时，有时执行其中在车辆停止状态下大幅操作方向盘11的静止转向。在这种情况下，轴力F_ax以及由反作用电机31生成的转向反作用力可能变成非常大的值，因此，担心驾驶员手中的通过方向盘11的感觉变得过重。因此，当估算轴力F2的绝对值是比作为与目标小齿轮角θ_p ^*对应的理想轴力的理想轴力F1的绝对值大的值时，期望将理想轴力F1设置为最终轴力F_ax。

如图5B所示，当估算轴力F2的绝对值是比理想轴力F1的绝对值小的值时，选择单元83将估算轴力F2设置为最终轴力F_ax。这是基于以下观点：更适当地将路面状态作为转向反作用力通知给驾驶员。例如，当车辆在诸如湿滑道路或积雪道路的低摩擦道路上行驶时，理想轴力F1成为与目标小齿轮角θ_p ^*对应的值，而与轮胎的抓地力状态无关。另一方面，估算轴力F2的值随着路面抓地力的减小而减小。因此，当估算轴力F2的绝对值是比作为与目标小齿轮角θ_p ^*对应的理想轴力的理想轴力F1的绝对值小的值时，期望将估算轴力F2设置为最终轴力F_ax，例如，以用于将路面抓地力的减小作为转向反作用力通知给驾驶员。

以这种方式，通过理想轴力F1与估算轴力F2之间的比较，设置最终轴力F_ax以便在理想轴力F1与估算轴力F2之间切换。由此，可以确保方向盘11的可操作性，并且可以将与路面状态对应的更适当的转向反作用力给予驾驶员作为驾驶员手中的感觉。

然而，在使用理想轴力F1和估算轴力F2进行切换的配置被采用为轴力计算单元73的情况下，存在以下描述的问题。例如，当在车辆中发生过度转向时，担心驾驶员由于估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化特性的变化而具有不适感。顺便提及，过度转向是如下转动特性：当车速在车辆的普通圆周转弯期间增加时，由于后轮的地面摩擦力变得低于离心力，因此后轮会侧滑并且车辆的转弯半径会减小。

如在图5C的图表中由单点链线所示，当在车辆中发生过度转向时，指示估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化特性的特性线相对于原点沿着纵轴在正方向或负方向上偏移(平行移动)。通过该偏移，估算轴力F2为"0"时的转向角θ_s(即，估算轴力F2的零点)相对于在车辆的直线运动状态下与方向盘11的空挡位置对应的转向角θ_s(即，θ_s＝0°)在正方向或负方向上移动。

图5C仅示出了指示估算轴力F2的特性线在正方向上偏移的情况。在这种情况下，估算轴力F2的值为"0"时的转向角θ_s从0°变化为负角度-θ₁，该0°是与方向盘11的空挡位置对应的转向角θ_s。因此，最终轴力F_ax相对于转向角θ_s沿着多边形线变化。

也就是说，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度-θ₁的绝对值时，估算轴力F2被设置为最终轴力F_ax。这是因为估算轴力F2的绝对值小于理想轴力F1的绝对值。此外，当转向角θ_s的绝对值小于角度-θ₁的绝对值并且等于或大于0°时，"0"被设置为最终轴力F_ax。这是因为估算轴力F2的零点相对于0°在负方向上偏移了角度-θ₁，该0°是与方向盘11的空挡位置对应的转向角θ_s。

当转向角θ_s的绝对值等于或小于角度θ₂的绝对值时，理想轴力F1被选为最终轴力F_ax。这是因为理想轴力F1的绝对值小于估算轴力F2的绝对值。此外，当转向角θ_s的绝对值超过角度θ₂时，估算轴力F2被设置为最终轴力F_ax。这是因为估算轴力F2的绝对值小于理想轴力F1的绝对值。

当在车辆中发生过度转向时，驾驶员可以试图通过执行所谓的反转向来解决过度转向。此时，相对于转向反作用力为"0"时的转向角位置，驾驶员在与车辆的运动方向相反的方向上操作方向盘11。然而，如图5C的图表所示，当在车辆中发生过度转向时，估算轴力F2为"0"时的实际转向角位置(θ_s＝-θ₁)偏离转向反作用力为"0"时的转向角位置(θ_s＝0°)，驾驶员将该转向反作用力感受为驾驶员手中的感觉。驾驶员不能将与实际轴力对应的转向反作用力感受为驾驶员手中的感觉，因此担心驾驶员不能在适当的时刻执行反转向。

因此，在该实施方式中，采用以下配置作为轴力计算单元73。如图6所示，除了上述理想轴力计算单元81、估算轴力计算单元82和选择单元83之外，轴力计算单元73还包括限制值计算单元91和保护处理单元92。

限制值计算单元91使用由估算轴力计算单元82计算出的估算轴力F2来计算上限值F_UL和下限值F_LL作为由理想轴力计算单元81计算出的理想轴力F1的限制值。限制值计算单元91包括上限宽度计算单元101、加法器102、乘法器103、下限宽度计算单元104和减法器105。

上限宽度计算单元101根据估算轴力F2来计算理想轴力F1的上限宽度F_U。上限宽度计算单元101使用指定估算轴力F2与上限宽度F_U之间的关系的上限映射来计算上限宽度F_U。上限映射是横轴表示转向角θ_s并且纵轴表示上限宽度F_U的映射，并且根据如下观点来设置：限制理想轴力F1在斜率增大的方向上变化并允许理想轴力F1在斜率减小的方向上变化，该斜率是理想轴力F1的绝对值相对于转向角θ_s的绝对值增大的增长率。上限映射具有以下特性。也就是说，在估算轴力F2为负值的情况下，上限宽度F_U保持为正的恒定值。在估算轴力F2为正值的情况下，上限宽度F_U随着估算轴力F2的绝对值增大而逐渐减小，并然后达到"0"。

加法器102通过将由估算轴力计算单元82计算出的估算轴力F2与由上限宽度计算单元101计算出的上限宽度F_U相加来计算理想轴力F1的上限值F_UL。

乘法器103使由估算轴力计算单元82计算出的估算轴力F2的符号(+，-)反转。具体地，乘法器103将由估算轴力计算单元82计算出的估算轴力F2乘以"-1"。

下限宽度计算单元104根据估算轴力F2计算理想轴力F1的下限宽度F_L。下限宽度计算单元104使用指定转向角θ_s与下限宽度F_L之间的关系的下限映射来计算下限宽度F_L。下限映射是横轴表示符号反转后的估算轴力F2并且纵轴表示下限宽度F_L的映射。下限映射根据与上述上限映射相同的观点来设置，并因此具有以下特性。也就是说，在符号反转后的估算轴力F2为负值的情况下，下限宽度F_L保持为正的恒定值。在符号反转后的估算轴力F2为正值的情况下，下限宽度F_L随着符号反转后的估算轴力F2的绝对值增大而逐渐减小，并然后达到"0"。

减法器105通过从由估算轴力计算单元82计算出的估算轴力F2中减去由下限宽度计算单元104计算出的下限宽度F_L来计算理想轴力F1的下限值F_LL。

保护处理单元92基于由限制值计算单元91计算出的上限值F_UL和下限值F_LL来对理想轴力F1执行限制处理。也就是说，保护处理单元92将理想轴力F1的值与上限值F_UL进行比较。此外，保护处理单元92将理想轴力F1的值与下限值F_LL进行比较。在理想轴力F1超过上限值F_UL的情况下，保护处理单元92将理想轴力F1限制于上限值F_UL。此外，在理想轴力F1低于下限值F_LL的情况下，保护处理单元92将理想轴力F1限制于下限值F_LL。限制处理之后的理想轴力F1被设置为最终理想轴力F1。当理想轴力F1的值是在上限值F_UL与下限值F_LL之间的范围内的值时，由理想轴力计算单元81计算出的理想轴力F1在无变化的情况下被设置为最终理想轴力F1。

接下来，将描述第一实施方式的操作。如图7A的图表所示，在车辆正常行驶在干燥的水平铺设道路上并且在车辆中未发生过度转向的情况下，理想地，理想轴力F1相对于转向角θ_s的变化特性和估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化特性彼此重合。也就是说，理想轴力F1和估算轴力F2中的每一个相对于转向角θ_s的变化沿着通过原点的直线变化。参考估算轴力F2的值来设置上限值F_UL和下限值F_LL中的每一个。由于理想轴力F1相对于转向角θ_s的变化特性和估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化特性彼此重合，因此理想轴力F1不受上限值F_UL和下限值F_LL限制。保护处理单元92将由理想轴力计算单元81计算出的理想轴力F1在无变化的情况下提供至选择单元83作为最终理想轴力F1。基本上，选择单元83将理想轴力F1的绝对值与估算轴力F2的绝对值进行比较，并且将具有较小绝对值的轴力设置为最终轴力F_ax。当理想轴力F1的绝对值和估算轴力F2的绝对值相等时，选择单元83将理想轴力F1和估算轴力F2中之一设置为最终轴力F_ax。

如图7B的图表所示，在车辆中未发生过度转向的情况下，理想轴力F1和估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化分别沿着通过原点的直线变化。例如，在停车或入库时执行静止转向时，估算轴力F2的绝对值是比理想轴力F1的绝对值大的值。此时，由于理想轴力F1受上限值F_UL和下限值F_LL限制，因此最终轴力F_ax具有以下特性。

也就是说，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度-θ₃的绝对值时，理想轴力F1被限制于上限值F_UL。此外，在转向角θ_s为正值的情况下，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度θ₄的绝对值时，理想轴力F1被限制于下限值F_LL。因此，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度-θ₃的绝对值时，限制于上限值F_UL的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax。此外，当转向角θ_s的绝对值小于角度-θ₃的绝对值并且小于角度θ₄时，由理想轴力计算单元81计算出的理想轴力F1在无变化的情况下被设置为最终轴力F_ax。此外，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度θ₄的绝对值时，限制于下限值F_LL的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax。

以这种方式，在估算轴力F2的绝对值是比理想轴力F1的绝对值大的值的情况下，在方向盘11的整个转向角范围内，最终轴力F_ax的绝对值是比估算轴力F2的绝对值小的值。因此，可以抑制由反作用电机31生成的转向反作用力变得过大，并且还可以抑制驾驶员手中的通过方向盘11的感觉变得过重。

如图7C的图表所示，在车辆中未发生过度转向的情况下，理想轴力F1和估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化分别沿着通过原点的直线变化。例如，在车辆在低摩擦道路上行驶的情况下，估算轴力F2的绝对值是比理想轴力F1的绝对值小的值。此时，由于理想轴力F1受上限值F_UL和下限值F_LL限制，因此最终轴力F_ax具有以下特性。

也就是说，当转向角θ_s的绝对值等于或大于负角度-θ₅的绝对值时，理想轴力F1被限制于下限值F_LL。当转向角θ_s的绝对值小于负角度-θ₅的绝对值并且小于正角度θ₆时，理想轴力F1是在上限值F_UL与下限值F_LL之间的范围内的值，并因此不受限制。当转向角θ_s的绝对值等于或大于正角度θ₆的绝对值时，理想轴力F1被限制于上限值F_UL。

以这种方式，在方向盘11的整个转向角范围内，估算轴力F2的绝对值是比限制处理之后的理想轴力F1的绝对值小的值。因此，在方向盘11的整个转向角范围内，估算轴力F2被设置为最终轴力F_ax。例如估算轴力F2的值随着路面抓地力的减小而减小，因此可以将路面抓地力的减小作为转向反作用力通知给驾驶员。

如在图7D的图表中由单点链线所示，例如，在车辆中发生过度转向的情况下，指示估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化特性的特性线相对于原点沿着纵轴在正方向上偏移。通过该偏移，估算轴力F2为"0"时的转向角θ_s(即，估算轴力F2的零点)相对于0°移动到负角度-θ₇，该0°是与方向盘11的空挡位置对应的转向角θ_s。此时，参考偏移之后的估算轴力F2的值来设置上限值F_UL和下限值F_LL中的每一个。因此，当估算轴力F2的偏移量δF超过下限宽度F_L时，理想轴力F1的值被限制于下限值F_LL。由此，理想轴力F1为"0"时的转向角θ_s从0°移动到负角度-θ₈，该0°是与方向盘11的空挡位置对应的转向角θ_s。角度-θ₈的绝对值小于角度-θ₇的绝对值。

因此，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度-θ₇的绝对值时，估算轴力F2被设置为最终轴力F_ax。这是因为估算轴力F2的绝对值是等于或小于限制之后的理想轴力F1的值。此外，当转向角θ_s的绝对值超过角度-θ₈的绝对值并且小于角度-θ₇的绝对值时，"0"被设置为最终轴力F_ax。这是因为估算轴力F2为"0"时的转向角θ_s(估算轴力F2的零点)相对于0°偏移到负角度-θ₇，该0°是与方向盘11的空挡位置对应的转向角θ_s。此外，当转向角θ_s的绝对值等于或小于角度-θ₈的绝对值时，限制之后的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax。此外，在转向角θ_s为0°或正值的情况下，限制之后的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax。这是因为理想轴力F1的绝对值是比估算轴力F2的绝对值小的值。

以这种方式，理想轴力F1受参考估算轴力F2而设置的上限值F_UL和下限值F_LL限制，因此，与理想轴力F1不受限制的情况相比，最终轴力F_ax的值为"0"时的转向角θ_s(即，最终轴力F_ax的零点)更靠近角度-θ₇，在该角度-θ₇处，接近实际轴力的估算轴力F2的值为"0"。也就是说，驾驶员感受为驾驶员手中的感觉的转向反作用力为"0"时的转向角位置与估算轴力F2实际上为"0"时的转向角位置之间的偏差量减小。因此，即使在车辆中发生过度转向时，驾驶员也能够将与实际轴力对应的转向反作用力感受为驾驶员手中的感觉，从而能够在更适当的时刻执行反转向。

因此，通过第一实施方式，可以获得以下效果。即使在车辆中发生过度转向时，理想轴力F1也受参考估算轴力F2而设置的上限值F_UL和下限值F_LL限制。因此，与理想轴力F1不受限制的情况相比，最终轴力F_ax的值为"0"时的转向角θ_s更靠近角度-θ₇，在该角度-θ₇处，接近实际轴力的估算轴力F2的值为"0"。也就是说，最终轴力F_ax的值为"0"时的转向角θ_s与接近实际轴力的估算轴力F2的值为"0"时的转向角θ_s之间的差减小。因此，驾驶员通过方向盘11感受为驾驶员手中的感觉的转向反作用力为"0"时的转向角位置与实际估算轴力F2为"0"时的转向角位置之间的偏差量减小。因此，即使在车辆中发生过度转向时，驾驶员也能够将与接近实际轴力的轴力对应的转向反作用力感受为驾驶员手中的感觉，从而能够在更适当的时刻执行反转向。

此外，实际路面状态反映在估算轴力F2中。因此，例如，在车辆正常行驶并且转向角θ_s是与方向盘11的空挡位置对应的0°附近的值的情况下，估算轴力F2的值可能例如由于由轨迹等引起的路面的不平坦而增大或减小。在这种情况下，未反映路面状态的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax。因此，可以抑制路面的不平坦作为转向反作用力传递给驾驶员。

接下来，将描述转向控制装置的第二实施方式。基本上，该实施方式具有与图1至图4所示的第一实施方式相同的配置。该实施方式与第一实施方式的不同之处在于，采用了不包括图6所示的选择单元83的配置作为轴力计算单元73。

如图8所示，轴力计算单元73包括理想轴力计算单元81、估算轴力计算单元82、限制值计算单元91和保护处理单元92。理想轴力计算单元81、估算轴力计算单元82和限制值计算单元91具有与第一实施方式中的那些相同的配置和功能。保护处理单元92使用由限制值计算单元91计算出的上限值F_UL和下限值F_LL执行对理想轴力F1的限制处理。保护处理单元92将理想轴力F1的值与上限值F_UL进行比较，并且将理想轴力F1的值与下限值F_LL进行比较。在理想轴力F1的值超过上限值F_UL的情况下，保护处理单元92将理想轴力F1限制于上限值F_UL。在理想轴力F1的值低于下限值F_LL的情况下，保护处理单元92将理想轴力F1限制于下限值F_LL。保护处理单元92将限制之后的理想轴力F1设置为最终轴力F_ax。当理想轴力F1的值是在上限值F_UL与下限值F_LL之间的范围内的值时，保护处理单元92将由理想轴力计算单元81计算出的理想轴力F1在无变化的情况下设置为最终轴力F_ax。

接下来，将描述第二实施方式的操作。如图9A的图表所示，在车辆中未发生过度转向的情况下，理想轴力F1和估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化分别沿着通过原点的直线变化。例如，在停车或入库时执行静止转向时，估算轴力F2的绝对值是比理想轴力F1的绝对值大的值。此时，最终轴力F_ax具有以下特性，该最终轴力是受上限值F_UL和下限值F_LL限制的理想轴力F1。

也就是说，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度-θ₉的绝对值时，理想轴力F1被限制于上限值F_UL。此外，当转向角θ_s的绝对值小于角度-θ₉的绝对值并且小于角度θ₁₀时，理想轴力F1不受限制。此外，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度θ₁₀的绝对值时，理想轴力F1被限制于下限值F_LL。因此，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度-θ₉的绝对值时，限制于上限值F_UL的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax。此外，当转向角θ_s的绝对值小于角度-θ₉的绝对值并且小于角度θ₁₀时，由理想轴力计算单元81计算出的理想轴力F1在无变化的情况下被设置为最终轴力F_ax。此外，当转向角θ_s的绝对值等于或大于角度θ₁₀的绝对值时，限制于下限值F_LL的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax。

以这种方式，例如，在执行静止转向的情况下，在方向盘11的整个转向角范围内，最终轴力F_ax的绝对值是比估算轴力F2的绝对值小的值，该最终轴力是限制之后的理想轴力F1。因此，可以抑制由反作用电机31生成的转向反作用力变得过大，并且还可以抑制驾驶员手中的通过方向盘11的感觉变得过重。

如图9B的图表所示，在车辆中未发生过度转向的情况下，理想轴力F1和估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化分别沿着通过原点的直线变化。例如，在车辆在低摩擦道路上行驶的情况下，估算轴力F2的绝对值是比理想轴力F1的绝对值小的值。此时，最终轴力F_ax具有以下特性，最终轴力F_ax是受上限值F_UL和下限值F_LL限制的理想轴力F1。

也就是说，当转向角θ_s的绝对值等于或大于负角度-θ₁₁的绝对值时，理想轴力F1被限制于下限值F_LL。当转向角θ_s的绝对值小于负角度-θ₁₁的绝对值并且小于正角度θ₁₂时，理想轴力F1不受限制。当转向角θ_s的绝对值等于或大于正角度θ₁₂的绝对值时，理想轴力F1被限制于上限值F_UL。因此，当转向角θ_s的绝对值等于或大于负角度-θ₁₁的绝对值时，限制于下限值F_LL的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax。当转向角θ_s的绝对值小于负角度-θ₁₁的绝对值并且小于正角度θ₁₂时，由理想轴力计算单元81计算出的理想轴力F1在无变化的情况下被设置为最终轴力F_ax。当转向角θ_s的绝对值等于或大于正角度θ₁₂的绝对值时，限制于上限值F_UL的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax。

以这种方式，受上限值F_UL和下限值F_LL限制的理想轴力F1被设置为最终轴力F_ax，并由此最终轴力F_ax成为更靠近接近实际轴力的估算轴力F2的值。例如，设置上限值F_UL和下限值F_LL以跟随随着路面抓地力的变化而变化的估算轴力F2。因此，与由理想轴力计算单元81计算出的理想轴力F1在无变化的情况下被设置为最终轴力F_ax的情况相比，可以更适当地将路面抓地力的减小作为转向反作用力通知给驾驶员。

如图9C的图表所示，例如，在车辆中发生过度转向的情况下，指示估算轴力F2相对于转向角θ_s的变化特性的特性线相对于原点沿着纵轴在正方向上偏移。通过该偏移，估算轴力F2为"0"时的转向角θ_s(即，估算轴力F2的零点)相对于0°移动到负角度-θ₁₃，该0°是与方向盘11的空挡位置对应的转向角θ_s。

此时，参考偏移之后的估算轴力F2的值来设置上限值F_UL和下限值F_LL中的每一个。因此，当估算轴力F2的偏移量δF超过下限宽度F_L时，在方向盘11的整个转向角范围内，理想轴力F1的值被限制于下限值F_LL。也就是说，在方向盘11的整个转向角范围内，最终轴力F_ax发生改变以与参考估算轴力F2而设置的下限值F_LL重合。因此，理想轴力F1为"0"时的转向角θ_s从0°移动到负角度-θ₁₄，该0°是与方向盘11的空挡位置对应的转向角θ_s。角度-θ₁₄的绝对值小于角度-θ₁₃的绝对值。

因此，由于限制于参考估算轴力F2而设置的下限值F_LL的理想轴力F1被设置为最终轴压力F_ax，因此与理想轴力F1不受限制的情况相比，最终轴力F_ax的值为"0"时的转向角θ_s(即，最终轴力F_ax的零点)更靠近接近实际轴力的估算轴力F2的值为"0"时的角度-θ₁₃。也就是说，驾驶员感受为驾驶员手中的感觉的转向反作用力为"0"时的转向角位置与实际估算轴力F2为"0"时的转向角位置之间的偏差量减小。因此，即使在车辆中发生过度转向时，驾驶员也能够将与实际轴力对应的转向反作用力感受为驾驶员手中的感觉，从而能够在更适当的时刻执行反转向。

因此，通过第二实施方式，可以获得与第一实施方式中的效果相同的效果。

接下来，将描述转向控制装置的第三实施方式。基本上，该实施方式具有与图1至图3所示的第一实施方式相同的配置。该实施方式与第一实施方式的不同之处在于轴力计算单元73的配置。该实施方式可以应用于第二实施方式。

除了理想轴力计算单元81、估算轴力计算单元82、限制值计算单元91、保护处理单元92和选择单元83之外，如图10所示，轴力计算单元73还包括减法器111、绝对值计算单元112、两个增益计算单元113、114以及乘法器115。此外，除了上限宽度计算单元101、加法器102、乘法器103、下限宽度计算单元104和减法器105之外，限制值计算单元91还包括两个乘法器116、117。乘法器116设置在上限宽度计算单元101与加法器102之间的计算路径上。乘法器117设置在下限宽度计算单元104与减法器105之间的计算路径上。

减法器111通过从由理想轴力计算单元81计算出的理想轴力F1减去由估算轴力计算单元82计算出的估算轴力F2来计算差值δ。绝对值计算单元112计算由减法器111计算出的差值δ的绝对值|δ|。

增益计算单元113基于由绝对值计算单元112计算出的绝对值|δ|来计算增益G_f。增益计算单元113使用指定差值δ的绝对值|δ|与增益G_f之间的关系的映射来计算增益G_f。该映射是横轴表示差值δ的绝对值|δ|并且纵轴表示增益G_f的映射，并且具有以下特性。也就是说，当差值δ的绝对值|δ|等于或小于"0"附近的值δ₁时，增益G_f保持为正的恒定值G1。当差值δ的绝对值|δ|超过"0"附近的值δ₁并且是等于或小于预定值δ₂的值时，增益G_f被设置为随着差值δ的绝对值|δ|增大而为较小的值。当差值δ的绝对值|δ|超过预定值δ₂时，增益G_f被设置为"0"。

增益计算单元114基于通过车速传感器501检测到的车速V计算增益G_v。增益计算单元114使用指定车速与增益G_v之间的关系的映射来计算增益G_v。该映射是横轴表示车速V并且纵轴表示增益G_v的映射，并且具有以下特性。也就是说，增益G_v被设置为随着车速V增大而为较小的值。斜率在车速V超过车速阈值V_th之前与之后改变，该斜率是增益G_v相对于车速V的增大的减小率。也就是说，在车速V超过车速阈值V_th之后的增益G_v相对于车速V的斜率小于当车速V等于或低于车速阈值V_th时的增益G_v相对于车速V的斜率。

乘法器115通过将增益计算单元113计算出的增益G_f与由增益计算单元114计算出的增益G_v相乘来计算最终增益G_fv。

乘法器116通过将由上限宽度计算单元101计算出的上限宽度F_U与最终增益G_fv相乘来计算最终上限宽度F_U。乘法器117通过将由下限宽度计算单元104计算出的下限宽度F_L与最终增益G_fv相乘来计算最终下限宽度F_L。

接下来，将描述第三实施方式的操作。如图11所示，由估算轴力计算单元82计算出的估算轴力F2相对于转向角θ_s或小齿轮角θ_p的变化具有滞后特性。当车速V越高时，滞后宽度W_h越小。相反，当车速V越低时，滞后宽度W_h越大。例如，当车速V越高时，估算轴力F2相对于转向角θ_s以更类似于直线的方式改变。因此，在无论车速V如何而总是设置关于估算轴力F2的恒定上限值F_UL和恒定下限值F_LL的情况下，担心设置的上限值F_UL和下限值F_LL不是与车速V对应的适当值。

在这方面，在该实施方式中，由上限宽度计算单元101计算出的上限宽度F_U和由下限宽度计算单元104计算出的下限宽度F_L与最终增益G_fv相乘，该最终增益反映与车速V对应的增益G_v。因此，当车速V越高时，上限宽度F_U和下限宽度F_L的值越小，并且当车速V越低时，上限宽度F_U和下限宽度F_L的值越大。也就是说，当车速V越高时，由上限宽度F_U和下限宽度F_L决定的用于理想轴力F1的限制宽度越小，并且当车速V越低时，由上限宽度F_U和下限宽度F_L决定的用于理想轴力F1的限制宽度越大。以这种方式，根据车速V优化上限宽度F_U和下限宽度F_L的值，并且进一步优化用于理想轴力F1的限制宽度。

此外，在该实施方式中，由上限宽度计算单元101计算出的上限宽度F_U和由下限宽度计算单元104计算出的下限宽度F_L与最终增益G_fv相乘，该最终增益反映与差值δ对应的增益G_f，该差值δ是理想轴力F1与估算轴力F2之间的差。因此，当差值δ越大时，上限宽度F_U和下限宽度F_L的值越小，并且当差值δ越小时，上限宽度F_U和下限宽度F_L的值越大。也就是说，当差值δ越大时，由上限宽度F_U和下限宽度F_L决定的用于理想轴力F1的限制宽度越小，并且当差值δ越小时，由上限宽度F_U和下限宽度F_L决定的用于理想轴力F1的限制宽度越大。以这种方式，根据差值δ优化上限宽度F_U和下限宽度F_L的值，并且进一步优化用于理想轴力F1的限制宽度。

在该实施方式应用于第二实施方式的情况下，如图9B所示，当估算轴力F2的绝对值小于理想轴力F1的绝对值时，根据差值δ调整上限宽度F_U和下限宽度F_L的值的配置是特别合适的。

例如，当车辆在诸如湿滑道路或积雪道路的低摩擦道路上行驶时，容易生成理想轴力F1与估算轴力F2之间的差值δ。原因如下所示。也就是说，理想轴力F1基于目标小齿轮角θ_p ^*来计算，因此理想轴力F1难以反映路面状态。另一方面，估算轴力F2基于提供给转动电机41并反映路面状态的电流I_b的值来计算，因此估算轴力F2容易反映路面状态。因此，估算轴力F2随着路面抓地力的减小而减小，而理想轴力F1成为与目标小齿轮角θ_p ^*对应的值而与轮胎的抓地力状态无关。因此，随着轮胎的路面抓地力减小，估算轴力F2的绝对值变为较小的值，并且因此理想轴力F1与估算轴力F2之间的差值δ变为较大的值。

在该实施方式中，随着轮胎的路面抓地力减小，也就是说，随着理想轴力F1与估算轴力F2之间的差值δ变为较大的值，用于理想轴力F1的限制宽度减小。因此，作为限制之后的理想轴力F1的最终轴力F_ax的值是更接近估算轴力F2的值。因此，可以更适当且迅速地通过方向盘11将轮胎的路面抓地力的减小作为转向反作用力通知给驾驶员。

此外，在该实施方式应用于第二实施方式的情况下，如图9C所示，当在车辆中发生过度转向时，根据差值δ调整上限宽度F_U和下限宽度F_L的值的配置也是合适的。

随着估算轴力F2的偏移量δF增大，理想轴力F1与估算轴力F2之间的差值δ变为较大的值。也就是说，随着估算轴力F2的偏移量δF增大，用于理想轴力F1的限制宽度减小，并且因此作为限制之后的理想轴力F1的最终轴力F_ax的值是更接近估算轴力F2的值。因此，最终轴力F_ax的值为"0"时的转向角θ_s(θ_s＝-θ₁₄)与接近实际轴力的估算轴力F2的值为"0"时的转向角θ_s(θ_s＝-θ₁₃)之间的差变得较小。此外，驾驶员通过方向盘11感受为驾驶员手中的感觉的转向反作用力为"0"时的转向角位置与估算轴力F2实际上为"0"的转向角位置之间的偏差量进一步减小。因此，即使当在车辆中发生过度转向时，驾驶员也能够将与接近实际轴力的轴力对应的转向反作用力感受为驾驶员手中的感觉，从而能够在更适当的时刻执行反转向。

顺便提及，在该实施方式应用于第一实施方式的情况下，如图7D所示，当在车辆中发生过度转向时，根据差值δ调整上限宽度F_U和下限宽度F_L的值的配置也是合适的。

此外，可以采用仅包括根据车速V调整上限宽度F_U和下限宽度F_L的值的配置以及根据差值δ调整上限宽度F_U和下限宽度F_L的值的配置中之一的配置作为轴力计算单元73。

因此，通过第三实施方式，除了第一实施方式中的效果之外，还可以获得以下效果。根据车速V调整上限宽度F_U和下限宽度F_L的值，并且进一步调整用于理想轴力F1的限制宽度。因此，可以根据差值δ优化上限宽度F_U和下限宽度F_L的值，并且进一步优化用于理想轴力F1的限制宽度。

根据差值δ调整上限宽度F_U和下限宽度F_L的值，并且进一步调整用于理想轴力F1的限制宽度。可以根据车速V优化上限宽度F_U和下限宽度F_L的值，并且进一步优化用于理想轴力F1的限制宽度。

以上实施方式可以在进行如下修改时被执行。在第一实施方式至第三实施方式中，可以在转向设备10中设置离合器。在这种情况下，如在图1中由双点链线所示，转向轴12和小齿轮轴13通过离合器21耦接。作为离合器21，采用通过励磁线圈的电连接和断开而连接和断开动态力的电磁离合器。控制装置50执行连接-断开控制以在连接与断开之间切换离合器21。当离合器21被断开时，方向盘11与转动轮16之间的动态力传递机械上断开。当离合器21被连接时，方向盘11与转动轮16之间的动态力传递机械上连接。

在第一实施方式至第三实施方式中，下面描述的(B1)至(B3)中的一个轴力可以用作由轴力计算单元73计算出的估算轴力。路面状态或车辆行为也反映在(B1)至(B3)的轴力中。

(B1)基于横向加速度和横摆角速度中至少之一计算的估算轴力

(B2)通过轴力传感器检测的轴力

(B3)通过轮胎力传感器检测的轮胎力或者基于轮胎力计算的轮胎轴力

在第一实施方式至第三实施方式中，理想轴力计算单元81基于目标小齿轮角θ_p ^*来计算理想轴力F1。然而，理想轴力计算单元81可以使用由小齿轮角计算单元61计算出的小齿轮角θ_p或由转向角计算单元51计算出的转向角θ_s来计算理想轴力F1。

在第一实施方式至第三实施方式中，可以采用不包括图3所示的加法器76的配置作为转向反作用力指令值计算单元52。在这种情况下，使用由转向角反馈控制单元75计算出的第二转向反作用力指令值T₂ ^*作为转向反作用力指令值T^*。

在第一实施方式至第三实施方式中，可以采用以下配置作为图3所示的转向反作用力指令值计算单元52。也就是说，在转向反作用力指令值计算单元52中，代替图3所示的目标转向扭矩计算单元71和扭矩反馈控制单元72，提供目标转向反作用力计算单元，该目标转向反作用力计算单元计算第一转向反作用力指令值T₁ ^*作为目标转向反作用力。目标转向反作用力计算单元例如使用三维映射来计算第一转向反作用力指令值T₁ ^*作为目标转向反作用力，该三维映射指定取决于车速V的目标转向反作用力与转向扭矩T_h之间的关系。

顺便提及，除转向扭矩T_h和车速V之外，目标转向反作用力计算单元还可以采用用于转动轴14的由轴力计算单元73计算出的轴力F_ax，并且可以基于所采用的转向扭矩T_h、车速V和轴力F_ax来计算第一转向反作用力指令值T₁ ^*。此外，目标转向反作用力计算单元可以仅采用由轴力计算单元73计算出的轴力F_ax，而不采用转向扭矩T_h和车速V，并且可以基于所采用的轴力F_ax计算第一转向反作用力指令值T₁ ^*作为目标转向反作用力。

在第一实施方式至第三实施方式中，在估算轴力F2为正值的情况下，上限宽度F_U和下限宽度F_L被设置为随着估算轴力F2的绝对值增大而逐渐减小至"0"。然而，可以以如下方式设置上限宽度F_U和下限宽度F_L。也就是说，在估算轴力F2为正值的情况下，与估算轴力F2为负值的情况类似，上限宽度F_U和下限宽度F_L保持为正的恒定值。

Claims (6)

1.一种用于转向设备(10)的控制装置(50)，所述转向设备(10)包括生成转向反作用力的反作用电机(31)，所述转向反作用力是给予转向轴的且在转向方向的相反方向上的扭矩，所述转向轴与转动轴之间的动态力传递被隔离，所述转动轴使转动轮转动，

所述控制装置(50)被配置成基于根据转向状态计算的指令值来控制所述反作用电机，

所述控制装置(50)的特征在于包括：

第一计算电路(81)，其被配置成基于能够被转换成旋转体的旋转角的状态变量来计算第一轴力，所述第一轴力是作用在所述转动轴上的理想轴力，所述旋转体根据方向盘的运动而旋转；

第二计算电路(82)，其被配置成基于反映路面状态或车辆行为的状态变量来计算第二轴力，所述第二轴力是作用在所述转动轴上的力；以及

第三计算电路，其被配置成参考所述第二轴力来设置限制值，所述限制值是限制所述第一轴力的变化范围的值，所述第三计算电路被配置成使用所述限制值、通过所述第一轴力被限制的限制处理的执行来计算最终轴力，所述最终轴力被反映在所述指令值中。

2.根据权利要求1所述的用于所述转向设备(10)的控制装置(50)，其特征在于，所述第三计算电路被配置成计算如下轴力作为所述最终轴力，所述轴力具有所述限制处理之后的所述第一轴力和所述第二轴力的性质并且具有较小的绝对值。

3.根据权利要求1所述的用于所述转向设备(10)的控制装置(50)，其特征在于，所述第三计算电路被配置成计算所述限制处理之后的所述第一轴力作为所述最终轴力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于所述转向设备(10)的控制装置(50)，其特征在于，所述第三计算电路被配置成根据车速调整所述限制值。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于所述转向设备(10)的控制装置(50)，其特征在于，所述第三计算电路被配置成根据所述第一轴力与所述第二轴力之间的差值调整所述限制值。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于所述转向设备(10)的控制装置(50)，其特征在于，所述第二计算电路(82)被配置成基于作为所述状态变量被提供给转动电机的电流的值来计算所述第二轴力，所述转动电机是给予所述转动轴的转动力的生成源。

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