CN115916631A - 用于车辆的转向系统 - Google Patents

Abstract

提供一种用于车辆的线控转向式转向系统，其能够减小或消除齿条在齿条端部处产生的冲击噪声。转向系统的控制单元被配置成根据转向角确定目标被转向角(αt)并驱动转向致动器以使被转向角与目标被转向角一致，并且根据车轮的被转向状态确定目标反作用力(Tt)并驱动反作用力致动器以使反作用力与目标反作用力一致。控制单元还被配置成对目标被转向角设定最大限制(αmC)，该最大限制是小于由转向机构施加的车轮的物理最大被转向角(αmP)的值。

Description

用于车辆的转向系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的线控转向式转向系统。

背景技术

已知一种用于车辆的线控转向式转向系统，其包括：转向构件，该转向构件例如是被配置成由车辆操作者操作的方向盘；以及转向机构，该转向机构与转向构件机械地分离并且被配置成改变车轮的被转向角。转向机构由产生驱动力的转向致动器驱动以改变车轮的被转向角。反作用力致动器响应于转向操作向转向构件施加反作用力。在先前提出的线控转向式转向系统中，当车速为零并且方向盘的旋转角持续处于与转向机构的齿条端部位置相对应的值超过规定时间段时，控制单元使反作用力致动器产生反作用力。例如参见专利文献1。根据该现有技术，控制单元通过将转向反作用力增大到大于正常值来促使车辆操作者将方向盘从该角度位置(齿条端部位置)转动离开，从而可以减小转向致动器上的负载。

引用文献列表

专利文献

[专利文献1]JP2007-153109A

发明内容

技术问题

根据专利文献1所公开的发明，方向盘的反作用力直到方向盘被操作到与齿条端部位置对应的旋转角之后才变得比通常大，并且保持规定时间段。因此，当以较大的力操作方向盘时，齿条会在齿条端部处产生冲击声。另外，由于转向系统的组成部件的尺寸误差、工厂组装时的组装误差、帮助车辆向前直行的控制单元的控制动作、车辆维护时的对准调节等，方向盘或转向机构的转向中心可能偏离设计的机械中心。在这种情况下，转向中心可能偏离设计的机械中心位置。在这种情况下，在车轮被转向角达到设计最大被转向角之前，齿条可能与齿条端部碰撞。因此，存在改进的空间。

鉴于现有技术的这种问题，本发明的主要目的是提供一种用于车辆的线控转向式转向系统，其能够减小或消除齿条在齿条端部处产生的冲击噪声，并且即使当方向盘或转向机构的转向中心偏离设计的机械中心时，也允许车轮被转向到设计最大被转向角。

问题的解决方案

为了实现该目的，本发明提供一种用于车辆(2)的转向系统(1)，所述用于车辆的转向系统包括：转向构件(10)，所述转向构件被配置成接收转向操作；转向机构(11)，所述转向机构与所述转向构件机械地分离并且包括齿条，所述齿条经由所述齿条的运动使车轮转向；转向角传感器(21)，所述转向角传感器检测所述转向构件的转向角(β)；被转向角传感器(32)，所述被转向角传感器检测所述车轮的被转向角(α)；转向致动器(12)，所述转向致动器被配置成向所述转向机构提供驱动力；反作用力致动器(13)，所述反作用力致动器被配置成响应于所述转向操作而向所述转向构件施加反作用力；以及控制单元(15)，所述控制单元被配置成根据所述转向角(β)确定目标被转向角(αt)并驱动所述转向致动器以使所述被转向角(α)与所述目标被转向角一致，并且根据所述车轮的被转向状态确定目标反作用力(Tt)并驱动所述反作用力致动器以使所述反作用力与所述目标反作用力一致，其中，所述控制单元被配置成对所述目标被转向角设定控制最大被转向角(αmC)，所述控制最大被转向角是小于由所述转向机构施加的所述车轮的物理最大被转向角(αmP)的值。

通过这样将车轮的目标被转向角设定为小于物理最大被转向角的值，即使转向构件以大的力操作，也防止齿条到达齿条端部，从而防止产生冲击噪声。此外，即使当方向盘或转向机构的转向中心偏离设计的机械中心时，车轮也可以被转向到最大被转向角或设计最大被转向角。

优选地，所述控制单元被配置成产生转向限制反作用力(Ts1)，所述转向限制反作用力(Ts1)限定所述转向构件的与所述控制最大被转向角相对应的最大转向控制限制角(βmC)。

因此，当车轮的被转向角已经达到目标被转向角的最大限制时，转向限制反作用力被施加到转向构件，使得可以通知车辆操作者车轮的被转向角从施加到转向构件的反作用力达到控制最大被转向角(αmC)。

优选地，所述用于车辆的转向系统还包括限定所述转向构件的物理最大转向角(βmP)的物理止动器(43)，所述最大转向控制限制角小于所述物理最大被转向角(βmC<βmP)。

因此，即使在系统故障的情况下，物理止动器也起到限制转向构件旋转的故障安全措施的作用。在正常情况下，由于最大转向控制限制角小于物理最大被转向角，因此即使当车辆操作者以较大的力朝向物理最大被转向角操作转向构件时，转向限制反作用力也以防止转向构件与物理止动器碰撞的方式施加到转向构件。

优选地，当尽管所述车辆正向前直行但所述被转向角偏离0度时，所述控制单元被配置成校正规定关系，使得当前目标被转向角对应于所述转向构件的零转向角位置(β＝0位置)。

因此，当尽管车辆正向前直行但被转向角偏离0度时，目标被转向角和转向角之间的关系被校正为使得当转向构件处于β＝0位置时车辆正向前直行。

优选地，所述控制单元根据所述车辆的横摆率(γ)确定所述车辆正向前直行。

当车辆的横摆率(γ)基本为0时，控制单元可确定车辆正向前直行。由于目标被转向角和转向角之间的关系可以在车辆的横摆率基本为0时被校正，并且车辆因此正向前直行，所以防止了车辆操作者在正向前直行时感到不适。

优选地，所述控制单元被配置成校正所述规定关系，使得所述控制最大被转向角(αmC)在两个转向方向上是相同的值。

因此，当转向构件处于β＝0位置时，使车辆向前直行，而不需要转向系统的性能或特性的任何改变。

优选地，所述控制单元被配置成校正所述规定关系，使得两个转向方向上的所述控制最大被转向角(αmCL、αmCR)被改变为单独的值，而不改变与两个转向方向上的所述控制最大被转向角(αmC)相对应的所述转向机构(11)的被转向位置。

由此，即使转向系统的性能或特性有微小的改变，也能够确保在转向构件处于β＝0位置时车辆向前直行。

优选地，在改变两个转向方向上的所述控制最大被转向角(αmCL、αmCR)时，所述控制单元改变所述规定关系，使得两个转向方向上的控制最大转向角(βmCL、βmCR)被改变为单独的值，以便对应于所述控制最大被转向角(αmCL、αmCR)的改变。

因此，即使可能在两个转向方向上的转向角的最大值和被转向角的最大值中引起轻微的差异，并且转向系统的性能可能因此受到轻微的影响，除了刚好在转向范围的限制之前的小角度范围之外，可以在不引起转向印象的任何改变的情况下校正规定关系。

优选地，在改变两个转向方向上的所述控制最大被转向角(αmCL、αmCR)时，所述控制单元改变所述规定关系，使得被转向的所述车轮的所述被转向角与所述转向构件的所述转向角的传动比在所述两个转向方向之间不同地改变，而不改变所述转向构件的控制最大转向角(βmC)。

因此，即使车轮在两个转向方向之间被转向的方式存在微小的差异(被转向角的增大/减小)，也可以在不引起最大转向角改变的情况下校正规定关系。

发明的有益效果

因此，本发明提供了一种用于车辆的线控转向式转向系统，其能够减小或消除齿条在齿条端部处产生的冲击噪声，并且即使当方向盘或转向机构的转向中心偏离设计的机械中心时，也允许车轮被转向到设计最大被转向角。

附图说明

[图1]图1是根据本发明实施方式的转向系统的示意图。

[图2]图2是转向构件的简化截面图。

[图3]图3是示出转向构件的转向角与前轮的被转向角之间的关系的示例的示意图。

[图4]图4A和图4B是示出转向构件的转向角与前轮的被转向角之间的关系的示例的示意图。

[图5]图5A和图5B是示出转向构件的转向角与前轮的被转向角之间的关系的另一示例的示意图。

[图6]图6A和图6B是分别示出在进行规定的校正之前和之后转向构件的转向角与前轮的被转向角之间的关系的特性的示意图。

[图7]图7A和图7B是示出在进行规定的校正之前和之后转向构件的转向角与前轮的被转向角之间的关系的特性的示意图。

具体实施方式

下面描述根据本发明实施方式的用于车辆2的转向系统1。如图1所示，转向系统1包括线控转向(SBW)式转向系统。装配有转向系统1的车辆2是具有左右前轮3和左右后轮(图中未示出)的四轮车辆。左右前轮3经由各自的转向节7被车身8(图1中仅示出了其下部的轮廓)支撑，使得前轮3的被转向角α可以改变，并且前轮3因此用作可转向轮。被转向角α是指前轮3相对于俯视图中的前后方向的角度。因此，转向系统1改变前轮3的被转向角α。

转向系统1包括能旋转地设置在车身8上的转向构件10、用于使前轮3转向的转向机构11、用于向转向机构11施加驱动力的转向致动器12、向转向构件10施加反作用扭矩T的反作用力致动器13、以及控制反作用力致动器13和转向致动器12的控制单元15。转向系统1可以是包括各设置有转向致动器12、反作用力致动器13和控制单元15的多组的冗余系统。

转向构件10接受车辆操作者的转向操作。转向构件10包括由车身8能旋转地支撑的转向轴18和设置在转向轴18的端部处的方向盘19。转向轴18由设置在车身8上的转向柱20能旋转地支撑，并且转向轴18的后端从转向柱20向后突出。方向盘19连接到转向轴18的后端，以便与转向轴18一体地旋转。

反作用力致动器13包括经由齿轮机构连接到转向轴18的电动马达。当驱动反作用力致动器13时，驱动力作为旋转力传递到转向轴18。反作用力致动器13向转向构件10施加旋转扭矩。由反作用力致动器13响应于转向操作而施加到转向构件10的扭矩被称为反作用扭矩T。

转向系统1还设置有转向角传感器21，该转向角传感器21检测转向轴18绕其中心轴线的旋转角作为转向角β。转向角传感器21可以是本身已知的旋转编码器。此外，转向系统1设置有扭矩传感器22，该扭矩传感器22检测施加到转向轴18的扭矩作为转向扭矩Ts。扭矩传感器22检测施加到转向轴18的位于方向盘19和反作用力致动器13之间的部分的转向扭矩Ts。转向扭矩Ts由车辆操作者施加到方向盘19的操作扭矩和反作用力致动器13施加到转向轴18的反作用扭矩T确定。扭矩传感器22可以包括本身已知的扭矩传感器，例如磁致伸缩扭矩传感器或应变计，或者可替代地，转向扭矩可以根据流过反作用力致动器13的电动马达的电流值来估计。

转向系统1还包括检测反作用力致动器13的旋转角θ的第一旋转角传感器23。第一旋转角传感器23可以是本身已知的解算器或旋转编码器。

转向机构11具有在车辆横向方向上延伸的齿条26。齿条26由齿轮箱27支撑，以便能在车辆横向方向上移动。齿条26的左端和右端分别连接到转向节7，转向节7经由相应的拉杆30支撑左右前轮3。当齿条26在车辆横向方向上移动时，前轮3的被转向角α改变。转向机构11与转向构件10机械地分离。

转向致动器12包括电动马达。转向致动器12根据来自控制单元15的信号使齿条26在车辆横向方向上移动，并且相应地改变左右前轮3的被转向角α。

转向系统1还设置有检测转向致动器12的旋转角θ的第二旋转角传感器31。第二旋转角传感器31可以是本身已知的解算器或旋转编码器。此外，转向系统1具有检测前轮3的被转向角α的被转向角传感器32。在本实施方式中，被转向角传感器32包括检测齿条位置(齿条26沿车辆横向方向的位置)的齿条行程传感器，并且前轮3的被转向角α由齿条位置确定。

控制单元15由包括CPU、存储器、用于存储程序的存储设备等的电子控制单元组成。转向角传感器21、扭矩传感器22、第一旋转角传感器23、第二旋转角传感器31和被转向角传感器32连接到控制单元15。基于来自这些传感器的信号，控制单元15获取与转向角β、转向扭矩Ts、反作用力致动器13的旋转角θ、转向致动器12的旋转角θ、被转向角α对应的信号。此外，控制单元15连接到车速传感器33、横摆率传感器34和横向加速度传感器35，并且获取与车速V、横摆率γ和横向加速度Gy对应的信号。

控制单元15连接到反作用力致动器13和转向致动器12以控制反作用力致动器13和转向致动器12。控制单元15根据转向角β控制转向致动器12，并且根据被转向角α控制反作用力致动器13。

下面讨论控制单元15在SBW模式下的控制动作模式。控制单元15根据由转向角传感器21检测到的转向角β来计算目标被转向角αt。控制单元15可以通过例如将转向角β乘以预定传动比K来计算目标被转向角αt(αt＝β×K)。传动比K可以优选为0.01至0.5，更优选为0.125。控制单元15根据目标被转向角αt和实际被转向角α之间的偏差Δα(＝αt－α)来计算要供应到转向致动器12的第一电流值A1，使得被转向角α与目标被转向角αt一致。因此，控制单元15根据偏差Δα执行转向致动器12的反馈控制。随着偏差Δα的增大，供应到转向致动器12的第一电流值A1增大，转向致动器12的输出增大，并且被转向角α的改变量增大。

控制单元15根据前轮3的被转向状态、特别是根据偏差Δα来计算将在反作用力致动器13中产生的目标反作用扭矩Tt。目标反作用扭矩Tt可以通过将Δα乘以预定系数来计算。然后，控制单元15根据计算出的目标反作用扭矩Tt来计算要供应到反作用力致动器13的第二电流值A2。可以参照预定映射，与目标反作用扭矩Tt相对地确定要供应到反作用力致动器13的第二电流值A2。可替代地，控制单元15可以参照预定映射，根据偏差Δα来确定第二电流值A2。目标反作用扭矩Tt和第二电流值A2的值随着被转向角α的偏差Δα的增加而变大。

控制单元15将第二电流值A2供应到反作用力致动器13，并且在反作用力致动器13中产生相应的驱动力。由反作用力致动器13产生的驱动力作为反作用扭矩T施加到转向轴18，该反作用扭矩T与车辆操作者的操作输入相反。结果，车辆操作者可以接收施加到方向盘19的抵抗转向操作的反作用力(阻力)。

图2是转向构件10的示意性截面图。如上所述，转向轴18由转向柱20能旋转地支撑。如图2所示，突起41形成在转向轴18的外表面上，并且用于容纳突起41的容纳凹槽42形成在转向柱20上。容纳凹槽42在小于360度的角度范围内形成在转向柱20的内周边上，并且限定容纳凹槽42的相应端部的端壁形成限制突起41的运动的物理止动器43。

当方向盘19顺时针转动时，突起41最终与右侧的物理止动器43接触，右侧的物理止动器43在转向构件10的顺时针旋转中限定物理最大转向角βmP。相反地，当方向盘19逆时针转动时，突起41最终与左侧的物理止动器43接触，左侧的物理止动器43在转向构件10的逆时针旋转中限定物理最大转向角βmP。顺时针旋转和逆时针旋转中这两个物理最大转向角βmP之间的中点是转向构件10的机械中心。

类似的物理限制被提供给前轮3，或者特别地提供给转向机构11。允许前轮3在每个方向上仅被转向到物理最大被转向角αmP。物理最大被转向角αmP可以以各种方式限定，但通常限定为转向机构11的行程终点，其通常称为“齿条端部”。顺时针旋转和逆时针旋转中的这两个行程终点之间的中点是转向机构11的机械中心，其通常是车辆2向前直行时前轮3的位置，或者是被转向角α为0度时转向机构11的被转向中心。物理最大转向角βmP可以对应于物理最大被转向角αmP(αmP＝βmP×K)。当前轮3被转向到齿条端部时，产生冲击噪声，并且转向机构11的机械耐久性因冲击而劣化。希望避免这种噪声和耐久性的劣化。

根据本实施方式，转向构件10的控制最大转向角βmC在每个旋转方向上被设定为比物理最大转向角βmP提前角度β0。在根据转向角β计算目标被转向角αt时，随着转向角β增大，前轮3的被转向角α以相应的方式增大。然而，一旦转向角β增大超过控制最大转向角βmC，则对转向致动器12的命令被限制为对应于控制最大转向角βmC的控制最大被转向角αmC。换言之，当转向构件10转动超过控制最大转向角βmC时，前轮3仅被转向到控制最大被转向角αmC。控制最大被转向角αmC比物理最大被转向角αmP小α0。再次，αmC＝βmC×K，并且α0＝β0×K。

施加到转向构件10的反作用扭矩T通常被控制成根据被转向角α与目标被转向角αt的偏差Δα而增大。然而，当转向角β等于或大于控制最大转向角βmC时，控制单元15向转向构件10施加转向限制反作用扭矩Ts1，以防止转向构件10转动超过控制最大转向角βmC。转向限制反作用扭矩Ts1是基本上大于在其他情况下可能产生的反作用扭矩T的正常值的值。控制单元15计算需要供应到反作用力致动器13以产生转向限制反作用扭矩Ts1的第二电流值A2。

因此，一旦前轮3的转向角β达到控制最大转向角βmC，并且因此前轮3的被转向角α达到控制最大被转向角αmC，转向限制反作用扭矩Ts1作为反作用扭矩T施加到转向构件10。结果，车辆操作者可以认识到前轮3的被转向角α已经达到从转向构件10接收的反作用力的最大程度，并且被促使转向构件10不过度转动。

转向构件10的转向角β与前轮3的被转向角α之间的关系在下文中参照图3至图5以更具体的方式进行讨论。

图3是示出转向构件10的转向角β与前轮3的被转向角α之间的关系的示例的图。如图3所示，当在工厂组装车辆2时，转向构件10被组装成使得转向角β为0度的转向构件10的转向中心对应于其机械中心。这里，“转向中心”是指转向构件10的标称中心或设计中心。因此，转向构件10的角度范围关于转向中心对称。转向构件10可以从转向中心转向任一方向，直到到达转向终点(其可以由机械止挡件限定)。类似地，前轮3(转向致动器12)具有被转向中心，该被转向中心是转向机构11的标称中心或设计中心，并且前轮3可以从被转向中心转向任一方向，直到到达被转向终点(其可以由通常称为“齿条端部”的机械止挡件限定)。转向机构11被组装成使得被转向角α为0度的转向机构11的被转向中心对应于其机械中心。

此外，根据本实施方式，由于通过转向限制反作用扭矩Ts1防止前轮3的被转向角α超过控制最大被转向角αmC，并且控制最大被转向角αmC比物理最大被转向角αmP小了角度α0，因此即使当转向构件10被强制转动时，也防止转向机构11被驱动到齿条端部，可以避免来自转向机构11的冲击噪声的产生。用于转向构件10的物理止动器43是可选的，并且也可以省略。然而，在转向系统1出现故障的情况下，物理止动器43用作限制转向构件10旋转的故障安全措施。

图4A和图4B是示出转向构件10的转向角β与前轮3的被转向角α之间的关系的不同示例的图。图4A示出了提供物理最大转向角βmP和物理最大被转向角αmP，但不提供控制最大转向角βmC和控制最大被转向角αmC的情况。图4B示出了除了物理最大转向角βmP和物理最大被转向角αmP之外还提供了控制最大转向角βmC和控制最大被转向角αmC的情况。

理想地，转向机构11被组装成使得转向机构11的转向中心(α＝0°)对应于其机械中心，并且转向角β＝0°对应于被转向角α＝0°，并且转向构件10可以从转向中心转向任一方向，直到到达转向终点。然而，如图4A所示，转向柱组件可以在工厂组装，使得转向角β为零(β＝0位置)的转向中心对应于转向构件10的角度位置，该角度位置由于制造/组装误差而从转向构件10的机械中心向左(逆时针方向)偏移β1。这里，β1需要小于β0。

由于β＝0位置从转向构件10的机械中心向左(逆时针方向)偏移β1，因此当转向构件10逆时针方向转动时，转向构件10的转向角β在前轮3的被转向角达到左侧的物理最大被转向角αmP之前达到物理最大转向角βmP。该情况下的最大被转向角比物理最大被转向角αmP小α1(α1＝β1×K)。

相反，当转向构件10沿顺时针方向转动时，前轮3的被转向角在转向构件10的转向角达到物理最大转向角βmP之前达到右侧的物理最大被转向角αmP。结果，齿条26到达齿条端部，并且产生冲击噪声。此外，前轮3的被转向角α的角度范围关于被转向中心不对称(被转向角α向左的最大角度范围比向右的最大角度范围小了角度α1)。结果，不能像右转那样急剧地进行左转，并且车辆2的最小转弯圈在逆时针方向上大于在顺时针方向上。

在本实施方式中，控制单元15被配置成基于转向构件10的转向角β将对转向致动器12的命令限制为关于顺时针旋转和逆时针旋转的控制最大转向角βmC。换言之，即使当转向构件10相对于转向限制反作用扭矩Ts1转动超过控制最大转向角βmC时，转向致动器12也不会使前轮3转向超过与控制最大转向角βmC相对应的控制最大被转向角αmC(αmC＝βmC×K)。

图4B示出了本实施方式的典型操作模式。如图4B所示，即使当转向构件10的转向中心(β＝0°)相对于机械中心逆时针偏移β1时，控制最大转向角βmC也可以通过β＝0位置的每一侧上的相同角度(或以对称方式)来设定。同样地，控制最大被转向角αmC通过α＝0位置的每一侧上的相同角度(或以对称方式)来设定。由于控制最大被转向角αmC被选择为在每侧的物理最大被转向角αmP内(αmC<αmP)且β1<β0，所以永远不会到达齿条端部，从而可以避免冲击噪声和耐久性的劣化。此外，被转向角α的范围在任一侧是相同的，使得对于右转和左转，最小转弯半径是相同的。

在车辆离开工厂之后，车辆2的转向特性可能会改变，并且在这种情况下，即使转向构件10的转向角β为0°，车辆2也可能不会向前直行。这可能由轮胎和悬架衬套随时间的磨损、轮胎的更换等引起。当作为维护工作的一部分不正确地执行车轮对准(前束角对准)使得当转向角β不为零时车辆2向前直行时，可能发生类似的情况。此外，当在道路中存在倾斜或横向坡度时，车辆在转向构件10处于β＝0位置的情况下可能不会向前直行。

当横摆率γ为0且横向加速度Gy大于0时，车辆2可能由于路面倾斜而横向倾斜。在这种情况下，控制单元15调节转向构件10的转向角β与前轮3的被转向角α之间的关系，使得车辆2在转向角β保持在0°的情况下向前直行。当横摆率γ为0且横向加速度Gy也为0，并且车辆2在转向角β保持在0°的情况下仍在任一方向上转向时，轮胎或悬架的特性很可能已经改变，并且这已经导致车辆2在任一方向上摆动。在这种情况下，控制单元15调节转向构件10的转向角β与前轮3的被转向角α之间的关系，使得车辆2在转向角β保持在0°的情况下向前直行。

为了确保车辆2在转向构件10处于β＝0位置的情况下向前直行，即使在这种情况下，控制单元15也可以配置成根据需要改变转向角β和被转向角α之间的关系。假设车辆2正向前直行。这可以通过检测车速V等于或高于预定值并且横摆率γ基本为0来确定。然后，来自转向角传感器21的信号被校正，使得转向构件10的β＝0位置对应于前轮3的当前被转向角α。换言之，当车辆2正向前直行时，控制单元15处理来自转向角传感器21的信号，使得在转向构件10设定在β＝0位置的情况下，由控制单元15产生的目标被转向角αt与当前被转向角α一致。因此，只要车辆2正向前直行，就确保转向构件10处于β＝0位置。

图5A和图5B是示出转向构件10的转向角β与前轮3的被转向角α之间的关系的具体示例的图。此外，图5A示出了提供物理最大转向角βmP和物理最大被转向角αmP，但不提供控制最大转向角βmC和控制最大被转向角αmC的情况。图5B示出了除了物理最大转向角βmP和物理最大被转向角αmP之外还提供了控制最大转向角βmC和控制最大被转向角αmC的情况。

参见图5A，在该示例中，在车辆2离开工厂之后或在涉及车轮对准调节的维护工作之后，车辆2的特性已经改变，使得前轮3被要求转向一角度α2以便保持车辆2向前直行。这对驾驶员造成不适，因为转向构件10必须从β＝0位置转动相应的角度β2以使车辆2向前直行。再次，要求α2<α0且β2<β0。

因此，控制单元15通过使转向构件10的转向中心(β＝0处)从在工厂或维护工作之后设定的被转向中心(例如，机械中心)向左偏移角度β2来校正转向构件10的转向角β与前轮3的被转向角α之间的关系，其结果是车辆2在转向构件10处于β＝0位置的情况下向前直行，如图5A所示。当转向构件10逆时针转动时，前轮3在转向角β达到物理最大转向角βmP之前被转向到物理最大被转向角αmP。结果，在齿条端部产生噪声。此外，即使当到达齿条端部时，有效被转向角α(其可以由最小转弯半径表示)也减小了角度α2。

当转向构件10一直顺时针转动直到达到物理最大转向角βmP时，前轮3也被转向到物理最大被转向角αmP。然而，前轮3的物理最大被转向角αmP由于校正而相对于齿条端部之前的位置偏移了角度α2，并且不会在齿条端部处产生噪声。

图5B示出了本实施方式的典型操作模式。此外，在这种情况下，控制单元15通过使β＝0处的转向中心从在工厂或维护工作时设定的被转向中心(例如，机械中心)向左偏移角度β2来校正转向构件10的转向角β与前轮3的被转向角α之间的关系，其结果是车辆2在转向构件10处于β＝0位置的情况下向前直行，如图5B所示。此外，控制最大转向角βmC相对于在工厂或维护工作时设定的转向机构11的机械中心沿逆时针方向偏移了角度β2。即，控制最大被转向角αmC相对于在工厂或维护工作时设定的转向构件10的转向中心(例如，机械中心)沿逆时针方向偏移了角度α2。

当转向构件10一直逆时针转动直到达到控制最大转向角βmC时，前轮3也被转向到控制最大被转向角αmC。由于控制最大转向角βmC小于物理最大转向角βmP，并且控制最大被转向角αmC小于物理最大被转向角αmP，因此不会到达齿条端部，并且不会产生冲击噪声。

当转向构件10一直顺时针转动直到达到控制最大转向角βmC时，前轮3也被转向到控制最大被转向角αmC。再次，由于控制最大转向角βmC小于物理最大转向角βmP，并且控制最大被转向角αmC小于物理最大被转向角αmP，因此不会到达齿条端部，并且不会产生冲击噪声。此外，前轮3的角度范围相对于β＝0位置对称，使得最小转弯半径对于右转和左转是相同的。

根据以上的说明可知，在本实施方式中，控制单元15将目标被转向角αt与转向角β之间的关系从图6A所示的关系校正为图6B所示的关系。更具体地，在校正目标被转向角αt与转向角β之间的关系时，控制单元15将目标被转向角αt的控制最大被转向角αmC设定为对于两个转向方向(右和左)相同的值。因此，车辆2可以被配置成当转向构件10处于β＝0位置时向前直行而不改变转向系统1的性能和特性。

图7A和图7B示出了对图6A所示的原始关系进行校正之后的转向角β和被转向角α之间的关系的其他示例。在图7A和图7B所示的示例中，控制单元15将控制最大被转向角αmC的值改变为用于左转和右转的各个值，或者改变为左控制最大被转向角αmCL和右控制最大被转向角αmCR，而不改变与控制最大被转向角αmC相对应的转向机构11的被转向位置，该控制最大被转向角αmC是用于右转和左转的目标被转向角αt的限制值。结果，尽管转向系统1的性能或特性可以稍微改变，但是当转向构件10位于β＝0位置时，可以使车辆2向前直行。

当改变左右控制最大被转向角αmC的值时，控制单元15可以将控制最大转向角βmC改变为单独的值，或者改变为左控制最大转向角βmCL和右控制最大转向角βmCR，以便对应于目标被转向角αt的左控制最大被转向角αmCL和右控制最大转向角αmCR的改变，如图7A所示。结果，转向角β的最大值和被转向角α的最大值在左右是不同的，并且尽管转向系统1的性能改变，但在它们达到最大值之前的角度区域中的转向感觉不变。然而，可以校正上述关系。

可替代地，如图7B中所示，当改变左右控制最大被转向角αmC的值时，控制单元15可以将被转向角αt与转向角β的传动比K选择为用于左转和右转的不同值或左传动比KL和右传动比KR，而不改变控制最大转向角βmC。因此，即使在两个转向方向之间车轮转向的方式上存在微小的差异(被转向角的增大/减小)，也能够在不引起任一转向方向上的控制最大转向角βmC的改变的情况下校正规定关系。然而，可以校正上述关系。

已经根据特定实施方式描述了本发明，但是本发明不限于这样的实施方式，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式进行修改。例如，在上述实施方式中，控制单元15被配置成改变转向构件10的转向角β与前轮3的被转向角α之间的关系，使得车辆2在转向角β保持在0°的情况下向前直行。这可以在工厂或商店中进行，从而改变规定关系，并且永久地或长时间地保持固定。可替代地，这可以实时地进行，使得可以响应于道路状况的变化来校正关系。例如，根据来自车辆2的速度、横摆率γ和横向加速度Gy的输出，控制单元15可以调节上述关系。

此外，在不脱离本发明的要旨的情况下，可以适当地改变每个构件和部件的具体配置、布置、数量、角度、程序等。此外，在上述实施方式中示出的所有部件对于本发明不是必要的，并且可以适当地选择和省略而不脱离本发明的要旨。

附图标记列表

1：转向系统 2：车辆

3：前轮 10：转向构件

11：转向机构 12：转向致动器

13：反作用力致动器 15：控制单元

18：转向轴 19：方向盘

20：转向柱 21：转向角传感器

32：转向角传感器 43：物理止动器

α：被转向角αt：目标被转向角

αmP：物理最大被转向角αmC：控制最大转向角

β：转向角βmP：物理最大转向角

βmC：控制最大转向角γ：横摆率

T：反作用扭矩Ts1：转向限制反作用扭矩

Tt：目标反作用扭矩

Claims (9)

1.一种用于车辆的转向系统，所述用于车辆的转向系统包括：

转向构件，所述转向构件被配置成接收转向操作；

转向机构，所述转向机构与所述转向构件机械地分离并且包括齿条，所述齿条经由所述齿条的运动使车轮转向；

转向角传感器，所述转向角传感器检测所述转向构件的转向角；

被转向角传感器，所述被转向角传感器检测所述车轮的被转向角；

转向致动器，所述转向致动器被配置成向所述转向机构提供驱动力；

反作用力致动器，所述反作用力致动器被配置成响应于所述转向操作而向所述转向构件施加反作用力；以及

控制单元，所述控制单元被配置成根据所述转向角确定目标被转向角并驱动所述转向致动器以使所述被转向角与所述目标被转向角一致，并且根据所述车轮的被转向状态确定目标反作用力并驱动所述反作用力致动器以使所述反作用力与所述目标反作用力一致，

其中，所述控制单元被配置成对所述目标被转向角设定控制最大被转向角，所述控制最大被转向角是小于由所述转向机构施加的所述车轮的物理最大被转向角的值。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的转向系统，其中，所述控制单元被配置成产生转向限制反作用力，所述转向限制反作用力限定所述转向构件的与所述控制最大被转向角相对应的最大转向控制限制角。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的转向系统，其中，所述用于车辆的转向系统还包括限定所述转向构件的物理最大转向角的物理止动器，所述最大转向控制限制角小于所述物理最大被转向角。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于车辆的转向系统，其中，当尽管所述车辆正向前直行但所述被转向角偏离0度时，所述控制单元被配置成校正规定关系，使得当前目标被转向角对应于所述转向构件的0度位置。

5.根据权利要求4所述的用于车辆的转向系统，其中，所述控制单元根据所述车辆的横摆率确定所述车辆正向前直行。

6.根据权利要求4所述的用于车辆的转向系统，其中，所述控制单元被配置成校正所述规定关系，使得所述控制最大被转向角在两个转向方向上是相同的值。

7.根据权利要求4所述的用于车辆的转向系统，其中，所述控制单元被配置成校正所述规定关系，使得两个转向方向上的所述控制最大被转向角被改变为单独的值，而不改变与两个转向方向上的所述控制最大被转向角相对应的所述转向机构的被转向位置。

8.根据权利要求7所述的用于车辆的转向系统，其中，在改变两个转向方向上的所述控制最大被转向角时，所述控制单元改变所述规定关系，使得两个转向方向上的控制最大转向角被改变为单独的值，以便对应于所述控制最大被转向角的改变。

9.根据权利要求7所述的用于车辆的转向系统，其中，在改变两个转向方向上的所述控制最大被转向角时，所述控制单元改变所述规定关系，使得被转向的所述车轮的所述被转向角与所述转向构件的所述转向角的传动比在所述两个转向方向之间不同地改变，而不改变所述转向构件的控制最大转向角。

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