CN1978266A - 车辆转向控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线控转向系统，设有驾驶者操作单元、转向单元、备用机构、转向反作用致动器、车轮转向致动器和控制器。备用机构可选择用于通过第一轴机械连接驾驶者操作单元与转向单元，以便当机械连接驾驶者操作单元与转向单元时，将来自驾驶者操作单元的输入扭矩传递到转向单元。转向反作用致动器用于将转向反作用扭矩施加于驾驶者操作单元。车轮转向致动器用于通过第二轴将车轮转向扭矩施加于转向单元。控制器用于控制车轮转向致动器和转向反作用致动器。控制器构造为基于车轮转向致动器的操作参数控制转向反作用致动器。

Description

车辆转向控制装置

技术领域

本发明涉及车辆转向控制装置，具体但非排它地涉及用于采用线控转向系统的车辆的转向控制装置，在该线控转向系统中，在正常使用过程中，操纵部分和被操纵部分机械断开，然而在发生故障的情况下，可以借助例如离合器等备用机构机械连接。本发明的内容还涉及系统、控制器、方法和车辆。

背景技术

这里已知例如日本公开专利申请No.2002-145098，该申请提供了这样一种用于车辆的转向控制系统：即，为了经由车辆方向盘将与路面和车辆轮胎之间接触有关的路面信息提供给驾驶者，该转向控制系统构造为控制一种转向反作用致动器。在已知系统中，第一和第二致动器逐次与转向齿条连接，并设置为通过将车轮转向扭矩或力施加到转向齿条来使车辆转向。该致动器与备用机构机械连接，以便在意外事故或某一电动机出现故障的情况下提供可靠的转向。用于执行转向反作用控制的转向反作用扭矩基于由传感器测量的转向齿条的转向角来计算，并且用来控制转向反作用致动器，从而向驾驶者提供转向反馈。

发明内容

现在已认识到已知系统存在如下问题：即，由于转向反作用扭矩所依据的转向角基本上不受例如撞击，坑槽或其它路面侵扰等不利负荷条件的影响，所以难以起到最佳转向反作用控制的效果。

本发明的一个目的是解决上述问题，并对现有技术加以改进。本发明的实施例可允许施加到方向盘的转向反作用扭矩减小或基本消失，从而降低给驾驶者带来的不适感。本发明的其它目的和优点通过如下的描述、权利要求书和附图将变得很明显。

为了达到本发明的上述目的，提供一种用于具有至少一个转向轮的车辆的转向装置，其中该转向装置包括驾驶者操作单元、转向单元、备用机构、转向反作用致动器、车轮转向致动器和控制器。备用机构可选择用于通过第一轴机械连接驾驶者操作单元与转向单元，以便当机械连接驾驶者操作单元与转向单元时，将来自驾驶者操作单元的输入扭矩传递到转向单元。转向反作用致动器用于将转向反作用扭矩施加于驾驶者操作单元。车轮转向致动器用于通过第二轴将车轮转向扭矩施加于转向单元。控制器用于控制车轮转向致动器和转向反作用致动器。控制器构造为基于车轮转向致动器的操作参数控制转向反作用致动器。

在本申请的范围内，在上述段落、权利要求书和下述描述中所陈述的各个方面、实施例和可选实施例可以采取单独或其任意组合的方式。

附图说明

将通过举例的方式参考附图说明本发明，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的线控转向系统的简化示意图；

图2是沿图1中的线2-2所看到的齿轮齿条式转向机构的保持器部分的局部横截面图；

图3是示出将基于实际值的转向齿条轴向力特性、从第一车轮转向电动机的驱动电流转换的转向齿条轴向力特性以及从第二车轮转向电动机的驱动电流转换的转向齿条轴向力特性进行比较的曲线图；以及

图4是用于根据本发明的示出实施例的图1的线控转向系统的计算机的控制框图。

具体实施方式

参考图1和图2，线控转向(SBW)系统基本上包括表现为驾驶者操作单元的形式的操纵部分，该驾驶者操作单元包括用于输入由车辆驾驶者施加的转向扭矩的方向盘1。方向盘1通过转向柱轴3与表现为电动机2的形式的转向反作用致动器连接。

SBW系统还包括具有离合器4的备用机构，离合器4安装在转向柱轴3上，以可选择地使驾驶者操作单元(操纵部分)与备用机构接合以及从该备用机构分离。该备用机构基本上包括第一索轮5、一对备用线缆6和第二索轮7。备用线缆6绕第一和第二两个索轮5和7缠绕，并安装在每个索轮中形成的凹槽中。

SBW系统还包括表现为转向单元的形式的被操纵部分，该转向单元基本上包括右小齿轮轴8、右电动机9、齿轮齿条式转向机构10、左小齿轮轴11和左电动机12。齿轮齿条式转向机构10基本上包括转向齿条箱10a、转向齿条10b、一对保持器10c、一对小齿轮10d(图2中仅示出一个)、转向齿条齿10e和一对小齿轮齿(piniongear)10f(图2中仅示出一个)。右电动机9形成第一车轮转向致动器，而左电动机12形成第二车轮转向致动器。电动机9和12与转向齿条10b的相应端机械连接。转向齿条10b的左端设有拉杆13L，而转向齿条10b的右端设有拉杆13R。左右转向轮14L和14R分别经由拉杆13L和13R以常规方式与转向齿条10b连接。

第一电动机9经由其上安装有第一个小齿轮齿10f(图2)的第一小齿轮轴8与转向齿条10b连接。这样构造该结构：即，由第一电动机9产生的扭矩经由第一或右小齿轮轴11和一个小齿轮齿10f传递到转向齿条10b。以相似的方式，第二电动机12经由其上安装有一个小齿轮齿10f的第二或左小齿轮轴11与转向齿条10b连接。这样构造该结构：即，由第二电动机12产生的扭矩经由第二小齿轮轴11和一个小齿轮齿10f传递到转向齿条10b。

如图2所示，示出沿图1中的线2-2所看到的齿轮齿条式机构10的横截面。转向齿条10b由布置在或接近转向齿条箱10a的相反端的保持器10c来偏置，转向齿条10b容纳在转向齿条箱10a中。转向齿条10b沿车辆的横向或宽度方向安装。第一小齿轮轴8上的小齿轮10d沿车辆的纵向或前/后方向安装，并且承载一个小齿轮齿10f，该小齿轮齿设置成与转向齿条10b上承载的转向齿条齿10e啮合。第一电动机9经由第一蜗杆及蜗轮(未编号)与第一小齿轮轴8连接。

同样地，尽管未在图2中示出，但是另一小齿轮沿车辆的纵向或前/后方向布置为靠近转向齿条10b的相反端。此小齿轮承载一个小齿轮齿10f，并形成第二小齿轮轴11的一部分。第二小齿轮轴11经由第二蜗杆及蜗轮(未编号)与第二电动机12连接。

根据上述内容，可以理解，小齿轮轴8和11互相平行并与转向齿条10b连接，并位于或靠近转向齿条10b的相反端。

SBW系统还包括表现为控制器15的形式的控制系统。控制器15包括三台计算机或电子控制单元(ECU)15a～15c。ECU15a～15c与第一电动机9、第二电动机12和转向反作用致动器2中相应的一个连接，并且设置成控制相应那个部件的操作。

图1中的SBW系统构造为在几种模式中的一个模式下运行(正常SBW操作模式、所谓的部分故障模式和备用模式)。具体来说，在正常进行线控转向控制时，执行正常SBW操作模式。当电动机9和12中一个出现故障时，执行所谓的部分故障模式。当机械地进行转向轮的转向时，执行备用模式。以下将对这些操作模式进行详细说明。

在正常SBW模式下，离合器4分离，以便操纵部分(例如方向盘1、转向反作用致动器2和转向柱轴3)从备用机构(第一索轮5、备用线缆6和第二索轮7)机械断开。在此正常SBW模式下，由驾驶者施加于方向盘1的转向扭矩经由转向柱轴3传递到转向反作用致动器2。测量施加的扭矩和方向盘1的转向角，并将测量值应用于控制器15。基于这些测量值，ECU 15a计算用于第一电动机9的第一控制指令值，而ECU 15b计算用于第二电动机12的第二控制指令值。

在车轮转向控制，即第一和第二电动机9和12用以使转向轮转向的控制过程中，第一和第二控制指令值由ECU 15a和15b输出，并分别应用于第一电动机9和第二电动机12。然后第一电动机9产生与第一控制指令值对应的第一车轮转向扭矩并将该扭矩施加于第一小齿轮轴8，第一小齿轮轴8设置在齿轮齿条式转向机构10的转向齿条10b的一端。同时，第二电动机12产生与第二控制指令值对应的第二车轮转向扭矩并将该扭矩施加于第二小齿轮轴11，第二小齿轮轴11设置在齿轮齿条式转向机构10的转向齿条10b的一端。

换言之，根据方向盘1的操作，第一和第二电动机9和12中的每一个基于由控制器15计算的第一和第二控制指令值，将车轮转向扭矩施加于转向齿条10b，从而使转向轮14R和14L转过希望的角度。可以理解，由第一和第二电动机9和12施加的车轮转向扭矩在数值上可以相同或不同，这取决于操作条件。

图1中的系统另外适于提供转向反作用控制，从而为了反馈与车辆轮胎和路面之间的接触相关的路面信息，转向反作用电动机2经由操纵部分的转向柱轴3将转向反作用扭矩施加于方向盘1。

在这种转向反作用控制过程中，在使转向轮14R和14L转向时产生的路面反作用力由控制器15基于第二电动机12的参数来确定。从而术语“参数”意味着基于应用于操纵部分的与车轮转向扭矩对应的第二电动机12的操作值。在示出的实施例中，例如，第二电动机12的驱动电流，即第二电动机12用以使转向轮14R和14L转过希望的角度所需的电流用来计算路面反作用力。作为选择，或者另外，可使用车轮转向扭矩。

然后，控制器15中的ECU 15c(ECU3)计算与所计算的路面反作用力相对应的转向反作用指令值，并将该转向反作用指令值应用于转向反作用电动机2。

响应转向反作用指令值，转向反作用电动机2将与其对应的转向反作用扭矩施加于方向盘1。以这种方式，通过方向盘1而给驾驶者带来接触感。

根据上述内容，可以理解，转向系统设有两个电动机，即第一电动机9和第二电动机12，用于将车轮转向扭矩施加于转向齿条10，从而使转向轮14R和14L转过希望的转向角。在发动机9和12中的一个出现故障的情况下，SBW系统进入所谓部分故障模式。在部分故障模式下，具有完全功能的电动机用来继续正常的车轮转向控制和转向反作用控制。例如，如果第二电动机12出现问题或无法驱动，为了控制转向反作用电动机2，ECU 15c设置为基于第一电动机9的驱动电流计算转向反作用指令值。这保证了转向系统不需要频繁切换到备用模式。

再次重申，当转向系统正常工作时，即在正常SBW操作模式下，离合器4分离以便处于断开的状态，并且执行转向反作用电动机2的转向反作用控制和第一和第二电动机9和12的车轮转向控制，作为正常的SBW控制。其上设置第一电动机9的第一小齿轮轴8形成第一扭矩传递路径，该路径用于将车轮转向扭矩从第一电动机9传递到转向单元或被操纵部分(即转向齿条10b)，而其上设置第二电动机12的第二小齿轮轴11形成第二扭矩传递路径，该路径用于将车轮转向扭矩从第二电动机12传递到转向单元。可以理解，第一和第二扭矩传递路径互相平行，并且仅通过转向单元自身机械连接。

这样，由于在正常SBW操作过程中，即当离合器4分离时，驾驶者操作单元(操纵部分)和转向单元(被操纵部分)未机械连接，所以根据控制器15中ECU 15a和15b所计算的第一和第二控制指令值，由第一和第二电动机9和12产生用于使转向轮14R和14L转向的车轮转向扭矩，并且根据ECU 15c所计算的转向反作用指令值，由转向反作用电动机2产生转向反作用扭矩。

另一方面，在转向系统的备用模式下，例如转向系统遇到无法实现正常的车轮转向控制和转向反作用控制的问题，离合器4接合从而将备用机构与驾驶者操作单元(操纵部分)连接，以便将扭矩从方向盘1传递到转向轮14R和14L。

具体来说，当离合器4接合时，由驾驶者输入到方向盘1的转向扭矩经由转向柱轴3、离合器4、第一索轮5、备用线缆6、第二索轮7和形成第一扭矩传递路径的第一小齿轮轴11传递到转向单元(被操纵部分)。采用缆索管柱(例如第一索轮5、备用线缆6和第二索轮7)作为备用机构，当离合器4接合时，该备用机构通过将驾驶者操作单元(操纵部分)与转向单元(被操纵部分)机械连接来保证转向性能，并且即使在无法使用例如转向柱轴3的常规转向柱轴的位置，通常也可以通过绕开较少障碍物来自由分布。

此外，在备用模式下，如果转向反作用电动机2、第一电动机9和第二电动机12中至少一个正常工作，那么为了进行电力转向控制，一个或更多的功能性电动机用作辅助电动机。

如上所述，仅仅基于例如第一电动机9或者第二电动机12的驱动电流的操作参数来计算由转向反作用电动机2经由转向柱轴3施加于方向盘1的转向反作用扭矩，第一电动机9经由第一扭矩传递路径将车轮转向扭矩施加于转向齿条10b，第二电动机9经由第二扭矩传递路径将车轮转向扭矩施加于转向齿条10b。更具体来说，在正常SBW操作模式下，仅仅基于第二电动机12的驱动电流，由控制器15的ECU 15c来计算用于控制转向反作用电动机2、从而将转向反作用扭矩施加于驾驶者操作单元(操纵部分)的转向反作用指令值，而不涉及第一小齿轮轴8。然而，在所谓的部分故障模式下，如果第二电动机12未正确起作用，那么仅仅基于第一电动机9的驱动电流，由控制器15的ECU 15c来计算用于控制转向反作用电动机2、从而将转向反作用扭矩施加于驾驶者操作单元(操纵部分)的转向反作用指令值。

由于第一小齿轮轴8直接与备用机构连接，所以即使在离合器4分离时的正常SBW操作模式下，在备用机构内，即离合器4、第一索轮5、备用线缆6或第二索轮7内产生的任何摩擦扭矩和/或惯性扭矩经由第一小齿轮轴8直接传递到第一电动机9。

相反，第二电动机12不与备用机构直接连接，从而，从备用机构传递到第一小齿轮轴8的任何这种摩擦扭矩在其经由转向齿条10b输入到第二小齿轮轴11之前，由例如转向齿条10b和保持器10c等部件衰减和吸收。

因此，可以看出，相比于与备用机构直接连接的第一电动机9的驱动电流，不直接与该备用机构连接的第二电动机12的驱动电流不太可能受到备用机构内产生的外部干扰(例如摩擦扭矩或惯性扭矩)的影响。

因此，可减小或基本上消除备用机构内，特别是离合器4内产生的任何摩擦的影响，从而允许更加精确地估计路面反作用力。以这种方式，通过抑制备用机构的摩擦的影响从而可以抑制扭矩波动的影响，以便可减少给驾驶者带来任何不适感。

接下来参考图3，该图示出了转向齿条轴向力特性的比较曲线图。可以看出，当与图3中用实线表示的转向齿条10b的轴向力实际值特性比较时，从第一电动机9的驱动电流转换并用图3中虚线表示的轴向力特性由于备用机构内产生的摩擦扭矩而表现出轴向力的显著波动和快速变化。

另一方面，从第二电动机12的驱动电流转换并用图3中点划线表示的轴向力特性显然较少受到备用机构内的摩擦扭矩的影响，并且表现出大致与转向齿条轴向力的实际值特性匹配的显著较平滑特性。

这样，为了计算用于转向反作用控制的转向反作用指令值，通过使用参数(即仅仅是第二电动机12的驱动电流)来减小备用机构内摩擦扭矩的影响，以便抑制由转向反作用电动机2施加的转向反作用扭矩的波动，从而给驾驶者带来更好的舒适感。

所属领域的技术人员可以理解，第一和第二电动机9和12可用例如液压致动器等车轮转向致动器的其它形式来代替。虽然这种结构也能起作用，但是由于为了获得与驱动电流或路面反作用扭矩等效的值，需要液压传感器，另外，当控制较小的车轮转向角时，系统的响应性可能降低，所以这种结构不太理想。

另一方面，在示出的实例中，由于车轮转向致动器包括第一和第二电动机9和12，所以每一电动机的驱动电流可用作与用来估计路面反作用扭矩的驱动转矩等效的值，因而在使用无需单独传感器的简单结构的同时，可执行高精度的转向反作用控制。

在示出的实施例中，可以理解，转向单元或被操纵部分包括齿轮齿条式转向机构10的转向齿条10b，并且第一小齿轮轴8设置为接近转向齿条10b的一端，而第二小齿轮轴11设置为与第一小齿轮轴8平行，并接近转向齿条10b的相反端。

然而，假设例如第一和第二电动机9和12安装在相同的小齿轮轴上，则两个电动机之间的部件数量太少，从而非常难于衰减或吸收来自备用机构的摩擦扭矩。

相反，由于第一和第二电动机9和12分别设置在第一小齿轮轴8和第二小齿轮轴11上，而这些轴平行安装并接近转向齿条10b的相反端部，因此备用机构内产生的传递到第一电动机9的任何摩擦扭矩在传递到第二电动机12之前，可由例如转向齿条10b和保持器10c和10c等部件来衰减和/或吸收。

如上所述，在示出的实施例中，在第二电动机12出现故障的情况下，转向反作用电动机2基于第一电动机9的驱动电流计算的转向反作用指令值，以产生转向反作用扭矩。从而，在这种部分故障模式下，虽然会损失所施加的转向反作用扭矩的平滑度，但是可以继续进行转向反作用控制。

另一方面，如果无论如何都要基于第二电动机12的驱动电流来执行转向反作用控制，那么第二电动机12的故障将导致必须停止SBW控制并且进入备用模式的状况。

不同于刚性柱轴，由于缆索管柱可以在驾驶者操作单元(操纵部分)和转向单元(被操纵部分)之间通过车辆进行最佳路径选择，所以与仅具有离合器的备用系统比较，使用例如对于示出实施例所述的包括缆索管柱的备用机构具有优势。然而，这种缆索管柱结构的缺点是：由于备用线缆缠绕在索轮5和7上的导向槽上，以将转向扭矩从驾驶者操作单元(操纵部分)传递到转向单元(被操纵部分)，所以产生紧缠绕状态和松缠绕状态，从而会在备用机构内产生较大程度的摩擦扭矩波动。

然而，根据示出的实施例，尽管转向系统包括易受到较大的摩擦扭矩影响的备用机构，但是仍然可抑制转向反作用扭矩的这种波动，这是由于这样的事实：即，计算转向反作用扭矩所依据的参数源于车轮转向致动器，该车轮转向致动器经由不同于备用机构的扭矩传递路径与被操纵部分连接，而且该车轮转向致动器通过被操纵部分自身与备用机构机械连接。

接下来参考图4，该图是适用于图1的实施例中的控制器15的一部分的框图。如图4中所看到的，除上述转向反作用控制之外，在车轮转向控制过程中，采用基于与第二电动机12相关的角度信息的控制。

在图4的控制器15中，分别设置成控制第一和第二电动机9和12的ECU 15a和15b基于与第二电动机12相关的角度信息来计算电流指令值，以便获得与驾驶者操作单元的给定操作状态相对应的角度指令值(例如施加于方向盘1的转向角和扭矩)，并将此计算结果应用于第一和第二电动机9和12，以便由此驱动第一和第二电动机9和12。

ECU 15b包括与角度控制逻辑单元152的输入连接的第一差分单元151。角度控制逻辑单元152的输出与指令值分发逻辑单元153的输入连接，指令值分发逻辑单元153的输出与第二差分单元154连接。第二差分单元154的输出与第一电流控制逻辑单元155的输入连接，第一电流控制逻辑单元155的输出与第二电动机12连接。

ECU 15a包括第三差分单元156，并且第三差分单元156的输入与ECU 15b中指令值分发逻辑单元153的输出连接。第三差分单元156的输出与第二电流控制逻辑单元157的输入连接，第二电流控制逻辑单元157的输出与第一电动机9连接。

现在将对图4中所示的控制器15的操作进行说明。

第一差分单元151获得角度指令，作为与驾驶者操作单元(操纵部分)的给定操作状态对应的目标转向角和从第二电动机12检测的角度值之间的差。

角度控制逻辑单元152基于角度控制逻辑，把来自第一差分单元151的角度差作为输入，并获得电流指令值，该指令值随角度差增大而增大。

指令值分发逻辑单元153把来自角度控制逻辑单元152的角度控制指令值作为输入，并将根据指令值分发逻辑获得的电流指令值输出到第二差分单元154和第三差分单元156。

第二差分单元154获得由指令值分发逻辑单元153产生的电流指令值和第二电动机12的检测电流值之间的电流差。

电流控制逻辑单元155把来自第二差分单元154的电流差作为输入，基于电流控制逻辑获得用于第二电动机12的控制电流，并且将获得的控制电流输出到第二电动机12。

在ECU 15a中，第三差分单元156获得由指令值分发逻辑单元153产生的电流指令值和第一电动机9的检测电流值之间的电流差。

电流控制逻辑单元157把来自第三差分单元156的电流差作为输入，基于电流控制逻辑获得用于第一电动机9的控制指令值，并且将获得的控制电流输出到第一电动机9。

换言之，这样设置控制器15，即第一差分单元151利用与第二车轮转向电动机12有关的角度信息，角度控制逻辑单元152和指令值分发逻辑单元153仅设置在ECU 15b中，并且仅使用第二电动机12直到确定并分发整个电流指令值为止。

为了清晰起见，在此重申，以上参考图4所述的控制器15可用于图1的转向系统中，因此不再提供转向系统的结构的进一步说明。

在使用中，ECU 15b和ECU 15a基于与第二电动机12相关的角度信息来计算电流指令值，以便获得与驾驶者操作单元(操纵部分)的给定操作状态相对应的角度指令值，并将此指令值分别分发到第一和第二电动机9和12，以便由此驱动第一和第二电动机9和12。

因此，受到第一电动机9的摩擦影响的角度信息不会用来控制第一电动机9，这样可抑制由于摩擦波动而引起的电动机9和12的驱动电流的波动。因此，可实现平滑的车轮转向控制。在此，其它功能和参考图1所述的功能相同因而省略其说明。

虽然已经参照图1至图4的具体结构说明了实现本发明的转向系统，但是本发明不局限于这些实例，而是在未偏离权利要求书所限定的本发明的保护范围的情况下，可以对本发明做出各种修改和添加。

例如，尽管示出的实施例说明了这样的实例：即，为了控制转向反作用电动机2的驱动，基于第二电动机12的驱动电流产生转向反作用指令值，然而可以设想例如电动线性电动机、液压电动机或液压缸也可用作车轮转向致动器。此外，当使用这种车轮转向致动器并且安装扭矩传感器时，该扭矩传感器值可用作驱动扭矩等效值。

本发明可适用于这样的转向系统：即，其中用于将反作用扭矩施加于驾驶者操作单元(操纵部分)的转向反作用控制基于车轮转向致动器的参数，该车轮转向致动器设置成将车轮转向扭矩经由下述扭矩传递路径施加于被操纵部分，所述扭矩传递路径不同于与备用机构或备用机构的离合器所连接的扭矩传递路径。

此外，本发明意在涵盖任何转向反作用控制装置，其中基于第二电动机或车轮转向致动器12的车轮转向扭矩来控制转向反作用致动器2，第二车轮转向致动器12经由第二小齿轮轴11施加车轮转向扭矩，第二小齿轮轴11的扭矩传递路径不包括离合器4，而不涉及与离合器4设置在相同的扭矩传递路径上的第一小齿轮轴8。

此外，本发明还可适用于仅包括离合器而不具有缆索管柱的线控转向系统。另外，尽管说明了涉及两个车轮转向致动器的情况，该车轮转向致动器用于将车轮转向扭矩施加于被操纵部分，然而本发明不限于此，并且本发明还可适用于涉及一个车轮转向致动器的情况。这样，本发明可适用于配备有离合器、转向反作用致动器和一个或更多个车轮转向致动器的任何线控转向系统，该离合器用于使操纵部分与被操纵部分接合或与被操纵部分分离，该转向反作用致动器用于将转向反作用力施加于操纵部分，并且该车轮转向致动器用于将车轮转向扭矩施加于被操纵部分。

本申请要求2005年12月9日提交的日本专利申请No.2005-355591的优先权，该申请的全部内容在此通过引用的方式并入本文。

仅为了解释和描述本发明的可行实施例而给出前述说明。并非意在穷举或将本发明限制在所披露的任何具体形式。所属领域技术人员会理解，在未背离本发明的要旨和保护范围的情况下，可以做出各种变更，并且可以用等同物代替其部件。因此，本发明的用意不在于将本发明限制在作为设想用于实现本发明的最佳实施方式而披露的特定实施例，而是本发明可广泛适于形成有各种布局的转向系统，并包括落入所附权利要求书限定的保护范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种用于具有至少一个转向轮的车辆的转向装置，包括：

驾驶者操作单元；

转向单元；

备用机构，其可选择性地操作以机械连接所述驾驶者操作单元与所述转向单元，当所述驾驶者操作单元和转向单元被机械连接时，将来自所述驾驶者操作单元的输入扭矩经由第一轴传递到所述转向单元；

转向反作用致动器，其可操作以将转向反作用扭矩施加于所述驾驶者操作单元；

车轮转向致动器，其可操作以将车轮转向扭矩经由第二轴施加于所述转向单元；以及

控制器，其可操作以控制所述车轮转向致动器和所述转向反作用致动器，所述控制器构造为：基于所述车轮转向致动器的操作参数来控制所述转向反作用致动器。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其中，

所述控制器构造为：基于与所述车轮转向扭矩相对应的值来控制所述转向反作用致动器，所述车轮转向致动器将所述车轮转向扭矩经由所述第二轴施加于所述转向单元。

3.根据权利要求1所述的转向装置，其中，

所述第一和第二轴互相平行并与所述转向单元连接。

4.根据权利要求1所述的转向装置，还包括：

附加车轮转向致动器，其可操作以将附加车轮转向扭矩经由第一轴施加于所述转向单元；其中，

所述附加车轮转向致动器构成第一车轮转向致动器；

所述车轮转向致动器构造为第二车轮转向致动器，其将所述车轮转向扭矩经由所述第二轴施加于所述转向单元。

5.根据权利要求4所述的转向装置，其中，

所述第一和第二车轮转向致动器分别包括第一和第二车轮转向电动机，所述第一车轮转向电动机可操作以将第一车轮转向扭矩经由所述第一轴施加于所述转向单元，所述第二车轮转向电动机可操作以将第二车轮转向扭矩经由所述第二轴施加于所述转向单元；并且

所述控制器构造为：基于所述第二车轮转向电动机的驱动电流来控制所述转向反作用致动器。

6.根据权利要求1所述的转向装置，其中，

所述转向单元包括转向齿条、第一小齿轮以及第二小齿轮；

所述第一轴包括第一小齿轮的小齿轮轴的至少一部分，所述第一小齿轮至少连接在所述转向齿条的第一端部附近，并且

所述第二轴包括第二小齿轮的小齿轮轴的至少一部分，所述第二小齿轮至少连接在所述转向齿条的第二端部附近。

7.根据权利要求4所述的转向装置，其中，

所述控制器还构造为：当所述第二车轮转向致动器出现故障或失效时，基于所述第一车轮转向致动器的车轮转向扭矩来控制所述转向反作用致动器。

8.根据权利要求1所述的转向装置，其中，所述备用机构包括：离合器，其可操作以连接和分离所述驾驶者操作单元与所述转向单元；以及

缆索管柱，其连接在所述离合器和所述转向单元之间。

9.根据权利要求4所述的转向装置，其中，

所述控制器构造为：基于与所述第二车轮转向致动器有关的角度信息来计算电流指令值，以便获得与所述驾驶者操作单元的操作状态相对应的角度指令值，从而驱动所述第一和第二车轮转向致动器。

10.一种配备有根据权利要求1所述的转向装置的车辆。

11.一种转向装置，包括：

操纵输入装置，其接受来自驾驶者的转向操作；

转向装置，其使至少一个转向轮转向；

第一扭矩施加装置，其经由第一传递路径向所述转向装置施加第一车轮转向扭矩；

第二扭矩施加装置，其经由第二传递路径向所述转向装置施加第二车轮转向扭矩；

备用装置，其通过所述第一扭矩施加装置机械连接所述操纵输入装置与所述转向装置，当所述操纵输入装置通过所述备用装置与所述转向装置连接时，经由所述第二传递路径的至少一部分将来自所述操纵输入装置的输入扭矩机械传递到所述转向装置；

转向反作用装置，其将转向反作用扭矩施加于所述操纵输入装置；以及

控制装置，其基于所述第二扭矩施加装置的操作参数来控制所述转向反作用装置。

12.根据权利要求11所述的转向装置，其中，

所述控制装置构造为：基于所述第二扭矩施加装置施加到所述转向装置的第二车轮转向扭矩来控制所述转向反作用装置。

13.一种配备有根据权利要求11所述的转向装置的车辆。

14.一种转向控制器，包括：

第一模式控制部分，其构造为选择性地：经由第一传递路径向所述转向单元施加车轮转向扭矩，用于使至少一个车轮转向；以及基于经由所述第一传递路径传递到所述转向单元的车轮转向扭矩，将转向反作用扭矩施加于驾驶者操作单元；以及

第二模式控制部分，其构造为选择性地控制设置在所述驾驶者操作单元和所述转向单元之间的第二传递路径中的离合器，以选择性地机械连接和分离所述驾驶者操作单元和所述转向单元，从而驾驶者操作单元的转向扭矩输入经由所述第二传递路径传递到所述转向单元。

15.一种配备有根据权利要求14所述的转向控制器的车辆。

16.一种车辆转向系统控制器，包括：

第一车轮转向致动器控制部分，其构造为控制第一车轮转向致动器以便经由第一扭矩传递路径将第一车轮转向扭矩施加于转向单元，在所述第一扭矩传递路径，备用机构选择性地操作以机械连接驾驶者操作单元与所述转向单元；

第二车轮转向致动器控制部分，其构造为控制所述第二车轮转向致动器以便经由第二扭矩传递路径将第二车轮转向扭矩施加于所述转向单元；以及

转向反作用致动器控制部分，其构造为控制所述驾驶者操作单元的转向反作用致动器，以便当确定至少所述第二车轮转向致动器正在正常运行时，仅仅基于由所述第二车轮转向致动器施加于所述转向单元上的第二车轮转向扭矩，将转向反作用扭矩施加于所述驾驶者操作单元。

17.根据权利要求16所述的车辆转向系统控制器，其中，

转向反作用致动器控制部分还构造为：当确定所述第二车轮转向致动器出现故障时，控制所述转向反作用致动器，以便基于由所述第一车轮转向致动器施加于所述转向单元上的第一车轮转向扭矩，将所述转向反作用扭矩施加于所述驾驶者操作单元。

18.一种配备有根据权利要求16所述的车辆转向系统控制器的车辆。

19.一种转向方法，所述方法包括：

基于输入到驾驶者操作单元的驾驶者输入将车轮转向扭矩经由第一传递路径施加于转向单元，在所述第一传递路径，驾驶者输入至少被部分地非机械地传递到所述转向单元；

基于所述车轮转向扭矩，将转向反作用扭矩施加于所述驾驶者操作单元；以及

通过备用机构机械连接所述驾驶者操作单元与所述转向单元，所述备用机构形成机械传递路径的至少一部分，当所述驾驶者操作单元和所述转向单元中至少之一出现故障时，经由所述机械传递路径将来自所述驾驶者操作单元的车轮转向扭矩传递到所述转向单元。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，

所述机械传递路径构造为与所述第一传递路径平行。

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