專利名稱：車輛轉(zhuǎn)向控制裝置及車輛轉(zhuǎn)向控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛轉(zhuǎn)向控制裝置及車輛轉(zhuǎn)向控制方法，特別地，涉及一種具有轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置的轉(zhuǎn)向控制裝置和用于該轉(zhuǎn)向控制裝置的方法。
一般地，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置的致動(dòng)器是一個(gè)電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的主體由輸入部分支撐，而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸與輸出分部相連接。電動(dòng)機(jī)使輸入和輸出部分相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比。電動(dòng)機(jī)的主體由一個(gè)電連接機(jī)構(gòu)從車身側(cè)面提供動(dòng)力。
當(dāng)駕駛員執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的主體和方向盤及輸入部分一同相對(duì)車身旋轉(zhuǎn)。電連接機(jī)構(gòu)有一個(gè)外部電源元件，該外部電源元件固定在車身上并環(huán)繞在輸入部分，一個(gè)內(nèi)部電源元件，該內(nèi)部電源元件固定在外部電源元件內(nèi)側(cè)的輸入部分，以及一個(gè)螺旋形電纜，該電纜在外部電源元件和內(nèi)部電源元件之間延伸并在內(nèi)部電源元件上纏繞幾次。電動(dòng)機(jī)通過(guò)包含在螺旋形電纜中的導(dǎo)線被提供控制電流。在輸入和輸出部分間形成的并由螺旋形電纜部件所限制的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角設(shè)置得大于在輸入和輸出部分間形成的并由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)或類似機(jī)構(gòu)所決定的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角。然而，如果致動(dòng)器處于某個(gè)特定狀態(tài)，則由螺旋形電纜部件所限制的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角是不足的。因此，一個(gè)過(guò)度張力可能被施加到螺旋形電纜上。
例如，如果由于傳感器的故障或施加于致動(dòng)器上的高載荷，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置不能正常地控制轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，那么致動(dòng)器停止工作而鎖止部件運(yùn)行。因此，阻止了輸入和輸出部分相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，如果在輸入和輸出部分形成相對(duì)大的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的情況下，由于傳感器的故障或類似情況在致動(dòng)器和鎖止部件已經(jīng)分別停止和開(kāi)始工作后，駕駛員向反方向大幅度地轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，那么由螺旋形電纜部件所限制的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角可被看作以一個(gè)相應(yīng)于輸入和輸出部分之間形成的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的角度而減小。這樣，一個(gè)過(guò)度張力被施加在螺旋形電纜上。這可能引起螺旋形電纜的重繞或斷裂。
依照本發(fā)明第一方面的車輛轉(zhuǎn)向控制裝置具有一個(gè)連接于由駕駛員操縱的方向盤的輸入部分，一個(gè)驅(qū)動(dòng)地連接于轉(zhuǎn)向車輪的輸出部分，用于通過(guò)由關(guān)聯(lián)于方向盤而轉(zhuǎn)動(dòng)操作的致動(dòng)器使輸入部分和輸出部分相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而改變轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置，一個(gè)從外部為致動(dòng)器供給電力的電連接機(jī)構(gòu)。該轉(zhuǎn)向控制裝置具有限制裝置，用于將由致動(dòng)器沿一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角設(shè)定為等于或小于由電連接機(jī)構(gòu)所限定的沿另一個(gè)側(cè)向的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角和輸出部分的沿另一個(gè)側(cè)向的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的差值，并且用于將由致動(dòng)器沿所述一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角控制為等于或小于該限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的角度。
依照前述第一方面，由致動(dòng)器沿一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角被設(shè)定為等于或小于由電連接機(jī)構(gòu)所限定的沿另一個(gè)側(cè)向的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角和輸出部分的沿另一個(gè)側(cè)向的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的差值，并且由致動(dòng)器沿所述一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角被控制為等于或小于該限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的角度。因此，如下面將詳細(xì)說(shuō)明的那樣，可以可靠地防止在某個(gè)側(cè)向由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得大于在另一個(gè)側(cè)向由電連接機(jī)構(gòu)所限定的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角和在另一個(gè)側(cè)向輸出部分的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的差值，并且可以可靠地防止由于由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小過(guò)高于差值而使過(guò)度應(yīng)力施加在電連接機(jī)構(gòu)上。
進(jìn)一步地，在前述第一方面中，致動(dòng)器可以有一個(gè)與輸入和輸出部分之一相連接的定子和一個(gè)與輸入和輸出部分的另一個(gè)相連接的轉(zhuǎn)子。在這種結(jié)構(gòu)中，致動(dòng)器有與輸入和輸出部分之一相連接的定子和與輸入和輸出部分的另一個(gè)相連接的轉(zhuǎn)子。因此，可靠地引起輸入和輸出部分相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)并且可靠地控制兩者之間形成的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角成為可能。
進(jìn)一步地，在前述方面中，限制裝置將由致動(dòng)器產(chǎn)生的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小設(shè)置為等于或小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小。在這種結(jié)構(gòu)中，由致動(dòng)器所產(chǎn)生的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小被設(shè)置為等于或小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小。因此，可以有效地防止由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角變得大于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小。
進(jìn)一步地，在前述方面中，如果由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得等于或大于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小，限制裝置則可以阻止輸入和輸出部分的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量增加或減少。在這種結(jié)構(gòu)中，如果由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得等于或大于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小，那么輸入和輸出部分的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量被阻止增加或減少。因此，可以有效地防止由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角變得仍然大于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小。
進(jìn)一步地，在前述方面中，如果由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得等于或大于一個(gè)小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小的預(yù)定值，限制裝置則可以阻止輸入和輸出部分的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量增加或減少。在這種結(jié)構(gòu)中，如果由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得等于或大于一個(gè)小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小的預(yù)定值，那么輸入和輸出部分的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量被阻止增加或減少。因此，可以更有效地防止由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得仍然大于限制預(yù)定值。
進(jìn)一步地，在前述方面中，限制裝置可以通過(guò)使輸入和輸出部分整體地轉(zhuǎn)動(dòng)而阻止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量增加或減少，并且可以減少致動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。在這種結(jié)構(gòu)中，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量通過(guò)輸入和輸出部分地整體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)被阻止增加或減少，并且致動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出被減少。因此，可以可靠地防止由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小進(jìn)一步增加。也可以有效地防止致動(dòng)器消耗的能量的浪費(fèi)以及有效地防止由于能量浪費(fèi)而由致動(dòng)器產(chǎn)生的熱量所導(dǎo)致的溫度升高。
進(jìn)一步地，在前述第一方面中，限制裝置可以將限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角設(shè)置為一個(gè)大小小于由電連接機(jī)構(gòu)所限定的沿另一個(gè)側(cè)向的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角和輸出部分的沿另一個(gè)側(cè)向的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的差值的角度，并且將由致動(dòng)器沿所述一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小控制為等于或小于該限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小。
進(jìn)一步地，在前述第一方面中，電連接機(jī)構(gòu)可以有一個(gè)固定在車身上的外部電源元件，一個(gè)固定在輸入部分或輸出部分的內(nèi)部電源元件，以及一個(gè)撓性螺旋形電纜，該電纜環(huán)繞在內(nèi)部電源元件上并且包含用于連接外部電源元件和致動(dòng)器的導(dǎo)線。
進(jìn)一步地，在前述方面中，在另一個(gè)側(cè)向上由電連接機(jī)構(gòu)所限定的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角可以是一個(gè)在另一個(gè)側(cè)向上由螺旋形電纜的長(zhǎng)度、外部電源元件的內(nèi)徑和內(nèi)部電源元件的外徑所限定的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角。
進(jìn)一步地，在前述第一方面中，輸出部分可以經(jīng)由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)地連接到轉(zhuǎn)向車輪，并且在另一個(gè)側(cè)向上輸出部分的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角可以是一個(gè)由轉(zhuǎn)向車輪的可轉(zhuǎn)動(dòng)范圍或轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的可操作范圍所限定的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角。
在前述方面中，致動(dòng)器可以是一個(gè)電動(dòng)機(jī)。此外，電動(dòng)機(jī)可以在定子處與輸入部分相連并且在轉(zhuǎn)子處與輸出部分相連。
在前述方面中，限制裝置可以將由致動(dòng)器產(chǎn)生的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角設(shè)置為小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的角。
在前述方面中，如果由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得等于或大于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小，限制裝置則可以阻止輸入和輸出部分相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)。
在前述方面中，如果由致動(dòng)器所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小等于或大于一個(gè)小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小的預(yù)定值，限制裝置則可以阻止輸入和輸出部分相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)。
在前述方面中，致動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出可被減少至0。
本發(fā)明的第二方面是用于車輛轉(zhuǎn)向裝置的控制方法，該車輛轉(zhuǎn)向裝置具有一個(gè)連接于由駕駛員操縱的方向盤的輸入部分，一個(gè)驅(qū)動(dòng)地連接于轉(zhuǎn)向車輪的輸出部分，用于通過(guò)由關(guān)聯(lián)于方向盤而轉(zhuǎn)動(dòng)操作的致動(dòng)器使輸入部分和輸出部分相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而改變轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置，以及一個(gè)從外部為致動(dòng)器供給電力的電連接機(jī)構(gòu)，該控制方法包括以下步驟將由致動(dòng)器沿一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角設(shè)定為等于或小于由電連接機(jī)構(gòu)所限定的沿另一個(gè)側(cè)向的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角和輸出部分的沿另一個(gè)側(cè)向的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的差值；以及將由致動(dòng)器沿所述一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角控制為等于或小于該限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的角度。
圖2為

圖1中所示的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置的放大截面圖。
圖3為表示根據(jù)第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比控制程序的流程圖。
圖4為一方面表示車速范圍和轉(zhuǎn)向角θ之間關(guān)系而另一方面表示車速范圍和由下轉(zhuǎn)向軸相對(duì)上轉(zhuǎn)向軸形成的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt之間關(guān)系的圖線。
圖5為一方面表示車速范圍和目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt之間關(guān)系而另一方面表示車速范圍和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置的校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta之間關(guān)系的圖線。
圖6為表示在相關(guān)技術(shù)的轉(zhuǎn)向控制裝置中過(guò)度張力施加于螺旋形電纜的情況的說(shuō)明圖，其中目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt未被限制。
圖7為表示第一實(shí)施例中轉(zhuǎn)向角θ和校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta之間關(guān)系的圖線。
圖8為表示本發(fā)明的第二實(shí)施例中轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比控制程序的流程圖。
圖9為表示本發(fā)明的第三實(shí)施例中轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比控制程序的流程圖。
參照?qǐng)D1，標(biāo)號(hào)10FL和10FR分別表示車輛12的左前輪和右前輪，而標(biāo)號(hào)10RL和10RR分別表示車輛的左后輪和右后輪。左前輪和右前輪10FL和10FR作為轉(zhuǎn)向車輪用一個(gè)齒輪—齒條傳動(dòng)型的液力轉(zhuǎn)向裝置16經(jīng)由一齒條18和轉(zhuǎn)向橫拉桿20L和20R來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。液力轉(zhuǎn)向裝置16由駕駛員對(duì)方向盤14的操作的響應(yīng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
在所述實(shí)施例中，液力轉(zhuǎn)向裝置16有一個(gè)具有已知結(jié)構(gòu)的控制閥16A。從油箱20到控制閥16A經(jīng)由油泵24供給高壓油，油泵24由電動(dòng)機(jī)22驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置16產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)向輔助力矩，該輔助力矩相應(yīng)于由于駕駛員對(duì)方向盤14的轉(zhuǎn)動(dòng)操作而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向力矩。
方向盤14經(jīng)由上轉(zhuǎn)向軸26、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28、下轉(zhuǎn)向軸30和一副萬(wàn)向節(jié)32，傳動(dòng)地連接到動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置16的小齒輪軸34。動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置16與齒條18和轉(zhuǎn)向橫拉桿20L和20R共同作用，由此組成一個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)把下轉(zhuǎn)向軸30的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為左前輪和右前輪10FL和10FR的轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖2所示，在所述實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28包括一個(gè)一般的圓柱外殼38，圓柱外殼38與作為輸入部分的上轉(zhuǎn)向軸26和作為輸出部分的下轉(zhuǎn)向軸30的軸36成一直線延伸。在外殼38上端的結(jié)合部分38A與上轉(zhuǎn)向軸26的下端相連。
電動(dòng)機(jī)40設(shè)置在外殼38內(nèi)并通過(guò)壓力固定而固定到那里。電動(dòng)機(jī)40有一個(gè)固定在電機(jī)殼42的定子44和一個(gè)由安置在電機(jī)殼42的相對(duì)端的軸承46和48旋轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)子50。轉(zhuǎn)子50有一個(gè)大直徑的永磁部分50A。一個(gè)線圈52纏繞在永磁部分50A周圍的定子44上。
轉(zhuǎn)子50的下軸50B穿過(guò)軸承48，沿軸36延伸，并且通過(guò)減速裝置54與下轉(zhuǎn)向軸30的上端相連。轉(zhuǎn)子50的上軸50C穿過(guò)軸承46并沿軸36延伸。一個(gè)鎖止固定器56固定在上軸50C的上端。在同一方向上彼此間隔排列的多個(gè)鎖止槽成形在鎖止固定器56的外部的外圍表面上。
柱塞式鎖止部件58以面向鎖止固定器56的同樣的方式固定在外殼38的內(nèi)表面上。鎖止部件58有一個(gè)導(dǎo)向管60、一個(gè)柱塞62、一個(gè)螺旋形壓縮彈簧64和一個(gè)螺線管66。導(dǎo)向管60徑向地并垂直于軸36延伸，并且固定于外殼38的內(nèi)表面。柱塞62安置在導(dǎo)向管60上從而柱塞62可在其中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。螺旋形壓縮彈簧64沿徑向向內(nèi)朝著鎖止固定器56推動(dòng)柱塞62。螺線管66纏繞在導(dǎo)向管60上。
通過(guò)控制螺線管66的通電激勵(lì)，鎖止部件58在其鎖止?fàn)顟B(tài)和脫開(kāi)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。如果螺線管66沒(méi)有通電，柱塞62則固定在鎖止固定器56的鎖止槽中并且阻止電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)子50的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣形成鎖止?fàn)顟B(tài)，即上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)被阻止。另一方面，如果螺線管66通以電流，柱塞62則克服螺旋形壓縮彈簧64的彈簧力被沿徑向向外推動(dòng)，因而脫離鎖止固定器56的鎖止槽，這樣形成脫開(kāi)狀態(tài)，即電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)子50的轉(zhuǎn)動(dòng)被允許。
永磁圓盤68固定在轉(zhuǎn)子50的永磁部分50A和軸承46之間的上軸50C上。多個(gè)N極和S極交替安置在永磁圓盤68的外部的外圍表面上。轉(zhuǎn)動(dòng)角傳感器70以面對(duì)永磁圓盤68的同樣的方式固定在電機(jī)殼42的內(nèi)表面上，與永磁圓盤68共同作用從而檢測(cè)轉(zhuǎn)子50的轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ和上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθ。
在所述實(shí)施例中，螺旋形電纜部件72安置在外殼38的結(jié)合部分38A周圍。螺旋形電纜部件72有一個(gè)外部電源元件76，一個(gè)內(nèi)部電源元件，以及一個(gè)螺旋形電纜78。外部電源元件76環(huán)繞在結(jié)合部分38A上并且固定在車身47上。雖然在圖2中沒(méi)有表示出，但是內(nèi)部電源元件固定在外部電源元件76內(nèi)側(cè)的結(jié)合部分38A上。螺旋形電纜78在內(nèi)部電源元件上多次螺旋纏繞，在其外端固定在外部電源元件76上并在其內(nèi)端固定在內(nèi)部電源元件上。
螺旋形電纜78有一個(gè)電絕緣套，該電絕緣套如同橡膠或樹(shù)脂一樣有彈性并且包含多個(gè)導(dǎo)線78A至78C。導(dǎo)線78A至78C中每一個(gè)都在其一端連接到電動(dòng)機(jī)40的線圈52、鎖止部件58的螺線管66和轉(zhuǎn)動(dòng)角傳感器70的相應(yīng)端。導(dǎo)線78A至78C中每一個(gè)都在其另一端連接到電控裝置80。
當(dāng)方向盤14被轉(zhuǎn)動(dòng)操作時(shí)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28同上轉(zhuǎn)向軸26一起相對(duì)于車身74轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)鎖止部件58處于其鎖止?fàn)顟B(tài)，在右轉(zhuǎn)和左轉(zhuǎn)方向螺旋形電纜部件72的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角θsrmax和θslmax由外部電源元件76的內(nèi)徑、內(nèi)部電源元件的外徑和螺旋形電纜78的長(zhǎng)度所確定，并且被設(shè)置以滿足不等式θsrmax＞θrmax和|θslmax|＞|θlmax|。這里需要指出的是，θrmax和θlmax分別代表在右轉(zhuǎn)和左轉(zhuǎn)方向方向盤14的可能轉(zhuǎn)動(dòng)角，由動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置16的齒條的可移動(dòng)范圍、左前輪和右前輪10FL和10FR的可轉(zhuǎn)動(dòng)范圍或諸如此類所確定。即，這里需要指出的是，θrmax和θlmax分別代表右轉(zhuǎn)和左轉(zhuǎn)方向的最大轉(zhuǎn)向角。
這樣，當(dāng)鎖止部件58處于其脫開(kāi)狀態(tài)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28通過(guò)借著電動(dòng)機(jī)40的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于上轉(zhuǎn)向軸26轉(zhuǎn)動(dòng)下轉(zhuǎn)向軸30來(lái)改變作為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)向齒輪速比。相反地，當(dāng)鎖止部件58處于其鎖止?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28整體地連接上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30。
在所述實(shí)施例中，上轉(zhuǎn)向軸26設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)向角傳感器82來(lái)檢測(cè)上轉(zhuǎn)向軸26的轉(zhuǎn)動(dòng)角作為轉(zhuǎn)向角θ。下轉(zhuǎn)向軸30設(shè)置有一個(gè)力矩傳感器84來(lái)檢測(cè)在下轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生的力矩作為轉(zhuǎn)向力矩T。表示轉(zhuǎn)向角θ和轉(zhuǎn)向力矩T的信號(hào)被輸入到電控裝置80。表示由車速傳感器86所檢測(cè)到的車速V的信號(hào)也被輸入到電控裝置80。
如下面所述，依據(jù)圖3所示的流程圖，電控裝置80根據(jù)轉(zhuǎn)向角θ計(jì)算由下轉(zhuǎn)向軸30相對(duì)于上轉(zhuǎn)向軸26形成的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt，該角由相對(duì)于圖4所示的圖線的映象所表示，根據(jù)車速V確定車輛是否在低車速范圍、中車速范圍還是高車速范圍內(nèi)的某個(gè)速度下行駛，根據(jù)車速范圍和目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt計(jì)算由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28校正后的校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta，該角由相對(duì)于圖5所示的圖線的映象所表示，根據(jù)校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta和減速裝置54的傳動(dòng)比計(jì)算電動(dòng)機(jī)40的目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)角θmt，控制電動(dòng)機(jī)40從而使電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)動(dòng)角等于目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)角θmt，并且因此依據(jù)車速范圍控制轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比。
進(jìn)一步地，當(dāng)由于用力矩傳感器84檢測(cè)到的轉(zhuǎn)向力矩T的過(guò)度或傳感器中任何一個(gè)的異常，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比不能被適當(dāng)?shù)乜刂茣r(shí)，依照?qǐng)D3所示的流程圖，電控裝置80將停止控制轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的操作，轉(zhuǎn)換鎖止部件58到鎖止?fàn)顟B(tài)，并且因而阻止了上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)從而保證了它們整體轉(zhuǎn)動(dòng)。
雖然圖1中未詳細(xì)示出，電控裝置80有一個(gè)中央處理器(CPU)、一個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM)、一個(gè)隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)和一個(gè)輸入/輸出端口單元。電控裝置80可以由微型計(jì)算機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路組成，計(jì)算機(jī)中元件通過(guò)雙向總線相互連接。進(jìn)一步地，假設(shè)當(dāng)車輛相對(duì)直線方向向右轉(zhuǎn)方向被轉(zhuǎn)向時(shí)它們?yōu)檎?，轉(zhuǎn)動(dòng)角傳感器70和轉(zhuǎn)向角傳感器82分別檢測(cè)出相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθ和轉(zhuǎn)向角θ。假設(shè)轉(zhuǎn)向力矩當(dāng)車輛向右轉(zhuǎn)方向被轉(zhuǎn)向時(shí)為正值，力矩傳感器84檢測(cè)出轉(zhuǎn)向力矩T。
下面將結(jié)合圖3所示的流程圖描述在所述第一實(shí)施例的電控裝置80所執(zhí)行的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比控制程序。依據(jù)圖3所示的流程圖，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比控制操作通過(guò)閉合點(diǎn)火開(kāi)關(guān)(未示出)被起動(dòng)并且在預(yù)定時(shí)間內(nèi)間隔地重復(fù)被執(zhí)行。如果點(diǎn)火開(kāi)關(guān)閉合，鎖止部件58將在步驟10之前從其鎖止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換到脫開(kāi)狀態(tài)。原則上，鎖止部件58將保持在其脫開(kāi)狀態(tài)直到點(diǎn)火開(kāi)關(guān)開(kāi)啟。這些操作也適用于下面描述的其他實(shí)施例。
首先在步驟10中，一個(gè)表示轉(zhuǎn)向角β或類似物的信號(hào)被讀取。在步驟20中，由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28所設(shè)定的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角，即由下轉(zhuǎn)向軸30相對(duì)于上轉(zhuǎn)向軸26所形成的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt根據(jù)轉(zhuǎn)向角θ被計(jì)算出，該目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角由相對(duì)于圖4所示的圖線的映象所表示。
步驟30中，根據(jù)車速V確定車輛是否在低車速范圍、中車速范圍或高車速范圍的某個(gè)速度下行駛。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28的校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta根據(jù)所確定的車速范圍和目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt而計(jì)算，該角由相對(duì)于圖5所示的圖線的映象所表示。參照?qǐng)D5，粗實(shí)線表示車輛在低車速范圍內(nèi)的某個(gè)速度下行駛，粗虛線表示車輛在中車速范圍內(nèi)的某個(gè)速度下行駛，而粗點(diǎn)劃線表示車輛在高車速范圍內(nèi)的某個(gè)速度下行駛。
步驟40中，電動(dòng)機(jī)40的目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)角θmt(＝Δθta·Rr)是根據(jù)校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta和減速裝置54的傳動(dòng)比Rr計(jì)算的。步驟50中，電動(dòng)機(jī)40被控制從而使它的轉(zhuǎn)動(dòng)角Φ等于目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)角θmt。
圖6為表明轉(zhuǎn)向角θ和小齒輪角θp之間關(guān)系的圖線，小齒輪角θp即在相關(guān)技術(shù)的轉(zhuǎn)向控制裝置中，動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置16的小齒輪軸34的轉(zhuǎn)動(dòng)角(＝下轉(zhuǎn)向軸30的轉(zhuǎn)動(dòng)角)，其中目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt沒(méi)有如在本發(fā)明關(guān)于鎖止部件58處于其鎖止?fàn)顟B(tài)的情況(如細(xì)實(shí)線所示)和車輛在低車速范圍內(nèi)的某個(gè)車速下行駛的情況(如粗實(shí)線所示)下被校正。參照?qǐng)D6，需要指出的是，θprmax和θplmax分別表示在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθ為0的情況下對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向角θrmax和θlmax的小齒輪角θp。
如圖6所示，如果傳感器中任何一個(gè)出現(xiàn)異常，車輛行駛時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)向角θ在右轉(zhuǎn)方向是θ1(當(dāng)車輛在低車速范圍的某個(gè)速度下行駛時(shí)，接近轉(zhuǎn)向角θ的最大值θrmax的一個(gè)值)，例如，在低車速范圍的某個(gè)速度下，鎖止部件58從其脫開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)。在這種狀態(tài)下，如果駕駛員向左轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤14，由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28所設(shè)置的直線方向?qū)⑾蜃筠D(zhuǎn)方向偏離一個(gè)角度Δθ1。轉(zhuǎn)向角θ和小齒輪角θp如平行于粗實(shí)線的一條一長(zhǎng)兩短交替的粗劃線所示而變換。
因而，在目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt未被校正的相關(guān)技術(shù)的轉(zhuǎn)向控制裝置中，當(dāng)轉(zhuǎn)向角θ接近于θrmax時(shí)，鎖止部件58從其脫開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)。如果駕駛員向左轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤14直到它不能夠再被轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向角將變得大于在左轉(zhuǎn)方向被螺旋形電纜部件72所限制的可能轉(zhuǎn)動(dòng)角θslmax。因此，過(guò)度張應(yīng)力被施加于螺旋形電纜78，并且其中包含的導(dǎo)線可能破裂。
這樣，為防止過(guò)度張應(yīng)力被施加于螺旋形電纜78，角θlmax(一個(gè)常量)和角Δθcrmax之和必須等于或小于θslmax。即，需要建立下面所示的不等式(1)。在這個(gè)不等式(1)中，需要指出的是，Δθcrmax表示當(dāng)小齒輪角θp等于θprmax時(shí)在右轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30之間形成的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角。
|θlmax|+|θcrmax|≤|θslmax|...(1)基于同樣理由，如果傳感器中任何一個(gè)出現(xiàn)異常，當(dāng)車輛左轉(zhuǎn)時(shí)，鎖止部件58從其脫開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)。為防止在駕駛員向右轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤14的情況下過(guò)度張力被施加于螺旋形電纜78，在這種狀態(tài)下，角θrmax(一個(gè)常量)和角Δθclmax之和必須等于或小于θsrmax。即，需要建立下面所示的不等式(2)。在這個(gè)不等式(2)中，需要指出的是，Δθclmax表示當(dāng)小齒輪角θp等于θplmax時(shí)在左轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30之間形成的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角。
|θrmax|+|θclmax|≤|θsrmax|...(2)因此必須清楚的是，為防止過(guò)度張應(yīng)力被施加于螺旋形電纜78，在右轉(zhuǎn)方向和左轉(zhuǎn)方向，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30之間形成的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθtar和Δθtal需要分別滿足下面所示的不等式(3)和(4)，這兩個(gè)不等式分別相應(yīng)于前述不等式(1)和(2)。
|Δθtar|≤|θslmax|-|θlmax|...(3)|Δθtal|≤|θsrmax|-|θrmax|...(4)在所述的第一實(shí)施例中，從圖5所示的圖線中可很明顯的看出，Δθtarmax和Δθtalmax分別設(shè)置為小于Δθcrmax和Δθclmax。在步驟30所計(jì)算的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta(右轉(zhuǎn)情況為Δθtar，左轉(zhuǎn)情況為Δθtal)一定滿足前述不等式(3)和(4)。當(dāng)車輛在低車速范圍、中車速范圍或高車速范圍的某個(gè)速度下行駛時(shí)，隨轉(zhuǎn)向角θ的變化，目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt分別如圖7中粗實(shí)線、粗虛線和粗點(diǎn)劃線所示而變換。
這樣，甚至在鎖止部件58在車輛右轉(zhuǎn)時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)以及駕駛員已向左轉(zhuǎn)方向大幅度地轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤14的情況下，或者甚至在鎖止部件58在車輛左轉(zhuǎn)時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)以及駕駛員已向右轉(zhuǎn)方向大幅度地轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤14的情況下，可靠地防止過(guò)度張應(yīng)力被施加于螺旋形電纜78而且可靠地防止螺旋形電纜78中的導(dǎo)線由于這樣的過(guò)度張應(yīng)力而破裂成為可能。
特別地，根據(jù)所述的第一實(shí)施例，在步驟20中，由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28所設(shè)定的并由下轉(zhuǎn)向軸30相對(duì)于上轉(zhuǎn)向軸26形成的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt是基于轉(zhuǎn)向角θ而計(jì)算的，由相應(yīng)于圖4中所示圖線的映象所表示。同樣，根據(jù)該實(shí)施例，在步驟30中，基于車速V可以確定車輛是否在低車速范圍、中車速范圍或高車速范圍的某個(gè)速度下行駛，并且由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28所設(shè)定的校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta是基于確定的車速范圍和目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt而計(jì)算的，由相應(yīng)于圖5中所示圖線的映象所表示。因此，隨車速的減小而增加轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，可靠地防止過(guò)度張應(yīng)力被施加于螺旋形電纜78和可靠地防止螺旋形電纜78中的導(dǎo)線由于這樣的過(guò)度張應(yīng)力而破裂成為可能。
進(jìn)一步地，根據(jù)所述的第一實(shí)施例，螺旋形電纜部件72被構(gòu)造從而使不等式θsrmax＞θrmax和|θslmax|＞|θlmax|成立。這里需要指出的是，θsrmax和θslmax分別代表右轉(zhuǎn)方向和左轉(zhuǎn)方向的方向盤14的可能轉(zhuǎn)動(dòng)角而且螺旋形電纜部件72限制這些角。同樣，Δθtarmax和Δθtalmax的值分別設(shè)置為小于Δθcrmax和Δθclmax的值。因此，例如，等式θsrmax＝θrmax和|θslmax|＝|θlmax|成立。對(duì)應(yīng)于等式Δθtarmax＝Δθcrmax和|Δθtalmax|＝|Δθclmax|成立的情況，更可靠地防止過(guò)度張應(yīng)力被施加于螺旋形電纜78和更可靠地防止螺旋形電纜78中的導(dǎo)線由于這樣的張應(yīng)力而破裂成為可能。
進(jìn)一步地，根據(jù)所述第一實(shí)施例，如果鎖止部件58轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)，那么電動(dòng)機(jī)40被停止供給動(dòng)力。因此，防止電動(dòng)機(jī)40浪費(fèi)地消耗動(dòng)力以及可靠地防止由電動(dòng)機(jī)40產(chǎn)生的熱量所導(dǎo)致的溫度升高成為可能。第二實(shí)施例前述第一實(shí)施例適用于電動(dòng)機(jī)可以精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)角的情況，例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的情況。然而，下述的第二實(shí)施例和第三實(shí)施例適用于電動(dòng)機(jī)被構(gòu)造為例如直流電機(jī)以及由電動(dòng)機(jī)所設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)角受反饋控制的情況。
下面將結(jié)合圖8所示的流程圖描述根據(jù)第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比控制程序。在圖8和3中，同樣的步驟用同樣的步驟號(hào)表示。
在第二實(shí)施例中，步驟11緊接步驟10之后。在步驟11中確定，在右轉(zhuǎn)方向，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30之間形成的并已由轉(zhuǎn)動(dòng)角傳感器70檢測(cè)到的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθ是否超過(guò)參考值Δθtarmax(參照?qǐng)D5)。如果作出肯定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟15。相反地，如果作出否定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟12。
在步驟12中確定，在左轉(zhuǎn)方向，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30之間形成的并已由轉(zhuǎn)動(dòng)角傳感器70檢測(cè)到的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθ是否低于參考值Δθtalmax(參照?qǐng)D5)。即，在步驟12中確定，在左轉(zhuǎn)方向，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθ的大小是否超過(guò)參考值Δθtalmax的大小。如果作出肯定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟15。如果作出否定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟13。
在步驟13中確定，鎖止部件58是否處于其鎖止?fàn)顟B(tài)，即，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30是否停止相互轉(zhuǎn)動(dòng)。如果作出肯定的判斷，那么在步驟14中鎖止部件58轉(zhuǎn)換到其脫開(kāi)狀態(tài)之后，控制操作將前進(jìn)到步驟20。如果作出否定的判斷，那么控制操作直接前進(jìn)到步驟20。
在步驟15中確定，鎖止部件58是否處于其脫開(kāi)狀態(tài)，即，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30能否相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)。如果作出否定的判斷，那么在步驟16中鎖止部件58轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)之后，控制操作返回步驟10。如果作出肯定的判斷，控制操作直接返回步驟10。
這樣，根據(jù)所述第二實(shí)施例，如果在右轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30之間形成的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθ超過(guò)參考值Δθtarmax，那么在步驟11中作出肯定的判斷，并且如果在左轉(zhuǎn)方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθ的大小超過(guò)參考值Δθtalmax的大小，那么在步驟12中作出肯定的判斷。然后，在步驟15和16中，鎖止部件58轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)。這樣，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30被阻止相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)直到步驟11和12作出否定的判斷。
因此，甚至在電動(dòng)機(jī)被構(gòu)造為像直流電機(jī)的電機(jī)以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角受反饋控制的情況下，可靠地防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθ的大小在超過(guò)參考值的大小后進(jìn)一步增加成為可能。這樣，可靠地防止過(guò)度張應(yīng)力被施加于螺旋形電纜78以及可靠地防止螺旋形電纜78中的導(dǎo)線由于這樣的過(guò)度張應(yīng)力而破裂成為可能。第三實(shí)施例圖9為表示依照第三實(shí)施例轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比控制程序的流程圖。在圖9和圖3中，同樣的步驟用同樣的步驟號(hào)表示。
在第三實(shí)施例中，步驟21緊接步驟20之后。在步驟21中確定，在右轉(zhuǎn)方向，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30之間形成的并已在步驟20中計(jì)算出的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt是否超過(guò)參考值Δθtrs(一個(gè)小于并且接近Δθtarmax的正值常量)。如果作出肯定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟26。如果作出否定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟22。
在步驟22中確定，在左轉(zhuǎn)方向，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30之間形成的并已在步驟20中計(jì)算出的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt是否低于參考值Δθtls(一個(gè)大于并且接近Δθtalmax的負(fù)值常量)。即，在步驟22中確定，在左轉(zhuǎn)方向目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt的大小是否超過(guò)參考值Δθtls的大小。如果作出肯定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟26。如果作出否定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟23。
在步驟23中確定時(shí)間段Tg是否超過(guò)參考值Tgs(一個(gè)正值常量)，其間在步驟30中計(jì)算出的校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta由右轉(zhuǎn)時(shí)的最大值Δθtarmax或左轉(zhuǎn)時(shí)的最大值Δθtalmax通過(guò)校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta的計(jì)算所保證。如果作出肯定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟26。如果作出否定的判斷，控制操作則前進(jìn)到步驟24。
在步驟24中確定鎖止部件58是否處于其鎖止?fàn)顟B(tài)，即，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30是否停止相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)。如果作出肯定的判斷，那么在步驟25中鎖止部件58轉(zhuǎn)換到其脫開(kāi)狀態(tài)之后，控制操作前進(jìn)到步驟30。如果作出否定的判斷，控制操作直接前進(jìn)到步驟30。
在步驟26中確定鎖止部件58是否處于其脫開(kāi)狀態(tài)，即，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30是否可以相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)。如果作出否定的判斷，那么在步驟27中鎖止部件58轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)之后，控制操作返回到步驟10。如果作出肯定的判斷，控制操作直接前進(jìn)到步驟10。
這樣，依據(jù)所述第三實(shí)施例，如果在右轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30之間形成的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角超過(guò)參考值Δθtrs，則在步驟21中作出肯定的判斷。同樣，如果在左轉(zhuǎn)方向目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小Δθt超過(guò)參考值Δθtls的大小，則在步驟22中作出肯定的判斷。進(jìn)一步地，如果時(shí)間段Tg超過(guò)參考值Tgs，其間校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta由右轉(zhuǎn)時(shí)的最大值Δθtarmax或左轉(zhuǎn)時(shí)的最大值Δθtalmax所保證則在步驟23中作出肯定的判斷。在步驟21、步驟22或步驟23中作出肯定的判斷之后，鎖止部件58在步驟26和步驟27中轉(zhuǎn)換到其鎖止?fàn)顟B(tài)。這樣，上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30被阻止相對(duì)彼此的轉(zhuǎn)動(dòng)直到在步驟21、步驟22和步驟23中作出否定的判斷。
因此，甚至在電動(dòng)機(jī)被構(gòu)造為像直流電機(jī)的電機(jī)以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角受反饋控制的情況下，目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt的大小可以可靠地被防止在超過(guò)參考值Δθtrs或Δθtls的大小后進(jìn)一步增加。這樣，如所述第二實(shí)施例的情況下，可靠地防止過(guò)度張應(yīng)力被施加于螺旋形電纜78以及可靠地防止螺旋形電纜78中的導(dǎo)線由于這樣的過(guò)度張應(yīng)力而破裂成為可能。
關(guān)于本發(fā)明的具體實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明。然而，顯而易見(jiàn)的是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明不只限于上述實(shí)施例并且在本發(fā)明范圍內(nèi)其它類型的實(shí)施例也是可能的。
在上述各自實(shí)施例中，例如，在步驟20中，目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt是基于轉(zhuǎn)向角θ而計(jì)算的，由相應(yīng)于圖4所示圖線的映象表示。然后，在步驟30中，校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta是基于車速范圍和目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt而計(jì)算的，由相應(yīng)于圖5所示圖線的映象表示。然而，校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta基于車速范圍和轉(zhuǎn)向角θ而計(jì)算也是適當(dāng)?shù)?，由相?yīng)于圖7所示圖線的映象表示。
進(jìn)一步地，在前述各個(gè)實(shí)施例中，螺旋形電纜部件72安置在電動(dòng)機(jī)40上方的上轉(zhuǎn)向軸26周圍。然而，螺旋形電纜部件72安置在電動(dòng)機(jī)40下方的下轉(zhuǎn)向軸30周圍也是適當(dāng)?shù)摹?br> 進(jìn)一步地，在前述各個(gè)實(shí)施例中，柱塞式鎖止部件58阻止上轉(zhuǎn)向軸26和下轉(zhuǎn)向軸30相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，具有任何本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的已知結(jié)構(gòu)的鎖止部件也可被使用。另外，雖然通過(guò)阻止上轉(zhuǎn)向軸和下轉(zhuǎn)向軸相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)可以阻止作為輸入部分的上轉(zhuǎn)向軸26和作為輸出部分的下轉(zhuǎn)向軸30之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量增加或減小，然而，通過(guò)允許它們少量相對(duì)彼此轉(zhuǎn)動(dòng)阻止它們之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量增加或減小也是適當(dāng)?shù)摹?br> 進(jìn)一步地，在前述各個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置28的電動(dòng)機(jī)40作為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置的致動(dòng)器在它的定子44的一端與作為輸入部分的上轉(zhuǎn)向軸26相連，而在它的轉(zhuǎn)子50的一端與作為輸出部分的下轉(zhuǎn)向軸30相連。然而，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置的致動(dòng)器在定子一端與輸出部分相連并且在轉(zhuǎn)子50的一端與輸入部分相連也是適當(dāng)?shù)摹?br> 進(jìn)一步地，在前述各個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向裝置的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置由電泵24提供高壓油。然而，通常使用的通過(guò)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的油泵提供高壓油的液力轉(zhuǎn)向裝置也可被使用。作為另一種替換，電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置也可被使用，其中電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)輔助轉(zhuǎn)向力矩。
進(jìn)一步地，在前述各個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比可依據(jù)車速范圍而變化設(shè)置從而使轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比隨車速V的減小而增大。然而，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比可被校正從而使其由基于車速的校正系數(shù)來(lái)變化設(shè)置也是適當(dāng)?shù)?。同樣，本發(fā)明的轉(zhuǎn)向控制裝置可以應(yīng)用于一個(gè)主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，依據(jù)車輛的行駛工況以輔助轉(zhuǎn)向車輪。
權(quán)利要求
1.一種車輛轉(zhuǎn)向控制裝置，具有一個(gè)連接于由駕駛員操縱的方向盤(14)的輸入部分(26)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)地連接于轉(zhuǎn)向車輪(10FL、10FR)的輸出部分(30)，用于通過(guò)由關(guān)聯(lián)于方向盤(14)而轉(zhuǎn)動(dòng)操作的致動(dòng)器(40)使輸入部分(26)和輸出部分(30)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而改變轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置(28)，一個(gè)從外部為致動(dòng)器(40)供給電力的電連接機(jī)構(gòu)(72)，該裝置的特征在于包括限制裝置(80)，用于將由致動(dòng)器(40)沿一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角設(shè)定為等于或小于由電連接機(jī)構(gòu)(72)所限定的沿另一個(gè)側(cè)向的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角和輸出部分(30)的沿另一個(gè)側(cè)向的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的差值，并且用于將由致動(dòng)器(40)沿所述一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角控制為等于或小于該限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，致動(dòng)器(40)有一個(gè)連接于輸入和輸出部分(26，30)之一的定子(44)和一個(gè)連接于輸入和輸出部分(26，30)中的另一個(gè)的轉(zhuǎn)子(50)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，致動(dòng)器(40)是一個(gè)電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，電動(dòng)機(jī)(40)在定子(44)處與輸入部分(26)相連并且在轉(zhuǎn)子(50)處與輸出部分(30)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，限制裝置(80)將由致動(dòng)器(40)產(chǎn)生的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小設(shè)置為等于或小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，限制裝置(80)將由致動(dòng)器(40)產(chǎn)生的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角設(shè)置為小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，如果由致動(dòng)器(40)所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得等于或大于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小，那么限制裝置(80)阻止輸入和輸出部分(26，30)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量增加或減少。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，如果由致動(dòng)器(40)所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得等于或大于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小，那么限制裝置(80)阻止輸入和輸出部分(26，30)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，限制裝置(80)通過(guò)使輸入和輸出部分(26，30)整體轉(zhuǎn)動(dòng)而阻止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量增加或減少，并且減少致動(dòng)器(40)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，當(dāng)要將致動(dòng)器(40)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出減小時(shí)，限制裝置(80)將致動(dòng)器(40)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出減至0。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，如果由致動(dòng)器(40)所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得等于或大于一個(gè)小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小的預(yù)定值，那么限制裝置(80)阻止輸入和輸出部分(26，30)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量增加或減少。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，如果由致動(dòng)器(40)所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小變得等于或大于一個(gè)小于限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小的預(yù)定值，那么限制裝置(80)阻止輸入和輸出部分(26，30)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，限制裝置(80)通過(guò)使輸入和輸出部分(26，30)整體轉(zhuǎn)動(dòng)而阻止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)量增加或減少，并且減少致動(dòng)器(40)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，當(dāng)要將致動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出減小時(shí)，限制裝置(80)將致動(dòng)器(40)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出減至0。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，限制裝置(80)將限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角設(shè)置為一個(gè)大小小于由電連接機(jī)構(gòu)(72)所限定的沿另一個(gè)側(cè)向的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角和輸出部分(30)的沿另一個(gè)側(cè)向的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的差值的角度，并且將由致動(dòng)器(40)沿所述一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小控制為等于或小于該限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，電連接機(jī)構(gòu)(72)具有一個(gè)固定在車身上的外部電源元件(76)，一個(gè)固定在輸入部分(26)或輸出部分(30)的內(nèi)部電源元件，以及一個(gè)撓性螺旋形電纜(78)，該電纜圍繞內(nèi)部電源元件螺旋地延伸并包含用于連接外部電源元件(76)和致動(dòng)器(40)的導(dǎo)線。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，由電連接機(jī)構(gòu)(72)所限定的沿另一個(gè)側(cè)向的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角是一個(gè)由螺旋形電纜(78)的長(zhǎng)度、外部電源元件(76)的內(nèi)徑和內(nèi)部電源元件的外徑沿另一個(gè)側(cè)向所限定的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，輸出部分(30)通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)地連接于轉(zhuǎn)向車輪(10FL、10FR)，并且其中輸出部分(30)的沿另一個(gè)側(cè)向的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角是一個(gè)由轉(zhuǎn)向車輪(10FL、10FR)的可轉(zhuǎn)動(dòng)范圍或轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的可操作范圍所限定的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角。
19.一種用于車輛轉(zhuǎn)向裝置的控制方法，該車輛轉(zhuǎn)向裝置具有一個(gè)連接于由駕駛員操縱的方向盤(14)的輸入部分(26)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)地連接于轉(zhuǎn)向車輪(10FL、10FR)的輸出部分(30)，用于通過(guò)由關(guān)聯(lián)于方向盤(14)而轉(zhuǎn)動(dòng)操作的致動(dòng)器(40)使輸入部分(26)和輸出部分(30)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而改變轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置(28)，以及一個(gè)從外部為致動(dòng)器(40)供給電力的電連接機(jī)構(gòu)(72)，該控制方法包括以下步驟將由致動(dòng)器(40)沿一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角設(shè)定為等于或小于由電連接機(jī)構(gòu)(72)所限定的沿另一個(gè)側(cè)向的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角和輸出部分的沿另一個(gè)側(cè)向的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的差值；以及將由致動(dòng)器(40)沿所述一個(gè)側(cè)向產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角控制為等于或小于該限制相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角的角度。
全文摘要
由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置(28)所設(shè)定的并由下轉(zhuǎn)向軸(30)相對(duì)于上轉(zhuǎn)向軸(26)所形成的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt是基于轉(zhuǎn)向角θ而計(jì)算的(S20)，并且由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比變換裝置(28)所設(shè)定的校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta是基于目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθt和車速范圍而計(jì)算的，車速范圍根據(jù)車速V確定。因此，在某個(gè)側(cè)向的目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角可被校正(S30)從而等于或小于在另一個(gè)側(cè)向由螺旋形電纜(78)所限定的容許轉(zhuǎn)動(dòng)角和在另一個(gè)側(cè)向下轉(zhuǎn)向軸(30)的最大可能轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的差值。電動(dòng)機(jī)(40)是基于校正后目標(biāo)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角Δθta而控制的(S40，50)。
文檔編號(hào)B62D137/00GK1473732SQ0314382
公開(kāi)日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者小城隆博, 河室巡兒, 中津慎利, 兒, 利 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社