车辆的转向装置以及该转向装置的设定装置的制作方法

专利名称：车辆的转向装置以及该转向装置的设定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对车辆的车轮进行转向的装置及其设定装置。
背景技术：
公知有以下的转向装置，所述转向装置由可伸缩的一对前后臂来连结车身和单侧 的车轮安装部，通过适当地改变所述前后臂的长度，使虚拟转向轴可变(例如参照专利文 献1) 。现有技术文献专利文献1 日本专利文献特开2007_拟85号公报。

发明内容
发明所要解决的问题在上述的现有的转向装置中，在转弯时臂长度不足，从而有时不能得到大的转向 角。另外，现有的转向装置根据驾驶者对转向盘的转向操作量与车轮的转向角建立关联，但 是当转向操作量变化了时，不能明确相对于该变化如何地改变转向角，因此转向感可能不 稳定。另外，现有的转向装置通过怎样的方法设定虚拟转向轴的位置以任意改变虚拟转向 轴的位置是不明确的。因此，本发明的目的在于提供一种能够确保比现有的转向角大的转向角且转向感 稳定的车辆的转向装置及其设定装置。用于解决问题的手段本发明的车辆的转向装置包括左右的臂机构，所述臂机构通过前臂和后臂来连 结被安装车轮的车轮安装部和车身，所述前臂和所述后臂由可相互自由旋转地连结的多个 连杆构成，并且被配置在车辆的前后方向上；臂驱动单元，将所述左右的臂机构相互独立地 驱动，以确定与所述车轮的转向角对应的各连杆的角度；虚拟转向轴设定单元，能够改变作 为所述转向角的中心的虚拟转向轴的设定位置；以及转向角控制单元，控制所述臂驱动单 元，以便能够在所述虚拟转向轴的所述设定位置得到与针对转向部件的转向操作量对应的 所述转向角；所述转向角控制单元控制所述臂驱动单元，以使各连杆的角度在维持所述转 向角相对于所述转向操作量的增加而增加的相关关系的范围内变化。根据该转向装置，通过臂驱动单元驱动各臂机构，来多种地改变各连杆的角度，由 此能够给予车轮以任意设定的虚拟转向轴的位置为中心的需要的转向角。前臂和后臂的每 个具有可自由旋转地连结多个连杆的结构，因此与通过单一的连杆构成前臂和后臂的每个 的情况相比，能够在更大的范围内调整车身和车轮安装部之间的距离。因此，能够给予车轮 比以往更大的转向角。给予车轮的转向角在维持转向角相对于对转向部件的转向操作量的 增加而增加的相关关系的范围内变化，因此转向感稳定。转向操作量和转向角的相关关系如果是一方增加时另一方增加的关系，则也可以 是非线性的。另外，设定了包含所述转向角相对于所述转向操作量的增加而成比例地增加的区间的关系作为所述相关关系。在该方式中，包含转向操作量和转向角成比例的区间，因 此在该区间中转向部件的操作与车辆的行为自然地对应，因此转向感良好。在本发明的转向装置的一个方式中，也可以是互不相同的所述相关关系对应于 每个所述设定位置，以使所述转向角相对于所述转向操作量的增加而增加的程度在所述虚 拟转向轴的所述设定位置的变更前后发生变化。由于虚拟转向轴的位置变化，因此相对于 同一转向角产生的车辆的横向力的大小变化。因此，如果将转向操作量和转向角的相关关 系固定为一个，则转向感的变化在虚拟转向轴的设定位置的变更前后可能变大。根据该方 式，互不相同的转向操作量和转向角的相关关系对应于每个虚拟转向轴的位置，因此能够 抑制在该设定位置的变更前后转向感的变化。由此，转向感的稳定性提高。在本发明的转向装置的一个方式中，也可以是还包括变更指示单元，向所述虚 拟转向轴设定单元指示所述虚拟转向轴的所述设定位置的变更；以及变更禁止单元，禁止 在给予了所述转向角的转向过程中当进行了来自所述变更指示单元的指示时所述虚拟转 向轴设定单元对所述设定位置的变更。根据该方式，能够禁止在转向过程中变更虚拟转向 轴的位置。即，即使是在转向过程中指示了虚拟转向轴的设定位置的变更的情况下，虚拟转 向轴的位置也被保持为变更前的状态。因此，能够防止车辆在转向过程中产生意想不到的 行为。也可以在除转向过程中以外的适当时候解除禁止虚拟转向轴的设定位置的变更。 例如，也可以是当从所述转向过程中复原到使所述车辆直行的所述转向部件的中立位置 时，所述变更禁止单元解除禁止所述虚拟转向轴设定单元变更所述设定位置。在此情况下， 响应于复原到转向部件的中立位置而解除禁止变更并且能够变更虚拟转向轴的设定位置， 因此在如S字弯道等那样具有变曲点的连续弯道中，能够在前半弯道与后半弯道之间在不 同的虚拟转向轴的位置转向。在这样的连续弯道中，即使在越过了前半弯道时残留横G，也 有时向后半弯道在相反方向上强制转向，但是在这样的情况下，能够将虚拟转向轴的设定 位置变更为适于后半弯道的位置，因此是有效的。在转向过程中禁止虚拟转向轴的设定位置的变更在使转向过程中的车辆的行为 稳定方面是有利的，但是在如汤匙弯(spoon corner)等那样转向方向相同、需要转向增加 或转向返回的弯道中，也有时在转向增加或转向返回时想要改变虚拟转向轴的设定位置或 者在转向过程中特意引起车辆的行为变化有利。为了应对这样的情况，还包括强制解除单 元，该强制解除单元在所述转向过程中强制地解除所述变更禁止单元禁止变更所述设定位 置。在此情况下，能够通过强制解除单元在转向过程中解除禁止虚拟转向轴的设定位置的 变更。因此，当设置了强制解除单元时，能够满足上述的需求，因此能够提高转向装置的便 利性。作为强制地解除设定位置的变更的条件，例如可以将车辆所搭载的输入按钮等操作 单元被使用者操作了作为该条件。在本发明的转向装置的一个方式中，也可以是还包括变更延迟时间设定单元，该 变更延迟时间设定单元将延迟在给予了所述转向角的转向过程中所述虚拟转向轴的所述 设定位置的变更的延迟时间设定成对所述转向部件的操作速度越快则越长。如果虚拟转向 轴的设定位置在转向过程中被突然改变则容易产生意想不到的行为。根据该方式，随着对 转向部件的操作速度越快则延迟时间越长，因此能够缓和转向过程中改变虚拟转向轴的设 定位置时的车辆的行为变化。
在本发明的转向装置的一个方式中，也可以是还包括几何形状设定单元，能够 通过改变各连杆的角度来改变轮距和束角中的至少一个；以及变更延迟时间设定单元，将 延迟在给予了所述转向角的转向过程中所述几何形状设定单元对所述轮距和所述束角的 每一个的变更的延迟时间设定成对所述转向部件的操作速度越快则越长。在S字弯道等连 续弯道中，也有时针对每个弯道改变轮距或束角等几何形状会提高转弯性能。例如，通过在 转向过程中改变轮距以使转弯外轮向外侧走，能够降低侧倾并也可减少车轮的接地载荷， 因此与恒定地维持轮距的情况相比，转弯速度变快。但是，如果在转向过程中突然改变轮距 或束角等几何形状，则容易产生意想不到的行为。根据该方式，对转向部件的操作速度越快 几何形状变更时间越长，从而能够防止几何形状的骤变，因此能够缓和随着转向过程中的 几何形状变更的行为变化。在本发明的转向装置的一个方式中，也可以是还包括显示单元，被设置成所述 车辆的使用者能够视觉辨认的状态，并可视地显示能够设定为所述虚拟转向轴的设定位置 的多个位置；显示控制单元，使指示单元在所述显示单元上能够移动地显示，所述指示单元 选择性地指示所述多个位置中的任一个；输入单元，接受使用者将所述多个位置中的任一 个和所述指示单元的指示位置相关联的预定操作；以及设定控制单元，在所述输入单元接 受了所述预定操作时使所述虚拟转向轴设定单元将与所述操作对应的位置设定为所述虚 拟转向轴的所述设定位置。根据该方式，能够通过使用者(驾驶者或同乘者)的视觉操作 进行虚拟转向轴的位置的变更或设定。因此，使用者的操作变得直观，因此有容易设定虚拟 转向轴的位置的优点。作为显示单元，可以利用车辆所搭载的导航系统所利用的液晶显示 器等显示装置，也可以独自地设置成虚拟转向轴的设定用。另外，作为输入单元，可以作为 接受使用者在显示单元上触摸的触摸操作的触摸面板式的装置来实现，也可以作为能够接 受对与显示单元分开设置的开关等操作部的操作的装置来实现输入单元。在该方式中，也可以是所述显示单元显示与左右的任一个车轮相关的位置作为 所述多个位置，所述设定控制单元在所述输入单元接受了所述预定操作时使所述虚拟转向 轴设定单元对于左右的车轮的每一个将与所述操作对应的位置设定为所述虚拟转向轴的 所述设定位置。在此情况下，通过进行与单侧的车轮相关的预定操作，能够设定与左右的车 轮相关的虚拟转向轴的设定位置，因此与对于左右的车轮强迫使用者进行同样的操作的情 况相比，能够缓和操作的烦杂。在本发明的转向装置的一个方式中，也可以是所述前臂和所述后臂各自的一个 端部可自由旋转地与相对于所述车轮安装部在所述车辆的前后方向上离开的一对车轮侧 连结点连结，另一个端部可自由旋转地与相对于所述车身在所述前后方向上离开的一对车 身侧连结点连结，所述多个连杆与中间连结点可自由旋转地相互连结。根据该方式，与通过 单一的连杆构成前臂和后臂的每一个的情况相比，能够在更大的范围内调整车身侧连结点 和车轮侧连结点之间的距离。由此，能够给予车轮比以往更大的转向角。在该方式中，也可以是所述臂驱动单元具有连杆驱动装置，所述连杆驱动装置与 从各臂机构中的所述车身侧连结点、所述中间连结点以及所述车轮侧连结点的总数减去3 而得的个数的连结点的每一个对应地配置，各连杆驱动装置绕对应的连结点旋转驱动所述 连杆来规定所述连杆的角度。作为该连杆驱动单元，也可以利用伺服马达。另外，即使不在 全部的连结点上设置连杆驱动装置，也可以通过规定绕多个连结点的连杆的角度，能够同义地确定未设置连杆驱动装置的连结点的位置。例如，也可以是所述臂驱动单元具有连杆驱动装置，所述连杆驱动装置与从各臂 机构中的所述车身侧连结点、所述中间连结点以及所述车轮侧连结点的总数减去3而得的 个数的连结点的每一个对应地配置，各连杆驱动装置绕对应的连结点旋转驱动所述连杆来 规定所述连杆的角度。在本发明中，前臂和后臂的每个最低包括两个连杆，因此各臂机构构 成为具有合计了一对车身侧连结点、一对车轮侧连结点以及一对中间连结点的六个连结点 的连杆机构。车轮侧连结点间可以看作一个连杆，并且车身侧连结点间可以看作固定于车 身的一个连杆，因此如果绕从连结点的总数除去3的个数的连结点规定连杆的角度，则剩 下的三个连结点的位置也同义地确定。即，如果通过连杆驱动装置规定连杆的角度，则绕其 他的三个连结点的连杆的角度也同义地确定，因此无需能动地控制这些连结点的位置。由 此，能够使用于操作臂机构所需要的连杆驱动装置的个数成为最小，能够实现装置的小型 化、容易控制。本发明的设定装置被应用于车辆的转向装置，所述转向装置能够改变作为车轮的 转向角的中心的虚拟转向轴的设定位置，所述设定装置包括显示单元，可视地显示能够设 定为所述虚拟转向轴的设定位置的多个位置；显示控制单元，使指示单元在所述显示单元 上能够移动地显示，所述指示单元选择性地指示所述多个位置中的任一个；输入单元，接受 使用者将所述多个位置中的任一个和所述指示单元的指示位置相关联的预定操作；以及设 定控制单元，用于在所述输入单元接受了所述预定操作时使所述转向装置将与所述操作对 应的位置设定为所述虚拟转向轴的所述设定位置。根据该设定装置，能够通过使用者的视觉操作进行虚拟转向轴的位置的变更或设 定。因此，使用者的操作变得直观，因此有容易设定虚拟转向轴的位置的优点。作为该设定 装置，可以作为车辆所搭载的车载装置来实现，也可以作为与车辆分开设置的个人电脑或 能够对车辆的转向装置进行远程操作的远程装置等与车载装置区别开的设定装置来实现。 作为输入单元，可以作为接受使用者在显示单元上触摸的触摸操作的触摸面板式的装置来 实现，也可以作为能够接受对与显示单元分开设置的开关等操作部的操作的装置来实现。在本发明的设定装置的一个方式中，也可以是所述显示单元显示与左右的任一 个车轮相关的位置作为所述多个位置，所述设定控制单元将以下的信号作为所述设定指示 信号而输出，该信号用于在所述输入单元接受了所述预定操作时使所述转向装置对于左右 的车轮的每一个将与所述操作对应的位置设定为所述虚拟转向轴的所述设定位置。在此情 况下，通过使用者对于单侧的车轮进行预定的操作，能够使转向装置设定与左右的车轮相 关的虚拟转向轴的设定，因此与对于左右的车轮强迫使用者进行同样的操作的情况相比， 能够缓和操作的烦杂。


图1是表示本发明的一个方式涉及的转向装置在车辆直行时的状态的图；图2是表示将虚拟转向轴分别设定在前轮的前后端并左转弯的情况的图；图3是表示将转弯内轮的虚拟转向轴设定在前轮的中央、将转弯外轮的虚拟转向 轴设定在前轮前端并左转弯的情况的图；图4是表示第一方式涉及的转向装置的控制系统的简要结构的框图5是表示图4的信息输入装置的外观的图；图6是表示图4的转向控制器执行的转向控制例程的流程图；图7是表示虚拟转向轴位置设定例程的一个例子的流程图；图8是表示轮距设定例程的一个例子的流程图；图9是表示束角设定例程的一个例子的流程图；图10是表示第二方式涉及的转向装置的控制系统的简要结构的框图；图11是表示第二方式涉及的变更禁止解除例程的一个例子的流程图；图12是表示第三方式涉及的变更禁止解除例程的一个例子的流程图；图13表示使图1的转向装置具体化的一个例子的图；图14是表示虚拟转向轴的位置设定在前轮的接地面的中央时的各伺服马达的驱 动量和转向角的对应关系的图；图15是表示虚拟转向轴的位置设定在前轮的前后端时的各伺服马达的驱动量和 转向角的对应关系的图。
具体实施例方式(第一方式)图1示出了本发明的一个方式涉及的转向装置在车辆直行时的状态。另外，在附 图中，对表示各构成要素的参照标号标注下标L、R，以区分左右，但是在以下的说明中，当无 需特别区分左右时有时省略下标。图1的转向装置1用于对乘用车的左右的前轮2L、2R进 行转向。作为车轮的前轮2L、2R分别被安装在车轮安装部3L、3R上。车轮安装部3L、3R构 成为包括作为前轮2L、2R的旋转中心的转轴4L、4R的装配部件。或者，车轮安装部3也可 以是轮内装式电动机，在此情况下，轮内装式电动机的输出轴构成转轴4。转向装置1包括分别与左右的车轮安装部3对应地设置的左右的臂机构5L、5R。 臂机构5L、5R被构成为隔着车辆的前后方向中心线CL对称。左侧的臂机构5L具有排列在 车辆的前后方向(在图1中上下方向)上的一对前臂7L和后臂8L。前臂7L具有通过中间 连结点Mf可自由旋转地相互连结两个内侧连杆IOL和外侧连杆IlL的各自的一端的结构， 后臂8L具有在中间连结点Mr可自由旋转地相互连结两个内侧连杆12L和外侧连杆13L的 各自的一端的结构。内侧连杆10L、12L的另一端通过一对车身侧连结点Bf、Br可自由旋转 地连结，所述一对车身侧连结点Bf、Br相对于作为车身的一部分的臂安装部14在前后方向 上分离开。外侧连杆11L、13L的另一端通过一对车轮侧连结点Wf、^ 可自由旋转地连结， 所述一对车轮侧连结点Wf、Wr相对于车轮安装部3L在前后方向上分离开。即，前臂7L和 后臂8L的每个具有从车身侧连结点Bf、Br经由中间连结点Mf、Mr到车轮侧连结点Wf、Wr 串联地连结多个连杆101^、1仏或121^、131^的结构。前臂7L和后臂8L被构成为相对于车轴 中心线AX前后对称。车轴中心线AX是连结前轮2L、2R处于直行状态时的转轴4L、4R的车 宽方向的直线。右侧的臂机构5R具有排列在车辆的前后方向上的一对前臂7R和后臂8R。前臂 7R具有通过中间连结点Mf可自由旋转地相互连结两个内侧连杆IOR和外侧连杆IlR的各 自的一端的结构，后臂8R具有通过中间连结点Mr可自由旋转地相互连结两个内侧连杆12R 和外侧连杆13R的各自的一端的结构。内侧连杆10R、12R的另一端通过一对车身侧连结点Bf、Br可自由旋转地连结，所述一对车身侧连结点Bf、Br相对于作为车身的一部分的臂安 装部14在前后方向上分离开。外侧连杆11R、13R的另一端通过一对车轮侧连结点Wf、Wr 可自由旋转地连结，所述一对车轮侧连结点Wf、fe相对于车轮安装部3R在前后方向上分离 开。即，前臂7R和后臂8R的每个具有从车身侧连结点Bf、Br经由中间连结点Mf、Mr到车 轮侧连结点WfJr串联地连结多个连杆101 、111 或121 、131 的结构。前臂7R和后臂8R被 构成为相对于车轴中心线AX前后对称。由以上可知，各臂机构5被构成为通过六个连结点Bf、Mf、Wf、ffr, Mr、Br相互可 旋转地连结六个连杆要素、即车轮安装部33、连杆10 13以及臂安装部14的六节连杆机 构。在转向装置1上设置有臂驱动装置20作为相互独立地驱动臂机构5L、5R的臂驱动单 元。臂驱动装置20针对每个臂机构5包括第一伺服马达21、第二伺服马达22以及第三伺 服马达23作为旋转驱动连杆10、12、13以规定它们的角度的连杆驱动装置。第一伺服马达 21相对于臂安装部14绕连结点Bf旋转驱动内侧连杆10，第二伺服马达22相对于臂安装 部14绕连结点Br旋转驱动内侧连杆12。并且，第三伺服马达23相对于后臂8的内侧连 杆12绕连结点Mr旋转驱动外侧连杆13。通过这些伺服马达21 23同义地规定连杆10、 12、13的角度，由此同义地确定五个连结点Bf、Br、Mf、Mr、fe的位置，结果也同义地确定剩 下的一个连结点Wf的位置。S卩，在各臂机构5中，通过伺服马达21 23调整连杆10、12、 13的角度，由此能够同义地确定车轮安装部3相对于前轮2的虚拟转向轴的位置和前后方 向中心线CL的倾斜度(前轮2的转向角)。在通过伺服马达21 23最大限度地折叠了各臂机构5的连杆10 13的状态下， 前轮2L、2R朝向直行方向。在该直行状态下，臂机构5L、5R的臂10 13左右对称，在各臂 机构5中，车轮侧连结点Wf、Wr在前后方向上排列在一条直线上。从车辆的前后方向中心 线CL到前轮2L、2R的中心线AL、AR的距离彼此相等。图2示出了左转弯时的转向装置1的状态的一个例子。在该例子中，左前轮2L以 设定在其后端且中心线AL上的虚拟转向轴KpL为中心被转向，右前轮2L以设定在其前端 且中心线AR上的虚拟转向轴KpR为中心被转向。从图1的直行状态向图2的状态转向时 的伺服马达21 23的动作如下。首先，对于左侧的臂机构5L，第一伺服马达21L被以绕 连结点Bf逆时针方向地旋转连杆IOL的方式驱动，第二伺服马达22L被以绕连结点Br顺 时针方向地旋转连杆12L的方式驱动，第三伺服马达23L被以使连杆13L逆时针方向地旋 转到前臂7L的长度(连结点Bf、Wf间的距离)成为近似最大的程度的方式驱动。另一方 面，对于右侧的臂机构5R，第一伺服马达21R被以绕连结点Bf逆时针方向地旋转连杆IOR 的方式驱动，第二伺服马达22R被以绕连结点Br顺时针方向地旋转连杆12R的方式驱动， 第三伺服马达23R被以使连杆13R逆时针方向地旋转到后臂8R的长度(连结点Br、Wr间 的距离)成为近似最大的程度的方式驱动。图2是前轮2的转向的一个例子，根据本方式的转向装置1，通过适当地驱动各臂 机构5的伺服马达21 23，能够将虚拟转向轴Kp设定在前轮的前后端等任意的位置。例 如，也可以如图3所示，作为转弯内轮的左前轮2L在其接地面的中央设定虚拟转向轴KpL， 并绕该虚拟转向轴KpL对前轮2L进行转向，另一方面，作为转弯外轮的右前轮2R在与图2 相同的位置设定虚拟转向轴KpR，并绕该虚拟转向轴KpR对前轮2R进行转向。因此，根据本 方式的转向装置1，能够在与车辆的积载状况、前后重量分配、车速、路面状况等相应的最适当的位置设定虚拟转向轴Kp。作为虚拟转向轴Kp的设定，例如当需要大转向角时，可以考 虑如图2所例示的那样设定虚拟转向轴Kp。或者，在如停车场的静态转向时那样前轮2的 转向转矩变大的情况下，通过如图3的左前轮2L那样，在前轮2的接地面的大致中央设定 虚拟转向轴Kp，能够将转向转矩抑制到最小量。并且，由图3的例子可知，在本方式中，能够相互独立地驱动左右的臂机构5L、5R， 因此也能够调整阿克曼率。阿克曼率是转弯时的左右的转向角的比率。或者，通过将本方 式的转向装置1应用于前后轮，能够容易地实现四轮转向功能。另外，在本方式的转向装置1中，也能够改变前轮2L、2R之间的轮距。即，如果驱动 伺服马达21 23以使车轮侧连结点Wf、fe彼此相等地在车轴中心线AX的方向上变位，则 不改变前轮2的转向角，能够如图1中的虚线所示的那样扩大轮距或者能够再次缩小被扩 大了的轮距。由此，能够例如在一般道路或市区较小地设定轮距、在高速道路上扩大轮距， 来提高车辆的稳定性，能够实现与行驶状况相应的轮距的变化。另外，在转向装置1中，也 能够改变在使车辆直行的中立位置被规定的前轮2L、2R的束角。图1所示的状态是束角为 0的状态，但是通过驱动伺服马达21 23以使车轮侧连结点Wf、Wr相对于前后方向中心 线CL左右对称地倾斜，能够将束角改变为前束和后束的状态。在直行行驶中，通过向前束 侧增大束角，也能够使转向装置1作为减小车速的制动装置而发挥功能。另外，在各连杆10 13的连结点Bf、Br、Mf、Mr、Wf、fe中，以臂7、8能够以车辆 的上下方向的轴线为中心旋转的方式确定连结构造即可。但是，也可以经由轴套、球面轴承 等连结，由此臂7、8也能够相对于车轮安装部3或臂安装部14绕水平方向的轴线旋转若 干。也可以通过使臂7、8相对于车轮安装部3或臂安装部14可在上下方向上变位，来允许 前轮2L、2R相对于车身上下运动。在此情况下，也可以通过在车身与臂7、8之间设置弹簧 和衰减装置，使臂机构5作为悬架而发挥功能。但是，也可以通过与转向装置1分开设置的 悬架机构来支承前轮2，转向装置1仅担当前轮2的转向驱动。接着，对为了与作为车辆所搭载的转向部件的转向盘SH(参照图5)的操作协作使 各臂7、8动作而设置在转向装置1上的控制系统进行说明。图4是该控制系统的框图。转 向装置1的控制系统包括转向控制器(以下简称为控制器)30作为与转向盘SH的操作协作 来控制伺服马达21 23的动作的转向角控制单元。控制器30被构成为计算机单元。在 控制器30上连接有作为其控制对象的上述左右的伺服马达21 23。在控制器30上连接 有用于检测在伺服马达21 23的控制中应参照的各种状态的状态检测装置31。状态检测 装置31包括转向角传感器32，该转向角传感器32能够分别检测从转向盘SH的中立位置 (直行时的位置)的操作角度(转向操作量)及其操作速度。这里所说的转向操作量包括 能够识别从转向盘SH的中立位置的操作方向的信息。除此以外，状态检测装置31也可以 包括车速传感器33、横摆率传感器34等检测表示车辆的运动状态的参数(以下称为车辆运 动参数)的各种传感器。作为应参照的车辆运动参数，除了车速、横摆率以外，还可以酌情 选择车身滑移角、横G等。另外，检测车辆的前后轮轴载荷的传感器或检测路面状态的传感 器也可以设置在状态检测装置31中。另外，在控制器30上连接有信息输入装置35，以能够通过外部输入设定虚拟转向 轴的位置、轮距以及束角或者对其进行改变。图5是表示信息输入装置35的外观的图。信 息输入装置35被组装到车辆的仪表板40所搭载的车载装置41中。车载装置41是包括导航系统或音响系统等各种系统的公知的装置。在车载装置41上以驾驶者Pl和同乘者P2 等使用者能够视觉辨认的状态设置有作为显示单元的液晶显示器42，所述显示单元为了向 使用者报告各种系统所利用的信息而进行显示。众所周知，液晶显示器42的显示内容针对 车载装置41执行的每个系统而酌情改变。图5的A部表示信息输入装置35在车载装置41上发挥功能时的液晶显示器42 的显示内容的一个例子。在液晶显示器42上显示了描绘包括右侧的前轮和前后臂的周边 构造的图像46，在该图像46上重叠显示了作为指示可设定的虚拟转向轴的位置的指示单 元的指示器47。在液晶显示器42的屏幕4 上设置有触摸式的输入单元，通过使用者在液 晶显示器42的屏幕4 上描画，指示器47在屏幕4 上移动。通过图4所示的信息输入 装置35所设置的作为显示控制单元的显示控制部36来进行指示器47的移动控制，该显示 控制部36基于输入单元的信息来控制指示器47的显示。一旦指示器47移动到可设定虚拟转向轴的位置，则如图5的A部所示那样反转显 示该位置，指示器47的指示位置被强调。作为该可被反转显示的位置，与可设定虚拟转向 轴的多个位置相对应地存在多个。如果在反转显示了作为设定候补的一个指示位置的状态 下使用者轻轻地在屏幕4 上敲打(tap)该指示位置，则该位置确定为虚拟转向轴的设定 位置。该确定信息被暂且保持到设置于信息输入装置35的作为设定控制单元的输出部37 中，该被保持的确定信息通过输出部37进行各种处理之后作为设定指示信号SGl输出。该 设定指示信号SGl被输入到图4的控制器30。通过使用者从在液晶显示器42的屏幕4 上描画到进行轻敲的一连串的操作，使 得可设定虚拟转向轴的位置的多个位置中的某一个与指示器47指示的位置相关联。因此， 使用者的上述一连串操作相当于本发明的预定操作。这样，能够通过本方式的信息输入装 置35由使用者的视觉操作进行虚拟转向轴的位置的变更或设定，因此使用者的操作变得 直观，从而虚拟转向轴的位置设定变得容易。—旦控制器30被输入设定指示信号SG1，则执行后述的设定处理以在与该设定指 示信号SGl相应的位置设定虚拟转向轴的位置。这样，信息输入装置35能够利用设定指示 信号SGl对控制器30指示虚拟转向轴的设定位置的变更，控制器30基于该设定指示信号 SGl改变虚拟转向轴的位置，因此信息输入装置35也作为本发明的变更指示单元而发挥功 能。另外，一旦在该设定处理中指示右侧的设定位置，则相反侧的左侧的设定位置也被同时 设定。即，输出部37输出的设定指示信号SGl具有能够通过左右中的一者的设定信息使控 制器30设定左右两者的虚拟转向轴的位置的功能。由此，不会强迫使用者对左右的每个进 行同样的操作，因此能够缓和操作的烦杂。信息输入装置35对轮距或束角等几何形状的设定及其变更，也通过对液晶显示 器42的屏幕4 与上述相同地进行操作，能够将轮距和束角的设定指示送往控制器30。如 图5的A部所示，屏幕4 显示了与预先规定了轮距和束角的各设定值的多个模式相对应 的多个按钮图像48。在使屏幕4 上的指示器47移动的情况下，通过在与按钮图像48的 某一个重叠的状态下轻敲屏幕4 来确定应设定的模式。作为对信息输入装置35预先准备 的多个模式，存在将轮距设定为标准值的标准轮距模式、将轮距设定为比标准值大的值的 大轮距模式、将轮距设定为比标准值小的值的小轮距模式、将束角设定为0的束角0模式、 将前束值设定为小值的小前束模式、将前束值设定为大值的大前束模式等。另外，省略了详细的说明，但是信息输入装置35除了模式选择以外也能够对轮距和束角在屏幕4 上输入 具体的数值。如果通过上述的使用者的操作从这些模式中确定应设定的模式，则该确定信 息被暂且保持到输出部37。该被保持的确定信息通过输出部37进行各种处理之后作为设 定指示信息SG21、SG22而输出，并被输入到控制器30。设定指示信息SG21包括对应于选 择出的模式的轮距的信息，设定指示信息SG22包括对应于选择出的模式的束角的信息。另外，在本方式中将信息输入装置35组装到车载装置41中来实施，但是也可以作 为与车载装置41区别的个人电脑或可远程操作的远程装置等外部输入装置来实现与信息 输入装置35相同的功能。在这样实施的情况下，信息输入装置35作为本发明的设定装置 而发挥功能。另外，输入单元不限于触摸面板式，也可以作为接收对与液晶显示器42等显 示单元分开设置的键盘或按钮等操作部的操作的输入装置或可输入语音的输入装置来实 现输入单元。图6是表示为了对前轮2进行转向而由控制器30执行的转向控制例程的流程图。 在该例程中，首先在步骤Sll中基于来自转向角传感器32的输出信号来判别转向盘SH是 否被操作。如果没有转向操作，则保留处理，如果有转向操作，则处理前进到下一个步骤 S12。在步骤S12中读取通过后述的虚拟转向轴位置设定例程设定的虚拟转向轴的位置。在 下一个步骤S13中，读取包括通过后述的轮距设定例程和束角设定例程分别设定的轮距和 束角中的至少一个的几何形状。 在通过步骤S12和步骤S13读取出虚拟转向轴的位置和几何形状之后，在步骤S14 中检测出转向盘SH的转向操作量，接着在步骤S15中计算与转向操作量、虚拟转向轴位置 的位置以及几何形状相应的前轮2L、2R的每个的转向角。作为转向操作量和转向角的相关关系，设定了相对于转向操作量的增加增加转向 角的关系，在步骤S15中在维持该相关关系的范围内计算转向角。该相关关系包含互不相 同的多个方式，各方式与每个虚拟转向轴的设定位置相对应。因此，当改变了虚拟转向轴的 设定位置时，在该变更前后相对于转向操作量的增加的转向角的增加的程度变化。具体地说，预先通过计算机模拟或实验等来确定针对每个虚拟转向轴的位置能够 得到最优的转向感的转向操作量和转向角，将这些确定了的值的对应关系针对每个虚拟转 向轴的设定位置作成表数据，将这些一组表数据存储在控制器30的ROM中。并且，控制器 30读出与在步骤S12中读出的虚拟转向轴的设定位置对应的表数据，基于该表数据来计算 转向角，由此实现了针对每个虚拟转向轴的设定位置不同方式的相关关系。建立这样针对每个虚拟转向轴的设定位置互不相同的相关关系具有以下理由。 即，相对于同一转向角而产生的车辆的横向力的大小根据虚拟转向轴的位置变化而变化， 如果将转向操作量和转向角的相关关系固定为一个，则在虚拟转向轴的设定位置的变更前 后转向感的变化变大。因此，根据本方式，即使虚拟转向轴的位置变化，也能够抑制转向感 的变化，因此可以提高转向感的稳定性。上述的相关关系所包含的各方式包括转向角相对于转向操作量的增加而成比例 增加的区间。因此，在该区间中，转向盘SH的操作与车辆的行为自然地对应，因此转向感良 好。另外，为了在开始转向时防止产生突然的行为，转向盘SH开始转向的区间(接近于中 立位置的区间)被设定成转向操作量和转向角不成比例的非线性式，并且该区间与上述比 例区间连续连结。
在步骤S16中，决定伺服马达21 23的各个的驱动量，以得到在步骤S12中读 出的虚拟转向轴的设定位置由步骤S15计算出的转向角，并且按照该决定的驱动量在步骤 S17中驱动伺服马达21 23。之后，处理返回到步骤S11，反复以下同样的顺序。控制器 30通过执行图6的例程而作为本发明的转向角控制单元发挥功能。另外，当轮距和束角从 初始值被改变时，修正各伺服马达的驱动量，以能够实现被计算出的转向角，由此能够反映 轮距和束角的设定变更。图7是表示虚拟转向轴位置设定例程的一个例子的流程图。在该例程中，首先在 步骤S21中判定是否被输入来自信息输入装置35的操作指示信号SGl。如果未输入操作指 示信号SG1，则保留处理，如果有操作指示信号SGl的输入，则处理前进到下一个步骤S22。 在步骤S22中判定是否是给予了转向角的转向过程中。能够通过参照来自转向角传感器32 的信号该值是否为0、即转向盘SH是否为中立位置来实现该判定。在处于转向过程中的情 况下，处理前进到步骤S23，在未处于转向过程中的情况下处理前进到步骤S24。在步骤S23中，设置变更禁止标记Fl，该变更禁止标记Fl是为禁止虚拟转向轴的 位置的设定变更而被设定的。变更禁止标记Fl是被分配在控制器30的RAM等存储区域中 的变量，当设置了该标记Fl时，意味着禁止设定变更，当被清除了该标记Fl时，意味着解除 该禁止、即允许设定变更。在步骤S24中，变更禁止标记Fl被清除。接着，在步骤S25中，判定是否设置了变更禁止标记F1。当变更禁止标记Fl被设 置了时，不进行虚拟转向轴的位置的变更，处理返回到步骤S21。当未设置变更禁止标记Fl 时，允许变更禁止，因此处理前进到步骤S26，虚拟转向轴的位置被设定在与操作指示信号 SGl的指示内容相应的位置处。另外，在步骤S26中，如上所述对于左右的两前轮进行位置 的设定。之后，处理返回到步骤S21，反复以下相同的顺序。在该例程中，通过设置变更禁止标记Fl来禁止转向过程中的虚拟转向轴的位置 变更，该禁止响应于从转向过程中向中立位置的复原而被解除。并且，与该解除同时在步骤 S26中改变设定位置。因此，在如S字弯道等那样具有变曲点的连续弯道中，能够在前半弯 道与后半弯道之间不同的虚拟转向轴的位置转向。在这样的连续弯道中，即使在越过前半 弯道时残留横G，也有时向后半的弯道在相反方向上强行转向，但是在这样的情况下，能够 将虚拟转向轴的设定位置改变为适于后半的弯道的位置，因此是有效的。控制器30通过执 行图7的例程以及图6的例程而作为本发明的虚拟转向轴设定单元发挥功能，通过执行图 7的例程而作为本发明的变更禁止单元发挥功能。图8是表示轮距设定例程的一个例子的流程图。该例程的基本构造与图7的例程 相同。即，首先在步骤S31中判定是否被输入来自信息输入装置35的操作指示信号SG21。 如果未输入操作指示信号SG21，则保留处理，如果有操作指示信号SG21的输入，则处理前 进到下一个步骤S32。在步骤S32中判定是否是给予了转向角的转向过程中。在处于转向过 程中的情况下，处理前进到步骤S33，在未处于转向过程中的情况下处理前进到步骤S34。在步骤S33中，设置变更禁止标记F21，该变更禁止标记F21是为禁止轮距的设定 变更而被设定的。变更禁止标记F21是被分配在控制器30的RAM等存储区域中的变量，当 设置了该标记F21时，意味着禁止设定变更，当被清除了该标记F21时，意味着解除该禁止、 即允许设定变更。在步骤S34中，变更禁止标记F21被清除。接着，在步骤S35中，判定是否设置了变更禁止标记F21。当变更禁止标记F21被设置了时，不进行轮距的变更，处理返回到步骤S31。当未设置变更禁止标记F21时，允许设 定变更，因此处理前进到步骤S36，设定与操作指示信号SG21的指示内容相应的轮距。之 后，处理返回到步骤S31，反复以下相同的顺序。图9是表示束角设定例程的一个例子的流程图。该例程的基本构造与图7和图8 的例程相同。即，首先在步骤S41中判定是否被输入来自信息输入装置35的操作指示信号 SG22。如果未输入操作指示信号SG22，则保留处理，如果有操作指示信号SG22的输入，则处 理前进到下一个步骤S42。在步骤S42中判定是否是给予了转向角的转向过程中。在处于 转向过程中的情况下，处理前进到步骤S43，在未处于转向过程中的情况下处理前进到步骤 S44。在步骤S43中，设置变更禁止标记F22，该变更禁止标记F22是为禁止束角的设定 变更而被设定的。变更禁止标记F22是被分配在控制器30的RAM等存储区域中的变量，当 设置了该标记F22时，意味着禁止设定变更，当被清除了该标记F22时，意味着解除该禁止、 即允许设定变更。在步骤S44中，变更禁止标记F22被清除。接着，在步骤S45中，判定是否设置了变更禁止标记F22。当变更禁止标记F22被 设置了时，不进行束角的变更，处理返回到步骤S41。当未设置变更禁止标记F22时，允许设 定变更，因此处理前进到步骤S46，设定与操作指示信号SG22的指示内容相应的轮距。之 后，处理返回到步骤S41，反复以下相同的顺序。根据图8和图9的例程，在转向过程中禁止轮距和束角等几何形状的设定以及变 更。换言之，在车辆直行的中立位置的情况下允许几何形状的设定变更。因此，能够防止由 于几何形状在转向过程中变化而车辆产生意想不到的行为。控制器30通过执行图8和图 9的例程的至少一者以及图6的例程而作为本发明的几何形状设定单元发挥功能。(第二方式)接着，对本发明的第二方式进行说明。该方式的特征在于具有以下的控制针对第 一方式在转向过程中被禁止的虚拟转向轴的位置、轮距以及束角的设定变更能够强制地解 除这些禁止。本方式基本的物理结构与第一方式相同，并且将对于基本的控制也进行与第 一方式相同的控制作为前提。因此，以下省略与第一方式共同部分的说明。图10是表示第二方式涉及的转向装置的控制系统的简要结构的框图。如图所示， 在本方式的转向装置中设置有为了强制地解除禁止设定变更而被操作的解除开关51 53。第一解除开关51是虚拟转向轴的位置的设定变更禁止解除用的开关，第一解除开关52 是轮距的设定变更禁止解除用的开关，第一解除开关53是束角的设定变更禁止解除用的 开关。各解除开关51 53均以按钮式构成，通过对各解除开关51 53的按下操作，预定 的强制解除信号SG31、SG32、SG33被输入到控制器30。为了提高转向过程中的操作性以及 安全性，各解除开关51 53被安装在转向盘SH上。另外，通过将这些解除开关51 53 组装到信息输入装置35中，也能够在液晶显示器42的屏幕4 上操作这些解除开关。图11是表示变更禁止解除例程的一个例子的流程图，该变更禁止解除例程用于 强制地解除禁止虚拟转向轴的位置变更并由控制器30执行。在该例程中，首先，在步骤S51 中判定是否输入了强制解除信号SG31。即，判定是否按下操作了虚拟转向轴的位置的设定 变更禁止解除用的第一解除开关51。当输入了强制解除信号SG31时，处理前进到步骤S52， 当未输入强制解除信号SG31时，处理前进到步骤S53。
在步骤S52中，清除管理禁止虚拟转向轴的位置变更的变更禁止标记F1。由此，允 许虚拟转向轴的位置变更，因而即使是转向过程中，也由于在图7的例程的步骤S25中进行 否定的判定，因此通过步骤S^设定虚拟转向轴的位置。另外，作为在该设定时设定的虚拟 转向轴的位置，选择与强制解除信号SG31的输入定时、变更前的虚拟转向轴的位置、以及 车速、横摆率等车辆的运动参数相关联并预先存储在控制器30中的位置。以下，同样地，当在步骤S53中判定出输入了强制解除信号SG32时，处理前进到 步骤S54，清除变更禁止标记F21。由此，在图8的步骤S35中进行否定的判定，在步骤S36 中设定轮距。另外，当在步骤S55中判定出输入了强制解除信号SG33时，处理前进到步骤 S56，清除变更禁止标记F22。由此，在图9的步骤S45中进行否定的判定，在步骤S46中设 定束角。这样，根据本例程，原则上能够例外地进行在转向过程中被禁止的虚拟转向轴的 位置变更。控制器30通过执行图11的例程而作为本发明的强制解除单元发挥功能。一旦 来说，在如汤匙弯(spoon corner)等那样转向方向相同、需要转向增加或转向返回的弯道 中，也有时在转向增加或转向返回时想要改变虚拟转向轴的设定位置或者在转向过程中特 意引起车辆的行为变化有利。根据本方式，能够满足这样的需求，因此能够提高转向装置的 便利性。另外，在S字弯道等连续弯道中，也有时针对每个弯道改变轮距或束角等几何形状 会提高转弯性能。例如，通过在转向过程中改变轮距以使转弯外轮向外侧走，能够降低侧倾 并也可减少车轮的接地载荷，因此与恒定地维持轮距的情况相比，转弯速度变快。根据本方 式，能够在转向过程中改变轮距或束角等几何形状，因此能够期待恰当地应对上述的状况。另外，在本实施方式中，作为解除禁止设定变更的条件，设定了对解除开关51 53进行操作，但是也可以除了对这些操作部件进行操作以外，或者代替之，能够在预定的特 定条件下解除禁止设定变更。另外，在特定的条件成立的情况下，使控制器30执行被程序 化的例程，以与使用者的意图无关地生成相当于上述的解除信号的信号，从而也能够进行 设定变更的强制解除。(第三方式)接着，对本发明的第三方式进行说明。该方式的特征在于具有以下控制，该控制相 当于对第二方式涉及的控制的改良，用于安全地进行转向过程中的各种设定变更。与第二 方式相同，本方式基本的物理结构也与第一方式相同，并且将对于基本的控制也进行与第 一方式相同的控制作为前提。因此，以下省略与第一方式共同部分的说明。另外，对本方式 涉及的控制系统与第二方式相同，因此酌情参照图10。图12是表示第三方式涉及的变更禁止解除例程的一个例子的流程图。在该例程 中，首先在步骤S61中检测车辆运动参数。这里检测出的参数是以后处理中使用的车速V、 横摆率ft·以及转向盘SH的操作速度Sv。这些参数基于来自图10所示的状态检测装置31 的各传感器32 34的输出信号而被检测。接着，在步骤S62中，判定是否输入了强制解除信号SG31。当输入了强制解除信 号SG31时，前进到步骤S63，当未输入强制解除信号SG31时，处理前进到步骤S67。在步骤 S63中，判定虚拟转向轴的位置变更许可条件是否成立。该许可条件在车速V和横摆率ft· 满足了以下的条件时成立。即，该条件是V < Kkpv以及ft· < Kkpyr均成立的情况。这里， Kkpv是虚拟转向轴的位置变更许可基准速度。该基准速度Kkpv相当于即使在转向过程中进行虚拟转向轴的位置变更也能够确保一定的安全性的速度的上限值。另外，Kkpyr是虚 拟转向轴的位置变更许可基准横摆率。该基准横摆率Kkpyr相当于即使在转向过程中进行 虚拟转向轴的位置变更也能够确保一定的安全性的横摆率的上限值。当位置变更许可条件 成立时，处理前进到步骤S64，当位置变更许可条件未成立时，不解除禁止虚拟转向轴的位 置变更，处理返回到步骤S61。在步骤S64中设定用于延迟虚拟转向轴的位置变更的变更延迟时间Tkp。该延迟 时间Tkp通过在下式1中代入步骤S61中检测出的操作速度Sv而被设定。Tkp = A · Sv ......1这里，A是缓和系数。如果该缓和系统A是正值，则可以是常量，也可以是变量。由 式1可知，延迟时间Tkp被设定成转向盘SH的操作速度Sv越快则越慢。接着，在步骤S65中，执行延迟处理，仅保留步骤S64中设定的延迟时间Tkp的处 理。然后，在下一个步骤S66中，清除变更禁止标记F1。由此，与第二方式相同，在图7的 步骤S25中进行否定的判定，在步骤S26中设定虚拟转向轴的位置。这里的设定与第二方 式相同，与强制解除信号SG31的输入定时、变更前的虚拟转向轴的位置、以及车速、横摆率 等车辆的运动参数相关联并预先存储在控制器30中的位置被选择为虚拟转向轴的设定位 置。在步骤S67中，判定是否输入了强制解除信号SG32。当输入了强制解除信号SG32 时，处理前进到步骤S68，当未输入强制解除信号SG32时，处理前进到步骤S72。在步骤S68 中，判定轮距的变更许可条件是否成立。该许可条件在车速V和横摆率ft·满足了以下的条 件时成立。即，该条件是V < Ktrdv以及ft· < Ktrdyr均成立的情况。这里，Ktrdv是轮距 的变更许可基准速度。该基准速度Ktrdv相当于即使在转向过程中进行轮距的变更也能够 确保一定的安全性的速度的上限值。另外，Ktrdyr是轮距的变更许可基准横摆率。该基准 横摆率Ktrdyr相当于即使在转向过程中进行轮距的变更也能够确保一定的安全性的横摆 率的上限值。当轮距的变更许可条件成立时，处理前进到步骤S69，当变更许可条件未成立 时，不解除禁止轮距的变更，处理返回到步骤S61。在步骤S69中设定用于延迟轮距的变更的变更延迟时间Ttrd。该延迟时间Ttrd 通过在下式2中代入步骤S61中检测出的操作速度Sv而被设定。Ttrd = B · Sv ......2这里，B是缓和系数。如果该缓和系统B是正值，则可以是常量，也可以是变量。由 式2可知，延迟时间Ttrd被设定成转向盘SH的操作速度Sv越快则越慢。接着，在步骤S70中，执行延迟处理，仅保留步骤S69中设定的延迟时间Ttrd的处 理。然后，在下一个步骤S71中，清除变更禁止标记F21。由此，在图8的步骤S35中进行否 定的判定，在步骤S36中设定轮距。在步骤S72中，判定是否输入了强制解除信号SG33。当输入了强制解除信号SG33 时，处理前进到步骤S73，当未输入强制解除信号SG33时，处理返回到步骤S61。在步骤S73 中，判定束角的变更许可条件是否成立。该许可条件在车速V和横摆率ft·满足了以下的条 件时成立。即，该条件是V < Ktiov以及ft· < Ktioyr均成立的情况。这里，Ktiov是束角 的变更许可基准速度。该基准速度Ktiov相当于即使在转向过程中进行束角的变更也能够 确保一定的安全性的速度的上限值。另外，Ktioyr是束角的变更许可基准横摆率。该基准横摆率Ktioyr相当于即使在转向过程中进行束角的变更也能够确保一定的安全性的横摆 率的上限值。当束角的变更许可条件成立时，处理前进到步骤S74，当变更许可条件未成立 时，不解除禁止束角的变更，处理返回到步骤S61。在步骤S74中设定用于延迟束角的变更的变更延迟时间Ttio。该延迟时间Ttio 通过在下式3中代入步骤S61中检测出的操作速度Sv而被设定。Ttio = OSv ......3这里，C是缓和系数。如果该缓和系统C是正值，则可以是常量，也可以是变量。由 式3可知，延迟时间Ttio被设定成转向盘SH的操作速度Sv越快则越慢。接着，在步骤S75中，执行延迟处理，仅保留步骤S74中设定的延迟时间Ttio的处 理。然后，在下一个步骤S76中，清除变更禁止标记F22。由此，在图9的步骤S45中进行否 定的判定，在步骤S46中设定束角。根据以上的例程，即使输入强制解除信号SG31 SG33，也仅限于变更许可条件在 步骤S63、步骤S68以及步骤S73的每一个中成立的情况强制地解除禁止设定变更，因此能 够在转向过程中的设定变更时确保一定的安全性。另外，通过步骤S65、步骤S70以及步骤 S75的延迟处理，即使输入强制解除信号SG31 SG33，也不会直接解除变更禁止，而延迟该 解除。该延迟时间随着对转向盘SH的操作速度越快则越长，因此能够缓和在转向过程中变 更虚拟转向轴的设定位置等时的车辆的行为变化，提高安全性。控制器30通过执行图12 的例程而作为本发明的变更延迟时间设定单元发挥功能。在上述各方式中，均直线地示出了连杆10 13，但是实际的连杆10 13不限于 这样单纯的形状。图13表示更具体地示出图1的转向装置1的一个例子。另外，图13仅 示出了左侧的臂机构5L，右侧的臂机构5R被对称地构成。在图13的例子中，后臂8L的连 杆12L作为弯曲成L字状的部件形成。在此情况下，连结车身侧连结点Br和中间连结点Mr 的线段相当于图1的连杆12L。另外，用于实现需要的转向角的伺服马达21 23的驱动量(动作角)根据连杆 10 13的形状和尺寸变化。图14和图15是表示图13的例子中各伺服马达21L 23L 的驱动量和转向角的对应关系的图，图14示出虚拟转向轴的位置设定在前轮2L的接地面 的中央的情况，图15示出虚拟转向轴的位置设定在前轮2L的前后端的情况。另外，虚拟转 向轴的位置设定在前轮2L的前后端意味着右转向时虚拟转向轴的位置设定在前轮2L的前 端、相反的左转向时虚拟转向轴的位置设定在前轮2L的后端(参照图2)。在这些图中，实 线表示第一伺服马达21L的驱动量，虚线表示第二伺服马达22L的驱动量，点划线表示第三 伺服马达23L的驱动量。另外，对于各伺服马达21L 23L的驱动量，以顺时针为正，转向角 以右方向为正。由这些图可知，实现同一转向角的各伺服马达21L 23L的驱动量根据虚 拟转向轴的位置而分别不同。另外，无论虚拟转向轴的位置是哪种情况，各伺服马达21L 23L均在使转向角变化的过程中进行非线性的动作。当将虚拟转向轴的位置设定在前轮2L 的前后端时，其设定位置在右转向与左转向之间变换，因此转向角以O的中立位置为边界， 各伺服马达21L 23L的动作随着尖点而变化。本发明不限于上述各方式，能够通过各种方式实施。例如，关于伺服马达21 23 的位置，在车轮侧连结点Wf、Wr以及其他的一个连结点分别配置伺服马达21 23等与六 个连结点中的三个连结点分别对应即可。前臂7和后臂8的每一个也可以具有通过中间连结点可相互自由旋转地连结三个以上的连杆的结构。即使是在增加了连杆个数的情况下， 如果通过连杆驱动装置规定绕从连结点的总数减去3而得的个数的连结点的连杆角度，则 可以同义地确定绕剩下的三个连结点的连杆的角度。但是，也可以在剩下的三个连结点的至少一个配置连杆驱动装置，控制各连杆驱 动装置的动作，以在与其他连结点的连杆驱动装置之间连杆角度不产生矛盾。例如，也可以 设置与车身侧连结点Bf、Br、中间连结点Mf、Mr以及车轮侧连结点Wf、Wr的总数相同数量 的连结点的每一个对应配置的连杆驱动装置，绕各连杆驱动装置对应的连结点旋转驱动连 杆来规定该连杆的角度。连杆驱动装置不限于利用伺服马达的例子，如果是能够绕连结点 旋转驱动连杆来规定其角度的装置，则也可以酌情利用各种执行器、驱动机构。另外，也可 以设置通过齿轮机构等运动传递机构将任一个伺服马达的旋转运动传递给其他的连结点 来改变连杆绕该连结点的角度这样的连杆驱动装置。另外，也可以作为能够伸缩连杆的至 少一个的直动型执行器。也可以将本发明的转向装置在车辆的上下方向上设置多组，各组能够相互独立地 驱动臂机构。在此情况下，能够相互独立地设定各组的车轮侧连结点Wf、fe的位置，因此能 够三维地操作虚拟转向轴来改变外倾角、后倾角以及束角。在此情况下，对于各连结点，需 要利用球面轴承、轴套等绕连结点在三维方向上可相对旋转地连结连杆。
权利要求
1.一种车辆的转向装置，包括左右的臂机构，所述臂机构通过前臂和后臂来连结被安装车轮的车轮安装部和车身， 所述前臂和所述后臂由可相互自由旋转地连结的多个连杆构成，并且被配置在车辆的前后 方向上；臂驱动单元，将所述左右的臂机构相互独立地驱动，以确定与所述车轮的转向角对 应的各连杆的角度；虚拟转向轴设定单元，能够改变作为所述转向角的中心的虚拟转向轴 的设定位置；以及转向角控制单元，控制所述臂驱动单元，以便能够在所述虚拟转向轴的所 述设定位置得到与针对转向部件的转向操作量对应的所述转向角；所述转向角控制单元控制所述臂驱动单元，以使各连杆的角度在维持所述转向角相对 于所述转向操作量的增加而增加的相关关系的范围内变化。
2.如权利要求1所述的转向装置，其中，设定了包含所述转向角相对于所述转向操作量的增加而成比例地增加的区间的关系， 作为所述相关关系。
3.如权利要求1或2所述的转向装置，其中，互不相同的所述相关关系对应于每个所述设定位置，以使所述转向角相对于所述转向 操作量的增加而增加的程度在所述虚拟转向轴的所述设定位置的变更前后发生变化。
4.如权利要求1至3中任一项所述的转向装置，其中，还包括变更指示单元，向所述虚拟转向轴设定单元指示所述虚拟转向轴的所述设定位置的变 更；以及变更禁止单元，在给予了所述转向角的转向过程中，当进行了来自所述变更指示单元 的指示时，禁止所述虚拟转向轴设定单元对所述设定位置的变更。
5.如权利要求4所述的转向装置，其中，当从所述转向过程中复原到使所述车辆直行的所述转向部件的中立位置时，所述变更 禁止单元解除对所述虚拟转向轴设定单元变更所述设定位置的禁止。
6.如权利要求4所述的转向装置，其中，还包括强制解除单元，该强制解除单元在所述转向过程中强制地解除所述变更禁止单 元对所述设定位置变更的禁止。
7.如权利要求1至3中任一项所述的转向装置，其中，还包括变更延迟时间设定单元，在给予了所述转向角的转向过程中，该变更延迟时间 设定单元设定使所述虚拟转向轴的所述设定位置的变更延迟的延迟时间，使得针对所述转 向部件的操作速度越快则该延迟时间越长。
8.如权利要求7所述的转向装置，其中，还包括几何形状设定单元，能够通过改变各连杆的角度来变更轮距和束角中的至少一个；以及变更延迟时间设定单元，在给予了所述转向角的转向过程中，设定使所述几何形状设 定单元对所述轮距和所述束角中每一个的变更延迟的延迟时间，使得针对所述转向部件的 操作速度越快则该延迟时间越长。
9.如权利要求1所述的转向装置，其中，还包括显示单元，被设置成所述车辆的使用者能够视觉辨认的状态，并可视地显示能够设定为所述虚拟转向轴的设定位置的多个位置；显示控制单元，使指示单元在所述显示单元上能够移动地显示，所述指示单元选择性 地指示所述多个位置中的任一个；输入单元，接受使用者将所述多个位置中的任一个与所述指示单元的指示位置相关联 的预定操作；以及设定控制单元，在所述输入单元接受了所述预定操作时使所述虚拟转向轴设定单元将 与所述操作对应的位置设定为所述虚拟转向轴的所述设定位置。
10.如权利要求9所述的转向装置，其中，所述显示单元显示与左右的任一个车轮相关的位置作为所述多个位置， 所述设定控制单元在所述输入单元接受了所述预定操作时使所述虚拟转向轴设定单 元针对左右的车轮的每一个将与所述操作对应的位置设定为所述虚拟转向轴的所述设定 位置。
11.如权利要求1至10中任一项所述的转向装置，其中，所述前臂和所述后臂各自的一个端部通过在所述车辆的前后方向上离开的一对车轮 侧连结点可自由旋转地连结到所述车轮安装部，所述前臂和所述后臂各自的另一个端部通 过在所述前后方向上离开的一对车身侧连结点可自由旋转地连结到所述车身， 所述多个连杆通过中间连结点可自由旋转地相互连结。
12.如权利要求11所述的转向装置，其中，所述臂驱动单元具有连杆驱动装置，所述连杆驱动装置与从各臂机构中的所述车身侧 连结点、所述中间连结点以及所述车轮侧连结点的总数减去3而得的个数的连结点的每一 个对应地配置，各连杆驱动装置绕对应的连结点旋转驱动所述连杆来规定所述连杆的角度。
13.一种设定装置，被应用于车辆的转向装置，所述转向装置能够变更作为车轮的转向 角的中心的虚拟转向轴的设定位置，所述设定装置包括显示单元，可视地显示能够设定为所述虚拟转向轴的设定位置的多个位置； 显示控制单元，使指示单元在所述显示单元上能够移动地显示，所述指示单元选择性 地指示所述多个位置中的任一个；输入单元，接受使用者将所述多个位置中的任一个和所述指示单元的指示位置相关联 的预定操作；以及设定控制单元，在所述输入单元接受了所述预定操作时输出设定指示信号，该设定指 示信号用于使所述转向装置将与所述操作对应的位置设定为所述虚拟转向轴的所述设定 位置。
14.如权利要求13所述的设定装置，其中，所述显示单元显示与左右的任一个车轮相关的位置作为所述多个位置， 在所述输入单元接受了所述预定操作时，所述设定控制单元将以下的信号作为所述设 定指示信号而输出，该信号用于使所述转向装置针对左右的车轮的每一个将与所述操作对 应的位置设定为所述虚拟转向轴的所述设定位置。
全文摘要
车辆的转向装置包括左右的臂机构(5L、5R)，所述臂机构通过前臂(7)和后臂(8)来连结被安装前轮(2L、2R)的车轮安装部(3L、3R)和作为车身的一部分的臂安装部(14)，所述前臂(7)和所述后臂(8)由多个连杆(10～13)构成，并且被配置在车辆的前后方向上；伺服马达(21～23)，相互独立地驱动左右的臂机构(5L、5R)，以确定与转向角对应的各连杆的角度；当控制各伺服马达(21～23)以能够改变虚拟转向轴的设定位置并且能够得到与转向盘的转向操作量对应的转向角时，使各连杆的角度在维持转向角相对于转向操作量的增加而增加的相关关系的范围内变化。
文档编号B62D137/00GK102066184SQ20098012367
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月3日 优先权日2009年6月3日
发明者涩谷浩 申请人:丰田自动车株式会社