转向设备和反冲判定装置的制作方法

专利名称：转向设备和反冲判定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及转向设备和反冲判定装置。
背景技术：
例如，日本专利申请公报N0.7-228263 (JP-A-228263)中所公开的公知转向设备或公知反冲判定装置是根据转向转矩来驱动电动机以执行辅助转向的电动助力转向设备。当转向角速度小于预定值或转向转矩的变化量大于预定值时，该电动助力转向设备会判定为存在反冲正在发生的状态。然后，该装置会沿抵消反冲的方向相应地校正并增大电动机的输出，从而防止转向感受的劣化。顺便提及，就日本专利申请公报N0.7-228263 (JP-A-228263)中所描述的电动助力转向设备而言，要求它更为恰当地应对反冲。

发明内容
鉴于上述情形完成了本发明，并且本发明提供了能够恰当地应对反冲的转向设备和反冲判定装置。根据本发明的一个方面，提供了一种转向设备，该转向设备具有设置在车辆中并且能够被转动以使该车辆转向的转向构件，该转向设备的特征在于，包括:判定装置，其被配置为如果基于该转向构件的转向角和作用在该转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于预先设定的基准区域外，则判定为存在当路面与转向车轮之间的接触状态的变动传送到转向盘时发生的该转向盘的变动正在发生的反冲状态。另外，在该转向设备中，所述基准区域的针对所述转向转矩而言的宽度可以根据所述转向角的大小而不同。另外，在该转向设备中，所述判定装置可以被配置为根据所述车辆的状态来改变所述基准区域。在此，车辆的状态可包括车辆的行驶状态、车辆的转向状态、或者驾驶员所要求的运行倾向性状态。另外，在该转向设备中，该判定装置可被配置为根据该车辆的车速来改变该基准区域。另外，在该转向设备中，该判定装置可被配置为使该基准区域在车速相对较高时比在车速相对较低时窄。另外，在该转向设备中，该判定装置可被配置为根据安装在车辆中的致动器的设定模式来改变该基准区域。另外，在该转向设备中，该致动器能够改变该车辆的悬架特性。另外，在该转向设备中，该设定模式可包括运动驾驶的倾向性较高的运动模式、运动驾驶的倾向性较低的舒适模式以及运动驾驶的倾向性较平常的通常模式。然后，该判定装置可被配置为在运动模式期间将该基准区域设定得相对较宽，并且在舒适模式期间将该基准区域设定得相对较窄。
另外，在该转向设备中，可根据对该转向构件的反冲的大小而将该基准区域外的区域划分成多个阶段。另外，在该转向设备中，判定装置可被配置为:如果该转向角的变化速度小于预先设定的预定速度并且该转向转矩的每单位时间变化量大于预先设定的预定每单位时间变化量，则判定为存在反冲状态。此时，该判定装置可对于转向角的更大数值而将所述预定每单位时间变化量设定为逐步更小的数值，并可对于转向角的更小数值而将所述预定每单位时间变化量设定为逐步更大的数值。另外，该转向设备还可包括:调节装置，其被配置为调节该转向构件旋转方向上的振动；以及控制装置，其被配置为，如果根据该转向构件的转向角和作用在该转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于基准区域外，则通过控制该调节装置来实施对抑制振动的控制。根据本发明的另一方面，提供了一种转向设备，该转向设备具有设置在车辆中并且能够被转动以使该车辆转向的转向构件，该转向设备的特征在于，还包括:调节装置，其被配置为调节该转向构件旋转方向上的振动；以及控制装置，其被配置为:如果根据该转向构件的转向角和作用在该转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于基准区域外，则通过控制该调节装置来实施对抑制振动的控制。另外，根据本发明的另一方面，提供了一种反冲判定装置，其特征在于，如果根据转向构件的转向角和作用在该转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于基准区域外，则该反冲判定装置判定为存在正在发生反冲的反冲状态，其中该转向构件被设置在车辆中并且能够被转动以使该车辆转向。根据本发明的上述转向设备和反冲判定装置实现了能够恰当地应对反冲的效果。


在对本发明示例性实施例的下列详细描述中，将参考附图来描述本发明的特征、优点和技术及工业意义，在附图中，相同的符号标示相同的元件，并且其中:图1是示出根据本发明第一(第二、第三)实施例的转向设备的总体构造的概要立体图；图2是解释由根据第一实施例的转向设备所执行的转矩变化量判定的图表；图3是解释在根据第一实施例的转向设备中所执行的操作点判定的图表；图4A及图4B是解释在根据第一实施例的转向设备中所执行的转矩变化量判定的不例的图表；图5A及图5B是解释在根据第一实施例的转向设备中所执行的转矩变化量判定的另一不例的图表；图6是解释在根据第实施例的转向设备中所执行的反冲判定的示例的图表；图7是解释在根据第一实施例的转向设备中所执行的反冲判定控制的示例的流程图；图8是解释由根据本发明第二实施例的转向设备所执行的、与车辆的状态相应的转矩变化量判定的图表；图9是解释由根据第二实施例的转向设备所执行的、与低车速状态期间的车辆状态相应的操作点判定的图表；图10是解释由根据第二实施例的转向设备所执行的、与高车速状态期间的车辆状态相应的操作点判定的图表；图11是解释由根据本发明第三实施例的转向设备所执行的操作点判定的图表；图12是示出根据本发明第四实施例的转向设备的总体配置的概要立体图；以及图13示出了用于根据第四实施例的转向设备中的控制图的示例，该控制图示出了对于各种设定模式的每单位时间变化量阈值和基准区域。
具体实施例方式下面，将参考附图来详细地描述本发明的实施例。顺便提及，这些实施例并不会对本发明构成限制。此外，下文所描述的实施例的构成元件包括能够被不同元件所替代的元件或能够容易被本领域普通技术人员所理解的元件或者与相关技术中所使用的元件大致相同的元件。首先，将描述本发明的第一实施例。图1是示出根据本发明第一实施例的转向设备的总体构造的概要立体图。图2是解释在根据第一实施例的转向设备中所执行的转矩变化量判定的图表。图3是解释操作点判定的图表。图4及图5是解释转矩变化量判定的示例的图表。图6是解释反冲判定的示例的图表。图7是解释反冲判定控制的示例的流程图。图1中所示的实施例的转向设备I是安装在车辆中并被用来使该车辆的转向车轮(steer road wheel)发生转向的装置。该实施例的转向设备I就是所谓的电动助力转向设备(EPS)，其中该电动助力转向设备通过使用电动机等的动力来辅助将转向力施加在车辆上。转向设备I在转向操作过程中通过驱动电动机来辅助驾驶员，以提供与被施加到转向盘2的力相应的转向辅助力，其中转向盘2被驾驶员用作转向构件。具体而言，如图1所示，转向设备I包括转向盘2、转向轴3、齿条齿轮机构(以下，除非另作说明，简称为齿轮机构)4、一对左右拉杆5、作为调节装置的EPS装置6、状态检测装置7以及作为反冲判定装置和控制装置的EPS控制装置8。转向盘2是可沿绕旋转轴线Z的方向发生旋转的构件。该车辆的驾驶员可以通过以旋转轴线Z为旋转中心转动转向盘2来执行转向操作，以使转向(转弯)车轮转向。转向轴3形成了转向盘2的旋转轴部，并且在该实施例中被划分为包括上轴、中轴、下轴等的多个构件。转向轴3的一端被连接到转向盘2，其另一端被连接到齿轮机构4，使得可通过由驾驶员执行转向盘2的旋转操作来使转向轴3绕其中心轴线旋转。齿轮机构4是所谓的齿条齿轮机构，并因此使转向轴3和两个拉杆5彼此机械地连接。由于齿轮机构的作用，齿轮机构4将转向轴3绕其中心轴线的旋转运动转换为两个拉杆在左右方向(通常与车辆的横向方向相对应)上的直线运动。两个拉杆5每个的近端部被连接到齿轮机构4。各拉杆5的形成其远端部的拉杆术端9经由转向节臂(未示出)被连接到相对应的转向车轮。也就是说，转向盘2经由转向轴3、齿轮机构4、拉杆5等被连接到转向车轮。EPS装置6输出对驾驶员向转向盘2所输入的转向力(转向转矩)添加的辅助转向力(辅助转矩)。EPS装置6通过使用电动机等驱动车辆的转向车轮来支持驾驶员的转向操作。EPS装置6通过使辅助转矩作用在转向轴3上来辅助驾驶员的转向操作。辅助转矩是添加到转向转矩的转矩，其中转向转矩相当于驾驶员向转向盘2所输入的转向力。
该EPS装置6就是所谓的转向柱辅助EPS装置(电动式(column assist type)辅助机构)，并且具有电动机10和减速器11，其中电动机10作为因电力供给而产生旋转动力(电动机转矩)的转向柱辅助电动机，减速器11会在降低其转速的同时将电动机10的旋转动力传递给转向轴3。在EPS装置6中，当电动机10旋转时，电动机10所产生的旋转动力将经由减速器11传递给转向轴3。以此方式，EPS装置6向转向轴3施加转向辅助力(辅助转矩)，从而实现了转向辅助。EPS装置6被电连接到EPS控制装置8 (下述)，藉以控制电动机10的驱动。状态检测装置7检测装有转向设备I的车辆的状态。状态检测装置7被电连接到EPS控制装置8，并且能够与其交换诸如检测信号、驱动信号、控制指令等等之类的信息。状态检测装置7例如包括:检测转向角(即转向盘2的转角)的转向角传感器12、检测转向转矩(即作用在转向盘2上的转矩)的转矩传感器13、检测装有转向设备I的车辆的车速的车速传感器14等等。转矩传感器13检测作用在例如扭杆(未示出)上的转矩，其中扭杆是构成EPS装置6的一部分的扭转构件。转矩传感器13所检测的转矩通常是反映了如下转矩的转矩:根据驾驶员向转向盘2所输入的转向力而作用在转向轴3上的转向转矩，根据向转向车轮输入的路面干扰等而从转向车轮经由拉杆术端9输入到转向轴3的干扰转矩，以及其他转矩。EPS控制装置8控制EPS装置6的驱动。EPS控制装置8是主要由包括CPU、R0M、RAM和接口的公知微计算机所构成的电子电路。EPS控制装置8被电连接到例如状态检测装置7的各种传感器和EPS装置6。EPS控制装置8接收与各种传感器所提供的检测结果相对应的电信号的输入，并且根据输入检测结果向EPS装置6输出驱动信号，来相应地控制EPS装置6的驱动。顺便提及，EPS控制装置8也可被电连接到例如控制装有转向设备I的车辆的各部分的ECU，并且可被配置为与ECU交换诸如检测信号、驱动信号、指令信号等等之类的各种信息。此外，EPS控制装置8可与这样的ECU构造为一体。EPS控制装置8基于转矩传感器13等所检测到的转矩等来控制EPS装置6，以调节EPS装置6施加到转向轴3的辅助转矩。EPS控制装置8通过调节辅助电流(即向EPS装置6的电动机10所供应的电流)来调节电动机10的输出，以便调节辅助转矩。基本上，基于转矩传感器13所检测到的转矩，EPS控制装置8控制电动机10，使得EPS装置6产生与转向转矩相称的辅助转矩(辅助控制)。此时，在转向设备I中，驾驶员向转向盘2所输入的转向转矩和EPS装置6根据转向转矩、干扰转矩等等所产生的辅助转矩，通过EPS控制装置8的控制而作用在转向轴3上。接着，在转向设备I中，当来自转向轴3的转向力和转向辅助力经由齿轮机构4作用在拉杆5上时，拉杆5便通过其大小与转向转矩和辅助转矩相应的轴向力而在左右方向上移动，使得转向车轮被转向。另外，EPS控制装置8通过基于转矩传感器13所检测到的转矩来调节EPS装置6所产生的转矩，而实施对作用在转向盘2上的沿着旋转方向的振动(即绕旋转轴线Z的方向上的振动)进行抑制的控制(振动抑制控制)。例如，如果诸如来自路面的输入、制动振动等等之类的干扰输入到转向设备I的拉杆5时，则该干扰可能经由齿轮机构4和转向轴3使转向盘2在旋转方向上发生振动，并因此传递给驾驶员。因此，EPS控制装置8通过根据车辆运行的状态调节电动机10的输出来调节EPS装置6所产生的辅助转矩，而抑制转向盘2在旋转方向上的振动。也就是说，EPS装置6也充当产生辅助转矩以抑制由来自转向车轮侧的干扰输入所引起的振动的振动抑制装置。EPS控制装置8通过校正EPS装置6的辅助特性来抑制干扰振动。在该实施例中，EPS装置6也充当调节转向盘2在旋转方向上的振动的调节装置，并且能够可变地调节传递给转向盘2的、在转向盘2的旋转方向上的振动的传递程度。通过与车辆运行的状态相应的EPS装置6的控制，实施对调节转向盘2在其旋转方向上的振动(转向盘周向上的振动)的控制，EPS控制装置8能够根据车辆运行的状态来将转向盘2在旋转方向上的振动控制为合适的大小。取决于车辆运行的状态，EPS控制装置8也控制EPS装置6，使得转向盘2在旋转方向上的振动不会减小。更具体而言，EPS控制装置8通过根据车辆的运行状态来许可转向盘2在旋转方向上的振动或者在一些情况下通过主动增加转向盘2在旋转方向上的振动，来实现适合于车辆运行的状态的辅助特性和振动抑制性能。然后，该实施例的转向设备I基于操作点(该操作点是根据转向角传感器12所检测到的转向角和转矩传感器13所检测到的转向转矩来确定的)来判定是否发生所谓的反冲，使得转向设备I提高与反冲发生有关的判定精度，并且因此恰当地应对该反冲。在此应注意，反冲是当路面与转向车轮之间的接触状态的变动传送到转向盘2时所发生的转向盘的较大变动或振动；通常，反冲与因路面的崎岖不平、起伏、石头及其它障碍所引起的传送到转向盘2的转向盘周向上的剧烈振动(冲击)相对应。在该实施例中，EPS控制装置8不仅是控制EPS装置6的控制装置，而且是判定反冲是否已经发生的反冲判定装置。如果根据转向盘2的转向角和作用在转向盘2上的转向转矩所确定的操作点位于预先设定的预定基准区域外，则EPS控制装置8判定为反冲已经发生。因此，在转向设备I中，EPS控制装置8能够通过使用基于传感器等所检测到的转向转矩、转向角等等的数值来精确地判定会使驾驶员产生不适感的反冲。因此，当EPS控制装置8判定为已经发生会使驾驶员产生不适感的反冲时，能够通过EPS装置6的控制来抑制因反冲所产生的转向盘2在周向上的振动。在该实施例中，在转向盘2的转向角的变化速度小于预先设定的预定速度且作用在转向盘2上的转向转矩的变化量大于预先设备的预定变化量的情况下，EPS控制装置8也会判定为存在反冲。也就是说，该实施例的EPS控制装置8通过结合基于操作点的操作点判定以及基于转向角的变化速度和每单位时间转向转矩的变化量的转矩变化量判定来判定反冲的发生，其中该操作点是根据转向角和转向转矩来确定的。以下，“转向转矩的变化量”是指“每单位时间转向转矩的变化量”，并且“预定变化量”是指“预定每单位时间变化
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里ο首先，将参考附图来描述转矩变化量判定。在图2所示的图表中，横轴表示时间t，纵轴表示每单位时间转向转矩变化量dT(即，转向转矩的变化量)。在转矩变化量判定中，EPS控制装置8基于转向角传感器12在任意的判定目标时间点所检测到的转向角A来计算转向角A的变化速度dA。另外，EPS控制装置8基于转矩传感器13在该任意的判定目标时间点所检测到的转向转矩T，来计算每单位时间转向转矩T的变化量dT。然后，EPS控制装置8判定转向角A的变化速度dA(即，变化的速度)是否小于速度阈值ThdA (即预先设定的预定速度)，并且判定每单位时间转向转矩T的变化量dT是否大于每单位时间变化量阈值ThdT(即预先设定的预定每单位时间变化量)。它满足:基于预期所检测到的反冲的大小、车辆规格、其转向特性、实际车辆评估等等来预先设定速度阈值ThdA和每单位时间变化量阈值ThdT。如果转向角A的变化速度dA小于速度阈值ThdA，并且每单位时间转向转矩T的变化量dT大于每单位时间变化量阈值ThdT，如图2中的点划线所包围的区域内的点划线所示，则EPS控制装置8判定为来自路面的反作用力即反冲力较大，并且目前状态为发生了使驾驶员产生不适感的反冲的反冲状态。接着，将参考图3来描述操作点判定。在图3所示的图表中，横轴表示转向转矩T，纵轴表示转向角A。在操作点判定中，基于转向角传感器12在任意的判定目标时间点所检测到的转向角A和转矩传感器13在该任意的判定目标时间点所检测到的转向转矩T，EPS控制装置8找出根据该判定目标时间点的转向角A与转向转矩T之间的关系所确定的操作点。然后，EPS控制装置8判定该判定目标时间点的操作点是否位于预先设定的预定基准区域Xl外，即操作点是否位于基准区域Xl外的反冲区域X2或X3内。基准区域Xl例如是在图3所示的T(转向转矩)-A(转向角)图表中通过函数fl和函数f2而相对于与转向角和转向转矩相应的操作点所预先规定的区域(或与函数f I和函数f2相对应的对照图)。它满足:基于预期所检测到的反冲的大小、车辆规格、其转向特性、实际车辆评估等等来预先设定函数Π和函数f2。基准区域Xl是被夹置在函数Π与函数f2之间的区域，即在函数f I与函数f2之间所包含的区域。另一方面，反冲区域X2是位于函数Π的转向转矩T相对较小的一侧上的区域，并且反冲区域X3包括函数f2这条线和位于函数f2的转向转矩T相对较大的一侧上的区域。基准区域Xl是这样的区域，即如果操作点存在于该区域中，就判定为目前状态不是反冲状态。另一方面，反冲区域X2和X3是这样的区域，即如果操作点位于这些区域的任一者中，就判定为目前状态是反冲状态。在线L2所包围的区域中的粗实线所示的情况下，EPS控制装置8判定反冲力很大，并且目前状态为发生了使驾驶员产生不适感的反冲的反冲状态，该判定目标时间点的操作点位于基准区域Xl外，即该判定目标时间点处的操作点位于函数fl上、或者函数f2上、或者反冲区域X2内、或者反冲区域X3内。结果，例如，在尽管在转矩变化量判定中不能判定为目前状态是反冲状态、但事实上正在发生使驾驶员产生不适感的反冲的情况下，EPS控制装置8也能够恰当地判定为目前状态是反冲状态，图4A、图4B、图5A及图5B解释了在例如假定只通过转矩变化量判定来执行反冲判定的情况下所发生的变化(比较示例)，其中横轴表示时间t，纵轴表示每单位时间转向转矩变化量dT或转向转矩。如果假定根据比较示例的EPS控制装置只通过转矩变化量判定来执行反冲判定，则该装置能够判定，例如其中转向转矩T的变化量dT大于变化量阈值ThdT且由图4B中的线L3所包围的区域中的粗实线部分所表示的状态为正在发生反冲的反冲状态，但是不能判定反冲现象总体上是否为令人不适的反冲状态，并且因此可能不会充分地抑制由反冲所产生的振动。另一方面，例如，如果假定为了在由图5B中的线L4所包围的区域中的粗实线部分所示的反冲现象中大范围地判定令人不适的反冲状态是否存在，而将变化量阈值ThdT设定为相对较小的数值，则根据比较示例的EPS控制装置有可能将反冲现象以外的振动判定为反冲状态，反冲现象以外的振动例如是与从路面侧传递到转向盘2侧的路面信息等相应的振动。因此，根据比较示例的的EPS控制装置也容易抑制反冲现象以外的振动，并且因此过分地减少与从路面侧传递到转向盘2侧的路面信息等相应的振动。相反，本发明实施例的EPS控制装置8在操作点判定中、在根据判定目标时间点的转向角A和转向转矩T所确定的操作点位于基准区域Xl外的情况下判定为目前状态为正在发生可使驾驶员产生不适感的反冲的反冲状态。因此，EPS控制装置8能够在大范围的反冲现象中判定可使驾驶员产生不适感的反冲的存在，同时避免其中甚至将反冲现象以外的振动(例如与从路面侧传递到转向盘2侧的路面信息等相应的振动)判定为反冲状态的判定。结果，转向设备I能够提高EPS控制装置8中判定是否已经发生反冲的判定准确度，并且能够恰当地应对该反冲。EPS控制装置8通过结合操作点判定和转矩变化量判定来执行反冲判定，能够例如通过操作点判定来将与由图6中的线L7所包围的区域中的粗实线部分相对应的状态判定为反冲状态，并且也能够通过转矩变化量判定来将与由图6中的线L7所包围的区域中的粗实线部分相对应的状态判定为反冲状态。结果，因为EPS控制装置8通过结合操作点判定和转矩变化量判定来执行反冲判定，所以转向设备I能够精确地将全部反冲现象判定为令人不适的反冲状态。如果EPS控制装置8判定为判定目标时间点的操作点位于基准区域Xl外并且目前状态为可使驾驶员产生不适感的反冲状态，则EPS控制装置8能够通过控制EPS装置6来实施对抑制转向盘2在其旋转方向上的振动(转向盘周向上的振动)的控制。另外，如果EPS控制装置8判定为转向角A的变化速度dA小于速度阈值ThdA并且转向转矩T的变化量dT大于变化量阈值ThdT并且因此目前状态为可使驾驶员产生不适感的反冲状态，则它也能够通过控制EPS装置6来实施对抑制转向盘2在其旋转方向上的振动的控制。如果判定出反冲状态存在且反冲较大时，则EPS控制装置8会根据对目前反冲所进行的判定，通过相对地增加由EPS装置沿抵消该反冲的方向所提供的辅助转矩来抑制振动。如果EPS控制装置8判定为目前状态不是反冲状态并且反冲很小，或者判定为不存在反冲，则EPS控制装置8会相对地减少由EPS装置6所提供的、用以抑制转向盘2沿旋转方向的振动的辅助转矩，并且许可该振动。结果，当来自路面的反冲较大时，转向设备I能够通过调节由EPS装置6所提供的辅助转矩来抑制该反冲的转矩。该转向设备I能够抑制令人不适的反冲振动，并且因此恰当地应对该反冲，同时许可不是反冲现象的振动，例如与从路面侧传递到转向盘2侧的路面信息等相应的振动。也就是说，转向设备I能够通过转向盘2在其旋转方向上的振动，向驾驶员通知与车辆运行的状态，如路面状态相关的信息，并且因此能够将所谓的路面信息，如与路面等有关的信息通告给驾驶员，并且能够根据需要恰当地抑制反冲的振动。在此应注意，在该实施例中，在图3的示例中基准区域Xl被设定为使得区域Xl的针对转向转矩T而言的宽度(其沿横轴的宽度)根据转向角A的大小有所不同。另外，基准区域Xl被设定为使得相对于转向转矩T的边界转矩随转向角A的增大而增大。也就是说，基准区域Xl被设定为使得函数fl与函数f2之间就转向转矩T而言的间隔(即，其沿横轴的间隔)根据转向角A的大小而有所不同，并且函数fl与函数f2被设定为使得转向转矩T随转向角A的增大而增大。也就是说，例如，在如图3所示的情况下，按照转向角A的递增次序将转向角A划分为第一区域a，第二区域b和第三区域C，则该实施例中的基准区域Xl可使得第二区域b的针对转向转矩T而言的宽度Wb大于依据第一区域a和第三区域c的针对转向转矩T而言的宽度Wa和Wc。另外，在基准区域Xl中，转向转矩T以第区域a，第二区域b和第三区域c的次序相对增加。也就是说，基准区域Xl的第一区域a是转向角A相对较小且转向转矩T相对较小的小角度小转矩区域。第三区域c是转向角A相对较大且转向转矩T相对较大的大角度大转矩区域。第二区域b是介于第一区域a与第三区域c之间的中角度中转矩区域。在这种情况下，例如，在EPS控制装置8中，在靠近第一区域a的小角度小转矩区域和靠近第三区域c的大角度大转矩区域中，其中不将目前状态判定为反冲状态的基准区域Xl (即，许可振动的区域)比靠近第二区域b的中角度中转矩区域窄，并且反冲区域X2和X3(即，抑制振动的区域)比靠近第二区域b的中角度中转矩区域宽。因此，EPS控制装置8能够在不期望从路面输入的转向转矩T的变化量dT过大和从路面输入的转向盘周向上的振动过大的小角度小转矩区域和大角度大转矩区域中、更大程度抑制转向转矩T的变化量dT和转向盘周向上的振动。在EPS控制装置8中，在靠近第二区域b的中角度中转矩区域中，基准区域Xl被设定得相对较宽，并且反冲区域X2和X3被设定得相对较窄。因此，在期望将振动传递给驾驶员的中角度中转矩区域中，EPS控制装置8能够某些程度地放松对转向转矩T的变化量dT和转向盘周向上的振动(作为来自路面的信息)的限制。也就是说，EPS控制装置8能够许可转向转矩T的变化量dT和转向盘周向上的振动。顺便提及，基准区域Xl的形状并不限于图3所示，但是它满足:其形状随需求性能等任意设定。换言之，转向设备I能够根据需要通过任意地调节基准区域Xi的形状来适当地调节对转向转矩T的变化量dT和转向盘周向上的振动的限制程度和许可程度。接着，将参考图7中所示的流程图来描述反冲判定控制的示例。顺便提及，图7中所示的控制线路以数百微秒至数十毫秒的控制周期重复执行。首先，EPS控制装置8基于状态检测装置7所提供的各种检测结果来获取作用在转向盘2上的转向转矩T和转向盘2的转向角A (STl)。接着，EPS控制装置8基于在STl中所获取的转向转矩T和转向角A，计算转向转矩T的变化量dT和转向角A的变化速度dA。然后，EPS控制装置8判定转向角A的变化速度dA是否小于速度阈值ThdA以及转向转矩T的变化量dT是否大于变化量阈值ThdT (ST2)。如果转向角A的变化速度dA大于等于速度阈值ThdA或者转向转矩T的变化量dT小于等于变化量阈值ThdT (ST2中的“否”)，则EPS控制装置8接着判定根据STl中所获取的转向转矩T和转向角A所确定的操作点是否位于基准区域Xl (例如，见图3)外(ST3)。如果EPS控制装置8在ST2中判定为转向角A的变化速度dA小于速度阈值ThdA且转向转矩T的变化量dT大于变化量阈值ThdT (ST2中的“是”)，或者在ST3中判定出操作点位于基准区域Xl外(ST3中的“是”)，则判定为目前状态为使驾驶员产生不适感的反冲状态(ST4)。然后，EPS控制装置8通过控制EPS装置6来实施对限制转向盘2在其旋转方向上的振动(转向盘周向上的振动)的控制(ST5)，并且接着终止目前的控制周期，继续下一控制周期。如果EPS控制装置8在ST3中判定为操作点位于基准区域Xl内(ST3中的“否”)，则判定为目前状态不是使驾驶员产生不适感的反冲状态(ST6)。然后，EPS控制装置8实施通常的辅助控制(ST7)，而非实施对转向盘周向上的振动的控制。然后，EPS控制装置8终止目前的控制周期，并且继续下一控制周期。根据上述实施例，转向设备I包括设置在车辆中并且能够进行被转动以使车辆发生转向的转向盘2，以及当根据转向盘2的转向角和作用在转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于预先设定的基准区域外时判定为存在反冲状态的EPS控制装置8。因此，转向设备I和EPS控制装置8能够恰当地应对反冲。接着，将描述本发明的第二实施例。图8是解释根据第二实施例的转向设备根据车辆的状态所执行的转矩变化量判定的图表。图9及图10是解释与车辆的状态相应的操作点判定的图表。根据第二实施例的转向设备和反冲判定装置与第一实施例的转向设备和反冲判定装置的不同之处在于，基准区域随车辆的状态发生变化。该实施例与上述实施例相同的构造、操作及效果用相同的符号标识，并且将尽可能地避免冗余的描述(这将适用于下述其它实施例)。另外，该实施例的主要构造如图1所示。在根据图8至图10所示的第二实施例的转向设备201中，EPS控制装置208根据车辆的状态来改变基准区域XI。在该实施例中，EPS控制装置208根据车辆的状态来改变用于转矩变化量判定的变化量阈值ThdT和用于操作点判定的基准区域Xl。在此应注意，车辆的状态包括车辆的行驶状态、车辆的转向状态、驾驶员对车辆所要求的运行倾向性状态等等。第二实施例中的EPS控制装置208根据车辆的行驶状态和/或车辆的转向状态来改变基准区域Xl的变化量阈值ThdT。EPS控制装置208根据诸如转向转矩T、转向角A、转向角A的变化速度dA等等之类的车辆转向状态，或者诸如车速、车辆加速度等等之类的车辆行驶状态来改变变化量阈值ThdT。也就是说，EPS控制装置208将变化量阈值ThdT设定为转向角A、转向角A的变化速度dA、车速、车辆加速度等等的函数(或者与该函数相对应的对照图)。在图8的图示中，EPS控制装置208将变化量阈值ThdT设定为与转向角A相关的函数，并且根据转向角A来改变变化量阈值ThdT。例如，EPS控制装置208使变化量阈值ThdT在转向角A相对较大时比在转向角A相对较小时小。在该示例中，EPS控制装置208使转向角A越大则变化量阈值ThdT越小，并且使转向角A越小则变化量阈值ThdT越大。通常，转向了预定转向角A之后的反冲往往大于转向开始之后早期的反冲。在转向设备201中，EPS控制装置208将转向角A相对较大时的变化量阈值ThdT设定为小于转向角A相对较小时的变化量阈值ThdT。因此，判定为存在反冲状态的区域可以变大，如由图8中的线L8所包围的区域中的粗点划线所示。结果，转向设备201在进行一系列转向操作中的转向开始之后的早期在许可与从路面侧传递到转向盘2侧的路面信息相应的振动的同时，能够抑制转向了预定转向角A后的转向保持期间(在此期间容易产生反冲)令人不适的反冲振动。因此，转向设备201能够恰当地应对反冲。另外，EPS控制装置208根据诸如转向转矩变化量dT、转向角A的变化速度dA等等之类的车辆转向状态，或者诸如车速、车辆加速度等等之类的车辆行驶状态来改变基准区域XI，即函数fl和f2。具体而言，EPS控制装置208将函数fl和f2设定为诸如转向转矩变化量dT、转向角A的变化速度dA等等之类的车辆转向状态，或者诸如车速、车辆加速度等等之类的车辆行驶状态的函数(或者与该函数相对应的对照图)。在图9及图10的示意性示例中，EPS控制装置208将函数fl和f2，即基准区域Xl设定为与车速相关的函数，并且根据车速来改变基准区域XI。应注意，图9例示了车速相对较低的低速状态，并且图10例示了车速相对较高的高速状态。EPS控制装置208例如使函数fl与函数f2之间对于转向转矩T而言的间隔(沿横轴的间隔)在车速相对较高时比在车速相对较低时小，并且使基准区域Xl在车速相对较高时比在车速相对较低时窄。EPS控制装置208使车速越高则基准区域Xl越窄，并且使车速越低则基准区域Xl越宽。通常，车速越高则反冲趋于越大，并且车速越高因而反冲越大，驾驶员就会感到越不安全并且越不舒服。但是，在转向设备201中，EPS控制装置208将基准区域Xl设定得在车速相对较高时比在车速相对较低时窄，因此能够加宽目前状态被判定为反冲状态的区域。结果，转向设备201能够在低速状态期间在许可与从路面侧传递到转向盘2侧的路面信息等相应的振动的同时，抑制在容易产生反冲的高速期间令人不适的反冲振动。因此，转向设备201能够恰当地应对反冲。因此，上述所配置的转向设备201和EPS控制装置208能够根据装有转向设备201的车辆的状态更恰当地应对反冲。在这种情况下，它满足=EPS控制装置208例如在图7所示的流程图中的ST2中的判定之前，根据车辆的状态改变变化量阈值ThdT，并且在ST3中的判定之前改变基准区域Xl。接着，将描述本发明的第三实施例。图11是解释在根据第三实施例的转向设备中所执行的操作点判定的图表。根据第三实施例的转向设备和反冲判定装置与第一及第二实施例的转向设备和反冲判定装置的不同之处在于，基准区域被划分为多个阶段。在图11所示的第三实施例的转向设备301中，用于操作点判定中的基准区域Xl外的区域被划分为多个阶段。基准区域Xl外的区域被设定为使得根据对转向盘2的反冲的大小，即振动大小将该区域划分为多个阶段。具体而言，将基准区域Xl外的区域划分为多个反冲区域X2A、X2B、X2C、...和反冲区域X3A、X3B、...。在该示例中，在函数f IA的转向转矩较低侧的区域中，参考界定了基准区域Xl的低转向转矩侧的函数ΠΑ，根据对转向盘2的反冲的大小，以预定的间隔来设定多个函数flB、flC、...。函数flA、flB、flC、...界定了位于函数flA的转向转矩较低侧的区域中的区域X2A、X2B、X2C、...。反冲区域X2A、X2B、X2C、...是依次对转向盘2的反冲的大小逐步增大的区域。同样，在函数f2A的转向转矩较高侧的区域中，参考界定了基准区域XI的高转向转矩侧的函数f2A，根据对转向盘2的反冲的大小，以预定的间隔来设定多个函数f2B、f2C、...。函数f2A、f2B、f2C、...界定了位于函数f2A的转向转矩较高侧的区域中的区域X3A、X3B、X3C、...。反冲区域X3A、X3B、X3C、...是依次对转向盘2的反冲的大小的逐步增大的区域。顺便提及，尽管附图中未示出，但是用于转矩变化量判定中的变化量阈值ThdT也被逐步地设定为多个数值。也就是说，与上述基准区域Xl类似，根据对转向盘2的反冲的大小，即振动大小，将变化量阈值ThdT设定为多个数值。因此，上述所配置的转向设备301和EPS控制装置308能够根据反冲的大小(例如，将其大小划分为多个等级)来离散地判定是否存在对转向盘2的反冲。然后，例如，如果目前正发生的反冲相对较大时，EPS控制装置308通过沿抵消该反冲的方向相应地相对增加来自EPS装置的辅助转矩来抑制振动。如果反冲相对较小时，EPS控制装置308通过相应地相对减少用以抑制转向盘2的振动的辅助转矩来许可该振动。结果，转向设备301和EPS控制装置308在判定出目前状态为反冲状态时，能够根据目前正发生的反冲的大小来优化振动抑制控制的实施量(抑制量，辅助量)等，并且能够因此更恰当地应对该反冲。接着，将描述本发明的第四实施例。图12是解释根据第四实施例的转向设备的总体构造的概要立体图。图13示出了控制图的示例。根据第四实施例的转向设备和反冲判定装置与根据第三实施例的转向设备和反冲判定装置的不同之处在于，基准区域随致动器的设定模式发生变化。在图12及图13所示的实施例的转向设备401中，EPS控制装置408根据装有转向设备401的车辆的状态来改变基准区域XI。在该实施例中，EPS控制装置408根据车辆的状态来改变用于转矩变化量判定的变化量阈值ThdT和用于操作点判定的基准区域XI。该实施例中的EPS控制装置408例如根据驾驶员对车辆所要求的运行倾向性状态来改变变化量阈值ThdT或基准区域XI。例如，EPS控制装置408基于来自各种传感器的检测信号和除EPS控制装置408以外的装置的运行状态等来对驾驶员对车辆所期望的运行倾向性状态进行分类。然后，EPS控制装置408基于所得到的运行倾向性的分类来改变变化量阈值ThdT或基准区域XI。换言之，EPS控制装置408例如基于除EPS控制装置408以外的装置的运行状态等来改变变化量阈值ThdT或基准区域XI。在该实施例中，EPS控制装置408根据安装在车辆中的致动器415的设定模式来改变变化量阈值ThdT和基准区域XI。致动器415例如是能够进行车辆的运动控制、姿态控制的装置。在该实施例中，致动器415例如包括能够改变车辆的悬架特性的阻尼力控制悬架系统(例如自适应可变悬架系统(AVS)，以下除非另作说明，简称为“控制悬架”)。EPS控制装置408根据控制悬架装置416的设定模式来改变变化量阈值ThdT或基准区域XI。在此应注意，控制悬架装置416可使悬架装置的减震器(其缓冲从路面到车辆的转向车轮的输入)的阻尼特性可变，并且能够因此改变车辆的乘坐质量和车辆的行驶性能。在该实施例中，控制悬架416能够根据驾驶员的驾驶倾向性来选择性地设定多个模式，例如图13中所例示的运动模式、通常模式、舒适模式等等的任意者。然后，根据从这多个模式中所选择的设定模式，来改变减震器的阻尼特性。然后，第四实施例中的EPS控制装置408根据作为车辆的状态的控制悬架416的设定模式，也就是说，根据与控制悬架416相对应的驾驶员的驾驶倾向性，来改变变化量阈值ThdT和基准区域XI。如图13中所例示的，在已经将通常模式选作为控制悬架416的设定模式的情况下，EPS控制装置408会将变化量阈值ThdT设定为通常(平常)的基准值，并且会将基准区域Xl设定为通常(平常)的基准区域。在已经将运动模式选作为控制悬架416的设定模式的情况下，即在倾向于运动驾驶的驾驶员驾驶倾向性相对较高的情况下，EPS控制装置408会将变化量阈值ThdT设定得比基准值高，并且使基准区域Xl从基本区域扩大。在已经将舒适模式选作为控制悬架416的设定模式的情况下，即在倾向于运动模式的驾驶员驾驶倾向性相对较低，且倾向于将重要性置于乘坐质量的驾驶员驾驶倾向性较高的情况下，EPS控制装置408会将变化量阈值ThdT设定得比基准值低，并且使基准区域Xl从基本区域缩小。结果，转向设备401在运动驾驶的倾向性相对较高的运动模式期间在许可与从路面侧传递到转向盘2侧的路面信息等相应的振动的同时，能够抑制运动驾驶的倾向性相对较低的舒适模式期间令人不适的反冲振动。因此，转向设备401能够恰当地应对反冲。因此，上述所配置的转向设备401和EPS控制装置408能够根据装有转向设备401的车辆的状态，即在本实施例中根据控制悬架416 (致动器415)的设定模式来恰当地应对反冲。顺便提及，根据本发明以上实施例的转向设备和反冲判定装置并不限于上述构造，而是可以各种方式作出修改。可通过结合以上实施例的两者或多者来构造根据本发明实施例的转向设备和反冲判定装置。尽管在以上的转向设备中，反冲判定装置和控制装置均通过EPS控制装置8来实现，但是其构造并非限制性的。也就是说，反冲判定装置和控制装置可被分开地设置。尽管上述判定装置通过将基于根据转向角和转向转矩所确定的操作点的操作点判定、和基于转向角的变化速度和每单位时间转向转矩的变化量的转矩变化量判定两者的结合来判定是否已经发生反冲，但这并非限制性的。例如，该判定装置可在不使用转矩变化量判定的情况下仅通过使用操作点判定来判定是否已经发生反冲。尽管在以上的描述中，控制装置通过在判定为根据转向构件的转向角和作用在转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于预先所确定的基准区域外的情况下控制调节装置，来实施抑制振动的控制，但这并非限制性的。控制装置可被设计为在不判定是否发生反冲的情况下，通过根据操作点是否位于基准区域外来直接控制调节装置，以实施抑制振动的控制。也就是说，控制装置可被构造为在根据转向构件的转向角和作用在该转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于基准区域外的情况下，通过控制调节装置来实施抑制振动的控制。在这种情况下，转向设备也能够恰当地应对反冲。尽管在以上的描述中，假设调节装置为EPS装置，并且通过调节传递到转向构件的振动的传递程度来调节转向构件旋转方向上的振动，但这并非限制性的。也就是说，调节装置可与EPS装置分开设置。尽管在以上的描述中，控制装置调节传递到转向构件的振动的传递程度，并且调节了转向构件旋转方向上的振动，但这并非限制性的。例如，可通过直接调节电动机10的输出来调节传递到转向构件的振动。尽管在以上的描述中，转向设备设有转向柱辅助式EPS装置，但这并非限制性的。例如，转向设备可适用于例如齿轮辅助式和齿条辅助式，并且也可适用于包括电动助力转向设备的系统以及包括液压助力转向设备的系统。尽管在以上的描述中，致动器包括控制悬架416，但这非限制性的。例如，致动器可包括车辆的变速箱、ABS (防抱死制动系统)装置、BA(制动辅助)装置、VSC(车辆稳定性控制(防滑))装置、TRC(牵引力控制系统)设备、VDIM(车辆动力学集成管理或者主动转向集成控制)装置、可变稳定器装置等等。判定装置可根据运行状态和设定模式来改变基准区域。因此，如上所述，根据本发明的转向设备和反冲判定装置可适当地适用于能够安装在各种车辆中的转向设备和反冲判定装置。
权利要求
1.种转向设备，所述转向设备具有设置在车辆中并且能够被转动以使所述车辆转向的转向构件，所述转向设备的特征在于，包括 判定装置，其被配置为:如果基于所述转向构件的转向角和作用在所述转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于预先设定的基准区域外，则判定为存在当路面与转向车轮之间的接触状态的变动传递到转向盘时发生的所述转向盘的变动正在发生的反冲状态。
2.根据权 利要求1所述的转向设备，其特征在于 所述基准区域的针对所述转向转矩而言的宽度根据所述转向角的大小而不同。
3.根据权利要求1或2所述的转向设备，其特征在于 所述判定装置被配置为根据所述车辆的状态来改变所述基准区域。
4.根据权利要求3所述的转向设备，其特征在于 所述车辆的状态包括所述车辆的行驶状态、所述车辆的转向状态、或者驾驶员所要求的运行倾向性状态。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的转向设备，其特征在于 所述判定装置被配置为根据所述车辆的车速来改变所述基准区域。
6.根据权利要求5所述的转向设备，其特征在于 所述判定装置被配置为使所述基准区域在所述车速相对较高时比在所述车速相对较低时窄。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的转向设备，其特征在于 所述判定装置被配置为根据安装在所述车辆中的致动器的设定模式来改变所述基准区域。
8.根据权利要求7所述的转向设备，其特征在于 所述致动器能够改变所述车辆的悬架特性。
9.根据权利要求7或8所述的转向设备，其特征在于 所述设定模式包括运动驾驶的倾向性较高的运动模式、运动驾驶的倾向性较低的舒适模式以及运动驾驶的倾向性较平常的通常模式。
10.根据权利要求9所述的转向设备，其特征在于 所述判定装置被配置为在所述运动模式期间将所述基准区域设定得相对较宽，并且在所述舒适模式期间将所述基准区域设定得相对较窄。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的转向设备，其特征在于 根据对所述转向构件的反冲的大小来将所述基准区域外的区域划分成多个阶段。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的转向设备，其特征在于 所述判定装置被配置为:如果所述转向角的变化速度小于预先设定的预定速度并且所述转向转矩的每单位时间的变化量大于预先设定的预定每单位时间变化量时，则判定为存在所述反冲状态。
13.根据权利要求12所述的转向设备，其特征在于 所述判定装置被配置对于所述转向角的更大数值而将所述预定每单位时间变化量设定为逐步更小的数值，并且对于所述转向角的更小数值而将所述预定每单位时间变化量设定为逐步更大的数值。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的转向设备，其特征在于，还包括:调节装置，其被配置为调节所述转向构件的旋转方向上的振动；以及 控制装置，其被配置为:如果所述判定装置判定为存在所述反冲状态，则通过控制所述调节装置来执行抑制所述振动的控制。
15.一种转向设备，所述转向设备具有设置在车辆中并且能够被转动以使所述车辆转向的转向构件，所述转向设备的特征在于，还包括: 调节装置，其被配置为调节所述转向构件的旋转方向上的振动；以及 控制装置，其被配置为:如果根据所述转向构件的转向角和作用在所述转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于基准区域外，则通过控制所述调节装置来执行抑制所述振动的控制。
16.一种反冲判定装置，其特征在于 如果根据转向构件的转向角和作用在所述转向构件上的转向转矩所确定的操作点位于基准区域外，则所述反冲判定 装置判定为存在正在发生反冲的反冲状态，其中所述转向构件被设置在车辆中并且能够被转动以使所述车辆转向。
全文摘要
本发明提供了一种转向设备，该转向设备包括转向构件(2)，其被设置在车辆中并且能够被转动以使该车辆转向；判定装置(8，208，308)，其被配置为如果根据该转向构件(2)的转向角和作用在该转向构件(2)上的转向转矩所确定的操作点位于预先设定的基准区域外，则判定为存在反冲状态。该转向设备和该反冲判定装置能够恰当地应对反冲。
文档编号B62D5/04GK103108795SQ201180044288
公开日2013年5月15日 申请日期2011年9月15日 优先权日2010年9月17日
发明者蛯原裕治, 神户弘树 申请人:丰田自动车株式会社