转向装置、转向控制装置和转向控制方法

转向装置、转向控制装置和转向控制方法
【专利摘要】一种转向装置(1)，包括：被提供在车辆(2)中并且被配置成旋转地操作的转向构件(4)；生成辅助转向构件(4)上的转向操作的转矩的致动器(8)；检测施加到与转向构件(4)一起旋转的转向轴部(5)的转矩的检测装置(9)；以及转向控制装置(11)，其通过基于作为由检测装置(9)检测的转矩的检测转矩，调整由致动器(8)生成的转矩，来执行抑制传输到转向构件(4)的振动的振动抑制控制。转向控制装置(11)控制致动器(8)，使得不抑制对应于检测转矩的、第一预定范围中的频带的转矩。
【专利说明】转向装置、转向控制装置和转向控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及转向装置、转向控制装置和转向控制方法。

【背景技术】
[0002] 作为车载的常规转向装置和常规转向控制装置，在例如日本专利申请公开 No. 2005-219539(JP-2005-219539 A)中描述了一种车辆动力转向装置，其包括用于给予转 向力的辅助力的辅助力给予装置。如果确定施加到左前轮的第一力的预定频率分量和施加 到右前轮的第二力的预定频率分量满足预先设定的共振条件，车辆动力转向装置根据共振 状态，将用于抵消共振状态的抵消信号输出到用于给予对于转向力的辅助力的辅助力给予 装直。
[0003] 同时，在上述日本专利申请公开No. 2005-219539(JP-2005-219539 A)描述的车辆 动力转向装置检测在转向系统中发生的颤振（振动），并且通过上述构造抑制颤振。然而， 在例如驾驶感方面还存在进一步改进的空间。


【发明内容】

[0004] 本发明提供一种转向装置、转向控制装置和转向控制方法，使得可以改进驾驶感。
[0005] 本发明的第一方面涉及转向装置。该转向装置包括：被提供在车辆中并且被配置 成旋转地操作的转向构件；生成辅助转向构件上的转向操作的转矩的致动器；检测施加到 与转向构件一起旋转的转向轴部的转矩的检测装置；以及被配置成通过基于作为由检测装 置检测的转矩的检测转矩，调整由致动器生成的转矩，执行抑制传输到转向构件的振动的 振动抑制控制的转向控制装置，其中，转向控制装置被配置成控制致动器，使得不抑制对应 于检测转矩的第一预定范围中的频带的转矩。
[0006] 控制装置可以被配置成控制致动器来允许经转向轴部，传输对应于检测转矩的第 一预定范围中的频带的转矩。
[0007] 第一预定范围中的频带可以是被要求从车辆（2)的转向轮传输到转向构件的转 矩的频带。
[0008] 第一预定范围中的频带可以是等于或高于IOHz并且等于或低于40Hz的频带。
[0009] 控制装置可以被配置成控制致动器，使得不抑制对应于检测转矩的第二预定范围 中的频带的转矩，在这种情况下，第二预定范围中的频带可以是低于第一预定范围中的频 带的频带。
[0010] 第二预定范围中的频带可以是被要求从转向构件传输到车辆的转向轮的转矩的 频带。
[0011] 第二预定范围中的频带是等于或低于5HZ的频带。
[0012] 控制装置可以被配置成控制致动器来彼此独立地改变在经转向轴部传输第一预 定范围中的频带的转矩时的转矩传输特性和在经转向轴部传输第二预定范围中的频带的 转矩时的转矩传输特性。
[0013] 控制装置可以被配置成对检测转矩执行滤波处理来计算要由致动器生成的转矩， 并且通过改变在滤波处理中的滤波特性，改变转矩传输特性。
[0014] 转向控制装置可以被配置成当车辆被制动时，控制致动器来执行抑制第一预定范 围中的频带的转矩的转矩抑制控制。
[0015] 控制装置可以被配置成，当车辆被制动时，如果满足车辆的车速落在第一预定车 速范围内的条件和车辆的加速度落在第一预定加速度范围内的条件的至少一个，则控制致 动器（8)执行转矩抑制控制。
[0016] 可以根据在车辆的制动期间可能在车辆中发生振动的车速范围，预先设定第一预 定车速范围。可以根据在车辆制动期间可能在车辆中发生振动的加速度范围，预先设定第 一预定加速度范围。
[0017] 控制装置可以被配置成如果车辆的车速落在第二预定车速范围内，则控制致动器 来执行抑制第一预定范围内的频带的转矩的转矩抑制控制。
[0018] 可以根据在车辆中转向构件可能以静态方式转向的车速范围和在车辆中颤振可 能发生的车速范围中的一个，预先设定第二预定车速范围。
[0019] 控制装置可以被配置成如果检测转矩的导数值的绝对值等于或大于预定值，控制 致动器（8)来执行将第一预定范围中的频带的转矩抑制预定时间段的转矩抑制控制。
[0020] 可以根据可能在车辆中发生的反冲，预先设定预定值和预定时间段。
[0021] 转矩抑制控制可以是抑制第一预定范围中的频带的转矩经转向轴部的传输的控 制。
[0022] 控制装置可以被配置成控制致动器，使得在执行转矩抑制控制中，振动阻尼增加。
[0023] 本发明的第二方面涉及一种转向控制装置，该转向控制装置包括被配置成控制转 向装置的控制单元，该转向装置包括：被提供在车辆中并且被配置成旋转地操作的转向构 件；生成辅助转向构件上的转向操作的转矩的致动器；检测施加到与转向构件一起旋转的 转向轴部的转矩的检测装置。该控制单元被配置成通过基于作为由检测装置检测的转矩的 检测转矩，调整由致动器生成的转矩，执行抑制传输到转向构件的振动的振动抑制控制，其 中，该控制单元被配置成控制致动器，使得不抑制对应于检测转矩的第一预定范围中的频 带的转矩。
[0024] 本发明的第三方面涉及一种转向装置的控制方法，其中，该转向装置包括：被提供 在车辆中并且被配置成旋转地操作的转向构件；生成辅助转向构件上的转向操作的转矩的 致动器；检测施加到与转向构件一起旋转的转向轴部的转矩的检测装置。该控制方法包括： 通过基于作为由检测装置检测的转矩的检测转矩，调整由致动器生成的转矩，执行抑制传 输到转向构件的振动的振动抑制控制，以及控制致动器，使得不抑制对应于检测转矩的第 一预定范围中的频带的转矩。
[0025] 根据上述构成的转向装置和转向控制装置使得可以改进驾驶感。

【专利附图】

【附图说明】
[0026] 在下文中，将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重 要性，其中，相同的数字表示相同的元件，以及其中：
[0027] 图1是表示根据本发明的第一实施例的转向装置的一般构造的示意构造图；
[0028] 图2是示例根据本发明的第一实施例的转向装置中的道路信息范围的示意图；
[0029] 图3是示例根据本发明的第一实施例的转向装置中的转向范围的示意图；
[0030] 图4是示出根据本发明的第一实施例的EPS控制E⑶的一般构造的例子的框图；
[0031] 图5是示出根据本发明的第一实施例的EPS控制ECU中的滤波器特性的板图；
[0032] 图6是表示根据本发明的第一实施例的转向装置的道路信息范围中的转矩传输 特性的例子的图；
[0033] 图7是表示根据本发明的第一实施例的转向装置的转向范围中的转矩传输特性 的例子的图；
[0034] 图8是示出根据本发明的第二实施例的EPS控制E⑶的一般构造的例子的框图；
[0035] 图9是示出根据本发明的第二实施例的EPS控制ECU的滤波器特性的板图；
[0036] 图10是表示根据本发明的第二实施例的转向装置的道路信息范围的转矩传输特 性的例子的图；
[0037] 图11是表示根据本发明的第二实施例的转向装置的转向范围的转矩传输特性的 例子的图；
[0038] 图12是示出根据本发明的第三实施例的EPS控制E⑶的一般构造的例子的框图；
[0039] 图13是示出根据本发明的第三实施例的EPS控制ECU的滤波器特性的板图；
[0040] 图14是示出根据本发明的第三实施例的改进例子的EPS控制E⑶的一般构造的 例子的框图；
[0041] 图15是示出根据本发明的第四实施例的EPS控制E⑶的一般构造的例子的框图；
[0042] 图16是示例通过根据本发明的第四实施例的EPS控制ECU的控制的例子的流程 图；
[0043] 图17是示例通过根据本发明的第四实施例的EPS控制ECU的增益设定的例子的 图；
[0044] 图18是示出根据本发明的第五实施例的EPS控制E⑶的一般构造的例子的框图；
[0045] 图19是示例通过根据本发明的第五实施例的EPS控制ECU的增益设定的例子的 图；
[0046] 图20是示例在车辆中可能发生的颤振的图；
[0047] 图21是示出根据本发明的第六实施例的EPS控制ECU的一般构造的例子的框图；
[0048] 图22是示例通过根据本发明的第六实施例的EPS控制ECU的控制的例子的流程 图；
[0049] 图23是示例在根据本发明的第六实施例的转向装置中的反冲的检测的图；以及
[0050] 图24是示例通过根据本发明的第七实施例的EPS控制ECU的控制的例子的流程 图。

【具体实施方式】
[0051] 在下文中，将基于附图，详细地描述根据本发明的实施例。顺便提一下，本发明不 限于这些实施例。此外，本发明的下述实施例中的部件包括可以易于由本领域的技术人员 替换的那些部件，或基本上相同的那些部件。
[0052] [第一实施例]
[0053] 图1是表示根据本发明的第一实施例的转向装置的一般构造的示意构造图。图2 是示例根据本发明的第一实施例的转向装置中的道路范围信息的示意图。图3是示例根据 本发明的第一实施例的转向装置中的转向范围的示意图。图4是示出根据本发明的第一实 施例的EPS控制ECU的一般构造的例子的框图。图5是示出根据本发明的第一实施例，EPS 控制ECU中的滤波器特性的板图。图6是表示根据本发明的第一实施例的转向装置的道路 信息范围中的转矩传输特性的例子的图。图7是表示根据本发明的第一实施例的转向装置 的转向范围中的转矩传输特性的例子的图。
[0054] 根据图1所示的本发明的该实施例的转向装置1是安装在车辆2上以便转向车辆 2的转向轮3的装置。根据本发明的该实施例的转向装置1是所谓的电动动力转向（EPS) 装置，通过电动机等等的动力辅助车辆2的转向力。转向装置1驱动电动机等等，使得获得 对应于已经由驾驶员施加到用作转向构件的方向盘的转向力的转向辅助力，由此辅助驾驶 员执行转向操作。
[0055] 更具体地说，如图1所示，转向装置1包括用作转向构件的方向盘4、用作转向轴部 的转向轴（在下文中，简写成"轴"，除非另外说明）、齿条-小齿轮齿轮机构（在下文中，简 写成"齿轮机构"，除非另外说明）6、一对左右转向横拉杆7、用作致动器的EPS装置8、用作 检测装置的转矩传感器9、旋转角检测器10和用作转向控制装置的EPS控制ECU 11。
[0056] 方向盘4是被配置成操作使得绕旋转轴X旋转，并且在车辆的驾驶员座椅中提供 的构件。驾驶员能通过操作该方向盘4,使得方向盘4绕旋转轴Xl旋转来执行转向操作。 艮P，在安装有车载装置1的车辆中，通过驾驶员在该方向盘4上的操作，转向（转动）转向 轮3。
[0057] 轴5用作方向盘4的旋转轴部。轴5的一端耦接到方向盘4,而轴5的另一端耦接 到齿轮机构6。即，方向盘4经该轴5连接到齿轮机构6。轴5被配置成沿驾驶员4的方向 盘4的旋转操作，与方向盘4 一起绕中心轴旋转。轴5可以分成多个构件，例如上轴、中间 轴和下轴等等。
[0058] 齿轮机构6将轴5机械地耦接到一对转向横拉杆（tie rod) 7。齿轮机构6包括例 如所谓的齿条-小齿轮齿轮机构，并且将绕中心轴的轴5的旋转运动变换成在横向（通常 相当于车辆2的车辆宽度方向）中，一对转向横拉杆7的直线运动。
[0059] -对转向横拉杆7的每一个的近端f禹接到齿轮机构6,并且作为一对转向横拉杆7 的每一个的远端的转向横拉杆端经转向节臂I禹接到转向轮3的相应一个。即，方向盘4经 轴5、齿轮机构6、各个转向横拉杆7等等，耦接到各个转向轮3。
[0060] EPS装置8辅助驾驶员在方向盘4上执行转向操作。即，EPS装置8生成用于辅助 转向操作的转矩。EPS装置8输出辅助由驾驶员输入到方向盘4的转向力（转向转矩）的 转向辅助力（辅助转矩）。换句话说，EPS装置8通过使用电动机等等，驱动车辆2的转向 轮3,辅助驾驶员执行转向操作。EPS装置8通过将辅助转矩施加到轴5,辅助驾驶员执行转 向操作。在此应注意到辅助转矩是用于辅助转向转矩的转矩。转向转矩是根据转向力，施 加到轴5的转矩。
[0061] 安装在其中的EPS装置8具有作为电动机的马达12和减速器13。根据本发明 的该实施例的EPS装置8是例如在诸如中间轴等等的轴5上提供马达12的立柱EPS装置 (column EPS device)。EPS 装置 8 是所谓的电动式（column assist-type)辅助装置。
[0062] 马达12是被供应电力来生成旋转动力（马达转矩），并且将辅助转矩生成为转向 辅助力的电动式电动机。马达12以允许传输动力的方式，经减速器等等连接到轴5,并且经 减速器13等等，将转向辅助力施加到轴5。减速器13降低马达12的旋转动力的速度，并且 将旋转动力传输到轴5。
[0063] 由于马达12的旋转驱动，将由马达12生成的旋转动力经减速器13传输到轴5,由 此，EPS装置8执行转向辅助控制。此时，由减速器13降低由马达12生成的旋转动力的速 度，增加转矩，并且传输到轴5。该EPS装置8电连接到将稍后描述的EPS控制E⑶11，并 且由EPS控制E⑶11控制马达12的驱动。
[0064] 转矩传感器9检测施加到轴5的转矩，换句话说，在轴5中生成的转矩。转矩传感 器9例如检测施加到用作EPS装置8的扭转构件构成部分的扭杆（未示出）的转矩。作为 由该转矩传感器9检测的转矩的检测转矩通常是反映转向转矩、干扰转矩等等的转矩。干 扰转矩是根据将路面干扰输入到转向轮3等等，从转向轮3经转向横拉杆端输入到轴5的 转矩。转矩传感器9电连接到EPS控制ECU 11，并且将对应于检测转矩的检测信号输出到 EPS控制ECU 11。检测转矩用于例如EPS控制ECU 11的转向辅助控制等等。
[0065] 旋转角传感器10检测马达12的旋转轴的旋转角。旋转角传感器10电连接到EPS 控制ECU 11，并且将对应于所检测的旋转角的检测信号输出到EPS控制ECU 11。由旋转角 传感器10检测的旋转角用于例如EPS控制ECU 11对供应给马达12的电流的控制。
[0066] EPS控制E⑶11控制EPS装置8的驱动。EPS控制E⑶11是主要由包括CPU、 ROM、RAM和接口的已知微计算机构成的电子控制单元。例如，EPS装置8和各种传感器，诸 如上述转矩传感器9、上述旋转角传感器10等等电连接到EPS控制ECU 11。将对应于检测 结果的电信号（检测信号）从各种传感器输入到EPS控制ECU 11。EPS控制ECU 11根据 输入检测结果，将驱动信号输出到EPS装置8,并且控制EPS装置8的驱动。顺便提一下，该 EPS控制E⑶11可以被配置成电连接到例如控制安装有转向装置1的车辆2的各个部分的 ECU，并且通过该ECU，交换诸如检测信号、驱动信号、控制命令等等的信息，或可以与该ECU 一体成形。
[0067] EPS控制ECU 11控制EPS装置8来在例如检测转矩（对应于检测转矩的检测信 号）等等的基础上，调整由该EPS装置8生成的辅助转矩。EPS控制E⑶11通过将辅助电 流调整为供应给马达12的电流，来调整马达12的输出转矩，由此调整辅助转矩。应注意 至IJ，辅助电流是具有允许EPS装置8生成所需预定辅助转矩的大小的供应电流。此时，EPS 控制ECU 11在例如由旋转角传感器10检测的旋转角等等的基础上，控制马达12的辅助电 流。
[0068] EPS控制E⑶11基本上控制马达12,使得EPS装置8在检测转矩（转向辅助控 制）的基础上，生成对应于转向转矩的辅助转矩。此外，EPS控制ECU 11在检测转矩的基 础上，通过调整由EPS装置8生成的辅助转矩，执行控制来抑制作用在方向盘4上的旋转方 向（方向盘4的圆周方向）的振动，S卩，绕旋转轴Xl的方向的振动（振动抑制控制）。 [0069] 例如，在该转向装置1中，当诸如来自路面的输入、制动振动（制动时的振动）等 等的干扰被输入到转向横拉杆7时，该干扰会经齿轮机构6和轴5被传输到驾驶员，作为方 向盘4在旋转方向上的振动。由此，EPS控制E⑶11通过根据驾驶状态调整马达12的输 出转矩来调整由EPS装置8生成的辅助转矩，抑制与经转向横拉杆7输入的干扰对应的、方 向盘4在旋转方向上的振动。即，EPS装置8还用作生成辅助转矩来抑制由从转向轮3输 入的干扰产生的振动的振动抑制装置。EPS控制E⑶11校正该EPS装置8的辅助特性来抑 制干扰振动。
[0070] 在如上所述构造的转向装置1中，将由EPS装置8生成的转向转矩和辅助转矩施 加到轴5。然后，在转向装置1中，当将转向力和转向辅助力从轴5经齿轮机构6施加到转 向横拉杆7时，通过具有对应于转向转矩和辅助转矩的轴向力，使这些转向横拉杆7在横向 中位移。因此，转动转向轮3。
[0071] 因此，转向装置1能通过从驾驶员输入到方向盘4的转向力，以及由EPS装置8生 成的转向辅助力，转动转向轮3。由此，转向装置1能辅助驾驶员执行转向操作，并且能在转 向操作期间，减轻驾驶员的负担。此时，由EPS控制E⑶11调整由EPS装置8产生的辅助 转矩，由此转向装置1能抑制施加到方向盘4的、在旋转方向上的振动（从路面等等输入的 转矩）。因此，通过调整马达12的输出，调整辅助转矩，由此，转向装置1能辅助驾驶员执行 转向操作，并且能抑制施加到方向盘4的、在旋转方向上的振动。
[0072] 同时，EPS控制E⑶11控制EPS装置8来控制例如由EPS装置从路面传输到方向 盘4的振动（转矩）的传输特性，由此。根据本发明的实施例的转向装置1实现驾驶感（转 向感）的改进。
[0073] 在这种情况下，根据本发明的实施例的EPS装置8还用作调整方向盘4在旋转方 向上的振动的调整装置。即，EPS装置8改变传输到方向盘4的、方向盘4在旋转方向上的 振动传输程度。EPS控制E⑶11根据车辆2的驾驶状态，控制EPS装置8,以便执行调整方 向盘4在旋转方向上的振动的控制，由此使得可以根据车辆2的驾驶状态，将方向盘4在旋 转方向上的振动大小调整到适当大小。例如，取决于驾驶状态，EPS控制E⑶11控制EPS装 置8,使得方向盘4在旋转方向上的振动不减小（不抑制来自路面的输入转矩）。此外，EPS 控制ECU 11通过根据车辆2的驾驶状态，允许方向盘4在旋转方向上的振动，或在一些情 况下，通过积极地增加方向盘4在旋转方向上的振动，实现适合于车辆2的驾驶状态的辅助 特性和振动抑制性能。
[0074] 更具体地说，根据本发明的该实施例的EPS控制E⑶11控制EPS装置8,使得不抑 制对应于检测转矩的第一预定范围中的频带的转矩（即，EPS控制ECU 11控制EPS装置8 来停止抑制对应于检测转矩的、第一预定范围中的频带的转矩）。其中，EPS控制ECU 11进 一步控制EPS装置8,使得也不抑制对应于检测转矩的第二预定范围中的频带的转矩（即， EPS控制ECU 11控制EPS装置8来停止抑制对应于检测转矩的、第二预定范围中的频带的 转矩）。在此应注意到第二预定范围中的频带小于第一预定范围中的频带。
[0075] 在此应注意到第一预定范围中的频带是要求从车辆2的转向轮3传输到方向盘4 的转矩（振动）的频带，并且在下述描述中，可以称为"道路信息范围"。该道路信息范围是 要求将已经从转向轮3输入到图2例示的齿轮机构6的齿条的齿条转矩传输到方向盘4来 改变方向盘4的旋转加速度的转矩频带。根据实际车辆的估算等等，预先设定道路信息范 围。道路信息范围是例如等于或高于IOHz并且等于或低于40Hz的频带。
[0076] 另一方面，第二预定范围中的频带是要求在例如转向辅助控制等等期间，从方向 盘4传输到车辆2的转向轮3的转矩的频带，并且在下述描述中，可以称为"转向范围"。该 转向范围是要求输入到方向盘4的转向转矩从方向盘4传输到转向轮3来改变齿轮机构6 的齿条速度的转矩频带，如图3例示。根据实际车辆的估算等等，预先设定转向范围。转向 范围是例如高于OHz并且等于或低于5Hz的频率。
[0077] 根据本发明的该实施例的EPS控制E⑶11控制EPS装置8来允许经轴5传输（通 过轴5)对应于检测转矩的道路信息范围中的转矩和对应于检测转矩的转向范围中的转 矩。即，EPS控制E⑶11控制EPS装置8,使得允许对应于检测转矩的道路信息范围中的转 矩从转向轮3经轴5传输到方向盘4,并允许对应于检测转矩的转向范围中的转矩从方向盘 4经轴5传输到转向轮3。即，如果通过例如上述现有的振动抑制控制，调整辅助转矩，抑制 来自路面的输入转矩，则EPS控制ECU 11允许传输对应于道路信息范围的、来自路面的输 入转矩，而不抑制。此外，EPS控制ECU 11还允许传输对应于转向范围的、来自方向盘4的 输入转矩，而不抑制。另一方面，EPS控制ECU 11控制EPS装置8来抑制除对应于检测转 矩的道路信息范围和转向范围外的范围中的转矩经轴5的传输。即，EPS控制ECU 11控制 EPS装置8来抑制将除对应于检测转矩的转向范围和道路信息范围外的范围中的转矩从转 向轮3经轴5传输到方向盘4,以及从方向盘4经轴5传输到转向轮3。
[0078] 在此应注意到，将参考图4的框图，将描述用于实现上述控制的EPS控制ECU 11 的一般构造的例子。
[0079] EPS控制ECU 11执行用于从对应于检测转矩的检测信号去除预定频率分量的各 种滤波处理。此外，EPS控制ECU 11通过对经过滤波过程的信号进行相位补偿等等，计算将 由EPS装置8生成的转矩，S卩，在这种情况下，马达12的输出转矩。然后，EPS控制E⑶11 将对应于所计算的输出转矩的辅助电流提供给马达12,调整马达12的输出转矩来将由EPS 装置8生成的辅助转矩调整到预定大小。在这种情况下，EPS控制E⑶11进一步执行转矩 微分控制（转矩微分补偿），由此实现辅助转矩控制等的响应性的改进。因此，消除转向期 间惯性感并实现轻松转向感。
[0080] 图4例示的EPS控制E⑶11被配置成包括微分器11a、第一滤波器lib、第二滤波 器11c、放大器Ild等等。
[0081] 将对应于检测转矩的检测信号从转矩传感器9输入到微分器11a。然后，微分器 Ila在检测信号的基础上，执行微分计算，并且将对应于计算结果的信号输出到第一滤波器 lib。
[0082] 通过第一滤波器11b，使从微分器Ila输入的信号经历具有预定滤波特性的滤波 处理并且将经过滤波处理的信号输出到第二滤波器11c。设定根据本发明的实施例的第一 滤波器Ilb的滤波特性，使得截止频率高于对应于转向范围的频率并且低于对应于道路信 息范围的频率。
[0083] 通过第二滤波器11c，使从第一滤波器Ilb输入的信号经过具有预定滤波特性的 滤波处理，并且将经过滤波处理的信号输出到放大器lid。设定根据本发明的该实施例的第 二滤波器Ilc的滤波特性，使得截止频率高于对应于道路信息范围的频率。
[0084] 放大器Ild通过预定增益K1，放大从第二滤波器Ilc输入的信号，并且将对应于所 放大的信号的辅助电流输出到马达12。由此，马达12生成对应于检测转矩的、预定大小的 输出转矩。
[0085] 图5是示出如上所述构成的EPS控制E⑶11的滤波特性的例子的板图。在这种 情况下，将第一滤波器Ilb的截止频率设定到例如高于5Hz并且低于IOHz的频带，并且将 第二滤波器IlC的截止频率设定成例如高于40Hz的频带。
[0086] 如上所述构成的转向装置1能通过例如在转向范围（到5Hz)中的转向辅助控制， 实现轻松转向特性。此外，转向装置1能通过在除转向范围和道路信息范围外的范围中的 振动抑制控制，抑制干扰振动等等，由此，能抑制例如由于路面等等引起的干扰振动，带给 驾驶员的不舒服感。此外，转向装置1允许在道路信息范围（IOHz至40Hz)中经轴5传输 转矩，并且能将由路面引起的振动（转矩）从转向轮3传输到方向盘4。因此，根据驾驶状 态，转向装置1能例如在转向范围中适当地执行转向辅助控制，将道路信息范围中例如掌 握路面状况所需的振动传输到方向盘4,并且适当地隔离其他范围中的不必要振动。即，转 向装置1能通过方向盘4在道路信息范围中在旋转方向上的振动，将诸如路面状况等等的 有关驾驶状态的信息建议驾驶员。即，根据转向装置1，能将诸如路面状况等等的所谓道路 信息传达给驾驶员。
[0087] 此外，例如，转向装置1还能允许传输例如掌握路面状况等等所需的振动，并且通 过停止如上所述的转矩微分控制传达道路信息。然而，在这种情况下，从消除转向期间的惯 性感和实现高转向感的观点看，会引起驾驶感（转向感）的劣化。另一方面，如上所述，根 据本发明的该实施例的转向装置1能减轻转向期间的惯性感并且实现转向范围中的轻松 转向特性，并且能在道路信息范围中实现由路面引起的振动被传输到方向盘4而不被EPS 装置8抑制的传输特性。
[0088] 图6和7的每一个是示出如上所述构成的转向装置1的转矩传输特性的例子的 图。图6表示在当经轴5传输道路信息范围中的转矩时的转矩传输特性（在下文中，在一 些情况下，称为"道路信息范围转矩传输特性"）。图7表示当经轴5传输转向范围中的转 矩时的转矩传输特性（在下文中，在一些情况下，称为"转向范围转矩传输特性"）。如参考 图2所述，道路信息范围转矩传输特性是当已经从转向轮3输入到齿轮机构6的齿条的齿 条转矩被传输到方向盘4时的转矩传输特性。如上参考图3所述，转向范围转矩传输特性 是将输入到方向盘4的转向转矩从方向盘4传输到转向轮3时的传输特性。
[0089] 如图6所示，与根据比较例子（由实线L12表示）的转矩传输特性相比，根据本发 明的该实施例的道路信息范围转矩传输特性（由实线Lll所示）是在道路信息范围中传输 到方向盘4的振动增加的特性。此外，如图7所示，根据本发明的该实施例的转向范围转矩 传输特性（由实线L21表示）基本上等同于根据第一比较例子的转矩传输特性（由实线 L22表示）。在第一比较例子中，不执行第一滤波器Ilb或第二滤波器lie中的滤波处理。 然后，与根据第二比较例子的转矩传输特性相比（由实线L23表示），根据本发明的该实施 例的转向范围转矩传输特性（由实线L21表示）是通过减少惯性感，使得可以实现轻松转 向特性的特性。在该第二比较例子中，不执行转矩微分控制。
[0090] 根据上述本发明的实施例的转向装置1包括：方向盘4,其提供在车辆2中并且被 配置成旋转地操作；EPS装置8,其生成辅助方向盘4上的转向操作的转矩；转矩传感器9， 其检测施加到与方向盘4 一起旋转的轴5上的转矩，以及EPS控制E⑶11，其通过基于作为 由转矩传感器9检测的转矩的检测转矩，通过调整由EPS装置8生成的转矩，执行抑制传输 到方向盘4的振动的振动抑制。此外，EPS控制ECU 11控制EPS装置8,使得不抑制作为对 应于检测转矩的第一预定范围中的频带的道路信息范围中的转矩。
[0091] 因此，转向装置1和EPS控制E⑶11允许传输实现舒服的驾驶感所需的道路信息 范围中的振动转矩来将道路信息传达给驾驶员。即，转向装置1和EPS控制E⑶11能将在 道路信息范围中来自路面的输入转矩传输到方向盘4,由此能将来自路面的输入转矩传达 给驾驶员。即，能将所需的道路信息传达给驾驶员。因此，转向装置1和EPS控制E⑶11 能提高驾驶感（转向感）。此外，当通过振动抑制控制，调整由EPS装置8生成的辅助转矩， 抑制来自路面的输入转矩时，EPS控制ECU 11允许传输对应于作为第一预定范围中的频带 的道路信息范围的、来自路面的输入转矩，而不抑制。由此，转向装置1和EPS控制ECU 11 能提高驾驶感，并且便于驾驶员的转向操作。
[0092] 此外，转向装置1和EPS控制E⑶11能使用如在一般转向装置中广泛提供的转矩 传感器9,代替使用例如转向横拉杆轴向力传感器、转向角速度传感器等等，实现上述的驾 驶感的改进。因此，转向装置1和EPS控制ECU 11能减少构成装置的零件的数量，例如，能 降低制造成本。
[0093] 此外，根据如上所述的本发明的实施例的转向装置1，EPS控制E⑶11控制EPS装 置8,使得不抑制对应于作为由转矩传感器9检测的转矩的检测转矩的、作为第二预定范围 中的频带的转向范围中的转矩。因此，转向装置1和EPS控制E⑶11能将由驾驶员从方 向盘4输入的转向范围中的输入转矩传输到转向轮3,由此能通过减轻转向期间的惯性感， 实现轻松转向感。即，鉴于减轻惯性感和必要的振动传输特性，执行如上所述的适当频率设 计，由此，转向装置1和EPS控制E⑶11能实现通过道路信息的传达的驾驶感的改进，和通 过减轻转向期间的惯性感等等的驾驶感的改进。
[0094] 根据本发明的该实施例的EPS控制E⑶11不限于图4例示的构造。例如，EPS控 制E⑶11可以适当地设定1/2阶带通滤波器（BPF)的中心频率（《d)和阻尼比U )来实 现与上述图5中相同的滤波器特性。在这种情况下，通过例如将中心频率（《d)设定在道 路信息范围（例如10至40Hz)内并将阻尼比（〇设定成相对高值（例如等于或高于2)， 能获得所需的滤波器特性。下述的数学公式（1)是BPF的传输函数G的计算公式的例子。
[0095]

【权利要求】
1. 一种转向装置，包括： 转向构件，所述转向构件被提供在车辆中并且被配置成旋转地操作； 致动器，所述致动器生成辅助所述转向构件上的转向操作的转矩； 检测装置，所述检测装置检测施加到与所述转向构件一起旋转的转向轴部的转矩；以 及 转向控制装置，所述转向控制装置被配置成通过基于检测转矩调整由所述致动器生成 的转矩，来执行振动抑制控制以抑制传输到所述转向构件的振动，所述检测转矩是由所述 检测装置检测的转矩，其中 所述转向控制装置被配置成控制所述致动器，使得不抑制对应于所述检测转矩的、第 一预定范围中的频带的转矩。
2. 根据权利要求1所述的转向装置，其中，所述转向控制装置被配置成控制所述致动 器来允许经所述转向轴部，传输对应于所述检测转矩的、所述第一预定范围中的频带的转 矩。
3. 根据权利要求1或2所述的转向装置，其中，所述第一预定范围中的频带是被要求从 所述车辆的转向轮传输到所述转向构件的转矩的频带。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的转向装置，其中，所述第一预定范围中的频带 是等于或高于10Hz并且等于或低于40Hz的频带。
5. 根据权利要求1至4中的任一项所述的转向装置，其中， 所述转向控制装置被配置成控制所述致动器，使得不抑制对应于所述检测转矩的、第 二预定范围中的频带的转矩；以及 所述第二预定范围中的频带是低于所述第一预定范围中的频带的频带。
6. 根据权利要求5所述的转向装置，其中，所述第二预定范围中的频带是被要求从所 述转向构件传输到所述车辆的所述转向轮的转矩的频带。
7. 根据权利要求5或6所述的转向装置，其中，所述第二预定范围中的频带是等于或低 于5Hz的频带。
8. 根据权利要求5至7中的任一项所述的转向装置，其中，所述转向控制装置被配置成 控制所述致动器来彼此独立地改变在经所述转向轴部传输所述第一预定范围中的频带的 转矩时的转矩传输特性和在经所述转向轴部传输所述第二预定范围中的频带的转矩时的 转矩传输特性。
9. 根据权利要求8所述的转向装置，其中，所述转向控制装置被配置成对所述检测转 矩执行滤波处理来计算要由所述致动器生成的转矩，并且通过改变在所述滤波处理中的滤 波特性，来改变所述转矩传输特性。
10. 根据权利要求1至9中的任一项所述的转向装置，其中，所述转向控制装置被配置 成，当所述车辆被制动时，控制所述致动器来执行转矩抑制控制以抑制所述第一预定范围 中的频带的转矩。
11. 根据权利要求10所述的转向装置，其中，所述转向控制装置被配置成，当所述车 辆被制动时，如果满足所述车辆的车速落在第一预定车速范围内的条件和所述车辆的加速 度落在第一预定加速度范围内的条件的至少一个，则控制所述致动器执行所述转矩抑制控 制。
12. 根据权利要求11所述的转向装置，其中，根据在所述车辆的制动期间可能在所述 车辆中发生振动的车速范围，预先设定所述第一预定车速范围，以及根据在所述车辆的制 动期间可能在所述车辆中发生振动的加速度范围，预先设定所述第一预定加速度范围。
13. 根据权利要求1至12中的任一项所述的转向装置，其中，所述转向控制装置被配置 成，如果所述车辆的车速落在第二预定车速范围内，则控制所述致动器来执行转矩抑制控 制以抑制所述第一预定范围中的频带的转矩。
14. 根据权利要求13所述的转向装置，其中，根据在所述车辆中所述转向构件可能以 静态方式转向的车速范围和在所述车辆中颤振可能发生的车速范围中的一个，预先设定所 述第二预定车速范围。
15. 根据权利要求1至14中的任一项所述的转向装置，其中，所述转向控制装置被配置 成，如果所述检测转矩的导数值的绝对值等于或大于预定值，则控制所述致动器来执行转 矩抑制控制以将所述第一预定范围中的频带的转矩抑制预定时间段。
16. 根据权利要求15所述的转向装置，其中，根据可能在所述车辆中发生的反冲，预先 设定所述预定值和所述预定时间段。
17. 根据权利要求10至16中的任一项所述的转向装置，其中，所述转矩抑制控制是抑 制所述第一预定范围中的频带的转矩经所述转向轴部的传输的控制。
18. 根据权利要求10至14中的任一项所述的转向装置，其中，所述转向控制装置被配 置成控制所述致动器，使得在执行所述转矩抑制控制中，振动阻尼增加。
19. 一种转向控制装置，包括： 控制单元，所述控制单元被配置成控制转向装置，所述转向装置包括：转向构件，所述 转向构件被提供在车辆中并且被配置成旋转地操作；致动器，所述致动器生成辅助所述转 向构件上的转向操作的转矩；检测装置，所述检测装置检测施加到与所述转向构件一起旋 转的转向轴部的转矩，并且通过基于检测转矩调整由所述致动器生成的转矩，来执行振动 抑制控制以抑制传输到所述转向构件的振动，所述检测转矩是由所述检测装置检测的转 矩，其中， 所述控制单元被配置成控制所述致动器，使得不抑制对应于所述检测转矩的、第一预 定范围中的频带的转矩。
20. -种转向装置的控制方法，其中，所述转向装置包括：转向构件，所述转向构件被 提供在车辆中并且被配置成旋转地操作；致动器，所述致动器生成辅助所述转向构件上的 转向操作的转矩；以及检测装置，所述检测装置检测施加到与所述转向构件一起旋转的转 向轴部的转矩，所述控制方法包括： 通过基于检测转矩调整由所述致动器生成的转矩，来执行振动抑制控制以抑制传输到 所述转向构件的振动，所述检测转矩是由所述检测装置检测的转矩；以及 控制所述致动器，使得不抑制对应于所述检测转矩的、第一预定范围中的频带的转矩。
【文档编号】B62D5/04GK104334439SQ201380029381
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2012年8月3日
【发明者】工藤佳夫, 铃木善昭, 片冈资章, 渡部大治, 赤塚久哉 申请人:丰田自动车株式会社, 株式会社电装