用于车辆的转向系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于车辆的线控转向式转向系统。


背景技术：

2.已知一种用于车辆的线控转向式转向系统，该线控转向式转向系统包括：转向构件，例如被配置成由驾驶员操作的方向盘；以及转向机构，其与转向构件机械地分离并且被配置成改变车轮的转向角。转向机构由产生驱动力以改变车轮的转向角的转向致动器驱动。反作用力致动器响应于转向操作向转向构件施加反作用力。在这样的转向系统中，在转向构件的转向角应当偏离与车轮的转向角的规定关系的情况下，因为转向构件在车辆的点火开关关闭之后移动，并且点火开关在此后接通，车轮将由转向致动器转向，直到车轮的转向角与转向构件的转向角一致。例如参见专利文献1。根据专利文献1，车轮的转向正时优选地选择为在车辆开始行驶之前，更优选地在发动机起动之前。专利文献1还教导了在所有的门都关闭、变速器档位在驻车范围内、制动踏板被压下等情况下驱动车轮。
3.引用文献列表
4.专利文献
5.[专利文献1]jp2007-153109a


技术实现要素：

[0006]
技术问题
[0007]
根据专利文献1中公开的发明，即使点火被接通，车轮也可以转向，而不考虑驾驶员向前行驶的意图。因此，在开始向前移动车辆之前，在驾驶员已经完全检查车辆周围的环境之前，车轮的转向角可能改变，使得驾驶员可能经历一些不适。
[0008]
鉴于现有技术的这种问题，本发明的主要目的是提供一种用于车辆的线控转向式转向系统，即使当车辆驻车时转向构件的转向角改变时，所述线控转向式转向系统也能够适当地使转向构件的转向角与车轮的转向角成规定关系。
[0009]
问题的解决方案
[0010]
为了实现这样的目的，本发明提供一种用于车辆(2)的转向系统(1)，所述车辆设置有变速器装置(35)，所述变速器装置被配置成由驾驶员操作并且具有至少包括驻车位置或空档位置和行驶位置的变速器档位(sp)，所述用于车辆的转向系统包括：转向构件(10)，所述转向构件被配置成接受转向操作；转向机构(11)，所述转向机构与所述转向构件机械地分离并且被配置成使所述车辆的车轮(3)转向；检测所述转向构件的转向角(β)的转向角传感器(21)；检测所述车轮的转向角(α)的转向角传感器(32)；转向致动器(12)，所述转向致动器被配置成向所述转向机构提供驱动力；反作用力致动器(13)，所述反作用力致动器被配置成响应于所述转向操作而向所述转向构件施加反作用力；以及控制单元(15)，所述控制单元被配置成控制所述转向致动器以使转向角与转向角成规定关系，并且控制所述反作用力致动器以使所述反作用力对应于所述车轮的转向状态，其中，当启动时转向角偏离
与转向角的所述规定关系(st2：是)时，所述控制单元被配置成利用所述变速器档位从所述驻车位置或所述空档位置改变到所述行驶位置作为触发(st8：是)，来驱动所述转向致动器和所述反作用力致动器中的至少一者，以使转向角更接近与转向角的所述规定关系(st12)。这里，所述“行驶位置”可以包括变速器档位，所述变速器档位例如是驱动位置、倒档位置、第一速度位置(l)和第二速度位置(2)。
[0011]
因此，利用变速器档位从驻车位置或空档位置改变到行驶位置作为触发，使转向角和转向角更接近规定关系。因此，只有当驾驶员实际想要开始向前行驶时，转向角和转向角才能够更接近规定关系。
[0012]
优选地，当启动时转向角的方向和转向角的方向彼此一致(st6：否)时，所述控制单元被配置成利用施加到所述转向构件的操作作为触发(st10，否)来驱动所述转向致动器，以使转向角更接近与转向角的所述规定关系(st11)。
[0013]
因此，通过利用施加到转向构件的操作作为触发以使转向角更接近与转向角的规定关系，防止车轮转向，而驾驶员不会预料到这发生。
[0014]
优选地，当启动时转向角的方向和转向角的方向彼此一致(st6：否)时，在利用施加到所述转向构件的操作作为触发而开始驱动所述转向致动器的事件之后，所述控制单元被配置成利用停止施加到所述转向构件的操作作为触发(st10：是)来停止驱动所述转向致动器。
[0015]
由于转向角通过在转向构件的操作停止之后停止转向致动器的驱动而保持恒定，因此防止转向角改变，同时不对转向构件施加操作，并且由此防止操作者感受到不适。
[0016]
优选地，当启动时转向角的方向和转向角的方向彼此不一致(st6：是)时，所述控制单元被配置成驱动所述转向致动器和所述反作用力致动器中的至少一者，以使转向角更接近与转向角的所述规定关系(st12)，而不考虑是否对所述转向构件施加操作。
[0017]
因此，当转向角的方向和转向角的方向彼此相反时，在变速器档位从驻车位置或空档位置改变到行驶位置时，使转向角更接近与转向角的规定关系，而不考虑是否对转向构件施加操作。
[0018]
优选地，当启动时转向角的方向和转向角的方向彼此相反(st6：是)时，在通过利用所述变速器档位的改变作为触发来驱动所述转向致动器和所述反作用力致动器中的至少一者的事件之后，所述控制单元被配置成通过利用转向角的方向和转向角的方向的一致作为触发(st6：否)来停止所述转向致动器或所述反作用力致动器。
[0019]
因此，同样当转向构件未被操作时，防止转向角和/或转向角不必要地改变，并且防止车辆在驾驶员未预期的方向上行驶。
[0020]
优选地，所述控制单元被配置成在转向角和转向角的方向彼此相反(st6：是)并且所述变速器档位处于所述驻车位置或所述空档位置(st8：否)的条件下，驱动所述转向致动器，以便当操作所述转向构件(st10：否)时使转向角更接近与转向角的所述规定关系(st11)。
[0021]
因此，当转向角的方向和转向角的方向彼此相反时，通过利用转向构件的操作作为触发，可以使转向角更接近与转向角的规定关系，而不会对驾驶员造成任何不适。
[0022]
优选地，当在启动时转向角偏离与转向角的所述规定关系(st2：是)的情况下所述车辆已经开始行驶(st4：是)时，所述控制单元被配置成对车速设定上限(st13)，直到转向
角与转向角成所述规定关系为止。
[0023]
由此，防止车辆在与驾驶员期望的方向不同的方向上高速行驶。
[0024]
优选地，当在启动时转向角偏离与转向角的所述规定关系的情况下所述车辆已经开始行驶(st4：是)时，所述控制单元被配置成驱动所述转向致动器以使转向角更接近与转向角的所述规定关系(st16)，而不考虑所述转向构件是否被操作，并且一旦转向角达到与转向角的所述规定关系(st2：否)就释放所述车速的所述上限。
[0025]
由此，同样当转向构件未被操作时，防止车辆在与驾驶员期望的方向不同的方向上高速行驶。
[0026]
优选地，所述控制单元被配置成驱动所述转向致动器，使得当所述转向构件未被操作(st15：是)时，转向角的改变速度随着所述车速的增加而增加(st16)。
[0027]
因此，当车速低到转向角的改变引起车辆行为的非常小的改变时，转向角以相对高的速度改变。另一方面，当车速高到转向角的改变引起车辆行为的显著变化时，转向角的改变受到限制，从而防止车辆表现出任何意外的行为。
[0028]
优选地，所述控制单元被配置成驱动所述转向致动器，使得当操作所述转向构件(st15：否)时转向角比所述转向构件未被操作(st15：是)时改变得更快(st17)。
[0029]
因此，在转向操作期间可以高速改变转向角，因为驾驶员可以容易地预测此时车辆的行为。由此，能够使转向角在初期与转向角成规定关系。
[0030]
发明的有益效果
[0031]
因此，本发明提供了一种用于车辆的转向系统，即使当车辆驻车时转向构件的转向角改变时，该转向系统也能够适当地使车轮的转向角与转向构件的转向角成规定关系。
附图说明
[0032]
[图1]图1是根据本发明实施方式的转向系统的示意图。
[0033]
[图2]图2是示出转向构件的转向角与前轮的转向角之间的关系的示意图。
[0034]
[图3]图3是示出转向构件的转向角与前轮的转向角之间的关系的曲线图。
[0035]
[图4]图4是由控制单元在启动时执行的相位匹配控制的流程图。
[0036]
[图5]图5是示出由于被动相位匹配过程引起的转向角的改变的时序图。
[0037]
[图6]图6是示出由于主动相位匹配过程引起的转向角的改变的时序图。
[0038]
[图7]图7是示出相位匹配控制下的车辆行为的一个示例的时序图。
[0039]
[图8]图8是示出相位匹配控制下的车辆行为的另一示例的时序图。
[0040]
[图9]图9是示出相位匹配控制下的车辆行为的又一示例的时序图。
具体实施方式
[0041]
下面描述根据本发明实施方式的用于车辆2的转向系统1。如图1所示，转向系统1包括线控转向(sbw)式转向系统。装配有转向系统1的车辆2是具有左右前轮3和左右后轮(图中未示出)的四轮车辆。左右前轮3经由各自的转向节7被车身8(图1中仅示出了其下部的轮廓)支撑，使得前轮3的转向角α可以改变，并且前轮3因此用作可转向轮。转向角α是指前轮3相对于俯视图中的前后方向的角度。因此，转向系统1改变前轮3的转向角α。
[0042]
转向系统1包括能旋转地设置在车身8上的转向构件10、用于使前轮3转向的转向
机构11、用于向转向机构11施加驱动力的转向致动器12、向转向构件10施加反作用扭矩t的反作用力致动器13、以及控制反作用力致动器13和转向致动器12的控制单元15。转向系统1可以是包括各设置有转向致动器12、反作用力致动器13和控制单元15的多组的冗余系统。
[0043]
转向构件10接受驾驶员的转向操作。转向构件10包括由车身8能旋转地支撑的转向轴18和设置在转向轴18的端部处的方向盘19。转向轴18由设置在车身8上的转向柱20能旋转地支撑，并且转向轴18的后端从转向柱20向后突出。方向盘19连接到转向轴18的后端，以便与转向轴18一体地旋转。
[0044]
反作用力致动器13包括经由齿轮机构连接到转向轴18的电动马达。当驱动反作用力致动器13时，驱动力作为旋转力传递到转向轴18。反作用力致动器13向转向构件10施加旋转扭矩。由反作用力致动器13响应于转向操作而施加到转向构件10的扭矩被称为反作用扭矩t。
[0045]
转向系统1还设置有转向角传感器21，该转向角传感器21检测转向轴18绕其中心轴线的旋转角作为转向角β。转向角传感器21可以是本身已知的旋转编码器。此外，转向系统1设置有扭矩传感器22，该扭矩传感器22检测施加到转向轴18的扭矩作为转向扭矩ts。扭矩传感器22检测施加到转向轴18的位于方向盘19和反作用力致动器13之间的部分的转向扭矩ts。转向扭矩ts由驾驶员施加到方向盘19的操作扭矩和反作用力致动器13施加到转向轴18的反作用扭矩t确定。扭矩传感器22可以包括本身已知的扭矩传感器，例如磁致伸缩扭矩传感器或应变计，或者可替代地，转向扭矩可以根据流过反作用力致动器13的电动马达的电流值来估计。
[0046]
转向系统1还包括检测反作用力致动器13的旋转角θ的第一旋转角传感器23。第一旋转角传感器23可以是本身已知的解算器或旋转编码器。
[0047]
转向机构11具有在车辆横向方向上延伸的齿条26。齿条26由齿轮箱27支撑，以便能在车辆横向方向上移动。齿条26的左端和右端分别连接到转向节7，转向节7经由相应的拉杆30支撑左右前轮3。当齿条26在车辆横向方向上移动时，前轮3的转向角α改变。转向机构11与转向构件10机械地分离。
[0048]
转向致动器12包括电动马达。转向致动器12根据来自控制单元15的信号使齿条26在车辆横向方向上移动，并且相应地改变左右前轮3的转向角α。
[0049]
转向系统1还设置有检测转向致动器12的旋转角θ的第二旋转角传感器31。第二旋转角传感器31可以是本身已知的解算器或旋转编码器。此外，转向系统1具有检测前轮3的转向角α的转向角传感器32。在本实施方式中，转向角传感器32包括检测齿条位置(齿条26沿车辆横向方向的位置)的齿条行程传感器，并且前轮3的转向角α由齿条位置确定。
[0050]
控制单元15由包括cpu、存储器、用于存储程序的存储设备等的电子控制单元组成。转向角传感器21、扭矩传感器22、第一旋转角传感器23、第二旋转角传感器31和转向角传感器32连接到控制单元15。基于来自这些传感器的信号，控制单元15获取与转向角β、转向扭矩ts、反作用力致动器13的旋转角θ、转向致动器12的旋转角θ和转向角α对应的信号。此外，控制单元15连接到车速传感器33和档位传感器34，并且获取与车速v和变速器装置35的变速器档位sp对应的信号。
[0051]
变速器装置35是改变从安装在车辆2上的驱动源向车轮的动力传递模式的装置。例如，当车辆2配备有内燃机作为推进驱动源时，变速器装置35是改变从内燃机向从动轮的
驱动力传递模式的装置。此外，当车辆2配备有电动马达作为推进驱动源时，变速器装置35是改变从电动马达向从动轮的驱动力传递模式的动力单元。
[0052]
在自动变速器装置的情况下，变速器装置35包括驻车位置“p”、空档位置“n”、驱动位置“d”和倒档位置“r”作为表示不同驱动力传递模式的变速器档位sp。驱动位置“d”可以具有一个范围，或者可以具有包括第一速度(l)、第二速度(2)等的多个范围。当变速器装置35是手动变速器装置时，变速器装置35具有空档位置“n”、驱动位置“d”和倒档位置“r”。驱动位置“d”可以具有多个范围，例如第一速度到第五速度。在下文中，驱动位置“d”和倒档位置“r”统称为行驶位置。
[0053]
变速器装置35的变速器档位sp通过驾驶员对诸如换档杆或换档按钮的切换构件执行的切换操作来切换。换档按钮可以是显示在触摸面板显示器上的功能按钮。档位传感器34获取与由驾驶员切换的变速器装置35的变速器档位sp对应的信号。设置有控制单元15的车辆系统被配置成仅当变速器装置35处于驻车位置“p”或空档位置“n”时接通和断开。
[0054]
控制单元15连接到反作用力致动器13和转向致动器12，并且控制反作用力致动器13和转向致动器12。控制单元15根据转向角β控制转向致动器12，并且根据转向角α控制反作用力致动器13。
[0055]
下面具体描述sbw模式中控制单元15的控制动作。控制单元15根据由转向角传感器21检测到的实际转向角β来计算与转向角β具有规定关系的目标转向角αt。控制单元15可以通过例如将转向角β乘以预定传动比k来计算目标转向角αt(αt＝β
×
k)。传动比k例如可以为0.01至0.5，并且优选为0.125。然后，控制单元15根据目标转向角αt与实际转向角α之间的偏差δα(＝αt－α)来计算要供应到转向致动器12的第一电流值a1，使得转向角α与目标转向角αt一致。即，控制单元15根据偏差δα执行转向致动器12的反馈控制。随着偏差δα的增加，供应到转向致动器12的第一电流值a1变大，并且转向致动器12的输出增加，结果转向角α的改变量增加。
[0056]
控制单元15根据前轮3的转向状态、特别是根据偏差δα来计算将由反作用力致动器13产生的目标反作用扭矩tt。目标反作用扭矩tt可以通过将δα乘以预定系数来计算。然后，控制单元15根据计算出的目标反作用扭矩tt来计算要供应到反作用力致动器13的第二电流值a2。可以通过参照根据目标反作用扭矩tt的预定映射来确定要供应到反作用力致动器13的第二电流值a2。可替代地，控制单元15可以通过参照根据偏差δα的预定映射来确定第二电流值a2。目标反作用扭矩tt和第二电流值a2的值随着转向角α的偏差δα增加而变大。
[0057]
控制单元15向反作用力致动器13供应第二电流值a2，并且在反作用力致动器13中产生驱动力。由反作用力致动器13产生的驱动力作为与驾驶员的操作输入相反的反作用扭矩t供应到转向轴18。结果，驾驶员可以从方向盘19接收抵抗转向操作的反作用力(阻力)。
[0058]
当车辆2的点火开关接通时，控制单元15被激活，而当点火开关断开时，控制单元15被停用。因此，在点火开关断开的情况下，即使转向构件10转动并且转向角β改变，前轮3的转向角α也不改变，并且不产生反作用扭矩t。因此，当点火开关断开时，转向构件10的转向角β和前轮3的转向角α可能偏离上述规定的传动比关系。在以下公开内容中，通过考虑传动比而归一化的两个角度被称为相位，并且与转向角α和转向角β之间的规定关系的角度偏差被称为相位差。可以在多种不同类型中产生相位差。
[0059]
图2是示出转向构件10的转向角β与前轮3的转向角α之间的相位关系的示意图。如图2所示，转向角β的相位和转向角α的相位可以以两种不同的类型彼此偏离：a型或反相位关系，其中转向角β的相位和转向角α的相位彼此相反；以及b型或同相位关系，其中转向角β的相位和转向角α的相位彼此一致。当转向角β的相位和转向角α的相位中只有一个为0时，或者在大约0的规定的小角度范围内时，这两个相位被认为是相同的。因此，b型可进一步分为四种类型；其中转向角β为0且转向角α不为0的b1型，其中转向角α的相位大于转向角β的相位的b2型，其中转向角α的相位小于转向角β的相位的b3型，以及其中转向角β在任一方向上大于0且转向角α为0的b4型。
[0060]
图3是示出转向构件10的转向角β与前轮3的转向角α之间的关系的曲线图，这包括单个反相位类型和四个同相位类型。
[0061]
由于在点火开关断开时可能干扰转向角β和转向角α之间的相位关系，因此当点火开关接通并且控制单元15被激活时，控制单元15执行如图4所示的相位匹配控制过程。
[0062]
图4示出了在启动时由控制单元15执行的相位匹配控制过程的流程图。如图4所示，当激活时，控制单元15获取转向角β和转向角α(步骤st1)，并且确定转向角β的相位和转向角α的相位之间是否存在任何偏差(步骤st2)。在步骤st2中，确定转向角β和转向角α之间的相位关系是否偏离预定传动比关系(相位关系是否偏离图3所示的斜传动比线k)。如果转向角β的相位和转向角α的相位彼此一致(st2：否)，则控制单元15结束该过程。
[0063]
如果转向角β的相位和转向角α的相位彼此偏离(st2：是)，则控制单元15获取车速v(步骤st3)，并且确定车辆2是否正在行驶(步骤st4)。更具体地，当车速v高于预定阈值vth时，控制单元15确定车辆2正在行驶，否则确定车辆2静止。当确定车辆2静止(st4：否)时，控制单元15根据转向角β和转向角α确定相位偏差的类型(步骤st5)，以确定是否是反相位关系的情况(a型)(步骤st6)。
[0064]
在反相位关系的情况下(st6：是)，控制单元15获取变速器档位sp(步骤st7)，并且确定变速器档位sp是否为驱动位置“d”或倒档位置“r”(步骤st8)。如果驾驶员尚未操作换档杆，并且变速器档位sp仍处于驻车位置“p”或空档位置“n”(st8：否)，或者如果步骤st6的确定结果为否，则控制单元15获取转向角速度βdot(步骤st9)。控制单元15确定转向角速度βdot是否为0(度/秒)或可被视为0(度/秒)的预定小速度范围内(步骤st10)。为了便于描述，在以下公开内容中将后一种情况简称为“βdot＝0”的情况。
[0065]
当转向角速度βdot为0(st10：是)时，控制单元15重复上述过程。当转向构件10由驾驶员操作或转向并且转向角速度βdot不为0(st10：否)时，控制单元15执行被动相位匹配(步骤st11)。在步骤st11的被动相位匹配中，驱动转向致动器12和反作用力致动器13中的至少一者，使得转向角β的相位和转向角α的相位在转向构件10转向(st10：否)时彼此更接近。这里，“使转向角β的相位和转向角α的相位彼此更接近”是指使转向角β和转向角α更接近规定关系(上述传动比关系)。该相位匹配被表征为“被动的”，因为相位匹配仅在执行诸如转向操作的特定动作期间发生。在本实施方式中，控制单元15驱动转向致动器12以将转向角β的相位和转向角α的相位匹配。
[0066]
在步骤st11的被动相位匹配中，控制单元15利用操作转向构件10的事件作为触发(st10：否)来驱动转向致动器12以使转向角β的相位和转向角α的相位彼此更接近。以此方式，由于通过利用转向构件10的操作作为触发而使转向角α在相位上更接近转向角β，因此
防止了前轮3在驾驶员未预期的情况下转向。
[0067]
图5是示出被动相位匹配中的转向角α的改变的时序图。如图5所示，在被动相位匹配中，控制单元15驱动转向致动器12，以逐渐减小根据转向角β设定的目标转向角αt与实际转向角α之间的偏差δα(＝αt－α)。即使当转向构件10在更接近转向角α的相位的方向上转向时，如果转向构件10的转向速度等于或高于预定转向速度，则控制单元15驱动转向致动器12，使得前轮3在与转向构件10的转向方向相同的方向上转向。
[0068]
再次参见图4，在步骤st11的被动相位匹配中，控制单元15重复上述过程，或者利用停止转向构件10的操作的事件作为触发(st10：是)来停止驱动转向致动器12。结果，转向角α在转向构件10未被操作时保持恒定，从而防止驾驶员感受到任何不适。
[0069]
当驾驶员执行变速器换档操作以将变速器档位sp改变到驱动位置“d”或倒档位置“r”时，步骤st8中的确定结果变为是，并且控制单元15执行反相位匹配(步骤st12)。反相位匹配是这样的控制过程，其中，驱动转向致动器12和反作用力致动器13中的至少一者，使得转向角β的相位和转向角α的相位彼此更接近，并且进入同相位，而不管转向构件10是否转向。
[0070]
步骤st12中的反相位匹配由在步骤st8的确定过程中变速器档位sp从驻车位置“p”或空档位置“n”改变到驱动位置“d”或倒档位置“r”的事件的发生触发。换言之，在变速器档位sp已经从驻车位置“p”或空档位置“n”改变到行驶位置的条件下，控制单元15开始反相位匹配。反相位匹配可以在满足该条件之后立即开始，可能具有一定的时间延迟。
[0071]
这样，通过驾驶员触发将变速器档位sp从驻车位置“p”或空档位置“n”改变到行驶位置，控制单元15在步骤st12中执行反相位匹配，并使转向角α的相位和转向角β的相位彼此更接近。因此，仅当驾驶员欲启动车辆时，转向角α的相位和转向角β的相位彼此更接近。
[0072]
在本实施方式中，控制单元15驱动转向致动器12以使转向角β和转向角α成为同相位。在本实施方式的反相位匹配(st12)中，控制单元15以设定为0
°
(空档位置)的目标转向角αt驱动转向致动器12，并且一旦转向角α与目标转向角αt一致，并且一旦转向角α的相位变为与转向角β的相位相同，则停止驱动转向致动器12。这里，目标转向角αt可以被设定为任何值，只要它在与转向角β具有同相位关系的0
°
的特定范围内。
[0073]
当控制单元15已经确定转向角β的方向和转向角α的方向彼此一致(st6：否)时，停止驱动转向致动器12。结果，即使当转向构件10未被操作(st10：是)时，防止转向角α和/或转向角β不必要地改变，并且防止车辆2在驾驶员不期望的方向上行驶。
[0074]
与步骤st11中的被动相位匹配的情况不同，不管转向构件10是否已经被操作，都执行步骤st12中的反相位匹配。因此，当转向角β的方向和转向角α的方向彼此相反(st6：是)时，转向角α的相位和转向角β的相位可以在变速器档位sp从驻车位置“p”或空档位置“n”改变到行驶位置之后立即彼此接近，而与转向构件10的操作无关。
[0075]
当控制单元15在步骤st12中执行反相位匹配时，随后在步骤st6中将相位偏差的类型确定为反相位类型(st6：否)。在这种情况下，由控制单元15执行的控制过程前进到步骤st9，并且执行被动相位匹配(st11)，用于在转向构件10未转向(st10：否)时将转向角β的相位和转向角α的相位彼此匹配。
[0076]
此外，当转向角β的方向和转向角α的方向彼此相反(st6：是)时，通过在变速器档位sp是驻车位置“p”或空档位置“n”(st8：否)时利用转向构件10的操作(st10：否)作为触发
来执行步骤st11中的被动相位匹配。以此方式，当转向角β的方向和转向角α的方向彼此相反时，通过利用转向构件10的操作作为触发，可以使转向角α的相位和转向角β的相位彼此接近，而不会对驾驶员造成任何不适。
[0077]
如果车辆2开始行驶而没有通过步骤st11中的被动相位匹配完成转向角β和转向角α的相位匹配，则在步骤st4中确定车辆2正在行驶(st4：是)。在这种情况下，控制单元15通过设定车速v的上限值来限制车速(步骤st13)。例如，控制单元15将车速v的上限值设定为10km/h。一旦相位匹配控制过程完成，控制单元15释放车速v的上限值。因此，防止车辆2以高于上限值的车速v行驶，直到转向角β的相位和转向角α的相位彼此匹配，并且步骤st2中的确定结果变为否，或者换言之，直到图4所示的相位匹配控制完成。
[0078]
这样，如果在转向角β的相位和转向角α的相位彼此偏离的情况下车辆2开始行驶(st4：是)，则控制单元15设定车速v的上限值，直到相位匹配完成(st13)。结果，防止车辆2在驾驶员不期望的方向上高速行驶。
[0079]
之后，控制单元15获取转向角速度βdot(步骤st14)，并且确定转向角速度βdot是否为0(步骤st15)。当转向角速度βdot为0(st15：是)时，控制单元15执行主动相位匹配(步骤st16)。主动相位匹配是这样的控制动作，通过该控制动作，驱动转向致动器12和反作用力致动器13中的至少一者，使得即使当驾驶员不使转向构件10转向(st15：是)时，在车辆2开始行驶(st4：是)之后，转向角β的相位和转向角α的相位逐渐一致。在本实施方式中，控制单元15驱动转向致动器12以将转向角β的相位和转向角α的相位匹配。
[0080]
这样，无论转向构件10是否被操作，控制单元15都执行步骤st16中的主动相位匹配，从而即使当转向构件10未被操作时，也防止车辆2在驾驶员不期望的方向上高速行驶。通过执行主动相位匹配，在车辆2开始行驶之后，转向角β的相位和转向角α的相位总是一致的。一旦步骤st2中的确定结果变为否，则结束相位匹配控制。由此，释放车速v的上限。
[0081]
图6是示出由于主动相位匹配引起的转向角α的改变的时序图。如图6所示，一旦车速v变得高于预定阈值vth，控制单元15就启动主动相位匹配，并驱动转向致动器12，使得转向角β和转向角α之间的相位偏差减小。
[0082]
此时，在驱动转向致动器12时，控制单元15将减速增益g乘以从目标转向角αt与实际转向角α之间的偏差δα计算出的第一电流值a1，以便与正常转向角控制的情况相比减小转向角α的改变速度。结果，转向角α的改变率变得比正常状态慢，并且防止车辆2以驾驶员不期望的方式运行。
[0083]
减速增益g可以选择为随着车速v而变化。更具体地，当车速v低时，减速增益g可以被选择为相对大的值，并且可以被选择为较小的值，使得转向角α的改变速度随着车速v的增加而变慢。结果，当车速v低并且转向角α的改变对车辆行为的影响小时，转向角α以相对高的速度改变。相反地，当车速v高并且车速对车辆行为的影响大时，转向角以相对低的速度改变。由此，防止车辆2以意外的方式运行。
[0084]
再次参见图4，当在车辆2行驶(st4：是)的同时由驾驶员使转向构件10转向，并且转向角速度βdot不为0(st15：否)时，控制单元15执行被动相位匹配(步骤st17)。在步骤st17的被动相位匹配中，驱动转向致动器12和反作用力致动器13中的至少一者，使得在转向构件10不转向(st15：否)的同时将转向角β的相位和转向角α的相位匹配。在本实施方式中，控制单元15驱动转向致动器12以将转向角β的相位和转向角α的相位匹配。
[0085]
在步骤st17的被动相位匹配中，控制单元15以如下方式驱动转向致动器12：与当操作转向构件10时执行的主动相位匹配(st16)的情况相比，转向角α的改变速度更快。结果，由于驾驶员能够容易地预测该状况下的车辆2的行为，因此转向角α在转向操作期间高速地改变，其结果是，转向角β的相位和转向角α的相位能够在早期阶段匹配。
[0086]
当转向角β的相位和转向角α的相位通过步骤st11中的被动相位匹配、步骤st16中的主动相位匹配或步骤st17中的被动相位匹配而匹配，并且步骤st2中的确定结果变为否时，结束相位匹配控制。
[0087]
随后，下面参见图7至图9，对图4的相位匹配控制期间的车辆行为的示例进行说明。
[0088]
在图7所示的示例中，在时间点t1，点火开关被接通，并且控制单元15被激活。此时，转向构件10的转向角β的相位和前轮3的转向角α的相位彼此相反，因为转向构件向左转且前轮向右转。当变速器档位sp在时间点t2从驻车位置“p”或空档位置“n”改变到行驶位置时，控制单元15利用换档改变作为触发来开始反相位匹配(st12)。
[0089]
由于反相位匹配的控制动作，目标转向角αt被设定为0
°
，转向致动器12被命令向左转向，并且前轮3向左转向。在时间点t3，转向角α变为0
°
，并且完成反相位匹配。从时间点t2到时间点t3，车速v维持在0km/h。
[0090]
在执行反相位匹配的时间点t2和时间点t3之间的时间间隔期间，控制单元15通过视觉显示或声音通知驾驶员相位同步正在进行中(正在执行相位匹配)。
[0091]
在图8所示的示例中，在时间点t11，点火开关被接通并且控制单元15被激活。此时，转向构件10的转向角β的相位和前轮3的转向角α的相位处于同相位，因为前者向右具有小的值，而后者向右具有大的值。在时间点t12，变速器档位sp从驻车位置“p”或空档位置“n”改变到行驶位置。由于这是同相位的情况，所以不执行反相位匹配。
[0092]
当确定在时间点t13车辆2开始行驶，并且在时间点t14车速v比预定阈值vth高时，利用此作为触发，控制单元15设定车速v的上限值。由于转向构件10在时间点t14未转向，所以控制单元15开始主动相位匹配(st16)。
[0093]
由于主动相位匹配的控制动作，目标转向角αt被设定为对应于转向角β的值，并且转向致动器12被命令向左转向，使得前轮3向左转向。在时间点t15，实际转向角α等于对应于转向角β的目标转向角αt，并且结束主动相位匹配。在时间点t14和时间点t15之间的时间间隔期间，控制单元15通过视觉显示或声音通知驾驶员相位匹配正在进行中(正在执行相位匹配)。
[0094]
在图9所示的示例中，在时间点t21，点火开关被接通并且控制单元15被激活。此时，转向构件10的转向角β和前轮3的转向角α处于同相位，因为前者是0
°
而后者向右是大的值。在时间点t22，变速器档位sp从驻车位置“p”或空档位置“n”改变到行驶位置。由于它们处于同相位，所以不执行反相位匹配。
[0095]
当确定在时间点t23车辆2开始行驶，并且在时间点t24车速v大于预定阈值vth时，利用此作为触发，控制单元15设定车速v的上限值。由于转向构件10在时间点t24未转向，因此控制单元15启动主动相位匹配(st16)。
[0096]
由于主动相位匹配的控制动作，目标转向角αt被设定为对应于转向角β的值(0
°
)，转向致动器12被命令向左转向，并且前轮3向左转向。当转向构件10在时间t25开始向右转
时，控制单元15从主动相位匹配切换到被动相位匹配(st17)。在被动相位匹配中，控制单元15使前轮3在与转向构件10相同的方向上转向，使得前轮3的转向角α向右增大，但是转向角α与转向角β之间的相位偏差(或者实际转向角α与根据转向角β设定的目标转向角αt之间的偏差δα)变小。
[0097]
当转向构件10的转动在时间点t26停止，并且转向角β在没有任何转向操作的情况下开始保持在恒定值时，控制单元15再次启动主动相位匹配。向左转向命令被给予转向致动器12，并且前轮3向左转向。当转向构件10在时间点t27开始向左转时，控制单元15再次从主动相位匹配切换到被动相位匹配。在被动相位匹配中，控制单元15使前轮3在与转向构件10的转向方向相同的方向上转向，使得目标转向角αt与实际转向角α之间的偏差δα逐渐减小。因此，前轮3向左转向，并且在时间点t28，转向角α对应于目标转向角αt，或对应于转向角β的值。结果，使转向角β的相位和转向角α的相位匹配，并且完成相位匹配控制。
[0098]
在时间点t24和时间点28之间的时间间隔期间，或者在执行主动相位匹配或被动相位匹配的时间期间，控制单元15通过视觉显示或声音通知驾驶员相位匹配正在进行中(正在执行相位匹配)。
[0099]
如上所述，根据本实施方式，如图4所示，如果在启动时转向角α相对于转向角β偏离规定关系(st2：是)，则利用变速器档位sp从驻车位置“p”或空档位置“n”到行驶位置的换档(st8：是)，控制单元15驱动转向致动器12和反作用力致动器13中的至少一者(st12)，以使转向角α更接近与转向角β的规定关系。因此，仅当驾驶员欲启动车辆时，转向角α和转向角β能够更接近规定关系。
[0100]
已经根据特定实施方式描述了本发明，但是本发明不限于这样的实施方式，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式进行修改。在前述实施方式中，设置成使得控制单元15在步骤st12中以反相位匹配驱动转向致动器12，但是控制单元15代替转向致动器12或除了转向致动器12之外还驱动反作用力致动器13。此外，在不脱离本发明的要旨的情况下，可以适当地改变每个构件和部件的具体配置、布置、数量、角度、程序等。此外，在上述实施方式中示出的所有部件对于本发明不是必要的，并且可以适当地选择和省略而不脱离本发明的要旨。
[0101]
附图标记列表
[0102]
1：转向装置 2：车辆
[0103]
3：前轮 10：转向构件
[0104]
11：转向机构 12：转向致动器
[0105]
13：反作用力致动器 15：控制单元
[0106]
21：转向角传感器 32：转向角传感器
[0107]
35：变速器装置
[0108]
α：转向角
[0109]
β：转向角
[0110]
sp：变速器档位