CN102105342B - 车辆转向设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆转向设备及其控制方法。如果当检测的车速(V)等于或大于预先设定的预定车速(V0)时转向转矩(T)小于预定转矩(T0)并且转向角(θ)的变化量(Δθ)小于预定转向角(θ0)的状态继续达预定时间(t0)，电子控制单元(26)判定为车辆正在沿直线行驶。并且，如果在车辆沿直线行驶的同时方向盘(11)的转向角(θ)不为0，那么电子控制单元26使用方向盘(11)的转向角(θ)计算与前轮(FW1、FW2)的转向量相匹配的后轮(RW1、RW2)的转向量(S)。然后电子控制单元(26)通过驱动电动机(14)使后轮(RW1、RW2)转向，直到与转向量(S)相对应的后轮(RW1、RW2)的被控中性转向位置与绝对中性转向位置相匹配为止。

Description

车辆转向设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及车辆转向设备以及车辆转向设备的控制方法，该车辆转向设备包括由驾驶员操作的方向盘、响应方向盘的操作使前轮转向的前轮转向机构和与前轮的转向相关联地使后轮转向的后轮转向机构。
背景技术
在能使前轮和后轮二者都转向的四轮转向车辆中，前、后轮的转向方向必需指向车身的前-后轴向，以使车辆在车身的前-后轴向与车辆的行驶方向对准的同时沿直线行驶。即，当由驾驶员操作的方向盘的操作位置为中性位置时，前、后轮的转向方向必需指向与方向盘的该中性位置对应的车身的前-后轴向。因此，为了使车辆在车身的前-后轴向与车辆的行驶方向对准的同时沿直线行驶，需要适当地判定车辆是否正在沿直线行驶，并且基于该判定将前、后轮的转向方向与车身的前-后轴对准。
关于这种车辆直线行驶的判定，例如日本专利申请公开No.2006-103390(JP-A-2006-103390)描述了当连续满足三个条件达预定时间段时判定为车辆正在沿直线行驶的技术。三个条件是：i)由转向角传感器检测到的转向角的变化量在预定的小变化量内，ii)由车速传感器检测到的车速等于或大于预定的车速，以及iii)施加到齿条的轴向力在预定的小范围内。
并且，关于这种车辆直线行驶的判定，例如日本专利申请公开No.2003-276635(JP-A-2003-276635)描述了如果i)每个车轮的车轮速度大于零，ii)左、右车轮的车轮速度基本上相同，以及iii)转向转矩基本上为零，那么判定为车辆正在沿直线行驶。
附带地，在四轮转向车辆中，即使后轮被轻微转向，通过驾驶员操作方向盘并且根据后轮来对前轮进行转向，车辆仍可以在车身的前-后轴向相对于车辆的正在行驶的方向呈微小角度的同时被沿直线驱动。然而，为了用该方式沿直线驱动车辆，必需将方向盘保持在与中性位置不同的操作位置，即，方向盘必须被保持为偏离中心。由此，驾驶员感觉到尽管车辆沿直线行驶但是方向盘的中性位置偏移的失常感。因此，需要校正可能在四轮转向车辆中发生的方向盘的中性位置的偏移，即，需要校正方向盘偏离中心的状态。
发明内容
本发明从而提供了一种车辆转向设备以及该车辆转向设备的控制方法，该车辆转向设备对可能在前轮和后轮两者都可以转向的车辆中发生的方向盘的中性位置的偏移进行校正。
本发明的第一方面涉及一种车辆转向设备，包括：包括由驾驶员操作的方向盘、响应于方向盘的操作而使前轮转向的前轮转向机构以及与前轮的转向相关联地使后轮转向的后轮转向机构。该车辆转向设备也包括：用于检测车辆的车速的车速检测装置；用于检测施加到方向盘的操作力的操作力检测装置；用于检测方向盘的位移量的位移量检测装置；直线行驶判定装置，用于在由车速检测装置检测到的车速等于或大于预先设定的预定车速时，当其中i)由操作力检测装置检测到的操作力等于或小于预先设定的预定操作力并且ii)由位移量检测装置检测到的位移量的变化量等于或小于预先设定的预定变化量的状态持续达预先设定的预定时段以上时，判定为车辆正在沿直线行驶；操作位置判定装置，用于在由直线行驶判定装置判定为车辆正在沿直线行驶时，判定与由位移量检测装置检测到的方向盘的位移量相对应的方向盘的操作位置是否与方向盘的中性位置不同，该中性位置用于使车辆的行驶方向与车身的前-后轴向对准从而使车辆将沿直线行驶；以及操作位置校正装置，用于在由操作位置判定装置判定为方向盘的操作位置与中性位置不同时，将方向盘的操作位置校正到中性位置。
在该情况下，所述后轮转向机构可以包括用于使后轮转向的致动器以及转向量检测装置，该转向量检测装置用于检测由于驱动致动器而产生的后轮相对于所述车身的相对转向量。操作位置校正装置可以配置有i)后轮转向量计算装置，用于使用由位移量检测装置检测到的方向盘的位移量以及前轮转向机构中的方向盘的位移量与前轮的转向量之间的比率，来计算与前轮的转向量相匹配的后轮的转向量，以及ii)致动器操作控制装置，用于使用由转向量检测装置检测到的相对转向量来操作致动器，直到与由后轮转向量计算装置计算出的转向量相对应的后轮的转向位置达到与中性转向位置相匹配为止，该中性转向位置用于使车辆的行驶方向与车身的前-后轴向对准从而使车辆沿直线行驶。
并且，在该情况下，连接到方向盘的第一轴可以能够相对于连接到所述前轮转向机构的第二轴转动。并且，可以设置前轮转向致动器，该前轮转向致动器使得方向盘相对于前轮的转向独立地移位，并且在由直线行驶判定装置判定为车辆正在沿直线行驶并且由操作位置判定装置判定为方向盘的操作位置与中性位置不同时，操作位置校正装置可以通过控制前轮转向致动器的操作而将方向盘的操作位置校正到中性位置。
因此，如果车辆正在沿直线行驶并且判定为方向盘偏离中心(这在前轮和后轮两者都可以被转向的四轮驱动车辆中可能发生)，方向盘偏离中心的状态可以被校正。更具体地，在所检测到的车速等于或大于预先设定的预定车速时，如果在i)所检测到的操作力等于或小于预先设定的预定操作力并且ii)所检测到的位移量的变化量等于或小于预先设定的预定变化量的状态持续达预先设定的预定时段或更长，那么首先判定为车辆正在沿直线行驶。由此，可以通过简单的结构来准确地判定车辆是否正在沿直线行驶。
然后，当车辆正在沿直线行驶时，通过对与方向盘的位移量相对应的方向盘的操作位置是否与方向盘的中性位置不同进行判定来判定方向盘是否偏离中心，该中性位置使车辆在车身的前-后轴向与车辆的行驶方向对准的同时沿直线行驶。如果判定为方向盘偏离中心，可以通过将方向盘返回到与驾驶员的感觉一致的中性位置来对方向盘的操作位置进行校正，即，方向盘的偏离中心的状态可以被校正，从而驾驶员不会感到失常。
同时，当四轮转向车辆正在在方向盘偏离中心的状态下沿直线行驶时，车辆在车身的前-后轴向与行驶方向呈微小角度的状态下沿直线行驶，并且前轮的转向量与后轮的转向量匹配。因此，通过利用方向盘的位移量以及前轮转向机构中方向盘的位移量与前轮的转向量之间的比率来计算前轮的转向量(即后轮的转向量)，并且之后利用致动器对后轮转向，直到与计算出的转向量相对应的后轮的转向位置变为与中性转向位置匹配为止，来校正方向盘的操作位置，该中性位置使车辆在车身的前-后轴向与车辆的行驶方向对准的同时沿直线行驶。
即，为了在后轮已经被转向到中性转向位置时使车辆沿直线行驶，前轮必需转向到与后轮的中性转向位置相对应的转向位置(即，前轮中性转向位置)。在该情况下通过将方向盘的操作位置返回到中性位置来完成将前轮转向到中性转向位置。因此，通过将后轮转向到中性转向位置来使得方向盘偏离中心的状态被校正。因此，车辆可以沿直线行驶并且驾驶员不感到失常。
并且，即使车身的前-后轴向与车辆正在行驶的方向成微小角度，四轮转向车辆仍可以沿直线被驱动。因此，当连接到所述方向盘的第一轴和连接到前轮转向机构的第二轴可以相对彼此转动并且在车辆转向设备中配置使得方向盘相对于前轮的转向独立地移动的致动器时，可以在不使得前、后轮转向的状态下通过将方向盘返回到中性位置(这是通过控制致动器来完成的)来校正方向盘的操作位置。在该情况下，即使严格地说车辆在车辆的前-后轴向与车辆的行驶方向成微小角度的同时沿直线行驶，该角度相比根据方向盘偏离中心的状态的位移量很小。因此，对该方向盘偏离中心的状态的校正将消除驾驶员可能会感到的失常感。
本发明的第二方面涉及一种车辆转向设备的控制方法，该车辆转向设备包括由驾驶员操作的方向盘、响应于方向盘的操作而使前轮转向的前轮转向机构以及与前轮的转向相关联地使后轮转向的后轮转向机构。该控制方法包括：检测车辆的车速；检测施加到方向盘的操作力；检测方向盘的位移量；在所检测到的车速等于或大于预先设定的预定车速时，当其中i)所检测到的操作力等于或小于预先设定的预定操作力并且ii)所检测到的位移量的变化量等于或小于预先设定的预定变化量的状态持续达预先设定的预定时段以上时，判定为车辆正在沿直线行驶；在判定为车辆正在沿直线行驶时，判定与所检测到的方向盘的位移量相对应的方向盘的操作位置是否与方向盘的中性位置不同，该中性位置用于使所述车辆的行驶方向与车身的前-后轴向对准从而使所述车辆将沿直线行驶；以及在判定为方向盘的操作位置与中性位置不同时，将方向盘的操作位置校正到中性位置。
因此，如果车辆正在沿直线行驶并且判定为方向盘偏离中心(这在前轮和后轮两者都可以被转向的四轮驱动车辆中可能发生)，方向盘偏离中心的状态可以被校正。更具体地，在所检测到的车速等于或大于预先设定的预定车速时，如果在i)所检测到的操作力等于或小于预先设定的预定操作力并且ii)所检测到的位移量的变化量等于或小于预先设定的预定变化量的状态持续达预先设定的预定时段或更长，那么首先判定为车辆正在沿直线行驶。由此，可以通过简单的结构来准确地判定车辆是否正在沿直线行驶。
然后，当车辆正在沿直线行驶时，通过对与方向盘的位移量相对应的方向盘的操作位置是否与方向盘的中性位置不同进行判定来判定方向盘是否偏离中心，该中性位置使车辆在车身的前-后轴向与车辆的行驶方向对准的同时沿直线行驶。如果判定为方向盘偏离中心，可以通过将方向盘返回到与驾驶员的感觉一致的中性位置来对方向盘的操作位置进行校正，即，方向盘的偏离中心的状态可以被校正，从而驾驶员不会感到失常。
附图说明
参照所附的附图，从以下对示例实施例的说明中，本发明的上述和进一步的特征和优点将变得明显，其中，相似的标号用于代表相似的元件，其中：
图1是配置有根据本发明的示例实施例的车辆转向设备的车辆的整体示意图；
图2是示出当后轮的受到控制的中性转向位置从绝对中性转向位置偏移时正在沿直线行驶的车辆的视图；并且
图3是示出由图1所示的电子控制单元执行的中性位置校正程序的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图描述根据本发明的示例实施例的车辆转向设备。图1是示出配置有根据本发明的示例实施例的车辆转向设备的车辆的示意图。
该车辆转向设备包括由驾驶员转动的方向盘11。方向盘11被固定到转向轴12的上端。转向轴12的下端连接到前轮转向机构13，前轮转向机构13包括齿条齿轮机构以及辅助驾驶员转动方向盘11的辅助电机。该前轮转向机构13将转向轴12的旋转运动转变为车辆左-右方向的直线运动，使得经由转向横拉杆和转向节臂连接的左、右前轮FW1、FW2可以左右转向。
该车辆转向设备也可以与左、右前轮FW1、FW2的转向相关联地使左、右后轮RW1、RW2转向。因此，车辆转向设备包括电动机14和后轮转向机构15，电动机14作为产生用于使左、右后轮RW1、RW2转向的旋转驱动力致动器，并且后轮转向机构15通过对电动机14进行驱动来使左、右后轮RW1、RW2转向。后轮转向机构15具有公知的齿轮机构，其将从电动机14输出的转速降低并将这种减慢的旋转运动转换为直线运动。后轮转向机构15例如通过趾控制臂(toe control arm)而连接到左、右后轮RW1、RW2。
因此，响应于驾驶员转动方向盘11，电动机14被驱动并且由后轮转向机构15减慢的转动被转换为直线运动，即，来配合左、右前轮FW1、FW2的转向。该直线运动然后被传递到趾控制臂，使连接到趾控制臂的左、右后轮RW1、RW2被左、右转向。
接下来，将描述对电动机14的驱动进行控制的电子控制设备20。该电子控制设备20包括转向角传感器21、转向转矩传感器22、后轮绝对角传感器23、后轮相对角传感器24(用作后轮转向量检测装置)和车速传感器25。
转向角传感器21安装到转向轴12上。该转向角传感器21检测从方向盘11的、使车辆在车身的前-后轴向与车辆的行驶方向对齐的同时沿直线行驶的操作位置(以下将该操作位置称为“中性位置”)的旋转角，并且将表示所检测到的旋转角的信号作为转向角θ输出。同时，当方向盘11在中性位置(中心位置)时，转向角传感器21输出的转向角θ为0。转向转矩传感器22也安装到转向轴12并且将表示由驾驶员施加到方向盘11的转矩的信号作为转向转矩T输出。后轮绝对角传感器23安装到后轮转向机构15。该后轮绝对角传感器23检测左、右后轮RW1、RW2相对于车身的绝对转向量并且将表示该绝对转向量的信号作为绝对转向角δa输出。后轮相对角传感器24也安装到后轮转向机构15。该后轮相对角传感器24检测形成机构15的齿条相对于车身的相对轴向位移，并且基于该检测到的相对轴向位移将表示左、右后轮RW1、RW2的相对转向量的信号作为相对转向角δr输出。车速传感器25检测车速V并且输出表示车速V的信号。
并且，这些传感器21至25连接到电子控制单元26。该电子控制单元26主要由包括CPU、非易失存储器(例如EEPROM)、易失存储器(例如RAM)和计时器等的微计算机形成。电子控制单元26通过执行各种程序(包括以下将描述的一种)来控制电动机14的操作。因此，用于驱动电动机14的驱动电路27连接到电子控制单元26的输出侧。用于检测流到电动机14的驱动电流的电流检测器27a设置在驱动电路27中。由电流检测器27a检测到的驱动电流被反馈到电子控制单元26以控制电动机14的操作。
当具有这种结构的车辆中的方向盘11被驾驶员转动时，该转动操作通过转向轴12传递到前轮转向机构13，使得左、右前轮FW1、FW2相应地转动。由此，车辆可以响应于驾驶员转动方向盘11而转动。并且，为了提高低速下车辆的操纵性，并且在中、高速下转动的同时使车辆的行为稳定，电子控制单元26计算与左、右前轮FW1、FW2的转向匹配的左、右后轮RW1、RW2的目标转向量(即，目标转向角)，并且控制左、右后轮RW1、RW2的转向，以通过执行未示出的程序来实现该目标转向量(即，目标转向角)。
这里，电子控制单元26通过控制驱动电路27来驱动电动机14，以使左、右后轮RW1、RW2转向目标转向量(即，转向到目标转向角)。在电动机14的驱动控制中，电子控制单元26使用由后轮绝对角传感器23检测到的绝对转向角δa来判定用于使左、右后轮RW1、RW2转向的基准转向位置(以下该基准转向位置将被称为“被控中性转向位置”)。电子控制单元26然后使用由后轮相对角传感器24检测到的相对转向角δr(对应于从被控中性转向位置的转向量)使左、右后轮RW1、RW2转向目标转向量(即，转向到目标转向角)。
同时，后轮绝对角传感器23例如在驾驶员接通点火开关时检测左、右后轮RW1、RW2的后轮转向角δa。然而，用于检测后轮转向角δa(绝对角度)的基准可能根据车辆之前的运行状态或角度检测状态而改变。如果后轮绝对角传感器23的检测基准改变，被控中性转向位置也改变，并且由此被控中性转向位置变得不同于使左、右后轮RW1、RW2在车身的前-后轴向与车辆的行驶方向对准的同时沿直线行驶的转向位置(以下称该转向位置为“绝对中性转向位置”)。即，如果被控中性转向位置不同于绝对中性转向位置，那么即使驾驶员将方向盘11保持在直线位置使得左、右前轮FW1、FW2保持在直线位置(即，前轮中性转向位置)，左、右后轮RW1、RW2也被转向达被控中性转向位置与绝对中性转向位置之间偏移的量。
即使在这样的情况下，在其中左、右前轮FW1、FW2和左、右后轮RW1、RW2两者都可以被转向的四轮转向车辆(所谓的4WS车辆)中，仍然可以通过驾驶员转动方向盘11并且使左、右前轮FW1、FW2转向来保持车辆沿直线行驶。更具体地，如图2所示，驾驶员可以通过转动方向盘11以将左、右前轮FW1、FW2转向到由左、右后轮RW1、RW2的被控中性转向位置与绝对中性转向位置之间的偏移量确定的车辆行驶的方向来保持车辆沿直线行驶。
然而，在该情况下，车辆在车身的前-后轴向相对于车辆行驶的方向呈微小角度的同时沿直线行驶(即，所谓的“偏航行走”)。即，即使车辆沿直线行驶，方向盘11也被转动或偏离中心。当在车辆以这样的方式沿直线行驶(即，偏航行走)时方向盘11偏离中心时，因为不同于车辆沿直线行驶时方向盘11的通常的中性位置，驾驶员感到失常。
因此，电子控制单元26执行中性位置校正程序，通过将左、右后轮RW1、RW2的被控中性转向位置校正到绝对中性转向位置，对方向盘11的中性位置的偏移(即，偏离中心的状态)进行校正。以下，将参照图3所示的流程图详细描述该中性位置校正程序。
当驾驶员接通点火开关时，电子控制单元26在步骤S10中开始执行中性位置校正程序。然后在步骤S11中，电子控制单元26从车速传感器25接收表示所检测到的车速V的信号，并且在步骤S12中，电子控制单元26判定车速V是否大于预先设定的预定车速V0。如果所检测到的车速V大于预定车速V0，判定为是并且处理前进到步骤S13中的直线判定以及之后的处理。另一方面，如果所检测到的车速V等于或小于预定车速V0，判定为否并且处理前进到结束该程序循环的步骤S22。在这样的情况下，在经过预定的短时间段后程序在步骤S10中再一次开始执行。
在步骤S13至S19中，电子控制单元26判定车辆是否沿直线行驶。更具体地，在步骤S13中，电子控制单元26接收表示由转向转矩传感器22检测到的转向转矩T的信号，并且之后在步骤S14中判定转向转矩T的绝对值是否小于通过测试预先设定的预定的小转矩T0。如果转向转矩T的绝对值小于预定转矩T0，意味着驾驶员没有很大地转动方向盘11(即，基本上将方向盘保持在一个位置)，并且判定为是且处理前进到步骤S15。另一方面，如果转向转矩T的绝对值等于或大于预定转矩T0，意味着驾驶员主动地转动方向盘11，并且判定为否。在这样的情况下，处理前进到结束该程序循环的步骤S22，以取消直线判定。
在步骤S15中，电子控制单元26接收表示由转向角传感器21检测到的转向角θ的信号，之后处理前进到步骤S16。在步骤S16中，电子控制单元26判定i)在中性位置校正程序的上一个循环中的步骤S15中接收到的转向角θ(以下该上一个转向角将被称为“转向角θn-1”)与ii)在中性位置校正程序的当前循环中的步骤S15中接收到的转向角θ(以下该当前转向角将被称为“转向角θn”)之间的变化量Δθ(＝θn-θn-1)的绝对值是否小于通过测试而预先设定的预定的小转向角θ0。
即，如果变化量Δθ的绝对值小于预定的转向角θ0，这意味着驾驶员没有很大地转动方向盘11(即，基本上将方向盘保持在一个位置)，并且判定为是，在这种情况下处理前进到步骤S17。另一方面，如果变化量Δθ的绝对值等于或大于预定的转向角θ0，意味着驾驶员主动地转动方向盘11，并且判定为否。在这样的情况下，处理前进到结束该程序循环的步骤S22，用于取消直线判定。
在步骤S17中，电子控制单元26测量步骤S16保持满足(即，方向盘11的转向角θ继续保持基本恒定)的持续时间t。然后在步骤S18中，电子控制单元26判定在步骤S17中测定的持续时间t是否长于预先设定的预定时间“t0”。
如果持续时间t长于预定时间“t0”，意味着驾驶员基本上将方向盘保持在一个位置达一定量的时间或更长，并且判定为是，在这种情况下程序前进到步骤S19。另一方面，如果持续时间t等于或短于预先设定的预定时间“t0”，那么判定为否。电子控制单元26重复地执行步骤S11至S17，直到持续时间t变得比预定时间“t0”更长。
在步骤S19中，因为转向转矩T的绝对值小于预定转矩T0并且转向角θ的变化在至少一定的时间段没有改变，所以电子控制单元26判定为车辆正在沿直线行驶。然后在步骤S20中，电子控制单元26判定步骤S15中接收到的转向角θ是否为0。如果转向角θ不为0，判定为是并且处理前进到步骤S21，在步骤21中电子控制单元26将左、右后轮RW1、RW2的被控中性转向位置校正为绝对中性转向位置。另一方面，如果步骤S15中接收到的转向角θ为0，意味着方向盘没有偏离中心，即，左、右后轮RW1、RW2的被控中性转向位置已经处于绝对中性转向位置，并且判定为否，在这种情况下程序前进到结束程序循环的步骤S22。
在步骤S21中，电子控制单元26将左、右后轮RW1、RW2的被控中性转向位置校正为绝对中性转向位置。现在将详细描述该校正。
因为所检测到的后轮转向角δr是基于被控中性转向位置而被检测到的，所以当被控中性转向位置已经由于后轮绝对角传感器23的检测基准的变化而发生变化时，即使使用非常精确的后轮相对角传感器24，也不可能确定左、右后轮RW1、RW2的转向量(即，转向角)，即，被控中性转向位置和绝对中性转向位置之间的偏移量。同时，在4WS车辆中，当左、右后轮RW1、RW2的被控中性转向位置不同于绝对中性转向位置时，如上所述，通过将方向盘11保持在偏离中心的状态以使左、右前轮FW1、FW2与左、右后轮RW1、RW2的转向量(即，转向角)匹配，车辆可以被沿直线驱动。
基于此，电子控制单元26从转向角传感器21接收表示处于偏离中心的状态下的方向盘11的转向角θ的信号，并且基于该转向角θ来计算左、右前轮FW1、FW2的转向量(即，转向角)，即，左、右后轮RW1、RW2的转向量(即，转向角)。然后电子控制单元26使用来自后轮相对角传感器24的后轮转向角δr驱动电动机14，使得计算出的转向量(即，转向角)成为0。
更具体地，电子控制单元26使用在步骤S15中接收到的转向角θ(或更具体地，处于偏离中心的状态下的方向盘11的转向角θ)根据以下的表达式1计算左、右前轮FW1、FW2(即，左、右后轮RW1、RW2)的转向量(即，转向角)S。
S＝θ/D  ...表达式1
其中，D表示前轮转向机构13中与方向盘11一同旋转的转向轴12的转动量(即，转向角)θ与左、右前轮FW1、FW2的转向量(即，转向角)之间的预定的传动比。
当车辆正在沿直线行驶时，计算出的转向量(即，转向角)S与绝对中性转向位置和被控中性转向位置之间的偏移量相对应。因此，电子控制单元26通过驱动电路27驱动电动机14以使左、右后轮RW1、RW2转向，直到计算出的转向量(即，转向角)S变为0为止。此时，电子控制单元26接收表示由后轮相对角传感器24(比后轮绝对角传感器23具有更好的检测精度)检测到的后轮转向角δr的信号，并且使左、右后轮RW1、RW2转向，直到计算处的转向量(即，转向角)S变为0为止。这使能够通过使其与绝对中性转向位置对准而校正被控中性转向位置，从而当车辆沿直线行驶时可以使左、右后轮RW1、RW2的转向位置与绝对中性转向位置相匹配。使左、右后轮RW1、RW2的转向位置与绝对中性转向位置相匹配能够同样使得当车辆沿直线行驶时左、右前轮FW1、FW2与前轮的中性转向位置相匹配。由此，处理偏离中心的状态下的方向盘11可以返回到中性位置(即，中心)。
一旦以这样的方式对左、右后轮RW1、RW2的被控中性转向位置进行校正，处理前进到结束程序循环的步骤S22。在经过预定的短时间段后程序在步骤S10中再一次开始执行。
如从以上描述中了解，根据该示例实施例，如果车辆正在沿直线行驶并且判定为方向盘11偏离中心(这在左、右前轮FW1、FW2和左、右后轮RW1、RW2两者都可以被转向的四轮驱动车辆中可能发生)，方向盘11偏离中心的状态可以被校正。更具体地，当检测的车速等于或大于预先设定的预定车速V0时，如果在i)所检测到的转向转矩T等于或小于预先设定的预定转矩T0并且ii)变化量Δθ(表示所检测到的转向角θ的变化量)等于或小于预先设定的预定转向角θ0的状态继续达预先设定的预定时间“t0”，那么电子控制单元26首先可以判定车辆正在沿直线行驶。由此，可以通过简单的结构准确地判定车辆是否正在沿直线行驶。
然后电子控制单元26可以通过判定方向盘11的转向角θ是否非0(其表示方向盘11的、使车辆在车身的前-后轴向与车辆的行驶方向对齐的同时沿直线行驶的中性位置)来判定方向盘11是否偏离中心。如果判定为方向盘11偏离中心，电子控制单元26可以通过将方向盘11返回到中性位置来对方向盘11的操作位置进行校正。
更具体地，当四轮转向车辆在方向盘11偏离中心的状态下沿直线行驶时，车辆在车身的前-后轴向与行驶方向呈微小的角度的状态下沿直线行驶(即所谓的“偏航行走”)，并且左、右前轮FW1、FW2的转向角与左、右后轮RW1、RW2的转向角匹配。因此，电子控制单元26根据以上的表达式1使用方向盘11的转向角θ以及前轮转向机构13中的方向盘11(即，转向轴12)的转向角θ与前轮的转向量(即，转向角)之间的传动比D来计算左、右前轮FW1、FW2的转向量，即左、右后轮RW1、RW2的转向量(即，转向角)S。然后，电子控制单元26通过以下方式来对方向盘11偏离中心的状态进行校正：通过基于由后轮相对角传感器24检测到的后轮转向角δr对电动机14进行驱动来使得左、右后轮RW1、RW2转向，直到与计算出的转向量(即，转向角)S相对应的左、右后轮RW1、RW2的被控中性转向位置达到与绝对中性转向位置(其使车辆在车身的前-后轴向与车辆的行驶方向对准的状态下沿直线行驶)匹配为止。
即，为了在左、右后轮RW1、RW2已经被转向到绝对中性转向位置时使车辆沿直线行驶，左、右前轮FW1、FW2必需被转向到与左、右后轮RW1、RW2的绝对中性转向位置相对应的前轮中性转向位置。在该情况下，将左、右前轮FW1、FW2转向到中性转向位置是通过将方向盘11的操作位置返回到中性位置来完成的，或者更具体地，是通过使转向角θ为零来完成的。因此，以此方式将左、右后轮RW1、RW2转向到绝对中性转向位置使得可以对方向盘11的偏离中心的状态进行校正，从而使得车辆可以沿直线行驶。因此，方向盘11在车辆沿直线行驶时可以被返回到与驾驶员的感觉一致的中性位置，即方向盘的偏离中心的状态可以被校正，从而驾驶员不感到失常。
本发明不限于上述的示例实施例，而是可以在不背离其范围的情况下进行改变。
在上述的示例实施例中，左、右后轮RW1、RW2的被控中性转向位置被校正到绝对中性转向位置以将偏离中心的方向盘11校正到中性位置(即，中心)。因此，车辆的行驶方向与车身的前-后轴向对准，并且方向盘11的偏离中心的状态被校正。
然而，在4WS车辆中，即使左、右后轮RW1、RW2由于被控中性转向位置与绝对中性转向位置之间的差被转向，如上所述，车辆仍可以通过根据左、右后轮RW1、RW2来对左、右前轮FW1、FW2进行转向而被沿直线驱动。因此，如果车辆转向设备具有以下机构，当判定车辆正在沿直线行驶时可以仅将方向盘11返回到中性位置：i)可变传动比转向设备(所谓的VGRS)，其中转向轴12被分为方向盘11侧(即，第一轴)和左、右前轮FW1、FW2侧(即，第二轴)并且可以使左、右前轮FW1、FW2的转向角相对于方向盘11的转向角θ变化；或者ii)线控转向(steer-by-wire)机构，其中方向盘11与左、右前轮FW1、FW2机械地断开。
在具有这种可变传动比转向设备或线控转向机构的车辆转向设备中，可以使用致动器独立地操作方向盘11和左、右前轮FW1、FW2。因此，当对方向盘11的偏离中心的状态进行校正时，即使车辆正在“偏航行走”也可以进行该校正。同时，在该情况下，即使严格地说车辆在车辆的前-后轴向与车辆的行驶方向呈微小角度的同时沿直线行驶，该角度相比于与方向盘11的偏离中心的状态相对应的转向角θ很小。因此，对该方向盘11的偏离中心的状态的校正将消除驾驶员可能会感到的失常感。
尽管参照示例实施例描述了本发明，然而应理解本发明不限于示例实施例或构造。相反地，本发明旨在包含各种改变和等同的配置。此外，尽管以不同结合和构造示出了示例实施例的各种元件，然而包括更多、更少或仅一个元件的其它结合和构造也在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种车辆转向设备，包括由驾驶员操作的方向盘(11)、响应于所述方向盘(11)的操作而使前轮(FW1、FW2)转向的前轮转向机构(13)以及与所述前轮(FW1、FW2)的转向相关联地使后轮(RW1、RW2)转向的后轮转向机构(15)，所述车辆转向设备特征在于，包括：
车速检测装置(25)，用于检测车辆的车速(V)；
操作力检测装置(22)，用于检测施加到所述方向盘的操作力(T)；
位移量检测装置(21)，用于检测所述方向盘的位移量(θ)；
直线行驶判定装置(26)，用于在由所述车速检测装置(25)检测到的车速(V)等于或大于预先设定的预定车速(V0)时，当其中i)由所述操作力检测装置(22)检测到的操作力(T)等于或小于预先设定的预定操作力(T0)并且ii)由所述位移量检测装置(21)检测到的位移量的变化量(Δθ)等于或小于预先设定的预定变化量(θ0)的状态持续达预先设定的预定时段(t0)以上时，判定为所述车辆正在沿直线行驶；
操作位置判定装置(26)，用于在由所述直线行驶判定装置(26)判定为所述车辆正在沿直线行驶时，判定与由所述位移量检测装置(21)检测到的所述方向盘的位移量(θ)相对应的所述方向盘(11)的操作位置是否与所述方向盘(11)的中性位置不同，所述中性位置用于使所述车辆的行驶方向与车身的前-后轴向对准从而使所述车辆将沿直线行驶；以及
操作位置校正装置(26)，用于在由所述操作位置判定装置(26)判定为所述方向盘(11)的操作位置与所述中性位置不同时，将所述方向盘(11)的操作位置校正到所述中性位置。
2.根据权利要求1所述的车辆转向设备，其中，所述后轮转向机构(15)包括用于使所述后轮(RW1、RW2)转向的致动器(14)以及转向量检测装置(24)，所述转向量检测装置(24)用于检测由于驱动所述致动器(14)而产生的所述后轮(RW1、RW2)相对于所述车身的相对转向量(δr)，并且其中，所述操作位置校正装置(26)配置有i)后轮转向量 计算装置(26)，用于使用由所述位移量检测装置(21)检测到的所述方向盘的位移量(θ)以及所述前轮转向机构(13)中的所述方向盘的位移量(θ)与所述前轮的转向量(S)之间的比率(D)，来计算与所述前轮的转向量(S)相匹配的所述后轮的转向量(S)，以及ii)致动器操作控制装置(27)，用于使用由所述转向量检测装置(24)检测到的所述相对转向量(δr)来操作所述致动器(14)，直到与由所述后轮转向量计算装置(26)计算出的所述转向量(S)相对应的所述后轮(RW1、RW2)的转向位置达到与中性转向位置相匹配为止，所述中性转向位置用于使所述车辆的行驶方向与所述车身的前-后轴向对准从而使所述车辆沿直线行驶。
3.根据权利要求1所述的车辆转向设备，其中，所述方向盘(11)经由被分为第一轴和第二轴的转向轴(12)连接到所述前轮转向机构(13)，连接到所述方向盘(11)的所述第一轴能够相对于连接到所述前轮转向机构的所述第二轴转动；设置前轮转向致动器，所述前轮转向致动器使得所述方向盘(11)相对于所述前轮(FW1、FW2)的转向独立地移位；并且在由所述直线行驶判定装置(26)判定为所述车辆正在沿直线行驶并且由所述操作位置判定装置(26)判定为所述方向盘(11)的操作位置与所述中性位置不同时，所述操作位置校正装置(26)通过控制所述前轮转向致动器的操作而将所述方向盘(11)的操作位置校正到所述中性位置。 
4.一种用于车辆转向设备的控制方法，所述车辆转向设备包括由驾驶员操作的方向盘(11)、响应于所述方向盘(11)的操作而使前轮(FW1、FW2)转向的前轮转向机构(13)以及与所述前轮(FW1、FW2)的转向相关联地使后轮(RW1、RW2)转向的后轮转向机构(15)，所述控制方法的特征在于，包括：
检测所述车辆的车速(V)(S11)；
检测施加到所述方向盘的操作力(T)(S13)；
检测所述方向盘的位移量(θ)(S15)；
在所检测到的车速(V)等于或大于预先设定的预定车速(V0)时(S12)，当其中i)所检测到的操作力(T)等于或小于预先设定的预定操作力(T0)(S14)并且ii)所检测到的位移量的变化量(Δθ)等于或小于预先设定的预定变化量(θ0)(S16)的状态持续达预先设定的预定 时段(t0)以上时(S18)，判定为所述车辆正在沿直线行驶(S19)；
在判定为所述车辆正在沿直线行驶时(S19)，判定与所检测到的所述方向盘的位移量(θ)相对应的所述方向盘(11)的操作位置是否与所述方向盘(11)的中性位置不同，所述中性位置用于使所述车辆的行驶方向与车身的前-后轴向对准从而使所述车辆将沿直线行驶(S20)；以及
在判定为所述方向盘(11)的操作位置与所述中性位置不同时，将所述方向盘(11)的操作位置校正到所述中性位置(S21)。 
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