CN1473732A - 车辆转向控制装置及车辆转向控制方法 - Google Patents

Abstract

由转向传动比变换装置(28)所设定的并由下转向轴(30)相对于上转向轴(26)所形成的目标相对转动角Δθt是基于转向角θ而计算的(S20)，并且由转向传动比变换装置(28)所设定的校正后目标相对转动角Δθta是基于目标相对转动角Δθt和车速范围而计算的，车速范围根据车速V确定。因此，在某个侧向的目标相对转动角可被校正(S30)从而等于或小于在另一个侧向由螺旋形电缆(78)所限定的容许转动角和在另一个侧向下转向轴(30)的最大可能转动角之间的差值。电动机(40)是基于校正后目标相对转动角Δθta而控制的(S40，50)。

Description

车辆转向控制装置及车辆转向控制方法

技术领域

本发明涉及一种车辆转向控制装置及车辆转向控制方法，特别地，涉及一种具有转向传动比变换装置的转向控制装置和用于该转向控制装置的方法。

背景技术

作为一种用于汽车或类似物的具有转向传动比变换装置的车辆转向控制装置，例如，已知一种转向控制装置公开在美国专利No.6164150中，该装置的申请也是由本申请人提交的。这种转向控制装置有一个与由驾驶员操纵的方向盘相连接的输入部分，一个由一个转向变速箱传动地连接到转向车轮的输出部分，以及用于改变转向传动比的转向传动比变换装置，该装置通过用一个与方向盘联合转动操作的致动器而使输入和输出部分相对彼此转动来实现。

一般地，转向传动比变换装置的致动器是一个电动机。该电动机的主体由输入部分支撑，而电动机的转轴与输出分部相连接。电动机使输入和输出部分相对彼此转动，从而改变转向传动比。电动机的主体由一个电连接机构从车身侧面提供动力。

当驾驶员执行转向操作时，电动机的主体和方向盘及输入部分一同相对车身旋转。电连接机构有一个外部电源元件，该外部电源元件固定在车身上并环绕在输入部分，一个内部电源元件，该内部电源元件固定在外部电源元件内侧的输入部分，以及一个螺旋形电缆，该电缆在外部电源元件和内部电源元件之间延伸并在内部电源元件上缠绕几次。电动机通过包含在螺旋形电缆中的导线被提供控制电流。在输入和输出部分间形成的并由螺旋形电缆部件所限制的容许转动角设置得大于在输入和输出部分间形成的并由转向机构或类似机构所决定的相对转动角。然而，如果致动器处于某个特定状态，则由螺旋形电缆部件所限制的容许转动角是不足的。因此，一个过度张力可能被施加到螺旋形电缆上。

例如，如果由于传感器的故障或施加于致动器上的高载荷，转向传动比变换装置不能正常地控制转向传动比，那么致动器停止工作而锁止部件运行。因此，阻止了输入和输出部分相对彼此转动。因而，如果在输入和输出部分形成相对大的相对转动角的情况下，由于传感器的故障或类似情况在致动器和锁止部件已经分别停止和开始工作后，驾驶员向反方向大幅度地转动方向盘，那么由螺旋形电缆部件所限制的容许转动角可被看作以一个相应于输入和输出部分之间形成的相对转动角的角度而减小。这样，一个过度张力被施加在螺旋形电缆上。这可能引起螺旋形电缆的重绕或断裂。

发明内容

本发明的目的旨在通过防止输入部分和输出部分的相对转动角经由致动器的转动角的限制变得过大，从而在锁止部件工作的状态下如果驾驶员大幅度地转动方向盘时可靠地防止过度张应力施加在螺旋形电缆上。

依照本发明第一方面的车辆转向控制装置具有一个连接于由驾驶员操纵的方向盘的输入部分，一个驱动地连接于转向车轮的输出部分，用于通过由关联于方向盘而转动操作的致动器使输入部分和输出部分相对转动而改变转向传动比的转向传动比变换装置，一个从外部为致动器供给电力的电连接机构。该转向控制装置具有限制装置，用于将由致动器沿一个侧向产生的限制相对转动角设定为等于或小于由电连接机构所限定的沿另一个侧向的容许转动角和输出部分的沿另一个侧向的最大可能转动角之间的差值，并且用于将由致动器沿所述一个侧向产生的相对转动角控制为等于或小于该限制相对转动角的角度。

依照前述第一方面，由致动器沿一个侧向产生的限制相对转动角被设定为等于或小于由电连接机构所限定的沿另一个侧向的容许转动角和输出部分的沿另一个侧向的最大可能转动角之间的差值，并且由致动器沿所述一个侧向产生的相对转动角被控制为等于或小于该限制相对转动角的角度。因此，如下面将详细说明的那样，可以可靠地防止在某个侧向由致动器所产生的相对转动角的大小变得大于在另一个侧向由电连接机构所限定的容许转动角和在另一个侧向输出部分的最大可能转动角之间的差值，并且可以可靠地防止由于由致动器所产生的相对转动角的大小过高于差值而使过度应力施加在电连接机构上。

进一步地，在前述第一方面中，致动器可以有一个与输入和输出部分之一相连接的定子和一个与输入和输出部分的另一个相连接的转子。在这种结构中，致动器有与输入和输出部分之一相连接的定子和与输入和输出部分的另一个相连接的转子。因此，可靠地引起输入和输出部分相对彼此转动并且可靠地控制两者之间形成的相对转动角成为可能。

进一步地，在前述方面中，限制装置将由致动器产生的目标相对转动角的大小设置为等于或小于限制相对转动角的大小。在这种结构中，由致动器所产生的目标相对转动角的大小被设置为等于或小于限制相对转动角的大小。因此，可以有效地防止由致动器所产生的相对转动角变得大于限制相对转动角的大小。

进一步地，在前述方面中，如果由致动器所产生的相对转动角的大小变得等于或大于限制相对转动角的大小，限制装置则可以阻止输入和输出部分的相对转动量增加或减少。在这种结构中，如果由致动器所产生的相对转动角的大小变得等于或大于限制相对转动角的大小，那么输入和输出部分的相对转动量被阻止增加或减少。因此，可以有效地防止由致动器所产生的相对转动角变得仍然大于限制相对转动角的大小。

进一步地，在前述方面中，如果由致动器所产生的相对转动角的大小变得等于或大于一个小于限制相对转动角的大小的预定值，限制装置则可以阻止输入和输出部分的相对转动量增加或减少。在这种结构中，如果由致动器所产生的相对转动角的大小变得等于或大于一个小于限制相对转动角的大小的预定值，那么输入和输出部分的相对转动量被阻止增加或减少。因此，可以更有效地防止由致动器所产生的相对转动角的大小变得仍然大于限制预定值。

进一步地，在前述方面中，限制装置可以通过使输入和输出部分整体地转动而阻止相对转动量增加或减少，并且可以减少致动器的转动输出。在这种结构中，相对转动量通过输入和输出部分地整体转动状态的实现被阻止增加或减少，并且致动器的转动输出被减少。因此，可以可靠地防止由致动器所产生的相对转动角的大小进一步增加。也可以有效地防止致动器消耗的能量的浪费以及有效地防止由于能量浪费而由致动器产生的热量所导致的温度升高。

进一步地，在前述第一方面中，限制装置可以将限制相对转动角设置为一个大小小于由电连接机构所限定的沿另一个侧向的容许转动角和输出部分的沿另一个侧向的最大可能转动角之间的差值的角度，并且将由致动器沿所述一个侧向产生的相对转动角的大小控制为等于或小于该限制相对转动角的大小。

进一步地，在前述第一方面中，电连接机构可以有一个固定在车身上的外部电源元件，一个固定在输入部分或输出部分的内部电源元件，以及一个挠性螺旋形电缆，该电缆环绕在内部电源元件上并且包含用于连接外部电源元件和致动器的导线。

进一步地，在前述方面中，在另一个侧向上由电连接机构所限定的容许转动角可以是一个在另一个侧向上由螺旋形电缆的长度、外部电源元件的内径和内部电源元件的外径所限定的容许转动角。

进一步地，在前述第一方面中，输出部分可以经由转向机构传动地连接到转向车轮，并且在另一个侧向上输出部分的最大可能转动角可以是一个由转向车轮的可转动范围或转向机构的可操作范围所限定的最大可能转动角。

在前述方面中，致动器可以是一个电动机。此外，电动机可以在定子处与输入部分相连并且在转子处与输出部分相连。

在前述方面中，限制装置可以将由致动器产生的目标相对转动角设置为小于限制相对转动角的角。

在前述方面中，如果由致动器所产生的相对转动角的大小变得等于或大于限制相对转动角的大小，限制装置则可以阻止输入和输出部分相对彼此转动。

在前述方面中，如果由致动器所产生的相对转动角的大小等于或大于一个小于限制相对转动角的大小的预定值，限制装置则可以阻止输入和输出部分相对彼此转动。

在前述方面中，致动器的转动输出可被减少至0。

本发明的第二方面是用于车辆转向装置的控制方法，该车辆转向装置具有一个连接于由驾驶员操纵的方向盘的输入部分，一个驱动地连接于转向车轮的输出部分，用于通过由关联于方向盘而转动操作的致动器使输入部分和输出部分相对转动而改变转向传动比的转向传动比变换装置，以及一个从外部为致动器供给电力的电连接机构，该控制方法包括以下步骤：将由致动器沿一个侧向产生的限制相对转动角设定为等于或小于由电连接机构所限定的沿另一个侧向的容许转动角和输出部分的沿另一个侧向的最大可能转动角之间的差值；以及将由致动器沿所述一个侧向产生的相对转动角控制为等于或小于该限制相对转动角的角度。

附图说明

图1为表示应用于设置有液力转向装置的车辆的本发明的车辆转向控制装置的第一实施例的总体布置的结构图。

图2为图1中所示的转向传动比变换装置的放大截面图。

图3为表示根据第一实施例的转向传动比控制程序的流程图。

图4为一方面表示车速范围和转向角θ之间关系而另一方面表示车速范围和由下转向轴相对上转向轴形成的目标相对转动角Δθt之间关系的图线。

图5为一方面表示车速范围和目标相对转动角Δθt之间关系而另一方面表示车速范围和转向传动比变换装置的校正后目标相对转动角Δθta之间关系的图线。

图6为表示在相关技术的转向控制装置中过度张力施加于螺旋形电缆的情况的说明图，其中目标相对转动角Δθt未被限制。

图7为表示第一实施例中转向角θ和校正后目标相对转动角Δθta之间关系的图线。

图8为表示本发明的第二实施例中转向传动比控制程序的流程图。

图9为表示本发明的第三实施例中转向传动比控制程序的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明的一些优选实施例(在下文中仅称之为实施例)。第一实施例

图1为表示应用于设置有液力转向装置的车辆的本发明的车辆转向控制装置的第一实施例的总体布置的结构图。图2为图1中所示的转向传动比变换装置的放大的截面图。

参照图1，标号10FL和10FR分别表示车辆12的左前轮和右前轮，而标号10RL和10RR分别表示车辆的左后轮和右后轮。左前轮和右前轮10FL和10FR作为转向车轮用一个齿轮—齿条传动型的液力转向装置16经由一齿条18和转向横拉杆20L和20R来转动。液力转向装置16由驾驶员对方向盘14的操作的响应来驱动。

在所述实施例中，液力转向装置16有一个具有已知结构的控制阀16A。从油箱20到控制阀16A经由油泵24供给高压油，油泵24由电动机22驱动。动力转向装置16产生一个转向辅助力矩，该辅助力矩相应于由于驾驶员对方向盘14的转动操作而产生的转向力矩。

方向盘14经由上转向轴26、转向传动比变换装置28、下转向轴30和一副万向节32，传动地连接到动力转向装置16的小齿轮轴34。动力转向装置16与齿条18和转向横拉杆20L和20R共同作用，由此组成一个转向机构，该转向机构把下转向轴30的旋转运动转换为左前轮和右前轮10FL和10FR的转动。

如图2所示，在所述实施例中，转向传动比变换装置28包括一个一般的圆柱外壳38，圆柱外壳38与作为输入部分的上转向轴26和作为输出部分的下转向轴30的轴36成一直线延伸。在外壳38上端的结合部分38A与上转向轴26的下端相连。

电动机40设置在外壳38内并通过压力固定而固定到那里。电动机40有一个固定在电机壳42的定子44和一个由安置在电机壳42的相对端的轴承46和48旋转支承的转子50。转子50有一个大直径的永磁部分50A。一个线圈52缠绕在永磁部分50A周围的定子44上。

转子50的下轴50B穿过轴承48，沿轴36延伸，并且通过减速装置54与下转向轴30的上端相连。转子50的上轴50C穿过轴承46并沿轴36延伸。一个锁止固定器56固定在上轴50C的上端。在同一方向上彼此间隔排列的多个锁止槽成形在锁止固定器56的外部的***表面上。

柱塞式锁止部件58以面向锁止固定器56的同样的方式固定在外壳38的内表面上。锁止部件58有一个导向管60、一个柱塞62、一个螺旋形压缩弹簧64和一个螺线管66。导向管60径向地并垂直于轴36延伸，并且固定于外壳38的内表面。柱塞62安置在导向管60上从而柱塞62可在其中往复运动。螺旋形压缩弹簧64沿径向向内朝着锁止固定器56推动柱塞62。螺线管66缠绕在导向管60上。

通过控制螺线管66的通电激励，锁止部件58在其锁止状态和脱开状态之间转换。如果螺线管66没有通电，柱塞62则固定在锁止固定器56的锁止槽中并且阻止电动机40的转子50的转动，这样形成锁止状态，即上转向轴26和下转向轴30的相对转动被阻止。另一方面，如果螺线管66通以电流，柱塞62则克服螺旋形压缩弹簧64的弹簧力被沿径向向外推动，因而脱离锁止固定器56的锁止槽，这样形成脱开状态，即电动机40的转子50的转动被允许。

永磁圆盘68固定在转子50的永磁部分50A和轴承46之间的上轴50C上。多个N极和S极交替安置在永磁圆盘68的外部的***表面上。转动角传感器70以面对永磁圆盘68的同样的方式固定在电机壳42的内表面上，与永磁圆盘68共同作用从而检测转子50的转动角Φ和上转向轴26和下转向轴30的相对转动角Δθ。

在所述实施例中，螺旋形电缆部件72安置在外壳38的结合部分38A周围。螺旋形电缆部件72有一个外部电源元件76，一个内部电源元件，以及一个螺旋形电缆78。外部电源元件76环绕在结合部分38A上并且固定在车身47上。虽然在图2中没有表示出，但是内部电源元件固定在外部电源元件76内侧的结合部分38A上。螺旋形电缆78在内部电源元件上多次螺旋缠绕，在其外端固定在外部电源元件76上并在其内端固定在内部电源元件上。

螺旋形电缆78有一个电绝缘套，该电绝缘套如同橡胶或树脂一样有弹性并且包含多个导线78A至78C。导线78A至78C中每一个都在其一端连接到电动机40的线圈52、锁止部件58的螺线管66和转动角传感器70的相应端。导线78A至78C中每一个都在其另一端连接到电控装置80。

当方向盘14被转动操作时，转向传动比变换装置28同上转向轴26一起相对于车身74转动。因此，当锁止部件58处于其锁止状态，在右转和左转方向螺旋形电缆部件72的容许转动角θsrmax和θslmax由外部电源元件76的内径、内部电源元件的外径和螺旋形电缆78的长度所确定，并且被设置以满足不等式θsrmax＞θrmax和|θslmax|＞|θlmax|。这里需要指出的是，θrmax和θlmax分别代表在右转和左转方向方向盘14的可能转动角，由动力转向装置16的齿条的可移动范围、左前轮和右前轮10FL和10FR的可转动范围或诸如此类所确定。即，这里需要指出的是，θrmax和θlmax分别代表右转和左转方向的最大转向角。

这样，当锁止部件58处于其脱开状态，转向传动比变换装置28通过借着电动机40的旋转相对于上转向轴26转动下转向轴30来改变作为转向传动比的转向齿轮速比。相反地，当锁止部件58处于其锁止状态，转向传动比变换装置28整体地连接上转向轴26和下转向轴30。

在所述实施例中，上转向轴26设置有一个转向角传感器82来检测上转向轴26的转动角作为转向角θ。下转向轴30设置有一个力矩传感器84来检测在下转向轴产生的力矩作为转向力矩T。表示转向角θ和转向力矩T的信号被输入到电控装置80。表示由车速传感器86所检测到的车速V的信号也被输入到电控装置80。

如下面所述，依据图3所示的流程图，电控装置80根据转向角θ计算由下转向轴30相对于上转向轴26形成的目标相对转动角Δθt，该角由相对于图4所示的图线的映象所表示，根据车速V确定车辆是否在低车速范围、中车速范围还是高车速范围内的某个速度下行驶，根据车速范围和目标相对转动角Δθt计算由转向传动比变换装置28校正后的校正后目标相对转动角Δθta，该角由相对于图5所示的图线的映象所表示，根据校正后目标相对转动角Δθta和减速装置54的传动比计算电动机40的目标转动角θmt，控制电动机40从而使电动机40的转动角等于目标转动角θmt，并且因此依据车速范围控制转向传动比。

进一步地，当由于用力矩传感器84检测到的转向力矩T的过度或传感器中任何一个的异常，转向传动比不能被适当地控制时，依照图3所示的流程图，电控装置80将停止控制转向传动比的操作，转换锁止部件58到锁止状态，并且因而阻止了上转向轴26和下转向轴30的相对转动从而保证了它们整体转动。

虽然图1中未详细示出，电控装置80有一个中央处理器(CPU)、一个只读存储器(ROM)、一个随机存储器(RAM)和一个输入/输出端口单元。电控装置80可以由微型计算机和驱动电路组成，计算机中元件通过双向总线相互连接。进一步地，假设当车辆相对直线方向向右转方向被转向时它们为正值，转动角传感器70和转向角传感器82分别检测出相对转动角Δθ和转向角θ。假设转向力矩当车辆向右转方向被转向时为正值，力矩传感器84检测出转向力矩T。

下面将结合图3所示的流程图描述在所述第一实施例的电控装置80所执行的转向传动比控制程序。依据图3所示的流程图，转向传动比控制操作通过闭合点火开关(未示出)被起动并且在预定时间内间隔地重复被执行。如果点火开关闭合，锁止部件58将在步骤10之前从其锁止状态转换到脱开状态。原则上，锁止部件58将保持在其脱开状态直到点火开关开启。这些操作也适用于下面描述的其他实施例。

首先在步骤10中，一个表示转向角β或类似物的信号被读取。在步骤20中，由转向传动比变换装置28所设定的目标相对转动角，即由下转向轴30相对于上转向轴26所形成的目标相对转动角Δθt根据转向角θ被计算出，该目标相对转动角由相对于图4所示的图线的映象所表示。

步骤30中，根据车速V确定车辆是否在低车速范围、中车速范围或高车速范围的某个速度下行驶。转向传动比变换装置28的校正后目标相对转动角Δθta根据所确定的车速范围和目标相对转动角Δθt而计算，该角由相对于图5所示的图线的映象所表示。参照图5，粗实线表示车辆在低车速范围内的某个速度下行驶，粗虚线表示车辆在中车速范围内的某个速度下行驶，而粗点划线表示车辆在高车速范围内的某个速度下行驶。

步骤40中，电动机40的目标转动角θmt(＝Δθta·Rr)是根据校正后目标相对转动角Δθta和减速装置54的传动比Rr计算的。步骤50中，电动机40被控制从而使它的转动角Φ等于目标转动角θmt。

图6为表明转向角θ和小齿轮角θp之间关系的图线，小齿轮角θp即在相关技术的转向控制装置中，动力转向装置16的小齿轮轴34的转动角(＝下转向轴30的转动角)，其中目标相对转动角Δθt没有如在本发明关于锁止部件58处于其锁止状态的情况(如细实线所示)和车辆在低车速范围内的某个车速下行驶的情况(如粗实线所示)下被校正。参照图6，需要指出的是，θprmax和θplmax分别表示在相对转动角Δθ为0的情况下对应于转向角θrmax和θlmax的小齿轮角θp。

如图6所示，如果传感器中任何一个出现异常，车辆行驶时当转向角θ在右转方向是θ1(当车辆在低车速范围的某个速度下行驶时，接近转向角θ的最大值θrmax的一个值)，例如，在低车速范围的某个速度下，锁止部件58从其脱开状态转换到其锁止状态。在这种状态下，如果驾驶员向左转方向转动方向盘14，由转向传动比变换装置28所设置的直线方向将向左转方向偏离一个角度Δθ1。转向角θ和小齿轮角θp如平行于粗实线的一条一长两短交替的粗划线所示而变换。

因而，在目标相对转动角Δθt未被校正的相关技术的转向控制装置中，当转向角θ接近于θrmax时，锁止部件58从其脱开状态转换到其锁止状态。如果驾驶员向左转方向转动方向盘14直到它不能够再被转动，转向角将变得大于在左转方向被螺旋形电缆部件72所限制的可能转动角θslmax。因此，过度张应力被施加于螺旋形电缆78，并且其中包含的导线可能破裂。

这样，为防止过度张应力被施加于螺旋形电缆78，角θlmax(一个常量)和角Δθcrmax之和必须等于或小于θslmax。即，需要建立下面所示的不等式(1)。在这个不等式(1)中，需要指出的是，Δθcrmax表示当小齿轮角θp等于θprmax时在右转方向上转向轴26和下转向轴30之间形成的相对转动角。

|θlmax|+|θcrmax|≤|θslmax|...(1)

基于同样理由，如果传感器中任何一个出现异常，当车辆左转时，锁止部件58从其脱开状态转换到其锁止状态。为防止在驾驶员向右转方向转动方向盘14的情况下过度张力被施加于螺旋形电缆78，在这种状态下，角θrmax(一个常量)和角Δθclmax之和必须等于或小于θsrmax。即，需要建立下面所示的不等式(2)。在这个不等式(2)中，需要指出的是，Δθclmax表示当小齿轮角θp等于θplmax时在左转方向上转向轴26和下转向轴30之间形成的相对转动角。

|θrmax|+|θclmax|≤|θsrmax|...(2)

因此必须清楚的是，为防止过度张应力被施加于螺旋形电缆78，在右转方向和左转方向，上转向轴26和下转向轴30之间形成的目标相对转动角Δθtar和Δθtal需要分别满足下面所示的不等式(3)和(4)，这两个不等式分别相应于前述不等式(1)和(2)。

|Δθtar|≤|θslmax|-|θlmax|...(3)

|Δθtal|≤|θsrmax|-|θrmax|...(4)

在所述的第一实施例中，从图5所示的图线中可很明显的看出，Δθtarmax和Δθtalmax分别设置为小于Δθcrmax和Δθclmax。在步骤30所计算的目标相对转动角Δθta(右转情况为Δθtar，左转情况为Δθtal)一定满足前述不等式(3)和(4)。当车辆在低车速范围、中车速范围或高车速范围的某个速度下行驶时，随转向角θ的变化，目标相对转动角Δθt分别如图7中粗实线、粗虚线和粗点划线所示而变换。

这样，甚至在锁止部件58在车辆右转时已经转换到其锁止状态以及驾驶员已向左转方向大幅度地转动方向盘14的情况下，或者甚至在锁止部件58在车辆左转时已经转换到其锁止状态以及驾驶员已向右转方向大幅度地转动方向盘14的情况下，可靠地防止过度张应力被施加于螺旋形电缆78而且可靠地防止螺旋形电缆78中的导线由于这样的过度张应力而破裂成为可能。

特别地，根据所述的第一实施例，在步骤20中，由转向传动比变换装置28所设定的并由下转向轴30相对于上转向轴26形成的目标相对转动角Δθt是基于转向角θ而计算的，由相应于图4中所示图线的映象所表示。同样，根据该实施例，在步骤30中，基于车速V可以确定车辆是否在低车速范围、中车速范围或高车速范围的某个速度下行驶，并且由转向传动比变换装置28所设定的校正后目标相对转动角Δθta是基于确定的车速范围和目标相对转动角Δθt而计算的，由相应于图5中所示图线的映象所表示。因此，随车速的减小而增加转向传动比，可靠地防止过度张应力被施加于螺旋形电缆78和可靠地防止螺旋形电缆78中的导线由于这样的过度张应力而破裂成为可能。

进一步地，根据所述的第一实施例，螺旋形电缆部件72被构造从而使不等式θsrmax＞θrmax和|θslmax|＞|θlmax|成立。这里需要指出的是，θsrmax和θslmax分别代表右转方向和左转方向的方向盘14的可能转动角而且螺旋形电缆部件72限制这些角。同样，Δθtarmax和Δθtalmax的值分别设置为小于Δθcrmax和Δθclmax的值。因此，例如，等式θsrmax＝θrmax和|θslmax|＝|θlmax|成立。对应于等式Δθtarmax＝Δθcrmax和|Δθtalmax|＝|Δθclmax|成立的情况，更可靠地防止过度张应力被施加于螺旋形电缆78和更可靠地防止螺旋形电缆78中的导线由于这样的张应力而破裂成为可能。

进一步地，根据所述第一实施例，如果锁止部件58转换到其锁止状态，那么电动机40被停止供给动力。因此，防止电动机40浪费地消耗动力以及可靠地防止由电动机40产生的热量所导致的温度升高成为可能。第二实施例

前述第一实施例适用于电动机可以精确控制转动角的情况，例如步进电动机的情况。然而，下述的第二实施例和第三实施例适用于电动机被构造为例如直流电机以及由电动机所设定的转动角受反馈控制的情况。

下面将结合图8所示的流程图描述根据第二实施例的转向传动比控制程序。在图8和3中，同样的步骤用同样的步骤号表示。

在第二实施例中，步骤11紧接步骤10之后。在步骤11中确定，在右转方向，上转向轴26和下转向轴30之间形成的并已由转动角传感器70检测到的相对转动角Δθ是否超过参考值Δθtarmax(参照图5)。如果作出肯定的判断，控制操作则前进到步骤15。相反地，如果作出否定的判断，控制操作则前进到步骤12。

在步骤12中确定，在左转方向，上转向轴26和下转向轴30之间形成的并已由转动角传感器70检测到的相对转动角Δθ是否低于参考值Δθtalmax(参照图5)。即，在步骤12中确定，在左转方向，相对转动角Δθ的大小是否超过参考值Δθtalmax的大小。如果作出肯定的判断，控制操作则前进到步骤15。如果作出否定的判断，控制操作则前进到步骤13。

在步骤13中确定，锁止部件58是否处于其锁止状态，即，上转向轴26和下转向轴30是否停止相互转动。如果作出肯定的判断，那么在步骤14中锁止部件58转换到其脱开状态之后，控制操作将前进到步骤20。如果作出否定的判断，那么控制操作直接前进到步骤20。

在步骤15中确定，锁止部件58是否处于其脱开状态，即，上转向轴26和下转向轴30能否相对彼此转动。如果作出否定的判断，那么在步骤16中锁止部件58转换到其锁止状态之后，控制操作返回步骤10。如果作出肯定的判断，控制操作直接返回步骤10。

这样，根据所述第二实施例，如果在右转方向上转向轴26和下转向轴30之间形成的相对转动角Δθ超过参考值Δθtarmax，那么在步骤11中作出肯定的判断，并且如果在左转方向相对转动角Δθ的大小超过参考值Δθtalmax的大小，那么在步骤12中作出肯定的判断。然后，在步骤15和16中，锁止部件58转换到其锁止状态。这样，上转向轴26和下转向轴30被阻止相对彼此转动直到步骤11和12作出否定的判断。

因此，甚至在电动机被构造为像直流电机的电机以及电动机的转动角受反馈控制的情况下，可靠地防止相对转动角Δθ的大小在超过参考值的大小后进一步增加成为可能。这样，可靠地防止过度张应力被施加于螺旋形电缆78以及可靠地防止螺旋形电缆78中的导线由于这样的过度张应力而破裂成为可能。第三实施例

图9为表示依照第三实施例转向传动比控制程序的流程图。在图9和图3中，同样的步骤用同样的步骤号表示。

在第三实施例中，步骤21紧接步骤20之后。在步骤21中确定，在右转方向，上转向轴26和下转向轴30之间形成的并已在步骤20中计算出的目标相对转动角Δθt是否超过参考值Δθtrs(一个小于并且接近Δθtarmax的正值常量)。如果作出肯定的判断，控制操作则前进到步骤26。如果作出否定的判断，控制操作则前进到步骤22。

在步骤22中确定，在左转方向，上转向轴26和下转向轴30之间形成的并已在步骤20中计算出的目标相对转动角Δθt是否低于参考值Δθtls(一个大于并且接近Δθtalmax的负值常量)。即，在步骤22中确定，在左转方向目标相对转动角Δθt的大小是否超过参考值Δθtls的大小。如果作出肯定的判断，控制操作则前进到步骤26。如果作出否定的判断，控制操作则前进到步骤23。

在步骤23中确定时间段Tg是否超过参考值Tgs(一个正值常量)，其间在步骤30中计算出的校正后目标相对转动角Δθta由右转时的最大值Δθtarmax或左转时的最大值Δθtalmax通过校正后目标相对转动角Δθta的计算所保证。如果作出肯定的判断，控制操作则前进到步骤26。如果作出否定的判断，控制操作则前进到步骤24。

在步骤24中确定锁止部件58是否处于其锁止状态，即，上转向轴26和下转向轴30是否停止相对彼此转动。如果作出肯定的判断，那么在步骤25中锁止部件58转换到其脱开状态之后，控制操作前进到步骤30。如果作出否定的判断，控制操作直接前进到步骤30。

在步骤26中确定锁止部件58是否处于其脱开状态，即，上转向轴26和下转向轴30是否可以相对彼此转动。如果作出否定的判断，那么在步骤27中锁止部件58转换到其锁止状态之后，控制操作返回到步骤10。如果作出肯定的判断，控制操作直接前进到步骤10。

这样，依据所述第三实施例，如果在右转方向上转向轴26和下转向轴30之间形成的目标相对转动角超过参考值Δθtrs，则在步骤21中作出肯定的判断。同样，如果在左转方向目标相对转动角的大小Δθt超过参考值Δθtls的大小，则在步骤22中作出肯定的判断。进一步地，如果时间段Tg超过参考值Tgs，其间校正后目标相对转动角Δθta由右转时的最大值Δθtarmax或左转时的最大值Δθtalmax所保证则在步骤23中作出肯定的判断。在步骤21、步骤22或步骤23中作出肯定的判断之后，锁止部件58在步骤26和步骤27中转换到其锁止状态。这样，上转向轴26和下转向轴30被阻止相对彼此的转动直到在步骤21、步骤22和步骤23中作出否定的判断。

因此，甚至在电动机被构造为像直流电机的电机以及电动机的转动角受反馈控制的情况下，目标相对转动角Δθt的大小可以可靠地被防止在超过参考值Δθtrs或Δθtls的大小后进一步增加。这样，如所述第二实施例的情况下，可靠地防止过度张应力被施加于螺旋形电缆78以及可靠地防止螺旋形电缆78中的导线由于这样的过度张应力而破裂成为可能。

关于本发明的具体实施例详细描述了本发明。然而，显而易见的是，对于本领域的技术人员，本发明不只限于上述实施例并且在本发明范围内其它类型的实施例也是可能的。

在上述各自实施例中，例如，在步骤20中，目标相对转动角Δθt是基于转向角θ而计算的，由相应于图4所示图线的映象表示。然后，在步骤30中，校正后目标相对转动角Δθta是基于车速范围和目标相对转动角Δθt而计算的，由相应于图5所示图线的映象表示。然而，校正后目标相对转动角Δθta基于车速范围和转向角θ而计算也是适当的，由相应于图7所示图线的映象表示。

进一步地，在前述各个实施例中，螺旋形电缆部件72安置在电动机40上方的上转向轴26周围。然而，螺旋形电缆部件72安置在电动机40下方的下转向轴30周围也是适当的。

进一步地，在前述各个实施例中，柱塞式锁止部件58阻止上转向轴26和下转向轴30相对彼此转动。然而，具有任何本发明的技术领域的已知结构的锁止部件也可被使用。另外，虽然通过阻止上转向轴和下转向轴相对彼此转动可以阻止作为输入部分的上转向轴26和作为输出部分的下转向轴30之间的相对转动量增加或减小，然而，通过允许它们少量相对彼此转动阻止它们之间的相对转动量增加或减小也是适当的。

进一步地，在前述各个实施例中，转向传动比变换装置28的电动机40作为转向传动比变换装置的致动器在它的定子44的一端与作为输入部分的上转向轴26相连，而在它的转子50的一端与作为输出部分的下转向轴30相连。然而，转向传动比变换装置的致动器在定子一端与输出部分相连并且在转子50的一端与输入部分相连也是适当的。

进一步地，在前述各个实施例中，转向装置的动力转向装置由电泵24提供高压油。然而，通常使用的通过由内燃机驱动的油泵提供高压油的液力转向装置也可被使用。作为另一种替换，电动动力转向装置也可被使用，其中电动机产生一个辅助转向力矩。

进一步地，在前述各个实施例中，转向传动比可依据车速范围而变化设置从而使转向传动比随车速V的减小而增大。然而，转向传动比可被校正从而使其由基于车速的校正系数来变化设置也是适当的。同样，本发明的转向控制装置可以应用于一个主动转向装置，依据车辆的行驶工况以辅助转向车轮。

Claims (19)

1.一种车辆转向控制装置，具有一个连接于由驾驶员操纵的方向盘(14)的输入部分(26)，一个驱动地连接于转向车轮(10FL、10FR)的输出部分(30)，用于通过由关联于方向盘(14)而转动操作的致动器(40)使输入部分(26)和输出部分(30)相对转动而改变转向传动比的转向传动比变换装置(28)，一个从外部为致动器(40)供给电力的电连接机构(72)，该装置的特征在于包括：

限制装置(80)，用于将由致动器(40)沿一个侧向产生的限制相对转动角设定为等于或小于由电连接机构(72)所限定的沿另一个侧向的容许转动角和输出部分(30)的沿另一个侧向的最大可能转动角之间的差值，并且用于将由致动器(40)沿所述一个侧向产生的相对转动角控制为等于或小于该限制相对转动角的角度。

2.根据权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，致动器(40)有一个连接于输入和输出部分(26，30)之一的定子(44)和一个连接于输入和输出部分(26，30)中的另一个的转子(50)。

3.根据权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，致动器(40)是一个电动机。

4.根据权利要求3所述的转向控制装置，其特征在于，电动机(40)在定子(44)处与输入部分(26)相连并且在转子(50)处与输出部分(30)相连。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转向控制装置，其特征在于，限制装置(80)将由致动器(40)产生的目标相对转动角的大小设置为等于或小于限制相对转动角的大小。

6.根据权利要求5所述的转向控制装置，其特征在于，限制装置(80)将由致动器(40)产生的目标相对转动角设置为小于限制相对转动角的角。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的转向控制装置，其特征在于，如果由致动器(40)所产生的相对转动角的大小变得等于或大于限制相对转动角的大小，那么限制装置(80)阻止输入和输出部分(26，30)的相对转动量增加或减少。

8.根据权利要求7所述的转向控制装置，其特征在于，如果由致动器(40)所产生的相对转动角的大小变得等于或大于限制相对转动角的大小，那么限制装置(80)阻止输入和输出部分(26，30)相对转动。

9.根据权利要求7所述的转向控制装置，其特征在于，限制装置(80)通过使输入和输出部分(26，30)整体转动而阻止相对转动量增加或减少，并且减少致动器(40)的转动输出。

10.根据权利要求9所述的转向控制装置，其特征在于，当要将致动器(40)的转动输出减小时，限制装置(80)将致动器(40)的转动输出减至0。

11.根据权利要求1所述的转向控制装置，其特征在于，如果由致动器(40)所产生的相对转动角的大小变得等于或大于一个小于限制相对转动角的大小的预定值，那么限制装置(80)阻止输入和输出部分(26，30)的相对转动量增加或减少。

12.根据权利要求11所述的转向控制装置，其特征在于，如果由致动器(40)所产生的相对转动角的大小变得等于或大于一个小于限制相对转动角的大小的预定值，那么限制装置(80)阻止输入和输出部分(26，30)相对转动。

13.根据权利要求11所述的转向控制装置，其特征在于，限制装置(80)通过使输入和输出部分(26，30)整体转动而阻止相对转动量增加或减少，并且减少致动器(40)的转动输出。

14.根据权利要求13所述的转向控制装置，其特征在于，当要将致动器的转动输出减小时，限制装置(80)将致动器(40)的转动输出减至0。

15.根据权利要求1至4中任一项所述的转向控制装置，其特征在于，限制装置(80)将限制相对转动角设置为一个大小小于由电连接机构(72)所限定的沿另一个侧向的容许转动角和输出部分(30)的沿另一个侧向的最大可能转动角之间的差值的角度，并且将由致动器(40)沿所述一个侧向产生的相对转动角的大小控制为等于或小于该限制相对转动角的大小。

16.根据权利要求1至4中任一项所述的转向控制装置，其特征在于，电连接机构(72)具有一个固定在车身上的外部电源元件(76)，一个固定在输入部分(26)或输出部分(30)的内部电源元件，以及一个挠性螺旋形电缆(78)，该电缆围绕内部电源元件螺旋地延伸并包含用于连接外部电源元件(76)和致动器(40)的导线。

17.根据权利要求16所述的转向控制装置，其特征在于，由电连接机构(72)所限定的沿另一个侧向的容许转动角是一个由螺旋形电缆(78)的长度、外部电源元件(76)的内径和内部电源元件的外径沿另一个侧向所限定的容许转动角。

18.根据权利要求1至4中任一项所述的转向控制装置，其特征在于，输出部分(30)通过转向机构驱动地连接于转向车轮(10FL、10FR)，并且

其中输出部分(30)的沿另一个侧向的最大可能转动角是一个由转向车轮(10FL、10FR)的可转动范围或转向机构的可操作范围所限定的最大可能转动角。

19.一种用于车辆转向装置的控制方法，该车辆转向装置具有一个连接于由驾驶员操纵的方向盘(14)的输入部分(26)，一个驱动地连接于转向车轮(10FL、10FR)的输出部分(30)，用于通过由关联于方向盘(14)而转动操作的致动器(40)使输入部分(26)和输出部分(30)相对转动而改变转向传动比的转向传动比变换装置(28)，以及一个从外部为致动器(40)供给电力的电连接机构(72)，该控制方法包括以下步骤：

将由致动器(40)沿一个侧向产生的限制相对转动角设定为等于或小于由电连接机构(72)所限定的沿另一个侧向的容许转动角和输出部分的沿另一个侧向的最大可能转动角之间的差值；以及

将由致动器(40)沿所述一个侧向产生的相对转动角控制为等于或小于该限制相对转动角的角度。

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