转向装置的制作方法

转向装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术基于2020年10月22日申请的日本专利申请编号2020-177252号，将其记载内容引用至本技术。
技术领域
3.本公开涉及转向装置。


背景技术：

4.以往，已知有在转向操纵机构与转向机构机械地分离的线控转向系统的车辆中，使转向角速度可变的技术。例如专利文献1所公开的装置通过对修正前的转向角速度乘以取决于转向操纵角、车速的增益来运算比修正前小的最佳转向角速度，来谋求与方向盘的操作状态相应的转向轮的响应速度的优化。
5.专利文献1：日本专利第5966684号公报
6.在线控转向系统中，能够可变地设定转向角相对于转向操纵角的比亦即转向角比。然而，若在高转向角比时以与低转向角比状态相同的感觉进行转向操纵，则轮胎以设想以上的速度转向。因此，在专利文献1的现有技术中，存在以下问题：在高转向角比下的转弯操作时产生侧倾、偏航等较大的车辆行为，而乘坐舒适性恶化。


技术实现要素：

7.本公开的目的在于提供一种转向装置，该转向装置在线控转向系统的车辆中抑制转弯转向操纵时的车辆行为，改善乘坐舒适性。此处，在本公开所设想的线控转向系统的车辆中，不限于驾驶员进行驾驶操作的车辆，还包含自动驾驶车辆。
8.本公开是在转向操纵机构与转向机构机械地分离的线控转向系统的车辆中使轮胎转向的转向装置。包含应用于自动驾驶车辆的转向装置，至少该转向装置具备包含转向致动器以及转向角控制装置的转向单元。
9.转向致动器按照被指示的转向角使轮胎转向。转向角控制装置计算与输入的转向操纵角信号相应的转向角指令值，基于该转向角指令值生成驱动转向致动器的信号。转向角控制装置进行限制，使得转向角速度的绝对值为根据规定的参数设定的转向角速度限制值以下。
10.另外，应用于驾驶员进行驾驶操作的线控转向系统的车辆的转向装置还具备包含反作用力致动器以及反作用力控制装置的反作用力装置。反作用力致动器对转向盘施加针对驾驶员的转向操纵的反作用力。反作用力控制装置基于来自转向角控制装置的信号生成驱动反作用力致动器的信号。
11.例如，作为“规定的参数”，转向角控制装置根据转向角相当值或者转向操纵角相当值、车辆行为、车速、转入或者转回的状态来使转向角速度限制值变化。此处，“转向角相当值”或者“转向操纵角相当值”分别也可以是转向角或者转向操纵角本身，或者，也可以是
与转向角或者转向操纵角相关的任意的值。自动驾驶中的指示值也包含于此。“转入或者转回”不限于驾驶员的驾驶操作，而被扩展解释为自动驾驶中的基于指示值的转向操纵方向的变化。
12.在轮胎与转向操纵角成比例地转向的线控转向系统中，在转向操纵时产生的车辆行为(具体而言侧倾角)与偏航角度和偏航角速度、以及轮胎滑移角的时间变化率成比例。因此，在本公开中，通过限制转向角速度，能够抑制转弯操作时的车辆行为，改善乘坐舒适性。特别是在高转向角比下的转弯操作时能够抑制侧倾。
附图说明
13.通过参照附图以及下述的详细的记述，本发明的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。该附图是，
14.图1是应用了一实施方式的转向装置的线控转向系统的整体结构图。
15.图2是一实施方式的转向装置的框图。
16.图3是表示比较例中的转弯操作时的侧倾的产生的时间图。
17.图4是对侧倾角与侧倾力矩的关系进行说明的车辆正视的示意图。
18.图5是反作用力装置以及转向单元的控制框图。
19.图6是表示转向角响应的转向角速度限制值的设定例的框图。
20.图7是表示转向角、车速响应的转向角速度限制值的设定例的框图。
21.图8是表示基于转入转回判定的转向角速度限制值的设定例的框图。
22.图9是表示转向角指令值限制的结构例的框图。
23.图10是表示转向角、车速响应的转向角比控制例1的框图。
24.图11是表示转向角、车速响应的转向角比控制例2的框图。
25.图12是对基于转向角速度限制的侧倾抑制效果进行说明的时间图。
26.图13是表示使基于转向角速度限制的角度误差为允许角度误差以下的实施例中的至末端的剩余角度与转向角速度限制值的关系的图。
具体实施方式
27.(一实施方式)
28.基于附图对转向装置的一实施方式进行说明。该转向装置是在转向操纵机构与转向机构机械地分离的线控转向系统的车辆中使轮胎转向的装置。在一实施方式中，设想应用于驾驶员进行驾驶操作的线控转向系统的车辆的转向装置。此外，如在其他的实施方式一栏中记载的那样，该转向装置也可以应用于自动驾驶车辆。
29.在图1中示出线控转向系统90的整体结构。在图1中，轮胎99仅图示单侧，省略相反侧的轮胎的图示。转向装置10具备反作用力装置70以及转向单元80。
30.反作用力装置70包含反作用力致动器78、和生成驱动反作用力致动器78的信号的反作用力控制装置75，经由反作用力用减速机79以及转向轴92连接于转向盘91。转向盘91是用于输入转向操纵角的机构，典型地使用方向盘，但也可以是转向操纵杆等形状。在线控转向系统90中，驾驶员不能够直接感知针对转向操纵的反作用力。因此，反作用力致动器78使转向盘91旋转以便施加针对转向操纵的反作用力，来给驾驶员带来适当的转向操纵感
受。
31.转向单元80包含转向致动器88、和生成驱动转向致动器88的信号的转向角控制装置85。转向致动器88的旋转从转向用减速机89经由小齿轮96、齿条轴97、拉杆98、转向节臂985传递至轮胎99。详细来说，小齿轮96的旋转运动被转换为齿条轴97的直线运动，设置于齿条轴97的两端的拉杆98使转向节臂985往复移动，从而使轮胎99转向。
32.扭矩传感器94基于扭杆的扭转位移，来检测施加于转向轴92的驾驶员的转向操纵输入。扭矩传感器94的检测值t_sns被输入至反作用力控制装置75。
33.转向盘91的转向操纵角根据转向盘91相对于中立位置的旋转方向，例如图1的cw方向定义为正，ccw方向定义为负。与此对应地定义轮胎99的转向角的正负。角速度以与角度相同的符号定义。另外，驾驶员向cw方向转动转向盘91时的扭矩传感器94的检测值t_sns为正。
34.并且，通过反作用力装置70向cw方向转动转向盘91时的反作用力装置70的输出扭矩也为正。在反作用力装置70的输出扭矩沿cw方向作用时，若驾驶员保持转向盘91的转向状态，则沿ccw方向施加扭矩，因此，扭矩传感器94的检测值t_sns为负。
35.反作用力控制装置75以及转向角控制装置85以微型计算机等为主体构成，在内部具备均未图示的cpu、rom、ram、i/o、以及将这些结构连接的总线等。反作用力控制装置75以及转向角控制装置85的各处理也可以是基于通过cpu执行预先存储的程序的软件处理，也可以是由专用的电子电路进行的硬件处理。反作用力控制装置75以及转向角控制装置85经由can通信等车辆网络、专用的通信线路来相互通信信息。
36.参照图2，对线控转向系统90中的转向装置10的结构进行说明。反作用力装置70包含反作用力控制装置75、转向操纵角传感器76以及反作用力致动器78。转向操纵角传感器76检测从转向盘91输入的转向操纵角θr。反作用力控制装置75基于来自转向角控制装置85的信号生成驱动反作用力致动器78的反作用力信号。反作用力致动器78对转向盘91施加针对驾驶员的转向操纵的反作用力。
37.转向单元80包含转向角控制装置85、转向角传感器86以及转向致动器88。转向角控制装置85计算与输入的转向操纵角θr相应的转向角指令值θ
*
t，基于该转向角指令值θ
*
t生成驱动转向致动器88的信号。转向致动器88按照被指示的转向角使轮胎99转向。使用转向角传感器86来反馈控制转向角θt。另外，根据情况，也可以根据来自转向致动器88的电流反馈来运算反作用力致动器78的反作用力。
38.转向装置10基本上根据转向操纵角θr来自由控制转向角θt，另外，在转向时使用在转向致动器88中产生的电流值等来对转向盘91施加反作用力。在本说明书中，将转向角θt相对于转向操纵角θr的比定义为“转向角比”。在高转向角比下可通过较小的转向操纵角获得较大的转向角。一般而言，在低速区域为了减少转向操纵量而设为高转向角比，在高速区域为了车辆稳定性而设为低转向角比。
39.进一步地，在本实施方式中，车速传感器81检测到的车速v输入至反作用力控制装置75以及转向角控制装置85。另外，表示侧倾、偏航等车辆行为的参数从车辆行为检测装置82输入至转向角控制装置85。
40.此处，对本实施方式的技术背景进行说明。相对于转向操纵机构和转向机构机械地结合的电动助力转向系统，线控转向系统的优点之一在于能够根据状况可变地设定转向
角比。在高转向角比下能够以较小的转向操纵角旋转至最大转向角，驾驶员能够不对转向盘91进行换手地驾驶。由此，由于驾驶员能够以较小的转向操纵角进行停车、u形转弯等，因此转向操纵负荷减少。
41.另一方面，参照图3、图4，对在高转向角比下的转弯操作时存在车辆行为变得不稳定的情况进行说明。在图3中，示出进行转向操纵以便从直行行驶起进行u形转弯时的转向角θt、转向角速度ωt、以及侧倾角速度的时间变化。在纵轴上省略“0”以外的数值，括弧内的单位仅为了表示各量的维度而图示。
42.在时间为约3.0秒时开始转向操纵，在约3.8秒时转向操纵结束。在此期间，转向角速度ωt从0增加。转向操纵结束后，如*标记所示，在车辆的左右方向上产生较大的侧倾。这样，存在在高转向角比下的转弯操作时产生侧倾、偏航等较大的车辆行为，而乘坐舒适性恶化这一问题。
43.参照图4，对在左转弯时产生的侧倾角和此时的侧倾力矩进行说明(参考文献：安部正人“汽车的运动和控制车辆运动力学的理论形成和应用”[第2版])。侧倾力矩由以下的式(1)表示。左边的＜1＞部表示侧倾刚度，＜2＞部表示重心偏移扭矩，＜3＞部表示侧倾阻尼。右边的＜4＞部表示“侧倾角加速度的惯性力矩”，＜5＞部表示“与偏航相关的力矩”。
[0044]
[式1]
[0045][0046][0047]
作为侧倾的重要因素，侧倾刚度、侧倾阻尼、相对于惯性力矩的侧倾角加速度、偏航角度、偏航角速度、以及轮胎滑移角的微分值(即时间变化率)产生影响。
[0048]
此处应注意的内容是“与偏航相关的力矩”。在高转向角比状态下伴随转向操纵速度的转向速度的增加程度变大，与侧倾角加速度的惯性力矩相比，认为偏航角度和偏航角
速度、以及轮胎滑移角的微分值的影响较大。在低速区域下，认为偏航角度和偏航角速度与转向角和转向角速度成比例，因此推测通过限制转向角速度来抑制侧倾。
[0049]
此外，代替偏航角度和偏航角速度，通过调整侧倾刚度、侧倾阻尼也能够导出侧倾抑制效果。在日本专利第5416442号公报中，公开了根据该视点而优化针对转向操纵操作的响应性的悬架控制装置。然而，为了变更悬架的参数需要四根特殊的悬架，而导致成本提高。相对于此，在限制转向角速度的方法中仅变更控制即可，不会导致成本提高。
[0050]
因此，在本实施方式中，为了抑制特别是高转向角比下的转弯操作时的侧倾，在转向单元80设置限制转向致动器88的转向角速度的模块。接下来，参照图5，对一实施方式的转向装置10的详细的控制结构进行说明。对与反作用力装置70的输出相关的参数的符号标记“r”，对与转向单元80的输出相关的参数的符号标记“t”。
[0051]
此处，转向操纵角θr、转向操纵角速度ωr、转向角θr等的值被解释为包含对反作用力致动器78或者转向致动器88的旋转角度、角速度适当地乘除减速机79、89的减速比等后的“相当值”。另外，直接表示转向致动器88的输出扭矩的“转向扭矩tt”被解释为包含转向扭矩指令值t
*
t、流过转向致动器88的电流it或者电流指令值i
*
t等的“相当值”。
[0052]
反作用力装置70的反作用力控制装置75包含反作用力控制部51、粘性控制部52、惯性控制部53、返回控制部54、扭矩偏差计算部66、pid控制器67以及电流控制部68等。反作用力控制部51计算将取决于车速v的转向扭矩相当值tt增减后的转向扭矩指令值t
*
st。
[0053]
粘性控制部52计算与转向操纵角速度相当值ωr大致成比例的粘性指令值tvisc。此外，也可以代替“粘性控制部”而称为“摩擦控制部”。惯性控制部53计算与转向操纵角速度相当值ωr的微分值(即转向操纵角加速度相当值)大致成比例的惯性指令值tinert。返回控制部54基于转向操纵角相当值θr、转向操纵角速度相当值ωr、车速v，计算沿使转向盘91返回中立位置的方向作用的返回指令值tret。
[0054]
在加法器552、553、554中，对转向扭矩指令值t
*
st的符号反转值(-t
*
st)按顺序加上粘性指令值tvisc、惯性指令值tinert以及返回指令值tret。通过加法器554相加后的值作为“基于转向扭矩指令值t
*
st的目标值t
**
st”输出。
[0055]
扭矩偏差计算部66计算目标值t
**
st与扭矩传感器94的检测值t_sns的扭矩偏差δt。pid控制器67进行pid控制，使得扭矩偏差δt接近0，即，使得扭矩传感器94的检测值t_sns追随目标值t
**
st，并运算电流指令值i
*
r。电流控制部68控制流过反作用力致动器78的电流ir。相当于反作用力致动器78的旋转角度的转向操纵角相当值θr由转向操纵角传感器76检测，并输出至反作用力控制装置75的返回控制部54、以及转向角控制装置85。
[0056]
转向单元80的转向角控制装置85包含转向角比控制部320、滤波器33、转向角速度限制值设定部340、转向角速度限制部350、角度偏差计算部36、pid控制器37以及电流控制部38等。
[0057]
转向角比控制部320基于转向操纵角相当值θr以及车速v，运算转向角θt相对于转向操纵角θr的比亦即转向角比ra，将转向操纵角θr乘以转向角比ra来计算限制前转向角指令值θ
*
t_0。关于转向角比控制的具体例，参照图10、图11后述。通过由避免共振的陷波滤波器、避免陡峭的输入的lpf等构成的滤波器33来处理限制前转向角指令值θ
*
t_0。
[0058]
转向角速度限制值设定部340根据规定的参数使转向角速度限制值ωt_lim变化。在“规定的参数”中，包含转向操纵角相当值θr或者转向角相当值θt、车速v、偏航或侧倾等
车辆行为、转入或者转回的状态。关于根据各参数使转向角速度限制值ωt_lim变化的具体例，参照图6～图8后述。此外，关于车辆行为响应的例子省略图示，但通过根据车辆行为的参数使限制值ωt_lim变化，能够进行实时的控制。
[0059]
转向角速度限制部350限制为转向角速度的绝对值为转向角速度限制值ωt_lim以下。关于基于转向角速度限制的转向角指令值限制的具体例，参照图9后述。另外，如粗线箭头所示，在施加了转向角速度限制时，也可以切换反作用力控制装置75的常量，使得施加于反作用力致动器78的反作用力变大。由此，驾驶员可物理地抑制转向操纵速度。
[0060]
具体而言，也可以在反作用力控制部51中，切换与转向扭矩相当值tt成比例的反作用力控制的常量，使得在施加了转向角速度限制时反作用力变大。或者，也可以在粘性控制部52以及惯性控制部53中，在施加了转向角速度限制时，切换原本用于构建转向操纵感受的摩擦控制、惯性控制的常量以使反作用力变大，或者使原本用于构建转向操纵感受的摩擦控制、惯性控制的常量一致以使反作用力变大。
[0061]
转向角偏差计算部36计算转向角指令值θ
*
t与转向角反馈值θt的角度偏差δθt。pid控制器37进行pid控制使得角度偏差δθt接近0，并运算电流指令值i
*
t。电流控制部38控制流过转向致动器88的电流it。相当于转向致动器88的旋转角度的转向角相当值θt由转向角传感器86检测，并反馈至转向角偏差计算部36。另外，转向扭矩相当值tt输出至反作用力控制装置75。
[0062]
接着，参照图6～图11，对各框的控制例进行说明。在各图中，为方便起见，将参数的输入输出特性设为基于“映射”来进行说明，但也可以通过算式计算来实施。
[0063]
首先，关于转向角速度限制值设定部340的结构例，参照图6～图8。图6的例子的转向角速度限制值设定部340通过转向角响应映射341，针对转向角θt的绝对值规定转向角速度限制值ωt_lim。例如，在转向角θt的绝对值为θα以下的区域，限制值ωt_lim设定为相对较高的值ωth，在转向角θt的绝对值为θβ(＞θα)以上的区域，限制值ωt_lim设定为相对较低的值ωtl。在转向角θt的绝对值为θα至θβ的区域，限制值ωt_lim从较高值ωth逐渐减少至较低的值ωtl。由此，在转向角θt的绝对值比某值大时，防止以高于限制值ωt_lim的角速度转向。
[0064]
转向角响应映射341的输入也可以是转向角传感器86检测到的转向角检测值θt，也可以是转向角指令值θ
*
t或其他“转向角相当值”。另外，也可以将乘以转向角比ra前的转向操纵角θr或“转向操纵角相当值”作为输入。以下，与转向角响应相关的部分全部相同地解释。
[0065]
通过使转向角速度限制值ωt_lim根据转向角相当值或者转向操纵角相当值变化，能够在小转向角区域迅速地而在大转向角区域平缓地转向。因此，能够减小对难以产生侧倾行为的小转向角区域中的偏航的影响。此外，图6的转向角响应映射341以两个阶段的值ωth、ωtl为基础，根据转向角使限制值ωt_lim直线变化，但也可以以三个阶段以上的值为基础，也可以根据转向角使限制值ωt_lim曲线变化。
[0066]
在图7的例子中，除了与图6相同的转向角响应映射341以外，还使用车速增益映射343。例如车速增益在车速vα以下的区域为1，在车速vα至车速vβ的区域从1逐渐增加，在车速vβ以上的区域设定为比1充分大的值inf。乘法器344将通过转向角响应映射341计算出的临时限制值ωt_lim_0乘以车速增益来计算转向角速度限制值ωt_lim。在车速增益为充分
大的值inf时，转向角速度限制等于实质上不进行。
[0067]
在车速v较大的区域，由于原本转向角比较小，因此若进一步进行转向角速度限制则转向的延迟变大。另外，由于在高速区域不会较大地转向，因此不需要转向角速度限制。因此，根据图7那样的结构，通过在低速区域进行转向角速度ωt的限制，而在高速区域不进行转向角速度ωt的限制，能够进行高速区域中的快速的转向。
[0068]
图8的例子的转向角速度限制值设定部340包含转向角响应特性相互不同的转入用以及转回用的转向角响应映射342f、342r、和切换器345，根据转入或者转回的状态来使转向角速度限制值ωt_lim变化。转回用转向角响应映射342r的限制值ωt_lim_r与转入用转向角响应映射342f的限制值ωt_lim_f相比设定得较小。在转弯中，由于在悬架的弹簧积蓄能量，因此在转回时与转入时相比车体容易摇晃。因此，通过使转回时的限制值ωt_lim_r比转入时的限制值ωt_lim_f小，来实现更稳定的车辆行为。
[0069]
切换器345根据来自转入转回判定部41的信号，来选择转入时的限制值ωt_lim_f或者转回时的限制值ωt_lim_r的任一个。此处，在转入转回的判定方法中，例如存在以下的三种方法。第一种是根据转向操纵角θr和转向操纵角速度ωr的符号来判定的方法。第二种是根据转弯中(即转向操纵中)的转入转回下的转向操纵角速度ωr和转向操纵扭矩的符号来判定的方法。这些也共同用于电动助力转向系统。
[0070]
第三个是线控转向系统中特有的方法，着眼于由减速机79的齿轮的损失扭矩引起的“从反作用力致动器78输出的反作用力扭矩tr与扭矩传感器94的检测值t_sns的差”。在转向盘91由驾驶员转入的状态下，扭矩传感器94的检测值t_sns的绝对值比反作用力扭矩tr的绝对值大。另一方面，在转向盘91由反作用力致动器78转回的状态下，扭矩传感器94的检测值t_sns的绝对值比反作用力扭矩tr的绝对值小。
[0071]
接下来参照图9，对转向角指令值限制部350的结构例进行说明。延迟元件352、355将限制后转向角指令值θ
**
t的上次值分别输出至角速度计算器351以及加法器354。角速度计算器351通过限制前转向角指令值θ
*
t_0与限制后转向角指令值θ
**
t的上次值的差值，来计算限制前的转向角速度ωt_0。绝对值保护映射353将转向角速度ωt的绝对值保护为转向角速度限制值ωt_lim。
[0072]
加法器354将限制后的转向角速度ωt加上限制后转向角指令值θ
**
t的上次值，输出限制后转向角指令值θ
**
t的本次值。此外，也可以在本次值输出部中加入滤波器来使变化平缓。另外，为了缓和伴随转向角速度限制的转向操纵的不适感，也可以根据施加限制的时间、转向操纵扭矩来使转向角速度限制值ωt_lim改变。
[0073]
接下来，参照图10、图11，对转向角比控制的结构例进行说明。转向角控制装置85也能够通过使转向角比ra根据转向操纵角θr变化来限制转向角速度ωt。关于该情况的转向角响应的输入，也可以使用转向操纵角相当值或者转向角相当值的任一个。
[0074]
图10所示的转向角比控制例1的转向角比控制部320包含转向角响应映射321、322、车速增益映射325、乘法器326、加法器327、以及乘法器328。转向角响应映射321计算与转向操纵角θr的绝对值相应的转向角响应项ra(θ)。转向角响应映射322计算与转向操纵角θr的绝对值相应的车速响应项的基准值ra(v)_0。车速增益映射325与图7的映射343相同地计算与车速v相应的车速增益。乘法器326将车速响应项的基准值ra(v)_0乘以车速增益来计算车速响应项ra(v)。
[0075]
加法器327将转向角响应项ra(θ)和车速响应项ra(v)相加来计算转向角比ra。乘法器328将转向操纵角θr乘以转向角比ra来计算限制前转向角指令值θ
*
t_0。
[0076]
在转向角比控制例1中，在转向操纵角θr的绝对值为0的中立位置附近将转向角比ra设定得较小，在转向操纵角θr的绝对值较大的区域将转向角比ra设定得较大。在该情况下，由于在转入操作的后半部分转向角速度ωt较大，因此需要另外的转向角速度限制部350中的转向角速度限制。
[0077]
图11所示的转向角比控制例2的转向角比控制部320相对于图10的结构仅转向角响应映射323、324的特性不同，除此以外相同。在转向角比控制例2中，与转向角比控制例1相反，在中立位置附近将转向角比ra设定得较大，在转向操纵角θr的绝对值较大的区域将转向角比ra设定得较小。在该情况下，由于在转入操作的后半部分转向角速度ωt较小，因此能够不需要转向角速度限制部350中的转向角速度限制。但是，直行驾驶时的稳定感降低。
[0078]
(效果)
[0079]
如上所述，在本实施方式中，通过限制转向角速度ωt，能够抑制转弯操作时的车辆行为，改善乘坐舒适性。特别是在高转向角比下的转弯操作时能够抑制侧倾。在图12中示出与通过限制转向角速度ωt而产生的侧倾角速度的影响相关的模拟解析结果。在图12中，虚线是图3所示的转向角速度限制前的波形，实线是转向角速度限制后的波形。
[0080]
在转向操纵开始后，在时刻ta转向角速度ωt达到转向角速度限制值ωt_lim，开始限制。在时刻tb转向操纵结束，但由于转向角θt未达到目标值θt_tgt，因此转向角速度ωt的输出延长并持续至时刻tc。此时，在时刻ta至时刻tb的限制中减少的转向角速度ωt的积分值s1、与在时刻tb至时刻tc的延长中追加的转向角速度ωt的积分值s2相等。其结果是，时刻tc处的转向角θt达到目标值θt_tgt。通过这样限制转向角速度ωt，在限制前波形中出现在*标记部的在车辆中产生的侧倾率减少。
[0081]
然而，通过进行转向角速度限制，在与本来的转向操纵角θr成比例的预想转向角与实际的转向角θt之间产生角度误差，从中立位置到末端有可能产生较大的角度偏差量。在图12的例子中，由于为了补偿在时刻tb产生的角度误差θerr，驾驶员在转向操纵结束后进一步持续转向直到时刻tc，从而存在给驾驶员带来不适感的担忧。
[0082]
因此，参照图13，对进行转向角速度限制以使因转向角速度限制而产生的角度误差θerr为规定的允许角度误差θerr_th以下的实施例进行说明。图13的横轴表示当前的转向角θt或者转向操纵角θr与对应的机械末端的极限角度的差值的绝对值亦即“剩余角度θrest”。伴随着转向操纵，剩余角度θrest从中立位置中的最大值θn减少至末端中的值0。在图13的纵轴中，转向角速度设想最大值ωt_max是相当于设想的驾驶员操作速度的最大值的转向角速度。
[0083]
转向角控制装置85根据剩余角度θrest，剩余角度θrest越小则使转向角速度限制值ωt_lim越小，以使中立位置至末端的角度误差θerr恒定为允许角度误差θerr_th。剩余角度θrest与允许角度误差θerr_th的关系由式(2)表示。
[0084]
[式2]
[0085]
[0086]
在式中，“(ωt_max-ωt_lim)/ωt_lim”所表示的限制指标值在中立位置附近而转向角限制越宽松时越小，越接近末端而限制越严则越大。若整理式(2)，则可获得关于转向角速度限制值ωt_lim的式(3)。
[0087]
[式3]
[0088][0089]
根据式(3)，在“θrest＝θerr_th”时导出“ωt_lim＝ωt_max/2”。即，允许角度误差θerr_th相当于转向角速度限制值ωt_lim设定为转向角速度设想最大值ωt_max的(1/2)时的剩余角度θrest。
[0090]
在该实施例中，能够减少因转向中的转向角速度限制而产生的角度误差对驾驶员造成的影响。因此，能够适当地兼顾转向角速度限制对转弯转向操纵时的车辆行为的抑制效果、和转向角的角度偏差量对不适感的消除效果。此外，转向角速度限制值ωt_lim不限于通过上述的式(3)计算，也可以通过其他的计算式、映射等计算。
[0091]
(其他的实施方式)
[0092]
(a)上述实施方式的转向装置10设想应用于驾驶员进行驾驶操作的线控转向系统的车辆，具备反作用力装置70以及转向单元80。关于能够切换手动驾驶和自动驾驶的车辆也相同。另一方面，在应用于完全自动驾驶的线控转向系统的车辆的情况下，转向装置也可以不具备反作用力装置70而仅具备转向单元80。
[0093]
在该情况下，通过将自动驾驶的控制装置运算出的转向操纵角θr输入至转向单元80，从而转向单元80能够执行与上述实施方式相同的控制。此外，不需要如图5中粗线箭头所示那样在施加了转向角速度限制时切换反作用力控制装置75的常量的控制。
[0094]
(b)在图6～图8中，作为用于转向角速度限制值ωt_lim的设定的参数，仅例示了转向操纵角相当值θr或者转向角相当值θt、车速v、车辆行为、转入或者转回的状态中的一部分的参数的组合。此外，这些参数能够适当地组合使用。在该情况下，也可以对各参数的影响设置优先顺序、加权。
[0095]
本公开不限定于这样的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种方式实施。
[0096]
本公开所记载的控制装置以及其方法也可以通过专用计算机来实现，该专用计算机通过构成被编程为执行利用计算机程序具体化的一个或多个功能的处理器以及存储器来提供。或者，本公开所记载的控制装置以及其方法也可以通过利用一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而被提供的专用计算机来实现。或者，本公开所记载的控制装置以及其方法也可以通过一个以上的专用计算机来实现，该一个以上的专用计算机由被编程为执行一个或多个功能的处理器及存储器、和由一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合而构成。另外，计算机程序也可以作为由计算机执行的指令而存储于计算机可读取的非过渡有形记录介质。
[0097]
本公开以实施方式为基准进行了描述。然而，本公开并不限于该实施方式以及结构。本公开也包含各种变形例以及等同的范围内的变形。另外，各种组合以及方式、进一步
仅包含它们中一个要素、更多、或更少要素的其它组合以及方式也纳入到本公开的范畴以及思想范围。

技术特征：
1.一种转向装置，是在转向操纵机构与转向机构机械地分离的线控转向系统(90)的车辆中使轮胎(99)转向的转向装置，其中，上述转向装置具备包含转向致动器(88)以及转向角控制装置(85)的转向单元(80)，上述转向致动器按照被指示的转向角使上述轮胎转向，上述转向角控制装置计算与输入的转向操纵角(θr)信号相应的转向角指令值(θ
*
t)，并基于该转向角指令值生成驱动上述转向致动器的信号，上述转向角控制装置进行限制，使得转向角速度的绝对值为根据规定的参数设定的转向角速度限制值(ωt_lim)以下。2.根据权利要求1所述的转向装置，其中，应用于驾驶员进行驾驶操作的线控转向系统的车辆，还具备包含反作用力致动器(78)以及反作用力控制装置(75)的反作用力装置(70)，上述反作用力致动器对转向盘(91)施加针对驾驶员的转向操纵的反作用力，上述反作用力控制装置基于来自上述转向角控制装置的信号生成驱动上述反作用力致动器的信号。3.根据权利要求1或2所述的转向装置，其中，上述转向角控制装置根据转向角相当值或者转向操纵角相当值使上述转向角速度限制值变化。4.根据权利要求3所述的转向装置，其中，上述转向角控制装置根据剩余角度(θrest)，上述剩余角度越小则使上述转向角速度限制值越小，以使因转向角速度限制而产生的角度误差(θerr)为规定的允许角度误差(θerr_th)以下，其中，上述剩余角度是当前的转向角或者转向操纵角与对应的机械末端的极限角度的差值的绝对值。5.根据权利要求1～4中任一项所述的转向装置，其中，上述转向角控制装置根据车辆行为使上述转向角速度限制值变化。6.根据权利要求1～5中任一项所述的转向装置，其中，上述转向角控制装置根据车速使上述转向角速度限制值变化。7.根据权利要求1～6中任一项所述的转向装置，其中，上述转向角控制装置根据转入或者转回的状态使上述转向角速度限制值变化。8.根据权利要求1～7中任一项所述的转向装置，其中，上述转向角控制装置根据转向操纵角相当值或者转向角相当值使转向角相对于转向操纵角的比亦即转向角比变化。

技术总结
本发明涉及转向装置，在转向操纵机构与转向机构机械地分离的线控转向系统(90)的车辆中使轮胎(99)转向，该转向装置具备包含转向致动器(88)以及转向角控制装置(85)的转向单元(80)。转向致动器(88)按照被指示的转向角使轮胎(99)转向。转向角控制装置(85)计算与输入的转向操纵角(θr)信号相应的转向角指令值(θ


技术研发人员：立入泉树 铃木雄大 铃木崇志 高岛亨 小寺隆志
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社 株式会社捷太格特
技术研发日：2021.10.13
技术公布日：2023/8/9