專利名稱：車輛用轉向操縱裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛用轉向操縱裝置，其具備能夠使與車輛的方向盤的操作量對應的轉向輪的轉向量變化的傳遞比可變機構。
背景技術：
以往，作為這樣的車輛用轉向操縱裝置，例如公知有日本平11-1175公報所記載的裝置。在日本平11-1175公報所記載的車輛用轉向操縱裝置中，轉向軸分割為方向盤側的第一軸和轉向輪側的第二軸。在第一軸與第二軸之間，設置有使它們的傳遞比可變的傳遞比可變機構。此外，傳遞比表示第二軸的旋轉角與第一軸的旋轉角之比。根據這樣的車輛用轉向操縱裝置，能夠根據車輛的運轉狀態改變傳遞比，從而能夠使與方向盤的操作量對應的轉向輪的轉向角的變化量變化。由此，車輛的操作性提高。然而，在這樣的車輛用轉向操縱裝置中，例如若在車輛行駛時轉向輪越上路緣石而在轉向輪受到過大的沖擊載荷，則該沖擊載荷經由轉向系統以及第二軸而作為反向輸入轉矩傳遞至傳遞比可變機構。若由于該反向輸入轉矩作用于傳遞比可變機構的馬達而導致馬達的旋轉軸相對于第一軸相對旋轉，則存在方向盤的轉向操縱角與轉向輪的轉向角的位置關系錯離的危險。于是，在日本平11-1175公報中，監控馬達的負載的狀態，在檢測到處于馬達的負載高的狀態的情況下，通過設置于傳遞比可變機構的鎖定機構限制馬達的旋轉軸旋轉，從而限制傳遞比可變機構動作。若由于對馬達作用反向輸入轉矩而成為馬達的負載高的狀態，則限制傳遞比可變機構的動作。由此，成為第一軸和第二軸被直接連結的狀態，能夠抑制方向盤的轉向操縱角和 轉向輪的轉向角之間的偏差。然而，在日本平11-1175公報所記載的車輛用轉向操縱裝置中，由于鎖定機構的響應延遲，從檢測到處于馬達的負載高的狀態的情況開始到實際限制傳遞比可變機構的動作為止會出現少許時滯。若在該時滯期間馬達的旋轉軸相對于第一軸相對旋轉，則有方向盤的轉向操縱角和轉向輪的轉向角產生偏差的危險，該情況成為使車輛的轉向操縱性變差的主要原因之一。
發明內容
本發明提供能夠提高車輛的轉向操縱性的車輛用轉向操縱裝置。根據本發明的一個實施方式，其特征在于具備:傳遞比可變機構，其通過在對方向盤側的第一軸的旋轉追加馬達的旋轉后傳遞至轉向輪側的第二軸，從而使上述第一軸與上述第二軸之間的傳遞比可變；鎖定機構，其機械式地限制上述馬達的旋轉；轉矩檢測部，其檢測作用于上述第一軸或者上述第二軸的轉矩；以及控制部，其在上述轉矩檢測部檢測出的檢測轉矩的變化速度超過規定速度時，利用上述鎖定機構限制上述馬達的旋轉。
圖1是針對本發明所涉及的車輛用轉向操縱裝置的第一實施方式，示意地表示電動動力轉向裝置的簡要結構的圖。圖2是針對該第一實施方式的車輛用轉向操縱裝置表示傳遞比可變機構的剖面構造的剖視圖。圖3是針對該傳遞比可變機構的鎖定機構表示平面構造的俯視圖。圖4是針對使該第一實施方式的車輛用轉向操縱裝置的鎖定機構工作的處理表示該處理的步驟的流程圖。圖5A 圖是針對該第一實施方式的車輛用轉向操縱裝置表示其動作例的時序圖。圖6是針對使本發明所涉及的車輛用轉向操縱裝置的第二實施方式的鎖定機構工作的處理表示該處理的步驟的流程圖。圖7是針對該第二實施方式的車輛用轉向操縱裝置的到達時間推定處理表示該處理的步驟的流程圖。圖8A 圖8D是針對該第二實施方式的車輛用轉向操縱裝置表示其動作例的時序圖。
具體實施例方式通過以下參照附圖對本發明的實施方式進行的詳細描述，本發明的上述以及其它目的、特征及優點會變得更加清楚，其中，對相同元素標注相同的標記。以下，參照附 圖對本發明的實施方式進行說明。以下，參照圖f圖5，對將本發明所涉及的車輛用轉向操縱裝置應用于所謂齒條輔助型電動動力轉向裝置的第一實施方式進行說明，該齒條輔助型電動動力轉向裝置通過對車輛的齒條軸賦予輔助力來輔助駕駛員的轉向操作。在圖1所示的電動動力轉向裝置中，若駕駛員操作方向盤1，則轉向軸2基于其轉向操縱力而旋轉。轉向軸2通過在與方向盤I連結的轉向柱軸3依次連結中間軸4以及小齒輪軸5而構成。在小齒輪軸5的下端部連結有齒輪箱6，該齒輪箱6將轉向軸2的旋轉轉換為齒條軸7的軸向的直線運動。然后，齒條軸7的直線運動經由與該齒條軸7的兩端連結的轉向橫拉桿(省略圖示)傳遞至轉向輪8，從而改變轉向輪8的轉向角、即車輛的行駛方向。另外，在該電動動力轉向裝置設置有用于檢測方向盤I的操作量、車輛的狀態量的各種傳感器。例如在轉向柱軸3設置有檢測方向盤I的轉向操縱角Θ s的轉角傳感器10。在小齒輪軸5設置有檢測作用于轉向軸2的轉矩τ的轉矩傳感器11。在車輛設置有檢測車輛的速度Vc的車速傳感器12。在該電動動力轉向裝置中，在齒條軸7設置有電動馬達9，并通過從電動馬達9對齒條軸7賦予轉矩來輔助駕駛員的轉向操縱。具體而言，根據轉矩傳感器11檢測的轉矩τ、以及車速傳感器12檢測的車輛的速度Vc來設定目標輔助力。然后，以使從電動馬達9對齒條軸7賦予的輔助力成為目標輔助力的方式，對供給至電動馬達9的電流進行反饋控制。另一方面，在該電動動力轉向裝置中，中間軸4分割為與轉向柱軸3連結的第一軸4a、和與小齒輪軸5連結的第二軸4b。在第一軸4a以及第二軸4b之間設置有使第一軸4a與第二軸4b的傳遞比可變的傳遞比可變機構30。如圖2所示，對于傳遞比可變機構30而言，在形成為近似有底圓筒狀的殼體33的內部收容有差動機構31以及馬達32。在殼體33的上壁部33a，形成有與第一軸4a花鍵結合的連結部33b。殼體33經由該連結部33b而與第一軸4a以能夠一體旋轉的方式連結。馬達32以其旋轉軸32a與殼體33的中心軸同軸的方式固定于殼體33。差動機構31是公知的波動齒輪機構，其具備一對同軸地并列設置的花鍵34、35、在花鍵34、35的內側與該花鍵34、35嚙合的花鍵36、以及使花鍵的嚙合部旋轉的波動發生器37。第一花鍵34以與馬達32的旋轉軸32a同軸的方式固定于殼體33的內部。第二花鍵35經由連結部件38而與第二軸4b連結。此外，分別形成于第一花鍵34、第二花鍵35的內齒被設定為具有相互不同的齒數。花鍵36以彎曲成橢圓狀的狀態配置于花鍵34、35的內側，其外齒分別與花鍵34、35的內齒分別局部地嚙合。在該差動機構31中，若第一花鍵34基于殼體33的旋轉而旋轉，則第一花鍵34的旋轉經由花鍵36而傳遞至第二花鍵35以及連結部件38。由此,第一軸4a的旋轉傳遞至第二軸4b。另外，波動發生器37配置于花鍵36的內部，其中央部與馬達32的旋轉軸32a連結。因此，若波動發生器37伴隨著馬達32的旋轉而旋轉，則花鍵36與花鍵34、35之間的嚙合部分旋轉。此時，反映第一花鍵34與第二花鍵35之間的齒數差，第二花鍵35相對于第一花鍵34相對旋轉。由此，馬達32的旋轉減速后傳遞至第二軸4b。因此，對第一軸4a的旋轉追加馬達32的旋轉后傳遞至第二軸4b，從而第一軸4a與第二軸4b之間的傳遞比被改變。在馬達32的上表面設置有鎖定機構40，該鎖定機構40通過機械式地限制旋轉軸32a的旋轉來限制傳遞比可變機構30的動作。如圖3所示，鎖定機構40具備固定于馬達32的旋轉軸32a的一端的環狀的鎖定支架42、以及用于將鎖定支架42的旋轉鎖定的鎖定桿43。鎖定支架42以其中心軸與馬達的旋轉軸32a同軸的方式配置。在鎖定支架42的外周面42a形成有供鎖定桿43卡合的多個卡合槽41。鎖定桿43配置于鎖定支架42的徑向外側，并被固定于馬達32的上表面的旋轉軸44支承為能夠旋轉。鎖定桿43的從被旋轉軸44支承的部分延伸至前端部43a的部分，被彈簧部件45施力以使之向朝向鎖定支架42的方向(圖中的箭頭al所示的方向)。在鎖定桿43的基端部43b連結有促動器46的驅動軸46a。促動器46因通電而吸引驅動軸46a，從而對鎖定桿43賦予與鎖定支架42分離的方向(箭頭a2所示的方向)上的轉矩。然后，在對促動器46通電的期間，鎖定桿43克服彈簧部件45的作用力而被保持在與鎖定支架42分離的位置。此時，因為馬達32的旋轉軸32a能夠旋轉，所以能夠通過馬達32的驅動來改變第一軸4a與第二軸4b之間的傳遞比。另一方面，若切斷對促動器46的通電，則鎖定桿43因彈簧部件45的作用力而朝箭頭al所示的方向旋轉，因此鎖定桿43的前端部43a抵接于鎖定支架42的外周面42a。此時，若鎖定支架42與馬達的旋轉軸32a —體地旋轉，則鎖定桿43的前端部43a與卡合槽41卡合, 從而限制鎖定支架42以及旋轉軸32a的旋轉。由此，限制傳遞比可變機構30的動作，從而成為第一軸4a和第二軸4b直接連結的狀態，因此不會在方向盤I的轉向操縱角與轉向輪8的轉向角之間產生偏差。如圖1所示，傳遞比可變機構30具備用于檢測馬達32的旋轉角Θ t的旋轉角傳感器13。旋轉角傳感器13的輸出被導入總括地對傳遞比可變機構30進行驅動的ECU (電子控制單元:Electronic Control Unit) 39。上述轉角傳感器10、轉矩傳感器11、以及車速傳感器12的輸出也被導入E⑶39。此外，E⑶39以具有存儲器39a等的微型計算機為中心而構成。E⑶39基于轉角傳感器10以及車速傳感器12的輸出來控制傳遞比可變機構30的馬達32的驅動。具體而言，根據轉角傳感器10檢測的轉向操縱角Θ s、以及車速傳感器12檢測的車輛的速度Vc，運算對第一軸4a追加的旋轉量的目標值亦即ACT指令角。另外，E⑶39根據旋轉角傳感器13檢測的馬達32的旋轉角Θ t運算實際對第一軸4a追加的旋轉量亦即實際ACT角。然后，E⑶39為了使實際ACT角追隨ACT指令角而控制馬達32。由此，對第一軸4a的旋轉追加馬達的旋轉后傳遞至第二軸4b，從而第一軸4a與第二軸4b之間的傳遞比被改變。另外，E⑶39根據轉矩傳感器11檢測的轉矩τ來控制傳遞比可變機構30的鎖定機構40的驅動。具體而言，E⑶39在通常狀態下對促動器46通電，在根據轉矩傳感器11檢測的轉矩τ而檢測到反向輸入轉矩時，切斷對促動器46的通電。以下，對使鎖定機構40工作的處理進行詳述。首先，在本實施方式的電動動力轉向裝置中，例如若在車輛行駛時，轉向輪8越上緣石而在轉向輪8受到過大的沖擊載荷，則該沖擊載荷作為反向輸入轉矩經由齒條軸7而傳遞至轉向軸2。該反向輸入轉矩經由小齒輪軸5、中間軸4的第二軸4b而傳遞至傳遞比可變機構30。 在傳遞比可變機構30中，如圖2所示，作用于第二軸4b的反向輸入轉矩經由連結部件38、第二花鍵35、花鍵36、以及波動發生器37而傳遞至馬達32的旋轉軸32a。此時，馬達32根據作用于旋轉軸32a的反向輸入轉矩的大小而如以下的f 3所示地動作。此外，在以下的廣3中，馬達工作極限轉矩τ ml表示馬達32克服反向輸入轉矩而使旋轉軸32a能夠朝正常的指令方向旋轉的反向輸入轉矩的上限值。另外，馬達極限保持轉矩τπ Oτπι )表示能夠使旋轉軸32a克服馬達32的驅動力而朝與正常的指令方向相反的方向旋轉的反向輸入轉矩的下限值。1.反向輸入轉矩為馬達工作極限轉矩Tml以下的情況。該情況下，旋轉軸32a能夠因馬達32的驅動力而朝正常的方向旋轉。2.反向輸入轉矩超過馬達工作極限轉矩τ ml且小于馬達極限保持轉矩τ m2的情況。該情況下，旋轉軸32a不能因馬達32的驅動力而朝正常的方向旋轉，看起來停止。3.反向輸入轉矩在馬達極限保持轉矩τ m2以上的情況。該情況下，旋轉軸32a因反向輸入轉矩而朝與正常的方向相反的方向旋轉。于是，只要在作用于馬達32的旋轉軸32a的反向輸入轉矩達到馬達極限保持轉矩τ m2之前考慮響應延遲而使鎖定機構40工作，便能夠抑制方向盤I的轉向操縱角與轉向輪8的轉向角之間的偏差。接下來，參照圖4對E⑶39執行的使鎖定機構40工作的處理的步驟進行說明。此外，圖4所示的處理在鎖定機構40的促動器46被通電的期間以規定的運算周期Tc被反復執行。如圖4所示，E⑶39首先利用轉矩傳感器11檢測作用于轉向軸2的轉矩τ (步驟SI)，并根據檢測到的轉矩τ運算其變化速度V τ (步驟S2)。在步驟S2中，E⑶39求出例如通過步驟SI的處理此次檢測到的轉矩與存儲于存儲器39a中的上次檢測到的轉矩的差值，并將該差值除以運算周期Tc，從而運算轉矩的變化速度Vt。接下來，在步驟S3中，E⑶39將此次檢測到的轉矩τ的值存儲于存儲器39a中。在圖4所示的處理中，該步驟S3的處理每次都被執行，因此檢測到的轉矩τ的時間序列式的數據存儲于存儲器39a中。接下來，在步驟S4中，E⑶39判斷檢測轉矩τ的變化速度V τ是否超過規定速度V τ a，在檢測轉矩τ的變化速度V τ為規定速度Vxa以下的情況下(步驟S4:否)，判斷為未產生反向輸入轉矩，從而使處理返回步驟SI。另一方面，在檢測轉矩τ的變化速度V τ超過規定速度V τ a的情況下(步驟S4:是)，ECU39判斷為產生反向輸入轉矩，并根據轉矩的變化速度V τ運算作用于轉向軸2的轉矩τ達到轉矩判定值Tth為止的推定時間Te (步驟S5)。轉矩判定值τ th被設定為上述馬達工作極限轉矩τπι 。另外，在步驟S5中，E⑶39具體而言根據以下的公式(I)運算推定時間Te。Te = ( τ th- τ ) / V τ...(I) 接下來，在步驟S6中，E⑶39判斷推定時間Te是否在規定時間Ta以下，在推定時間Te為規定時間Ta以下的情況下(步驟S6:是)，使鎖定機構40工作(步驟S7)。另一方面，在推定時間Te超過規定時間Ta的情況下(步驟S6:否)，Ε⑶39使處理返回步驟SI。此外，作為與鎖定機構40的響應延遲對應的時間而預先通過實驗等來設定規定時間Ta。接下來,參照圖5Α 圖對本實施方式所涉及的電動動力轉向裝置的動作例(作用)進行說明。如圖5Α所示，例如若在時刻t0對轉向輪8賦予過大的沖擊載荷而對轉向軸2作用反向輸入轉矩，則在時刻t0以后，作用于轉向軸2的轉矩τ上升。而且，如圖5Β所示，在轉矩τ的變化速度V τ超過規定速度VTa的情況下，E⑶39檢測反向輸入轉矩。另外，如圖5C所示，E⑶39根據轉矩τ的變化速度V τ運算作用于轉向軸2的轉矩τ達到轉矩判定值τ th為止的推定時間Te。此外,在時刻t0,因為運算出的推定時間Te比規定時間Ta長，所以圖所示，鎖定機構40未工作。此后，如圖5C所示，若在時刻t2運算出的推定時間Te縮短至規定時間Ta，則如圖所示，在此時刻，ECU39輸出使鎖定機構40工作的指令。在本實施方式中，因為考慮鎖定機構40的響應延遲而設定規定時間Ta，所以即使從時刻t2到實際上馬達32的旋轉被限制的時刻t3為止，產生了因鎖定機構40的響應延遲而引起的時間Tp的時滯，也能夠在轉矩τ達到馬達極限保持轉矩τ m2之前限制馬達32的旋轉。具體而言，在作用于轉向軸2的轉矩τ處于圖5Α中點陰影線所示的“ Tth < τ < τ m2”的范圍內時，能夠限制馬達32的旋轉。即、能夠在對馬達32的旋轉軸32a作用馬達極限保持轉矩τ m2之前使鎖定機構40工作。于是，本實施方式的電動動力轉向裝置能夠抑制因鎖定機構40的響應延遲而引起的方向盤I的轉向操縱角與轉向輪8的轉向角之間的偏差，從而能夠提高車輛的轉向操縱性。
另一方面，如圖5A中雙點劃線所示，若作用于轉向軸2的轉矩τ在達到轉矩判定值τ th前降低，則如圖5B中雙點劃線所示，在時刻tl轉矩的變化速度V τ降至規定速度
Vτ a以下。該情況下，如圖中雙點劃線所示，E⑶39不輸出使鎖定機構40工作的指令。即、即使在根據檢測轉矩τ的變化速度Vt檢測到反向輸入轉矩的情況下，鎖定機構40也不在未對馬達32作用馬達極限保持轉矩τπ 的狀況下工作。由此，本實施方式的電動動力轉向裝置能夠抑制鎖定機構40的誤動作。如以上說明這樣，采用本實施方式所涉及的電動動力轉向裝置能夠獲得以下效
果O(I)本實施方式的電動動力轉向裝置在作用于轉向軸2的轉矩的變化速度V τ超過規定速度V τ a時，根據轉矩的變化速度V τ推定作用于轉向軸2的轉矩達到轉矩判定值τ th的時間Te。然后，以推定時間Te在規定時間Ta以內的情況為條件,利用鎖定機構40限制馬達32的旋轉。因為已對該規定時間Ta考慮了鎖定機構40的響應延遲，所以能夠抑制因鎖定機構40的響應延遲引起的方向盤I的轉向操縱角與轉向輪8的轉向角之間的偏差，因此車輛的轉向操縱性提高。另外，在未對馬達32作用馬達極限保持轉矩τ m2的狀況下，不利用鎖定機構40限制馬達32的旋轉，因此能夠抑制鎖定機構40的誤動作。此外，因為能夠降低馬達32所承受的載荷，所以能夠實現馬達32的小型化和低成本化。(2)將轉矩判定值Tth設定為馬達工作極限轉矩τ ml，換言之設定為馬達32克服反向輸入轉矩而能夠朝正常的方向旋轉的反向輸入轉矩的上限值。由此，在對馬達32作用馬達極限保持轉矩τ m2前，即在馬達的旋轉軸32a因反向輸入轉矩而朝與正常的方向相反的方向旋轉前，能夠利用鎖定機構40可靠地限制馬達32的旋轉。由此，能夠更可靠地抑制因鎖定機構40的響應延遲引起的方向盤I的轉向操縱角與轉向輪8的轉向角之間的偏差。
接著，對本發明的第二實施方式進行說明。此外，第二實施方式的電動動力轉向裝置的基本構成與圖1所例示的電動動力轉向裝置相同。本實施方式的ECU39在轉矩傳感器11檢測的轉矩τ的變化速度V τ為規定速度Vxa以下時求出轉矩τ的變化的加速度A τ這方面與第一實施方式不同。在本實施方式中，作為表示與轉矩τ的變化速度Vt不同的轉矩τ的變化方式的轉矩參數而使用該轉矩τ的變化的加速度Ατ。而且，根據轉矩τ的變化的加速度A τ推定對馬達32作用馬達工作極限轉矩τ ml為止的時間，在推定時間為規定時間Ta以下的情況下利用機構40限制馬達32的旋轉。以下，參照圖6、圖7以及圖8A 圖8D對其詳細內容進行說明。首先，參照圖6對E⑶39執行的使鎖定機構40工作的處理的步驟進行說明。此外，在該處理中，通過對與圖4所例示的處理相同的處理標注相同的標記而省略其說明，以下，以兩者的不同點為中心進行說明。如圖6所示，E⑶39在運算出作用于轉向軸2的轉矩τ的變化速度V τ后(步驟S2)，將此次檢測到的轉矩τ的值、以及運算出的轉矩τ的變化速度V τ的值存儲于存儲器39a中(步驟S8)。在圖6所示的處理中，因為該步驟S8的處理每次都被執行，所以轉矩τ以及其變化速度V τ的各自的時間序列式的數據存儲于存儲器39a中。接下來，在步驟S4中，E⑶39判斷轉矩τ的變化速度V τ是否超過規定速度V τ a，在轉矩τ的變化速度
Vτ為規定速度V τ a以下的情況下(步驟S4:否)，執行到達時間推定處理(步驟S9)。
如圖7所示，在到達時間推定處理中，E⑶39首先運算作用于轉向軸2的轉矩τ的變化的加速度A τ (步驟S10)。具體而言，根據以下的公式(2)運算作用于轉向軸2的轉矩的變化的加速度A τ。A τ = (V τ (η)—V τ (η_1)) / Tc...(2)其中，(η)為此次的值，(η-1)為上次的值。接下來，在步驟Sll中，E⑶39根據作用于轉向軸2的轉矩τ、其變化速度Vt、以及其變化的加速度A τ運算作用于轉向軸2的轉矩τ達到轉矩判定值τ th為止的推定時間Te。具體而言，根據以下的公式(3)運算推定時間Te。Te = ( τ th- τ ) / V τ + fl ( τ ) + f2 (V τ ) + f3 (A τ )…(3)此外，以轉矩τ為變量的第一函數f I (τ)、以轉矩τ的變化速度V τ為變量的第二函數f2 (Vt)、以及以轉矩τ的變化的加速度Ατ為變量的第三函數f3 (A τ )例如能夠如以下的公式(4) (6)進行定義。此外，B1、B2、C1、C2、D1、D2為常量，并通過預先實驗等被設定，以能夠運算作用于轉向軸2的轉矩達到轉矩判定值τ th為止的推定時間Te。fl ( τ ) = BlX τ 2 + B2…(4)f2 (V τ ) = ClXV τ 2 + C2…(5)f3 (A τ ) = DlXA τ 2 + D2…(6)在這樣運算出推定時間Te后，E⑶39在圖6所示的步驟S6中判斷推定時間Te是否在規定時間Ta以下，在推定時間Te為規定時間Ta以下的情況下(步驟S6:是)，利用鎖定機構40限制馬達32的旋轉(步驟S7)。接下來,參照圖8A 圖8D對本實施方式所涉及的電動動力轉向裝置的動作例(作用)進行說明。如圖8A所示，例如當在時刻tlO對轉向輪8賦予過大的沖擊載荷而對轉向軸2作用反向輸入轉矩時，作用于轉向軸2的轉矩τ以與經過時間的乘方成比例的方式急劇上升。該情況下，第一實施方式的E⑶39在轉矩τ的變化速度V τ超過規定速度V τ a的時刻tl2運算推定時間Te。但是，在如本實施方式這樣的轉矩τ急劇上升的情況下，可以判定出在時刻tl2運算出的推定時間Te此時在規定時間Ta以下。該情況下，如圖8D所示，ECU39在時刻tl2的時刻發出使鎖定機構40工作的指令。但是，由于因鎖定機構40的響應延遲引起的時滯，鎖定機構40實際上是在從時刻tl2經過規定時間Tp后的時刻tl4的時刻工作。由此，鎖定機構40的響應未趕上作用于轉向軸2的轉矩τ的上升速度，可能會導致只能在作用于馬達32的轉矩τ超過馬達極限保持轉矩τ m2后才能限制馬達32的旋轉。在該方面，本實施方式的E⑶39在轉矩τ的變化速度V τ在規定速度ViaWT的期間、即從時刻tio到時刻tl2為止的期間根據作用于轉向軸2的轉矩τ、其變化速度
Vτ、以及其變化的加速度A τ，如圖8D所示地運算推定時間Te。在該運算中，與第一實施方式的推定時間Te的運算相比使用 了較多的參數，因此能夠更準確地對推定時間Te進行推定。因此，若推定時間Te在轉矩τ的變化速度V τ未超過規定速度V τ a的時刻tl I的時刻達到規定時間Ta，則如圖8D所示，E⑶39輸出使鎖定機構40工作的指令。由此，在作用于轉向軸2的反向輸入轉矩以與經過時間的乘方成比例的方式急劇上升的情況下，也能夠通過在作用于轉向軸2的轉矩τ處于圖8Α中點陰影線所示的“ Tth < τ < τπ ”的范圍內時使鎖定機構40工作，限制馬達32的旋轉。即、能夠通過在對馬達32作用馬達極限保持轉矩τ m2之前使鎖定機構40實際工作，限制馬達32的旋轉。于是，能夠更可靠地抑制因鎖定機構40的響應延遲引起的方向盤I的轉向操縱角與轉向輪8的轉向角之間的偏差，從而能夠進一步提高車輛的轉向操縱性。如以上說明所述，采用本實施方式所涉及的電動動力轉向裝置，除了第一實施方式的(I)以及(2)的效果之外，還能獲得以下的效果。(3)在作用于轉向軸2的轉矩τ的變化速度V τ在規定速度V τ a以下時，求出轉矩τ的變化的加速度Ατ。另外，根據求出的加速度At推定轉矩τ達到轉矩判定值τ th的時間Te。然后，以該推定時間Te在規定時間Ta以內的情況為條件利用鎖定機構40限制馬達32的旋轉。由此，能夠更可靠地捕捉對轉向軸2作用超過轉矩判定值τ th的反向輸入轉矩的情況而使鎖定機構40工作。由此，能夠更可靠地抑制方向盤I的轉向操縱角與轉向輪8的轉向角之間的偏差，從而能夠進一步提高車輛的轉向操縱性。此外，對于上述各實施方式而言，還能夠通過適當地改變上述各實施方式而以下述的方式來實施。在上述第二實施方式中，作為表示與作用于轉向軸2的轉矩τ的變化速度Vt不同的轉矩τ的變化方式的轉矩參數，使用轉矩τ的變化的加速度A τ。也可以代替該加速度Ατ而例如檢測作用于轉向軸2的轉矩τ的推移傾向，并將該推移傾向作為轉矩參數而使用。該情況下，進行圖案匹配，即比較檢測到的轉矩τ的推移傾向、和預先準備的推移圖案，從而運算轉矩τ達到轉矩判定值Tth為止的推定時間。通過這樣的方法也能夠適當地檢測超過轉矩判定值τ th的轉矩是否作用于轉向軸2的情況。
在上述各實施方式中，將轉矩判定值τ th設定為馬達工作極限轉矩τ ml，但是只要是比馬達極限保持轉矩τπ 小的值，便能夠設定為任意的值。也可以以作用于轉向軸2的轉矩τ的變化速度V τ超過規定速度V τ a的情況為條件，利用鎖定機構40限制馬達32的旋轉。該情況下，在上述的圖4中所例示的處理中，省略步驟S5以及S6的處理即可。在上述各實施方式中，作為檢測作用于轉向軸2的轉矩的轉矩檢測部，而利用電動動力轉向裝置的轉矩傳感器11，但是本發明不限定于這樣的方式。例如，可以代替轉矩傳感器11而設置新的轉矩傳感器，也可以適當地改變轉矩傳感器11的配置。另外，也可以根據電動動力轉向裝置的電動馬達9的電流值推定作用于轉向軸的轉矩。總之，能夠檢測作用于轉向軸2的轉矩即可。在上述實施方式中，將傳遞比可變裝置30設置于中間軸4，但是例如也可以將傳遞比可變裝置30設置于轉向柱軸3或小齒輪軸5。在上述實施方式中，動力轉向裝置是利用電動馬達9的驅動力作為輔助力的所謂電動動力轉向裝置，但是也可以代替上述裝置而例如是利用油壓作為輔助力的液壓式動力轉向裝置。上述實施方式的動力轉向裝置是對齒條軸7賦予電動馬達9的輔助力的結構，但是輔助力也可以賦予在轉向操縱傳遞系統的任意位置。例如也可以是對小齒輪軸5或轉向柱軸3賦予輔助力的結構的動力轉向裝置。
權利要求
1.一種車輛用轉向操縱裝置，其特征在于，具備 傳遞比可變機構，其通過在對方向盤側的第一軸的旋轉追加馬達的旋轉后傳遞至轉向輪側的第二軸，從而使所述第一軸與所述第二軸之間的傳遞比可變； 鎖定機構，其機械式地限制所述馬達的旋轉； 轉矩檢測部，其檢測作用于所述第一軸或者所述第二軸的轉矩；以及 控制部，其在所述轉矩檢測部檢測出的檢測轉矩的變化速度超過規定速度時，利用所述鎖定機構限制所述馬達的旋轉。
2.根據權利要求I所述的車輛用轉向操縱裝置，其特征在于， 所述控制部將比能夠使所述馬達克服該馬達的驅動力而朝與正常的旋轉方向相反的方向旋轉的反向輸入轉矩的下限值小的值，作為轉矩判定值，在所述檢測轉矩的變化速度超過所述規定速度時，根據所述轉矩的變化速度推定所述檢測轉矩達到所述轉矩判定值的時間，并以推定出的時間在規定時間以內的情況為條件，利用所述鎖定機構限制所述馬達的旋轉。
3.根據權利要求2所述的車輛用轉向操縱裝置，其特征在于， 所述轉矩判定值被設定為所述馬達克服反向輸入轉矩而能夠朝正常的旋轉方向旋轉的反向輸入轉矩的上限值。
4.根據權利要求2或3所述的車輛用轉向操縱裝置，其特征在于， 所述控制部求出表示與所述檢測轉矩的變化速度不同的所述檢測轉矩的變化方式的轉矩參數，并且根據所述轉矩參數推定所述檢測轉矩達到所述轉矩判定值的時間，以推定出的時間在所述規定時間以內的情況為條件，利用所述鎖定機構限制所述馬達的旋轉。
5.根據權利要求4所述的車輛用轉向操縱裝置，其特征在于， 所述控制部求出所述檢測轉矩的變化的加速度來作為所述轉矩參數。
全文摘要
本發明提供車輛用轉向操縱裝置。在轉向軸(2)的中途設置有傳遞比可變機構(30)，該傳遞比可變機構(30)通過在對方向盤(1)側的第一軸(4a)的旋轉追加馬達的旋轉軸的旋轉后傳遞至轉向輪(8)側的第二軸(4b)，從而使第一軸(4a)與第二軸(4b)之間的傳遞比可變。在傳遞比可變機構(30)設置有用于限制其動作的鎖定機構。在檢測到作用于轉向軸(2)的轉矩的變化速度超過規定速度的情況時，推定作用于轉向軸(2)的轉矩達到轉矩判定值為止所需要的時間。以該推定時間在規定時間以內的情況為條件，使傳遞比可變機構(30)的鎖定機構工作。
文檔編號B62D113/00GK103253296SQ20131003429
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月29日 優先權日2012年2月20日
發明者山川知也, 本山聰 申請人:株式會社捷太格特