转向控制设备.pdf

一种转向控制设备，设置有第一转向机构和第二转向机构，所述第一转向机构和第二转向机构用于辅助由驾驶员通过方向盘施加的转向力。所述第一转向机构采用第一电动马达向齿轮轴施加转动转矩，并且所述第二转向机构使用液压向齿杆施加推力。

1.  一种转向控制设备，包括：
方向盘；
齿杆，其可动作地连接至转向车轮，以使所述转向车轮转向；
齿轮轴，其通过齿轮可动作地连接至所述齿杆，以形成齿条齿轮机构；
第一转向机构，其包括被配置为向所述齿轮轴施加转动转矩以使所述转向车轮转向的第一电动马达；
第二转向机构，其包括向所述齿杆施加推力以使所述转向车轮转向的液压动力缸、流体连接至所述动力缸的油泵、以及驱动所述油泵的第二电动马达；
检测装置，其可动作地连接至所述方向盘，以使得所述检测装置检测所述方向盘的转向信息；以及
马达控制装置，其基于来自所述检测装置的检测信号控制所述第一电动马达和所述第二电动马达。

2.  根据权利要求1所述的转向控制设备，其特征在于，
所述方向盘和所述转向车轮彼此机械分离；
所述检测装置被配置为检测所述方向盘的转向量；以及
所述马达控制装置基于表示所述转向量的检测值控制所述第一电动马达和所述第二电动马达。

3.  根据权利要求2所述的转向控制设备，其特征在于，还包括：
第一转向轴，其连接至所述方向盘；
第二转向轴，其连接至所述齿轮轴；以及
动力连接断开机构，其被配置在所述第一转向轴和所述第二转向轴之间，用于连接和断开从所述第一转向轴向所述第二转向轴的动力传输，所述动力连接断开机构响应于所述第一转向机构和所述第二转向机构中的至少一个发生故障的判断，将所述第一转向轴和所述第二转向轴连接在一起。

4.  根据权利要求3所述的转向控制设备，其特征在于，
所述动力缸包括一对压力室，以及
将所述油泵连接至所述压力室，以选择性地向所述压力室供给工作油。

5.  根据权利要求4所述的转向控制设备，其特征在于，
所述油泵为可逆泵。

6.  根据权利要求4所述的转向控制设备，其特征在于，
所述油泵为单向泵。

7.  根据权利要求4所述的转向控制设备，其特征在于，
所述第二转向机构包括在建立和禁止两个压力室间的流体连通之间进行切换的故障安全阀；以及
响应于所述第二转向机构发生故障的判断，所述故障安全阀建立两个压力室之间的流体连通。

8.  根据权利要求7所述的转向控制设备，其特征在于，
响应于所述第二转向机构发生故障的判断，所述马达控制装置停止所述第二电动马达。

9.  根据权利要求1所述的转向控制设备，其特征在于，还包括：
减速齿轮，其被可动作地配置在所述第一电动马达和所述齿轮轴之间，其中所述第一电动马达被配置为通过所述减速齿轮向所述齿轮轴施加转动转矩。

10.  根据权利要求9所述的转向控制设备，其特征在于，还包括：
转向车轮角度传感器，其被设置在所述齿轮轴上，以检测所述转向车轮的转向角度，其中所述转向车轮角度传感器被设置在相对于所述齿轮与所述减速齿轮相反的一侧上，并且所述马达控制装置还基于来自所述检测装置的检测信号和来自所述转向车轮角度传感器的检测到的转向车轮转向角度，控制所述第一电动马达和所述第二电动马达。

11.  根据权利要求9所述的转向控制设备，其特征在于，还包括：
转向车轮角度传感器，其被设置在所述齿轮轴上，以检测所述转向车轮的转向角度，其中所述转向车轮角度传感器被设置在相对于所述齿轮的包括所述减速齿轮的一侧上，并且所述马达控制装置还基于来自所述检测装置的检测信号和来自所述转向车轮角度传感器的检测到的转向车轮转向角度，控制所述第一电动马达和所述第二电动马达。

12.  根据权利要求1所述的转向控制设备，其特征在于，
所述马达控制装置进一步控制所述第一电动马达，以使得将与车辆的运行状况相对应的适当的转动转矩施加至所述齿轮轴，并且所述马达控制装置进一步控制所述第二电动马达，以使得将用于辅助由所述第一转向机构施加的转向力的转向辅助力施加至所述齿杆。

13.  根据权利要求1所述的转向控制设备，其特征在于，还包括：
车辆速度传感器，其检测车辆速度，其中当所述车辆速度传感器检测到的车辆速度等于或大于预定值时，所述马达控制装置停止所述第二电动马达的驱动力并仅驱动所述第一电动马达。

14.  一种转向控制设备，包括：
方向盘；
齿杆，其可动作地连接至转向车轮，以使所述转向车轮转向；
齿轮轴，其通过齿轮可动作地连接至所述齿杆，以形成齿条齿轮机构；
用于向所述齿轮轴施加转动转矩的部件；
用于使用液压向所述齿杆施加推力的部件；
检测装置，用于检测所述方向盘的转向信息；以及
控制装置，用于基于来自所述检测装置的检测信号，对用于施加所述转动转矩的部件和用于施加所述推力的部件进行控制。

转向控制设备
技术领域
本发明通常涉及一种车辆中使用的转向控制设备。更具体地，本发明涉及设置了两个转向力辅助装置的转向控制设备。
背景技术
很多车辆设置有转向力辅助装置，以帮助驾驶员对车辆进行转向。日本专利公报特开2004-243988公开了车辆中所使用的相关转向控制设备的一个示例。在该公报中公开的设备使用具有例如两个独立的转向辅助单元的冗余转向系统(redundantsteering system)，这两个独立的转向辅助单元具有各自连接至电动马达的一对齿轮轴(pinion shaft)。利用这种系统，如果一个转向辅助单元出现故障，则通过另一个转向辅助单元仍可以保持转向辅助功能。
发明内容
已经发现在上述公报所公开的转向控制设备中，转向辅助单元的其中一个的齿条齿轮机构的啮合位置通常不适合另一个转向辅助单元。换句话说，即使转向辅助单元的其中一个的齿条齿轮机构的啮合位置是适当的，然而该位置对于另一个单元的齿条齿轮机构而言不是适当的啮合位置。更具体地，当转向辅助单元的其中一个的齿条齿轮机构啮合时，该单元的齿轮轴对齿杆(rack bar)施加转动转矩，以使得齿条齿轮机构的啮合出现在适当位置。通常，由于在小齿轮齿和齿条齿之间存在啮合间隙，因此当齿轮轴转动时在减小啮合间隙的方向上施加用于使齿杆扭曲(转动)的转矩，并将转动转矩传输至齿杆。由齿杆的该扭曲产生的一个单元的齿条齿轮机构的啮合位置对于另一个单元的条齿轮机构而言不是适当的啮合位置。结果，在传输转向辅助力时，该另一个单元的齿条齿轮机构导致了传输损耗。
考虑到上述公报公开的转向控制设备的上述缺陷，提供了一种转向控制设备，其主要包括：方向盘、齿杆、齿轮轴、第一转向机构、第二转向机构、检测装置和马达控制装置。所述齿杆可动作地连接至转向车轮，以使所述转向车轮转向。所述齿轮轴通过齿轮可动作地连接至所述齿杆，以形成齿条齿轮机构。第一转向机构包括被配置为向所述齿轮轴施加转动转矩以使所述转向车轮转向的第一电动马达。第二转向机构包括向所述齿杆施加推力以使所述转向车轮转向的液压动力缸、流体连接至所述动力缸的油泵、以及驱动所述油泵的第二电动马达。检测装置可动作地连接至所述方向盘，以使得所述检测装置检测所述方向盘的转向信息。马达控制装置基于来自所述检测装置的检测信号控制所述第一电动马达和所述第二电动马达。
本发明还提供一种转向控制设备，包括：方向盘；齿杆，其可动作地连接至转向车轮，以使所述转向车轮转向；齿轮轴，其通过齿轮可动作地连接至所述齿杆，以形成齿条齿轮机构；用于向所述齿轮轴施加转动转矩的部件；用于使用液压向所述齿杆施加推力的部件；检测装置，用于检测所述方向盘的转向信息；以及控制装置，用于基于来自所述检测装置的检测信号，对用于施加所述转动转矩的部件和用于施加所述推力的部件进行控制。
附图说明
图1是根据第一实施例的整个转向控制设备的简单示意图；
图2是示出转向车轮角度传感器的安装位置的根据第一实施例的转向控制设备的局部展开图；
图3是用于对来自转向车轮角度传感器的输出信号的循环周期和来自旋转变压器(resolver)的输出信号的循环周期进行比较的图；
图4是根据第二实施例的整个转向控制设备的简单示意图；
图5是示出转向车轮角度传感器的安装位置的根据第二实施例的转向控制设备的局部展开图；
图6是根据第三实施例的整个转向控制设备的简单示意图；以及
图7是根据第四实施例的整个转向控制设备的简单示意图。
具体实施方式
现在将参考附图说明本发明的优选实施例。根据本公开，对于本领域的技术人员来说显然可知，以下对本发明的实施例的说明仅是示例性的，并且目的不是为了限制由所附权利要求书及其等同物所限定的本发明。在所有示例说明的实施例中，所呈现的转向控制设备例如用在车辆的齿条齿轮(rack andpinion)转向设备中。
首先参考图1～3，其示出根据第一实施例的转向控制设备。如图1所示，该转向控制设备是方向盘1与一对转向车轮2L和2R分离的所谓的线控转向设备(steer-by-wire steering apparatus)。然而，转向控制设备不局限于线控转向系统，并且转向控制设备还可以用在提供转向辅助力的其它类型的转向设备(电动转向)中。转向控制设备主要包括第一转向轴3、转向角度传感器4、齿杆5、齿轮轴6、第二转向轴7、第一转向机构8、转向车轮角度传感器9、第二转向机构10和离合器11。齿轮轴6和齿杆5构成齿条齿轮机构。
因此，转向控制设备具有用于辅助由驾驶员通过方向盘1施加的转向力的第一转向机构8和第二转向机构10。如下面所述，第一转向机构8采用电动马达向齿轮轴6施加转矩，第二转向机构10采用液压向齿杆5施加推力。在该转向控制设备中，第二转向机构10被配置为使用液压在轴向上推动齿杆5，这不会引起齿杆5扭曲。结果，不会损坏齿轮轴6和齿杆5之间的啮合，因此当在齿轮轴6和齿杆5之间传输转向辅助力时不会出现传输损耗。
第一转向轴3连接至方向盘1。转向角度传感器4设置在第一转向轴3上，并且用于检测方向盘1的转向角度。齿杆5耦合至转向车轮2L和2R。齿杆5具有沿着齿杆5的预定轴向范围延伸的一组齿条齿，以构成齿条5a。齿轮轴6具有构成行星齿轮(piniongear)6a的一组小齿轮齿。该行星齿轮6a与齿条5a啮合。行星齿轮6a和齿条5a构成齿条齿轮机构。齿轮轴6通过行星齿轮6a连接至齿杆5。第二转向轴7通过齿轮轴6连接至齿杆5。第一转向机构8连接至齿轮轴6。第一转向机构8被配置为通过基于来自转向角度传感器4的检测值向齿轮轴6施加转动转矩来生成转向力。转向车轮角度传感器9设置在齿轮轴6上。转向车轮角度传感器9用于检测转向车轮2L和2R的转向角度(实际的转向车轮角度)。第二转向机构10连接至齿杆5。第二转向机构10被配置为通过基于来自转向角度传感器4的检测值对齿杆5施加推力来生成转向力。当第一转向机构8和第二转向机构10的其中至少一个出现故障时，离合器11将第一转向轴3连接至第二转向轴7。换句话说，在该示出的实施例的转向控制设备中，离合器11用作为故障安全动力连接/断开机构。
反作用力生成马达13通过具有预定减速比的齿轮减速机构连接至第一转向轴3。反作用力生成马达13通过伪(pseudo)反作用力控制装置12连接至转向角度传感器4，其中该伪反作用力控制装置12被配置为与第一转向力控制装置19和第二转向力控制装置23(稍后所述)进行相互通信。反作用力生成马达13和减速机构构成了反作用力致动器。转矩传感器14也设置在第一转向轴3上，并且用于检测从方向盘1给予的转向转矩。将由转矩传感器14检测到的信息给送至伪反作用力控制装置12，并且该信息用于计算伪转向反作用力(稍后进行说明)。
伪反作用力控制装置12基于来自转向角度传感器4和转矩传感器14的检测值以及来自第一转向力控制装置19、第二转向力控制装置23和车辆速度传感器28的信息，来控制反作用力生成马达13。当第一转向机构8和第二转向机构10均正常工作时(下文称之为“正常状况”)，即当离合器11未连接并且驾驶员利用方向盘1进行转向时，反作用力生成马达13用于向方向盘1施加人工转向反作用力，从而使驾驶员体验到与常规转向系统(下文中，“常规转向系统”是指方向盘1和转向车轮2L和2R机械连接的转向系统)的转向感觉相类似的转向感觉。简言之，反作用力生成马达13模仿从路面传输至转向车轮2L和2R的转向反作用力。
第一转向机构8包括设置在齿轮轴6上的减速齿轮15和通过减速齿轮15连接至齿轮轴6的第一转向力生成马达16。减速齿轮15被配置为提供充足的减速比，同时占用有限的空间。减速齿轮15包括蜗轮17和蜗轴18。蜗轮17设置在齿轮轴6的外圆周部分上。蜗轴18同轴地设置在第一转向力生成马达16的驱动轴上。减速齿轮15被配置为通过用树脂材料制成蜗轮17的咬合部分来减少由蜗轮17与蜗轴18的啮合所引起的齿轮噪声。
第一转向力生成马达16通过第一转向力控制装置19(被配置为使得能够与其它控制设备12和23进行通信)连接至转向车轮角度传感器9。第一转向力控制装置19基于来自转向车轮角度传感器9的检测值和来自其它控制装置12和23的信息(例如，来自转向角度传感器4等的其它传感器的检测值)，来控制第一转向力生成马达16。在正常状况下，对第一转向力生成马达16进行控制(驱动)，从而将与车辆的驱动状态相对应的所需且适当的转向力给至齿轮轴6。
相反，在如第二转向机构10(稍后所述)发生故障并且离合器11处于连接状态等的异常状况下，来自第一转向力生成马达16的转矩用于辅助从方向盘1给予的转向力。换句话说，基于来自其它控制装置12和23的信息(例如，来自转矩传感器14的检测值)，对第一转向力生成马达16进行控制(驱动)以使得向齿轮轴6施加转向辅助力，从而辅助从方向盘1给予的转向力。
如图1和图2所示，转向车轮角度传感器9设置在齿轮轴6的相对于行星齿轮6a与减速齿轮15相反的一侧的末端部分上。转向车轮角度传感器9被配置为基于齿轮轴6相对于齿轮轴6的径向的转动角度，来检测转向车轮2L和2R的实际转向角度。转向车轮角度传感器9不局限于基于齿轮轴6的转动角度检测转向车轮2L和2R的实际转向角度。例如，基于齿杆5的移动量检测转向车轮2L和2R的实际转向角度也是可以接受的。
第二转向机构10包括动力缸20、油泵21和第二转向力生成马达22。动力缸20被配置为基于一对压力室P1和P2之间的压力差来对齿杆5施加推力。油泵21具有分别通过管24a和24b连接至压力室P1和P2的一对出口21a和21b。油泵21是已知的可逆泵，其被配置为通过在前向或反向上转动来选择性地向压力室P1或压力室P2输送工作油。第二转向力生成马达22用于驱动和控制油泵21。
动力缸20包括缸管20a和活塞20b。缸管20a被配置为从外部包围齿杆5。活塞20b安装在齿杆5的外周上。活塞20b将缸管20a内的空间划分为两个独立室，即压力室P1和P2。
第二转向力生成马达22连接至第二转向力控制装置23，该第二转向力控制装置23被配置为使得它能够与其它控制装置12和19进行通信。第二转向力控制装置23基于来自其它控制装置12和19的信息，对第二转向力生成马达22进行控制。通过转动地驱动油泵21，第二转向力生成马达22用于生成动力缸20的压力室P1和P2之间的压力差，从而对齿杆5施加推力。在正常状况下，基于来自其它控制装置12和23的信息(例如，来自转矩传感器14的检测值)，向齿杆5施加推力作为用于辅助由第一转向机构8施加的转向力的转向辅助力。
同时，在第一转向机构8发生故障并且离合器11连接的异常状况下，使用基于压力室P1和P2之间的压力差的转向辅助力来辅助从方向盘1给予的转向力。
将用作用于检测转向力生成马达16的转动角度的马达转动角度传感器的旋转变压器(未示出)设置在转向力生成马达16内。将表示检测到的马达16的转动角度的来自旋转变压器的输出信号给送至第一转向力控制装置19，并用于驱动/控制马达16。
连通通路24c用来允许压力室P1和P2之间的直接流体连通。将连通通路24c配置在第二转向机构10的管24a和24b之间，并且将故障安全阀25配置在连通通路24c中。在紧急状况下，例如，当第二转向力生成马达22发生故障时，第二转向力控制装置23打开故障安全阀25，以使得压力室P1和P2彼此流体连通。
现在将基于图1说明根据本实施例的转向控制设备的操作。在正常状况下，离合器11未连接，并且第一转向轴3的转动没有直接传输至第二转向轴7。代替地，由转向角度传感器4检测第一转向轴3的转动角度。然后，第一转向力控制装置19将基于检测到的转动角度所生成的控制信号发送至第一转向力生成马达16。将基于控制信号从第一转向力生成马达16输出的转动转矩通过减速齿轮15传输至齿轮轴6。由此得到的齿轮轴6的转动使齿杆5在轴向上移动，从而基于从方向盘1给予的转向角度使转向车轮2L和2R转向。
在转向处理期间，方向盘1的转向量和从第一转向机构8输出的转向量不总是以相同的方式相对应。例如，当车辆正在高速行驶并且不需要大的转向量时，即大的转向量将会降低转向感觉时，对第一转向机构8进行控制，以使得相对于方向盘1的转向量减小从第一转向机构8输出的转向量。相反，当车辆正在停车或者低速行驶并且需要大的转向量时，对第一转向机构8进行控制，以使得相对于方向盘1的转向量增大从第一转向机构8输出的转向量。
当第一转向机构8正常工作时，第二转向机构10还以辅助角色进行工作。具体地，第二转向力控制装置23基于来自其它控制装置12和19的信息(例如，转向角度传感器4的检测结果)，对第二转向力生成马达22进行控制，以驱动油泵21并生成压力室P1和P2之间的压力差(例如，当从图1的视角看将齿杆5向右移动时，向压力室P2提供工作油)。基于该压力差，活塞20b向齿杆5施加推力，并辅助从第一转向机构8输出的转向力。
然而，当第一转向机构8正常工作时，第二转向机构10不总是工作。例如，当车辆正在高速行驶并且不需要转向辅助力时，第二转向机构10停止。相反，当车辆正在低速行驶并且需要转向辅助力时，第二转向机构10进行工作并输送所需的转向辅助力。
当转向机构8和10其中的一个或者全部发生故障时，离合器11连接，能将从方向盘1给予的转向力直接传输至齿轮轴6。另外，如果转向机构中的一个正常工作，则该转向机构用作转向辅助装置。
在本实施例中，离合器11被配置在第一转向轴3和第二转向轴7之间，并且当出现异常状况时，离合器11将转向轴3和7连接起来。这样，驾驶员可以使用方向盘1直接进行转向，并且增加了对于异常状况出现时的转向的自由度。由于在转向机构8或10中一个发生故障时而不是在转向机构8和10均发生故障时连接离合器11，因而设备可以适应转向机构8和10单独发生故障的状况。
当判断为转向机构发生故障时，执行控制以停止用作该转向机构的驱动源的电动马达。因此，如果第一转向机构8发生故障，则第一转向力控制装置19执行控制以停止(正常地用于向齿轮轴6施加转向力的)第一转向力生成马达16。类似地，如果第二转向机构10发生故障，则第二转向力控制装置23执行控制以停止(正常地用于驱动油泵21的)第二转向力生成马达22。结果，可以防止发生故障的转向机构的电动马达的不必要动作，并且可以抑制额外的电力消耗。
利用本实施例，第二转向机构10被配置为通过生成动力缸20的压力室P1和P2之间的压力差来提供转向辅助力，从而通过活塞20b向齿杆5施加推力。因此，不像第一转向机构8那样，第二转向机构10在施加转向辅助力时不会引起齿杆5的扭曲。因此，不会发生齿轮轴6和齿杆5之间的啮合状态的降低，并且可以抑制当在齿轮轴6和齿杆5之间传输转向力时的传输损耗。另外，由于避免了齿杆5的扭曲，因此在齿轮轴6和齿杆5的啮合部分之间没有产生额外的负荷，并且可以提高齿条齿轮机构的使用寿命和耐用性。
根据本实施例的转向控制设备是没有通过机械方式连接方向盘1以及转向车轮2L和2R而是将它们彼此分开的线控转向系统。结果，能够在不完全依赖于驾驶员的转向的情况下自由地进行转向控制。换句话说，由于响应于来自方向盘1的转向输入(转向量)的齿轮轴6的转向输出(即，转向车轮转向的量)可以改变，因此可以将(车辆是正在高速行驶还是正在停车等的)车速信息作为控制因素，以使得可以根据正在驾驶车辆的状况来执行适当的转向控制。
由于独立于第一转向机构8设置转向车轮角度传感器9而不使用旋转变压器来确定转向车轮角度，因此即使第一转向机构8发生故障，也可以基于来自转向车轮角度传感器9的检测输出来继续适当地控制第二转向机构10。
前述旋转变压器检测第一转向力生成马达16的转动角度，并且转向车轮角度传感器9直接检测齿轮轴6的转动角度。由于减速齿轮15的减速比，因此旋转变压器检测到比转向车轮角度传感器9检测到的转动更快的转动。因此，如图3所示，旋转变压器的(如图中的实线曲线所示的)输出信号的周期比转向车轮角度传感器9的(如图中的虚线曲线所示的)输出信号的周期短。换句话说，转向车轮角度传感器9检测到比旋转变压器检测到的转动更少的转动，并且产生具有更长周期的输出信号。结果，通过使用转向车轮角度传感器9代替使用旋转变压器来检测齿轮轴6的转动角度，可以减小与基于齿轮轴6的转动角度计算转向车轮2L和2R的实际转向车轮角度有关的计算负荷。
关于在齿轮轴6上设置转向车轮角度传感器9，将转向车轮角度传感器9设置在齿轮轴6的相对于行星齿轮6a与减速齿轮15相反的一侧的末端部分上。结果，转向车轮角度传感器9不会干扰减速齿轮15，并且可以增加对于转向车轮角度传感器9的配置的自由度。
尽管在本实施例中转向车轮角度传感器9被配置为从径向上检测齿轮轴6的转动角度，然而还可以将转向车轮角度传感器9配置在齿轮轴6的末端上，以使得从推力方向上检测齿轮轴6的转动角度。这种配置将能够使转向车轮角度传感器9变得更小。
由于控制设备12、19和23是独立单元，因此即使转向机构8或10中的一个发生故障或者控制装置12、19或23中的一个发生故障，也可以继续进行转向控制。
由于控制装置12、19和23可以相互通信并且比较彼此的输出信号，因此控制装置12、19和23通过在它们之间使用“简单的多数表决”可以判断控制装置12、19和23的其中之一是否发生故障。这样，可以以较高的精确度检测故障，并且可以提高转向控制设备的可靠性。
在第二转向机构10中，可以通过故障安全阀25来允许或禁止动力缸20的压力室P1和P2之间的连通。通过将故障安全阀25设计成在第二转向机构10发生故障时允许在压力室P1和P2之间连通，可以在不流过油泵21的情况下使工作油在压力室P1和P2之间移动。结果，可以避免油泵21的惯性影响，并且可以减小工作油的流动阻力，从而使得工作油在压力室P1和P2之间平滑地移动。
图4和5示出根据第二实施例的转向控制设备。除了齿轮轴6上的转向车轮角度传感器9的配置发生了改变之外，第二实施例基本上与第一实施例相同。考虑到第一实施例和第二实施例的相似性，将与第一实施例的部件相同的第二实施例的部件赋予与第一实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简短，省略了对与第一实施例的部件相同的第二实施例的部件的说明。
在本实施例中，将转向车轮角度传感器9配置在齿轮轴6上位于相对于行星齿轮6a与减速齿轮15相同的一侧的减速齿轮15上方的位置处。类似于第一实施例，转向车轮角度传感器9从径向上检测齿轮轴6的转动角度。
利用本实施例，由于将转向车轮角度传感器9配置在与减速齿轮15相同的一侧上，因此可以将在径向上从齿轮轴6向外突出的部件集中在较小区域中，并使得占用较大空间的齿轮轴6的部分的大小保持为最小。换句话说，能够防止齿轮轴6的末端附近的部分由于附加部件而导致增大。
图6示出根据第三实施例的转向控制设备。除了去除了第二实施例的离合器11之外，第三实施例基本上与第二实施例相同。考虑到第三实施例与先前的实施例之间的相似性，将与先前实施例的部件相同的第三实施例的部件赋予与先前实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简短，省略了对与先前实施例的部件相同的第三实施例的部件的说明。
利用本实施例，除了利用第三实施例无法获得在异常状况期间通过连接离合器11所提供的故障安全功能之外，利用第三实施例获得的工作效果基本上与第二实施例相同。
图7示出根据第四实施例的转向控制设备。除了一些差异之外，第四实施例基本上与第一实施例相同。考虑到第四实施例与先前实施例之间的相似性，将与先前实施例的部件相同的第四实施例的部件赋予与先前实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简短，省略了对与先前实施例的部件相同的第四实施例的部件的说明。
首先，在该第四实施例中，省略了离合器11。其次，在该第四实施例中，在第一转向机构8中省略了减速齿轮15，并且将第一转向力生成马达16配置为直接驱动(转动)齿轮轴6。第三，在第二转向机构10中，将油泵21从双向泵改变为单向泵，并且利用像在日本专利公报特开平05-42880尤其是其中的图4和图5中呈现的已知的转动阀26，将从单向泵抽取的工作油选择性地提供给动力缸20的压力室P1和P2。
因此，在本实施例中，将第二转向轴7配置为通过第一转向力生成马达16来驱动(转动)，并且将第二转向轴7和齿轮轴6利用扭杆(未示出)耦合在一起，以使它们可以相对于彼此转动。当通过第一转向力生成马达16转动第二转向轴7时，使扭杆扭曲，并且齿轮轴6通过扭杆的弹性力，跟随第二转向轴7转动。
通过重叠第二转向轴7和齿轮轴6来形成转动阀26。根据第二转动轴7的转动方向，将压力室P1和P2的其中之一连接至油泵21的出口，并且将另一个压力室连接至被配置为用于存储工作油的储藏容器27。阀26的阀开度量(valve opening amount)根据转向期间生成的转矩即第二转向轴7和齿轮轴6之间的相对转动量而变化，并且该阀开度量的变化控制提供至压力室P1和P2或从压力室P1和P2排出的工作油的量。
现在将基于图7说明根据本实施例的转向控制设备的操作。在根据本实施例的转向控制设备中，当方向盘1转动时，第一转向轴3与方向盘1一体地转动，并且通过转向角度传感器4检测第一转向轴3的转动角度。基于检测到的转动角度，将控制信号从第一转向力控制装置19发送至第一转向力生成马达16。通过扭杆将基于控制信号从第一转向力生成马达16输出的转动转矩传输至齿轮轴6。由此得到的齿轮轴6的转动使齿杆5在轴向上移动，从而使转向车轮2L和2R基于从方向盘1给予的转向角度转向。
同样在本实施例中，方向盘1的转向量和从第一转向机构8输出的转向量不总是以相同的方式相对应。例如，当车辆正在高速行驶并且不需要大的转向量时，即大的转向量将降低转向感觉时，对第一转向机构8进行控制，以使得相对于方向盘1的转向量降低从第一转向机构8输出的转向量。相反，当车辆正在停车或者正在低速行驶并且需要大的转向量时，对第一转向机构8进行控制，以使得相对于方向盘1的转向量增加从第一转向机构8输出的转向量。
在本实施例中，在转向期间，根据(由第一转向力生成马达16转动地驱动的)第二转向轴7和(跟随着第二转向轴7的)齿轮轴6之间的相对转动量来打开转动阀26。因此，与转动阀26的开度量相对应的油压作用于压力室P1或压力室P2，并且压力室P1或P2中的哪个接收油压取决于第二转向轴7转动的方向。用作转向辅助力的推力基于由此得到的压力差作用于齿杆5。这样，在本实施例中，第二转向机构10辅助从第一转向机构8输出的转向力。
当车辆正在高速行驶并且不需要转向辅助力时可以停止第二转向机构10，相反，当车辆正在低速行驶并且需要转向辅助力时第二转向机构10可以传递必要的转向辅助力。
在本实施例中，第二转向机构10被配置为通过生成动力缸20的压力室P1和P2之间的压力差来提供转向辅助力，以使得通过活塞20b向齿杆5施加推力。因此，不像第一转向机构8那样，第二转向机构10在施加转向辅助力时不会引起齿杆5的扭曲。因此，不会发生齿轮轴6和齿杆5之间的啮合状态的降低，并且当在齿轮轴6和齿杆5之间传输转向力时，可以防止传输损耗。此外，由于避免了齿杆5的扭曲，因此在齿轮轴6和齿杆5的啮合部分之间不会产生额外的负荷，并且可以提高齿条齿轮机构的使用寿命和耐用性。除了在出现异常情况时通过连接离合器11提供的故障安全功能以及由减速齿轮15提供的工作效果，本实施例提供了与第一实施例相同的效果。
术语的一般说明
本发明不局限于至此所述的实施例的组成特征。例如，本发明不局限于线控转向系统，并且可以应用于传统的转向系统。另外，根据使用本发明的车辆的规格，可以适当改变控制第一转向机构8和第二转向机构10的方式。
在理解本发明的范围时，这里使用的术语“包括”及其派生词意图作为开放术语：即指定已说明的特征、元件、组件、组、整体和/或步骤的存在，但并不排除其它未说明的特征、元件、组件、组、整体和/或步骤的存在。前述还适用于具有类似含义的词：如术语“包含”、“具有”及其派生词等。并且，当以单数形式使用术语“部件”、“部”、“部分”、“构件”或“元件”时，这些术语可以具有单个部件或多个部件的双重含义。并且，如在这里用于说明上述实施例的，以下方向性术语“前方”、“后方”、“上面”、“向下”、“垂直”、“水平”、“下面”和“横向”以及任何其它类似的方向性术语是指配备有转向控制设备的车辆的方向。因此，如用于说明转向控制设备的这些术语应当与配备有转向控制设备的车辆相对地进行解释。除非特别说明，这里所使用的用于说明由组件、部、装置等执行的操作或功能的术语“检测”包括不需要物理检测的组件、部、装置等，也包括用以执行操作或功能的判断、测量、模型化、预测或计算等。
尽管仅选择了优选的实施例来说明本发明，但是根据说明书，对于本领域的技术人员来说显然可知，在不背离如在所附权利要求书中所限定的本发明的范围的情况下可以进行各种改变和变形。例如，可以根据需要和/或期望来改变各种组件的大小、形状、位置或方向。所示出的彼此直接连接或接触的组件可以具有布置在它们之间的中间结构。两个元件可以进行一个元件的功能，反之亦然。可以在其它实施例中采用一个实施例的结构和功能。没有必要在特定实施例中同时呈现所有的优点。还应当将相对于现有技术特有的每个特征单独地或者与其它特征结合地看作是申请人对进一步发明的单独说明，其包括了由这种特征所包含的结构和/或功能性概念。因此，根据本发明的实施例的前述说明仅是示例性的，并且目的不是为了限制由所附权利要求书及其等同物所限定的本发明。
本申请要求2008年12月16日提交的日本专利申请2008-319187的优先权。因此该日本专利申请2008-319187的全部内容通过引用而包括于此。