作为对应于来自驾驶员的掌舵转矩输入而对车轮掌舵的力进行辅助 的动力辅助(power assist)装置一般使用液压机构。该现有技术的例子是， 利用电动马达驱动油泵(oil pump)使其产生油压，通过对从方向盘输入 的掌舵转矩进行反馈来控制产生的油压，从而产生掌舵辅助力(例如，参 照专利文献1)。
另外，不使用液压机构、而只利用电动马达来辅助掌舵的电动动力转 向装置，也以小型车为中心开始普及(例如，参照专利文献2)。
进而，还有一种公知技术是关于一种混合的电动油压动力转向装置， 该装置通过利用能够在两方向上喷出工作油的油泵，在需要(on-demand) 时驱动马达，由此可以实现节省能源和节省空间(例如，参照专利文献3)。
一般地，公知的是：车辆在停止状态下对方向盘进行掌舵时的掌舵力 比车辆行驶的状态时的要大。因此，动力转向装置应当产生的最大辅助力 是根据车辆停止时所必须的掌舵辅助力来规定的(例如，参照非专利文献 1)。
专利文献1：日本特开2003-212141号公报
专利文献2：日本特开平8-295257号公报
专利文献3：日本特开2000-168604号公报
非专利文献1：萱场工业株式会社编、《汽车的掌舵系统与操作安全 性》、山海堂、p.213
在上述现有技术中，未必充分地考虑了如下述这样的、用于降低车辆 停止时的驾驶员的掌舵转矩的方法。
以具体的运行状况，如车辆入库为例。在使车辆后退入库时，一般的 是驾驶员踏着制动器踏板(brake pedal)，一边确认后方一边操纵方向盘。 驾驶员操纵方向盘，根据车辆能够到达的目标位置，直到成为用于画出转 弯半径的轮胎切角。此时，若不能从动力转向装置得到充分的辅助，则将 增大掌舵的负担。
一般地说，为了产生大的掌舵辅助力，为了使作为动力转向装置的构 成要素的油泵和电动马达等大容量化且大输出化，不可回避地增大尺寸和 重量，从而存在向车辆上搭载时的搭载性恶化的问题。进而，车辆停止时 的掌舵辅助力的产生机构只依存于动力转向装置，而后轮只能由制动器的 力来使其停止，对辅助掌舵没有积极的作用。

本发明的目的是在车辆停止的状态下减轻掌舵方向盘时的掌舵转矩。
为了达到所述目的，在车辆停止的状态下，在驾驶员操纵方向盘时， 通过对左后轮和右后轮施加正负相反的驱动转矩，产生使车辆调头的力 矩，产生用于操纵方向盘的辅助转矩。
因此，利用检测车辆的停止状态的机构，在检测出车辆已停止的状态 时，在从驾驶员一侧观察到绕顺时针方向操纵方向盘的情况下，对右后轮 施加使车辆后退的方向的驱动转矩，对左后轮施加使车辆前进的方向的驱 动转矩。另一方面，在从驾驶员一侧观察到绕逆时针方向操纵方向盘的情 况下，对右后轮施加使车辆前进的方向的驱动转矩，对左后轮施加使车辆 后退的方向的驱动转矩。
此时，施加于左后轮和右后轮的驱动转矩，可以是其绝对值相等但正 负相反。
另外，在从驾驶员一侧观察到绕顺时针方向操纵方向盘的情况下，可 以对右后轮施加使车辆后退的方向的驱动转矩，对左后轮施加制动力。另 一方面，在从驾驶员一侧观察到绕逆时针方向操纵方向盘的情况下，可以 对右后轮施加使车辆前进的方向的驱动转矩，对左后轮施加制动力。
进而，在从驾驶员一侧观察到绕顺时针方向操纵方向盘的情况下，可 以对右后轮施加制动力，对左后轮施加使车辆前进的方向的驱动转矩。另 一方面，在从驾驶员一侧观察到绕逆时针方向操纵方向盘的情况下，可以 对右后轮施加制动力，对左后轮施加使车辆后退的方向的驱动转矩。
根据本发明，在车辆停止的状态下操纵方向盘时，通过对车轮的左右 后轮施加绝对值相等但正负相反的驱动转矩，可以产生使车辆调头的力 矩，并产生用于操纵方向盘的辅助转矩，能够减轻在操纵方向盘时的掌舵 转矩。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的动力转向装置的整体图；
图2是表示本发明的在车辆停止时产生掌舵辅助力的流程的框图；
图3是示意地表示本发明的车辆的侧视图；
图4是表示本发明的车辆、车轮及方向盘的位置关系模式的示意图；
图5是表示本发明的车辆30因对后轮施加的驱动转矩负载而调头的 状态的图；
图6是表示本发明的、从掌舵转矩检测值计算出动力转向装置产生的 掌舵力、和根据本发明的后轮驱动的掌舵辅助力的流程的图；
图7是表示本发明的施加于单侧后轮的驱动转矩对掌舵进行辅助的比 率的简易计算的结果；
图8是本发明的在对后轮施加了正负相反的驱动转矩时的、简易地模 拟了前轮的切角的结果；
图9是本发明的其它实施例中的动力转向装置的整体图；
图10是本发明的其它实施例中的动力转向装置的整体图；
图11是本发明的其它实施例中的、用于产生掌舵辅助力的流程的概 要图；
图12是表示本发明的其它实施例中的、在考虑了动力转向油(power steering oil)的温度变化时的、计算出动力转向装置产生的掌舵力和根据 本发明的后轮驱动的掌舵辅助力的流程的图；
图13是表示本发明的其它实施例中的温度补偿增益G4的一个例子的 坐标图；
图14是表示本发明的其它实施例中的、在车辆转弯行驶时动力转向 装置产生故障情况下的、后轮掌舵辅助的流程的图；
图15是表示本发明的其它实施例中的、在车辆转弯行驶时动力转向 装置产生故障情况下的、只通过制动器控制来进行后轮掌舵辅助的流程的 图。
符号说明：
1-动力转向装置；2-油压动力汽缸；3-油压室；4-汽缸部；5- 活塞；6-油压室；7-齿条；8a-左前轮；8b-右前轮；9-小齿轮；10 -掌舵转矩传感器；11-输出轴；12-转向轴；13-舵角传感器；14-掌 舵转矩信号线；15-舵角信号线；16-方向盘；17-动力转向装置控制单 元；18-指令值信号线；19-马达旋转速度信号线；20-电动马达；21- 马达驱动器；22-马达旋转速度·电枢电流信号线；23-驱动器输出电缆； 24-可逆式泵；25-供给路；26-油箱；27a-油压配管；27b-油压配管； 28-活塞杆；30-车辆；31a-左后轮；31b-右后轮；32-路面；34a- 左后轮传动装置；34b-右后轮传动装置；100-动力转向装置；101-舵 角信号线；102-反作用力指令值信号线；103-掌舵转矩信号线；104- 掌舵转矩传感器；105-掌舵反作用力生成单元。

参照图1至图8说明本发明的一个实施例。动力转向装置1检测到来 自驾驶员的掌舵转矩输入，控制单元17计算辅助力指令值，驱动电动马 达20并掌舵前车轮8a、8b。
掌舵输入机构由以下部分构成，它们是：方向盘16；配合于方向盘 16来传递掌舵转矩的转向轴12和输出轴11；设置于转向轴12的舵角传 感器13；设置于输出轴11的小齿轮9和检测掌舵转矩的掌舵转矩传感器 10；以及连结于小齿轮9的齿条7。
产生辅助力的油压动力汽缸2，在车体宽度方向上延伸设置的汽缸4 内贯通有连结于齿条7的活塞杆28，在活塞杆28上固定有在汽缸4内滑 动的活塞5。在汽缸4内通过活塞5而形成有左右的油压室3和油压室6。 车轮8a经由齿条7与活塞杆28的端部连接，车轮8b经由连杆与活塞杆 28的端部连接。
产生油压并能够正逆旋转的可逆式泵24连接着油压配管27a、27b， 该油压配管27a、27b分别连接油压室6和油压室3，并且可逆式泵24通 过供给路25与储藏工作油的油箱26连接。油箱26回收从可逆式泵24泄 漏出来的工作油。可逆式泵24的旋转轴，配合于电动马达20，接收来自 马达驱动器21的指令电流，并通过旋转来能够正逆旋转地驱动电动马达 20。
动力转向装置控制单元17分别通过掌舵转矩信号线14与转矩传感器 10连接；通过舵角信号线15与舵角传感器13连接；通过指令值信号线 18和马达旋转速度信号线19与马达驱动器21连接。在动力转向装置控制 单元17中，以驾驶员操作方向盘16而输入的掌舵转矩为基础，计算出对 电动马达20的指令值。生成的指令值通过指令值信号线18传递给马达驱 动器21，进而通过驱动器输出电缆23输入给电动马达20。
接下来参照图2，简要说明在车辆停止时用于产生掌舵辅助力的流程。
在车辆停止的状态下(步骤S101)，在步骤S102中，对是否进行基 于后轮的掌舵辅助进行判断。在判定时，例如，可以在驾驶席设置掌舵辅 助ON/OFF开关，驾驶员根据状况进行切换。
在步骤S102中，在判定了没有进行掌舵辅助时，只驱动动力转向装 置1(步骤S107)。另一方面，在判定了进行掌舵辅助时，进入步骤S103， 判定方向盘16是朝哪个方向掌舵的。在判定时，可以使用掌舵转矩传感 器10。
首先，在掌舵转矩为0Nm时，判定没有操纵方向盘16(保舵)，进 入步骤S108，在驾驶员持续操作制动器期间，对左后轮和右后轮施加制动 力。另一方面，在掌舵转矩为正(比0Nm大)或为负(比0Nm小)时， 判定正在操纵方向盘16(原地打轮)，进入步骤S104，解除左后轮和右 后轮的止动。同时，在判定从驾驶员一侧观察到绕顺时针方向操纵方向盘 16的情况下，进入步骤S105，进行基于后轮的掌舵辅助。
在步骤S105中，在瞬时间内对左后轮和右后轮施加绝对值相等但正 负相反的驱动转矩。在此，可以对右后轮施加使车辆后退的方向的驱动转 矩，对左后轮施加使车辆前进的方向的驱动转矩。另一方面，在判定从驾 驶员一侧观察到绕逆时针方向操纵方向盘16的情况下，进入步骤S106。 在步骤S106中，在瞬时间内对左后轮和右后轮施加绝对值相等但正负相 反的驱动转矩。在此，可以对右后轮施加使车辆前进的方向的驱动转矩， 对左后轮施加使车辆后退的方向的驱动转矩。
在判定方向盘的旋转方向时，可以使用以下的方法。在掌舵转矩传感 器10检测出的掌舵转矩为正(比0Nm大)时，判断为方向盘顺时针旋转， 为负(比0Nm小)时，方向盘逆时针旋转。另外，通过设定掌舵转矩传 感器10，也可以使顺时针旋转/逆时针旋转的掌舵转矩的符号相反。
进而，可以使用舵角传感器13的信息来替代掌舵转矩传感器10。此 时，舵角的微分值(舵角速度)是正(比0Nm大)时，判断为方向盘顺 时针旋转，是负(比0Nm小)时，判断为方向盘逆时针旋转。另外，通 过设定舵角传感器，也可以使顺时针旋转/逆时针旋转的掌舵转矩的符号相 反。
另外，在步骤S104中，可以解除只是后轮的单侧的制动力。此时， 在从驾驶员一侧观察到绕顺时针方向操纵方向盘16的情况下，只解除对 右后轮的制动力，施加使车辆后退的方向的驱动转矩。或者，解除对左后 轮的制动力，施加使车辆前进的方向的驱动转矩。另一方面，在从驾驶员 一侧观察到绕逆时针方向操纵方向盘16的情况下，只解除对右后轮的制 动力，施加使车辆前进的方向的驱动转矩。或者，可以只解除对左后轮的 制动力，施加使车辆后退的方向的驱动转矩。
此外，作为解除制动力的方法，在液压式的制动器的情况下，可以使 制动器压力减少。此时，可以使用能够独立控制左右的制动器压力的制动 液压器控制装置。
为了解除基于后轮的掌舵辅助，对后轮施加制动力，例如，可以在驾 驶席设置掌舵辅助ON/OFF开关，驾驶员将掌舵辅助切换为OFF。
接下来参照图3至图5，对基于后轮的驱动转矩的掌舵辅助的机械装 置进行说明。图3示意地表示车辆30的侧视图。图4是示意地表示从箭 头A观察所述车辆30时的车辆、车轮和方向盘的位置关系的图。
车辆30向着箭头(Front)所示方向前进。在车辆30设置有左前轮 8a、右前轮8b、左后轮31a、右后轮31b，它们和路面32相接。
在此，说明在从车辆停止状态开始朝向θs方向操纵方向盘16时，驱 动后轮来进行掌舵辅助的机械装置。此时，如图3所示，对左后轮31a施 加有使车辆行进的方向的驱动转矩Tr，对右后轮31b施加有负的转矩-Tr。 由于车轮是弹性体，所以虽然车轮的接地面是具有一定面积的区域，但在 此为了简化，假定车轮与路面32以一点接触。此时，设左后轮31a和路 面32的接点为Pra，设右后轮31b和路面32的接点为Prb。另外，由于驱 动转矩Tr、-Tr的作用，将车轮受到的来自路面的反作用力、在点Pra 的设为Fra、在点Prb的设为Frb。
在这里，Fra、Frb能够通过下面的式子表示。
           Fra＝-Frb＝Tr/Rw                (数1)
式中Rw为车轮的半径。由于这些Fra和Frb的作用，产生使车辆30 调头的力矩Tv。车辆的旋转中心是车辆中心线Xv和后轮的旋转中心线 Yr的交点Po，力矩Tv通过下面的式子求出。
                Tv＝2·Fra·Wr             (数2)
式中Wr是左右后轮之间距离的二分之一的长度(轮距的二分之一的 长度)。进而，为了与力矩Tv平衡，左前轮8a在与路面32的接点Pfa 产生来自路面的反作用力Ffa，右前轮8b在与路面32的接点Pfb产生来 自路面的反作用力Ffb。这里，Ffa、Ffb通过下面的式子求出。
                 Ffa＝Ffb＝Tv/(2·L1)         (数3)
式中L1是车辆旋转中心Po和点Pfa之间的距离。
一般在车辆30的前轮部设置有被称为转向销(king pin)的部件，其承 担着将来自动力转向装置1的掌舵力最终传递给前轮的任务。前轮以转向 销为中心进行旋转运动。关于这些内容，例如在文献《汽车的运动与控制》 (安部正人著，日本山海堂出版，PP.129-130)中有所记载。
若将设置于左右前轮的转向销的轴的延长线与路面32的接点分别设 为Pka、Pkb，则在车辆的构造上，一般下面的关系式是成立的。即
L1＜L2      (数4)
式中L2是车辆的旋转中心Po和Pka之间的距离(车辆的旋转中心 Po和Pkb之间的距离也是相同的)。
图5是表示车辆30由于对后轮施加的驱动转矩而调头了的状态的图。 根据上述的反作用力Ffa、Ffb与式(4)的关系，左前轮8a朝θta方向旋 转，右前轮8b朝θtb方向旋转。由于这些车轮的旋转方向与方向盘θs的 旋转方向一致，因此明显正在进行辅助掌舵。
图6是表示从掌舵转矩检测值计算出：动力转向装置产生的掌舵力、 和根据本发明的后轮驱动的掌舵辅助力的流程的图。通过在检测出的掌舵 转矩Ts(Nm)上乘以增益G1(框G01)，求出必要的全掌舵力Ft(N)， 其中Ft是施加于齿条7的推力。接着，通过在全掌舵力Ft上乘以增益G2 (框G02)，求出动力转向装置应该产生的掌舵力Fp(N)。另一方面， 通过在全掌舵力Ft上乘以增益G3(框G03)，求出由于后轮驱动所需要 辅助的掌舵力Fas(N)。在这里增益G2和G3之间的关系由下面的式子 求出，即
G2+G3＝1    (数5)
图7是表示在车辆停止时，施加于单侧后轮的驱动转矩对掌舵进行辅 助的比率的简易计算的结果。在以作为齿条7的最大推力而具有8000N的 能力的动力转向装置为对象时，若作为单侧后轮的驱动转矩而施加 2600Nm的负载，那么能够产生相当于动力转向装置的50％的掌舵力。
图8是在从车辆停止状态对后轮施加了正负相反的驱动转矩时的、简 易地模拟了前轮的切角的结果。模拟采用三次元机构解析软件，计算模型 为单纯的刚体模型，而且把车体和四个车轮模型化。因此，从方向盘16 没有输入掌舵转矩，只是通过来自后轮的掌舵辅助力来对前轮进行掌舵。 若使施加于单侧后轮的驱动转矩增加，即100Nm、200Nm、300Nm、400 Nm、500Nm，则能够确认前轮切角是逐渐变大的。
如果使用如上所述构成的本实施例的动力转向装置1，则通过在车辆 停止时选择基于后轮的掌舵辅助功能，对左右后轮施加正负相反的驱动转 矩，从而能够产生使车辆30调头的力矩，在以平衡于该力矩的方式而在 左右前轮产生的来自路面32的反作用力的作用下，左右前轮绕转向销的 左右接地点Pka、Pkb旋转。因此，能够减小动力转向装置1的最大输出， 可以有助于省电力化。另外，由于还可以实现动力转向装置的小型化，所 以能够提高搭载性，可适用于多种车型。
为了确认本实施例的实施情况，可以在车辆停止、且驾驶员操纵方向 盘16的状况下，确认后轮的左右轮向反方向旋转。
接着，利用图9说明本发明的另外的实施例。在车辆30中，产生后 轮的驱动转矩的机构是：配合于左后轮31a的旋转轴的左后轮传动装置 34a；和配合于右后轮31b的旋转轴的右后轮传动装置34b。传动装置34a、 34b可以为与左右轮31a、31b形成一体的轮内马达(wheel-in-motor)。 进而也可以将传动装置34a、34b设置于前轮的左右。
接着，利用图10说明本发明的另外的实施例。在动力转向装置100 中，掌舵输入机构由：方向盘16和配合于方向盘16来传递掌舵转矩的转 向轴12以及掌舵反作用力生成单元105构成。
动力转向装置控制单元17不利用第一实施例的舵角传感器13、掌舵 转矩传感器10，而是从掌舵反作用力生成单元105经由舵角信号线101 检测出舵角，从掌舵转矩传感器104经由掌舵转矩信号线103检测出掌舵 转矩，从而计算出对电动马达20的指令值。本实施例与第一实施例的不 同点是：从方向盘16输入的掌舵力，不是直接被传递给小齿轮9，而是被 机械地绝缘的线传转向系统(steer by wire system)。
在线传转向系统中，由于需要生成来自车轮8a、8b的掌舵反作用力， 所以动力转向装置控制单元17生成掌舵反作用力，并经由反作用力指令 信号线120，向掌舵反作用力生成单元105输入反作用力指令值。在本实 施例中，由于不会将来自路面的助振力直接传递给方向盘16，所以有效地 提高了掌舵感。至于其他的结构，由于和第一实施例的结构相同，所以省 略说明。
为了确认本实施例实施的情况，与第一实施例相同地，在车辆停止、 且驾驶员操纵方向盘16的状况下，确认后轮的左右轮向反方向旋转。
接着，利用图11说明本发明的其他的实施例。图11是在车辆停止时 用于产生掌舵辅助力的流程的概要图。
在车辆停止了的状态(步骤S111)下，在步骤S112中，对是否进行 基于后轮的掌舵辅助进行判断。在步骤S112中，在判定了没有进行掌舵 辅助时，只驱动动力转向装置1(步骤S116)。另一方面，在判定了进行 掌舵辅助时，进入步骤S113，判定方向盘16是朝哪个方向掌舵的。在判 定时，可以使用掌舵转矩传感器10。
首先，在掌舵转矩为0Nm时，判定没有操纵方向盘16(保舵)，进 入步骤S117，在驾驶员持续操作制动器期间，对左右后轮施加制动力。另 一方面，在掌舵转矩为正(比0Nm大)或为负(比0Nm小)时，判定 正在操纵方向盘16(原地打轮)，进入步骤S114或步骤S115。在此，进 入步骤S114的条件是：从驾驶员一侧观察到绕顺时针方向操纵方向盘16 的情况。
在步骤S114中，只解除右后轮的制动使车辆后退。或者，只解除左 后轮的制动使车辆前进。另一方面，进入步骤S115的条件是：从驾驶员 一侧观察到绕逆时针方向操纵方向盘16的情况。在步骤S115中，只解除 左后轮的制动使车辆后退。或者，可以只解除右后轮的制动使车辆前进。
在本实施例中，通过解除左后轮和右后轮的任一方的制动力，能够进 行基于后轮的掌舵辅助，由于没有必要独立地驱动左后轮和右后轮，所以 对机器结构和控制性的简化是有效的。至于其他的结构，由于和第一实施 例的结构相同，所以省略说明。
接下来利用图12和图13说明本发明的其他的实施例。图12是表示 在考虑了动力转向油的温度变化时的、计算出动力转向装置产生的掌舵力 和根据本发明的后轮驱动的掌舵辅助力的流程的图。
在本实施例中，为了进行动力转向油的温度补偿，在第一实施例中附 加温度补偿增益G4(框G04)。通过在必要的全掌舵力Ft(N)上乘以增 益G3(框G03)，进而乘以温度补偿增益G4(框G04)，从而求出由后 轮驱动需要辅助的掌舵力Fas2(N)。
图13是表示温度补偿增益G4的一个例子的坐标图。坐标图的横轴表 示动力转向油的温度，左侧纵轴是将动力转向油的动粘度在常温时(20℃) 值作为1而将其无量纲化了的值(用线A标绘)，右侧纵轴是温度补偿增 益G4(用线B标绘)。温度越低，动粘度变得越大，从而引起在动力转 向装置的泵部或配管等的摩擦损失增大。因此，为了补偿因摩擦损失而造 成的掌舵力下降，可以如线B那样设定温度补偿增益G4。在本实施例中， 由于即使在动力转向油的温度低的情况下，也能够得到与常温时一样的掌 舵力，所以对于减轻掌舵的不协调感是有效的。由于其他的结构与第一实 施例的结构相同，所以省略说明。
接着，利用图14和图15说明本发明的其他的实施例。图14是表示 在车辆转弯行驶时动力转向装置产生故障情况下的、后轮掌舵辅助的流程 的图。
车辆在转弯行驶中检测到动力转向装置的故障的情况下(S131)，在 从驾驶员一侧观察到绕顺时针方向操纵方向盘16时，进入步骤S132，对 左后轮和右后轮施加绝对值相等但正负相反的驱动转矩。在此，可以对右 后轮施加使车辆后退的方向的驱动转矩，对左后轮施加使车辆前进的方向 的驱动转矩。另一方面，在从驾驶员一侧观察到绕逆时针方向操纵方向盘 16的情况下，进入步骤S133。在步骤S133中，对左后轮和右后轮施加绝 对值相等但正负相反的驱动转矩。在此，可以对右后轮施加使车辆前进的 方向的驱动转矩，对左后轮施加使车辆后退的方向的驱动转矩。
图15是表示在车辆转弯行驶时动力转向装置产生故障情况下的、只 通过制动器控制来进行后轮掌舵辅助的流程的图。车辆在转弯行驶中检测 到动力转向装置的故障的情况下(S141)，可以在从驾驶员一侧观察到绕 顺时针方向操纵方向盘16时，进入步骤S142，只对右后轮施加制动力。 另一方面，可以在从驾驶员一侧观察到绕逆时针方向操纵方向盘16时， 进入步骤S143，只对左后轮施加制动力。在本实施例中，即使在交叉点或 转弯处等动力转向装置产生了故障的情况下，也能够对掌舵进行辅助，可 有效地确保安全性。由于其他的结构与第一实施例的结构相同，所以省略 说明。
在上述的各实施例中，作为后轮制动力控制装置，可以在左后轮和右 后轮上具备控制：左后轮用制动器传动装置(没有图示)、右后轮用制动 器传动装置(没有图示)和各制动器传动装置的控制器，使得能够独立地 控制各轮的制动力。这样的制动器传动装置可以利用液压或电磁传动装置 或电动马达来构成。在使用液压时，可以具备：液压泵、驱动该液压泵的 电动马达、以及利用液压泵产生的液压来对后轮施加制动力的制动器机 构。