[发明专利]转向装置

权利要求书

1.一种转向装置(1)，其特征在于，包括：

转向构件(2)；

齿条轴(14)，被配置成通过所述齿条轴(14)的轴向运动来使转向轮(3)转向；

转向转矩检测器(11)，被配置成检测作用在所述转向构件(2)上的转向转矩；

柱轴(9)，耦接至所述转向构件(2)；

小齿轮轴(13)，所述小齿轮轴(13)与所述齿条轴(14)一起构成齿条和小齿轮机构；

中间轴(7)，所述中间轴(7)将所述柱轴(9)与所述小齿轮轴(13)彼此耦接；

电机(18)；

减速器(19)，被配置成以降低的旋转速度将所述电机(18)的旋转输出至所述柱轴(9)；

角度检测器(25)，被配置成检测所述电机(18)的旋转角度；

电流检测器(33)，被配置成检测流过所述电机(18)的电机电流；以及

电子控制单元(12)，被配置成控制所述电机(18)，其中，

所述电子控制单元(12)包括第一摩擦转矩计算电路(44)、第二摩擦转矩计算电路(48；48A)、第一负载转矩柱角估计电路(43)、小齿轮角度估计电路(45)、第二负载转矩估计电路和轴向力估计电路；

所述第一摩擦转矩计算电路(44)被配置成计算第一摩擦转矩，所述第一摩擦转矩是在所述减速器(19)中生成的摩擦转矩；

所述第二摩擦转矩计算电路(48；48A)被配置成计算第二摩擦转矩，所述第二摩擦转矩是在所述齿条和小齿轮机构中生成的摩擦转矩；

所述第一负载转矩柱角估计电路(43)被配置成：基于所述转向转矩、所述电机电流、所述第一摩擦转矩和所述电机的所述旋转角度，来估计第一负载转矩和柱角，所述第一负载转矩是在所述减速器(19)中生成的负载转矩，所述柱角是所述柱轴的旋转角度；

所述小齿轮角度估计电路(45)被配置成：基于所述第一负载转矩、所述柱角的估计值和所述中间轴(7)的刚性系数来估计小齿轮角估计值，所述小齿轮角估计值是所述小齿轮轴(13)的旋转角度的估计值；

所述第二负载转矩估计电路被配置成：基于所述第一负载转矩、所述第二摩擦转矩和所述小齿轮角估计值来估计第二负载转矩，所述第二负载转矩是在所述齿条和小齿轮机构中生成的负载转矩；以及

所述轴向力估计电路被配置成：基于所述第二负载转矩来估计作用在所述齿条轴(14)上的轴向力。

2.根据权利要求1所述的转向装置(1)，其特征在于，

所述第一摩擦转矩计算电路(44)包括：第一滑动速度计算电路(71)，被配置成计算作为所述减速器(19)的滑动速度的第一滑动速度；第一摩擦系数计算电路(72)，被配置成基于所述第一滑动速度来计算作为所述减速器(19)的摩擦系数的第一摩擦系数；第一力计算电路，被配置成计算作为所述减速器(19)的齿表面法向力的第一齿表面法向力；以及第一转矩计算电路，被配置成使用所述第一摩擦系数和所述第一齿表面法向力来计算所述第一摩擦转矩。

3.根据权利要求2所述的转向装置(1)，其特征在于，

所述第一力计算电路包括：第一单点接触力计算电路(74)，被配置成基于所述电机电流、所述转向转矩和所述柱角来计算第一单点接触齿表面法向力，所述第一单点接触齿表面法向力是所述减速器(19)在单点接触状态下的齿表面法向力；第一两点接触力计算电路(73)，被配置成计算第一两点接触齿表面法向力，所述第一两点接触齿表面法向力是所述减速器(19)在两点接触状态下的齿表面法向力；以及第一最大值选择电路(75)，被配置成：选择所述第一单点接触齿表面法向力和所述第一两点接触齿表面法向力中绝对值较大的一个作为所述第一齿表面法向力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转向装置(1)，其特征在于，

所述第二摩擦转矩计算电路(48)包括：第二滑动速度计算电路(81)，被配置成计算作为所述齿条和小齿轮机构的滑动速度的第二滑动速度；第二摩擦系数计算电路(82)，被配置成基于所述第二滑动速度来计算作为所述齿条和小齿轮机构的摩擦系数的第二摩擦系数；第二力计算电路，被配置成计算作为所述齿条和小齿轮机构的齿表面法向力的第二齿表面法向力；以及第二转矩计算电路，被配置成使用所述第二摩擦系数和所述第二齿表面法向力来计算所述第二摩擦转矩。