CN101412407A - 动力转向装置 - Google Patents

Abstract

一种动力转向装置包括：转向轴；连接至转向轴并且具有第一和第二液压腔的液压动力缸；液压泵，其将液压排出至动力缸；控制阀，其响应于转向操作选择性地将液压从泵供应至第一和第二液压腔；由来自泵的液压驱动以将扭矩施加至转向轴的转向轴致动单元；检测单元，其检测关于车辆、驾驶员和/或道路的信息；以及液压控制单元，其根据检测的信息将液压从泵供应至控制阀和转向轴致动单元中的任一个，并且在液压供应至转向轴致动单元时增大从泵排出以供应至转向轴致动单元的液压。

Description

动力转向装置

技术领域

本发明涉及一种动力转向装置，尤其用于大型机动车中，以液压地辅助驾驶员的转向力。

背景技术

日本专利公开出版物No.2007-168674公开了一种类型的动力转向装置，其包括转向轴、布置于转向轴上的控制阀(旋转阀)、装配有左和右液压腔的动力缸以及具有左和右转向致动器的液压转向轴致动单元。在正常动力转向模式下，控制阀将液压分配至左和右液压腔以使得动力缸产生左或右转向辅助力。在自动转向模式中，左和右转向致动器的任一个开始操作来旋转转向轴并且由此间接地致动转向阀以产生转向辅助力。

发明内容

在上述常规动力转向装置中，左和右转向致动器一直与左和右汽缸腔连通。左和右汽缸腔中的液压因而施加于左和右转向致动器上，甚至在左和右转向致动器未处于操作中(在正常动力转向模式下)时也如此。在这种情况下，施加至左和右转向致动器的液压必须排出。这导致泵送损失并且引起燃料效率退化和流体温度升高。

因此本发明的目标是提供一种泵送损失较少的动力转向设备。

根据本发明的第一个方面，提供了一种动力转向设备，其包括：连接至方向盘的转向轴；连接至转向轴并且具有第一和第二液压腔的液压动力缸；液压泵，其将液压排出至动力缸；控制阀，其响应于方向盘的转向操作选择性地将液压从泵供应至第一和第二液压腔；由来自泵的液压驱动以将扭矩施加至转向轴的转向轴致动单元；检测单元，其检测关于车辆、驾驶员或道路中至少一个的信息；以及液压控制单元，其根据检测的信息将液压从泵供应至控制阀和转向轴致动单元中的任一个，液压控制单元构造为在液压供应至转向轴致动单元时增大从泵排出以供应至转向轴致动单元的液压。

根据本发明的第二个方面，提供了一种动力转向设备，其包括：连接至方向盘的转向轴；连接至转向轴并且具有第一和第二液压腔的液压动力缸；液压泵，其将液压排出至动力缸；控制阀，其响应于方向盘的转向操作选择性地将液压从泵供应至第一和第二液压腔；由来自泵的液压驱动以将扭矩施加至转向轴的转向轴致动单元；检测单元，其检测关于车辆、驾驶员或道路的至少一个的信息；以及液压控制单元，其根据检测的信息将液压从泵供应至控制阀和转向轴致动单元的任一个，液压控制单元在液压供应至转向轴控制单元时使通向控制阀的液压通道变窄。

根据本发明的第三个方面，提供了一种动力转向设备，其包括：连接至方向盘的转向轴；连接至转向轴并且具有第一和第二液压腔的液压动力缸；液压泵，其将液压排出至动力缸；控制阀，其响应于方向盘的转向操作选择性地将液压从泵供应至第一和第二液压腔；由来自泵的液压驱动以将扭矩施加至转向轴的转向轴致动单元；检测单元，其检测关于车辆、驾驶员或道路的至少一个的信息；以及液压控制单元，其根据检测的信息将液压从泵供应至控制阀和转向轴致动单元的任一个，液压控制单元具有用于通向转向轴致动单元的第一液压通道和用于通向控制阀的第二液压通道并且能以如此的方式个别地控制第一和第二液压通道的横截面面积以使得在液压至转向轴致动单元的供应处第一液压通道的横截面面积大于第二液压通道的横截面面积。

本发明的其它目标和特点从以下描述中也将开始理解。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的动力转向装置的框图；

图2是根据本发明第一实施例的动力转向装置的轴向截面图；

图3是根据本发明第一实施例的动力转向装置的转向轴组件的轴向截面图；

图4是根据本发明第一实施例沿着图3的线I-I截取的转向轴组件的径向截面图；

图5是根据本发明第一实施例沿着图3的线II-II截取的转向轴组件的径向截面图；

图6是根据本发明第一实施例沿着图3的线III-III截取的转向轴组件的径向截面图；

图7是根据本发明第一实施例沿着图3的线IV-IV截取的动力转向装置的左转向致动器的径向截面图；

图8是根据本发明第一实施例沿着图3的线V-V截取的动力转向装置的右转向致动器的径向截面图；

图9是根据本发明第一实施例的动力转向装置的液压调节阀的轴向截面图；

图10是根据本发明第一实施例的压力调节阀的滑柱的透视图；

图11是根据本发明第一实施例的滑柱的斜切区段的放大视图；

图12是根据本发明第一实施例的动力转向装置的液压方向控制阀的轴向截面图；

图13是根据本发明第一实施例的动力转向装置在正常动力转向模式下的液压回路图；

图14是根据本发明第一实施例的动力转向装置在自动转向模式下在右转期间的液压回路图；

图15是根据本发明第一实施例的动力转向装置在自动转向模式下在左转期间的液压回路图；

图16是根据本发明第一实施例的动力转向装置在电力系统出现故障时的液压回路图；

图17是示出根据本发明第一实施例的压力调节阀的控制压力特点的图表；

图18是根据本发明第一实施例的动力转向装置的主控制程序的流程图；

图19是根据本发明第一实施例的动力转向装置的自动转向控制程序的流程图；

图20是根据本发明第一实施例的动力转向装置的自动转向控制判断表；

图21是示出根据本发明第一实施例在自动转向模式下的控制响应和螺线管电流频率之间的相互关系的图谱；

图22是根据本发明第二实施例的动力转向装置的滑阀斜切区段的放大视图；

图23是根据本发明第三实施例的动力转向装置的滑阀斜切区段的放大视图；

图24是根据本发明第四实施例的动力转向装置的滑阀斜切区段的放大视图。

具体实施方式

本发明将参照第一至第四实施例在以下具体描述。在以下描述中，相同的部件和部分用相同的参考符号来标记以避免其重复的解释。

参照图1和2，第一实施例涉及用于机动车的动力转向装置，其包括方向盘SW、转向轴致动单元3、转向输入和输出轴4和6、链接机构530、链接机构5、液压控制单元10、壳体11、动力缸12、控制阀600、液压泵P、电子控制单元CU以及状况检测单元。这里注意到：术语“顺时针”和“逆时针”用于表示在从车辆驾驶员所看到的方向；术语“右”“左”也用于分别替代“顺时针”和“逆时针”，并且XYZ坐标系统定义为包括与转向轴轴线垂直(在朝着转向输入轴4的方向为正向)的x轴、与转向轴轴线平行(在从动力缸12朝着转向臂轴30的方向为正向)的y轴以及与x轴和y轴垂直的z轴以表示动力转向装置1中的位置。

液压泵P将工作流体排出至动力缸12。

动力缸12基本上是杯状的形式(圆柱形底部)并且具有轴向地可移动且流体密封地布置于其中以将动力缸12的内部空间分为正y轴侧上的第一液压腔21以及在负y轴侧上的第二液压腔22的活塞70。

转向输入和输出轴4和6彼此同轴地对齐。转向输入轴4具有连接至方向盘SW的一端以及与转向输出轴6重叠并且通过扭杆50连接至转向输出轴6的另一端。而且，转向输出轴6插入在活塞70的中心纵向孔中并且通过滚珠螺杆60a与活塞70相啮合。

如图5和6所示，转向输入和输出轴4和6的重叠端分别形成有锯齿状区段41和61。输入轴锯齿状区段41以锯齿状区段41的峰顶44被限制于锯齿区段600的根部62内的方式与输出轴锯齿状区段61松散地啮合。这个松散啮合允许在转向输入和输出轴4和6之间给定量的相对旋转并且防止扭杆50的过度扭曲。

转向臂轴30与动力缸12的轴线垂直地对齐，而且转向臂轴30的一部分容纳于动力缸12的径向圆周区段23(称为“转向臂轴容纳区段”)中，并且具有保持为与活塞70的外圆周有齿区段71相啮合的有齿区段。转向臂轴容纳区段23与第一液压腔21连通以使得工作流体从第一液压腔21供给至转向臂轴容纳区段23以润滑转向臂轴30的有齿区段和活塞70的外部有齿区段71之间的啮合位置。

壳体11也基本上是杯状的形式(圆柱形底部)。壳体11和动力缸12在其打开端接合在一起以在其中包围转向输入和输出轴4和6，而且转向输入轴4延伸通过壳体11的底部。流体入口和出口孔IN和OUT形成于壳体11中用于工作流体的供应和排出。

控制阀600在转向输入和输出轴4和6之间的重叠面积的正y轴侧上放置于壳体11中。如以下将具体描述的，控制阀600具有旋转阀机构以经由入口和出口孔IN和OUT供应和排出工作流体并且响应于方向盘SW的转向操作根据转向输入轴4相对于转向输出轴6的旋转方向将工作流体的液压选择性地从泵P分配至第一和第二液压腔21和22。

转向轴致动单元3具有由来自泵P的液压驱动的液压致动器机构以在顺时针或逆时针方向上旋转转向输入轴4。

液压控制单元10具有滑阀机构以选择性地将工作流体从泵P供应至转向轴致动单元3或控制阀600。

如图1所示包括车辆速度传感器6a、转向传感器(举例来说，转向角度传感器或扭矩传感器)6b、驾驶车道传感器6c、车辆状态传感器(举例来说，偏航速度传感器或侧向加速度传感器)6d、车辆间距传感器6e、车道偏移警告开关6f和自动转向控制开关6g，以便检测关于车辆、驾驶员和驾驶道路的至少一个的状况的信息并且响应于关于车辆、驾驶员和道路状况的检测信息输出信号。

控制单元CU基于来自状况检测单元的信号控制液压控制单元10的操作，以调整液压至转向轴致动单元3和控制阀600的供应。

在正常动力转向模式中，液压控制单元10将液压从泵P供应至控制阀600。在控制阀600在液压腔21和22之间分配液压时，活塞70响应于液压腔21和22之间的压力差在动力缸12内轴向地线性移动。活塞70的线性移动通过转向臂轴30的有齿区段和活塞70的有齿区段之间的啮合位置转换为转向臂轴30的旋转运动。转向臂轴30的旋转运动然后作为转向辅助力输出以经由链接机构5旋转和转向车辆行驶轮7。

在自动转向模式中，液压控制单元10将液压从泵P供应至转向轴致动单元3并且驱动转向轴致动单元3。转向轴致动单元3旋转转向输入轴4并且从而间接地致动控制阀600用于自动转向控制。

再次参照图1，动力转向装置1还包括由控制单元CU致动以在车辆判断为从当前驾驶车道偏移而对驾驶员给出警告的警告单元6h。动力转向装置1能可选地构造为使得控制单元CU引起液压控制单元10驱动转向轴致动单元3并且通过交替地顺时针和逆时针旋转转向输入轴4来振动方向盘SW以作为对驾驶员的警告。

控制阀600、转向轴致动单元3和液压控制单元10的构造将在以下更具体地解释。

如图2至4所示，控制阀600包括定位于转向输入和输出轴4和6之间的重叠区域中的的内部和外部阀元件610和620以控制液压从泵P至第一和第二液压腔21和22的供应并且由此转换转向辅助扭矩的方向。

内部阀元件610(作为转子)形成为中空圆柱形并且布置于转向输入轴4的外圆周侧周围。阀凹口611在内部阀元件610的外圆周侧径向向内地切割并且互相间圆周地等距隔开。

外部阀元件620(作为阀体)通过在圆周地等距隔开的位置处在转向输出轴6的内圆周侧中径向向外地切割阀凹口621而形成。

在转向输入轴4相对于转向输出轴6在顺时针方向上旋转时，控制阀600经由通过壳体11的液压通道15提供从泵P至第一液压腔21的连通。控制阀600在转向输入轴4相对于转向输出轴6在逆时针方向上旋转时经由通过壳体11和动力缸11的液压通道16提供从泵P至第二液压腔22的连通。

如图2、3、7和8所示，转向轴致动单元3包括在转向输入和输出轴4和6之间的重叠区域中在控制阀600的负y轴侧上彼此平行地定位的左和右转向致动器310和320。

左和右转向致动器310和320具有径向向外地形成于转向输出轴6中的孔310a和320a以及可滑动地布置于孔310a和320a中的活塞311和321以分别限定活塞311和321径向外侧上的液压腔312。在第一实施例中，提供八组圆周地等距隔开的孔310a和活塞311以及八组圆周地等距隔开的孔320a和活塞321。活塞311和321具有形成于其径向内端处的基本上球形接触区段313和323用来与转向输入轴4的锯齿区段41相接触。

左和右转向致动器310和320的旋转位置以如此的方式从彼此位移以使得活塞孔310a和320a分别具有相对于连接输入轴锯齿区段41的两个相对根部(最深部分)的线A-A和A`-A`形成偏移角θ/2的中心轴线B-B和B`-B`。每个活塞接触区段313因而相对于A-A轴线在B-B轴线的逆时针方向侧上压靠输入轴锯齿区段41的第一成角接触表面42以便通过将液压供应入液压腔312来在逆时针方向上将扭矩施加至转向输入轴4。每个活塞接触区段323相对于A`-A`轴线在B`-B`轴线的顺时针方向侧上压靠输入轴锯齿区段41的第二成角接触表面43以便通过将液压供应入液压腔322来在顺时针方向上将扭矩施加至转向输入轴4。

如图2、9和12所示，液压控制单元10包括两个电力地操作的滑阀：壳体11的正x轴侧上的压力调节阀100(第一螺线管阀)和壳体11的负x轴侧上的方向控制阀200(第二螺线管阀)，用于简单的阀结构以及较少的压力泄漏。

压力调节阀100经由液压通道B连接至泵P的排出侧、经由通过壳体11的液压通道A连接至方向控制阀200并且经由通过壳体11的液压通道C连接至控制阀600，以便选择性地将液压从泵P供应至方向控制阀200和控制阀600。

方向控制阀200分别经由通过壳体11的液压通道E1和E2连接至转向轴致动单元3的液压腔312和322，以便选择性地将液压从压力调节阀100供应至液压腔312和322。

更具体地，压力调节阀100如图9至11所示具有壳体110、滑柱120、弹簧130、滑动销140和螺线管SOL1。压力调节阀100的轴线方向在这里限定为ξ1轴线方向(相应于与x和y轴方向垂直的z轴方向)，此处ξ1轴向方向的正向侧为从螺线管SOL1至滑柱120。

阀壳体110形成为圆柱形，并且壳体110的底部111指向正ξ轴线侧。两个圆周槽113和114形成于阀壳体110的内圆周表面112中。正ξ1轴线侧上的槽113经由液压通道B与泵P的排出侧连通。负ξ1轴线侧上的槽114与流体容器RSV连通。为了简单，槽113和114在下文分别称为“压力引导槽”和“容器连通槽”。三个径向连通孔115、116和117也形成于阀壳体110中。连通孔115定位于压力引导槽113的正ξ1轴线侧上并且具有向阀壳体110的内圆周表面112开口的一端和经由液压通道C与控制阀600连通的另一端。连通孔117定位于容器连通槽114的负ξ1轴线侧上并且具有向阀壳体110的内圆周表面112开口的一端和与流体容器RSV连通的另一端。连通孔116定位于压力引导槽113和容器连通槽114之间并且具有向阀壳体110的内圆周表面112开口的一端和经由液压通道A与方向控制阀200连通的另一端。连通孔115、116和117在下文分别称为“控制阀连通孔”、“滑柱连通孔”以及“容器连通孔”。

滑柱120形成为大致圆柱形并且可轴向滑动地插入阀壳体110中，并且滑柱120的外圆周表面120a保持为与阀壳体110的内圆周表面112流体密封地滑动接触。在阀壳体110的底部111和滑柱120的ξ1轴线端之间限定有第一液压腔D11。两个槽121和122径向向内且圆周地形成于滑柱120的外圆周表面120a中以分别限定位于滑柱120的外圆周表面120a和阀壳体110的内圆周表面112之间的第二和第三液压腔D12和D13。在第一实施例中，圆周槽121和122形成于第二和第三液压腔D12和D13分别一直与控制阀连通孔115和滑柱连通孔116连通的位置处。滑柱120还具有切口123、销孔124以及通孔125。切口123通过径向向内且圆周地切除滑柱120的负ξ1轴线端部而形成以在滑柱120的外圆周表面120a和阀壳体110的内圆周表面之间限定第四液压腔D14。第四液压腔D14(切口123)一直与容器连通孔117连通以形成排出压力。通孔125形成为在ξ1轴线方向上通过滑柱120以便在第一和第四液压腔D11和D14之间提供连通。由于排出压力恒定地从第四液压腔D14经由通孔125供给至第一液压腔D11，第一和第四液压腔D11和D14一直保持压力相等。第一至第四液压腔D11、D12、D13和D14因而从正ξ1轴线侧按照提及的顺序流体密封地限定。销孔124同轴地形成于滑柱120的正ξ1轴线端中并且经由径向孔124b与第三液压腔D13(槽122)连通。

而且，节流孔160形成于阀壳体110中以便如图9所示在没有穿过压力引导槽113之下建立从泵P的排出侧至阀壳体110的内圆周表面112的连通通道。节流孔160的打开在ξ1轴线方向中的位置中相应于控制阀连通孔115以使得节流孔160一直与第二液压腔D12(槽121)连通，而不管滑柱120的操作位置。自动转向控制所需的最小泵排出压力因而从节流孔160经由第二液压腔D12(槽121)供应至控制阀连通孔115并且供应至控制阀600以便产生最小转向辅助，而不管压力调节阀100的操作状态。

弹簧130布置于第一液压腔D11中以便在负ξ1轴线方向上偏压滑柱120。

螺线管SOL1经由轴元件150连接至滑柱120以便在ξ1轴线方向上在弹簧130的偏压力之下或逆着偏压力通过螺线管SOL1的激励控制来移动滑柱120(也参见图13)。

当滑柱120在负ξ1轴线方向上移动时，第二液压腔D12(槽121)被带入与压力引导槽113连通以便经由第二液压腔D12提供从压力引导槽113至控制阀连通孔115的液压通道。经由第二液压腔D12从压力引导槽113至控制阀连通孔115的液压通道在这里限定为转向辅助压力引导通道530。这样，压力调节阀100通过转向辅助压力引导通道530和液压通道B和C在泵P和控制阀600之间建立连通，从而将泵P的排出压力供应至控制阀600。转向辅助压力引导通道530的开口横截面面积通过滑柱120的轴向移动来改变，以便由于泵的孔眼效应调节泵排出压力。调节的泵排出压力作为转向辅助压力供给至控制阀600。另一方面，第三液压腔D13(槽122)从压力引导孔113断开并且被带入与容器连通孔114连通以便经由第三液压腔D13建立从容器连通孔114至滑柱连通孔116的液压通道。排出压力然后通过液压通道A从压力调节阀100供给至方向控制阀200。

在滑柱120在正ξ1轴线方向上移动时，辅助压力引导通道530变窄以降低工作流体从泵P至控制阀600的流动并且从而增大泵排出压力。另一方面，第三液压腔D13(槽122)被带入与压力引导槽113连通以便经由第三液压腔D13提供从压力引导槽113至滑柱连通孔116的液压通道。经由第三液压腔D13从压力引导槽113至滑柱连通孔116的液压通道这里限定为致动器控制压力引导通道510。这样，压力调节阀100通过致动器控制压力引导通道510和液压通道A和B在泵P和方向控制阀200之间建立连通，从而将泵排出压力供应至方向控制阀200。致动器控制压力引导通道510的开口横截面面积通过滑柱120的轴线移动来改变，以便由于泵的孔眼效应来调节泵排出压力。调节的泵排出压力作为控制压力供给至方向控制阀200。控制压力也经由径向孔124b供给至销孔124。

这样，压力调节阀100调节液压从泵P至控制阀600和方向控制阀200的供应并且通过螺线管SOL1的激励控制连同滑柱120的操作位置一起改变转向辅助压力和致动器控制压力。尤其，压力调节阀100构造为使得仅在需要自动转向控制时增大供应至转向轴致动单元3的泵排出压力。因而能减少泵送损失并且防止燃料效率退化以及流体温度升高。

销140可滑动地插入销孔124的正ξ轴线侧并且具有与销孔124的支承表面124a相对的支承表面141。在第一实施例中，支撑表面124a和141面积相等。在控制压力从第三液压腔D13经由径向孔124b供应至销孔124之下，支承表面141和124a分别在正和负ξ轴线方向上接收液压力。在τ≥F的情况下，此处τ为滑动销140和销孔124之间的滑动阻力(单位：N)并且F是在销孔140中的液压之下施加于支承表面141、124a上的液压力(单位：N)，支承表面141上的液压力F由滑动销140和销孔141之间的滑动阻力τ来吸收并且在正ξ1轴线方向上作用于滑柱120上以便与支承表面124a上的液压力F平衡。在τ<F的情况下，支承表面141上的液压力没有由滑动销140和销孔124之间的滑动阻力τ吸收而且没有在正ξ1轴线方向上作用于滑柱120上。支承表面124a上的液压力F是不平衡的并且作用于滑柱120上以使得滑柱120相对于滑动销140在负ξ1轴线方向上进行滑动。即，滑柱120在供应至销孔124的控制压力增加至满足τ<F的关系时相对于滑动销140在负ξ1轴线方向上移动。通过滑柱120在负ξ1轴线方向上的移动，第三液压腔D13从压力引导槽113断开以停止控制压力从液压腔D13至销孔124的供应并且然后被带入与容器连通槽114连通以将排出压力供给至销孔124。

在没有滑动销140和销孔124的存在时，控制压力在滑柱120在正ξ1轴线方向上的移动期间仅由液压腔D13和液压通道A减轻并且因而随着泵排出压力而显著地增大。

然而，其足以将致动器控制压力引导至方向调节阀200并且然后引导至转向致动器310、320以使得转向致动器310、320能产生扭矩以旋转转向输入轴4并且从而引起控制阀600将液压供应至液压腔21和22用于在没有驾驶员的转向操作之下的自动转向控制。无需转向致动器310、320来产生使转向输入轴旋转过大角度的大扭矩并且，延伸开来，无需压力调节阀100来过度地增大致动器控制压力。

在滑动销140和销孔124存在时，相反，能提供如上面提及的致动器控制压力的减轻并且从而能防止致动器控制压力的过度增大。

而且，滑柱120的外圆周表面120a包括定位于槽121和122之间的区域120b以限定在区域120b的正ξ1轴线端上(即，如图10和11所示在槽121的负ξ1轴线侧上)具有斜切区段的台阶120c。第一实施例中，斜切区段包括圆周地等距隔开的斜面170，其每个具有平状锥形斜面。

在没有斜面170存在时，转向辅助压力引导通道530(特别地，第二液压腔D12和压力引导槽113之间的连通通道)变得突然地打开和闭合以引起工作流体的流动中的突然变化，

在存在斜面170时，相反，辅助压力引导通道530变得逐渐地打开和闭合以减轻工作流体的流动中的突然变化并且从而平稳地引导泵排出压力。因而能平稳地调节致动器控制压力。

压力调节阀的压力调节特点在图17中总结。致动器控制压力在不存在滑动销140时随着泵排出压力显著地增大但是在存在滑动销140时能防止过度增大。致动器控制压力在不存在斜面170时随着通向螺线管SOL1的电流显著地增大(即，滑柱120的移动)但是在存在斜面170时能逐渐地受到控制。如图17所示，滑动销140和斜面170的组合应用允许控制压力相对于螺线管电流线性地受到控制用于提高可控制性。

如图12所示，方向控制阀200包括壳体210、滑柱220、弹簧230和螺线管SOL2。方向控制阀200的轴线方向在这里限定为ξ2轴线方向(与y轴线方向平行)，此处ξ2轴线方向的正侧方向是从螺线管SOL2至滑柱220。

阀壳体210形成为圆柱形，并且壳体210的底部211指向至ξ2轴线正向侧。两个圆周槽213和214形成于阀壳体210的内圆周表面212中。ξ2轴线正向侧上的槽213经由液压通道E1与左转向致动器310连通。ξ2轴线负向侧上的槽213经由液压通道E2与右转向致动器320连通。为了简单，槽213和214在下文分别称为“左和右转向致动器连通槽”。而且，两个径向连通孔215和216形成于阀壳体210中。连通孔215定位于左和右转向致动器连通槽213和214之间并且具有向阀壳体210的内圆周表面212开口的一端和与液压通道A连通的另一端。连通孔216定位于左转向致动器连通槽213的ξ2轴线正向侧上并且与流体容器RSV连通。连通孔215和215在下文分别称为“滑柱连通孔”和“容器连通孔”。

滑柱220形成为大致圆柱形并且可轴向滑动地插入阀壳体210中，并且滑柱220的外圆周表面220a保持为与阀壳体210的内圆周表面212流体密封地滑动接触。在阀壳体210的底部211和滑柱220的ξ2轴线正向端之间限定有第一液压腔D21并且在滑柱220的ξ2轴线负向侧上限定有第五液压腔D25。三个槽221、222和223径向向内并且圆周地形成于滑柱220的外圆周表面220a中以便在滑柱220的外圆周表面220a和阀壳体210的内圆周表面212之间限定第二至第四液压腔D22、D23和D24。第一至第五液压腔D21至D25因而从ξ2轴线正向侧按照所提及的顺序流体密封地受到限制。滑柱220还具有两个连接孔224和225。连接孔224同轴地形成于滑柱220的ξ2轴线正向端并且与第二和第四液压腔D22和D24(槽221和223)连通但是不与第三液压腔D23(槽222)连通。连接孔225以如此的方式形成于滑柱220的ξ2轴线负向端中以使得孔225的轴线与滑柱220的轴线偏离并且与连接孔224连通。因而，第一、第二、第四和第五液压腔D21、D22、D24和D25经由连接孔224和225彼此连通。而且，第二液压腔D22(槽221)在滑柱220与阀壳体底部211接触时被带入与容器连通槽216连通。在滑柱220没有与阀壳体底部221相接触时，第一液压腔D21与容器连通槽216连通。排出压力因而经由容器连通孔216恒定地供给至液压腔D21、D22以使得第一、第二、第四和第五液压腔D21、D22、D24和D25一直受控至排出压力。

阀弹簧230布置于第一液压腔D21中以便在ξ2轴线负方向上偏压滑柱220。

螺线管SOL2经由轴元件250连接至滑柱220的ξ2轴线负向端以便通过螺线管SOL2的激励控制逆着弹簧230的偏压力或在该偏压力之下在ξ2轴线方向上移动滑柱220。

这里，方向控制阀200具有三个操作位置：基准位置以及右和左自动转向位置。

在滑柱220设置为基准位置时，第三液压腔D23(槽222)从左和右转向致动器连通槽213和214断开。替代地，第二和第四液压腔D22和D24(槽221和223)分别被带入与第一和第二连通槽213和214连通，以通过第一和第二连通槽213和214、第一、第二和第四液压腔D21、D22和D24以及连接孔224建立从左和右转向致动器310和320至流体容器RSV的连通。排出压力然后经由液压通道E1和E2供给至左和右转向致动器310和320以使得转向致动器310和320没有受到驱动并且没有旋转输出至转向输入轴4。

当滑柱220在ξ2轴线负方向上移动并且设置至右转向位置时，第三液压腔D23(槽222)被带入与右转向致动器连通槽214连通以便经由第三液压腔D23提供从滑柱连通孔215至右转向致动器连通槽214的液压通道。经由第三液压腔D23从滑柱连通孔215至右转向致动器连通槽214的液压通道在这里限定为驱动压力引导通道522。这样，方向控制阀200通过驱动压力引导通道522和液压通道E22建立至右转向致动器320的连通，从而允许液压从压力调节阀100至右转向致动器320的供应。驱动压力引导通道522的打开横截面面积通过滑柱220的轴线运动来改变，以便由于其孔眼效应调节液压从压力调节阀100至右转向致动器320的供应。在致动器控制压力(泵排出压力)通过液压通道A从压力调节阀100供应的情况下，致动器控制压力被调节至驱动压力并且通过液压通道E2供给右转向致动器320。右转向致动器320然后受到驱动以将顺时针方向旋转输出至转向输入轴4。右转向致动器320在排出压力通过液压通道A从压力调节阀100供应的情况下没有受到驱动。另一方面，第二液压腔D22(槽221)与左转向致动器连通槽213连通而不管滑柱220的ξ2轴线负方向的移动。排出压力通过液压通道E1供给至左转向致动器310以使得左转向致动器310没有受到驱动并且没有输出旋转至转向输入轴4。

当滑柱220在ξ2轴线正方向上移动并且设置至左转向位置时，第三液压腔D23(槽222)被带入与左转向致动器连通槽213连通以便经由第三液压腔23提供从滑柱连通孔215至左转向致动器连通槽213的液压通道。经由第三液压腔23从滑柱连通孔215至左转向致动器的液压通道在这里限定为驱动压力引导通道521。这样，方向控制阀200通过驱动压力引导通道521和液压通道E1建立至左转向致动器310的连通。驱动压力引导通道521的打开横截面面积通过滑柱220的轴线运动来改变，以便由于其孔眼效应调节液压从压力调节阀100至左转向致动器310的供应。在致动器控制压力(泵排出压力)通过液压通道A从压力调节阀100供应的情况下，致动器控制压力被调节至驱动压力并且通过液压通道E1供给至左转向致动器310。左转向致动器310然后受到驱动以将逆时针方向旋转输出至转向输入轴4。左转向致动器310在排出压力通过液压通道A从压力调节阀100供应的情况下没有受到驱动。另一方面，第四液压腔D24(槽223)被带入与右转向致动器连通槽214连通而不管滑柱220的ξ2轴线正方向移动。排出压力通过液压通道E2供给至右转向致动器320以使得右转向致动器310没有受到驱动并且没有输出旋转至转向输入轴4。

这样，方向控制阀200调节液压至左和右转向致动器310和320的供应并且通过螺线管SOL2的激励控制连同滑柱220的操作位置一起改变致动器驱动压力。通过使用单个方向阀200调节液压至左和右转向致动器310和320的供应，能避免会由于各个控制阀之间的变化所引起的压力控制波动。还能简化方向控制阀200的结构，以使得由于方向控制阀200仅具有三个操作位置而使成本降低。

动力转向装置1的总体操作将在以下解释。

[直线驾驶和正常动力转向模式]

在直线驾驶和正常动力转向模式下，压力调节阀100的滑柱120移动至ξ1轴线负方向以便在泵P和控制阀600之间提供连通并且将液压从泵P供应至控制阀600，如图13所示。在转向输入轴4通过驾驶员的转向操作而右转时，控制阀600与第二液压腔22连通并且将液压供应至液压腔22以便产生右转向辅助力。在转向输入轴4通过驾驶员的转向操作而左转时，控制阀600与第一液压腔21连通并且将液压供应至第一液压腔21以便产生左转向辅助力。而且，方向控制阀200的滑柱220设置至基准位置以便从泵P断开转向致动器310和320并且将转向致动器310和320带入与流体容器RSV连通，如图13所示。转向致动器310和320因而受控至排出压力以便不将转向反作用力施加至转向输入轴4。

[自动转向模式下的右转]

为了在自动转向模式下右转，压力调节阀100的滑柱120在ξ1轴线正方向上移动以便在泵P和方向控制阀200之间提供连通并且将液压从泵P供应至方向控制阀200，如图14所示。而且，方向控制阀200的滑柱220在ξ2轴线负方向上移动并且设置至右自动转向位置以便在方向控制阀200和右转向致动器320之间提供连通并且在流体容器RSV和左转向致动器310之间提供连通，如图14所示。方向控制阀200将液压供应至右转向致动器320以使得右转向致动器320受到驱动以在顺时针方向旋转上旋转转向输入轴4。由于泵P的排出侧通过节流孔160与控制阀600连通，自动转向控制所需的最小泵排出压力与液压从泵P供应至右转向致动器320同步地从泵P供应至控制阀600。方向控制阀200还将排出压力供应至左转向致动器310以便不驱动转向致动器310。在转向输入轴4顺时针旋转时，控制阀600变为被致动以将液压供应至动力缸12的第二液压腔22并且产生右转向力用于自动转向控制。

[自动转向模式下的左转]

为了在自动转向模式下左转，压力调节阀的滑柱120在ξ1轴线正方向上移动以便在泵P和方向控制阀200之间提供连通并且将液压从泵P供应至方向控制阀200，如图15所示。而且，方向控制阀200的滑柱220在ξ2轴线正方向上移动并且设置至左自动转向位置以便在方向控制阀200和左转向致动器310之间提供连通并且在流体容器RSV和右转向致动器320之间提供连通，如图15所示。方向控制阀200将液压供应至左转向致动器310以使得左转向致动器310受到驱动以在逆时针方向上旋转转向输入轴4。由于泵P的排出侧通过节流孔160与控制阀600连通，自动转向控制所需的最小泵排出压力与液压从泵P至左转向致动器310的供应同步地从泵P供应至控制阀600。方向控制阀200还将排出压力供应至右转向致动器320以便不驱动转向致动器320。在转向输入轴4逆时针旋转时，控制阀600变得被致动以将液压供应至动力缸12的第一液压腔21并且产生左转向力用于自动转向控制。

[电力系统故障]

在螺线管SOL1和SOL2的任何一个发生故障时，螺线管SOL1和SOL2断电。于是，压力调节阀100的滑柱120在弹簧130的偏压力之下在ξ1轴线负方向上移动以便在泵P和控制阀600之间提供连通并且在流体容器RSV和方向控制阀200之间提供连通，如图16所示。控制阀600将液压从泵P供应至动力缸12以继续转向辅助，而方向控制阀200将排出压力供应至转向致动器310和320以停止转向轴致动单元3并且从而终止自动转向控制。

如上所述，动力转向装置1根据压力调节阀100和方向控制阀200的滑柱120和220的操作位置在正常动力转向模式、自动转向模式和故障-安全模式(电力故障模式)之间转换。滑阀100和200的使用使得能够容易地个别控制压力引导通道510、521、522和530的开口横截面面积并且，延伸开来，容易控制液压供应。液压控制单元10仅在需要致动转向控制时将液压供应至转向轴致动单元3(转向致动器310、320)。在将液压供应至转向轴致动单元3时，液压控制单元10以如此的方式使辅助压力引导通道530变窄以使得用于通向转向轴致动单元30的液压通道510、521、522的开口横截面面积大于用于通向控制阀600的液压通道530的开口横截面面积并且从而增加从泵排出以供应至转向轴致动单元3的液压。液压控制单元10在不需要自动转向控制时停止液压至转向轴致动单元3(转向致动器310、320)的供应。因此动力转向装置1能减少泵送损失并且防止燃料效率降低以及流体温度升高。

在第一实施例中，动力转向装置1的操作由控制单元CU通过图18的主控制程序来控制。

在步骤S1，控制单元CU判断方向控制阀200的螺线管SOL2是否正常运行。如果在步骤S1为YES，程序进行至步骤S2。如果在步骤S1为NO，程序进行至步骤S5。

在步骤S2，控制单元CU判断压力调节阀100的螺线管SOL1是否正常运行。如果在步骤S2为YES，程序进行至步骤S3。如果在步骤S2为NO，程序进行至步骤S5。

在步骤S3，控制单元CU判断是否需要自动转向控制。如果在步骤S3为YES，程序进行至步骤S4。如果在步骤S3为NO，程序进行至步骤S6。

在步骤S4，控制单元通过调节通向螺线管SOL1和SOL2的电流来运行自动转向控制操作(相应于自动转向模式)。

在步骤S5，控制单元CU中断通向螺线管SOL1和SOL2的电流。程序然后进行至步骤S6。

在步骤S6，控制单元CU运行正常动力转向操作(相应于正常转向模式或电力故障模式)。

更具体的，控制单元CU通过图19的自动转向控制判断子程序判断自动转向控制的要求(步骤S3)。

(车道保持辅助)

在步骤S311，控制单元CU判断是否车道偏移警告开关6f是否为ON。如果在步骤S311为YES，程序进行至步骤S312。如果在步骤S311为NO，程序进行至步骤S314。

在步骤S312，控制单元CU根据来自驾驶车道传感器6c和车道偏移警告开关6f的信号判断车辆从当前驾驶车道偏移的可能性。如果在步骤S312是YES，程序进行至步骤S313。如果在步骤S312是NO，程序进行至步骤S314。

在步骤S313，控制单元CU使得液压控制单元10将控制压力和排出压力交替地供应至左和右转向致动器310和320并且从而通过转向输入轴4的顺时针和逆时针旋转来振动方向盘SW作为对车辆驾驶员的警告。可选地，控制单元CU运行自动转向控制操作以便保持车辆在车道内。在液压控制单元10如上所述将液压同步地供应至转向轴致动单元3和控制阀600时，能产生转向辅助同时振动方向盘SW以向车辆驾驶员警告车辆偏移。程序然后进行至步骤S314。

(自动转向控制)

在步骤S314，控制单元CU判断是否自动转向控制开关6g为ON。如果在步骤S314为YES，程序进行至步骤S315。如果在步骤S314为NO，程序进行至步骤S316。

在步骤S315，控制单元CU判断是否存在来自驾驶员的转向操作输入。如果在步骤S315为YES，程序进行至步骤S317。如果在步骤S315为NO，程序进行至步骤S316。

在步骤S316，控制单元CU运行自动转向控制操作。在自动转向控制操作中，由转向轴致动单元3施加至转向输入轴4的扭矩设置为小于由驾驶员的转向操作输入至转向输入轴4的转向扭矩。因而能防止自动转向控制与驾驶员的转向操作相反。程序然后进行至步骤S318。

在步骤S317，控制单元CU以如此的方式控制液压控制单元10以使得转向轴致动单元3减少施加至转向输入轴4的扭矩或终止自动转向控制操作。这样，逆着驾驶员转向力的反作用力减少或停止以减少驾驶员的转向努力。因而即使在自动转向控制下也能注意到驾驶员的意图。程序然后进行至步骤S318。

(车辆行为稳定性)

在步骤S318，控制单元CU判断是否存在任何输入的转向操作引起引起不稳定的车辆行为。如果在步骤S318为YES，程序进行至步骤S319。如果在步骤S318为NO，程序进行至步骤S320。

在步骤S319，控制单元CU以如此的方式控制液压控制单元10以使得转向轴致动单元3增大施加至转向输入轴4的扭矩。这样，逆着驾驶员转向力的反作用力增大以限制引起不稳定车辆行为的转向操作。替代地，控制单元CU可运行自动转向控制操作以自动地纠正转向方向。程序然后进行至步骤S320。

(避开障碍物)

在步骤S320，控制单元CU判断是否检测到任何障碍物。如果在步骤S320为YES，程序进行至步骤S321。如果在步骤S320为NO，程序进行至步骤S322。

在步骤S321，控制单元CU运行自动转向控制操作以便允许车辆避开障碍物。

在步骤S322，控制单元CU运行正常动力转向操作。

在第一实施例中，通过螺线管SOL1的电流的频率对于各种控制操作比如车道保持辅助、避开障碍物以及转向振动控制(警告控制)设置为不同的级别，如图21所示。这里，控制压力响应设置为高于车辆响应。螺线管SOL1的电流的频率设置至高频范围用于转向振动控制(警告控制)以便在不影响车辆行为之下通过方向盘SW的振动对驾驶员给出警告。螺线管SOL1的电流的频率设置至低频范围用于车道保持辅助以便逐步地转向车辆。螺线管SOL1的电流频率设置至紧邻车辆响应降低的中间频率范围(在f0附近)用于避开障碍物以便确保车辆响应以及迅速地转向车辆。

日本专利申请No.2007-272340(2007年10月19日申请)的全部内容通过参考结合于此。

尽管本发明已经参照本发明的上面具体实施例进行了描述，但是本发明不限于这些示例性实施例。本领域技术人员在上述教导之下将能做出上述实施例的各种变型和变化。

例如，压力调节阀100的滑柱120可具有如图22所示通过在台阶120c的边缘中切出V形槽170a而形成的斜切区段、如图23所示通过切除台阶120c的边缘而形成的斜切区段170b或如图24所示形成有台阶171的斜切区段170c。

本发明的范围参照以下权利要求限定。

Claims (20)

1.一种动力转向装置，其包括：

连接至方向盘的转向轴；

连接至转向轴并且具有第一和第二液压腔的液压动力缸；

液压泵，其将液压排出至动力缸；

控制阀，其响应于方向盘的转向操作选择性地将液压从泵供应至第一和第二液压腔；

由来自泵的液压驱动以将扭矩施加至转向轴的转向轴致动单元；

检测单元，其检测关于车辆、驾驶员或道路中至少一个的信息；以及

液压控制单元，其根据检测的信息将液压从泵供应至控制阀和转向轴致动单元中的任一个，

液压控制单元构造为在液压供应至转向轴致动单元时增大从泵排出以供应至转向轴致动单元的液压。

2.根据权利要求1的动力转向装置，其中液压控制单元具有滑阀机构。

3.根据权利要求2的动力转向装置，其中液压控制单元允许将液压与液压至转向轴致动单元的供应同步地供应至控制阀。

4.根据权利要求2的动力转向装置，其中滑阀机构的滑柱具有在其轴线端上形成有斜切区段的区域。

5.根据权利要求2的动力转向装置，其中滑阀机构具有液压通道以便一直在泵和控制阀之间提供连通。

6.根据权利要求1的动力转向装置，其中液压控制单元在液压控制单元发生故障时在泵和控制阀之间提供连通。

7.根据权利要求6的动力转向装置，其中转向轴致动单元包括左和右转向致动器；液压控制单元包括第一和第二螺线管阀；第一螺线管阀调节液压从泵至控制阀或第二螺线管的任一个的供应；并且第二螺线管阀调节液压从第一螺线管阀至左和右转向致动器的任一个的供应。

8.根据权利要求7的动力转向装置，其中第一螺线管阀在去激励状态下提供在泵和控制阀之间的连通。

9.根据权利要求6的动力转向装置，其中转向轴致动单元包括左和右转向致动器；并且液压控制单元包括螺线管阀，所述螺线管阀具有将液压从泵供应至控制阀的第一操作位置、将液压供应至左转向致动器的第二操作位置以及将液压供应至右转向致动器的第三操作位置。

10.权利要求1的动力转向装置，其中液压控制单元在检测单元检测到由驾驶员做出的转向操作时减少由转向轴致动单元施加的扭矩。

11.根据权利要求1的动力转向装置，其中由转向轴致动单元施加的扭矩小于由驾驶员输入的转向扭矩。

12.根据权利要求11的动力转向装置，其中液压控制单元包括滑阀机构，所述滑阀机构具有形成有支承表面的轴向销孔以及可滑动地插入销孔中并且形成有与销孔的支承表面相对的支承表面的销，并且建立或中断销孔和泵之间的连通，以便将液压从泵施加到销孔和销的支承表面上。

13.一种动力转向装置，其包括：

连接至方向盘的转向轴；

连接至转向轴并且具有第一和第二液压腔的液压动力缸；

液压泵，其将液压排出至动力缸；

控制阀，其响应于方向盘的转向操作而选择性地将液压从泵供应至第一和第二液压腔；

由来自泵的液压驱动以将扭矩施加至转向轴的转向轴致动单元；

检测单元，其检测关于车辆、驾驶员或道路的至少一个的信息；以及

液压控制单元，其根据检测的信息将液压从泵供应至控制阀和转向轴致动单元的任一个，

液压控制单元在液压供应至转向轴控制单元时使通向控制阀的液压通道变窄。

14.根据权利要求13的动力转向装置，其中液压控制单元具有滑阀机构。

15.根据权利要求14的动力转向装置，其中液压控制单元允许将液压与液压至转向轴致动单元的供应同步地供应至控制阀。

16.根据权利要求13的动力转向装置，其中在液压控制单元出现故障时液压控制单元提供泵和控制阀之间的连通。

17.一种动力转向装置，其包括：

连接至方向盘的转向轴；

连接至转向轴并且具有第一和第二液压腔的液压动力缸；

液压泵，其将液压排出至动力缸；

控制阀，其响应于方向盘的转向操作选择性地将液压从泵供应至第一和第二液压腔；

由来自泵的液压驱动以将扭矩施加至转向轴的转向轴致动单元；

检测单元，其检测关于车辆、驾驶员或道路的至少一个的信息；以及

液压控制单元，其根据检测的信息将液压从泵供应至控制阀和转向轴致动单元的任一个，

液压控制单元具有用于通向转向轴致动单元的第一液压通道和用于通向控制阀的第二液压通道，并且能以这种方式个别地控制第一和第二液压通道的横截面面积，即，使得在液压供应至转向轴致动单元时第一液压通道的横截面面积大于第二液压通道的横截面面积。

18.根据权利要求17的动力转向装置，其中液压控制单元具有滑阀机构。

19.根据权利要求18的动力转向装置，其中液压控制单元允许将液压与液压至转向轴致动单元的供应同步地供应至控制阀。

20.根据权利要求17的动力转向装置，其中液压控制单元在液压单元发生故障时提供泵和控制阀之间的连通。

Images