CN102616273A

CN102616273A - 低能耗电子液压助力转向系统及其控制方法

Info

Publication number: CN102616273A
Application number: CN2012100697844A
Authority: CN
Inventors: 陈伟; 孙祖明; 李强
Original assignee: Zhejiang Wanda Steering Gear Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Wanda Steering Gear Co Ltd
Priority date: 2012-03-03
Filing date: 2012-03-03
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明涉及一种低能耗电子液压助力转向系统，主溢流阀的阀芯上侧设有一个主压力弹簧，阀芯内设有一个二级溢流孔，该二级溢流孔包括一个与阀体的进油端相通的二级溢流阀座，二级溢流阀座内设有二级溢流阀芯，该二级溢流阀芯的上侧设有一个二级压力弹簧，二级溢流阀座、二级溢流阀芯以及二级压力弹簧构成二级溢流阀。本发明利用了一种成本较低的方式，既起到了节能的目的，也不会出现助力滞后的问题。

Description

低能耗电子液压助力转向系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车转向系统，尤其是涉及一种电子液压助力转向系统。

背景技术

众所周知，传统液压助力转向系统的动力源是由发动机通过皮带轮驱动液压泵，一般液压泵为齿轮泵。有两个不可避免的弊端：一是液压泵需要发动机的运转才能正常工作，如果发动机因为停车、故障等原因无法驱动液压泵正常工作，直接导致车辆无法实现动力转向，只能通过机械转向，但由于车辆的车速较低或停车状态，地面的转向阻力很大，加之液压油管路的阻力等作用，一般人无法直接机械转向，从而带来无法迅速将车辆转移到合适位置；二是发动机的转速范围非常广泛，从怠速800转每分钟到4000转每分钟。也就是说液压泵的输入转速的范围也是非常大，必须采用溢流阀将过多的压力回流，消耗发动机的功率，同时液压压力脉冲较大，是产生噪声和管路漏油等主要原因之一。在倡导节能为主题的今天，液压助力转向系统势必需要进行产品升级来达到节能减噪的目的。电动液压助力转向则采用电动机代替发动机提供驱动力，若乘用车上采用发动机提供驱动力，则根据蓄电池供电电压则选用12伏直流电机；而采用纯电动能源驱动车辆，一般如电动客车电压可达到380伏以上，则一般通过电压转换器连接到三相220伏交流电机。电动液压助力转向系统一般将电动机、油罐、齿轮泵和溢流阀集成一体，而且溢流阀一般有厂家设定油压值后不能再进行调整，但由于溢流阀的压力较大，开合相对而言压力阈值较高，对于管路承受压力容易漏油，密封要求较高，该压力无法进行实时调整，无法满足根据转向盘转动速率和车速的变化而变化。通过电控单元控制电机的转速来保证液压压力，弥补上述两个缺点，但系统输出压力要稍高于设计压力，利用溢流阀的定压作用将部分液压油回流，尤其是国外有关文献表明车辆在使用过程中大概70％左右处于不转向状态，则所需的压力几乎为零，仍然存在浪费能量的现象。

目前申请号为201010226233.5的发明专利和20102058243.2的实用新型专利(同日申请发明专利)采用保压阀和储能器来控制电机的运转保证达到根据方向盘转矩信号和车速信号计算所需的油压，从而达到节能的目的，但是由于车辆转向过程一般较快时，油压建立波动大，滞后性较为严重。申请号为201110119993.0的发明专利采用车速和载荷传感器来建立转向所需油压，工程机械消耗能源较大，而液压助力转向系统所占比例非常小，可应用于工程机械。

国外申请号为US2009218161和US2011277460专利采用比例电磁阀和先导阀来控制液压回路，前者阀体内部结构过于复杂，制造难度大，成本较高，后者为防止电磁阀失效，采用冗余的做法，虽然能保证阀体正常工作，但大大增加成本。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的能源浪费大，成本高，助力滞后严重的技术问题，提供一种能耗较小，成本较低，助力无滞后的低能耗电子液压助力转向系统及其控制方法。

本发明的低能耗电子液压助力转向系统主要是通过下述技术方案得以解决的：一种低能耗电子液压助力转向系统，包括储油罐、助力转向控制单元、电动泵、旋转阀、转向轴、动力油缸、主溢流阀，转向轴上设有扭矩传感器，扭矩传感器与旋转阀相连，其特征是在所述主溢流阀的阀芯上侧设有一个主压力弹簧，阀芯内设有一个二级溢流孔，该二级溢流孔包括一个与阀体的进油端相通的二级溢流阀座，二级溢流阀座内设有二级溢流阀芯，该二级溢流阀芯的上侧设有一个二级压力弹簧，二级溢流阀座、二级溢流阀芯以及二级压力弹簧构成二级溢流阀。当车速较高时，汽车转向所需要的力较小，因此，可以减小电动泵的转速，以将压油压，起到节能的作用，需要保持该较小的油压就需要一个打开压力较小的溢流阀，本发明的二级溢流阀就是在此时打开，起到定压作用。当车速较慢时，汽车转向所需要的力较大，因此，需要提高电动泵的转速，以提高油压，此时，主溢流阀打开。这种方式利用了一种成本较低的方式，既起到了节能的目的，也不会出现助力滞后的问题。

作为优选，所述的二级溢流阀的溢流压力是所述的主溢流阀的溢流压力的1/2-2/3。溢流压力即打开该溢流阀所需要的压力。二级溢流阀开启的压力为主溢流阀开启的压力的1/2-2/3，也就是说，本系统在高速行驶时，所损损耗的能量只相当于低速行驶所使用能耗的1/2-2/3。达到了节能的良好效果。

作为优选，所述的助力转向控制单元的信号输入端分别与车速感应器和所述的扭矩传感器相连；助力转向控制单元的信号输出端与所述的电动泵的驱动电路相连。助力转向控制单元的车速信号由车速感应器获得，而车速感器是车辆的必备配置。在需要转向时，助力转向控制单元根据扭矩传感器获得的信号判断转向所需要的力的大小，进而控制电动泵的转速。

作为优选，所述的电动泵液压油输出端设有油压传感器，该油压传感器的信号电路与所述的助力转向控制单元相连。在油压的控制中，助力转向控制单元根据预先设定的油压与电动泵的转速关系，通过控制电动泵达到控制油压的目的，但在实际操作过程中，会因为电源的电流稳定性、液压油温度、电动泵的老化等各方面的问题造成设计数据与实际数据的偏差，这个偏差可以通过油压传感器获得，油压传感器将油压的偏差发送给助力转向控制单元，助力转向控制单元根据该偏差提高或降低电动泵的转速，如此循环，使得油压更为精确。

上述低能耗电子液压助力转向系统由下述控制方法进行控制：所述的低能耗电子液压助力转向系统的控制方法，包括如下过程，

1、在助力转向控制单元内设定油压切换值、高油压值、低油压值，该油压切换值为55-83km/h，高油压值为8.6-14.6MP，低油压值为4.3-7.8；

2、当助力转向控制单元获得车速高于油压切换值时，助力转向控制单元即控制电动泵降低转速，以使电动泵液压油输出端的油压达到低油压值，当助力转向控制单元获得车速低于油压切换值时，助力转向控制单元即控制电动泵提高转速，以使电动泵液压油输出端的油压达到高油压值；

3、在油压处于低油压值时，液压油推动打开阀芯二级溢流阀芯，此时主溢流阀的阀芯关闭，当旋转阀在扭矩传感器的信号控制下接通油路时，二级溢流阀关闭，助力转向控制单元根据车速的高低、扭矩的大小控制提高电动泵的转速；

4、当油压处于高油压值时，液压油推动打开主溢流阀芯，当旋转阀在扭矩传感器的信号控制下接通油路时，主溢流阀和二级溢流阀均关闭，助力转向控制单元根据车速的高低、扭矩的大小控制提高电动泵的转速。

作为优选，当助力转向控制单元控制电动泵转速，以使油压保持高油压值或低油压值时，助力转向控制单元根据油压传感器反馈的电动泵液压油输出端的即时油压信号判断油压是否达到设定值，如果没有达到设定值，即调整电动泵转速，并不断循环该过程。

本发明的带来的有益效果是，解决了现有技术所存在的能源浪费大，成本高，助力滞后严重的技术问题，实现了一种能耗较小，成本较低，助力无滞后的低能耗电子液压助力转向系统及其控制方法。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明的溢流阀的一种结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1、2所示，本发明是一种低能耗电子液压助力转向系统，包括储油罐1、助力转向控制单元3、电动泵2、旋转阀5、转向轴5、动力油缸8、主溢流阀4，转向轴5上设有扭矩传感器6，扭矩传感器6与旋转阀5相连，助力转向控制单元3的信号输入端分别与车速感应器7和所述的扭矩传感器6相连；助力转向控制单元3的信号输出端与所述的电动泵2的驱动电路相连，电动泵2液压油输出端设有油压传感器9，该油压传感器9的信号电路与所述的助力转向控制单元3相连。主溢流阀4的阀芯46上侧设有一个主压力弹簧42，阀芯内设有一个二级溢流孔43，该二级溢流孔43包括一个与阀体的进油端相通的二级溢流阀座45，二级溢流阀座45内设有二级溢流阀芯44，该二级溢流阀芯44的上侧设有一个二级压力弹簧47，二级溢流阀座45、二级溢流阀芯44以及二级压力弹簧47构成二级溢流阀。二级溢流阀的溢流压力是所述的主溢流阀的溢流压力的1/2-2/3。

本发明还提供了一种上述低能耗电子液压助力转向系统的控制方法，它包括如下过程：

4、当助力转向控制单元控制电动泵转速，以使油压保持高油压值或低油压值时，助力转向控制单元根据油压传感器反馈的电动泵液压油输出端的即时油压信号判断油压是否达到设定值，如果没有达到设定值，即调整电动泵转速，并不断循环该过程；

5、当油压处于高油压值时，液压油推动打开主溢流阀芯，当旋转阀在扭矩传感器的信号控制下接通油路时，主溢流阀和二级溢流阀均关闭，助力转向控制单元根据车速的高低、扭矩的大小控制提高电动泵的转速。

Claims

1.一种低能耗电子液压助力转向系统，包括储油罐(1)、助力转向控制单元(3)、电动泵(2)、旋转阀(5)、转向轴(10)、动力油缸(8)、主溢流阀(4)，转向轴(10)上设有扭矩传感器(6)，扭矩传感器(6)与旋转阀(5)相连，其特征是在所述主溢流阀(4)的阀芯(46)上侧设有一个主压力弹簧(42)，阀芯内设有一个二级溢流孔(43)，该二级溢流孔(43)包括一个与阀体的进油端相通的二级溢流阀座(45)，二级溢流阀座(45)内设有二级溢流阀芯(44)，该二级溢流阀芯(44)的上侧设有一个二级压力弹簧(47)，二级溢流阀座(45)、二级溢流阀芯(44)以及二级压力弹簧(47)构成二级溢流阀。

2.根据权利要求1所述的低能耗电子液压助力转向系统，其特征在于所述的二级溢流阀的溢流压力是所述的主溢流阀的溢流压力的1/2-2/3。

3.根据权利要求1或2所述的低能耗电子液压助力转向系统，其特征在于所述的助力转向控制单元(3)的信号输入端分别与车速感应器(7)和所述的扭矩传感器(6)相连；助力转向控制单元(3)的信号输出端与所述的电动泵(2)的驱动电路相连。

4.根据权利要求1或2所述的低能耗电子液压助力转向系统，其特征在于所述的电动泵(2)液压油输出端设有油压传感器(9)，该油压传感器的信号电路与所述的助力转向控制单元相连。

5.根据权利要求3所述的低能耗电子液压助力转向系统，其特征在于所述的电动泵液压油输出端设有油压传感器，该油压传感器的信号电路与所述的助力转向控制单元相连。

6.一种采用权利要求1所述的低能耗电子液压助力转向系统的控制方法，其特征在于它包括如下过程：

7.根据权利要求6所述的低能耗电子液压助力转向系统的控制方法，其特征在于当助力转向控制单元控制电动泵转速，以使油压保持高油压值或低油压值时，助力转向控制单元根据油压传感器反馈的电动泵液压油输出端的即时油压信号判断油压是否达到设定值，如果没有达到设定值，即调整电动泵转速，并不断循环该过程。