CN103359163A - 液压式动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压式动力转向装置。第一阀开度修正值运算部（61）基于由泵驱动用马达控制部（70）内的转速偏差运算部（75）运算出的转速偏差（ΔVP（＝VP*－VP）），来运算针对阀开度指令值（θB*）的绝对值（｜θB*|）的修正值（第一阀开度修正值（Δθ1*））。第二阀开度运算部（62）基于阀开度指令值（θB*）的符号和第一阀开度修正值（Δθ1*），来运算针对阀开度指令值（θB*）的修正值（第二阀开度修正值（Δθ2*））。修正值加法部（63）在由阀开度指令值设定部（52）设定的阀开度指令值（θB*）上加上第二阀开度修正值（Δθ2*）。

Description

液压式动力转向装置

技术领域

本发明涉及液压式动力转向装置。

背景技术

以往公知有将来自液压泵的工作油经由液压控制阀供给给与车辆的转向机构结合的动力缸，由此产生转向辅助力的液压式动力转向装置。在通常的液压式动力转向装置中，液压控制阀经由转向轴与转向盘等转向部件机械地连结，根据转向部件的操作来调节液压控制阀的开度。

日本特开2006－306239号公报公开有作为液压式动力转向装置，不将液压控制阀与转向部件机械地连结，而通过电动马达（阀驱动用马达）来控制液压控制阀的开度的装置。

在通过阀驱动用马达来控制液压控制阀的开度的液压式动力转向装置中，用于驱动液压泵的电动马达（泵驱动用马达）以泵驱动用马达的旋转速度成为所指示的泵转速的方式被反馈控制。然而，由于负荷的变动等，泵驱动用马达的旋转速度有时发生变动。例如，在液压控制阀的转子从向动力缸的一方缸室的工作油的供给为最大的终端位置返回到中立位置侧时，泵驱动用马达的旋转速度发生变动。

这样，若泵驱动用马达的旋转速度发生变动，则即使液压控制阀的开度相同，转向辅助力也发生改变，由此转向感存在恶化的可能性。

发明内容

本发明提供一种能够抑制由于泵驱动用马达的旋转速度的变动而导致转向辅助力发生变动、并能够提高转向感的液压式动力转向装置。

根据本发明的一个实施例的特征，基于由旋转速度指令值设定单元设定的旋转速度指令值和由旋转速度检测单元检测出的泵驱动用马达的旋转速度之间的偏差，修正由开度指令值设定单元设定的开度指令值，并基于修正后的开度指令值来控制阀驱动用马达。由此，在泵驱动用马达的旋转速度发生变动时，能够抑制转向辅助力发生变动，因此能够提高转向感。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明上述的和其它的特点和优点得以进一步明确。其中，附图标记表示本发明的要素，其中，

图1是表示本发明的一实施方式的液压式动力转向装置的概略结构的示意图。

图2是表示ECU的电结构的框图。

图3是表示针对转向角速度的泵转速指令值的设定例的图表。

图4是表示针对检测转向转矩的辅助转矩指令值的设定例的图表。

图5是表示针对辅助转矩指令值的阀开度指令值的设定例的图表。

图6是表示针对转速偏差的第一阀开度修正值的设定例的图表。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施例。

图1是表示本发明的一实施方式的液压式动力转向装置的概略结构的示意图。液压式动力转向装置1用于向车辆的转向机构2赋予转向辅助力。转向机构2具备：为了车辆的转向而由驾驶员操作的作为转向部件的转向盘3、与该转向盘3连结的转向轴4、与转向轴4的前端部连结并具有小齿轮6的小齿轮轴5、具有与小齿轮6啮合的齿条7a并沿车辆的左右方向延伸的作为转舵轴的齿条轴7。

在齿条轴7的两端分别连结有转向横拉杆8，该转向横拉杆8分别与支承左右的转舵轮9、10的转向节臂11连结。转向节臂11被设置成能绕转向主销12转动。若转向盘3被操作而使转向轴4旋转，则该旋转通过小齿轮6以及齿条7a，而变换成齿条轴7沿着轴向的直线运动。该直线运动被变换成转向节臂11绕主销12的旋转运动，由此，左右的转舵轮9、10被转向。

在转向轴4的周围配置有用于检测作为转向轴4的旋转角的转向角θh的转向角传感器31。在该实施方式中，转向角传感器31是检测距转向轴4的中立位置的转向轴4的正反两个方向的旋转量（旋转角）的传感器，将从中立位置向左方向旋转的旋转量例如作为正值输出，将从中立位置向右方向旋转的旋转量例如作为负值进行输出。小齿轮轴5上设置有用于检测转向转矩Th的转矩传感器32。

液压式动力转向装置1包括液压控制阀14、动力缸16以及液压泵23。液压控制阀14例如是旋转阀，具有转子外壳（省略图示）和用于切换工作油的流通方向的转子（省略图示）。作为液压控制阀14，例如可以使用日本特开2006－306239号公报所公开的液压控制阀。通过利用电动马达15（以下称为“阀驱动用马达15”）使液压控制阀14的转子旋转，来控制液压控制阀14的开度。阀驱动用马达15例如由三相无刷马达构成。在阀驱动用马达15的附近配置有用于检测阀驱动用马达15的转子的旋转角θB的、例如由分解器构成的旋转角传感器33。

液压控制阀14与向转向机构2赋予转向辅助力的动力缸16连接。动力缸16与转向机构2结合。具体地说，动力缸16具有与齿条轴7一体设置的活塞17、和被该活塞17划分的一对缸室18、19，缸室18、19分别经由对应的油路20、21，与液压控制阀14连接。

液压控制阀14介于通过贮液器22以及转向辅助力产生用的液压泵23的油循环路24的中途部。液压泵23例如由齿轮泵构成，并被电动马达25（以下，称为“泵驱动用马达25”）驱动，将存积在贮液器22的工作油汲取并供给给液压控制阀14。多余量的工作油从液压控制阀14经由油循环路24返回到贮液器22。

泵驱动用马达25驱动液压泵23。具体地说，泵驱动用马达25的输出轴与液压泵23的输入轴连结，通过泵驱动用马达25的输出轴旋转，而使液压泵23的输入轴旋转从而驱动液压泵23。泵驱动用马达25由三相无刷马达构成。在泵驱动用马达25的附近配置有用于检测泵驱动用马达25的转子的旋转角θP的、例如由分解器构成的旋转角传感器34。

液压控制阀14在通过阀驱动用马达15使液压控制阀14的转子从基准旋转角度位置（中立位置）向一个方向旋转的情况下，经由油路20、21中的一方油路来向动力缸16的缸室18、19中的一方缸室供给工作油，并且使另一方缸室的工作油返回到贮液器22。另外，在通过阀驱动用马达15使液压控制阀14的转子从中立位置向另一方向旋转的情况下，经由油路20、21中的另一方油路来向缸室18、19中的另一方缸室供给工作油，并且使一方缸室的工作油返回到贮液器22。

在液压控制阀14的转子处于中立位置的情况下，液压控制阀14使动力缸16的两缸室18、19维持成相同的压力，从而工作油在油循环路24中循环。若利用阀驱动用马达15旋转液压控制阀14的转子，则向动力缸16的缸室18、19中的任意一方供给工作油，从而活塞17沿车辆宽度方向（车辆的左右方向）进行移动。由此，转向辅助力会作用于齿条轴7。

阀驱动用马达15以及泵驱动用马达25被ECU（Electronic ControlUnit：电子控制单元）40控制。向ECU40输入由转向角传感器31检测的转向角θh、由转矩传感器32检测的转向转矩Th、旋转角传感器33的输出信号、旋转角传感器34的输出信号、由车速传感器35检测的车速V、用于检测流入阀驱动用马达15的电流的电流传感器36（参照图2）的输出信号等。

图2是表示ECU40的电结构的框图。ECU40具备：微型运算机41；由微型运算机41控制，向阀驱动用马达15供给电力的驱动电路（逆变器电路）42；以及被微型运算机41控制，向泵驱动用马达25供给电力的驱动电路（逆变器电路）43。在连接驱动电路42和阀驱动用马达15的电力供给线上设有电流传感器36。

微型运算机41具备CPU以及存储器（ROM以及RAM等），通过执行规定的程序，能够作为多个功能处理部发挥作用。该多个功能处理部包括用于控制阀驱动用马达15的阀驱动用马达控制部50、和用于控制泵驱动用马达25的泵驱动用马达控制部70。

泵驱动用马达控制部70包括：转向角速度运算部71、泵转速指令值设定部72、旋转角运算部73、转速运算部74、转速偏差运算部75、PI控制部76和PWM控制部77。转向角速度运算部71通过对转向角传感器31的输出值进行时间微分来运算转向角速度。泵转速指令值设定部72基于由转向角速度运算部71运算出的转向角速度，来设定作为液压泵23的转速（旋转速度）的指令值（泵驱动用马达25的旋转速度指令值）的泵转速指令值（马达旋转速度指令值）VP*。

具体地说，泵转速指令值设定部72基于存储了转向角速度和泵转速指令值VP*的关系的映射表来设定泵转速指令值VP*。图3是表示针对转向角速度的泵转速指令值VP*的设定例的图表。泵转速指令值VP*被设定成，在转向角速度为0时取规定的下限值，并根据转向角速度的增加而单调地增加。

旋转角运算部73基于旋转角传感器34的输出信号，运算泵驱动用马达25的旋转角θP。转速运算部74基于由旋转角运算部73运算的泵驱动用马达25的旋转角θP，运算泵驱动用马达25的转速（旋转速度）VP。转速偏差运算部75运算由泵转速指令值设定部72设定的泵转速指令值VP*和由转速运算部74运算出的泵驱动用马达25的转速VP之间的偏差ΔVP（＝VP*－VP）。

PI控制部76对由转速偏差运算部75运算出的转速偏差ΔVP进行PI运算。即，利用转速偏差运算部75以及PI控制部76，以泵驱动用马达25的转速VP变为泵转速指令值VP*的方式构成转速反馈控制单元。PI控制部76通过对转速偏差ΔVP进行PI运算，来运算要施加给泵驱动用马达25的控制电压值。

PWM控制部77基于由PI控制部76运算出的控制电压值和由旋转角运算部63运算出的泵驱动用马达25的旋转角θP，生成驱动信号，并将其供给给驱动电路43。由此，从驱动电路43向泵驱动用马达25施加与由PI控制部76运算出的控制电压值对应的电压。

阀驱动用马达控制部50包括辅助转矩指令值设定部51、阀开度指令值设定部52、阀开度指令值修正部60、旋转角运算部53、旋转角偏差运算部54、PI（比例积分）控制部55、马达电流运算部56、电流偏差运算部57、PI控制部58、和PWM（Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制）控制部59。

辅助转矩指令值设定部51基于由转矩传感器32检测的检测转向转矩Th和由车速传感器35检测的车速V，来设定要由动力缸16产生的辅助转矩的指令值亦即辅助转矩指令值TA*。具体地说，辅助转矩指令值设定部51基于按每个车速存储了检测转向转矩和辅助转矩指令值的关系的映射表，来设定辅助转矩指令值TA*。图4是表示针对检测转向转矩的辅助转矩指令值的设定例的图表。

对检测转向转矩Th来说，例如将用于向左方向的转向的转矩取为正值，将用于向右方向的转向的转矩取为负值。另外，辅助转矩指令值TA*在由动力缸16产生用于左方向转向的辅助转矩时被设为正值，在由动力缸16产生用于右方向转向的辅助转矩时被设为负值。

辅助转矩指令值TA*相对于检测转向转矩Th的正值取正值，相对于检测转向转矩Th的负值取负值。在检测转向转矩Th为－T1～T1的范围内的微小值时，辅助转矩被设为零。而且，在检测转向转矩Th为－T1～T1的范围以外的区域中，辅助转矩指令值TA*被设定成，检测转向转矩Th的绝对值越大，则该辅助转矩指令值TA*的绝对值越大。另外，辅助转矩指令值TA*被设定成，由车速传感器35检测的车速V越大，则该辅助转矩指令值TA*的绝对值越小。由辅助转矩指令值设定部51设定的辅助转矩指令值TA*被赋予给阀开度指令值设定部52。

阀开度指令值设定部52基于由辅助转矩指令值设定部51设定的辅助转矩指令值TA*，来设定液压控制阀14的开度的指令值（阀驱动用马达15的旋转角的指令值）亦即阀开度指令值（马达旋转角指令值）θB*。在本实施方式中，将液压控制阀14的转子处于中立位置时的阀驱动用马达15的旋转角设为0°。然后，按照若阀驱动用马达15的旋转角变得比0°大，则由动力缸16产生用于左方向转向的辅助转矩的方式，控制液压控制阀14的开度。另一方面，按照若阀驱动用马达15的旋转角变得小于0°，则由动力缸16产生用于右方向转向的辅助转矩的方式，控制液压控制阀14的开度。此外，阀驱动用马达15的旋转角度的绝对值越大，则由动力缸16产生的辅助转矩的绝对值越大。

阀开度指令值设定部52基于存储了辅助转矩指令值TA*和阀开度指令值θB*的关系的映射表，设定阀开度指令值θB*。图5是表示相对于辅助转矩指令值TA*的阀开度指令值θB*的设定例的图表。阀开度指令值θB*相对于辅助转矩指令值TA*的正值取正值，相对于辅助转矩指令值TA*的负值取负值。阀开度指令值θB*被设定成，辅助转矩指令值TA*的绝对值越大，则该阀开度指令值θB*的绝对值越大。由阀开度指令值设定部52设定的阀开度指令值θB*被赋予给阀开度指令值修正部60。

阀开度指令值修正部60基于由泵驱动用马达控制部70内的转速偏差运算部75运算出的转速偏差ΔVP（＝VP*－VP），来修正由阀开度指令值设定部52设定的阀开度指令值θB*。由阀开度指令值修正部60修正后的阀开度指令值θB*’被赋予给旋转角偏差运算部54。对阀开度指令值修正部60的详细内容将在后述。

旋转角运算部53基于旋转角传感器33的输出信号，运算阀驱动用马达15的旋转角θB。由旋转角运算部53运算出的旋转角θB被赋予给旋转角偏差运算部54。旋转角偏差运算部54运算由阀开度指令值修正部60修正后的阀开度指令值θB*’和由旋转角运算部53运算出的阀驱动用马达15的旋转角θB之间的偏差ΔθB（＝θB*’－θB）。

PI控制部55对由旋转角偏差运算部54运算出的旋转角偏差ΔθB进行PI运算。即，利用旋转角偏差运算部54以及PI控制部55，构成用于将阀驱动用马达15的旋转角θB引导为修正后的阀开度指令值θB*’的旋转角反馈控制单元。PI控制部55通过对旋转角偏差ΔθB进行PI运算，而运算阀驱动用马达15的电流指令值。

马达电流运算部56基于电流传感器36的输出信号，检测流向阀驱动用马达15的马达电流。电流偏差运算部57运算由PI控制部55求出的电流指令值和由马达电流运算部56运算出的马达电流之间的偏差。PI控制部58对由电流偏差运算部57运算出的电流偏差进行PI运算。即，利用电流偏差运算部57以及PI控制部58，构成用于将流向阀驱动用马达15的马达电流引导为电流指令值的电流反馈控制单元。PI控制部58通过对电流偏差进行PI运算，运算要施加给阀驱动用马达15的控制电压值。

PWM控制部59基于由PI控制部58运算出的控制电压值和由旋转角运算部53运算出的阀驱动用马达15的旋转角θB，来生成驱动信号，并将其供给给驱动电路42。由此，从驱动电路42向阀驱动用马达15施加与由PI控制部58运算出的控制电压值对应的电压。

对阀开度指令值修正部60进行详细说明。阀开度指令值修正部60包括第一阀开度修正值运算部61、第二阀开度修正值运算部62、和修正值加法部63。第一阀开度修正值运算部61基于由泵驱动用马达控制部70内的转速偏差运算部75运算出的转速偏差ΔVP（＝VP*－VP），来运算针对阀开度指令值θB*的绝对值｜θB*｜的修正值（以下，称为“第一阀开度修正值Δθ1*”）。第一阀开度修正值运算部61例如基于存储了转速偏差ΔVP和第一阀开度修正值Δθ1*的关系的映射表，来运算第一阀开度修正值Δθ1*。图6是表示相对于转速偏差ΔVP的第一阀开度修正值Δθ1*的设定例的图表。

在转速偏差ΔVP为－A（A＞0）～A的范围内的0附近的值时，第一阀开度修正值Δθ1*被固定为0。在转速偏差ΔVP大于规定值A的区域中，第一阀开度修正值Δθ1*被设定成伴随着转速偏差ΔVP增加而从0单调地（在图6的例子中按线性方式）增加。换句话说，在泵转速指令值VP*大于泵驱动用马达25的转速VP并且其偏差ΔVP（＝VP*－VP）大于规定值A时，第一阀开度修正值Δθ1*取正值，转速偏差ΔVP越大则第一阀开度修正值Δθ1*越大。此外，也可以在转速偏差ΔVP大于规定值A的区域中，使第一阀开度修正值Δθ1*伴随着转速偏差ΔVP的增加而非线性地增加。

另一方面，在转速偏差ΔVP小于规定值－A的区域中，第一阀开度修正值Δθ1*被设定成伴随着转速偏差ΔVP减少而从0单调地（在图6的例子中按线性方式）减少。换句话说，在泵转速指令值VP*小于泵驱动用马达25的转速VP并且其偏差ΔVP（＝VP*－VP）小于规定值－A时，第一阀开度修正值Δθ1*取负值，转速偏差ΔVP越小则第一阀开度修正值Δθ1*越小。此外，也可以在转速偏差ΔVP小于规定值－A的区域中，使第一阀开度修正值Δθ1*伴随着转速偏差ΔVP的减少而非线性地减少。将利用第一阀开度修正值Δθ1*61运算出的第一阀开度修正值Δθ1*赋予给第二阀开度运算部62。

第二阀开度运算部62基于由阀开度指令值设定部52设定的阀开度指令值θB*的符号和由第一阀开度修正值运算部61运算出的第一阀开度修正值Δθ1*，运算相对于阀开度指令值θB*的修正值（以下，称为“第二阀开度修正值Δθ2*”）。具体地说，第二阀开度运算部62在由阀开度指令值设定部52设定的阀开度指令值θB*为零以上（零或者正值）的情况下，将由第一阀开度修正值运算部61运算出的第一阀开度修正值Δθ1*直接作为第二阀开度修正值Δθ2*进行运算。然后，第二阀开度运算部62将运算出的第二阀开度修正值Δθ2*赋予给修正值加法部63。

另一方面，在由阀开度指令值设定部52设定的阀开度指令值θB*为负值的情况下，第二阀开度运算部62将使由第一阀开度修正值运算部61运算出的第一阀开度修正值Δθ1*的符号反转后的值（－Δθ1*）作为第二阀开度修正值Δθ2*进行运算。然后，第二阀开度运算部62将运算出的第二阀开度修正值Δθ2*赋予给修正值加法部63。

修正值加法部63在由阀开度指令值设定部52设定的阀开度指令值θB*上加上从第二阀开度运算部62赋予给的第二阀开度修正值Δθ2*。由动力缸16产生的转向辅助力（辅助转矩）根据泵驱动用马达25的转速（旋转速度）和液压控制阀14的阀开口面积（阀开度）而发生变化。具体地说，转向辅助力是泵驱动用马达25的转速越大并且液压控制阀14的阀开口面积越大而越大。在由于负荷的变动等使泵驱动用马达25的转速VP变动，泵驱动用马达25的转速VP相对于泵转速指令值VP*而变小的情况下，转向辅助力要向减少的方向变动。

在这种情况下，阀开度指令值修正部60以由阀开度指令值设定部52设定的阀开度指令值θB*的绝对值变大的方式，对阀开度指令值θB*进行修正。具体地说，在阀开度指令值θB*为正值（用于产生左方向转向用的辅助转矩的指令值）的情况下，与阀开度指令值θB*相加的第二阀开度修正值Δθ2*为正值。在阀开度指令值θB*为负值（用于产生右方向转向用的辅助转矩的指令值）的情况下，与阀开度指令值θB*相加的第二阀开度修正值Δθ2*为负值。

此时，阀开度指令值θB*按照泵转速指令值VP*和泵驱动用马达25的转速VP之间的偏差ΔVP（＝VP*－VP）越大，则阀开度指令值θB*的绝对值越大的方式被修正。换句话说，按照转向辅助力增加的方式，对阀开度指令值θB*进行修正。由此，能够抑制转向辅助力的变动，因此能够提高转向感。

另一方面，在由于负荷的变动等使泵驱动用马达25的转速VP变动，泵驱动用马达25的转速VP相对于泵转速指令值VP*变大的情况下，转向辅助力要向增加的方向变动。在这种情况下，阀开度指令值修正部60按照由阀开度指令值设定部52设定的阀开度指令值θB*的绝对值变小的方式，对阀开度指令值θB*进行修正。具体地说，在阀开度指令值θB*为正值（用于产生左方向转向用的辅助转矩的指令值）的情况下，与阀开度指令值θB*相加的第二阀开度修正值Δθ2*为负值。在阀开度指令值θB*为负值（用于产生右方向转向用的辅助转矩的指令值）的情况下，与阀开度指令值θB*相加的第二阀开度修正值Δθ2*为正值。

此时，阀开度指令值θB*按照泵转速指令值VP*和泵驱动用马达25的转速VP之间的偏差ΔVP（＝（VP*－VP）＜0）越小，则阀开度指令值θB*的绝对值越小的方式被修正。换句话说，按照转向辅助力减少的方式，对阀开度指令值θB*进行修正。由此，能够抑制转向辅助力的变动，因此能够提高转向感。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明也能够以其他方式实施。例如，在上述实施方式中，第一阀开度修正值运算部61基于存储了转速偏差ΔVP和第一阀开度修正值Δθ1*的关系的映射表，运算第一阀开度修正值Δθ1*，但也可以基于预定的运算式，根据转速偏差ΔVP来运算第一阀开度修正值Δθ1*。

此外，在范围内能够施以各种变更。

Claims (2)

1.一种液压式动力转向装置，其通过将来自液压泵的工作油经由未与转向部件机械地连结的液压控制阀供给到与车辆的转向机构结合的动力缸，来辅助转向力，所述液压式动力转向装置的特征在于，包括：

用于驱动所述液压泵的泵驱动用马达；

用于控制所述液压控制阀的开度的阀驱动用马达；

用于检测所述泵驱动用马达的旋转速度的旋转速度检测单元；

设定所述泵驱动用马达的旋转速度的指令值亦即旋转速度指令值的旋转速度指令值设定单元；

按照使由所述旋转速度检测单元检测出的旋转速度与由所述旋转速度指令值设定单元设定的旋转速度指令值相等的方式，对所述泵驱动用马达进行驱动控制的单元；

设定所述液压控制阀的开度的指令值亦即开度指令值的开度指令值设定单元；

基于由所述旋转速度指令值设定单元设定的旋转速度指令值和由所述旋转速度检测单元检测出的旋转速度之间的偏差，对由所述开度指令值设定单元设定的开度指令值进行修正的开度指令值修正单元；以及

基于由所述开度指令值修正单元修正后的开度指令值，对所述阀驱动用马达进行驱动控制的单元。

2.根据权利要求1所述的液压式动力转向装置，其特征在于，

所述开度指令值修正单元包括：

按照在由所述旋转速度检测单元检测出的旋转速度小于由所述旋转速度指令值设定单元设定的旋转速度指令值时，使转向辅助力增加的方式，对由所述开度指令值设定单元设定的开度指令值进行修正的单元；

按照在由所述旋转速度检测单元检测出的旋转速度大于由所述旋转速度指令值设定单元设定的旋转速度指令值时，使转向辅助力减少的方式，对由所述开度指令值设定单元设定的开度指令值进行修正的单元。

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