CN104057999A - 具有磁性扭矩叠加的液压动力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有磁性扭矩叠加的液压动力转向系统。提供一种液压动力转向系统。动力转向阀控制并改变转向助力水平。磁性致动器改变阀的扭力刚度以改变扭矩并产生足够的扭矩量以产生全助力。第一阀可操作地连接到转向泵，并且使得在相对低的转向扭矩下实现全助力，来自转向泵的流体被引导通过所述第一阀。第二阀可操作地连接到转向泵。电流被施加到电磁阀，所述电磁阀响应于将车辆速度增加成大于阈值的输入信号而允许增加待被引导通过第二阀的流体的量，并且响应于识别出多个高级转向功能中的任何一个的信号而关闭。

Description

具有磁性扭矩叠加的液压动力转向系统

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2013年2月13日提交的名称为“Magnasteer TorqueOverlay with Hydraulic ParkAssist”的美国专利申请61/764023的申请日的权益，该申请以其全部内容通过引用合并于本文。

技术领域

本发明涉及一种车辆的动力转向系统，并且特别地涉及用于辅助车辆的驻车的这种系统所使用的磁性致动器。

背景技术

机动车辆中的动力转向系统被设计成提供合适的液压或电动转向助力，以允许车辆的驾驶员完成车辆的转弯。驾驶员通过可旋转地连接到第一轴的车辆的手动方向盘来施加转向输入，该第一轴继而可旋转地联接到第二轴，该第二轴继而连接到转向机构。该第一轴和第二轴通过顺应性构件(例如扭力杆)彼此联接并彼此间传送扭矩。该扭力杆允许第一轴相对于第二轴旋转达预定角度数量。机械止动件阻止进一步的旋转。施加到转向机构上的转向助力的数量被确定为扭力杆中的扭力应变或运动的程度的函数。

在液压动力转向系统中，转向助力由动力转向阀控制。该系统被研发以改变根据车辆速度而变化的助力水平。

一个实施例是“可变作用力”系统，其使用磁性致动器来改变动力转向阀的扭力刚度，以改变促动、作用力、或扭矩(统称为“磁力转向”)。控制模块确定施加到磁性致动器的激励线圈上的电流的幅值和方向，以改变根据车辆速度而变化的扭矩。

然而，在所有这些系统中，仅一定量的扭矩是可变的。不能实现高级转向功能，例如主动回正、牵引力补偿、车道保持和驻车助力。

发明内容

根据本发明的示例性实施例，提供一种用于车辆的液压动力转向系统。该转向系统通常包括动力转向阀，所述动力转向阀被构造成控制并改变转向助力的水平。磁性致动器被构造成改变所述动力转向阀的扭力刚度以改变扭矩并产生足够量的扭矩以产生全助力。第一阀可操作地连接到泵，并使得在相对低的转向扭矩下实现全助力，来自所述泵的流体被引导通过所述第一阀。第二阀可操作地连接到所述泵。电流被施加到电磁阀上，所述电磁阀响应于将车辆速度增加成大于阈值的输入信号而允许增加待被引导通过所述第二阀的流体的量，并且响应于识别出多个高级转向功能中的任何一个的信号而关闭。

借助于本发明的转向系统，能够在液压转向系统中实现高级转向功能，例如主动回正、牵引力补偿、车道保持和驻车助力。

本发明的这些和其他优点和特征从下文的简要描述结合附图将更加显而易见。

附图说明

被认作本发明的主题内容在该申请文件的结尾处的权利要求书中被具体地指出并且明确地要求保护。本发明的前述和其他优点和特征从下文的简要描述结合附图将显而易见，在附图中：

图1示出了根据本发明的示例性实施例的“扭矩对比压力”曲线；

图2示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的“并联阀”构造；

图3示出了根据本发明的示例性实施例的“助力”曲线；

图4是根据本发明的示例性实施例的截面图；和

图5是根据本发明的示例性实施例的截面图。

具体实施方式

磁力转向是一种“可变作用力”系统，其使用磁性致动器来改变动力转向阀的扭力刚度，从而改变促动、作用力或扭矩。控制模块确定施加到磁性致动器的激励线圈的电流的幅值和方向，以改变根据车辆速度而变化的扭矩。

根据示例性实施例，具有扭矩叠加或磁性扭矩叠加(MTO)的磁力转向是一种这样的系统，该系统被研发以实现高级转向特征或功能，例如主动回正、牵引力补偿、车道保持和驻车助力。MTO调节磁力转向，以在不存在车辆驾驶员的扭矩的情况下提供产生用于高级转向功能的助力的能力。

在图1示出了系统的范围，其是示出了与MTO的磁性致动器相关的“压力对比作用力(扭矩)”的图形。该磁性致动器可由例如正三安培和负三安培来提供动力(扭矩的单位是“牛顿米”并且压力的单位是“巴”)。然而应当理解的是，该磁性致动器也可以由任何合适量的电流来提供动力。

在一个实施例中，MTO提供扭矩叠加功能，而不提供全液压助力水平。为了提供例如驻车助力的转向功能，该磁性致动器能够在液压旋转阀上产生足够量的扭矩，以在转向齿轮中产生全助力。以这种方式，施加到方向盘的扭矩被充分放大，使得可以用较小的作用力完成在驻车或转急弯。并且，当车辆在低速驾驶时，动力转向提供全助力，因此驾驶员可容易地转动方向盘。然而，随着车辆速度增加，来自动力转向的助力的量减小成少于全助力，使得方向盘更难以被转动。这就通过方向盘向驾驶员提供关于路面状况的更多反馈，并且因此提供对车辆的更好控制。如果出现紧急情况并且驾驶员需要快速地转动方向盘，那么几乎在方向盘转过仅几个度数之后就提供全助力。

在现有的磁力转向系统中，磁性致动器必须足够大以适于必要的助力。这必要地使得制造昂贵并且在车辆内安装困难。

根据本发明，使用并联阀构造。这允许在不必使用较大磁性致动器的情况下执行全助力功能，例如驻车助力。

现在参考图2至图5，在下文参照具体的示例性实施例来描述本发明的液压动力转向系统10，而不限于此。在该转向系统10中，转向助力由动力转向阀12控制，动力转向阀12构造成控制和改变根据车辆速度而变化的转向助力水平(未示出)。

如图2示意性地示出的，动力转向阀12构造为并联阀12。磁性致动器14构造成改变动力转向阀12的扭力刚度从而改变扭矩，并且产生足够量的扭矩以产生全助力。控制模块16构造成确定施加到磁性致动器14的电流的幅值和方向，以改变根据车辆速度而变化的扭矩。该磁性致动器14在液压旋转阀18上产生足够量的扭矩，以在转向齿轮20中产生全助力。压力传感器测量动力转向阀12的差压以确定激励线圈所需的电流的量。

借助于并联阀构造，在车辆的较低速度下，来自液压转向泵22的全部流体被引导通过第一阀24。第一阀24可操作地连接到转向泵22以及第一和第二缸26、28，并且使得在相对低的转向扭矩下实现全助力。

随着车辆速度增加，控制模块16施加电流至电磁阀30，所述电磁阀允许增加被引导通过第二阀32的流体的量，响应于将车辆速度增加成大于阈值的输入信号，第二阀32也可操作地连接到转向泵22。这要求由驾驶员施加给阀24、32的扭矩增加，以产生被提供给方向盘的彼此大致相等量的扭矩(同样的助力水平)。在车辆的较高速度下，电磁阀30完全打开，从而允许在阀24、32之间共享流体。这需要转向系统10可实现的最大扭矩量来产生同样的助力水平。应当理解，第二阀32可以可操作地连接到第一和第二缸26、28。

可通过关闭电磁阀30(其是常开的)来使得第二阀32从转向泵22断开。需要较小数量的扭矩来关闭第一阀24，而需要较大数量的扭矩来关闭第二阀32。

图3示出了用于当电磁阀30打开或关闭时的相应状况的得到“助力”曲线。更加具体地，示出了“阀角度”(自变量)和“助力压力”(因变量)的图形(阀角度的单位是“度”，助力压力的单位是“巴”)，其中虚线曲线代表第一阀24，实线曲线代表阀24、32彼此的组合。

转向系统10可以使用低成本、两位置的电磁阀30。在“切断”(或“断开”)位置，MTO提供仅需要少于全助力的高级转向功能。当高级转向功能(例如驻车助力)被启用时，该电磁阀30关闭。这样允许在可由电磁致动器14供应的较低扭矩水平下产生全助力。

图4示出了阀组件34的轴向截面图。环形沟槽36被添加到动力转向阀12上，以向阀24、32提供液压连接。

图5示出了图4中法向于阀组件34的轴线“A”的截面图。在传统的阀组件中，阀组件的所有四个象限(I，II，III，IV)会被构造成用作单个阀。然而在阀组件34中，第二和第四象限被构造成形成第一阀24，第一和第三象限被构造成形成第二阀32。

虽然本发明仅结合有限数量的实施例被详细地描述，应当容易理解的是，本发明并不局限于这些实施例。更确切地说，本发明可以被修改以包括在本文没有公开的任何数量的变形、变更、替换或等同布置，但它们都视为与本发明的精神和范围相一致。另外，虽然公开了本发明的各个实施例，可以被理解的是，本发明的方面可以包含其中的仅一些实施例。因此，本发明被视为并不局限于前述本公开内容。

Claims (13)

1.一种用于车辆的液压动力转向系统(10)，包括：

动力转向阀(12)，所述动力转向阀被构造成控制并改变转向助力的水平；

磁性致动器(14)，所述磁性致动器被构造成改变所述动力转向阀(12)的扭力刚度以改变扭矩并产生足够量的扭矩以产生全助力；

转向泵(22)；

第一阀(24)，所述第一阀可操作地连接到所述转向泵(22)，并使得在相对低的转向扭矩下实现全助力，来自所述转向泵(22)的流体被引导通过所述第一阀；

第二阀(32)，所述第二阀可操作地连接到所述转向泵(22)；和

电磁阀(30)，电流被施加到所述电磁阀上，所述电磁阀响应于将车辆速度增加成大于阈值的输入信号而允许增加待被引导通过所述第二阀(32)的流体的量，并且响应于识别出多个高级转向功能中的任何一个的信号而关闭。

2.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，所述高级转向功能是驻车助力。

3.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，所述动力转向阀(12)被构造为并联阀。

4.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，所述动力转向阀(12)限定了环形沟槽(36)，以向所述第一阀和第二阀(24，32)提供液压连接。

5.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，所述转向系统(10)还包括控制模块(16)，所述控制模块被构造成向所述电磁阀(30)施加电流，并确定施加到所述磁性致动器(14)的电流的幅值和方向，以改变所述扭矩。

6.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，所述转向系统(10)还包括液压旋转阀(18)和转向齿轮(20)，所述磁性致动器(14)在所述液压旋转阀(18)上产生足够量的扭矩，以在所述转向齿轮(20)中产生全助力。

7.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，所述第一阀(24)可操作地连接到第一缸和第二缸(26，28)。

8.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，随着车辆速度增加而增加被引导通过所述第二阀(32)的流体的量会需要增加应用到所述第一阀和第二阀(24，32)上的扭矩，以产生相同助力水平。

9.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，在车辆的较高速度下，所述电磁阀(30)完全打开，从而允许在所述第一阀和第二阀(24，32)之间共享流体。

10.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，通过关闭所述电磁阀(30)来使得所述第二阀(32)从所述转向泵(22)断开。

11.如权利要求10所述的转向系统(10)，其中，所述电磁阀(30)是常开的。

12.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，关闭所述第一阀(24)所需的扭矩的量比关闭所述第二阀(32)所需的扭矩的量小。

13.如权利要求1所述的转向系统(10)，其中，所述电磁阀(30)是两位置电磁阀(30)。