CN108602527B - 具有加强的故障预防的液压转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压转向装置(10)，所述液压转向装置(10)将转向缸(12)液压地连接到供给系统(14)，其中为了形成主流动连接(22)，将所述供给系统(14)通过转向组件(16)可操作性地液压连接到所述转向缸(12)，并且所述供给系统(14)另外通过流量调节阀装置(24)可操作性地液压连接到所述转向缸(12)，使得能够形成绕过所述主流动连接(22)的辅助流动连接(26)；通过所述辅助流动连接(26)，所述转向缸(12)的至少一个第一工作腔室(28)和一个第二工作腔室(30)能够彼此独立地被供给液压流体，并且其中所述流量调节阀装置(24)包括多个能够独立致动的阀(32、34、36、38、61、63、68、70)，通过所述阀至少能够调节对于所述第一工作腔室(28)的第一馈送(40)和第一返回(42)以及对于所述第二工作腔室(30)的第二馈送(44)和第二返回(46)，并且其中所述液压转向装置(10)还包括用于至少部分地关断所述辅助流动连接(26)的至少一个关断阀(48、66)并且还包括至少一个电控单元(50)，所述电控单元(50)被设计为输出对于一个或多个阀(32、34、36、38、61、63、68、70)的致动电流，液压转向装置(10)包括用于测量和比较至少两个致动电流的装置(56)，并且所述装置(56)还设计成在存在被比较的致动电流的偏差时至少将所述关断阀(48、66)移动到关断位置。本发明主题还包括一种用于保护液压转向装置的方法。

Description

具有加强的故障预防的液压转向装置

技术领域

本发明涉及一种液压转向装置。

背景技术

例如在车辆领域中的液压转向装置对于本领域技术人员来说基本上是已知的。例如在DE 10 2011 112 625 A1中描述了这种液压转向装置。这对于本发明的主题是通用的。

这种液压转向装置的核心部件是与供给系统液压连接的转向缸。在这种情况下，供给系统在主流动连接的意义上通过转向组件操作性地液压连接到转向缸。转向缸可以例如通过转向组件经由手动转向盘来致动。此外，在这种类型的液压转向装置的情况下已知的是，为了转向缸的机械化致动或自动致动，形成有辅助流动连接。为此，供给系统可以通过流量调节阀装置灵活地操作性地液压连接到转向缸，绕过主流动连接。为此，流量调节阀装置可以包括多个可独立致动的阀，通过这些阀可以调节对于转向缸的工作腔室的馈送和返回。这些阀可以通过具有转向软件的控制单元以已知的方式致动以产生转向功能。还已知的是，液压转向装置应该用控制单元控制，使得一个或多个阀的错误调节通过其他阀来弥补。因此，可以防止转向缸的进一步的错误运动，并且可以极大地校正已经存在的任何位置偏差。

但是，利用这种控制技术，仍经常存在不能自动消除的残余控制偏差。结果是具有液压转向装置的车辆的车道与实际期望的车道的残余偏差。这同样适用于由于任何技术系统可能受到的不可预见的干扰因素而导致阀接收到错误控制变量作为致动信号的情况。纯举例来说，在通过电磁方式打开的阀的情况下，这可以是致动电流的实际值与其标称值的偏差。

发明内容

现在本发明的目的是指出一种通用的液压转向装置，其确保增加程度的功能安全性。

该目的通过一种液压转向装置和一种用于保护液压转向装置的方法来实现。

本发明的主题是一种液压转向装置，其将转向缸液压地连接到供给系统。在这种情况下，为了形成主流动连接，将供给系统通过转向组件可操作性地液压连接到转向缸。供给系统另外通过流量调节阀装置可操作性地液压连接到转向缸，使得可以形成绕过主流动连接的辅助流动连接。通过辅助流动连接，转向缸的至少一个第一工作腔室和一个第二工作腔室可以彼此独立地被供给液压流体。流量调节阀装置包括多个可独立致动的阀，通过这些阀可以调节到第一工作腔室或从第一工作腔室的第一馈送和第一返回以及到第二工作腔室或从第二工作腔室的第二馈送和第二返回。该液压转向装置还包括用于至少部分地关断辅助流动连接的至少一个关断阀并且还包括至少一个电控单元，该电控单元被设计为输出对于一个或多个阀的致动电流。根据本发明，液压转向装置包括用于测量和比较至少两个致动电流的装置，并且所述装置还设计成在存在被比较的致动电流的偏差的情况下至少将关断阀移动到关断位置。致动电流优选被成对地比较。

流量调节阀装置可以具有例如用于每个馈送和每个返回的单独的阀，例如二位二通阀。然而，流量调节阀装置也可以具有其他类型的阀，这些阀适于至少调节第一馈送、第一返回、第二馈送和第二返回。纯举例来说，如果使用四位三通阀或三位三通阀，则用于调节馈送和返回所需的总的阀数(关断阀除外)可以例如从四个减少为两个。

关于致动电流，取决于阀的类型，具有不同的电输入可用，通过这些电输入可以调节阀的不同的开关状态或操作状态。所有这些对于本领域技术人员来说都是公知的。举例来说，这里将指出具有多于一个电可致动磁体的能够通过电磁方式开关的阀。

即使以下内容很容易向本领域技术人员公开，但为了清楚起见，仍然指出将在哪个电输入下测量致动电流以便进行比较——如果在阀处有多个电输入可用的话。关于本发明，这里的情况是：在将要被致动的相应的阀的电输入下测量致动电流，以便配置为了实现相应的馈送或返回而在该时刻所需的阀的相应开关状态。所需的操作状态取决于该时刻期望的液压转向装置的操作状态。如果例如对于转向缸在一个方向上的运动，第一馈送和第二返回将被打开，并且为此目的而被致动的阀分别具有多个电输入，那么打开第一馈送和第二返回的那些输入将被提供致动电流。施加在相关输入端的致动电流因此也是那些在本发明的含义内测量和比较的致动电流。

在转向缸的行进运动的情况下，在大多数操作状态中，用于调节第一馈送和第二返回的阀或用于调节第二馈送和第一返回的阀需要具有相同的开度。这对于确保液压流体均匀地流入例如转向缸的第一工作腔室和液压流体例如从转向缸的第二工作腔室均匀地排出(或者液压流体均匀地流入例如转向缸的第二工作腔室和液压流体例如从转向缸的第一工作腔室均匀地排出)以及因此实现均匀和受控的转向运动是必需的。这里，各个阀的致动电流的大小通常构成各个阀的开度的量度。因此，在那些具有相同开度的阀的情况下，用于致动电流的相应的标称值规格是相同的。通过测量和比较实际被施加了相同标称值规格的阀的致动电流，因此可以通过检测致动电流大小的差异快速而简单地确定故障影响在这里是否有效。换句话说，在这种情况下，所施加的致动电流关于阀和液压转向装置的期望的操作状态是不合理的。

这里，根据本发明的液压转向装置提供的优点是，即使在存在错误的致动信号的情况下，也完全不会发生错误的转向运动。然后，经由辅助流动连接完成的液压辅助或转向运动的自动执行被完全停用。在这种情况下，总是存在通过转向组件完全手动控制的可能性。

纯粹为了清楚起见，还应该指出，转向缸的第一工作腔室和第二工作腔室可以被彼此独立地“供给”液压流体这一表述包括液压流体到相应的工作腔室中的指定供给或从相应的工作腔室的指定排出。

在本发明的另一优选构型中，所述装置被设计成测量所有阀的致动电流并比较阀的致动电流以成对地调节第一馈送和第二返回，并比较阀的致动电流以成对地调节第二馈送和第一返回。

这样做的优点在于，在转向缸的两个行进方向上都提供了所描述的安全功能。该原理当然可以转移到具有多个可致动自由度的液压致动器。

在本发明的另一优选构型中，所述装置被设计成在存在被比较的致动电流的偏差的情况下将所有的阀和关断阀移动到关断位置。

这样做的优点是进一步提高了液压转向装置的安全性。在关断阀发生故障的情况下，因而进一步确保了辅助流动连接的停用。

在本发明的另一个优选构型中，所述装置至少包括多个用于测量致动电流的传感器并且包括比较算法。比较算法可以优选地在控制单元的转向软件中实现。

这样做的优点是液压转向装置具有简单而安全的结构。

在本发明的另一优选构型中，控制单元另外包括用于抑制转向缸的位置偏差的常规控制算法。

结果，有利地增加了液压转向装置的操作舒适性、灵活性和安全性。例如，自动车辆操作也是可能的。

在本发明的另一个优选构型中，流量调节阀装置的阀设计为比例流量阀或比例阀。

在本发明的另一个优选构型中，流量调节阀装置也可以作为独立单元操作，例如纯“线控转向”。

结果，有利地进一步提高了液压转向装置的操作舒适性、灵活性和安全性。

本发明的另一方面涉及一种用于保护液压转向装置的方法，其中该液压转向装置将转向缸液压地连接到供给系统。在这种情况下，为了形成主流动连接，供给系统通过转向组件可操作地液压连接到转向缸。供给系统通过流量调节阀装置操作性地液压连接到转向缸，从而形成绕过主流动连接的辅助流动连接。通过辅助流动连接，转向缸的至少一个第一工作腔室和/或一个第二工作腔室彼此独立地被供给液压流体。流量调节阀装置包括多个可独立致动的阀，通过这些阀至少调节对于第一工作腔室的第一馈送和/或第一返回和对于第二工作腔室的第二馈送和/或第二返回。该液压转向装置还包括至少一个用于至少部分地关断辅助流动连接的关断阀，并且还包括至少一个电控单元，该电控单元输出对于一个或多个阀的致动电流。根据本发明，该方法至少包括以下另外的步骤：测量至少两个致动电流；比较至少两个致动电流；以及在存在被比较的致动电流的偏差的情况下至少将关断阀移动到关断位置。致动电流优选被成对地比较。

本发明的方法的液压转向装置对应于上述根据本发明的液压转向装置。因此，根据本发明的液压转向装置的相应的优点也类似地适用于根据本发明的方法。

还应注意的是，转向缸的第一工作腔室和/或第二工作腔室彼此独立地“被供给”液压流体这一表述包括液压流体到相应的工作腔室中的指定供给或从相应的工作腔室的指定排出。

在本发明的方法的优选构型中，测量所有阀的致动电流，并且成对地比较用于调节第一馈送和第二返回的阀的致动电流，并且成对地比较用于调节第二馈送和第一返回的阀的致动电流。

本申请中公开的各个特征能够有利地彼此组合。

附图说明

下面参考实施例的示例和附图更详细地解释本发明，其中：

图1示出了在优选实施例中的根据本发明的液压转向装置的原理示意图；

图2示出了在优选实施例中的用于保护液压转向装置的根据本发明的方法的框图；以及

图3a-3c示出了在替代性优选实施例中的根据本发明的液压转向装置的原理示意图。

附图标记

10 液压转向装置

12 转向缸

14 供给系统

16 转向组件

18 手动转向盘

20 转向阀

22 主流动连接

24 流量调节阀装置

26 辅助流动连接

28 第一工作腔室

30 第二工作腔室

32 阀

34 阀

36 阀

38 阀

40 第一供给

42 第一返回

44 第二供给

46 第二返回

48 关断阀

50 控制单元

52 故障影响

54 位置偏差

56 装置

58 传感器

60 比较算法

61 阀

62 四位三通阀

63 阀

64 四位三通阀

66 关断阀

68 阀

70 阀

72 三位三通阀

74 三位三通阀

具体实施方式

图1示出了在优选实施例中的根据本发明的液压转向装置10的原理示意图。液压转向装置10还以简化的图示包括DE 10 2011 112 625 A1的图1中所示的特征，但本发明在以下描述的一些特征方面与DE 10 2011 112 625 A1不同。

液压转向装置10首先包括转向缸12。转向缸12液压地连接至供给系统14。这里，供给系统包括具有液压流体贮存器的供给泵。此外，供给系统14通过转向组件16可操作地液压连接到转向缸12。这里，转向组件16包括手动转向盘18和转向阀20。因此，在供给系统14和转向缸12之间形成了主流动连接22。

供给系统14此外可以通过流量调节阀装置24操作性地液压连接到转向缸12，使得可以形成辅助流动连接26。如果形成了辅助流动连接26，则辅助流动连接26绕过主流动连接22。如果液压流体可以通过流量调节阀装置24在转向缸12和供给系统14之间行进，则形成辅助流动连接26。否则，不形成辅助流动连接26，或者辅助流动连接26被中断或关断。

转向缸12具有第一工作腔室28和第二工作腔室30。该第一工作腔室28和第二工作腔室30可以彼此独立地经由辅助流动连接26被供给液压流体。为此，调节阀装置24包括多个可独立致动的阀32、34、36、38。在当前情况下，流量调节阀装置24的阀32、34、36、38以纯示例的方式被图示和设计为可电磁操作的二位二通比例流量阀。但是，它们也可以设计为另一种类型的比例阀或本领域技术人员已知的其他阀。这里，可以经由阀32调节对第一工作腔室28的第一馈送40，并且可以经由阀34调节对第一工作腔室28的第一返回42。该调节通过阀32、34的指定打开或关闭来进行。这里，可以经由阀38调节对第二工作腔室30的第二馈送44，并且可以经由阀36调节对第二工作腔室30的第二返回46。

转向装置10还包括用于关断整个辅助流动连接26的关断阀48。液压转向装置10还包括电控单元50。电控单元50被设计为输出针对一个或多个阀32、34、36、38以及液压转向装置的其他元件的致动电流。

在此，控制单元50还包括用于抑制转向缸12的位置偏差的常规控制算法。这种控制算法对于本领域技术人员来说是公知的，因而在此仅作为示例给出解释。如果例如故障影响52导致阀38打开并且这不是期望的，则控制算法检测在转向缸12处出现的位置偏差54。控制算法通过打开阀36来停止出现的位置偏差54，由此第二馈送44中的液压流体在第二工作腔室30的方向上的多余体积流停止并经由阀36在第二返回46中排出。然后通过打开阀32而由控制算法补偿转向缸12处已经存在的位置偏差54。在这种控制技术的情况下，残余的控制偏差通常保留了下来。

根据本发明，液压转向装置12还包括用于测量并用于成对地比较至少两个致动电流的装置56。在该实施例中，装置56被设计为通过测量来捕获所有阀32、34、36、38的致动电流。为此，装置56可以包括用于直接在控制单元50的输出处，在阀32、34、36、38处或在它们之间测量致动电流的多个传感器58。

在大多数操作状态下，阀32和36以及阀34和38需要相同的开度，也就是说相同的致动电流。如果不满足该条件，则液压转向装置12的状态对于正确操作而言是不合理的。

装置56因此被设计为成对地比较至少两个致动电流(阀32和36的致动电流和/或阀34和38的致动电流)并且在存在被比较的致动电流的偏差的情况下将关断阀48移动到关断位置。在该实施例中，装置56被设计成对用于调节第一馈送40和第二返回46的阀32和36的致动电流进行比较，并且还对用于调节第二馈送44和第一返回42的阀34和38进行比较。装置56包括相应的比较算法60，比较算法60在此例如在控制单元50中执行。

图2示出了在优选实施例中的根据本发明的用于保护液压转向装置的方法的框图，该液压转向装置将转向缸液压地连接到供给系统。下面的液压转向装置是来自图1的液压转向装置10。为了形成主流动连接22，将供给系统14经由转向组件16可操作地液压连接到转向缸12。

在第一方法步骤中，组合了一些基本的已知程序。供给系统14因此经由流量调节阀装置24操作性地液压连接到转向缸12，从而形成绕过主流动连接22的辅助流动连接26。经由辅助流动连接26，转向缸12的第一工作腔室28和第二工作腔室30彼此独立地被供给液压流体。在此，纯举例来说，液压流体被供给到第一工作腔室28，并且液压流体以受控的方式从第二工作腔室30排出。

总而言之，流量调节阀装置24包括多个可独立致动的阀32、34、36、38。对于第一工作腔室28，第一馈送40如指定的那样随阀32而打开，并且第一返回42随阀34而关闭。对于第二工作腔室30，第二馈送44随阀38而关闭，并且第二返回46如指定的那样随阀36而打开。由于阀36如指定地打开这一事实，可以在阀36处累积反压并且液压流体可以如指定地从第二工作腔室30排出。在这种情况下，阀32、36的致动电流的标称值被选择为相同。

另一方面，如果液压流体将供给到第二工作腔室30并且液压流体将以受控的方式从第一工作腔室28排出，则上述过程以类似的方式进行。

液压转向装置10的电控单元50输出对于阀32、34、36、38的相应致动电流。

以下方法步骤是本发明的基础。在第二方法步骤中，测量阀32、34、36、38的致动电流。在第三方法步骤中，成对地比较阀32、36以及阀34、38的致动电流。在第四方法步骤中，评估成对地进行的比较的结果。如果阀32、36和/或34、38的致动电流不对应，则在第五方法步骤中将关断阀48移动到关断位置，然后在第六方法步骤中结束比较算法的执行。如果阀32和36以及阀34和38这两者的致动电流是对应的，则将在第六方法步骤中再次从方法步骤1或2开始执行比较算法。

图3示出了在替代性优选实施例中的根据本发明的液压转向装置的原理示意图。图3a、3b和3c中的液压转向装置10大致对应于图1中的液压转向装置。这些图仅突出了构造方面的差异。

在图3a所示的实施例中，图1中表示为二位二通阀的四个阀32、34、36、38被另一种结构的两个同样可独立致动的阀61、63代替。在该实施例中，阀61、63被表示为两个四位三通阀62、64。辅助流动连接26可以通过关断阀48产生和关断。

在图3b所示的实施例中，在图1中表示为二位二通阀的四个阀32、34、36、38同样由阀61、63代替，阀61、63在此表示为两个四位三通阀62、64的形式。然而，辅助流动连接26可以通过关断阀48和另外的关断阀66而产生和关断。

在图3c所示的实施例中，在图1中表示为二位二通阀的四个阀32、34、36、38被另一种替代结构的两个可独立致动的阀68、70代替。在该实施例中，阀68、70被表示为两个三位三通阀72、74。辅助流动连接26可以通过关断阀48产生和关断。

关于它们的构造形式，所示的实施例具有特别紧凑的构型。

Claims (9)

1.一种液压转向装置(10)，所述液压转向装置(10)将转向缸(12)液压地连接到供给系统(14)，其中为了形成主流动连接(22)，将所述供给系统(14)通过转向组件(16)可操作性地液压连接到所述转向缸(12)，并且所述供给系统(14)另外通过流量调节阀装置(24)可操作性地液压连接到所述转向缸(12)，使得能够形成绕过所述主流动连接(22)的辅助流动连接(26)；通过所述辅助流动连接(26)，所述转向缸(12)的至少一个第一工作腔室(28)和一个第二工作腔室(30)能够彼此独立地被供给液压流体，并且其中所述流量调节阀装置(24)包括多个能够独立致动的阀(32、34、36、38、61、63、68、70)，通过所述阀至少能够调节对于所述第一工作腔室(28)的第一馈送(40)和第一返回(42)以及对于所述第二工作腔室(30)的第二馈送(44)和第二返回(46)，并且其中所述液压转向装置(10)还包括用于至少部分地关断所述辅助流动连接(26)的至少一个关断阀(48、66)并且还包括至少一个电控单元(50)，所述电控单元(50)被设计为输出对于一个或多个阀(32、34、36、38、61、63、68、70)的致动电流，

其特征在于，所述液压转向装置(10)包括用于测量和比较至少两个致动电流的装置(56)，并且所述装置(56)还设计成在存在被比较的致动电流的偏差时至少将所述关断阀(48、66)移动到关断位置。

2.根据权利要求1所述的液压转向装置，其特征在于：

所述装置(56)被设计成测量所有阀(32、34、36、38、61、63、68、70)的致动电流并比较所述阀(32、36、61、63、68、70)的致动电流以成对地调节所述第一馈送(40)和所述第二返回(46)，并且比较所述阀(34、38、61、63、68、70)的致动电流以成对地调节所述第二馈送(44)和所述第一返回(42)。

3.根据权利要求1或2所述的液压转向装置，其特征在于：

所述装置(56)被设计成在存在被比较的致动电流的偏差的情况下将所有的阀(32、34、36、38、61、63、68、70)和所述关断阀(48、66)移动到关断位置。

4.根据权利要求1所述的液压转向装置，其特征在于：

所述装置(56)至少包括多个用于测量所述致动电流的传感器(58)并且包括比较算法(60)。

5.根据权利要求1所述的液压转向装置，其特征在于：

所述电控单元(50)另外包括用于抑制所述转向缸(12)的位置偏差(54)的常规控制算法。

6.根据权利要求1所述的液压转向装置，其特征在于：

所述流量调节阀装置(24)的阀(32、34、36、38、61、63、68、70)设计为比例阀。

7.根据权利要求1所述的液压转向装置，其特征在于：

所述流量调节阀装置(24)也可以作为独立单元操作。

8.一种用于保护液压转向装置(10)的方法，所述液压转向装置(10)将转向缸(12)液压地连接到供给系统(14)，其中为了形成主流动连接(22)，所述供给系统(14)通过转向组件(16)可操作地液压连接到所述转向缸(12)，并且所述供给系统(14)另外通过流量调节阀装置(24)操作性地液压连接到所述转向缸(12)，从而形成绕过所述主流动连接(22)的辅助流动连接(26)；通过所述辅助流动连接(26)，所述转向缸(12)的至少一个第一工作腔室(28)和/或一个第二工作腔室(30)彼此独立地被供给液压流体，并且其中所述流量调节阀装置(24)包括多个可独立致动的阀(32、34、36、38、61、63、68、70)，通过所述阀至少调节对于所述第一工作腔室(28)的第一馈送(40)和/或第一返回(42)以及对于所述第二工作腔室(30)的第二馈送(44)和/或第二返回(46)，并且其中所述液压转向装置(10)还包括用于至少部分地关断所述辅助流动连接(26)的至少一个关断阀(48、66)并且还包括至少一个电控单元(50)，所述电控单元(50)输出对于一个或多个阀(32、34、36、38、61、63、68、70)的致动电流，

所述方法至少包括以下步骤：

-测量至少两个致动电流；

-比较至少两个致动电流；以及

-在存在被比较的致动电流的偏差的情况下至少将所述关断阀(48、66)移动到关断位置。

9.根据权利要求8所述的用于保护液压转向装置的方法，其特征在于：

-测量所有阀(32、34、36、38、61、63、68、70)的致动电流；以及

-成对地比较用于调节所述第一馈送(40)和所述第二返回(46)的阀(32、36、61、63、68、70)的致动电流，并且成对地比较用于调节所述第二馈送(44)和所述第一返回(42)的阀(34、38、61、63、68、70)的致动电流。

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