CN1251556A - 有液压助力的助力转向器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有液压助力的汽车助力转向器,其中,设有方向盘(16)的转向轴(15)通过扭转弹簧(14)与转向器转向机构(2)的输入部分连接。转向器转向机构(2)的输出部分与汽车的转向轮(11)连接。助力器伺服马达的两个工作腔(12、13)在转向轴(15)相对于输入部分转动时可通过伺服泵(19)的转向阀加入压力介质。在转向轴(15)上或在转向器转向机构(2)的输出部分上设检测转向角和/或扭矩的传感器(23、24)。在转向过程结束放开方向盘(16)后,转向轮(11)和转向器转向机构(2)可借助于液压助力回到其原始位置。转向轮(11)液压助力的大小和方向及其回位,均通过一公共的电子控制的电磁阀(18)控制。

Description

有液压助力的助力转向器
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述有液压助力的汽车助力转向器。其中，设有方向盘的转向轴通过扭转弹簧与转向器转向机构的输入部分连接。转向器转向机构的输出部分与汽车的转向轮连接。助力器伺服马达的两个工作腔在转向轴相对于输入部分转动时可通过伺服泵的转向阀加入压力介质。在转向轴上至少设一个检测转向角和/或扭矩的传感器。此传感器也可以组合在转向轴的转向角传感器内。回位装置用于在转向过程结束放开方向盘后，液压助力地支持转向器转向机构和转向轮的回位。
由EP 0440638 B1已知此类助力转向器。在那里，除全套有液压助力的助力转向器外还设有一台电动机，它用于根据不同的参数影响可在方向盘上感觉到的反作用力。电动机除此以外还用于使转向阀准确地定位在其中央。最后，借助于电动机可实施液压的转向轴回位，为此在放开方向盘后使转向阀从其中立位置移到控制位置，这一位置与转向的逆转相对应。
本发明的目的是，采用简单的装置在不使用电动机的情况下发展在已知的助力转向器中业已存在的有用的特性，如阀准确的定心和液压的转向轴回位。
此目的通过具有权利要求1中所述特征的助力转向器采取这样的措施达到，即，转向轮液压助力的大小和方向以及其回位，均通过一公共的电子控制的电磁阀控制。此电磁阀可组合在原来的助力转向器内，但也可设在外面任何地方。液压助力装置所需的助力仅由伺服泵提供。不需要电动机。
在从属权利要求中说明了本发明有利和合乎目的的设计。为了在万一出现故障时避免发生危险，在转向轴与转向器转向机构的输入部分之间设旁通阀。在已知的助力转向器中在这里一向装有转向阀。旁通阀设计为带封闭式中央的有旋转式分流活门的阀，所以在它的中立位置伺服马达的两个工作腔之间不可能连通。只有在出现故障时旁通阀才转换到其开启位置，从而使伺服马达的两个工作腔互相连通。于是这两个工作腔短路，所以在伺服马达内不可能升压。在这种情况下转向的能量仅仅来自于方向盘的机械操纵。
电磁阀可通过电子装置以简单的方式根据至少一个参数，如汽车行驶速度、转向速度、偏转速度、汽车载重、汽车加速度等进行控制。
采用适当地编程序的电子装置和适当的传感器，电磁阀可通过信号控制，这些信号告知有关汽车的当前位置和有关所期望的未来的位置。因此在助力转向器内包括用于自动转向的选择。
下面借助于在图1和2中表示的两种实施例进一步说明本发明。
本发明举滚珠轴承螺母助力转向器为例加以说明。但本发明也可以具有相同效果地应用于齿条式助力转向器上。
在转向器壳体1内，转向器转向机构2包含一个工作活塞3，它通过钢球排4与螺杆5以及通过齿6与扇形轴7在传动上连接起来。其中螺杆5构成转向器转向机构2的输入部分，扇形轴7构成转向器转向机构2的输出部分。
从扇形轴7出发，通过转向摆臂8和转向直拉杆10，建立与至少两个汽车要转向的车轮11的连系。
壳体1形成两个圆柱形工作腔12和13，它们通过工作活塞3互相分开。
作为转向器转向机构2输入部分的螺杆5通过扭转弹簧14与转向轴15连接，转向轴上装有方向盘16。转向轴15可通过十字轴万向节17分段。
两个工作腔12和13可通过电磁阀18，例如比例阀，加入压力介质，伺服泵19输送来自容器20的压力介质。伺服泵19例如由汽车发动机21或由电动机驱动。
电磁阀18可设计为具有打开的或关闭的中央。在具有关闭的中央的方案中，除伺服泵19外还设有图中没有表示的压力介质存贮器。
电磁阀18由电子装置22控制。电子装置22得到至少一个第一传感器23的信号，传感器23装在转向轴15上用于检测转向角和/或扭矩。检测转向角的第二传感器24装在转向器转向机构2的输出部分上，即扇形轴7上，并将相应的信号提供给电子装置22。传感器也可以具有相同效果地装在转向器转向机构2的输入部分上。其他一些描述汽车各种状态的参数的信号，例如从转速表25和偏转速度传感器26输入电子装置22。
在按图1的实施例中，考虑到安全的原因在转向轴15与转向器转向机构2的输入部分亦即螺杆5之间置入一个旁通阀27。旁通阀27设计为具有封闭的中央的带旋转式分流活门的阀。在图1中象征性地表示了此旁通阀。在转向轴15与螺杆5之间相对转动时，此时扭转弹簧14根据所施加的转向力矩旋转，旁通阀27可在操纵力略微低于450N时打开。在助力转向器内出现故障时这样一个操纵力按EWG原则是允许的。此旁通阀27类似于“普通的”助力转向器的带旋转式分流活门的阀那样进行机械操纵，因此非常可靠。通过打开旁通阀27，工作腔12和13互相连通，所以在转向器转向机构2的工作腔12和13内不可能实现升压。在这种情况下此转向器转向机构2只能通过方向盘上的手作用力移动。
采用适当编程序的电子装置22，此助力转向器可设计用于自动转向。由图中未表示的设在汽车之外的引导设备，可以将信号传给电子装置22。引导设备例如可配备在街道内的感应电缆。也可以是电视定向器或卫星控制器。这些信号告知有关汽车当前的位置以及有关期望的未来的位置。由电子装置22检测额定/实际值偏差，并将经相应地修正的控制指令进一步传给电磁阀18。司机可通过在方向盘16上的作用使自动转向功能失效。
在按图2的另一种实施例中，旁通阀组合在电磁阀18内。在这种情况下，旁通阀可与电磁阀一起电子控制。
在此实施例中，第一传感器设计为转向角传感器28。另一个转向角传感器29装在转向器壳体1下端与螺杆5连接。通过此另一个转向角传感器29可以改善装在扇形轴7上的第二传感器24的角度分辨能力。
实施例2的其他构件与实施例1的构件相同并用同样的标号表示。
方向盘16上的转向运动被转向轴15上的转向角传感器28测得。此转向运动进一步从转向轴15经扭转弹簧14传递，在这里，扭转弹簧根据操纵力矩转动。扭转弹簧14的另一端与螺杆5固定连接。
扭转弹簧14的旋转促使改变上部的转向角传感器28与在扇形轴7上的第二传感器24的相对关系。电子装置22分析此相对的转角变化。然后，电子装置22通过电磁阀18旋转方向正确地控制泵19的油流，使之流向相应的工作腔12或13。因为在扇形轴7上的第二传感器24总共大约只有90度的角度摆幅，所以此传感器的分辨率较低，必须在它的上游设一传动机构。在这种复杂的传动机构的位置上现在见到的是转向角传感器29，它随螺杆5一起转动。
无论是两个转向角传感器28和29还是在扇形轴7上的第一和第二传感器23、24以及电子装置22均设计为盈余的。由于传感器和电子装置范围内的盈余，因而可以识别故障，并有可能通过组合在电磁阀18内可电子控制的旁通阀使转向器转向机构2的液压助力失效。

Claims (13)

1.具有液压助力的汽车助力转向器有下列特征：-设有方向盘(16)的转向轴(15)通过扭转弹簧(14)与转向器转向机构(2)的输入部分连接，-转向器转向机构(2)的输出部分与汽车的转向轮(11)连接，-助力器伺服马达的两个工作腔(12、13)在转向轴(15)相对于输入部分转动时可通过伺服泵(19)的转向阀加入压力介质，-在转向轴(15)上设至少一个测量转向角和/或扭矩的传感器(23)，-测量转向角的传感器(24)设在转向器转向机构(2)的一个部分上，尤其设在输出部分或输入部分上，-回位装置在转向过程结束放开方向盘(16)后用于液压支持转向器转向机构(2)和转向轮(11)的复位，其特征为：转向轮(11)液压助力的大小和方向以及其回位，均通过一公共的电子控制的电磁阀(18)控制。
2.按照权利要求1所述的助力转向器，其特征为：在转向轴(15)与转向器转向机构(2)的输入部分之间设一旁通阀(27)。
3.按照权利要求2所述的助力转向器，其特征为：旁通阀(27)设计为带关闭式中央的有旋转式分流活门的阀。
4.按照权利要求3所述的助力转向器，其特征为：在旁通阀(27)开启位置，伺服马达的两个工作腔(12、13)互相连通。
5.按照权利要求2至4之一所述的助力转向器，其特征为：旁通阀(27)设计为可机械操纵的安全阀。
6.按照权利要求1至5之一所述的助力转向器，其特征为：电磁阀(18)可通过一电子装置(22)根据至少一个参数，如汽车行驶速度、转向速度、偏转速度、汽车装载量等控制。
7.按照权利要求1至6之一所述的助力转向器，其特征为：电磁阀(18)可通过电子装置(22)根据一些信号控制，这些信号告知有关汽车的当前位置以及有关所期望的未来的位置。
8.按照权利要求7所述的助力转向器，其特征为：这些信号从设在汽车外部的引导设备传给汽车的电子装置(22)。
9.按照权利要求1至8之一所述的助力转向器，其特征为：电磁阀(18)是一个有关闭式中央的阀；以及，除伺服泵外还设有一压力介质存贮器。
10.按照权利要求2所述的助力转向器，其特征为：旁通阀可电子控制地组合在电磁阀(18)内。
11.按照权利要求10所述的助力转向器，其特征为：除了设在转向轴(15)上用于测量转向角和/或扭矩的传感器(23)以外，还在转向器转向机构(2)的输入部分上设另一个这种类型的传感器。
12.按照权利要求1至11之一所述的助力转向器，其特征为：传感器(23、24、28、29)和电子装置(22)设计成有盈余的。
13.按照权利要求1至12之一所述的助力转向器，其特征为：电磁阀(18)是一个比例阀。
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Granted publication date: 20020731