CN1454807A - 动力转向*** - Google Patents
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Abstract
提供了一种动力转向***，能够防止用于输出螺线管电流指示值SI的响应延迟。控制器C存储对应于转向角度和转向角速度组合的基本电流指示值I1表。控制器C从表中获得基本电流指示值I1，并且用根据车辆速度而确定的电流指示值I2乘以所获得的基本电流指示值I1，然后将乘积值确定为螺线管电流指示值SI。
Description
技术领域
本发明涉及包括用于防止能量损耗的流量控制阀的动力转向***。
背景技术
在公开的由本申请者提交的日本专利申请号NO.2001-163233中公开了包括一个用于防止能量损耗的流量控制阀的动力转向***的实例。
如图3中所示，该先有技术实例的动力转向***的流量控制阀V包括一个一端邻接伺服室(pilot chamber)2而另一端邻接伺服室3的阀柱1。
伺服室2通过泵口4与泵P始终连通。伺服室2通过流动通道6、可变孔板a和流动通道7与为控制动力缸8而提供的转向阀9的流入口相连通。
伺服室3包括弹簧5并且还通过流动通道10和流动通道7与转向阀9的流入口相连通。因此，可变孔板a、流动通道7和流动通道10在伺服室2和3之间提供了连通。从可变孔板a逆流的压力作用在伺服室2上，而从那里顺流的压力作用在伺服室3上。通过用于螺线管SOL的螺线管电流指示值SI来控制可变孔板a的开度。
阀柱1保持在作用于伺服室2上的力、作用于伺服室3上的力和弹簧5的力相平衡的位置上。这个平衡位置决定了泵口4和油箱口11的开度。
例如，在像发动机等这样的泵驱动源12的驱使下，驱动泵P将压力油供给到泵口4以便于在可变孔板a中发生流动。这样的流动在可变孔板a的两端之间产生压差，压差导致了在伺服室2和3之间压力的不同。作为结果的压差克服了弹簧5的力并且将阀柱1从如图3中图解说明的正常位置移动到平衡位置。
因此，从正常位置朝着平衡位置移动阀柱1增加了油箱口11的开度。依据由此得到的油箱口11的开度，确定在从泵P朝着转向阀9引入的控制流QP和循环到油箱T或者泵P的回流QT之间的分配率。换句话说，依据油箱口11的开度确定控制流QP。
如上所述依据油箱口11的开度进行的控制流QP的控制导致了依据可变孔板a的开度确定控制流QP。这是因为通过在两个伺服室2和3之间的差动压力来确定阀柱1所移动到的确定油箱口11的开度的位置，并且通过可变孔板a的开度来确定这个压差。
因此，为了依据车辆速度或者车辆的转向条件来控制控制流QP，可以控制可变孔板a的开度或者用于螺线管SOL的螺线管电流指示值SI。这是因为控制可变孔板a的开度与螺线管SOL的激发电流成比例，以便于可变孔板a在螺线管SOL的非激发态中将其开度保持在最小值并且随着激发电流的增加来增加其开度。
施加了控制流QP的转向阀9依据方向盘(没有显示)的输入转矩(转向转矩)来控制供给到动力缸8的油量。例如，如果转向转矩很大，则增加转向阀9的移动量来增加供给到动力缸8的油量，反之如果很小，则减少转向阀9的移动量来减少供给到动力缸8的油量。压力油供给量越大，动力缸8施加的辅助力越大。供给量越小，动力缸8施加的辅助力越小。
应当注意，可以通过扭力杆(没有显示)等的扭转反作用力来确定转向转矩和转向阀9的移动量。
如上所述，转向阀9控制提供给动力缸8的流体QM，流量控制阀V控制提供给转向阀9的控制流体QP。如果动力缸8所需的流体QM尽可能的接近由流量控制阀V确定的控制流体QP，则有可能减少泵P周围的能量损耗。这是因为在控制流QP和动力缸8所需的流体QM之间的差异导致了泵P周围的能量损耗。
为了使得控制流QP尽可能的接近动力缸8所需的流体QM来防止能量损耗，先有技术实例的***控制可变孔板a的开度。如前所述通过用于螺线管SOL的螺线管电流指示值SI来确定可变孔板a的开度。螺线管电流指示值SI通过接下来将要被详细描述的控制器C所控制。
将控制器C连接到转向角度传感器14和车辆速度传感器15。如图4中所图解说明的，控制器C依据由转向角度传感器14检测的转向角度确定电流指示值Iθ，还依据通过微分转向角度所计算的方向盘角速度确定电流指示值Iω。
根据给定转向角度和控制流QP之间关系的线性特征的理论值来确定转向角度和电流指示值Iθ之间的关系。还根据给定转向角速度和控制流QP之间关系的线性特征的理论值来确定转向角速度和电流指示值Iω之间的关系。应当注意，输出的电流指示值Iθ和Iω是零，除非转向角度和转向角速度都超出设定值。特别地，当方向盘被置于中心或者中心周围的时候，电流指示值Iθ和Iω被输出为零以便于设定中心周围的死区。
如上所述在确定每个电流指示值Iθ和Iω以后，将被确定的值Iθ和Iω彼此相加。把电流指示值Iθ和Iω加在一起的原因如下。
第一个原因是确保响应。无论何时当所提供的控制率QM大于动力缸8或者转向阀9中所需的流体QM的时候，动力缸8具有很好的响应。为了这个原因，将电流指示值Iθ加到电流指示值Iω中。
第二个原因是确保操纵中的稳定性。转向转矩适合用于在转向阀9中所需流体QM的估计。然而，转向转矩在现有***的条件中需要大量改变。因此，先有技术***使用最近似于转向转矩的转向角速度ω。不方便地是只有当方向盘操作中才产生转向角速度ω。例如，当以给定的角度转动方向盘并且保持这个角度的时候，转向角速度ω是零。如果在这样的方向盘操作中不能确保控制流QP，则有必要增加关于车辆的回位转矩的方向盘力或者外力。
然而，如前所述如果转向角度θ被指定为一个参数，则有可能获得电流指示值Iθ，因为即使在方向盘操作期间也能维持转向角度θ。因此，通过电流指示值Iθ来保持方向盘所需的动力。
如前所述在电流指示值Iθ和Iω相加以后，用根据车辆速度设定的电流指示值Iv来乘以(Iθ+Iω)的结果。当车辆速度为低的时候依据车辆速度的电流指示值Iv输出为1，当车辆速度为高的时候输出为0，当在低和高之间的中速行驶车辆的时候输出为1和0之间的任意小数值。特别地，当车辆速度为低的时候，(Iθ+Iω)的相加值输出不变，当车辆速度为高的时候，(Iθ+Iω)的值导致为0。此外，当车辆速度是中速的时候，随着车辆速度的增加，输出与增加的速度成反比例的值。
以这种方式依据车辆速度来控制输出的原因是当在高速行驶的时候方向盘一般转动不大但是当以低速行驶的时候要转动很大。换句话说，当以高速行驶的时候，不需要辅助力并且过度辅助力的施加会造成危险。在许多情况下，当车辆低速行驶的时候需要辅助力。因为这些原因，依据车辆速度控制输出。
接着，将待机的电流指示值Is加到以上述方式确定的(Iθ+Iω)×Iv值上。然后将(Iθ+Iω)×Iv+Is所获得的值作为螺线管电流指示值SI输出到如图3中所图解说明的驱动器16。
因为增加了待机电流指示值Is，所以即使当根据转向角度、转向角速度和车辆速度的全部电流指示值都是零的时候，螺线管电流指示值SI将保持预定的大小。这个事实导致了一直供给流到转向阀9的预定的油。然而，就防止能量损耗而言，当动力缸8和转向阀9所需的流体QM是零的时候，在流量控制阀V中的控制流QP理想地变成零。特别地，将控制流QP减少到零意味着使得从泵P流出的油的总量从油箱口11返回到泵P或者油箱T。在车身中从油箱口11返回到泵P或者油箱T的油的流动通道非常短，以便产生很小的压力损失。由于很小的压力损失，用于泵P的驱动力矩减少到最小，使得能量保存。在这篇文章中，当所需的流体QM是零的时候控制流体QP变成零的事实就防止能量损耗来说是很有利的。
然而，即使当所需的流体QM是零的时候也要保持待机流体QS。这是由于以下因素。
(1)防止***中的滞塞。通过***的待机流QS的循环能够起到冷却效应。
(2)确保响应。和不保持待机流QS的情况相比较，保持待机流QS使得减少了用于获得目标控制流QP所需的时间。所得到的时间差影响了响应。结果，待机流QS的保持导致了响应的改善。
(3)消除例如像反冲等这样的干扰和回位转矩。回位转矩或者干扰的反作用力作用在车轮上，然后作用在动力缸8的连杆上。如果不保持待机流，对回位转矩或者干扰的反作用使得车轮不稳定。但是，保持待机流使得即使当反作用力作用在车轮上的时候也能防止车轮变得不稳定。特别地，动力缸8的连杆与用于转换转向阀9等的齿轮相啮合。因此，在反作用力作用的基础上，也能转换转向阀来在消除反作用力的方向上提供待机流。因此，保持待机流使得有可能消除回位转矩和由反冲导致的干扰。
接着，将给出先有技术实例的动力转向***的操作的描述。
例如，如果当以低速行进的时候操纵车辆，则此时的转向角度确定电流指示值Iθ，转向角速度确定电流指示值Iω。将确定的电流指示值Iθ和Iω加在一起。然后，用基于车辆速度的电流指示值Iv乘以相加值(Iθ+Iω)。在这里，因为车辆速度很低，所以被乘上的电流指示值Iv是1。然后将用于确保待机流的电流指示值Is加到相乘的值(Iθ+Iω)上。
简而言之，在低速的情况中，螺线管电流指示值SI使得SI＝Iθ+Iω+Is，将对应于所得结果的值的控制流Q提供给转向阀9。
当车辆速度是中速的时候，随着车辆速度增加，电流指示值Iv变得小于1。因此，乘以电流指示值Iv的值也变得更小，因而得到较小的螺线管电流指示值SI。因此，在中速的情况中，依据车辆速度来减少控制流QP导致了驾驶员需要更大的转向转矩。
当车辆速度变高时，电流指示值Iv变成零。当电流指示值Iv是零的时候，这样得到(Iθ+Iω)×Iv＝0。结果，控制流QP只变成待机流QS，导致了需要更大的转向转矩用于转向操作。应该注意到这是没有问题的，因为当高速行驶的时候方向盘不需要转动。此外，为了增强高速行驶时的安全性，防止施加过大的辅助力。
当以直线等行进时方向盘保持在中心位置附近的时候，基于转向角度的电流指示值Iθ和基于转向角速度的电流指示值Iω都是零。然而，在这样的情况中，只输出待机电流指示值Is以便于有效地保持待机流。因此，即使当方向盘保持在中心位置周围的时候，***也能够维持响应并且消除任何干扰。
阀柱1具有在其前端形成的缝隙13。即使当阀柱1在如图3中所图解说明的正常位置中的时候，缝隙13能够在伺服室2和可变孔板a之间连通。特别地，即使当阀柱1在正常位置中的时候，已经从泵口4提供到伺服室2的压力油通过缝隙13、流动通道6、可变孔板a和流动通道7提供到转向阀9。由于这种压力油的提供，***成功地实现了防止滞塞、例如反冲等这样的干扰和确保响应。
此外，图3图解说明了用于驱动螺线管SOL而设定的并且连接到控制器C和螺线管SOL、节流阀17和18和安全阀19的一个驱动器16。
对于如上所述的先有技术的动力转向***，为了找到螺线管电流指示值SI，将电流指示值Iθ和Iω加在一起，然后乘上基于车辆速度信号Sv的电流指示值Iv。这样的计算过程需要大量时间，这些时间导致了在用于输出螺线管电流指示值SI的响应中的延迟问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够防止螺线管电流指示值SI的输出受到响应延迟的动力转向***。
本发明的第一个特征是提供了一种动力转向***，它包括一个用于控制动力缸的转向阀；一个在转向阀上游设置的可变孔板；一个用于控制可变孔板的开度的螺线管；一个用于控制用作驱动螺线管的螺线管电流指示值SI的控制器；一个转向角度传感器和一个车辆速度传感器，都与所述控制器连接；以及一个用于将从泵提供的流体分配成依据可变孔板的开度而提供给转向阀的控制流体和循环回油箱或者泵的回流的流量控制阀，在其中控制器存储有一个对应于转向角度和转向角速度组合的基本电流指示值I1表，将根据车辆速度而设定的电流指示值I2与从表中获得的基本电流指示值I1相乘来确定螺线管电流指示值SI。
本发明的第二个特征是提供了一种动力转向***，它包括一个用于控制动力缸的转向阀；一个在转向阀上游设置的可变孔板；一个用于控制可变孔板的开度的螺线管；一个用于控制用作驱动螺线管的螺线管电流指示值SI的控制器；一个转向角度传感器和一个车辆速度传感器，都与所述控制器连接；以及一个用于将从泵提供的流体分配成依据可变孔板的开度而提供给转向阀的控制流体和循环回油箱或者泵的回流的流量控制阀，在其中控制器存储有一个对应于转向角度和转向角速度组合的基本电流指示值I1表，将根据车辆速度的电流指示值I2提供给表中获得的基本电流指示值I1作为极限值，并且将一低于极限值的值确定为螺线管电流指示值SI。
本发明的第三个特征是在第一或者第二个特征中，所述控制器将待机电流指示值Is加到基本电流指示值I1上用于螺线管电流指示值SI的确定。
本发明的第四个特征是在第三个特征中，用根据车辆速度设定的电流指示值I3乘上待机电流指示值Is。
依据第一和第二个特征，所述控制器以表格形式存储每个对应于转向角度和转向角速度组合的基本电流指示值I1，并且从表中获得基本电流指示值。因此，与如图3和4中所述的需要计算处理的先有技术相比较，控制器的处理速度更快。由于增加的处理速度，提高了用于输出螺线管电流指示值SI的响应。
依据第三个特征，即使当驾驶员握着方向盘的时候，由于增加到基本电流指示值I1上的待机电流指示值Is，将恒定的待机流提供给动力转向***。因此，本发明提供了防止动力转向***卡滞、当启动转向操作的时候确保响应、并且消除回位转矩和像反冲等这样的干扰的优点。
依据第四个特征，待机流根据车辆速度是可控制的。因此，本发明允许在较高的车辆速度时防止不必要的待机流。
附图说明
图1是用于图解说明在第一个实施例中控制器C的控制***的图；
图2是用于图解说明在第二个实施例中控制器C的控制***的图；
图3是图解说明在先有技术中动力转向***的概括图；
图4是图解说明先有技术的控制器C的控制***的图。
具体实施方式
图1图解说明依据本发明的第一个实施例的控制器C的控制***。在第一个实施例的情况中，除了控制器C之外，动力转向***具有与在图3中已经先期描述的先有技术实例相同的构造，包括如图3中所示的流量控制阀V、动力缸8、转向阀9等，现在将给出控制器C的控制***的主要描述。
如在图1中所图解说明的，控制器C存储对应于转向角度和转向角速度组合的基本电流指示值I1表。表中显示了由依据转向角度的电流指示值Iθ和依据转向角速度的电流指示值Iω之和形成的值的列表。在接收通过转向角度传感器14检测的转向角度的输入的基础上，控制器C从表中找到对应于被检测到的转向角度和通过微分转向角度而获得的转向角速度的基本电流指示值Id。
无论何时当先有技术控制器C从转向角度传感器14接收转向角度的输入的时候，它执行基于转向角度的转向角度信号Iθ和基于转向角速度的转向角速度信号Iω的相加。然而，第一个实施例不能执行这样的加法但是可以从表中选择可适用的基本电流指示值I1。因此，通过减少计算处理所需的时间能够增加控制器的处理速度。
在上述从表中确定基本电流指示值I1之后，控制器C用根据车辆速度而设定的电流指示值I2乘以基本电流指示值I1。执行与基于车辆速度的电流指示值I2的乘法用于控制如在先有技术的实例中依据车辆速度的输出。
在上述(I1×I2)确定以后，控制器C将待机电流指示值和被确定的值相加。在本发明中，不直接相加待机电流指示值。也就是，被相加的值是由根据车辆速度设定的电流指示值I3和待机电流指示值Is的乘积而产生的(Is×I3)值。
将基于车辆速度的电流指示值I3与待机电流指示值Is相乘的原因如下。
如先前所述，为了用于防止***卡滞、确保响应和消除回位转矩和例如反冲等的干扰的三个功能而设定了待机电流指示值Is。当车辆以低速行驶的时候尤其需要响应，但是当以高速行驶的时候不是非常需要。这是因为在高速行进期间当响应非常快的时候方向盘变得不稳定。
因为在先有技术中固定了待机电流指示值，所以在低速车辆速度中参考响应来设定待机流。因此先有技术存在着在高速行进期间不需要待机流的问题。
为了防止这些不必要的待机流，第一个实施例提供了基于车辆速度的电流指示值I3与待机电流指示值Is的相乘。当低速驾驶车辆的时候基于车辆速度的电流指示值I3输出为1。在中速车辆速度的时候，随着车辆速度的增加I3值的输出逐渐减少。当车辆达到高速的时候，I3值的输出保持最小。因此，在低速车辆速度时输出由基于车辆速度的电流指示值I3与待机电流指示值Is的相乘而产生的值而不用改变，并且从中速车辆速度朝着高速车辆速度逐渐减少。然后，在高速车辆速度时保持(Is×I3)值为最小值。这样的设计允许防止不必要的待机流。
即使在高速车辆速度时，电流指示值I3与待机电流指示值Is相乘也不会产生零。
在上述(I1×I2)+(Is×I3)的值确定以后，控制器C将被确定的值作为螺线管电流指示值SI输出给驱动器16。然后驱动器16将对应于螺线管电流指示值SI的励磁电流输出给螺线管SOL。
依据第一个实施例，控制器C从在其中存储的表中找到对应于转向角度和转向角速度的基本电流指示值I1。因此，与执行了将转向角度信号Iθ和转向角速度Iω相加的先有技术实例相比较，控制器的处理速度更快。由于增加的处理速度，增强了用于输出螺线管电流指示值SI的响应。
如在图2中所图解说明的第二个实施例确定了用作极限值使用的基于车辆速度的电流指示值I2。在第二个实施例中的其他结构与在第一个实施例中的一样。
基于车辆速度的电流指示值I2在第二个实施例中用作极限值。当车辆速度是低速的时候，基于车辆速度的极限值经常被保持在最大值，当车辆速度是高速的时候保持在最小值。在中等车辆速度的时候，依据车辆速度逐渐减少极限值。因此，例如，当基本电流指示值I1大于根据车辆速度的极限值的时候，控制器C输出极限值作为电流指示值I1′。当电流指示值I1小于极限值的时候，控制器C直接输出基本电流指示值I1作为电流指示值I1′。
由于如上所述设定的极限值，即使当高速行进期间突然旋转方向盘，也能充分确保安全性。
在电流指示值I1′确定以后，控制器C执行把电流指示值I1′与由待机电流指示值Is和基于车辆速度的电流指示值I3相乘产生的值相加。然后控制器C将I1′+(Is×I3)的值作为螺线管电流指示值SI输出到驱动器16。然后驱动器16将对应于螺线管电流指示值SI的励磁电流输出到螺线管SOL。
依据第二个实施例，控制器C从在控制器中存储的表中查找对应于转向角度和转向角速度的基本电流指示值I1。因此，与执行了将转向角度信号Iθ和转向角速度Iω相加的先有技术的实例相比较，控制器C的处理速度更快了，使得增强了用于输出螺线管电流指示值SI的响应。
在第一和第二个实施例中增加了待机电流指示值Is。然而，本发明不是必须要求增加待机电流指示值Is。此外关于待机电流指示值Is与基于车辆速度的电流指示值I3相乘，本发明也不必须要求电流指示值I3的相乘。
此外，在第一和第二实施例中，通过转向角度的微分来计算转向角速度。然而，可以附加安装转向角速度传感器来检测电流指示值Iω。
Claims (4)
1.一种动力转向***，包括：
一个用于控制动力缸的转向阀；
一个在转向阀上游设置的可变孔板；
一个用于控制可变孔板的开度的螺线管；
一个用于控制用来驱动螺线管的螺线管电流指示值SI的控制器；
一个转向角度传感器和一个车辆速度传感器，都与所述控制器连接；和
一个用于将从泵提供的流体分配成依据可变孔板开度而提供给转向阀的控制流和循环回油箱或者泵的回流的流量控制阀，在其中，上述控制器存储对应于转向角度和转向角速度组合的基本电流指示值I1表，并且用根据车辆速度而设定的电流指示值I2乘以从表中获得的基本电流指示值I1来确定螺线管电流指示值SI。
2.一种动力转向***，包括：
一个用于控制动力缸的转向阀；
一个在转向阀上游设置的可变孔板；
一个用于控制可变孔板的开度的螺线管；
一个用于控制用来驱动螺线管的螺线管电流指示值SI的控制器；
一个转向角度传感器和一个车辆速度传感器，都与所述控制器连接；和
一个用于将从泵提供的流体分配成依据可变孔板开度而提供给转向阀的控制流和循环回油箱或者泵的回流的流量控制阀，在其中，上述控制器存储对应于转向角度和转向角速度组合的基本电流指示值I1表，并且将作为极限值的根据车辆速度的电流指示值I2提供给从表中获得的基本电流指示值I1，将一低于极限值的值确定为螺线管电流指示值SI。
3.依据权利要求1或者权利要求2所述的动力转向***，在其中上述控制器将待机电流指示值Is与基本电流指示值I1相加来确定螺线管电流指示值SI。
4.依据权利要求3所述的动力转向***，在其中，用根据车辆速度而设定的电流指示值I3乘以待机电流指示值Is。
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