專利名稱：液壓動力轉向設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于通過液壓缸輔助車輛轉向的液壓動力轉向設備。
背景技術：
例如，日本特開專利公開No. 2006-123580披露了一種用于通過液壓缸輔助車輛轉向的液壓動力轉向設備。這種動力轉向設備包括用于控制液壓缸的液壓流體的供給/排出的流量控制閥。液壓流體的供給/排出根據(jù)轉向扭矩的水平得到控制，轉向扭矩從轉向軸通過齒條-齒輪機構傳遞至齒條軸。在該流量控制閥中，用于液壓缸的液壓流體的供給/排出模式根據(jù)扭桿扭轉的量確定。扭桿的扭轉量對應于固定到轉向軸上的軸的相位與通過扭桿連接到軸上的旋轉閥的相位之間的相對差。上述傳統(tǒng)液壓動力轉向設備通過驅動器適當?shù)剌o助轉向操作。但是，輔助力，或者換句話說，用于液壓缸的液壓流體的供給/排出模式僅基于轉向軸的扭轉力矩確定。這使得不可能基于車輛的運轉狀態(tài)根據(jù)各種型式的需要改變輔助力。因此，存在對能夠改變由液壓缸產(chǎn)生的輔助力以滿足各種型式的需要的液壓動力轉向設備的需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標是提供一種能夠以更高的靈活性控制液壓缸的輔助力的液壓動力轉向設備。為了達到上述目標，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，液壓動力轉向設備設置成利用液壓缸輔助車輛的轉向。該設備包括能夠改變用于液壓缸的液壓流體的供給/排出量的流量控制閥、檢測車輛的運轉狀態(tài)的檢測裝置、和控制部?？刂撇炕跈z測裝置的檢測結果設定用于液壓缸的液壓流體的供給/排出模式，并根據(jù)供給/排出模式控制流量控制閥。


圖1是總體上示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的液壓動力轉向設備的構造的示意性視圖；圖2是表示液壓動力轉向設備中的控制的方框圖；圖3是示出流量控制閥的縱向截面圖；圖4是在車輛線性前進時沿圖3的線4-4截取的橫截面圖；圖5A是在車輛向左轉向時沿圖3的線4-4截取的橫截面圖；圖5B是在車輛向右轉向時沿圖3的線4-4截取的橫截面圖；圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的液壓動力轉向設備的流量控制閥的縱向截面圖；圖6B是示出在車輛向左轉向時的流量控制閥的縱向截面圖；圖6C是示出在車輛向右轉向時的流量控制閥的縱向截面6
圖7是總體上示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的液壓動力轉向設備的構造的示意性視圖；圖8是表示液壓動力轉向設備中的控制的方框圖；圖9是示出流量控制閥的縱向截面圖；圖10是在閥部布置于中性旋轉位置處時沿圖9的線10-10截取的橫截面圖；圖IlA是在閥部布置于第一供給位置處時沿圖9的線10-10截取的橫截面圖；圖IlB是在閥部布置于第二供給位置處時沿圖9的線10-10截取的橫截面圖；圖12是表示輔助選擇控制的步驟的流程圖；圖13是表示正常時輔助控制的步驟的流程圖；圖14是表示故障時輔助控制的步驟的流程圖；圖15是表示轉向速度與電動馬達的目標轉速之間的關系的映射圖；圖16是示出安裝在根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的液壓動力轉向設備中的流量控制閥的縱向截面圖；圖17A是示出在閥部布置于第一供給位置處時的流量控制閥的縱向截面圖；圖17B是示出在閥部布置于第二供給位置處時的流量控制閥的縱向橫截面圖；圖18是示出安裝在另一個示例的液壓動力轉向設備中的流量控制閥的縱向截面圖；圖19是示出安裝在另一個示例的液壓動力轉向設備中的流量控制閥的縱向截面圖；以及圖20是表示另一個示例的液壓動力轉向設備中的控制的方框圖。
具體實施例方式(第一實施例)現(xiàn)在將參考圖1至5B說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的液壓動力轉向設備1。如圖1所示，方向盤11固定在轉向軸12上。由齒條和小齒輪構造的齒條-齒輪機構15形成在轉向軸12和齒條軸16中。拉桿17連接到齒條軸16的兩端上。轉向軸12 和齒條軸16通過齒條-齒輪機構15連接在一起。當車輛轉向時，轉向軸12的旋轉通過齒條-齒輪機構15轉換成齒條軸16的往復線性運動。齒條軸16的往復線性運動通過拉桿 17傳遞至未示出的轉向節(jié)，由此改變轉向輪18的轉向角。液壓動力轉向設備1包括液壓缸21、電動泵22、流量控制閥23和油箱24。液壓缸21與齒條軸16—體地形成。電動泵22向液壓缸21供給液壓流體。流量控制閥23控制用于液壓缸21的液壓流體的供給/排出模式。油箱M保持已從液壓缸21排出的液壓流體。液壓缸21、電動泵22、流量控制閥23和油箱M形成用于輔助轉向的機構。液壓缸21、電動泵22、流量控制閥23和油箱M通過第一、第二、第三、第四和第五流體通道25、26、27、觀和四互連。第一流體通道25將電動泵22連接到流量控制閥23上。 第二流體通道沈和第三流體通道27將流量控制閥23連接到液壓缸21上。第四流體通道 28將流量控制閥23連接到油箱M上。第五流體通道四將油箱M連接到電動泵22上。液壓缸21具有殼體41。齒條軸16穿過殼體41?；钊?2形成在齒條軸16的中部?；钊?2將殼體41的內(nèi)部分為第一液壓腔43和第二液壓腔44。第二流體通道沈與第一液壓腔43連接。第三流體通道27與第二液壓腔44連接。電動泵22包括用作驅動源的電動馬達45和具有葉輪的泵46，葉輪連接到電動馬達45的輸出軸上。電動馬達45是具有僅沿一個方向旋轉的三相繞組的無刷馬達。電動泵 22包括連接到電動馬達45的輸出軸上的上述葉輪。當葉輪通過電動馬達45的旋轉而轉動時，油箱M中的液壓流體通過第五流體通道四被吸入電動泵22內(nèi)。電動泵22然后通過第一流體通道25將液壓流體輸送至流量控制閥23。電動泵22和流量控制閥23由用作控制部的電子控制單元(以下稱為“ECU31) ”控制。全部用作檢測裝置的轉矩傳感器32、轉向角傳感器33和車速傳感器34電連接到ECU31 上。ECU31根據(jù)來自上述傳感器的檢測信號檢測表示車輛的運轉狀態(tài)的轉向扭矩τ、轉向角θ和車速V。以下將參考圖2說明液壓動力轉向設備1中的控制。ECU31具有開度計算部71。開度計算部71基于分別由轉矩傳感器32、轉向角傳感器33和車速傳感器34提供的轉向扭矩τ、轉向角θ和車速V計算目標輔助力AS，并基于目標輔助力AS獲得用于流量控制閥23的開度命令值TA。ECU31利用由開度計算部71提供的開度命令值TA控制電動泵22的流量Q和由流量控制閥23執(zhí)行的用于液壓缸21的液壓流體的供給/排出模式。具體地，開度命令值TA從開度計算部71輸入到轉速計算部72。轉速計算部72基于開度命令值TA和目標輔助力AS計算用于電動馬達45的轉速命令值VA。轉速命令值VA 從轉速計算部72發(fā)送至反饋控制部73。反饋控制部73接收來自旋轉角度檢測部74的馬達45的實際轉角SR，旋轉角度檢測部74檢測實際轉角SR。反饋控制部73還接收來自轉速檢測部75的實際轉速VR。轉速檢測部75通過對由旋轉角度檢測部74檢測到的實際轉角SR進行微分而計算實際轉速VR。反饋控制部73基于轉速命令值VA、實際轉角SR和實際轉速VR執(zhí)行轉速反饋控制，并向驅動電路76輸出所產(chǎn)生的馬達控制信號。這樣，控制電動泵22的流量Q0開度命令值TA不僅輸入到轉速計算部72，而且輸入到開度控制部77。開度控制部77基于開度命令值TA控制由流量控制閥23執(zhí)行的用于液壓缸21的液壓流體的供給/ 排出模式。具體地，開度控制部77根據(jù)開度命令值TA在第一液壓腔43與第二液壓腔44 之間切換液壓流體的供給。此外，開度控制部77將流量控制閥23的實際開度TR控制為使得實際開度TR變得等于開度命令值TA。因此，預定量的液壓流體被供給到選定的液壓腔。第一實施例的液壓動力轉向設備1可如同車輛的行駛輔助控制一樣執(zhí)行駐車輔助控制。通過駐車輔助控制，車輛基于由安裝在車輛中的監(jiān)視器提供的信息通過自動轉向停放在預先設定的停放位置處。在駐車輔助控制中，確定由車輛ECU預先設定的目標停放位置與包括在監(jiān)視器信息中的當前車輛位置之間的關系。然后，車輛ECU根據(jù)所確定的位置關系計算停放該車輛所需要的轉矩命令值Ta。在把轉矩命令值τ a輸入開度計算部71 之后，開度計算部71基于轉矩命令值τ a、車速V和轉向轉矩τ計算使得當前車輛位置與目標停放位置一致的開度命令值ΤΑ。然后，根據(jù)由開度計算部71提供的開度命令值ΤΑ，開度控制部77控制電動泵22的流量Q，切換至液壓腔43 04)以接收液壓流體，和控制供給到液壓腔4304)的液壓流體的量，如上所說明的。以下將參照圖3至5說明流量控制閥23的構造。
參照圖3，流量控制閥23具有加蓋的圓筒形的殼體51。用于調節(jié)液壓流體向液壓缸21的供給的環(huán)形調節(jié)閥52被固定地容納在殼體51中。具有中空圓筒形狀的閥部53穿過調節(jié)閥52。馬達M附裝到閥部53的軸向端部上。閥部53由馬達M旋轉。閥部53由軸承構件陽旋轉地支承，軸承構件陽布置在殼體51的兩個軸向端部處。扭桿56布置在流量控制閥23中。扭桿56將殼體51的底部連接到閥部53的附連有馬達M的端部上。當閥部53圍繞其軸線旋轉時，扭桿56圍繞閥部53的軸線扭轉。在調節(jié)閥52中，第一端口 61、供給端口 62和第二端口 63從對應于馬達M的一側以所述及的順序軸向地布置。第一端口 61中的每一個均通過第二流體通道沈與第一液壓腔43連通。供給端口 62中的每一個均通過第一流體通道25與電動泵22連通。第二端口 63中的每一個均通過第三流體通道27與第二液壓腔44連通。每個第一端口 61由第一環(huán)形槽61A、第一縱軸向槽61C和第一連通孔61B構造。 第一環(huán)形槽61A形成在調節(jié)閥52的外周面中。第一縱軸向槽61C形成在調節(jié)閥52的內(nèi)周面中，從而沿軸線方向延伸。第一連通孔61B沿徑向方向延伸以允許在第一環(huán)形槽61A和第一縱軸向槽61C之間連通。每個第二端63由第二環(huán)形槽63A、第二縱軸向槽63C和第二連通孔6 構造。第二環(huán)形槽63A形成在調節(jié)閥52的外周面中。第二縱軸向槽63C形成在調節(jié)閥52的內(nèi)周面中，從而沿軸線方向延伸。第二連通孔6 沿徑向方向延伸以允許在第二環(huán)形槽63A與第二縱軸向槽63C之間連通。每個供給端口 62均由環(huán)形槽62A和供給連通孔62B構造。第二環(huán)形槽62A形成在調節(jié)閥52的外周面中。供給連通孔62B將環(huán)形槽62A連接到調節(jié)閥52的內(nèi)周面上。第一流體通道25與供給端口 62的環(huán)形槽62A連通。第二流體通道沈與第一端61的第一環(huán)形槽61A連通。第三流體通道27與第二端口 63的第二環(huán)形槽63A連通。連通孔61B、62B、 6 和縱軸向槽61C、63C沿調節(jié)閥52的周向方向以規(guī)則的角間隔間隔開。流量控制閥23 具有排出端口 65，排出端口 65形成在調節(jié)閥52與相應的一個軸承構件55之間的空間內(nèi)。 排出端口 65通過第四流體通道觀與油箱M連通。閥部53具有中空結構。八個凹部68形成在閥部53的外周面中。凹部68沿閥部 53的周向方向以規(guī)則的角間隔間隔開。從閥部53的外周面朝向閥部53的軸線延伸的多個進口連通孔66形成在閥部53中。在八個凹部68中，凹部68中的沿周向方向計數(shù)的第一、第三、第五和第七凹部通過相應的進口連通孔66與閥部53的內(nèi)部空間64連通。閥部 53在對應于排出端口 65的位置處具有第二連通通路67。第二連通通路67確保排出端口 65與閥部53的內(nèi)部空間64之間的連通。在流量控制閥23中，通過馬達M旋轉閥部53，端口 61、62、63、65的連通模式在將要說明的三種模式中切換。具體地，在用于將閥部53設定在第一供給位置處的第一模式中，供給端口 62與第一端口 61 (第一液壓腔43)連通，排出端口 65與第二端口 63 (第二液壓腔44)連通。在用于將閥部53設定在第二供給位置處的第二模式中，供給端口 62與第二端口 63 (第二液壓腔44)連通，排出端口 65與第一端口 61 (第一液壓腔43)連通。在用于將閥部53設定在中性旋轉位置處的中性模式中，供給端口 62和排出端口 65通過調節(jié)閥 52與閥部53之間的間隙與第一端口 61和第二端口 63連通。三種模式基于閥部53的相位與調節(jié)閥52的相位之間沿周向方向的相對差進行切換。根據(jù)扭桿56的克服扭轉的形狀恢復力、基于作用在馬達M上的轉矩的變化來檢測相對相位差，該變化是馬達54的電流值。具體地，檢測與閥部53的當前位置對應的馬達54 的實際電流值。此外，馬達54的電流值被控制為使得實際電流值變得等于對應于目標位置的用于馬達54的目標電流值。還通過馬達54旋轉閥部53，使得流量控制閥23在第一模式中調節(jié)供給到第二流體通道26 (第一液壓腔43)的液壓流體的量和從第三流體通道27 (第二液壓腔44)排出的液壓流體的量。另外，流量控制閥23調節(jié)在第二模式中供給到第二液壓腔44的液壓流體的量和從第一液壓腔43排出的液壓流體的量。在這種情況下，通過基于開度命令值TA在第一模式中調節(jié)第一端口 61的開度或在第二模式中調節(jié)第二端口 63的開度控制供給到端口的液壓流體的量。換句話說，控制供給到馬達54的電流的值以實現(xiàn)第一端口 61的需要開度或第二端口 63的需要開度。這調節(jié)了用于端口 61、63的液壓流體的供給/排出量，或者換句話說，調節(jié)了用于液壓缸21的液壓腔43、44的液壓流體的供給/排出量。在供給到馬達54的電流在第一模式或第二模式中中止時，扭桿56的形狀恢復力將閥部53保持在中性模式中，如圖4所示。隨后將參考圖4至5B說明流量控制閥23中的液壓流體的路徑。當不執(zhí)行轉向時，比如當車輛直線前進或停止時，閥部53的凹部68布置成避免沿徑向方向與第一端口 61的第一縱軸向槽61C和第二端口 63的第二縱軸向槽63C重疊，如圖4所示。換句話說，流量控制閥23保持在中性模式中。在該狀態(tài)中，電動泵22停止。當車輛操縱為向左轉彎時，閥部53沿由如圖5A中所示的箭頭Yl指示的方向旋轉并切換到第一模式，在第一模式中，每個供給端口 62和相應的第一端口 61保持在連通狀態(tài)。在該狀態(tài)中，如由每個箭頭Rl所示，已由供給端口 62輸送的液壓流體通過第一端口 61 供給到第一液壓腔43(見圖3)。另一方面，如每個箭頭R2所示，已由第二液壓腔44(見圖 3)輸送至流量控制閥23的液壓流體從第二端口 63經(jīng)由排出端口 65和第四流體通道28排出到油箱24。當車輛操縱為向右轉彎時，閥部53沿由如圖5B中所示的箭頭Y2指示的方向旋轉并切換至第二模式，在第二模式中，每個供給端口 62與相應的第二端口 63連通。在該狀態(tài)中，如由每個箭頭R3所示，已由供給端口 62輸送的液壓流體通過第二端口 63供給到第二液壓腔44。另一方面，如由每個箭頭R4所示，已由第一液壓腔43輸送至流量控制閥23的液壓流體從第一端口 61經(jīng)由排出端口 65和第四流體通道28排出到油箱24。第一實施例具有如下所述的優(yōu)勢。(1)在傳統(tǒng)的液壓動力轉向設備中，僅基于駕駛員的方向盤的操縱確定用于液壓缸的液壓流體的供給/排出模式。但是，在第一實施例中，ECU31設定表示用于液壓缸21 的液壓流體的供給/排出模式的開度命令值TA，并利用開度命令值TA控制流量控制閥23。 這樣，根據(jù)車輛的運轉狀態(tài)改變用于液壓缸21的液壓流體的供給/排出模式，換句話說改變液壓缸21的輔助力。因此，不同于傳統(tǒng)的液壓動力轉向設備，以更高的靈活性控制了液壓缸的輔助力。(2)基于開度命令值TA控制流量控制閥23，該開度命令值TA利用轉向扭矩τ、轉向角θ和車速V計算。因此，與傳統(tǒng)的液壓動力轉向設備相比，以更高的準確性控制了輔助力。
(3)用于液壓缸21的液壓流體的供給/排出模式通過流量控制閥23的控制設定， 而無需由駕駛員操縱。這確保了駐車輔助控制的執(zhí)行。(4)當馬達M停止時，扭桿56的形狀恢復力將閥部53保持在中性模式中。與其中閥部53通過馬達M的致動而保持在中性模式中的構造相比，這簡化了閥部53的構造。 另外，即使馬達M出現(xiàn)故障，閥部53也會自動地返回至中性模式。這防止了關于液壓缸21 的不希望的輔助力的產(chǎn)生。(第二實施例)現(xiàn)在將參考圖6A至6C說明本發(fā)明的第二實施例。相同或相似的參考數(shù)字被給予與第一實施例的相應部件相同或相似的第二實施例的部件。在此將省略這些部件的詳細說明。參考圖6A，流量控制閥80具有殼體81和容納在殼體81中的閥部82。閥部82沿殼體81的縱向往復移動。由磁體形成的鐵心部89通過相應的連接軸89A固定到閥部82 的兩個端部上。殼體81具有供給端口 83、兩個排出端口 84、第一端口 85和第二端口 86。第一端口 85通過第二流體通道沈與第一液壓腔43連通。第二端口 86通過第三流體通道27與第二液壓腔44連通。這些端口沿殼體81的縱向布置在不同位置處。線圈87形成在殼體 81的兩個端部上。鐵心部89通過由相應的線圈87產(chǎn)生的電磁力吸引，由此使得閥部82與鐵心部89 —起往復運動。線圈87和鐵心部89構成電磁螺線管，每個電磁螺線管均用作驅動機構。用作彈性構件的螺旋彈簧88附連到鐵心部89的每一個上。每個螺旋彈簧88的與鐵心部89中的相關的一個相反的端部緊固到殼體81上。每個螺旋彈簧88迫使相關的鐵心部89與相應的線圈87分離。在流量控制閥80中，閥部82與鐵心部89 —起往復運動以在將要說明的三種模式中切換端口 83、84、85、86的連通模式。具體地，在用于將閥部82設定在第一供給位置處的第一模式中，供給端口 83與第一端口 85 (第一液壓腔4 連通，相應的排出端口 84與第二端口 86(第二液壓腔44)連通。在用于將閥部82設定在第二供給位置處的第二模式中，供給端口 83與第二端口 86 (第二液壓腔44)連通，相應的排出端口 84與第一端口 85(第一液壓腔4 連通。在用于將閥部82設定在軸向中性位置處的中性模式中，供給端口 83和排出端口 84通過殼體81與相應的閥體82A、82B之間的間隙與第一端口 85和第二端口 86 連通。基于閥部82沿往復運動方向相對于殼體81的位置執(zhí)行在三種模式之間的切換。 通過調節(jié)每個線圈87的用于吸引相關鐵心部89的吸引力來調節(jié)閥部82的位置。換句話說，根據(jù)供給到每個線圈87的電流確定閥部82的位置。通過閥部82的往復運動，使得流量控制閥80在第一模式中調節(jié)供給到第二流體通道沈(第一液壓腔4 的液壓流體的量和從第三流體通道27 (第二液壓腔44)排出的液壓流體的量。流量控制閥80還調節(jié)在第二模式中供給到第二液壓腔44的液壓流體的量和從第一液壓腔43排出的液壓流體的量。在這種情況下，通過基于開度命令值TA在第一模式中控制第一端口 85的開度或在第二模式中控制第二端口 86的開度，控制供給到每個端口的液壓流體的量。換句話說，
11控制每個線圈87中的電流的量以實現(xiàn)第一端口 85的需要開度或第二端口 86的需要開度。 這調節(jié)了用于端口 85、86的液壓流體的供給/排出量，或者換句話說，調節(jié)了用于液壓缸21 的液壓腔43、44的液壓流體的供給/排出量。在供給到線圈87的電流在第一模式或第二模式中中止之后，每個螺旋彈簧88的形狀恢復力將閥部82保持在中性模式中，如圖6A所示。隨后將說明流量控制閥80中的液壓流體的路徑。當不執(zhí)行轉向時，比如當車輛直線前進或停止時，閥部82布置在使得第一端口 85 和第二端口 86兩者均阻塞的位置處，如圖6A所示。換句話說，流量控制閥80保持在中性模式中。在該狀態(tài)中，電動泵22停止。當車輛操縱為向左轉彎時，電流供給到左側的線圈87，如圖6B中的箭頭Yl所示地移動閥部82。閥部82因此切換至第一模式，在第一模式中，供給端口 83與第一端口 85連通。在該狀態(tài)中，如由箭頭Rl所示，已由供給端口 83輸送的液壓流體經(jīng)由第一端口 85供給到第一液壓腔43 (見圖1)。另一方面，如箭頭R2所示，已由第二液壓腔44 (見圖1)輸送至流量控制閥80的液壓流體從第二端口 86流動至相應的排出端口 84，并經(jīng)由第四流體通道28排出到油箱M(見圖1)。當車輛操縱為向右轉彎時，電流供給到右側的線圈87，如圖6C中的箭頭Y2所示地移動閥部82。閥部82因此切換至第二模式，在第二模式中，供給端口 83與第二端口 86連通。在該狀態(tài)中，如由箭頭R3所示，已由供給端口 83輸送的液壓流體經(jīng)由第二端口 86供給到第二液壓腔44。另一方面，如由箭頭R4所示，已由第一液壓腔43輸送至流量控制閥 80的液壓流體從第一端口 85流動至相應的排出端口 84，并經(jīng)由第四流體通道觀排出到油箱對。第二實施例具有如下所述的優(yōu)勢。(5)螺旋彈簧88布置在閥部82的兩個端部。當供給到線圈87的電流中止時，閥部82由螺旋彈簧88的形狀恢復力保持在中性模式中。與其中閥部82的位置僅通過供給到線圈87的電流控制的傳統(tǒng)構造相比，這簡化了閥部82的構造。另外，即使線圈87發(fā)生故障，閥部82也自動地返回至中性模式。因此，防止了關于液壓缸21的不希望的輔助力的產(chǎn)生。(第三實施例)現(xiàn)在將參考圖7至15說明本發(fā)明的第三實施例。相同或相似的參考數(shù)字被給予與第一實施例的相應部件相同或相似的第三實施例的部件。在此將省略這些部件的詳細說明。如圖7所示，液壓動力轉向設備100包括轉向裝置110、輔助裝置120和控制裝置 150。轉向裝置110將方向盤11的操縱傳遞至轉向輪18。輔助裝置120通過施加必要的力輔助操縱方向盤11?？刂蒲b置150控制輔助裝置120。具體地，基于來自轉矩傳感器32、轉向角傳感器33和車速傳感器34的輸出由控制裝置150控制輔助裝置120。轉矩傳感器32 向控制裝置150輸出對應于施加到轉向軸12上的轉向轉矩的信號。轉向角傳感器33向控制裝置150提供對應于轉向軸12的轉角的信號，上述轉角是轉向角。車速傳感器34向控制裝置150輸出對應于轉向輪18的轉速的信號。當操縱方向盤11時，輔助裝置120中的液壓被控制為向齒條軸16施加軸向力。這減小了軸向地運動齒條軸16所需要的用于操縱方向盤11的力。換句話說，輔助裝置120減小了操縱方向盤11所需的力。輔助裝置120包括液壓缸21、電動泵22、流量控制閥23和油箱24。液壓缸21向齒條軸16施加液壓。電動泵22向液壓缸21供給液壓流體。流量控制閥23控制用于液壓缸21的液壓流體的供給/排出模式。油箱24保存液壓流體。輔助裝置120還具有旁通閥 128和流體通道140。旁通閥128允許液壓流體在液壓缸21的第一液壓腔43與第二液壓腔44之間流動，而不通過流量控制閥23。流體通道140使輔助裝置120的部件互相連接。流體通道140包括流體通道部141、142、143、144、145和146，如下所述。(a)流體供給通道部141通過電動泵22將油箱24連接到流量控制閥23的供給端口 62 上。(b)流體排出通道部142將流量控制閥23的排出端口 65連接到油箱24上。(c)第一上游流體通道部143將流量控制閥23的第一端口 61連接到旁通閥128 上。(d)第一下游流體通道部144將旁通閥128連接到液壓缸21的第一液壓腔43上。(e)第二上游流體通道部145將流量控制閥23的第二端口 63連接到旁通閥128 上。(f)第二下游流體通道部146將旁通閥128連接到液壓缸21的第二液壓腔44上。參考圖9，流體供給通道部141、流體排出通道部142、第一上游流體通道部143和第二上游流體通道部145中的每一個均連接到流量控制閥23的殼體51上。第一液壓腔43通過第一下游流體通道部144連接到旁通閥128上。第二液壓腔 44通過第二下游流體通道部146連接到旁通閥128上。旁通閥128具有用于改變第一上游流體通道部143、第二上游流體通道部145、第一下游流體通道部144和第二下游流體通道部146的連接狀態(tài)的螺線管閥。旁通閥128可在第一和第二液壓腔43、44不相互連通地連接到流量控制閥23上的狀態(tài)與第一和第二液壓腔43、44相互連通的狀態(tài)之間切換。以下將參考圖8說明液壓動力轉向設備100中的控制。如圖8所示，控制裝置150具有用于控制電動馬達45的馬達控制部151、用于控制流量控制閥23的流量控制閥控制部152和用于控制旁通閥128的旁通閥控制部153?？刂蒲b置150還包括目標轉速計算部154、目標開度計算部155、旋轉角度計算部 156、轉速計算部157、旋轉角度計算部158和轉速計算部159。目標轉速計算部154計算用于電動馬達45的目標轉速。目標開度計算部155計算用于流量控制閥23和旁通閥128的目標開度。旋轉角度計算部156檢測電動馬達45的旋轉角度。轉速計算部157檢測電動馬達45的轉速。旋轉角度計算部158檢測馬達54的旋轉角度。轉速計算部159檢測馬達 54的轉速。控制部151至153以及計算部154至159中的每一個均由執(zhí)行計算的電子電路比如集成電路構造。控制裝置150執(zhí)行用于輔助操縱方向盤11的輔助控制。具體地，輔助裝置120基于車輛的行駛狀態(tài)、方向盤11的操縱狀態(tài)和液壓動力轉向設備100的運轉狀態(tài)調節(jié)施加到齒條軸16上的液壓的水平。輔助控制包括電動泵22上的位移控制(以下稱為“控制A”)、通過流量控制閥23 對每個流體通道的連通狀態(tài)的控制(以下稱為“控制B”)、以及通過旁通閥128對液壓缸21中的每個液壓腔的連通狀態(tài)的控制(以下稱為“控制C”)。(控制A)目標開度計算部155基于轉矩傳感器32、轉向角傳感器33和車速傳感器34的輸出計算流量控制閥23的目標開度。目標轉速計算部IM基于轉矩傳感器32、轉向角傳感器33和車速傳感器34的輸出以及來自目標開度計算部155的目標開度輸入計算電動馬達45的目標轉速。旋轉角度計算部156基于電動馬達45中的電流的值計算電動馬達45的旋轉角度。轉速計算部157基于來自旋轉角度計算部156的旋轉角度輸入計算電動馬達45的轉速。馬達控制部151基于由目標轉速計算部IM提供的用于電動馬達45的目標轉速、 由旋轉角度計算部156輸入的電動馬達45的旋轉角度以及由轉速計算部157提供的電動馬達45的轉速，通過驅動電路125A反饋控制電動馬達45。驅動電路125A由包括開關元件的PWM驅動電路構造。(控制B)旋轉角度計算部158基于馬達M的電流值計算馬達M的旋轉角度。轉速計算部159基于由旋轉角度計算部158輸入的馬達M的旋轉角度計算馬達M的轉速。流量控制閥控制部152基于由目標開度計算部155提供的用于流量控制閥23的目標開度、由旋轉角度計算部158輸入的馬達M的旋轉角度以及由轉速計算部159提供的馬達M的轉速，通過驅動電路131A反饋控制馬達54。這根據(jù)馬達M的操作驅動流量控制閥23。驅動電路31A由包括開關元件的PWM驅動電路構造。(控制C)旁通閥控制部153基于由目標開度計算部155提供的目標開度、通過驅動電路128A控制旁通閥128。驅動電路128A由螺線管驅動電路構造。以下將參考圖9說明旁通閥128的構造。如圖9所示，旁通閥1 通過第一上游流體通道部143連接到流量控制閥23的第一端口 61上。旁通閥1 還通過第二上游流體通道部145連接到流量控制閥23的第二端口 63 上。旁通閥128以基本連接模式或旁通模式操作。當方向盤11的操縱必須由輔助裝置120輔助時，選擇基本連接模式。當難以通過輔助裝置120輔助時，選擇旁通模式。在基本連接模式中，第一上游流體通道部143與第一下游流體通道部144連通，第二上游流體通道部145與第二下游流體通道部146連通。換句話說，每個第一端口 61與第一液壓腔43連通，每個第二端口 63與第二液壓腔44連通。在旁通模式中，第一下游流體通道部144與第二下游流體通道部146連通。S卩，旁通閥1 取消第一上游和下游流體通道部143、144與第二上游和下游流體通道部145、146 之間的斷路。這允許第一液壓腔43與第二液壓腔44之間連通。以下將參考圖10至IlB說明調節(jié)閥52與閥部53之間的關系。在流量控制閥23中，流體供給和排出通道部141、142與第一和第二上游流體通道部143、145之間的關系根據(jù)閥部53相對于調節(jié)閥52的旋轉位置以如下所述的方式變化。如圖10所示，當閥部53布置在“中性旋轉位置”時，供給端口 62和排出端口 65通過調節(jié)閥52與閥部53之間的間隙與第一端口 61和第二端口 63連通(中性模式)。參考圖11A，當閥部53保持在“第一供給位置”時，供給端口 62與第一端口 61連通，排出端口 65與第二端口 63連通(第一模式)。
如圖IlB所示，當閥部53布置在“第二供給位置”時，供給端口 62與第二端口 63 連通，排出端口 65與第一端口 61連通(第二模式)。以下將說明用于流量控制閥23的控制裝置150的控制模式。控制裝置150根據(jù)方向盤11的操縱狀態(tài)選擇用于流量控制閥23的操作模式。具體地，當不操縱方向盤11時，選擇中性模式作為流量控制閥23的操作模式。當方向盤11 向右轉彎時，選擇第一模式作為流量控制閥23的操作模式。當方向盤11向左轉彎時，選擇第二模式作為流量控制閥23的操作模式。如果閥部53的旋轉位置與對應于選擇的操作模式的旋轉位置不一致，或者例如， 當閥部53布置在中性旋轉位置而選擇第一模式時，則馬達54的電流值變化為將閥部53旋轉至對應于選擇的操作模式的旋轉位置。隨后將說明流量控制閥23中的液壓流體的路徑。在旁通閥128的操作模式設定為基本連接模式的前提下，液壓流體沿如下所述的路徑流動。(A)當流量控制閥23處于中性模式時，液壓流體在如下所述的路徑中流動。參考圖10，當?shù)谝荒Ｊ交虻诙Ｊ角袚Q到中性模式時，閥部53從第一或第二供給位置旋轉至中性旋轉位置。因此，第一端口 61和第二端口 63兩者均通過調節(jié)閥52與閥部 53之間的間隙與供給端口 62和內(nèi)部空間64(排出端口 65)連通。在該狀態(tài)中，少量液壓流體從供給端口 62供給到第一端口 61和第二端口 63。此夕卜，少量液壓流體從第一端口 61和第二端口 63輸送至內(nèi)部空間64 (排出端口 65)。這使得第一液壓腔43和第二液壓腔44中的液壓保持基本恒定。(B)當流量控制閥23處于第一模式時，液壓流體在如下所述的路徑中流動。如圖IlA所示，當中性模式切換到第一模式時，閥部53沿由箭頭Yl指示的方向旋轉。這將閥部53的旋轉位置從中性旋轉位置切換至第一供給位置。因此，供給端口 62與第一端口 61連通，排出端口 65與第二端口 63連通。由電動泵22輸送的液壓流體經(jīng)由流體供給通道部141、供給端口 62、第一端口 61、 第一上游流體通道部143、旁通閥128和第一下游流體通道部144供給到液壓缸21中的第一液壓腔43。在流量控制閥23中，如由每個箭頭Rl所示，液壓流體以供給連通孔62B、閥體供給槽68A、第一縱軸向槽61C、第一連通孔61B和第一環(huán)形槽61A這樣的順序流動。液壓缸21的第二液壓腔44內(nèi)的液壓流體經(jīng)由第二下游流體通道部146、旁通閥 128、第二上游流體通道部145、第二端口 63、內(nèi)部空間64、排出端口 65和流體排出通道部 142返回至油箱24。在流量控制閥23中，如由每個箭頭R2所示，液壓流體以第二環(huán)形槽 63A、第二連通孔63B、第二縱軸向槽63C、閥體排出槽68B、進口連通孔66和內(nèi)部空間64這樣的順序流動。(C)當流量控制閥23處于第二模式時，液壓流體在如下所述的路徑中流動。參考圖11B，當中性模式切換至第二模式時，閥部53沿由箭頭Y2指示的方向旋轉。 閥部53由此從中性旋轉位置運動至第二供給位置。因此，供給端口 62與第二端口 63連通， 排出端口 65與第一端口 61連通。由電動泵22輸送的液壓流體經(jīng)由流體供給通道部141、供給端口 62、第二端口 63、 第二上游流體通道部145、旁通閥128和第二下游流體通道部146供給到液壓缸21中的第二液壓腔44。在流量控制閥23中，如由每個箭頭R3所示，液壓流體以供給連通孔62B、閥體供給槽68A、第二縱軸向槽63C、第二連通孔6 和第二環(huán)形槽63A這樣的順序流動。液壓缸21的第一液壓腔43內(nèi)的液壓流體經(jīng)由第一下游流體通道部144、旁通閥 128、第一上游流體通道部143、第一端口 61、內(nèi)部空間64、排出端口 65和流體排出通道部 142返回至油箱M。在流量控制閥23中，如由每個箭頭R4所示，液壓流體以第一環(huán)形槽 61A、第一連通孔61B、第一縱軸向槽61C、閥體排出槽68B、進口連通孔66和內(nèi)部空間64這樣的順序流動。供給到液壓缸21的液壓流體的量以如下所述的方式調節(jié)。參考圖9，控制裝置150通過控制電動泵22的轉速(電動馬達45的轉速)和流量控制閥23的開度，調節(jié)供給到液壓缸21內(nèi)的第一液壓腔43和第二液壓腔44的液壓流體的量。隨著電動泵22的轉速變高以及流量控制閥23的開度變大，液壓流體的供給量變大。隨后將參考圖10詳細地說明流量控制閥23的開度。流量控制閥23具有如下所述的四種類型的開度。(a)用于改變用于第一液壓腔43的液壓流體的供給量的第一供給開度。(b)用于改變用于第二液壓腔44的液壓流體的供給量的第二供給開度。(c)用于改變用于第一液壓腔43的液壓流體的排出量的第一排出開度。(d)用于改變用于第二液壓腔44的液壓流體的排出量的第二排出開度。具體地，上述開度對應于如下所述的流量控制閥23的部分。第一供給開度對應于允許每個第一端口 61的第一縱軸向槽61C與閥體供給槽68A 之間連通的通道的連通面積。第二供給開度對應于允許每個第二端口 63的第二縱軸向槽 63C與閥體供給槽68A之間連通的通道的連通面積。第一排出開度對應于允許每個第一端口 61的第一縱軸向槽61C與閥體排出槽68B之間連通的通道的連通面積。第二排出開度對應于允許每個第二端口 63的第二縱軸向槽63C與閥體排出槽68B之間連通的通道的連通面積。現(xiàn)在將參考圖7詳細地說明輔助控制的內(nèi)容。當轉矩傳感器32出現(xiàn)故障時，需要轉矩傳感器32的輸出的輔助控制不能適當?shù)貓?zhí)行。在這種情況下，可停止通過輔助控制輔助方向盤11的操縱。但是，這使得駕駛員需要在沒有輔助裝置120的幫助下操縱方向盤11。因此，為了便于駕駛員的操作，需要不同的方法以應對轉矩傳感器32的這種故障。在第三實施例中，當故障條件滿足時，表明轉矩傳感器32出現(xiàn)故障，禁止使用轉矩傳感器32的輸出，利用轉向角傳感器33的輸出控制液壓缸21中的液壓。具體地，利用基于轉向角傳感器33的輸出獲得的轉向速度計算用于電動泵22的目標轉速。利用目標轉速控制電動泵22。當故障條件滿足時，輔助控制不利用車速傳感器34的輸出以控制液壓缸21內(nèi)的液壓。但是，除轉向角傳感器33的輸出之外，可采用車速傳感器34的輸出以控制液壓缸21 內(nèi)的液壓。隨后將詳細地說明與轉矩傳感器32的故障有關的輔助控制的內(nèi)容。輔助控制包括圖12表示的“輔助選擇控制”、圖13中表示的“正常時輔助控制”和圖14中表示的“故障時輔助控制”?，F(xiàn)在將參考圖12說明“輔助選擇控制”的內(nèi)容。
如圖12所示，在步驟SlO中，控制裝置150判斷是否滿足故障條件，故障條件表示在轉矩傳感器32中已發(fā)生故障。故障條件例如可以是轉矩傳感器32的輸出過小或過大， 或者是轉矩傳感器32的輸出呈現(xiàn)出過大的變化。當在步驟SlO中判定不滿足故障條件時，控制裝置150在步驟S20中執(zhí)行如圖13 中表示的“正常時輔助控制”。與此相反，如果在步驟SlO中判定滿足故障條件，則控制裝置 150在步驟S30中執(zhí)行如圖14中表示的“故障時輔助控制”。接著，將參照圖13說明“正常時輔助控制”。 參照圖13，在步驟S21中，控制裝置150基于轉矩傳感器32的輸出、轉向角傳感器 33的輸出和車速傳感器34的輸出計算用于流量控制閥23的目標開度。在步驟S22中，控制裝置150基于轉矩傳感器32的輸出、轉向角傳感器33的輸出、車速傳感器34的輸出以及已在步驟S21中確定的目標開度計算用于電動泵22的目標轉速，該目標轉速是用于電動馬達45的目標轉速。在步驟S23中，控制裝置150利用用于流量控制閥23的目標開度控制流量控制閥 23，并利用用于電動泵22的目標旋轉度數(shù)控制電動泵22。這樣，根據(jù)所反映的轉矩傳感器 32的輸出，控制液壓缸21中的液壓。以下將參照圖14說明“故障時輔助控制”的過程。如圖14所示，控制裝置150通過在步驟S31和步驟S32中的判斷來確定方向盤11 的操縱狀態(tài)。然后，根據(jù)結果，控制裝置150執(zhí)行步驟S33、S34和S35以選擇用于流量控制閥23的操作模式。參照圖14，在步驟S31中，控制裝置150基于轉向角傳感器33的輸出判斷轉向方向是否是向右方向。在步驟S32中，控制裝置150利用轉向角傳感器33的輸出判斷轉向方向是否是向左方向。然后，根據(jù)在步驟S31和S32中的至少一個判定，控制裝置150執(zhí)行步驟S33至S35中的一個。(A)當在步驟S31中作出肯定的判定時，控制裝置150在步驟S35中將流量控制閥 23的操作模式設定至第一模式。因此，在液壓缸21中，液壓流體供給到第一液壓腔43并從第二液壓腔44排出。(B)如果在步驟S31中作出否定的判定并在步驟S32中作出肯定的判定，則控制裝置150在步驟S34中將流量控制閥23的操作模式設定至第二模式。因此，在液壓缸21中， 液壓流體從第一液壓腔43排出并供給到第二液壓腔44。(C)當在步驟S31中的判定和在步驟32中的判定均為否定時，控制裝置150在步驟S33中將流量控制閥23的操作模式設定至中性模式。在該狀態(tài)中，液壓缸21中的液壓保持基本恒定。在步驟S36中，控制裝置150基于轉向角傳感器33的輸出計算轉向角，然后利用轉向角確定轉向速度。具體地，控制裝置150隨著轉向角每單位時間的變化量獲得轉向速度。所獲得的轉向速度對應于方向盤11和轉向軸12的轉向速度。然后，控制裝置150將轉向速度應用到圖15中的故障時目標轉速映射圖上，以確定對應于轉向速度的用于電動泵22的目標轉速。故障時轉速映射圖以如下所述的方式限定轉向速度與目標轉速之間的關系。(a)如果轉向速度不小于“0，，并且不大于第一速度VA，則目標轉速為“0 ”，與轉向
17速度的水平無關。(b)如果轉向速度不小于第一速度VA并且不大于第二速度VB，則目標轉速隨著轉向速度變大而變高。(c)如果轉向速度不小于第二速度VB，則目標轉速是最大故障時轉速RX，與轉向速度的水平無關。在步驟S37中，當轉矩傳感器32故障時，控制裝置150將預先設定的故障時目標開度設定為用于故障時的流量控制閥23的開度。在流量控制閥23的開度設定為故障時目標開度的前提下定義故障時轉速映射圖。在步驟S38中，控制裝置150基于流量控制閥23的目標開度控制流量控制閥23， 并利用電動泵22的目標轉速控制電動泵22。因此，通過反映轉向速度而非反映轉矩傳感器 32的輸出來控制液壓缸21中的液壓。第三實施例具有如下所述的優(yōu)勢。(6)當轉矩傳感器32輸出錯誤檢測時，液壓動力轉向設備100根據(jù)轉向速度控制液壓缸21中的液壓。這種構造防止當操縱方向盤11時通過輔助裝置120進行的輔助的中止。(7)液壓動力轉向設備100基于轉向角傳感器33的輸出計算轉向速度，并利用轉向速度控制液壓缸21中的液壓。在該構造中，當轉矩傳感器32故障時，轉向速度恰當?shù)胤从吃谝簤焊?1內(nèi)液壓的控制中。(8)當用于轉矩傳感器32的故障條件不滿足時，液壓動力轉向設備100基于轉矩傳感器32、轉向角傳感器33和車速傳感器34的輸出控制液壓缸21內(nèi)的液壓。在該構造中，與其中僅利用轉矩傳感器32的輸出控制液壓缸21內(nèi)的液壓的構造相比，通過輔助裝置 120輔助操縱方向盤11變得適于實際操縱狀態(tài)。(9)具體地，如下所述的故障發(fā)生在其中從液壓動力轉向設備100的流量控制閥 23省去扭桿56的液壓動力轉向設備中，該液壓動力轉向設備定義為“比較裝置”。例如，可能存在其中閥部53保持在第一供給位置時馬達54發(fā)生故障的情況。這種情況下，馬達54不能改變閥部53的旋轉位置，閥部53保持在第一供給位置處。液壓流體因此連續(xù)地供給到第一液壓腔43。在該狀態(tài)中，如果駕駛員需要向右轉動方向盤11，駕駛員對方向盤11的操縱被從液壓缸21施加到齒條軸16上的液壓妨礙。因此，必須以更大的扭矩操縱方向盤11。但是，在第三實施例中，流量控制閥23的閥部53包括扭桿56。在該構造中，當馬達54的扭矩不輸入至閥部53時，通過扭桿56的扭轉產(chǎn)生的扭矩朝向中性旋轉位置驅動閥部53。當馬達54不能向閥部53提供轉矩時，扭桿56因此將閥部53保持在中性旋轉位置。 因此，當馬達54故障時，防止駕駛員對方向盤11的操縱被從液壓缸21施加到齒條軸16上的液壓妨礙。(第四實施例)現(xiàn)在將參照圖16至17B說明本發(fā)明的第四實施例。相同或相似的參考數(shù)字被給予與第二實施例的相應的部件相同或相似的第四實施例的部件。如圖16所示，流體供給通道部141、流體排出通道部142、第一上游流體通道部143 和第二上游流體通道部145連接到流量控制閥80的殼體81上。連接到第一上游流體通道部143上的第一端口 85、連接到第二上游流體通道部145上的第二端口 86、連接到流體供給通道部141上的供給端口 83以及連接到流體排出通道部142上的排出端口 84形成在殼體81中。電動泵22的出口端口通過流體供給通道部141連接到供給端口 83上。第一液壓腔43通過第一上游流體通道部143和旁通閥1 連接到第一端口 85上。第二液壓腔44 通過第二上游流體通道部145和旁通閥1 連接到第二端口 86上。油箱M通過流體排出通道部142連接到排出端口 84上。第一端口 85由環(huán)形槽85A和第一連通孔85B形成，環(huán)形槽85A形成在殼體81的內(nèi)周面中，第一連通孔85B允許在第一環(huán)形槽85A與第一上游流體通道部143之間連通。 第一環(huán)形槽85A與殼體81的內(nèi)部空間連通。第二端口 86由第二環(huán)形槽86A和第二連通孔 86B形成，第二環(huán)形槽86A形成在殼體81的內(nèi)周面中，第二連通孔86B允許在第二環(huán)形槽 86A與第二上游流體通道部145之間連通。第二環(huán)形槽86A與殼體81的內(nèi)部空間連通。閥部82包括第一閥體82A、第二閥體82B和用于使閥體82A和82B相互連接的連接軸89A。第一閥體82A根據(jù)閥部82相對于殼體81的軸向位置改變第一端口 85的開度。 第二閥體82B根據(jù)閥部82相對于殼體81的軸向位置改變第二端口 86的開度。以下將參照圖16至17B說明閥部82的操作。在流量控制閥80中，根據(jù)閥部82的軸向位置改變流體供給和排出流體通道部 141,142與第一和第二上游流體通道部143、145之間的關系。參照圖16，當閥部82的軸向位置布置在“軸向中性位置”時，供給端口 83和排出端口 84通過殼體81和相應的閥體82A、82B之間的間隙與第一端口 85和第二端口 86連通 (中性模式)。如圖17A所示，當閥部82的軸向位置為“第一供給位置”時，供給端口 83與第一端口 85連通，相應的排出端口 84與第二端口 86連通(第一模式)。參照圖17B，當閥部82的軸向位置為“第二供給位置”時，供給端口 83與第二端口 86連通，相應的排出端口 84與第一端口 85連通(第二模式)。以下將說明用于流量控制閥80的控制裝置150的控制模式?？刂蒲b置150根據(jù)方向盤11的操縱狀態(tài)選擇用于流量控制閥80的操作模式。具體地，當不操縱方向盤11時，控制裝置150選擇中性模式作為流量控制閥80的操作模式。 當方向盤11向右轉動時，控制裝置150選擇第一模式作為流量控制閥80的操作模式。當方向盤11向左轉動時，控制裝置150選擇第二模式作為流量控制閥80的操作模式。如果閥部82的軸向位置與對應于所選擇的操作模式的軸向位置不一致，或者例如，當閥部82的軸向位置為軸向中性位置時選擇第一模式，則線圈87的電流值改變?yōu)閷㈤y部82的軸向位置移動至對應于所選擇的操作模式的軸向位置。以下將說明流量控制閥80中的液壓流體的路徑。在旁通閥128的操作模式設定為基本連接模式的前提下，液壓流體沿如下所述的路徑流動。(A)當流量控制閥80處于中性模式時，液壓流體沿如下所述的路徑流動。參照圖16，當?shù)谝荒Ｊ交虻诙Ｊ角袚Q至中性模式時，閥部82的軸向位置從第一或第二供給位置改變至軸向中性位置。因此，第一端口 85和第二端口 86兩者均通過相應的間隙與供給端口 83和排出端口 84連通。
在該狀態(tài)中，少量液壓流體從供給端口 83供給至第一端口 85和第二端口 86。此夕卜，少量液壓流體從第一端口 85和第二端口 86輸送至排出端口 84。這使得液壓缸21中的第一液壓腔43和第二液壓腔44內(nèi)的液壓保持基本恒定。(B)當流量控制閥80處于第一模式時，液壓流體沿如下所述的路徑流動。如圖17A所示，當中性模式切換至第一模式時，閥部82沿由箭頭Yl指示的方向運動。這將閥部82的軸向位置從軸向中性位置切換至第一供給位置。因此，供給端口 83與第一端口 85連通，相應的排出端口 84與第二端口 86連通。從電動泵22輸送出的液壓流體經(jīng)由流體供給通道部141、供給端口 83、第一端口
85、第一上游流體通道部143、旁通閥128和第一下游流體通道部144供給到液壓缸21中的第一液壓腔43。在流量控制閥80中，如由箭頭Rl所示，液壓流體以供給端口 83、內(nèi)部空間 81S、第一環(huán)形槽85A和第一連通孔85B這樣的順序流動。液壓缸21的第二液壓腔44內(nèi)的液壓流體經(jīng)由第二下游流體通道部146、旁通閥 128、第二上游流體通道部145、第二端口 86、相應的排出端口 84和相關的流體排出通道部 142返回至油箱24。在流量控制閥80中，如由箭頭R2所示，液壓流體以第二連通孔86B、第二環(huán)形槽86A、內(nèi)部空間81S和相應的排出端口 84這樣的順序流動。(C)當流量控制閥80處于第二模式時，液壓流體沿如下所述的路徑流動。參照圖17B，當中性模式切換至第二模式時，閥部82沿由箭頭Y2指示的方向運動。 閥部82的軸向位置因此從軸向中性位置改變至第二供給位置。因此，供給端口 83與第二端口 86連通，相應的排出端口 84與第一端口 85連通。從電動泵22輸送出的液壓流體經(jīng)由流體供給通道部141、供給端口 83、第二端口
86、第二上游流體通道部145、旁通閥128和第二下游流體通道部146供給到液壓缸21中的第二液壓腔44。在流量控制閥80中，如由箭頭R3所示，液壓流體以供給端口 83、內(nèi)部空間 81S、第二環(huán)形槽86A和第二連通孔86B這樣的順序流動。液壓缸21的第一液壓腔43內(nèi)的液壓流體經(jīng)由第一下游流體通道部144、旁通閥 128、第一上游流體通道部143、第一端口 85、相應的排出端口 84和相關的流體排出通道部 142返回至油箱24。在流量控制閥80中，如由箭頭R4所示，液壓流體以第一連通孔85B、第一環(huán)形槽85A、內(nèi)部空間81S和相應的排出端口 84這樣的順序流動。以如下所述的方式調節(jié)供給到液壓缸21的液壓流體的量。參照圖16，控制裝置150通過控制電動泵22 (電動馬達45)的轉速和流量控制閥 80的開度來調節(jié)供給到液壓缸21中的第一液壓腔43和第二液壓腔44的液壓流體的量。 隨著電動泵22的轉速變高以及流量控制閥80的開度變大，液壓流體的供給量變大。流量控制閥80具有如下所述的四種類型的開度。(a)用于改變用于第一液壓腔43的液壓流體的供給量的第一供給開度。(b)用于改變用于第二液壓腔44的液壓流體的供給量的第二供給開度。(c)用于改變用于第一液壓腔43的液壓流體的排出量的第一排出開度。(d)用于改變用于第二液壓腔44的液壓流體的排出量的第二排出開度。具體地，上述開度對應于如下所述的流量控制閥80的部分。第一供給開度對應于允許在第一端口 85的第一環(huán)形槽85A與內(nèi)部空間81S之間連通的通道的連通面積。第二供給開度對應于允許在第二端口 86的第二環(huán)形槽86A與內(nèi)
20部空間81S之間連通的通道的連通面積。第一排出開度對應于允許在第一端口 85的第一環(huán)形槽85A與內(nèi)部空間81S之間連通的通道的連通面積。第二排出開度對應于允許在第二端口 86的第二環(huán)形槽86A與內(nèi)部空間81S之間連通的通道的連通面積。以下將說明輔助控制的內(nèi)容。在第四實施例的液壓動力轉向設備100中，如同在第三實施例的輔助控制中一樣，控制裝置150執(zhí)行圖12中表示的“輔助選擇控制”、圖13中表示的“正常時輔助控制” 和圖14中表示的“故障時輔助控制”。具體地，當滿足故障條件時，表明轉矩傳感器32故障，防止使用來自轉矩傳感器32的輸出，利用轉向角傳感器33的輸出控制液壓缸21內(nèi)的液壓。因此，第四實施例具有第三實施例的優(yōu)勢。示出的實施例可變型為如下所述的形式。在第一和第三實施例中，可省略扭桿56。這種情況下，如圖18所示，馬達M具有用于檢測馬達M的旋轉位置的傳感器57。傳感器57可以是結合在馬達M中的解析器或霍爾元件。ECU31基于來自傳感器57的輸出信號計算表示馬達M的旋轉位置的旋轉方向和旋轉量。ECU31控制在第一模式與第二模式之間切換，并利用馬達M的旋轉位置調節(jié)第一端口 61和第二端口 63的開度。在第二和第四實施例中，如圖19所示，形成在殼體81的兩個端部處的線圈87可由馬達90和用于通過馬達90使閥部82往復運動的機構替代，馬達90布置在殼體81的端部之一處。具體地，連接軸89A附連到閥部82的相應的端部上。附裝構件95緊固到連接軸89A中的每一個的與閥部82相反的端部上。軸92附裝到馬達90的輸出軸91上。具有外螺紋的螺紋部分93形成在軸92的遠端上。變得與軸92的螺紋部分93嚙合的螺紋孔94 形成在附裝構件95中的相應的一個內(nèi)。螺紋部分93和螺紋孔94作用為用于將馬達90的旋轉轉換成往復運動的轉換機構。在圖19中示出的構造中，軸92的螺紋部分93與附裝構件95的螺紋孔94嚙合。 因此，當軸92與馬達90的輸出軸91 一起旋轉時，附裝構件95沿螺紋孔94的軸線往復運動，閥部分82與附裝構件95 —起往復運動。這種情況下，基于閥部82相對于馬達90的旋轉量的運動量來檢測閥部82的位置。控制馬達90的旋轉量，使得馬達90的當前實際旋轉量變得等于對應于閥部82的目標位置的目標旋轉量。此外，螺旋彈簧88的驅動力沿閥部 82的運動方向施加到閥部82上，由此修正閥部82的后沖。另外，這種情況下，作用在馬達90上的轉矩和馬達90的電流值根據(jù)由螺旋彈簧88 產(chǎn)生的彈性力而變化。因此，可基于馬達90的電流值而非馬達90的旋轉量檢測和控制閥部82的位置。具體地，檢測對應于閥部82的當前位置的馬達90的實際電流值，并計算對應于閥部82的目標位置的馬達90的目標電流值?？刂岂R達90的電流值，使得實際電流值變得等于目標電流值。在第二和第四實施例中，螺旋彈簧88可由片彈簧替代。換句話說，只要彈性構件能夠沿往復運動方向推動閥部82，就可采用任意適當?shù)膹椥詷嫾?。在第一和第二實施例中，基于開度命令值TA利用電動馬達45的轉速控制電動泵 22的流量Q。但是，如圖20所示，可利用電動馬達45的電流值控制電動泵22的壓力P。換句話說，電流值計算部71A基于轉向轉矩τ、轉向角θ和車速V計算用于供給到電動馬達45的電流的電流命令值IA。然后，流量修正控制部78基于電流命令值IA在第一模式與第二模式之間切換并計算流量命令值QA。流量命令值QA是用于在第一模式和第二模式中控制流到液壓腔的液壓流體的流量的命令值。流量命令值QA從流量修正控制部78輸入到反饋控制部73。反饋控制部73接收由電流檢測部79檢測的實際電流值IR和由旋轉角度檢測部74檢測的實際旋轉角度SR。反饋控制部73利用實際電流值IR和實際旋轉角度SR、基于流量命令值QA和反饋電流控制來產(chǎn)生輸出到驅動電路76的馬達控制信號。以此方式，控制電動泵22的壓力P。流量命令值QA還從流量修正控制部78輸入到開度控制部77。如在第一實施例中，開度控制部77基于流量命令值QA控制流量控制閥23的開度。在第一和第二實施例中，基于轉向轉矩τ、轉向角θ和車速V計算開度命令值 ΤΑ。但是，可利用轉向轉矩τ和轉向角θ或者轉向轉矩τ和車速V獲得開度命令值ΤΑ。 可選擇地，可僅利用轉向轉矩τ、轉向角θ和車速V中的一個確定開度命令值ΤΑ。在第一和第二實施例中，液壓動力轉向設備1可具有相互獨立地用于控制電動泵 22的E⑶和用于控制流量控制閥23的E⑶。這種情況下，E⑶可通過CAN通訊連接在一起。在第一和第二實施例中，除駐車輔助控制之外，防偏離車道控制可執(zhí)行為行駛輔助控制。對于防偏離車道控制，車輛包括用作用于在路面上檢測行駛車道的車道檢測裝置的監(jiān)視器。根據(jù)防偏離車道控制，通過基于由監(jiān)視器提供的信息操縱方向盤來防止車輛偏離開行駛車道。在防偏離車道控制中，檢測車輛相對于當前行駛車道的位置來作為來自監(jiān)視器的信息。然后根據(jù)檢測的車輛的位置計算用于防止車輛偏離開行駛車道的轉矩命令值。接下來，基于轉矩命令值、車速V和轉向轉矩τ確定開度命令值ΤΑ。然后，基于開度命令值ΤΑ， 控制電動泵22的流量Q、由流量控制閥23向液壓腔43、44供給液壓流體的切換以及用于所選擇的液壓腔的液壓流體的供給量。該構造確保了與第一實施例的優(yōu)勢(3)相似的優(yōu)勢。在第一至第四實施例中，可由附裝到車輛的發(fā)動機曲軸上的泵替代電動泵22，以將液壓流體供給到液壓缸21中的液壓腔43、44。在第三和第四實施例中，當對于轉矩傳感器32的故障條件不滿足時，基于來自轉矩傳感器32、轉向角傳感器33和車速傳感器34的輸出控制電動泵22和流量控制閥23、80。 但是，可基于唯一地來自轉矩傳感器32的輸出控制電動泵22和流量控制閥23、80。在第三和第四實施例中，不滿足用于轉向角傳感器33的故障條件的事實可被增加為用于執(zhí)行“故障時輔助控制”的條件。換句話說，當既不滿足用于轉矩傳感器32的故障條件也不滿足用于轉向角傳感器33的故障條件時，可執(zhí)行“故障時輔助控制”。在第三和第四實施例的“故障時輔助控制”中，除來自轉向角傳感器33的輸出之夕卜，來自車速傳感器34的輸出可用于控制液壓。在第三和第四實施例中，可判斷是否滿足表明車速傳感器34故障的故障條件。當滿足故障條件時，可防止來自車速傳感器34的輸出被用于控制液壓。在第三和第四實施例中，當滿足故障條件時，可以以如下所述地變型的方式控制電動泵22。具體地，可基于根據(jù)方向盤11的操縱而變化的不同參數(shù)計算轉向速度。基于轉向速度控制電動泵22。在第三和第四實施例中，當滿足故障條件時，可以以如下所述地變型的方式控制流量控制閥23、80。具體地，可基于來自轉向角傳感器33的輸出計算轉向速度，可基于轉向速度控制流量控制閥23、80?？蛇x擇地，轉向速度可利用不同的參數(shù)獲得并用于控制流量控制閥23,80o在第三和第四實施例中，流體通道的連通面積不一定必需連續(xù)地變化。換句話說， 每個流體通道可在接通狀態(tài)和中性模式之間切換。在第三和第四實施例中，當滿足對于轉矩傳感器32和轉向角傳感器33的故障條件時，控制裝置150可中止輔助控制并設定旁通閥128的旁通模式。
權利要求
1.一種用于利用液壓缸輔助車輛轉向的液壓動力轉向設備，所述設備包括流量控制閥，所述流量控制閥能夠改變用于所述液壓缸的液壓流體的供給/排出量； 檢測裝置，所述檢測裝置檢測車輛的運轉狀態(tài)；以及控制部，所述控制部基于所述檢測裝置的檢測結果設定用于所述液壓缸的液壓流體的供給/排出模式，并根據(jù)所述供給/排出模式控制所述流量控制閥。
2.根據(jù)權利要求1所述的液壓動力轉向設備，其中所述液壓缸的內(nèi)部由形成在齒條軸上的活塞分成第一液壓腔和第二液壓腔， 所述流量控制閥包括殼體，其中，在所述殼體的外周面中形成有供給所述液壓流體的供給端口、排出所述液壓流體的排出端口、連接到所述第一液壓腔的第一端口以及連接到所述第二液壓腔的第二端口，所述這些端口沿所述殼體的周向方向布置在不同的位置處；以可旋轉方式容納在所述殼體中的閥部，所述閥部在第一模式和第二模式之間切換所述這些端口中每一個端口的連通狀態(tài)，在所述第一模式中，所述供給端口與所述第一端口連通，并且所述排出端口與所述第二端口連通，在所述第二模式中，所述供給端口與所述第二端口連通并且所述排出端口與所述第一端口連通；和馬達，所述馬達使所述閥部圍繞所述殼體的軸線旋轉，并且所述控制部通過根據(jù)所述液壓流體的所述供給/排出模式調節(jié)所述閥部的旋轉量，而在所述第一模式和所述第二模式之間切換并在所述第一模式和所述第二模式中調節(jié)用于所述第一和第二端口的所述液壓流體的供給/排出量。
3.根據(jù)權利要求2所述的液壓動力轉向設備，其中，所述檢測裝置檢測作為所述車輛的運轉狀態(tài)的轉向轉矩、轉向角和車速中的至少一個。
4.根據(jù)權利要求2所述的液壓動力轉向設備，其中所述流量控制閥具有檢測所述馬達的旋轉位置的傳感器，并且所述閥部的位置基于由所述傳感器檢測到的所述馬達的所述旋轉位置被控制。
5.根據(jù)權利要求3所述的液壓動力轉向設備，其中，所述控制部基于與目標停放位置和當前車輛位置之間的關系相對應的信息以及所述車輛的運轉狀態(tài)的檢測結果來設定所述液壓流體的所述供給/排出模式，并基于所述供給/排出模式將所述流量控制閥控制為使得所述車輛位置與所述目標停放位置一致。
6.根據(jù)權利要求3所述的液壓動力轉向設備，其中，所述控制部基于與路面的行駛車道上的車輛位置相對應的信息和所述車輛的運轉狀態(tài)的檢測結果來設定所述液壓流體的所述供給/排出模式，并基于所述供給/排出模式控制所述流量控制閥以防止所述車輛從所述行駛車道偏離。
7.根據(jù)權利要求2所述的液壓動力轉向設備，其中所述流量控制閥包括通過所述閥部的旋轉而扭轉的扭桿，并且當所述馬達停止時，所述扭桿將所述閥部從所述第一模式或所述第二模式返回至中性模式，在所述中性模式，所述端口未全部關閉。
8.根據(jù)權利要求1所述的液壓動力轉向設備，其中所述液壓缸的內(nèi)部由形成在齒條軸上的活塞分成第一液壓腔和第二液壓腔， 所述流量控制閥包括殼體，其中，在所述殼體的外周面中形成有供給所述液壓流體的供給端口、排出所述液壓流體的排出端口、連接到第一液壓腔的第一端口以及連接到第二液壓腔的第二端口，所述這些端口沿所述殼體的縱向方向布置在不同的位置處；以往復運動的方式容納在所述殼體中的閥部，所述閥部在第一模式和第二模式之間切換所述這些端口中每一個端口的連通狀態(tài)，在所述第一模式中，所述供給端口與所述第一端口連通并且所述排出端口與所述第二端口連通，在第二模式中，所述供給端口與所述第二端口連通并且所述排出端口與所述第一端口連通；以及驅動機構，所述驅動機構使所述閥部沿所述殼體的軸線往復運動，并且所述控制部通過根據(jù)所述液壓流體的所述供給/排出模式調節(jié)所述閥部的運動量，而在所述第一模式和所述第二模式之間切換并在所述第一模式和所述第二模式中調節(jié)用于所述第一和第二端口的所述液壓流體的供給/排出量。
9.根據(jù)權利要求8所述的液壓動力轉向設備，其中所述流量控制閥包括轉換機構和彈性構件，所述轉換機構將所述馬達的旋轉轉換成往復運動并用作所述驅動機構，所述彈性構件根據(jù)所述閥部的運動量彈性地變形，所述控制部基于所述馬達的電流值檢測所述閥部的位置并控制所述閥部的位置，并且所述馬達的電流值通過根據(jù)所述彈性構件產(chǎn)生的彈性力而作用在所述馬達上的轉矩改變。
10.根據(jù)權利要求8所述的液壓動力轉向設備，其中所述流量控制閥包括轉換機構，所述轉換機構將所述馬達的旋轉轉換成往復運動并用作所述驅動機構，并且所述控制部基于所述馬達的旋轉量與所述閥部的所述運動量之間的關系檢測所述閥部的位置，并基于所述馬達的所述旋轉量控制所述閥部的位置。
11.根據(jù)權利要求8所述的液壓動力轉向設備，其中所述流量控制閥包括電磁螺線管和彈性構件，所述彈性構件克服由所述電磁螺線管產(chǎn)生的吸引力而驅動所述閥部，所述電磁螺線管布置在所述閥部的端部處并通過由所述電磁螺線管產(chǎn)生的電磁力而吸引所述閥部，并且所述閥部的位置通過調節(jié)所述電磁螺線管的所述電磁力來控制。
12.根據(jù)權利要求2所述的液壓動力轉向設備，還包括轉矩傳感器，所述轉矩傳感器的輸出與轉向轉矩對應，其中所述轉矩傳感器用作所述檢測裝置，所述液壓缸根據(jù)所述轉矩傳感器的輸出而改變施加到所述液壓缸的液壓的水平，并且當所述轉矩傳感器產(chǎn)生異常輸出時，所述液壓缸內(nèi)的液壓根據(jù)轉向速度變化。
13.根據(jù)權利要求12所述的液壓動力轉向設備，還包括轉向角傳感器，所述轉向角傳感器的輸出根據(jù)轉向角變化，其中所述轉向角傳感器用作所述檢測裝置，并且施加到所述液壓缸的所述液壓根據(jù)來自所述轉向角傳感器的輸出變化。
14.根據(jù)權利要求13所述的液壓動力轉向設備，還包括將液壓流體供給到所述液壓缸內(nèi)的電動泵，其中，用作所述電動泵的驅動源的電動馬達的轉速根據(jù)所述轉向速度變化。
15.根據(jù)權利要求14所述的液壓動力轉向設備，其中將所述液壓缸的內(nèi)部分成第一液壓腔和第二液壓腔的活塞安裝在所述液壓缸中， 所述活塞固定到齒條軸上，將所述電動泵連接到所述第一液壓腔和所述第二液壓腔上的流體通道形成在所述電動泵與所述液壓缸之間，所述流量控制閥布置在所述流體通道的中部內(nèi)，并調節(jié)用于所述第一液壓腔和所述第二液壓腔的液壓流體的供給量，所述流量控制閥包括殼體和閥部，所述殼體具有連接到所述流體通道上的端口，所述閥部容納在所述殼體內(nèi)并圍繞所述殼體的軸線旋轉，并且用于所述第一液壓腔和所述第二液壓腔的液壓流體的所述供給量根據(jù)所述閥部相對于所述殼體的旋轉量變化，所述閥部的所述旋轉位置根據(jù)所述轉向速度變化。
16.根據(jù)權利要求15所述的液壓動力轉向設備，其中將所述電動泵連接到所述控制閥上的流體供給通道部、將所述控制閥連接到所述第一液壓腔上的第一流體通道部、將所述控制閥連接到所述第二液壓腔上的第二流體通道部以及從所述殼體排出所述液壓流體的流體排出通道部形成為所述流體通道，連接到所述流體供給通道部上的供給端口、連接到所述第一流體通道部上的第一端口、連接到所述第二流體通道部上的第二端口以及連接到所述流體排出通道部上的排出端口形成為所述端口，當所述閥部相對于所述殼體的位置是第一供給位置時，所述供給端口和所述第一端口彼此連通并且所述排出端口和所述第二端口彼此連通，且當所述閥部相對于所述殼體的位置是第二供給位置時，所述排出端口和所述第一端口彼此連通并且所述供給端口和所述第二端口彼此連通。
17.根據(jù)權利要求14所述的液壓動力轉向設備，其中將所述液壓缸的內(nèi)部分成第一液壓腔和第二液壓腔的活塞安裝在所述液壓缸中， 所述活塞固定到齒條軸上，將所述電動泵連接到所述第一液壓腔和所述第二液壓腔上的流體通道形成在所述電動泵與所述液壓缸之間，所述流量控制閥布置在所述流體通道的中部內(nèi)，并調節(jié)用于所述第一液壓腔和所述第二液壓腔的液壓流體的供給量，所述流量控制閥包括殼體和閥部，所述殼體具有連接到所述流體通道上的端口，所述閥部容納在所述殼體內(nèi)并沿所述殼體的軸線方向運動，并且用于所述第一液壓腔和所述第二液壓腔的液壓流體的所述供給量根據(jù)所述閥部相對于所述殼體的所述運動量變化，所述閥部的所述運動量根據(jù)所述轉向速度變化。
18.根據(jù)權利要求17所述的液壓動力轉向設備，其中將所述電動泵連接到所述控制閥上的流體供給通道部、將所述控制閥連接到所述第一液壓腔上的第一流體通道部、將所述控制閥連接到所述第二液壓腔上的第二流體通道部以及從所述殼體排出所述液壓流體的流體排出通道部形成所述流體通道，連接到所述流體供給通道部上的供給端口、連接到所述第一流體通道部上的第一端口、連接到所述第二流體通道部上的第二端口以及連接到所述流體排出通道部上的排出端口形成所述端口，當所述閥部相對于所述殼體的位置是第一供給位置時,所述供給端口和所述第一端口彼此連通并且所述排出端口和所述第二端口彼此連通，且當所述閥部相對于所述殼體的位置是第二供給位置時，所述排出端口和所述第一端口彼此連通并且所述供給端口和所述第二端口彼此連通。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于利用液壓缸輔助車輛轉向的液壓動力轉向設備，所述設備包括流量控制閥，所述流量控制閥能夠改變用于所述液壓缸的液壓流體的供給/排出量；檢測裝置，所述檢測裝置檢測車輛的運轉狀態(tài)；以及控制部，所述控制部基于所述檢測裝置的檢測結果設定用于所述液壓缸的液壓流體的供給/排出模式，并根據(jù)所述供給/排出模式控制所述流量控制閥。
文檔編號B62D5/06GK102452417SQ20111033009
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權日2010年10月22日
發(fā)明者久保亮一, 尾崎哲也, 椎名晶彥, 蓬鄉(xiāng)泰宏, 酒卷正彥 申請人:株式會社捷太格特