專(zhuān)利名稱(chēng)：動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，特別地，涉及一種在操作車(chē)輛的方向盤(pán)時(shí)，使用電 動(dòng)機(jī)和液壓泵來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，已知有一種使用電動(dòng)機(jī)和液壓泵來(lái)降低車(chē)輛的方向盤(pán) 轉(zhuǎn)向力的裝置(例如參照日本專(zhuān)利特許第2735743號(hào))。這種使用電動(dòng)機(jī)和液壓泵的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)例如圖7的示意圖所示。該動(dòng)力 轉(zhuǎn)向裝置包括車(chē)輛E⑶(電子控制單元)101、逆變器102、電動(dòng)機(jī)103、液壓泵104、控制閥 105、動(dòng)力缸106和儲(chǔ)存油的油箱107。利用從液壓泵104經(jīng)由上述控制閥105供給來(lái)的油 驅(qū)動(dòng)活塞126，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力。此外，上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置包括一端與方向盤(pán)111連結(jié)，另一端與扭桿113的一側(cè) 連接的輸入軸112 ；以及一端與扭桿113的另一側(cè)連接的未圖示的蝸桿軸。蝸桿軸沿軸向 插入活塞126，通過(guò)未圖示的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)與活塞126嵌合。活塞126與輸出軸114連結(jié)或 形成一體，能沿活塞126的軸向移動(dòng)。經(jīng)由上述扭桿113將方向盤(pán)111的轉(zhuǎn)向方向的動(dòng)作 傳遞到控制閥105，對(duì)應(yīng)于方向盤(pán)111的轉(zhuǎn)向方向切換控制閥105。上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的輸出軸114具有齒條115，該齒條115與扇形齒輪116嚙合。 利用與上述扇形齒輪116連結(jié)的連桿機(jī)構(gòu)，能同時(shí)改變兩側(cè)的輪胎130、130的角度。上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的液壓泵104與控制閥105經(jīng)由與泵端口之間的油供給通路 131連接。此外，將控制閥105的一個(gè)汽缸端口經(jīng)由油通路132連接到動(dòng)力缸106的一個(gè)汽 缸室，并將控制閥105的另一個(gè)汽缸端口經(jīng)由油通路133連接到動(dòng)力缸106的另一個(gè)汽缸 室。此外，將上述控制閥105的排出端口經(jīng)由油通路134連接到油箱107。在上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，存在以下問(wèn)題由于在回正位置泵端口與兩汽缸端口及 排出端口連通，因此，即便在直行、停車(chē)時(shí)助推器不動(dòng)作的狀態(tài)下，油也在流動(dòng)，電動(dòng)機(jī)103 消耗多余的電能。此外，在上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，存在以下問(wèn)題在轉(zhuǎn)向時(shí)通過(guò)回正位置進(jìn) 行變向的情形下，由于當(dāng)通過(guò)回正位置時(shí)，來(lái)自泵端口側(cè)的油被從汽缸室回到油箱側(cè)的油 的流動(dòng)牽引而流向油箱側(cè)，駕駛員會(huì)產(chǎn)生被卡住的感覺(jué)。發(fā)明的公開(kāi)發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供一種能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源并能消除變向時(shí)的被 卡住的感覺(jué)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的特征是，包括液壓泵；驅(qū)動(dòng)上述液壓泵的電動(dòng)機(jī)；朝上述電動(dòng)機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的逆變器；
切換從上述液壓泵供給來(lái)的油的流路的控制閥；利用從上述液壓泵經(jīng)由上述控制閥供給來(lái)的油驅(qū)動(dòng)活塞，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的 動(dòng)力缸；以及控制上述逆變器的上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制部，上述控制閥包括
供給有來(lái)自上述液壓泵的油的泵端口 ；與上述活塞的一側(cè)的第一汽缸室連接的第 一汽缸端口 ；與上述活塞的另一側(cè)的第二汽缸室連接的第二汽缸端口 ；以及排出端口，
在朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)向的狀態(tài)下，上述第一汽缸端口與上述泵端口連通，并且上述第 二汽缸端口與上述排出端口連通，在朝另一個(gè)方向轉(zhuǎn)向的狀態(tài)下，上述第一汽缸端口與上 述排出端口連通，并且上述第二汽缸端口與上述泵端口連通，在上述控制閥處于回正狀態(tài)時(shí)，上述泵端口與上述第一汽缸端口及上述第二汽缸 端口連通，且相對(duì)于上述泵端口、上述第一汽缸端口及上述第二汽缸端口，上述排出端口被 隔斷。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)向時(shí)，使控制閥的第一汽缸端口與泵端口連通，并使 第二汽缸端口與排出端口連通，將從液壓泵供給到泵端口的油從第一汽缸端口供給到動(dòng)力 缸的第一汽缸室。這樣，利用從液壓泵經(jīng)由上述控制閥供給來(lái)的油驅(qū)動(dòng)動(dòng)力缸的活塞，從而 產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力。此時(shí)，動(dòng)力缸的第二汽缸室內(nèi)的油從排出端口排出。此外，在朝另一個(gè)方 向轉(zhuǎn)向時(shí)，使控制閥的第一汽缸端口與排出端口連通，并使第二汽缸端口與泵端口連通，將 從液壓泵供給到泵端口的油從第二汽缸端口供給到動(dòng)力缸的第二汽缸室。這樣，利用從液 壓泵經(jīng)由上述控制閥供給來(lái)的油將動(dòng)力缸的活塞朝反方向驅(qū)動(dòng)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力。此 時(shí)，動(dòng)力缸的第一汽缸室內(nèi)的油從排出端口排出。此外，在直行、停車(chē)中方向盤(pán)處于回正位置不轉(zhuǎn)向時(shí)，控制閥處于回正狀態(tài)，泵端 口與第一汽缸端口及第二汽缸端口連通，且相對(duì)于泵端口、第一汽缸端口及第二汽缸端口， 排出端口被隔斷，在該狀態(tài)下，利用上述控制部控制逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，例如驅(qū)動(dòng)液壓泵以 維持動(dòng)力缸的第一汽缸室、第二汽缸室內(nèi)填充有油的狀態(tài)。這樣，在助推器不動(dòng)作的狀態(tài) 下，油基本上不流動(dòng)，能抑制浪費(fèi)的油的流量，并能抑制電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，降低耗電量，實(shí)現(xiàn)節(jié) 省能源。此外，在變向轉(zhuǎn)向時(shí)，在控制閥處于回正狀態(tài)下，泵端口與第一汽缸端口及第二汽 缸端口連通，且相對(duì)于泵端口、第一汽缸端口及第二汽缸端口，排出端口被隔斷，因此，當(dāng)變 向轉(zhuǎn)向通過(guò)回正位置時(shí)，第一汽缸室、第二汽缸室的油不會(huì)經(jīng)由第一汽缸端口、第二汽缸端 口和排出端口回到油箱側(cè)，油不會(huì)從泵端口側(cè)經(jīng)由排出端口流到油箱側(cè)。藉此，能抑制變向 換向時(shí)方向盤(pán)的操作被卡住的現(xiàn)象。這樣，能提供一種以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源并能消除變向轉(zhuǎn)向時(shí)的被卡住的感 覺(jué)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。此外，在一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，在上述控制閥處于回正狀態(tài)時(shí)，為了維持 上述動(dòng)力缸的上述第一汽缸室、第二汽缸室內(nèi)填充有油的狀態(tài)，上述控制部控制上述逆變 器，以使上述電動(dòng)機(jī)以比轉(zhuǎn)向時(shí)的速度低的速度旋轉(zhuǎn)。根據(jù)上述實(shí)施方式，當(dāng)上述控制閥處于回正狀態(tài)時(shí)，利用控制部控制逆變器，使電 動(dòng)機(jī)以比轉(zhuǎn)向時(shí)的速度還低的速度旋轉(zhuǎn)，維持動(dòng)力缸的第一汽缸室、第二汽缸室內(nèi)填充有油的狀態(tài)，藉此，能以低耗電量維持控制閥從回正狀態(tài)變成轉(zhuǎn)向狀態(tài)時(shí)的響應(yīng)性。
此外，在一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，上述控制閥是旋轉(zhuǎn)閥。根據(jù)上述實(shí)施方式，通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)閥作為上述控制閥，能將方向盤(pán)轉(zhuǎn)向時(shí)的旋轉(zhuǎn) 直接用于控制閥的切換動(dòng)作，不需要將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換成直線運(yùn)動(dòng)，能進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn) 小型化。 此外，在一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向中，上述旋轉(zhuǎn)閥包括套筒、能自由旋轉(zhuǎn)地嵌合于上述套筒內(nèi)的圓柱狀的轉(zhuǎn)筒，在上述轉(zhuǎn)筒的外周設(shè)有槽，以對(duì)應(yīng)于上述轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)，使設(shè)于上述套筒的多個(gè)端 口中的規(guī)定端口之間連通，上述轉(zhuǎn)筒的槽被設(shè)置成沿與上述轉(zhuǎn)筒的外周面相切的平面相對(duì)于母線方向傾斜。根據(jù)上述實(shí)施方式，在能自由旋轉(zhuǎn)地嵌合于上述旋轉(zhuǎn)閥的套筒內(nèi)的轉(zhuǎn)筒的外周設(shè) 置槽，該槽沿與轉(zhuǎn)筒的外周面相切的平面相對(duì)于母線方向傾斜，藉此，當(dāng)隨著轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)、 設(shè)于套筒的多個(gè)端口中的規(guī)定端口間通過(guò)上述槽連通時(shí)，隨著轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)，上述槽與同該 槽相對(duì)的端口之間的開(kāi)口面積逐漸擴(kuò)大，旋轉(zhuǎn)閥切換時(shí)的液壓平穩(wěn)地變化，因此，不會(huì)出現(xiàn) 液壓急劇變化、方向盤(pán)操作讓人感到不適的情形。此外，在一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，上述液壓泵是齒輪泵。根據(jù)上述實(shí)施方式，使用齒輪泵作為上述液壓泵，因此，為了在控制閥處于回正狀 態(tài)時(shí)，維持動(dòng)力缸的第一汽缸室、第二汽缸室內(nèi)填充有油的狀態(tài)，能以極低的轉(zhuǎn)速供給油， 并能降低耗電量。此外，與動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中通常使用的葉輪泵相比，齒輪泵因自吸性等特征 而適于低速動(dòng)作，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于小型化和低成本化。此外，在一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向中，包括檢測(cè)從上述液壓泵供給到上述控制閥的油的壓力的液壓傳感器，上述控制部根據(jù)上述液壓傳感器所檢測(cè)到的上述油的壓力，控制上述逆變器的上 述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在上述實(shí)施方式中，根據(jù)上述液壓傳感器所檢測(cè)到的油的壓力，利用控制部控制 逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，藉此，能將轉(zhuǎn)向輔助力所需要的壓力的油從液壓泵供給到動(dòng)力缸。此外，在一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向中，上述控制部控制上述逆變器的上述驅(qū)動(dòng)信號(hào) 的頻率，以使上述液壓傳感器所檢測(cè)到的上述油的壓力成為對(duì)應(yīng)于表示車(chē)速的信號(hào)或表示 轉(zhuǎn)向角的信號(hào)中的至少一方的目標(biāo)值。根據(jù)上述實(shí)施方式，上述控制部控制從逆變器輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，使液壓傳 感器所檢測(cè)到的油的壓力成為對(duì)應(yīng)于表示車(chē)速的信號(hào)或表示轉(zhuǎn)向角的信號(hào)中的至少一方 的目標(biāo)值，藉此，可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于車(chē)速、轉(zhuǎn)向角的最合適的轉(zhuǎn)向輔助力，能提高轉(zhuǎn)向性。例如， 在高速行駛時(shí)減弱轉(zhuǎn)向輔助力，在低速行駛或停車(chē)時(shí)增大轉(zhuǎn)向輔助力，當(dāng)轉(zhuǎn)向角較小時(shí)減 弱轉(zhuǎn)向輔助力，在轉(zhuǎn)向角較大時(shí)增加轉(zhuǎn)向輔助力。發(fā)明效果由以上可確知，根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，能實(shí)現(xiàn)一種能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)節(jié) 省能源并能消除變向轉(zhuǎn)向時(shí)的被卡住的感覺(jué)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。此外，根據(jù)一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，當(dāng)控制閥處于回正狀態(tài)時(shí)，利用控制部控 制逆變器，使電動(dòng)機(jī)以比轉(zhuǎn)向時(shí)的速度還低的速度旋轉(zhuǎn)，維持動(dòng)力缸的第一汽缸室、第二汽缸室內(nèi)填充有油的狀態(tài)，藉此，能以低耗電量維持控制閥從回正狀態(tài)變成轉(zhuǎn)向狀態(tài)時(shí)的響應(yīng)性。此外，根據(jù)一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)閥作為上述控制閥，能將方向盤(pán)轉(zhuǎn)向時(shí)的旋轉(zhuǎn)直接用于控制閥的切換動(dòng)作，不需要將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換成直線運(yùn)動(dòng)，能進(jìn) 一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)小型化。此外，根據(jù)一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，在能自由旋轉(zhuǎn)地嵌合于上述旋轉(zhuǎn)閥的套 筒內(nèi)的轉(zhuǎn)筒的外周設(shè)置槽，該槽沿與轉(zhuǎn)筒的外周面相切的平面相對(duì)于母線方向傾斜，藉此， 當(dāng)隨著轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)、設(shè)于套筒的多個(gè)端口中的規(guī)定端口間通過(guò)上述槽連通時(shí)，隨著轉(zhuǎn)筒的 旋轉(zhuǎn)，上述槽與同該槽相對(duì)的端口之間的開(kāi)口面積逐漸擴(kuò)大，旋轉(zhuǎn)閥切換時(shí)的液壓平穩(wěn)地 變化，因此，不會(huì)出現(xiàn)液壓急劇變化、方向盤(pán)操作讓人感到不適的情形。此外，根據(jù)一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，使用齒輪泵作為上述液壓泵，因此，為了 在控制閥處于回正狀態(tài)時(shí)，維持動(dòng)力缸的第一汽缸室、第二汽缸室內(nèi)填充有油的狀態(tài)，能以 極低的轉(zhuǎn)速供給油，并能降低耗電量。此外，在一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，根據(jù)上述液壓傳感器所檢測(cè)到的油的壓 力，利用控制部控制逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，藉此，能將轉(zhuǎn)向輔助力所需要的壓力的油從液壓泵 供給到動(dòng)力缸。此外，根據(jù)一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，上述控制部控制從逆變器輸出的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)的頻率，使液壓傳感器所檢測(cè)到的油的壓力成為對(duì)應(yīng)于表示車(chē)速的信號(hào)或表示轉(zhuǎn)向角的 信號(hào)中的至少一方的目標(biāo)值，藉此，可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于車(chē)速、轉(zhuǎn)向角的最合適的轉(zhuǎn)向輔助力，能 提高轉(zhuǎn)向性。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的控制閥與動(dòng)力缸一體形成的動(dòng)力轉(zhuǎn)向主體的剖視圖。圖3A是說(shuō)明上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的控制閥的左轉(zhuǎn)向時(shí)的動(dòng)作的示意圖。圖3B是說(shuō)明上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的控制閥的回正時(shí)(直行時(shí))的動(dòng)作的示意圖。圖3C是說(shuō)明上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的控制閥的右轉(zhuǎn)向時(shí)的動(dòng)作的示意圖。圖3D是說(shuō)明上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的控制閥的符號(hào)的示意圖。圖4是表示考慮了上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的控制閥的節(jié)流的扭轉(zhuǎn)角與閥開(kāi)度的關(guān)系 的圖。圖5是上述轉(zhuǎn)筒的側(cè)視圖。圖6是其他實(shí)施方式的轉(zhuǎn)筒的側(cè)視圖。圖7是表示以往的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。(符號(hào)說(shuō)明)1 車(chē)輛 ECU2逆變器3電動(dòng)機(jī)4液壓泵5控制閥
6動(dòng)力紅7 油箱10液壓傳感器11方向盤(pán)
12輸入軸13 扭桿14輸出軸15 齒條16扇形齒輪21連接桿臂22 拉桿23轉(zhuǎn)向節(jié)臂24轉(zhuǎn)向橫拉桿臂25轉(zhuǎn)向橫拉桿26 活塞30 輪胎31油供給通路32 34油通路41 殼身41a汽缸部42閥外殼43蝸桿軸43a小徑部43b大徑部44定位銷(xiāo)45 球51 套筒52 轉(zhuǎn)筒61、P 泵端口62、A第一汽缸端口63、B第二汽缸端口T排出端口CA第一汽缸室CB第二汽缸室
具體實(shí)施例方式以下，通過(guò)圖示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置包括作為控制部的一例的車(chē)輛ECU(電子控制單元)1 ；接收來(lái)自上述車(chē)輛ECU的控制信號(hào)，并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的逆變器2 ；根據(jù)來(lái)自 上述逆變器2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)3 ；被上述電動(dòng)機(jī)3驅(qū)動(dòng)的液壓泵4 ；將來(lái)自上述 液壓泵4的油供給到泵端口的控制閥5 ；在從液壓泵4經(jīng)由上述控制閥5供給來(lái)的油的作 用下，活塞26被驅(qū)動(dòng)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的動(dòng)力缸6 ；以及儲(chǔ)存油的油箱7。使用齒輪泵 作為上述液壓泵4。此外，上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置包括一端與方向盤(pán)11連結(jié)，另一端與扭桿13的一側(cè)連 接的輸入軸12 ；以及一端與扭桿13的另一側(cè)連接的未圖示的蝸桿軸。蝸桿軸沿軸向插入活 塞26，通過(guò)未圖示的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)與活塞26嵌合 ?；钊?6與輸出軸14連結(jié)或形成一體， 能沿活塞26的軸向移動(dòng)。經(jīng)由上述扭桿13將方向盤(pán)11的轉(zhuǎn)向方向的動(dòng)作傳遞到控制閥 5，對(duì)應(yīng)于方向盤(pán)11的轉(zhuǎn)向方向切換控制閥5。在上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的輸出軸14的另一端側(cè)具有齒條15，該齒條15與扇形齒輪 16嚙合。一端與扇形齒輪16的軸連結(jié)的連接桿臂21擺動(dòng)，拉桿22、轉(zhuǎn)向節(jié)臂23、轉(zhuǎn)向橫拉 桿臂24和轉(zhuǎn)向橫拉桿25聯(lián)動(dòng)，同時(shí)改變兩側(cè)的輪胎30、30的角度。在上述車(chē)輛ECUl中，例如，利用應(yīng)變傳感器檢測(cè)扭桿13的應(yīng)變，然后，根據(jù)該應(yīng)變 傳感器的輸出信號(hào)，判斷控制閥5處于向左、向右的轉(zhuǎn)向狀態(tài)或處于回正狀態(tài)?；蛘?，根據(jù) 安裝于方向盤(pán)部的未圖示的舵角傳感器的輸出信號(hào)來(lái)判斷處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)還是回正狀態(tài)。上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的液壓泵4與控制閥5經(jīng)由與泵端口之間的油供給通路31連 接。將檢測(cè)該油供給通路31內(nèi)的油的壓力的液壓傳感器10設(shè)于油供給通路31。此外，將 控制閥5的第一汽缸端口經(jīng)由油通路32連接到動(dòng)力缸6的第一汽缸室CA，并將控制閥5的 第二汽缸端口經(jīng)由油通路33連接到動(dòng)力缸6的第二汽缸室CB。此外，將上述控制閥5的排 出端口經(jīng)由油通路34連接到油箱7。圖2是上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的控制閥5與動(dòng)力缸6 —體形成的動(dòng)力轉(zhuǎn)向主體的剖視 圖。圖2中，對(duì)于與圖1所示的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置相同的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注相同的參照符號(hào)。此外，圖 1中示意地表示了動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)，在圖2所示的動(dòng)力轉(zhuǎn)向主體中，活塞26相當(dāng)于輸出 軸14。如圖2所示，在該動(dòng)力轉(zhuǎn)向主體中，將活塞26自由滑動(dòng)地配置在殼身41的汽缸部 41a內(nèi)。上述活塞26將汽缸部41a劃分成第一汽缸室CA、第二汽缸室CB這兩個(gè)汽缸室。形 成于上述活塞26的一側(cè)面的齒條15與扇形齒輪16嚙合。在形成于上述活塞26的軸部的孔內(nèi)，通過(guò)多個(gè)球45螺合有蝸桿軸43的小徑部 43a。該蝸桿軸43的大徑部43b被固定于殼身41的閥外殼42支承成能自由旋轉(zhuǎn)。通過(guò)上 述蝸桿軸43的旋轉(zhuǎn)，活塞26在汽缸部41a內(nèi)沿軸向滑動(dòng)。套筒51與上述蝸桿軸43的大徑部43b—體成形。在上述套筒51內(nèi)，一端與輸入 軸12連結(jié)的轉(zhuǎn)筒52被配置成能自由旋轉(zhuǎn)。輸入軸12被未圖示的定位銷(xiāo)固定于扭桿13的 一端，蝸桿軸43被定位銷(xiāo)44固定于扭桿13的另一端。上述閥外殼42設(shè)有泵端口 61、兩個(gè)汽缸端口(第一汽缸端口 62、第二汽缸端口 63)和排出端口(未圖示)。泵端口 61、第一汽缸端口 62、第二汽缸端口 63和排出端口經(jīng) 由設(shè)于蝸桿軸43的大徑部43b的套筒51的多個(gè)油通路而開(kāi)口于轉(zhuǎn)筒52側(cè)。此外，第一汽 缸端口 62經(jīng)由設(shè)于殼身41的油通路65與第一汽缸室CA連通，第二汽缸端口 63與第二汽 缸室CB連通。
隨著上述輸入軸12的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)筒52旋轉(zhuǎn)，且扭桿13邊扭轉(zhuǎn)邊將旋轉(zhuǎn)傳遞到蝸桿 軸43。對(duì)應(yīng)于該扭桿13的扭轉(zhuǎn)量，轉(zhuǎn)筒52相對(duì)于套筒51旋轉(zhuǎn)，使規(guī)定的端口連通。圖3A D是說(shuō)明上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的控制閥5的動(dòng)作的示意圖，圖3A表示左轉(zhuǎn) 向時(shí)的套筒51和轉(zhuǎn)筒52，圖3B表示回正時(shí)(直行時(shí))的套筒51和轉(zhuǎn)筒52，圖3C表示右 轉(zhuǎn)向時(shí)的套筒51和轉(zhuǎn)筒52，圖3D表示控制閥5的符號(hào)。在圖3D中，符號(hào)A是第一汽缸端 口，符號(hào)B是第二汽缸端口，符號(hào)P是泵端口，符號(hào)T是排出端口。如圖3A所示，在 左轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)筒52相對(duì)于套筒51朝逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)規(guī)定角度，第 一汽缸端口 A與泵端口 P連通，且第二汽缸端口 B與排出端口 T連通。此外，如圖3B所示，在回正時(shí)，泵端口 P與第一汽缸端口 A及第二汽缸端口 B連通， 且相對(duì)于泵端口 P、第一汽缸端口 A及第二汽缸端口 B，排出端口 T被隔斷。此外，如圖3C所示，在右轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)筒52相對(duì)于套筒51朝順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)規(guī)定角 度，第一汽缸端口 A與排出端口 T連通，且第二汽缸端口 B與泵端口 P連通。在上述實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，在不轉(zhuǎn)向時(shí)(回正時(shí))，利用電動(dòng)機(jī)3低速驅(qū) 動(dòng)液壓泵4，藉此，能驅(qū)動(dòng)液壓泵4以維持動(dòng)力缸6的第一汽缸室CA、第二汽缸室CB內(nèi)填充 有油的狀態(tài)。這樣，在助推器不動(dòng)作的狀態(tài)下，油基本上不流動(dòng)，能抑制浪費(fèi)的油的流量，并 能抑制電動(dòng)機(jī)3的發(fā)熱，降低耗電量，實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源。此時(shí)，控制逆變器2，利用電動(dòng)機(jī)3驅(qū)動(dòng)液壓泵4，以使通過(guò)液壓傳感器10檢測(cè)出 的液壓到達(dá)目標(biāo)壓力Ps。考慮到控制閥5等的壓力損失，設(shè)定該目標(biāo)壓力Ps滿足Ps > PaPs > Pb的關(guān)系。此外，也能根據(jù)急轉(zhuǎn)向時(shí)所需的壓力和靜態(tài)轉(zhuǎn)向時(shí)所需的壓力、活塞26 的承壓面積、從動(dòng)力缸6到輪胎30的連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)來(lái)決定目標(biāo)壓力Ps。圖4表示了考慮了上述動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的控制閥的節(jié)流的扭轉(zhuǎn)角與閥開(kāi)度的關(guān)系。 圖4中，橫軸表示扭轉(zhuǎn)角(deg)，縱軸表示閥開(kāi)度(deg)。在圖4的下側(cè)表示了考慮了節(jié)流 時(shí)控制閥5的符號(hào)。閥開(kāi)度是與相連通的端口間的開(kāi)口面積相當(dāng)?shù)慕嵌取Ｈ鐖D4所示，在左轉(zhuǎn)向時(shí)，隨著扭轉(zhuǎn)角的負(fù)的值的絕對(duì)值變大，朝控制閥5的符號(hào) 的左側(cè)位置移動(dòng)，另一方面，在右轉(zhuǎn)向時(shí)，隨著扭轉(zhuǎn)角的正的值的絕對(duì)值變大，朝控制閥5 的符號(hào)的右側(cè)位置移動(dòng)。圖5表示上述轉(zhuǎn)筒52的側(cè)視圖，如圖5所示，在該轉(zhuǎn)筒52上，沿周向隔著規(guī)定的 間隔設(shè)有多個(gè)槽70。此外，沿槽70的兩側(cè)的緣部設(shè)置臺(tái)階部71、71。通過(guò)該臺(tái)階部71、71， 泵端口 P與第一汽缸端口 A(或第二汽缸端口 B)之間的開(kāi)口面積逐漸變化。通過(guò)上述槽70 兩側(cè)的緣部的臺(tái)階部71、71，當(dāng)因轉(zhuǎn)向而使得旋轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)筒52旋轉(zhuǎn)時(shí)，油不會(huì)從液壓泵急 速地供給到第一汽缸端口 A (或第二汽缸端口 B)，液壓平穩(wěn)地變化。藉此，能防止轉(zhuǎn)向時(shí)讓 人感到的不適(沖擊)和因液壓的波動(dòng)造成的異常噪聲的產(chǎn)生。圖6表示其他實(shí)施方式的轉(zhuǎn)筒的側(cè)視圖。如圖6所示，轉(zhuǎn)筒80的槽81沿與外周 面相切的平面相對(duì)于母線方向傾斜。藉此，不需要加工平面，就能使泵端口 P與第一汽缸端 口 A、第二汽缸端口 B之間的開(kāi)口面積逐漸變化。根據(jù)閥的結(jié)構(gòu)等，合適地設(shè)定轉(zhuǎn)筒80的槽 相對(duì)于母線方向的角度θ。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)確保動(dòng)力缸6的第一汽缸室CA、第二汽缸室CB內(nèi)填充有油的狀態(tài)，維持響應(yīng)性，并能實(shí)現(xiàn)小型、低成本的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。此外，當(dāng)上述控制閥5處于回正狀態(tài)時(shí)，利用車(chē)輛EOTl控制逆變器2，使電動(dòng)機(jī)3 以比轉(zhuǎn)向時(shí)的速度還低的速度旋轉(zhuǎn)，維持動(dòng)力缸6的第一汽缸室、第二汽缸室內(nèi)填充有油 的狀態(tài)，藉此，能以低耗電量維持控制閥5從回正狀態(tài)變成轉(zhuǎn)向時(shí)的響應(yīng)性。被電動(dòng)機(jī)3驅(qū) 動(dòng)的液壓泵4的轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)速例如為2000 4000rpm，回正時(shí)的轉(zhuǎn)速例如為400rpm。此外，通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)閥作為上述控制閥5，能將方向盤(pán)轉(zhuǎn)向時(shí)的旋轉(zhuǎn)直接用于控制 閥5的切換動(dòng)作，不需要將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變換成直線運(yùn)動(dòng)，能進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)小型化。 此外，如圖6所示，在能自由旋轉(zhuǎn)地嵌合于旋轉(zhuǎn)閥的套筒內(nèi)的轉(zhuǎn)筒80的外周設(shè)置 槽81，該槽81沿與轉(zhuǎn)筒80的外周面相切的平面相對(duì)于母線方向傾斜，藉此，當(dāng)隨著轉(zhuǎn)筒80 的旋轉(zhuǎn)、設(shè)于套筒的多個(gè)端口中的規(guī)定端口間通過(guò)上述槽81連通時(shí)，隨著轉(zhuǎn)筒80的旋轉(zhuǎn)， 上述槽81與同該槽81相對(duì)的端口之間的開(kāi)口面積逐漸擴(kuò)大，旋轉(zhuǎn)閥切換時(shí)的液壓平穩(wěn)地 變化，因此，不會(huì)出現(xiàn)液壓急劇變化、方向盤(pán)操作讓人感到不適的情形。此外，在上述轉(zhuǎn)筒80的外周形成傾斜的槽81的情形下，不需要沿圖5所示的槽70 兩側(cè)的緣部加工臺(tái)階部71、71的工序，能降低制造成本。此外，使用從低速旋轉(zhuǎn)能獲得高的自吸性的齒輪泵作為上述液壓泵4，因此，為了 在控制閥5處于回正狀態(tài)時(shí)，維持動(dòng)力缸6的第一汽缸室、第二汽缸室內(nèi)填充有油的狀態(tài)， 能以極低的轉(zhuǎn)速供給油，并能降低耗電量。此外，由于與葉輪泵相比，齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在 相同性能下價(jià)格便宜，此外，可進(jìn)行對(duì)動(dòng)力缸6的第一汽缸室、第二汽缸室內(nèi)補(bǔ)充油程度的 低速旋轉(zhuǎn)。在使葉輪泵同樣地低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力不足使得葉輪不能完全張開(kāi)，因此不 能充分吸入油，不能供給規(guī)定的油量。此外，根據(jù)上述液壓傳感器10檢測(cè)到的油的壓力，利用控制部即車(chē)輛ECUl控制逆 變器2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，藉此，能將轉(zhuǎn)向輔助力所需要的壓力的油從液壓泵4供給到動(dòng)力缸6。 具體來(lái)說(shuō)，車(chē)輛ECUl進(jìn)行控制逆變器2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的反饋控制，以使液壓傳感器10 所檢測(cè)到的油的壓力達(dá)到目標(biāo)壓力Ps。此外，上述車(chē)輛ECUl控制從逆變器2輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，使液壓傳感器10所 檢測(cè)到的油的壓力成為對(duì)應(yīng)于表示車(chē)速的信號(hào)或表示轉(zhuǎn)向角的信號(hào)中的至少一方的目標(biāo) 值，藉此，可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于車(chē)速、轉(zhuǎn)向角的最合適的轉(zhuǎn)向輔助力，能提高轉(zhuǎn)向性。例如，當(dāng)在車(chē)速為一定值以上且轉(zhuǎn)向角為一定值以下的狀態(tài)下持續(xù)了規(guī)定的時(shí)間 時(shí)，認(rèn)為是在直行，通過(guò)使目標(biāo)壓力Ps朝低壓側(cè)移動(dòng)，在轉(zhuǎn)向角為零附近能使對(duì)于轉(zhuǎn)向的響 應(yīng)變遲鈍，能使對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向角的輪胎30的傾斜角度變得比通常小。藉此，能實(shí)現(xiàn)高速直行 時(shí)所需的穩(wěn)定性。此外，若為車(chē)速為一定值以下且轉(zhuǎn)向角為一定值以上的狀態(tài)，則認(rèn)為是在入庫(kù)或 靜態(tài)轉(zhuǎn)向，通過(guò)使目標(biāo)壓力Ps朝高壓側(cè)移動(dòng)，能提高對(duì)于小的轉(zhuǎn)向角的響應(yīng)性，能響應(yīng)性高 地提供必要的轉(zhuǎn)向輔助力。在上述實(shí)施方式中，對(duì)于使用旋轉(zhuǎn)閥作為控制閥5的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行了說(shuō)明， 但控制閥并不限定于此，也可將本發(fā)明應(yīng)用于使用其他結(jié)構(gòu)的控制閥的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。此外，在上述實(shí)施方式中，采用了將液壓傳感器10所檢測(cè)到的壓力輸入到車(chē)輛 ECU1，車(chē)輛ECUl控制逆變器2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的結(jié)構(gòu)，但也可將液壓傳感器10所檢測(cè)到的壓力 直接輸入到逆變器2，來(lái)控制電動(dòng)機(jī)3的旋轉(zhuǎn)。
此外，在上述實(shí)施方式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中，在控制閥5回正時(shí)，電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速極 低在目標(biāo)壓力Ps =IMPa液壓泵4的排量q = 5cm3/rev電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速N = 400/min (排出流量=2升/min)時(shí)，耗電量為0. 03kW，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的電能非常少。因此，與僅在需要時(shí)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的以往的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置相比，本發(fā)明的動(dòng)力轉(zhuǎn)向 裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，具有能實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化、消除因重量增加造成的燃油效率降低的優(yōu) 點(diǎn)，與這些小型化、輕量化和低成本化的綜合效果相比，因控制閥回正時(shí)也低速驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 所造成的耗電量增加這個(gè)缺點(diǎn)較小，不值一提。在上述實(shí)施方式中，利用應(yīng)力傳感器檢測(cè)扭桿13的應(yīng)力來(lái)判斷處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)還 是回正狀態(tài)，或利用舵角傳感器來(lái)判斷處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)還是回正狀態(tài)，在回正狀態(tài)時(shí)，利用車(chē) 輛ECUl控制逆變器2，使電動(dòng)機(jī)3以比轉(zhuǎn)向時(shí)的速度低的速度旋轉(zhuǎn)，但并不限定于轉(zhuǎn)向狀態(tài) 和回正狀態(tài)，也可控制逆變器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以使動(dòng)力缸的第一汽缸室、第二汽缸室 內(nèi)等達(dá)到規(guī)定的壓力。
權(quán)利要求
一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，包括液壓泵(4)；驅(qū)動(dòng)所述液壓泵(4)的電動(dòng)機(jī)(3)；朝所述電動(dòng)機(jī)(3)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的逆變器(2)；切換從所述液壓泵(4)供給來(lái)的油的流路的控制閥(5)；利用從所述液壓泵(4)經(jīng)由所述控制閥(5)供給來(lái)的油驅(qū)動(dòng)活塞(26)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的動(dòng)力缸(6)；以及控制所述逆變器(2)的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制部(1)，所述控制閥(5)包括供給有來(lái)自所述液壓泵(4)的油的泵端口；與所述活塞(26)的一側(cè)的第一汽缸室連接的第一汽缸端口；與所述活塞(26)的另一側(cè)的第二汽缸室連接的第二汽缸端口；以及排出端口，在朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)向的狀態(tài)下，所述第一汽缸端口與所述泵端口連通，并且所述第二汽缸端口與所述排出端口連通，在朝另一個(gè)方向轉(zhuǎn)向的狀態(tài)下，所述第一汽缸端口與所述排出端口連通，并且所述第二汽缸端口與所述泵端口連通，在所述控制閥(5)處于回正狀態(tài)時(shí)，所述泵端口與所述第一汽缸端口及所述第二汽缸端口連通，且相對(duì)于所述泵端口、所述第一汽缸端口及所述第二汽缸端口，所述排出端口被隔斷。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，在所述控制閥(5)處于回正狀態(tài)時(shí)，為了維持所述動(dòng)力缸的所述第一汽缸室、第二汽 缸室內(nèi)填充有油的狀態(tài)，所述控制部(1)控制所述逆變器，以使所述電動(dòng)機(jī)(3)以比轉(zhuǎn)向時(shí) 的速度低的速度旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 所述控制閥(5)是旋轉(zhuǎn)閥。
4.如權(quán)利要求3所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)閥包括套筒(51)、能自由旋轉(zhuǎn)地嵌合于所述套筒(51)內(nèi)的圓柱狀的轉(zhuǎn)筒 (80)，在所述轉(zhuǎn)筒(80)的外周設(shè)有槽(81)，以對(duì)應(yīng)于所述轉(zhuǎn)筒(80)的旋轉(zhuǎn)，使設(shè)于所述套筒 (51)的多個(gè)端口中的規(guī)定端口之間連通，所述轉(zhuǎn)筒(80)的槽(81)被設(shè)置成沿與所述轉(zhuǎn)筒(80)的外周面相切的平面相對(duì)于母 線方向傾斜。
5.如權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 所述液壓泵(4)是齒輪泵。
6.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，包括檢測(cè)從所述液壓泵(4)供給到所述控制閥(5)的油的壓力的液壓傳感器(10)， 所述控制部(1)根據(jù)所述液壓傳感器(10)所檢測(cè)到的所述油的壓力，控制所述逆變器 (2)的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述控制部(1)控制所述逆變器(2)的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，以使所述液壓傳感器(10)所檢測(cè)到的所述油的壓力成為對(duì)應(yīng)于表示車(chē)速的信號(hào)或表示轉(zhuǎn)向角的信號(hào)中的至少 一方的目標(biāo)值。
全文摘要
一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置，在朝左方轉(zhuǎn)向的狀態(tài)下，控制閥使第一汽缸端口(A)與泵端口(P)連通，并使第二汽缸端口(B)與排出端口(T)連通，在朝右方轉(zhuǎn)向的狀態(tài)下，控制閥使第一汽缸端口(A)與排出端口(T)連通，并使第二汽缸端口(B)與泵端口(P)連通。在所述控制閥處于回正狀態(tài)時(shí)，泵端口(P)與第一汽缸端口(A)及第二汽缸端口(B)連通，且相對(duì)于泵端口(P)、第一汽缸端口(A)及第二汽缸端口(B)，排出端口(T)被隔斷。
文檔編號(hào)B62D5/07GK101970277SQ20098010985
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者山本理, 柳田靖人, 野田隆明 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社