動力轉向裝置的制作方法

專利名稱：動力轉向裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于汽車的動力轉向裝置，尤其涉及一種液壓動力轉向裝置，它具有一個電動機驅動的可逆轉泵以及一個液壓動力缸，在所述液壓動力缸內容納著一個活塞，從而通過在轉動方向盤時，將工質流體流從所述泵導向所述活塞的一端或另一端，而產生轉向輔助力。
背景技術：
近年來，已經提出并開發了各種電控制的動力轉向裝置，每種裝置應用一個可逆轉泵和一個液壓動力缸，以便提供轉向輔助。轉讓給本發明的受讓人的臨時公開號為No.2002-145087的日本專利申請(下文稱作“JP2002-145087”)已經披露了一種這樣的液壓動力轉向裝置。在JP2002-145087所披露的液壓動力轉向裝置中，一對液壓管路的下游端分別與限定在活塞兩側的左、右壓力腔相連，所述活塞可滑動地容納在一個液壓動力缸中。另一方面，兩個液壓管路的上游端與一個可逆轉泵的相應排出口相連。施加在活塞兩側上的最終壓力差產生一個轉向輔助力。所述轉向輔助力的大小和方向根據司機作用在方向盤上的轉向力矩的大小和方向而確定。還設置一個連通通道或旁路通道，當安裝在動力轉向裝置中的可逆轉泵和電動機的至少一個發生故障時，兩個液壓管路，即左右壓力腔，通過所述連通通道或旁路通道而彼此相互連通。諸如雙位、彈簧偏壓式雙通滑閥的一個方向控制閥(一個截止閥)被設置在所述連通通道中，以便阻止在正常轉向操作過程中經由所述連通通道在兩個液壓管路之間的流體連通。相反，當出現動力轉向裝置故障時，諸如可逆轉泵故障或者電動機故障，為了故障保護目的，所述方向控制閥被變換至它的開啟位置，以便允許經由連通通道在兩個液壓管路之間具有充分的流體連通，從而動力缸處于自由狀態，不產生輔助力，并確保手動轉向模式。
但是，JP2002-145087所披露的動力轉向裝置中使用單螺線管激勵式雙通雙位滑閥作為方向控制閥。在被加工成在滑閥主體的非常緊密配合的孔中滑動的每個臺肩的外圍與所述孔的內圍之間限定出一個小間隙空間，存在從所述空間中漏油的問題，也就是說，存在保證方向控制閥的合適的流體密封性能的困難，換言之，在動力轉向模式下轉向輔助力從一個合適的值不適宜地下降。另外，由于污染或雜質，存在滑閥粘住的可能性。當滑閥在關閉位置出現粘住時，在動力轉向裝置發生故障時，就不可能實現手動轉向模式。從減少漏油和污染以及增強液壓動力轉向裝置的可靠性的角度出發，流體密封性能增強并且方向控制閥的操作可靠性增加是適宜的。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種改進的液壓動力轉向裝置，它具有一個方向控制閥，所述方向控制閥保證合適的高流體密封性能，以避免在正常動力轉向模式下所產生的轉向輔助力的不需要的變化，以及保證在出現動力轉向裝置故障的情況下從正常動力轉向模式平穩變換成手動轉向模式。
為了實現本發明的上述以及其它目的，液壓動力轉向裝置包括一個適于與轉向車輪相連的轉向機構；一個液壓動力缸，所述液壓缸內容納著一個與所述轉向機構相連的活塞以用于轉向輔助，所述液壓缸具有限定于活塞兩側的第一和第二液壓腔；一個具有一對排出口的可逆轉泵；將所述第一液壓腔與所述泵的第一排出口相互連通的第一流體管路；將所述第二液壓腔與第二排出口相互連通的第二流體管路；檢測施加在所述轉向機構上的轉向力矩的力矩傳感器；驅動所述泵的電動機；響應于根據所檢測到的轉向力矩而確定的指令信號而控制所述電動機的電動機控制電路；將所述第一和第二流體管路彼此連通起來的通路；位于所述通路中并具有提升閥機構的方向控制閥；閥控制電路，它在出現包括電動機故障和可逆轉泵故障的至少一個的液壓動力轉向裝置故障的時候打開所述方向控制閥，以便將所述第一和第二流體管路與所述打開的方向控制閥連通。
根據本發明的另一方面，一個液壓動力轉向裝置包括一個適于與轉向車輪相連的轉向機構；一個液壓動力缸，所述液壓缸內容納著一個與所述轉向機構相連的活塞以用于轉向輔助，所述液壓缸具有限定于活塞兩側的第一和第二液壓腔；一個具有一對排出口的可逆轉泵；將所述第一液壓腔與所述泵的第一排出口相互連通的第一流體管路；將所述第二液壓腔與第二排出口相互連通的第二流體管路；驅動所述泵的電動機；控制所述電動機的電動機控制電路；將所述第一和第二流體管路彼此連通起來的通路；位于所述通路中并具有提升閥機構以及與所述提升閥機構相連的電磁螺線管單元的方向控制閥；閥控制電路，它在出現包括電動機故障和可逆轉泵故障的至少一個的液壓動力轉向裝置故障的時候輸出閥開啟信號給螺線管單元，以便沿打開方向控制閥的方向操作所述方向控制閥。
根據本發明的又一方面，液壓動力轉向裝置包括一個適于與轉向車輪相連的轉向機構；一個液壓動力缸，所述液壓缸內容納著一個與所述轉向機構相連的活塞以用于轉向輔助，所述液壓缸具有限定于活塞兩側的第一和第二液壓腔；一個具有一對排出口的可逆轉泵；將所述第一液壓腔與所述泵的第一排出口相互連通的第一流體管路；將所述第二液壓腔與第二排出口相互連通的第二流體管路；檢測施加在所述轉向機構上的轉向力矩的傳感器裝置；驅動所述泵的電動機；響應于根據所檢測到的轉向力矩而確定的指令信號而控制所述電動機的電動機控制裝置；將所述第一和第二流體管路彼此連通起來的通路；位于所述通路中并具有至少一個提升閥機構的方向控制閥；閥控制裝置，它在出現包括電動機故障和可逆轉泵故障的至少一個的液壓動力轉向裝置故障的時候使所述提升閥機構離開閥座并保持打開，以便在第一和第二流體管路之間建立連通，并在液壓動力轉向裝置沒有故障的時候使提升閥機構位于閥座上并保持關閉，以便堵塞第一和第二流體管路之間的流體連通。
本發明的其它目的和特征從下面參考附圖所進行的描述中將變得更加清楚。


圖1是示出了動力轉向裝置的一個實施例的系統框圖；圖2是放大的縱向剖面圖，其示出了安裝在本實施例的動力轉向裝置中的方向控制閥的詳細構造，所述方向控制閥包括不具有軸向連通孔的第一提升閥芯以及具有軸向連通孔的第二提升閥芯；圖3A-3D為時間圖表，其解釋了本實施例的動力轉向裝置的方向控制閥的操作。
圖4為一個比較視圖，其示出了包括一對均不具有軸向連通孔的提升閥芯的方向控制閥的放大剖面。
具體實施例方式
現在參考附圖，尤其參考圖1，本實施例的動力轉向裝置通過具有液壓動力缸20和可逆轉泵2的電控制液壓動力轉向裝置來舉例說明。從圖1的裝置框圖中可以看出，當司機旋轉方向盤SW時，形成于轉向軸S下端的小齒輪P的旋轉運動被轉換成齒條軸23的直線運動(線性運動)，因此造成轉向輪(前車輪)樞轉至一側或另一側而進行轉向。形成于轉向軸S下端的小齒輪P以及齒條軸23構成齒條-小齒輪轉向裝置，所述齒條軸23為轉向聯動裝置的主要橫向件并且它的齒條部與所述小齒輪相嚙合。所述齒條-小齒輪轉向裝置(23，P)以及轉向軸S構成轉向機構。從圖1中可以清楚地看出，轉向力矩傳感器31被安裝在轉向軸S上，用于檢測由司機藉由方向盤SW施加在轉向軸S上的轉向力矩的大小和方向。所施加的轉向力矩的方向指的是轉向軸S的旋轉方向。力矩傳感器31將信息數據信號輸出至電控制單元(ECU)30(下面將描述)。動力轉向裝置被安裝在齒條軸23上，用于響應于來自力矩傳感器31的表示轉向力矩的信號而輔助齒條軸23的軸向運動(線性運動)。所述動力轉向裝置主要包括液壓動力缸20和可逆轉泵2。所述可逆轉泵2由電動機1驅動。動力缸20內容納一個活塞24，從而一對液壓腔21和22被限定在活塞24的兩側。所述第一液壓腔21藉由第一壓力管路(或第一工質通路或第一流體管路)10而與泵2的第一排出口相連，而第二液壓腔22藉由第二壓力管路11而與泵2的第二排出口相連。第一流入管路10a的一端與第一壓力管路10的上游端相連，而第一流入管路10a的另一端通過第一流入止回閥3而與儲蓄池5相連。以類似的方式，第二流入管路11a的一端與第二壓力管路11的上游端相連，而第二流入管路11a的另一端通過第二流入止回閥4而與儲蓄池5相連。通路或者旁路被設置在第一和第二壓力管路10、11之間，從而不通過泵2而直接連通它們。所述通路由彼此相連的第一和第二連通管路12、13構成。排出管路14的一端與第一和第二連通管路12、13的結合部相連。所述排出管路14的端部與所述儲蓄池5相連。在所述排出管路14中設置一個通常開啟的、單螺線管激勵的、兩位、彈簧偏壓式的方向控制閥6。換言之，第一和第二連通管路12、13的結合部藉由方向控制閥6和排出管路14而與儲蓄池5相連。第一單向止回閥(或第一單向方向控制閥)7被設置在所述第一連通管路12中，用于防止從通路(即第一連通管路12)至第一壓力管路10的回流。以類似的方式，第二單向止回閥(或第二單向方向控制閥)8被設置在所述第二連通管路13中，用于防止從通路(即第二連通管路13)至第二壓力管路11的回流。在所示實施例中，第一和第二單向止回閥7、8的每一個由球止回閥構成，所述球止回閥具有一個通過彈簧而抵靠在閥座上的球。代替該結構，止回閥7、8的每一個可以由一個彈簧加載的提升式止回閥構成。
ECU(動力轉向控制器)30通常包括一個微計算機。ECU30包括輸入/輸出界面(I/O)、存貯器(RAM，ROM)、以及微處理器或者中央處理單元(CPU)。如上所述，ECU30的所述輸入/輸出界面(I/O)接收來自力矩傳感器31的表示轉向力矩的信號。另外，ECU30的輸入/輸出界面(I/O)接收來自各種發動機/汽車開關和傳感器[例如點火開關、發動機速度傳感器(曲柄角傳感器)以及車速傳感器]的輸入信息。所述點火開關產生表示點火開關是打開還是關閉的點火開關信號。所述發動機速度傳感器產生表示發動機速度Ne的信號，而所述車速傳感器產生表示車速V的信號。在ECU30內部，所述中央處理單元(CPU)能夠通過I/O界面而獲得來自前述發動機/汽車開關和傳感器的輸入信息數據信號。ECU 30的CPU負責攜帶儲存在存儲器中的預定控制程序并且能夠執行包含動力轉向裝置的控制管理處理(包含雙向旋轉電動機控制和閥控制)的必要的數學和邏輯操作。也就是說，ECU 30的處理器由用于電動機控制的雙向旋轉電動機控制電路(或雙向旋轉電動機控制部)以及用于閥控制的方向控制閥控制電路構成。計算結果(算術計算結果)，即計算得到的輸出信號(指令信號)，通過ECU 30的輸出界面電路而傳播至輸出級，即均包含在動力轉向控制裝置中的電動機1和方向控制閥6的電磁螺線管(電激勵線圈)。具體而言，轉向輔助力的大小和方向根據來自前述發動機/汽車開關和傳感器的信號而確定，尤其是，來自力矩傳感器31的傳感器信號。ECU30的輸出界面將指令信號輸出至所述雙向旋轉電動機1以及方向控制閥6，該指令信號的信號值根據計算得出的轉向輔助力而確定。
參考圖2，它示出了關于螺線管激勵的方向控制閥6的詳細構造的放大剖面以及本實施例的動力轉向裝置的基本部分的液壓循環管路圖。方向控制閥6由電激勵線圈(電螺線管)55、電樞50、螺線管殼58、以及閥套53構成。電樞50、線圈55以及螺線管殼58構成了一個螺線管單元。第一和第二提升閥芯51、52軸向可移動地容納在形成于閥套53中的階梯軸向孔53a，53b中。更詳細地說，第一提升閥芯51可滑動地設置在階梯軸向孔53a，53b的較小直徑的孔53a中，而第二提升閥芯52可滑動地設置在階梯軸向孔53a，53b的較大直徑的孔53b中。當線圈55響應于來自ECU 30的輸出界面的指令信號而被激勵時，它產生一個將電樞拉入或吸入線圈中的電磁力。從圖2中可以清楚地看出，螺線管殼58具有一個上端封閉的圓柱孔。線圈55被安裝在螺線管殼58的圓柱孔中并且沿著螺線管殼58的內周邊環形地設置，從而所述電樞50在線圈內可軸向滑動。閥套53被壓配合在螺線管殼58的下部敞開端上。從圖2的液壓循環管路圖中可以看出，實際上，方向控制閥6的閥套53位于并連接于第一和第二連通管路12、13的結合部上。第一回動彈簧56被內置于并可操作地設置于閥套53中，以便持久地將第一提升閥芯51沿著一個軸向向上的方向偏壓。第二回動彈簧57也被內置于并可操作地設置于閥套53中，以便持久地將第二提升閥芯52沿著軸向向上的方向偏壓。一個圓柱閥座(第二提升閥座)54被壓配合于階梯軸向孔53a，53b的大直徑孔53b的最下面敞開端上。閥座54設有一個較大直徑的軸向連通孔62，它的下面敞開端通過排出管路14而與儲蓄池5相連通。大直徑連通孔62用作一個泄口，通過該泄口工質被導入儲蓄池。大直徑連通孔62的上部敞開端被形成為一個大致半球形斜切的閥座部，所述第二提升閥芯52位于所述閥座部上。閥套53還形成有一個與第一連通管路12相連通的第一連通口63以及與第二連通管路13相連通的第二連通口64。在安裝于該實施例的液壓動力轉向裝置中的方向控制閥6中，注意設置了第一和第二提升閥芯51、52，并且第二提升閥芯52具有安置第一提升閥芯51的錐形斜切的上閥座部(第一提升閥座)52a、較小直徑的軸向連通孔(簡單而言，第一連通孔)60、以及中等直徑的軸向連通孔(簡單而言，第二連通孔)61。第一連通孔60與所述錐形斜切的閥座部52a相連通。第二連通孔61比第一連通孔60具有更大的內徑。第二連通孔61將第二提升閥芯52的第一連通孔(小直徑的軸向連通孔)60與閥座54的大直徑軸向連通孔62相互連通起來。第一提升閥芯51的上端被固定地連接在電樞50的底部。電樞50、第一提升閥芯51、形成有小直徑和中等直徑的連通孔60、61的第二提升閥芯52以及形成有大直徑連通孔62的閥座54沿著軸向彼此對準(見圖2所示的縱向剖面)。
(在點火開關的關閉期間)應用前面所討論的方向控制閥6的閥構造，當點火開關關閉時，線圈55不通電，因此電樞50通過作用在第一提升閥芯51上的第一彈簧56的彈簧偏壓而沿著軸向向上的方向被推動。因此，第一提升閥芯51被保持在它的最上面的位置(未激勵位置)上。這時，第二提升閥芯52通過第二彈簧57的彈簧偏壓而軸向向上地移動離開閥座54。結果，第一和第二提升閥芯51、52被保持在它們的未激勵位置上。在未激勵條件下或者在不通電條件下，第一提升閥芯51被保持在最上面位置并且附加地位于錐形斜切的閥座部52a上，第二提升閥芯52被提升離開它的閥座，這時第一和第二連通口63、64以及大直徑連通孔(泄口)62彼此連通。因此，第一和第二連通管路12、13(通路)的每一個藉由排出管路14而與儲蓄池5相連通，從而保證手動轉向模式，其中點火開關關閉(換言之，第一和第二提升閥芯51、52被保持在它們的未激勵位置上)。
(在點火開關被打開期間)相反，當點火開關被打開時，線圈通電，因此電樞50通過由線圈55產生的電磁力而沿著軸向向下的方向被拉伸或吸引。因此，第一提升閥芯51抵抗著第一彈簧56的彈簧偏壓(彈簧力)而向下移動。所述第一提升閥芯51的提升閥部位于第二提升閥芯52的錐形斜切的閥座部52a上。第一提升閥芯51的提升閥部阻斷第一連通孔60。這時，由于第一提升閥芯51的向下運動，第二提升閥芯52也抵抗著第二彈簧57的彈簧偏壓而向下運動。第二提升閥芯52的提升閥部被推動并座在閥座54的上部半球形斜切的閥座部上，從而堵塞工質流通過閥座54的大直徑連通孔62到達排出管路14。在激勵條件下或者在通電條件下，第一提升閥芯51被保持在最下面的位置上并且座在錐形斜切的閥座部52a上，第二提升閥芯52也被保持在閥座54上，這時大直徑連通孔62與第一和第二連通口63、64的每一個之間的流體連通被阻塞。因此，當泵2被驅動以產生合適的轉向輔助力，并且因此液壓從泵2被供應給第一和第二液壓腔21、22的任一個時，在線圈55的通電狀態下工質從閉路液壓循環管路泄露至儲蓄池5的可能性很小，換言之，大直徑連通孔(泄口)62被方向控制閥6完全關閉或阻斷。這是由于本實施例的液壓動力轉向裝置的方向控制閥6具有由第一和第二提升閥芯51、52構成的雙提升閥機構，所述雙提升閥機構與滑閥結構相比，工質泄露的趨勢小。在線圈55的通電狀態下或者在方向控制閥6被保持在關閉位置時，本實施例的裝置確保產生轉向輔助的動力轉向模式(或者動力輔助控制模式)。
(正常動力輔助控制)假設動力轉向裝置未發生故障并因此處于正常動力輔助控制模式(即處于正常動力轉向模式)條件下，另外司機將方向盤SW沿著旋轉方向轉動以便將齒條軸23沿著軸向向左的方向移動(見圖1-2)。這時，力矩傳感器31檢測到或者監視到司機藉由方向盤SW施加在轉向軸S上的轉向力矩的大小和方向，并產生表示司機施加的轉向力矩的大小和方向的信息數據信號。根據來自力矩傳感器31的信息數據信號而確定的指令信號(或者驅動信號)從ECU 30輸出至電動機1，以便正確地驅動可逆轉泵2，以進行轉向輔助。如上所述，在方向盤SW的旋轉運動和齒條軸23的軸向向左運動時，當電動機1響應于根據來自力矩傳感器31的信號而確定的驅動信號被驅動時，可逆轉泵2作用以將工質(動力轉向流體)從第二液壓腔22通過泵2而輸送至第一液壓腔21。工質流藉由泵2從第二液壓腔22進入第一液壓腔21，使得在活塞24的右手側壓力升高，同時在活塞24的左手側壓力降低。借助于第一液壓腔21中的高的液壓，換言之，借助于施加在活塞24的右手側的高的壓力，活塞24被軸向向左地推動(見圖1-2)，以便產生轉向輔助力，從而減小轉向難度。如上所述，為了在出現方向盤SW的旋轉運動以及齒條軸23的軸向向左運動時提供轉向輔助，應用儲存在第二液壓腔22中的工質藉由泵2進入第一液壓腔21中的流動，獲得第一液壓腔21中的工質的壓力升高。除了應用儲存在第二液壓腔22中的工質，還應用工質藉由第二流入止回閥4和泵2從儲蓄池5進入第一液壓腔21的流動，獲得活塞24的右手側的壓力升高。在發生工質藉由泵2從第二液壓腔22流入第一液壓腔21的條件下，假設通路(旁路)的第一連通管路12中的液壓是低的。在這種情況下，從第一壓力管路10流入第一液壓腔21的部分工質也被供應至第一連通管路12中，藉此被供應至第一連通管路12中的工質的液壓通過第一和第二止回閥7、8以及關閉的方向控制閥6而在通路12，13中被填充。換言之，當從泵2釋放的工質的壓力水平高于在通路中所填充的液壓時，在通路中出現液壓的升高。相反，當從泵2釋放的工質的壓力水平低于在通路中所填充的液壓時，借助于第一和第二止回閥7、8以及關閉的方向控制閥6，通路中的液壓被保持不變。從上面可以理解，在正常動力轉向模式期間(或者在正常動力輔助控制模式期間)，方向控制閥6完全關閉，通過兩個止回閥7、8，在通路12，13中所填充的液壓P是高的，因此止回閥7、8的每一個被保持在無流動狀態。通過止回閥7、8被保持在它們的無流動狀態，在正常動力輔助控制模式期間(點火開關打開或者螺線管激勵的方向控制閥6被通電并完全關閉)，第一和第二壓力管路10、11之間的流體連通被堵塞。如上所述，在圖1-2所示實施例的動力轉向裝置中，提升閥機構被用作與通路12，13相連的方向控制閥，從而確保更可靠的操作。用于方向盤SW的相反旋轉運動的實施例的液壓動力轉向裝置的液壓操作類似于以上對方向盤SW的旋轉運動所進行的描述，除了工質藉由泵2從第二液壓腔22流入第一液壓腔21的方向被改變成工質藉由泵2從第一液壓腔21流入第二液壓腔22的方向之外。為了簡化描述的目的，省略對用于方向盤SW的相反旋轉運動的液壓操作的詳細描述(齒條軸23軸向向右運動)。
與上述相反，如后面參考圖3A-3D中的時間圖表所進行的詳細描述，在動力轉向裝置出現故障時，ECU30控制方向控制閥6以打開方向控制閥，也就是線圈55切斷電流并且方向控制閥6從關閉狀態變換至開啟狀態，在所述開啟狀態，通過兩個止回閥7、8而在通路12，13中所填充的液壓P變低。因此止回閥7、8的每一個被保持在自由流動狀態。通過止回閥7、8被保持在它們的自由流動狀態，第一和第二壓力管路10、11之間的流體連通被建立，從而在從正常動力輔助控制模式過渡至手動轉向模式期間，其中螺線管激勵的方向控制閥6不通電并且變換成完全打開的狀態，這時允許液壓從第一和第二壓力管路10、11的每一個中平穩地釋放到儲蓄池中。
(關閉方向控制閥的操作)下面描述的是在動力轉向裝置未發生故障的狀態下，方向控制閥6被保持在它的關閉位置的操作，換言之，當通路中存在所填充的液壓，在螺線管通電狀態下。假設在通路12，13中所填充的液壓的壓力值由“P”表示，由線圈55產生的引力(電磁力)由“Fs”表示，第一彈簧56的彈簧偏壓由“Fk1”表示，以及第一連通孔60的有效橫截面面積由“As1”表示，那么作用在第一提升閥芯51上的三個力(或三個壓力)的總力(合成力)由以下公式表示Fs1＝Fs+Fp1-Fk1式中由“Fs”表示的力是將電樞50拉進線圈55中的引力，由“Fp1”表示的力是通過通路12，13中的液壓P與排出管路14中的液壓之間的壓差而作用在第一提升閥芯51上的壓力，由“Fk1”表示的力是第一彈簧56的彈簧偏壓(反作用力)。
在線圈55的通電條件下或者在方向控制閥6關閉時，固定地連接在電樞50上的第一提升閥芯51座在第二提升閥芯52的錐形斜切的閥座部52a上，因此由通路12，13中的液壓P與第一連通孔60的有效橫截面面積As1的乘積(P·As1)給出的壓力Fp1(由于前述壓差而產生)作用在第一提升閥芯51上，使得第一提升閥芯51被軸向向下地推動。假設向下的力是正的，在由不等式Fs1＝(Fs+Fp1-Fk1)≥0限定的特定條件下，第一提升閥芯51能夠被保持在第二提升閥芯52的錐形斜切的閥座部52a上。換言之，當滿足由不等式Fs+Fp1≥Fk1限定的條件時，因此作用在第一提升閥芯51上的三個力的合力Fs1是正的(Fs1≥0)，那么第一提升閥芯51被保持座在錐形斜切的閥座部52a上。
接著，假設(i)從第一提升閥芯51施加在第二提升閥芯52上的壓力等于作用在第一提升閥芯51上的力的總力Fs1(＝Fs+Fp1-Fk1)，(ii)第二彈簧57的彈簧偏壓由“Fk2”表示，(iii)大直徑連通孔62的有效橫截面面積由“As2”(＞As1)表示，則作用在第二提升閥芯52上的三個力(或者三個壓力)的總力(合成力)Fs2由下列公式表示Fs2＝Fs1+Fp2-Fk2式中由“Fs1”表示的力是作用在第一提升閥芯51上的三個力的總力，換言之，從第一提升閥芯51施加到第二提升閥芯52上的軸向力，由“Fp2”表示的力是通過通路(12，13)中的液壓P與排出管路14中的液壓之間的壓差而作用在第二提升閥芯52上的壓力，由“Fk2”表示的力是第二彈簧57的彈簧偏壓(反作用力)。
在線圈55的通電條件下(其中方向控制閥6關閉)，第二提升閥芯52被保持座在閥座54上，因此由通路(12，13)中的液壓P與大直徑連通孔62和第一連通孔(小直徑連通孔)60之間的有效橫截面面積As2、As1的差(As2-As1)的乘積{P·(As2-As1)}給出的壓力Fp2作用在第二提升閥芯52上，使得第二提升閥芯52被向下推動。假設向下的力是正的，那么在由不等式Fs2＝(Fs1+Fp2-Fk2)≥0限定的特定條件下，第二提升閥芯52被保持座在閥座54上。換言之，當滿足由不等式Fs1+Fp2≥Fk2限定的條件時，第二提升閥芯52被保持座在閥座54上。
如上所述，當通過打開點火開關而關閉方向控制閥6時，通過第一和第二止回閥7、8而在通路(12，13)中所填充的液壓P產生沿著第一和第二提升閥芯51、52的每一個的關閉方向而作用的輔助力。這有助于在正常動力轉向模式期間施加在線圈55上的激勵電流的電流值減小，也就是說，線圈55的尺寸減小，換言之，方向控制閥6的總尺寸減小。
(在從關閉狀態過渡至開啟狀態時方向控制閥的操作)
下面參照時間圖表3A-3D進行的描述是在通路12，13中存在所填充的液壓P的條件下，方向控制閥6從關閉位置(螺線管通電狀態)過渡至開啟位置(螺線管不通電狀態)的操作。就在變換至螺線管不通電狀態之前，線圈55仍然被保持在通電狀態，由于線圈55的電磁力Fs以及通路12，13中的液壓P與排出管路14中的液壓之間的壓差而產生的向下的力因此作用在第一和第二提升閥芯51、52的每一個上。在這些條件下，假設在時間t1時，線圈55從通電狀態(開狀態)變換成不通電狀態(關狀態)。與此同時電樞50的引力Fs迅速地降成零(見圖3B)。在這一條件下，即在時間t1之前通路中的液壓P被保持得大致不變，作用在第一提升閥芯51上的三個力的總力Fs1由于從時間t1起引力Fs的迅速下降而趨于降低。隨后，當由不等式Fs+Fp1≥Fk1限定的條件不能滿足，因此彈簧56的反作用力(向上的力)比通過通路12，13中的液壓P與排出管路14中的壓力之間的差而作用在第一提升閥芯51上的壓力Fp1更大(Fs+Fp1＝Fp1＜Fk1)時，則第一提升閥芯51開始上升。注意第一連通孔60的有效橫截面面積As1被適當地滿足，并且與諸如孔61、62的其它軸向連通孔相比被設定為一個相對小的值。借助于第一連通孔60的特定的小的有效橫截面面積As1，由于壓差而產生的壓力Fp1(＝P·As1)能夠被抑制為一個小的值，即使當通路中的液壓P非常高時也如此。另外，在所示實施例的裝置中，第一彈簧56的設定載荷被適當地設置為一個特定的小的值。借助于將第一彈簧56的設定載荷適當地設定為特定的小的值，所示實施例中的裝置不需要由線圈55產生大的電磁力，即使當通路中的液壓P是低的時候也如此。這時，即在t1到t2期間，由于由彈簧56的反作用力Fk1(＞Fp1)而產生的第一提升閥芯51的向上運動，第一提升閥芯51從第二提升閥芯52的錐形斜切的閥座部52a上分開，因此沒有軸向力Fs1從第一提升閥芯51施加到第二提升閥芯52上，也就是說，Fs1＝0。因此，在t1-t2期間，作用在第二提升閥芯52上的三個力的總力Fs2由以下公式表示Fs2＝Fs1+Fp2-Fk2＝0+Fp2-Fk2＝P·(As2-As1)-Fk2
就在時間t1之后，通路中的液壓P、第二彈簧57的反作用力Fk2、第一連通孔60的有效橫截面面積As1、以及大直徑連通孔62的有效橫截面面積As2(＞As1)之間的關系被設定為滿足由不等式Fp2＞Fk2限定的條件。該不等式Fp2＞Fk2表示就在時間t1之后，通過向下的力(Fp2-Fk2＞0)，第二提升閥芯52仍然被向下推動。以這種方式，就在變換成線圈55的不通電狀態之后，借助于適當地設定通路中的液壓P、第二彈簧57的反作用力Fk2、以及比第一連通孔60的有效橫截面面積As1大的大直徑連通孔62的有效橫截面面積As2(＞As1)，就可以維持合適的條件，在該條件下僅僅第二提升閥芯52在方向控制閥內位于閥座上，而第一提升閥芯51沒有位于閥座上(如時間圖表3C-3D所示)。通過第一提升閥芯51沒有就位，而第二提升閥芯52就位，通路12，13中的液壓P僅從第二提升閥芯52的上部錐形斜切的閥座部52a并經由小直徑和中直徑連通孔60、61以及大直徑連通孔62而逐漸地釋放到排出管路14中。因此，通路中的液壓P開始逐漸地下降(見圖3A的時間間隔t1至t2)。由于液壓P的逐漸降低，所以作用在第二提升閥芯52上的壓力Fp2{＝P·(As2-As1)}也開始下降。
在時間t2時，一旦通路12，13中的液壓P達到一個預定的液壓值P0并且降低至低于預定的液壓值P0，則作用在第二提升閥芯52上的壓力Fp2{＝P·(As2-As1)}變得比第二彈簧57的反作用力Fk2還小，因此第二提升閥芯52被推動離開它的閥座54。以這種方式，第二提升閥芯52的提升閥部被打開(如圖3D中的時間t2所示)，然后液壓P從通路12，13中直接通過閥座54的大直徑連通孔62(具有較大的有效橫截面面積As2)而釋放至排出管路14中。前面所述的預定的液壓值P0為一個預設的壓力值，它根據第二彈簧57的反作用力Fk2以及第二連通孔61與第一連通孔60的有效橫截面面積As2、As1之間的差(As2-As1)而適當地確定或設定。
(包括具有第一和第二軸向孔的第二提升閥芯的提升閥機構與包括不具有第一和第二軸向孔的第二提升閥芯的提升閥機構的比較)
現在參考圖4，它示出了帶有兩個軸向對準的提升閥芯51和520的方向控制閥(雙提升閥機構)600的比較圖，每個提升閥芯均不具有軸向連通孔。從圖2和圖4的剖面的比較中可以理解，圖4的比較圖中位于方向控制閥600內部的第二提升閥芯520不具有圖2中的第一和第二軸向連通孔60和61。在解釋圖4的比較圖的包括不帶有第一和第二軸向連通孔60、61的雙提升閥機構(方向控制閥600)的液壓動力轉向裝置時，為了比較圖2和圖4所示的兩種不同的提升閥機構，用于表示圖2的提升閥機構(方向控制閥6)的元件的相同的附圖標記將被用于圖4中的提升閥機構(方向控制閥600)的比較示例中的相應元件，而對相同附圖標記的詳細描述將被省略，這是因為對它們的描述是不言自明的。正如可以理解的，圖4的比較圖中的方向控制閥600的操作基本類似于圖2的例子中裝置的方向控制閥6的操作。但是，圖4的比較圖中的方向控制閥600的操作略微不同于圖2的例子中裝置的方向控制閥6的操作，因為在第二提升閥芯520上沒有形成任何軸向連通孔60，61，因此沒有由于通路(12，13)中的液壓P與排出管路14中的液壓之間的壓差而施加在第一提升閥芯51上的壓力Fp1，即Fp1＝0。因此，作用在第一提升閥芯51上的力(或壓力)的總力Fs1由公式Fs1＝Fs+Fp1-Fk1＝Fs-Fk1表示，因為Fp1＝0。
對于圖4中裝置的構造，當通路12，13中的液壓P上升時，作用在第二提升閥芯520上的壓力Fp2{＝P·(As2-As1)＝P·(As2-0)＝P·As2}也變大。這時，由公式Fs2＝Fs1+Fp2-Fk2＝(Fs-Fk1)+(P·As2)-Fk2表示的、作用在第二提升閥芯520上的力(或壓力)的總力Fs2變成正的。因此，通過第二提升閥芯520被保持在閥座54上而阻斷通路12，13。因此，通路12，13與排出管路14之間的流體連通被第二提升閥芯520完全堵塞。下面將詳細描述的是圖4的比較圖中的處于特定條件下的方向控制閥600的操作，在該條件下通路12，13中的液壓P非常高。假設由于在動力轉向模式(動力輔助控制模式)期間的轉向輔助，在通路12，13中所填充的液壓P被保持在一個非常高的壓力值PHigh。由于如此高的一個壓力值PHigh，所以作用在第二提升閥芯520上的壓力Fp2也變得非常高。在這些條件下，假設第二彈簧57的設定載荷是小的。由于第二彈簧57的小的設定載荷，所以第二彈簧57的反作用力Fk2就不可能克服作用在第二提升閥芯520上的非常高的壓力Fp2(＝P·As2)，即使在線圈55不通電時也如此，換言之，即使沒有向下拉電樞50的引力Fs的作用。由于第二彈簧57的小的設定載荷，所以第二提升閥芯520被不合適地保持在它的閥座54上，即使在線圈55不通電時也如此，因此不可能將通路(12，13)中的液壓P釋放到排出管路14中。由于上述原因，在圖4的比較圖的包括不帶有第一和第二軸向連通孔60、61的雙提升閥機構(方向控制閥600)的動力轉向裝置中，第二彈簧57的設定載荷必須被設置為一個特定大的載荷值，大于該值時，就有可能抵抗著作用在第二提升閥芯520上的壓力Fp2(＝P·As2)而將第二提升閥芯520升起，即使產生估計的最大液壓也如此。
相反，假設在通路12，13中所填充的液壓P被保持在一個非常低的液壓值PLow。當然，通過第一和第二止回閥7、8而在通路12，13中所填充并且產生沿著第二提升閥芯520的關閉方向的輔助力的液壓P是非常小的。當在非常低的液壓PLow下關閉方向控制閥600時，作用在第二提升閥芯520上的壓力Fp2(＝P·As2)出乎預料地小。關閉方向控制閥600的大部分工作由向下拉電樞50且不展開它的引力Fs決定。但是，由于將第二彈簧57的設定載荷不合適地設置成特定的大載荷值，所以圖4的比較圖中的裝置需要由線圈55產生一個大的電磁力Fs。這就導致線圈55的大尺寸這一問題，換言之，增加了電力消耗。為了避免圖4的比較圖的包括不帶有第一和第二軸向連通孔60、61的雙提升閥機構(方向控制閥600)的液壓動力轉向裝置的上述問題(例如第二彈簧57的高設定載荷以及線圈55的大尺寸)，可以使閥座54的大直徑連通孔62的有效橫截面面積As2小。但是，由于形成于閥座54中的大直徑連通孔62的小的有效橫截面面積As2，所以不可能從方向控制閥600從關閉(激勵)狀態被轉換到開啟(未激勵)狀態時起，將通路12，13中的液壓P迅速地降低。這就導致另一個問題，諸如在通路中所填充的液壓P的壓力降低作用的差的響應性。
相比而言，在本實施例的液壓動力轉向裝置中，如圖2所示，第二提升閥芯52具有形成在其內的第一和第二連通孔60、61。依靠第一和第二連通孔60、61的設置，借助于具有比大直徑連通孔62的有效橫截面面積As2小的有效橫截面面積As1(＜As2)的較小直徑軸向連通孔60，應用輕微施加的力就能將第一提升閥芯51軸向向上地升起，即使在通路12，13中所填充的液壓是高壓時。這意味著第一彈簧56的設定載荷能夠被預設為一個特定的小值。如上所述，借助于將第一彈簧56的設定載荷適當地設置成一個特定的小值，本實施例的裝置不需要由線圈55產生一個大的電磁力Fs，即使在通路中的液壓P是低的時。
在本實施例的裝置的方向控制閥6的雙提升閥機構51，52中，當由于第一提升閥芯51的向上運動，通路中的液壓P開始逐漸地平穩地下降，然后達到預定的液壓值P0時，第二提升閥芯52自動地變換至開啟狀態(見圖3A和3D中的時間t2)。因此，即使在這樣一個條件下，即通路中的液壓P是高的，因此較高的壓力Fp2作用在第二提升閥芯52上時，如果在第一提升閥芯51的向上運動之后，通路中的液壓P已經降低至低于所述預定壓力值，那么從時間t2起壓力Fp2迅速地變低(見公式Fp2＝P·(As2-As1)和圖3A-3D中的時間t2)。因此，在本實施例的裝置中，可以將用作抵抗作用在第二提升閥芯52上的壓力Fp2的反作用力的第二彈簧57的設定載荷設置為一個特定的小值，從而適當地抑制或減小線圈55的設計電磁力。這就避免了線圈55的尺寸大的問題，并降低了電力消耗。
另外，在本實施例的裝置的方向控制閥6的雙提升閥芯機構(51，52)中，第一連通孔60的有效橫截面面積As1被設計得比第二連通孔61的有效橫截面面積小。因此，具有較小有效橫截面面積As1的第一連通孔60用作防止液壓迅速改變的節流孔。而且，在具有雙提升閥機構的方向控制閥6的本實施例的裝置中，在從閥關閉狀態過渡至閥開啟狀態時，有兩個不同的液壓降低作用或者兩個不同的液壓釋放作用，即(i)第一壓力釋放作用(見圖3A-3D，在時間段t1-t2，液壓P平穩地下降)，即液壓P僅從第二提升閥芯52的上部錐形斜切的閥座部52a并經由第一和第二連通孔60、61以及大直徑連通孔62而逐漸平穩地釋放到排出管路14中，和(ii)第二壓力釋放作用(見圖3A-3D，在時間t2之后，液壓P的迅速下降)，即液壓P從通路(12，13)直接通過閥座54的大直徑連通孔62(具有較大的有效橫截面面積As2)而迅速地釋放到排出管路14中。因此，可以在合適的時間段中快速地將通路(12，13)中的液壓P釋放到儲蓄池中，而沒有液壓P的迅速改變。
從上面可以理解，本實施例的液壓動力轉向裝置具有以下效果(1)-(7)。
(1)方向控制閥6具有提升閥機構(51，52)，因此保證了在正常動力輔助控制模式下(或者在正常動力轉向模式下)流體密封性能更大的提高。在使用提升閥機構的方向控制閥6的情況下，由于污染或雜質而造成的閥粘住的可能性較小，并且工質泄露的可能性較小。假設由于污染或雜質，方向控制閥6已經被粘住或者堵塞，那么與滑閥結構相比，具有提升閥機構(提升閥結構)的方向控制閥6在其關閉位置被粘住的趨勢減小。因此，即使方向控制閥6堵塞，本實施例的裝置也能夠實現手動轉向模式，這是由于方向控制閥6在其關閉位置被粘住的可能性較小。這就保證了方向控制閥6更可靠的操作。
(2)具有提升閥機構的方向控制閥6響應于施加于方向控制閥6上的液壓而作用，從而當施加到方向控制閥6上的液壓(精確而言，通路中的液壓P)降低時，方向控制閥6的開啟面積增加(見圖3A-3D)。因此，在液壓P是高的條件下，換言之，在產生轉向輔助的動力輔助控制模式期間，方向控制閥6的開啟面積漸減地補償或者被降為最小(零值開啟)。因此，可以防止轉向輔助力迅速地下降。另外，方向控制閥6的開啟面積能夠根據液壓P的逐漸下降而平穩地增加(見圖3A-3D中時間段t1-t2)。因此，可以在預定的時間段中將通路中的液壓P可靠并平穩地釋放到儲蓄池中，從而在手動轉向模式期間可靠地降低轉向難度。
(3)方向控制閥6與和第一壓力管路10相連的第一連通管路12、和第二壓力管路11相連的第二連通管路13、以及儲蓄池5的每一個相連。一方面，方向控制閥6用于通過第一和第二連通管路12、13而將第一和第二壓力管路10、11相互連通。另一方面，方向控制閥6用作螺線管激勵的壓力調節閥(或者螺線管激勵的減壓閥)，它僅在動力轉向裝置出現故障時，響應于來自閥控制器(即方向控制閥控制電路)的指令信號，通過使線圈55不通電而將第一和第二壓力管路10、11中的液壓平穩地釋放到儲蓄池中，因此減小了在手動轉向模式期間的泵送損失。
(4)方向控制閥6由以下構成(i)閥套53，它包括與儲蓄池相連通的第一軸向孔，即階梯軸向孔53a，53b；與第一連通管路12相連以便將階梯軸向孔與第一壓力管路10相連的第一連通口63；與第二連通管路13相連以便將階梯軸向孔與第二壓力管路11相連的第二連通口64，(ii)可滑動地設置在階梯軸向孔53a，53b的小直徑孔53a中的第一提升閥芯51，(iii)可滑動地設置在階梯軸向孔53a，53b的大直徑孔53b中的第二提升閥芯52，它具有第二軸向孔，即階梯軸向孔第一和第二連通孔60、61，在一個軸端上形成有安置第一提升閥芯51以阻斷階梯軸向孔60，61的第一提升閥座52a，還在所述一個軸端上形成有一個壓力接收部，通過第一和第二壓力管路10和11、第一和第二連通管路12和13以及第一和第二連通口63和64而供應的液壓被施加在所述壓力接收部上，另外在另一個軸端上形成有第二提升閥部，(iv)第二提升閥座54(與大直徑孔53b壓配合)，第二提升閥芯52位于所述第二提升閥座54上以堵塞儲蓄池5與第一和第二壓力管路10、11中的每一個之間的流體連通，(v)固定地沿一個軸向偏壓第二提升閥芯52的第二彈簧57，以及(vi)電磁螺線管單元50，55，它由與第一提升閥芯51固定相連的電樞50以及產生引力的線圈55構成，通過將線圈55從不通電狀態變換至通電狀態，所述引力使得與第一提升閥芯51相固定的電樞進行相反的軸向運動。在變換成線圈55的不通電狀態的初始階段，首先，僅有第一提升閥芯51被推動離開它的閥座，從而第一提升閥打開。因此，第一和第二壓力管路10、11的每一個中的液壓通過形成于第二提升閥芯52中的階梯軸向孔60，61而被逐漸地釋放至儲蓄池5中，從而避免了液壓P的迅速下降，換言之，避免了轉向輔助力的迅速改變(迅速下降)。隨后，當液壓P進一步降低并且達到預定的液壓值P0時，作用在第二提升閥芯52的壓力接收部上的液壓(大致等于壓力Fp2)進一步降低。作用在第二提升閥芯52上的壓力Fp2通過第二彈簧57的彈簧偏壓Fk2而被克服，因此第二提升閥芯52被推動離開它的閥座，從而第二提升閥也被打開。因此，第一和第二連通管路12、13的每一個不通過第二提升閥芯52的階梯軸向孔60，61而直接與儲蓄池5連通。這就使得液壓P能夠被平穩地從第一和第二壓力管路10、11的每一個而釋放到儲蓄池中，從而防止液壓充滿或殘留在第一和第二壓力管路10、11的每一個中。因此，可以防止在手動轉向模式期間，由于剩余的液壓而使司機的轉向力不合適地增加。
(5)形成于第二提升閥芯52中的階梯軸向孔60，61包括第一連通孔60，它具有較小的有效橫截面面積As1并用作防止液壓迅速改變的節流孔。所述固定孔(第一連通孔60)保證通路12，13中的液壓P的平穩的減壓作用。
(6)螺線管單元50，55，58作用以便在通電狀態(線圈55通電)下將第一提升閥芯51保持在它的關閉位置，并且作用以便在不通電狀態(線圈55不通電)下將第一提升閥芯51保持在它的打開位置。因此，在動力轉向裝置出現故障時，諸如可逆轉泵故障、電動機故障、轉向力矩傳感器故障、ECU故障(包括信號線路故障或類似故障)，就肯定可以通過使螺線管單元的線圈55不通電而在儲蓄池5與第一和第二壓力管路10、11的每一個之間建立流體連通，從而保證手動轉向模式。
(7)第一止回閥7對流動言設置在通路12，13的第一連通管路12中，用于允許工質僅僅從第一壓力管路10而流入方向控制閥6中，而第二止回閥8對流動言設置在通路12，13的第二連通管路13中，用于允許工質僅僅從第二壓力管路11流入方向控制閥6中。借助于這些止回閥7，8，可以防止在正常動力轉向模式期間(或者在正常動力輔助控制模式期間)第一和第二壓力管路10、11彼此連通。
日本專利申請No.2004-063287(于2004年3月8日遞交)的全部內容被結合在此以作參考。
雖然上面是對實現本發明的優選實施方式的描述，但是應當理解本發明并不限制于所顯示和描述的這些特定的實施方式，在不脫離由下面權利要求所限定的本發明的范圍或精神的條件下可以進行各種改變和變型。
權利要求
1.一種液壓動力轉向裝置，包括適于與轉向車輪相連的轉向機構；液壓動力缸，在所述液壓動力缸內容納著一個活塞，所述活塞與所述轉向機構相連以用于轉向輔助，所述液壓動力缸具有限定在所述活塞的兩側的第一和第二液壓腔；具有一對排出口的可逆轉泵；將所述第一液壓腔與所述泵的排出口的第一個相互連通的第一流體管路；將所述第二液壓腔與所述第二排出口相互連通的第二流體管路；檢測施加在所述轉向機構上的轉向力矩的力矩傳感器；驅動所述泵的電動機；響應于根據所檢測到的轉向力矩而確定的指令信號而控制所述電動機的電動機控制電路；通路，所述第一和第二流體管路通過所述通路而彼此相互連通；方向控制閥，所述方向控制閥位于所述通路中并且具有一個提升閥機構；以及閥控制電路，所述閥控制電路在出現包括電動機故障、可逆轉泵故障、ECU故障和轉矩傳感器故障中至少一個的液壓動力轉向裝置故障時，打開所述方向控制閥，以便將所述第一和第二流體管路與所述打開的方向控制閥相連通。
2.如權利要求1所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述方向控制閥響應于施加于所述方向控制閥上的液壓而作用，從而當所施加的液壓下降時，所述方向控制閥的開啟面積增大。
3.如權利要求1所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述方向控制閥與第一連通管路、第二連通管路以及儲蓄池的的每一個相連，所述第一連通管路構成所述通路的一部分并與所述第一流體管路相連，所述第二連通管路構成所述通路的剩余部分并與所述第二流體管路相連。
4.如權利要求3所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述方向控制閥包括(i)閥套，所述閥套具有與所述儲蓄池相連通的第一軸向孔、與所述第一連通管路相連以便將所述第一軸向孔與所述第一流體管路相互連通起來的第一連通口、與所述第二連通管路相連以便將所述第一軸向孔與所述第二流體管路相互連通起來的第二連通口；(ii)可滑動地設置在所述第一軸向孔中的第一提升閥芯；(iii)可滑動地設置在所述第一軸向孔中的第二提升閥芯，它具有在兩個軸端均敞開的第二軸向孔，在第一軸端上形成有安置第一提升閥芯以阻斷第二軸向孔的第一提升閥座，并在所述第一軸端上形成一個壓力接收部，通過第一和第二流體管路、第一和第二連通管路以及第一和第二連通孔而供應的液壓被施加在所述壓力接收部上，另外在第二軸端上形成有第二提升閥部；(iv)第二提升閥座，所述第二提升閥座與所述第一軸向孔壓配合，所述第二提升閥芯位于所述第二提升閥座上以堵塞所述儲蓄池與所述第一和第二流體管路的每一個之間的流體連通；(v)回動彈簧，所述回動彈簧通常沿著一個軸向偏壓所述第二提升閥芯；(vi)電磁螺線管單元，所述電磁螺線管單元包括與第一提升閥芯固定相連的電樞以及產生引力的線圈，通過將線圈從不通電狀態變換至通電狀態，所述引力使得與第一提升閥芯固定在一起的電樞進行相反的軸向運動。
5.如權利要求4所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述形成于第二提升閥芯中的第二軸向孔具有節流孔。
6.如權利要求4所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于在線圈的通電狀態下，所述螺線管單元將所述第一提升閥芯保持在一個關閉位置上，并在所述線圈的不通電狀態下將所述第一提升閥芯保持在一個打開位置上。
7.如權利要求1所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于進一步包括第一止回閥，所述第一止回閥位于所述通路中，用于僅僅允許工質從第一流體通路流入所述方向控制閥中；以及第二止回閥，所述第二止回閥位于所述通路中，用于僅僅允許工質從第二流體通路流入所述方向控制閥中。
8.一種液壓動力轉向裝置，包括適于與轉向車輪相連的轉向機構；液壓動力缸，在所述液壓動力缸內容納著一個活塞，所述活塞與所述轉向機構相連以用于轉向輔助，所述液壓動力缸具有限定在所述活塞的兩側的第一和第二液壓腔；具有一對排出口的可逆轉泵；將所述第一液壓腔與所述泵的排出口的第一個相互連通的第一流體管路；將所述第二液壓腔與所述第二排出口相互連通的第二流體管路；驅動所述泵的電動機；控制所述電動機的電動機控制電路；通路，所述第一和第二流體管路通過所述通路而彼此相互連通；方向控制閥，所述方向控制閥位于所述通路中，并且具有一個提升閥機構以及與所述提升閥機構相連的電磁螺線管單元；以及閥控制電路，所述閥控制電路在出現包括電動機故障和可逆轉泵故障的至少一個的液壓動力轉向裝置故障時，將閥打開信號輸出至所述螺線管單元，用于沿著打開所述方向控制閥的方向而操作所述方向控制閥。
9.如權利要求8所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述方向控制閥響應于施加于所述方向控制閥上的液壓而作用，從而當所施加的液壓下降時，所述方向控制閥的開啟面積增加。
10.如權利要求8所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述方向控制閥與第一連通管路、第二連通管路以及儲蓄池的每一個相連，所述第一連通管路構成所述通路的一部分并與所述第一流體管路相連，所述第二連通管路構成所述通路的剩余部分并與所述第二流體管路相連。
11.如權利要求10所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述方向控制閥包括(i)閥套，所述閥套具有與所述儲蓄池相連通的第一軸向孔、與所述第一連通管路相連以用于將所述第一軸向孔與所述第一流體管路相連通的第一連通口、與所述第二連通管路相連以用于將所述第一軸向孔與所述第二流體管路相連通的第二連通口；(ii)可滑動地設置在所述第一軸向孔中的第一提升閥芯；(iii)可滑動地設置在所述第一軸向孔中的第二提升閥芯，所述第二提升閥芯具有在兩個軸端均敞開的第二軸向孔，并在第一軸端上形成有安置第一提升閥芯以阻斷第二軸向孔的第一提升閥座，還在所述一個軸端上形成有一個壓力接收部，通過第一和第二流體管路、第一和第二連通管路以及第一和第二連通口而供應的液壓被施加在所述壓力接收部上，另外還在第二軸端上形成一個第二提升閥部；(iv)第二提升閥座，所述第二提升閥座與所述第一軸向孔壓配合，所述第二提升閥芯位于所述第二提升閥座上以便堵塞所述儲蓄池與第一和第二流體管路的每一個之間的流體連通；(v)回動彈簧，所述回動彈簧通常沿著一個軸向偏壓所述第二提升閥芯；(vi)電磁螺線管單元，所述電磁螺線管單元包括與所述第一提升閥芯固定相連的電樞以及產生引力的線圈，通過將線圈從不通電狀態變換至通電狀態，所述引力使得與所述第一提升閥芯固定在一起的電樞進行相反的軸向運動。
12.如權利要求11所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述形成于第二提升閥芯中的第二軸向孔具有節流孔。
13.如權利要求11所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于在線圈的通電狀態下，所述螺線管單元將所述第一提升閥芯保持在一個關閉位置上，并在所述線圈的不通電狀態下將所述第一提升閥芯保持在一個打開位置上。
14.如權利要求8所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于進一步包括第一止回閥，所述第一止回閥位于所述通路中，用于僅僅允許工質從第一流體管路流入所述方向控制閥中；以及第二止回閥，所述第二止回閥位于所述通路中，用于僅僅允許工質從第二流體管路流入所述方向控制閥中。
15.一種液壓動力轉向裝置，包括適于與轉向車輪相連的轉向機構；液壓動力缸，在所述液壓動力缸內容納著一個活塞，所述活塞與所述轉向機構相連以用于轉向輔助，所述液壓動力缸具有限定在所述活塞的兩側的第一和第二液壓腔；具有一對排出口的可逆轉泵；將所述第一液壓腔與所述泵的排出口的第一個相互連通的第一流體管路；將所述第二液壓腔與所述第二排出口相互連通的第二流體管路；用于檢測施加在所述轉向機構上的轉向力矩的傳感器裝置；驅動所述泵的電動機；響應于根據所檢測到的轉向力矩而確定的指令信號而控制所述電動機的電動機控制裝置；通路，所述第一和第二流體管路通過所述通路而彼此相互連通；方向控制閥裝置，所述方向控制閥裝置位于所述通路中并且具有至少一個提升閥機構；以及閥控制裝置，所述閥控制裝置在出現包括電動機故障和可逆轉泵故障的至少一個的液壓動力轉向裝置故障時，保持所述提升閥機構離開閥座并開啟，以便在所述第一和第二流體管路之間建立流體連通，并在液壓動力轉向裝置沒有故障時將所述提升閥機構保持在閥座上并關閉，以便堵塞所述第一和第二流體管路之間的流體連通。
16.如權利要求15所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述方向控制閥進一步包括第一止回閥，所述第一止回閥位于所述通路中，用于僅僅允許工質從第一流體管路流入所述提升閥機構中；以及第二止回閥，所述第二止回閥位于所述通路中，用于僅僅允許工質從第二流體管路流入所述提升閥機構中。
17.如權利要求16所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述提升閥機構具有與一個儲蓄池相連通的泄口、與所述第一止回閥的出口相連的第一連通口、與所述第二止回閥的出口相連的第二連通口；在出現液壓動力轉向裝置故障時，所述閥控制裝置將所述提升閥機構保持得離開閥座并開啟，用于通過經由泄口而將在旁路中填充的液壓釋放到所述儲蓄池中，從而建立所述第一和第二流體管路之間的流體連通，其中所述旁路被限定在所述第一連通口與所述第一止回閥的出口之間以及在所述第二連通口與所述第二止回閥的出口之間。
18.如權利要求17所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于在液壓動力轉向裝置沒有故障時，所述閥控制裝置將所述提升閥機構保持成位于閥座上并關閉，用于通過將在所述旁路中填充的液壓保持在一個大致相應于第一和第二流體管路中的工質的壓力水平的壓力值，從而堵塞所述第一和第二流體管路之間的流體連通。
19.如權利要求18所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述提升閥機構響應于在所述旁路中所填充的液壓而作用，從而當所述液壓下降時，所述提升閥機構的開啟面積增加。
20.如權利要求19所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于所述提升閥機構具有雙提升閥結構，所述雙提升閥結構包括閥套，所述閥套具有第一軸向孔、泄口以及第一和第二連通口；第一彈簧偏壓的螺線管激勵的提升閥芯，所述第一提升閥芯可滑動地設置在所述第一軸向孔中；所述第一提升閥芯的一個軸向運動根據螺線管引力、通過在旁路中所填充的液壓與泄口中的液壓之間的壓差而作用在第一提升閥芯上的壓力、以及第一回動彈簧的反作用力的總力而確定；以及第二提升閥芯，所述第二提升閥芯可滑動地設置在所述第一軸向孔中并且與所述第一提升閥芯軸向對準，并且具有在兩個軸端均敞開的第二軸向孔，在第一軸端上形成有安置第一提升閥芯以阻斷第二軸向孔的第一敞開端的第一提升閥座，還在所述第一軸端上形成有一個壓力接收部，在所述旁路中所填充的液壓被施加在所述壓力接收部上，另外在第二軸端上形成有一個第二提升閥部，所述第二提升閥部具有與所述泄口相連通的第二軸向孔的第二敞開端；所述第二提升閥芯的軸向運動根據從第一提升閥芯施加到第二提升閥芯上的軸向力、通過在旁路中所填充的液壓與泄口中的液壓之間的壓差而作用在第二提升閥芯上的壓力、以及第二回動彈簧的反作用力的總力而確定。
21.如權利要求20所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于形成于所述第二提升閥芯中的第二軸向孔具有一個節流孔，所述節流孔的有效橫截面面積比所述泄口的有效橫截面面積要小。
22.如權利要求21所述的液壓動力轉向裝置，其特征在于當發生液壓動力轉向裝置故障時，在從螺線管通電狀態轉變成螺線管不通電狀態的第一轉換時刻，所述第一提升閥芯從關閉位置變換成打開位置，并且在旁路中所填充的液壓開始下降；以及在與第一轉換時刻具有一個時間延遲的第二轉換時刻，這時在旁路中所填充的液壓下降至低于一個預定的液壓值，所述第二提升閥芯從關閉位置變換成打開位置。
全文摘要
在應用動力缸的一種液壓動力轉向裝置中，所述動力缸內容納著一個活塞，所述活塞與一個轉向機構相連以用于轉向輔助，所述動力缸具有限定在活塞兩側的第一和第二液壓腔，液壓通過所述第一和第二流體管路而供應到相應的液壓腔中。設置一個通路以便經由所述通路而將所述第一和第二流體管路連通起來。設置在所述通路中的一個方向控制閥具有一個提升閥機構，在發生液壓動力轉向裝置故障時，所述提升閥機構被轉換至閥開啟位置，以便將所述第一和第二流體管路與所述開啟的提升閥機構相連通。
文檔編號B62D5/06GK1666917SQ20051005307
公開日2005年9月14日 申請日期2005年3月7日 優先權日2004年3月8日
發明者橫田忠治, 添田淳 申請人:株式會社日立制作所