动力转向装置.pdf

一种动力转向装置包括，液压动力缸，以及靠电动机驱动并且靠左右流体通道与动力缸的左右压力室相连的双向泵。第一和第二流体通道布置为使得第一和第二流体通道中的压力损失基本上彼此相等。

1、  一种动力转向装置，包括：
液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；
双向泵，其包括第一和第二出口，向动力缸提供液压；
第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；
第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连，
电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；
转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及
电动机控制部分，其根据转向负载控制电动机；
其中，使得第一和第二流体通道的压力损失基本上彼此相等。

2、  如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于，第一流体通道的压力损失和第二流体通道的压力损失之间的差别就转向转矩而言小于或等于0.5N·m。

3、  如权利要求1或2所述的动力转向装置，其特征在于，还包括修正部分，以使得第一和第二流体通道(91、92)的压力损失基本上彼此相等。

4、  如权利要求3所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分包括在第一和第二流体通道的至少一个中形成的转弯；第一和第二流体通道中的一个是比另一个更长的流体通道，而第一和第二流体通道中的另一个是比较长通道更短的通道；并且较长通道中的转弯数量少于较短通道中的转弯数量。

5、  如权利要求3所述的动力转向装置，其特征在于，电动机控制部分构造成产生电动机驱动信号以根据转向负载驱动电动机；并且修正部分构造成修正电动机驱动信号，以为第一和第二流体通道中压力损失较大的那个流体通道增加泵的排出压力。

6、  如权利要求3所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分包括布置在第一和第二流体通道的一个中的可变节流部分，该可变节流部分被布置为根据温度条件来改变可变节流部分的开口面积，从而使得第一和第二流体通道的压力损失相等。

7、  如权利要求6所述的动力转向装置，其特征在于，第一和第二流体通道中的一个为布置在包括热源的环境中的受热影响通道，从而使得该受热影响通道中的液压流体的温度会高于第一和第二流体通道中另一个的液压流体温度；并且可变节流部分布置在该受热影响通道中。

8、  如权利要求6所述的动力转向装置，其特征在于，该动力转向装置还包括温度条件传感器，以探测影响液压流体运动粘度的温度条件，并且可变节流部分布置为根据温度条件传感器所探测到的温度条件改变开口面积。

9、  如权利要求3所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分构造成根据影响液压流体运动粘度的操作条件而改变第一和第二流体通道中至少一个的压力损失。

10、  如权利要求3所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分用于使得第一和第二流体通道的温度条件相同。

11、  如权利要求10所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分包括冷却装置，以降低第一和第二流体通道的一个中的油温，从而使得第一和第二流体通道中的油温相同。

12、  如权利要求10所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分包括加热装置，以升高第一和第二流体通道的一个中的油温，从而使得第一和第二流体通道中的油温相同。

13、  如权利要求10所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分包括布置在第一和第二流体通道之间的导热装置，该导热装置被布置为将热能从第一和第二流体通道中的一个传导到另一个。

14、  如权利要求13所述的动力转向装置，其特征在于，导热装置为布置在第一和第二流体通道之间的热交换器。

15、  如权利要求10所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分包括布置在连接第一和第二流体通道的连接通道中的控制阀，以及打开控制阀并驱动电动机使得液压流体通过在第一和第二流体通道之间的连接通道循环的循环指令部分。

16、  如权利要求9所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分包括为第一和第二流体通道中更靠近热源的那个流体通道设置的隔热元件。

17、  如权利要求3所述的动力转向装置，其特征在于，修正部分包括布置在第一和第二流体通道较短的那个流体通道中的节流部分。

18、  如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于，第一和第二流体通道长度基本上相等。

19、  如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于，第一流体通道中的转弯数量等于第二流体通道中的转弯数量。

20、  如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于，第一和第二流体通道的材料相同。

21、  如权利要求18～20中任一项所述的动力转向装置，其特征在于，第一和第二流体通道相对于将动力缸平分为左右均等两半的假想中平面为不对称的。

22.  如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于，第一和第二流体通道中较长的那个通道中的转弯数量小于第一和第二流体通道中较短的那个通道中的转弯数量。

23、  如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于，第一和第二流体通道中较长的那个通道的横截面尺寸大于第一和第二流体通道中较短的那个通道的横截面尺寸。

24、  如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于，在第一和第二流体通道中较短的那个通道中设置节流部分。

25、  如权利要求1所述的动力转向装置，其特征在于，液压动力缸包括缸筒，可滑动地容纳在缸筒中并且布置为隔开第一和第二压力室的活塞，在第一压力室中从活塞伸出的第一杆，以及在第二压力室中从活塞伸出的第二杆；第一和第二流体通道中的一个为压力损失小于另一个通道的低损失通道，并且第一和第二杆中的一个为横截面尺寸大于另一个的较粗的杆；并且低损失通道与较粗杆在其中延伸的压力室相连接。

26、  一种动力转向装置，包括：
液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；
双向泵，其包括第一和第二出口，向动力缸提供液压；
第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；
第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连，
电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；
转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及
电动机控制部分，其根据转向负载发出电动机驱动信号以控制电动机，
电动机控制部分构造成修正电动机驱动信号，以增加从双向泵排出到第一和第二流体通道中压力损失比另一个更大的那个之中的泵排出压力。

27、  一种装置，包括：
液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；
双向泵，其包括第一和第二出口，向动力缸提供液压；
第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；
第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连，
电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；
转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及
电动机控制部分，其根据转向负载发出电动机驱动信号以控制电动机，
第一和第二流体通道布置为使得第一流体通道中的油温基本上等于第二流体通道中的油温。

28、  如权利要求27所述的装置，其特征在于，第一和第二流体通道布置为使得第一流体通道的热环境与第二流体通道的热环境大致彼此相同。

29、  如权利要求28所述的动力转向装置，其特征在于，第一和第二流体通道放置在车辆的发动机舱中的热源附近。

30、  如权利要求27所述的装置，其特征在于，动力转向装置包括温度调节装置，以调节第一和第二流体通道中至少一个的油温，使得第一和第二流体通道的温度条件相同。

31、  如权利要求30所述的装置，其特征在于，温度调节装置包括冷却装置，冷却第一和第二流体通道中的一个，从而使得第一和第二流体通道的温度条件相同。

32、  如权利要求30所述的装置，其特征在于，温度调节装置包括加热装置，加热第一和第二流体通道中的一个，从而使得第一和第二流体通道的温度条件相同。

33、  如权利要求30所述的装置，其特征在于，温度调节装置包括导热装置，将热量从第一和第二流体通道中的一个传导到另一个，从而使得第一和第二流体通道的温度条件相同。

34、  如权利要求33所述的装置，其特征在于，导热装置为布置在第一和第二流体通道之间的热交换器。

35、  如权利要求33所述的装置，其特征在于，导热装置包括布置在连接第一和第二流体通道的连接通道中的连接阀，并且该连接阀布置为打开连接通道使得液压流体在第一和第二流体通道之间循环，从而使得第一和第二流体通道的温度条件相同。

36、  如权利要求35所述的装置，其特征在于，动力转向装置还包括循环指令部分，以根据第一和第二流体通道中至少一个的温度条件打开连接阀并驱动电动机。

37、  如权利要求36所述的装置，其特征在于，动力转向装置还包括循环指令部分，以当第一和第二流体通道中的油温差别大于或等于预定值的时候，打开连接阀并驱动电动机。

38、  如权利要求30所述的装置，其特征在于，第一和第二流体通道放在车辆的发动机舱中，并且温度调节装置包括为第一和第二流体通道中更靠近发动机舱中热源的那一个提供的隔热元件。

39、  如权利要求27所述的装置，其特征在于，该装置为包括有布置在车辆发动机舱中的热源的车辆，并且第一和第二流体通道布置在发动机舱中，以使得第一和第二流体通道中的至少一个受到热源的热影响。

40、  一种装置，包括：
液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；
双向泵，其包括第一和第二出口，向动力缸提供液压；
第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；
第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连，
电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；
转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及
电动机控制部分，其根据转向负载发出电动机驱动信号以控制电动机，
第一和第二流体通道中的一个为较热的通道，其放置的周围环境会使得较热通道中的油温高于第一和第二流体通道中的另一个中的油温，并且较热通道的压力损失大于第一和第二流体通道中另一个的压力损失。

41、  如权利要求40所述的装置，其特征在于，动力转向装置还包括布置在较热通道中的可变节流部分，并且该可变节流部分布置为随着较热通道中油温的增加而减小开口尺寸。

42、  如权利要求41所述的装置，其特征在于，动力转向装置还包括节流控制部分，以根据代表较热通道中油温的参数来控制可变节流部分的开口程度。

43、  一种装置，包括：
液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；
双向泵，其包括第一和第二出口，向动力缸提供液压；
第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；
第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连，
电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；
转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及
电动机控制部分，其根据转向负载发出电动机驱动信号以控制电动机，
第一和第二流体通道中的一个布置为使得通道中的压力损失根据通道的温度条件而变化。

动力转向装置
技术领域
本发明涉及一种动力转向装置。
背景技术
日本专利临时公开No.2004-306721公开了一种动力转向系统，其包括液压动力缸、双向泵以及电动机，电动机用于选择性地沿向前方向或反向方向驱动泵，从而选择性地给动力缸的左右压力室供给液压。
发明内容
在上述类型的动力转向系统中，如果左右辅助转向转矩不相等，转向感觉会不自然。通常，很难对称地布置用于连接动力缸左右压力室的左右管，使得双向泵两侧对称。
本发明的目的是提供一种动力转向装置，以在不使布置的自由度变差的情况下防止转向的感觉变差。
根据本发明的一个方面，一种动力转向装置包括：液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；双向泵，其包括第一和第二出口，以向动力缸提供液压；第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连；电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及电动机控制部分，其根据转向负载控制电动机。使得第一和第二流体通道的压力损失基本上彼此相等。
根据本发明的另一方面，一种动力转向装置包括：液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；双向泵，其包括第一和第二出口，以向动力缸提供液压；第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连；电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及电动机控制部分，其根据转向负载发出电动机驱动信号以控制电动机。电动机控制部分构造成修正电动机驱动信号，以增加从双向泵排出到第一和第二流体通道中压力损失比另一个更大的那个之中的泵排出压力。
仍然根据本发明的另一方面，一种动力转向装置包括：液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；双向泵，其包括第一和第二出口，以向动力缸提供液压；第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连；电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及电动机控制部分，其根据转向负载发出电动机驱动信号以控制电动机。第一和第二流体通道布置为使得第一流体通道中的油温基本上等于第二流体通道中的油温。
仍然根据本发明的另一方面，一种动力转向装置包括：液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；双向泵，其包括第一和第二出口，以向动力缸提供液压；第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连；电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及电动机控制部分，其根据转向负载发出电动机驱动信号以控制电动机。第一和第二流体通道中的一个为较热的通道，其要放置的周围环境会使得较热通道中的油温高于第一和第二流体通道中的另一个，并且较热通道的压力损失大于第一和第二流体通道中另一个的压力损失。
仍然根据本发明的另一方面，一种动力转向装置包括：液压动力缸，其包括第一和第二流体压力室以辅助转向机构；双向泵，其包括第一和第二出口，以向动力缸提供液压；第一流体通道，其将双向泵的第一出口与动力缸的第一压力室相连；第二流体通道，其将双向泵的第二出口与动力缸的第二压力室相连；电动机，其在向前和反向中的一个方向上驱动双向泵；转向负载传感部分，其确定转向机构的转向负载；以及电动机控制部分，其根据转向负载发出电动机驱动信号以控制电动机。第一和第二流体通道中的一个布置为根据通道的温度条件而变化通道中的压力损失。
附图说明
图1的示意图示出了根据本发明第一实施例的动力转向装置。
图2的示意图示出了图1动力转向装置的主要部分。
图3的图表示出了转向角和转向转矩之间关系，以用来解释第一
实施例。
图4的示意图示出了根据本发明第二实施例的动力转向装置的主要部分。
图5的示意图示出了根据本发明第三实施例的动力转向装置的主要部分。
图6的示意图示出了根据本发明第四实施例的动力转向装置的主要部分。
图7的示意图示出了根据本发明第五实施例的动力转向装置的主要部分。
图8地示意图示出了根据本发明第六实施例的动力转向装置的主要部分。
图9的示意图示出了根据本发明第七实施例的动力转向装置的主要部分。
图10的流程图示出了根据本发明第七实施例的第一个实际示例中的驱动信号修正程序。
图11的流程图示出了根据本发明第七实施例的第二个实际示例中的驱动信号修正程序。
图12的示意图示出了根据本发明第八实施例的动力转向装置的主要部分。
图13的示意图示出了根据本发明第九实施例的动力转向装置的主要部分。
图14的示意图示出了根据本发明第十实施例的动力转向装置的主要部分。
图15的示意图示出了根据本发明第十一实施例的动力转向装置的主要部分。
图16的示意图示出了根据本发明第十二实施例的动力转向装置的主要部分。
图17的示意图示出了根据本发明第十三实施例的动力转向装置的主要部分。
图18的流程图示出了图17的装置进行的油循环控制程序。
图19的示意图示出了根据本发明第十四实施例的动力转向装置的主要部分。
图20的示意图示出了根据本发明第十五实施例的动力转向装置的主要部分。
图21的流程图示出了根据本发明第十五实施例第一实际示例中的节流控制程序。
图22的示意图示出了根据第十五实施例的第二实际示例的动力转向装置的主要部分。
图23的示意图示出了根据第十五实施例的第三实际示例的动力转向系统的主要部分。
具体实施方式
图1示意性地示出了装备了根据本发明第一实施例的动力转向装置或系统的车辆的一部分。转向机构包括由车辆驾驶者操作的方向盘1，以及连接方向盘1的转向轴2。在转向轴2的下部设置有转向转矩传感器11，用来探测驾驶者的转向转矩。转矩传感器11可以作为转向负载传感部分的主要部件。布置了齿条齿轮机构3用来根据驾驶者输入给方向盘1的驾驶者转向操作量来轴向地移动齿条轴5。
齿条轴5的两端分别通过拉杆6与车辆的可转向轮7相连。当齿条轴5轴向移动的时候，转向机构使得轮7转向，从而根据齿条轴5的移动量而产生想要的转向角。液压动力缸4布置了，用来辅助齿条轴5的轴向推力，从而辅助驾驶者的转向操作。
动力缸4包括第一压力室41、第二压力室42以及活塞43，该活塞43将缸筒内部分为第一和第二压力室41和42并且靠液压移动齿条轴5。第一流体通道91连接着第一压力室41，而第二流体通道92连接着第二压力室42。
靠电动机8驱动的双向泵9包括第一和第二泵出口，第一和第二泵出口分别连接着第一和第二流体通道91和92。常开型的故障保护阀12通过分别从第一和第二流体通道91和92分岔开的第一和第二分支通道93和94而连接在第一和第二流体通道91和92之间，第一和第二分支通道93和94形成连接通道。在系统故障的情况下，故障保护阀12打开由第一和第二分支通道93和94构成的连接通道，从而通过该连接通道连接动力缸4的第一和第二压力室41和42。
控制单元10与转矩传感器11相连以接收转矩传感器信号，并且用于根据转矩传感器信号计算需要的辅助力。控制单元10计算出对应于这个辅助力的目标电动机电流，并且根据基于实际电动机电流与目标电动机电流之间偏差的PID控制动作，产生电流指令(电动机驱动信号)。在PID控制系统中，控制量被设定为等于比例项、积分项和微分项的总和。比例项是随着偏差增大而增大的部分。积分项是根据输入值总和而输出的部分，而微分项是根据输入变化(响应)的时间率而输出的部分。
在系统启动的时候，故障保护阀12由指令信号被置于切断第一和第二分支通道93和94之间连接的状态。在这个正常状态中，如果输入了转向转矩如图1中所示向右移动齿条轴5，控制单元10靠产生电动机控制信号而控制电动机8向着一个方向(在这个实例中为正向)从第二压力室42吸油并将油供给到第一压力室41中，从而在第一和第二压力室41和42之间产生压力差，为驾驶者的转向转矩提供辅助。另一方面，如果输入转向转矩向左移动齿条轴5，控制单元10靠产生电动机控制信号而向相反方向控制电动机8，从而以同样的方式为驾驶者的转向转矩产生辅助。
当控制单元10判断出在系统中具有故障的时候，控制单元10会停止给电动机8的驱动信号，并切断给故障保护阀12的电流，以连接第一和第二分支通道93和94。如果驾驶者在这种故障保护状态中转动方向盘1，活塞43会在动力缸4中移动，并且油会通过故障保护阀12在第一和第二压力室41和42之间自由流动，从而使得驾驶者可以在手动转向模式中在无动力辅助下将车辆转向。
图2示意性地示出了图1动力转向系统的的主要部分。第一流体通道91的压力损失和第二流体通道92的压力损失被设置为基本上彼此相等。在这个实例中，第一和第二流体通道91和92的长度基本上彼此相等。
通常，管路中的压力损失是表示当油在预定的压力下以预定的流量供给进入管子入口的时候，因为工作油粘度的影响、由于管路中转弯导致的运动动量损失等而在管子出口处产生的压降。通常，压降(压力损失)由下面的公式表示。
管子中的压力损失ΔP1(kgf/cm²)：
ΔP1＝128×{(v×0.01×γ/(980×1000))×(L1/10)}/(π×(r/10)⁴×Q)
弯曲部分中的压力损失ΔP2(kgf/cm²)：
ΔP2＝{(ξb×(Q/(r/10)²×π/4)²×(γ/1000))}×m1
缸塞部分中的压力损失ΔP3(kgf/cm²)：
ΔP3＝{(ηb×(Q/(φ/10)²×π/4)²/(2×980)}×(γ/1000)
总的压力损失ΔP：
ΔP＝ΔP1+ΔP2+ΔP3
在这些公式中，v是油的运动粘度(cSt(在40℃))；γ是油的密度(g/cm³(在15℃))；L1是管子的长度(mm)；r是管子的内直径(mm)；Q是流量(cm³/s)；ξb，ηb是管子和塞的损失系数；m1是90°转弯(弯曲部)的数量；φ是塞的内直径(mm)。缸塞部分是在管子和缸之间的连接部分中设置的一部分。
因此，通过使第一流体通道91的ΔP和第二流体通道92的ΔP基本上彼此相等，可以使得第一和第二流体通道91和92的压力损失基本上彼此相等。在第一实施例的这个示例中，第一和第二流体通道91和92管子长度基本上相等。另外，第一流体通道91中的转弯数量等于第二流体通道92中的转弯数量。(这种情况中，转弯用作修正部分使得第一和第二流体通道(91，92)的压力损失基本上彼此相等。在这个示例中，压力损失由下面的公式表示。
ΔP＝λ×(l/d)×(V²/2g)+(m×ξ)×(V²/2g)
在这个公式中，入是管子的摩擦系数；l是管子长度：d是管子内直径；V是平均流体速度(m/s)；g是重力加速度(9.81m/s²)；m是转弯的数量；ξ是转弯的摩擦系数。
图3示出了转向角和转向转矩之间的关系。通常，调节或调整动力转向系统以产生辅助转矩，从而使得转向转矩在3～5N·m的范围之内。在这种情况中，当向左转向操作的转向力和向右转向操作的转向力之间的差别大于0.5N·m的时候，一般驾驶者会有不自然的感觉。因此，在这个示例中，第一和第二流体通道91和92被设计为使得第一和第二流体通道91和92中的压力损失之间的差别小于或等于0.5N·m。因此，这种动力转向系统可以提供稳定的动力辅助而不会产生不自然的感觉。
如果尽管第一和第二流体通道91和92的管子长度和转弯数量相同，而左右转向转矩的差别仍然大于0.5N·m，那么可选择在第一和第二流体通道91和92接收更大的辅助转矩的一个中增加转弯的数量。(这种情况中，转弯作为修正部分。)这样，可以靠调整第一和第二流体通道91和92中的转弯数量以避免不自然的转向感觉。
根据这个实施例的动力转向系统采用由电动机8驱动向前或反向的双向泵9。这种类型的动力转向系统与常规的使用回转阀的动力转向系统在下述几点不同。在回转阀型的动力转向系统中，泵一直靠发动机驱动，并且其油压总是供给到扭力杆附近设置的回转阀中。扭力杆布置在齿条齿轮传动机构的附近，当回转阀根据转向转矩改变开口程度的时候，就将所需的辅助转矩供给到动力缸。因此，回转阀靠单一的流体通道与泵的压力源相连，从而使得从压力源供给的向左转向和向右转向之间的液压力差别不大。
与之相比，在第一实施例的动力转向系统的情况中，泵是靠电动机根据需要进行驱动，因此压力源可以降低发动机的负载。另外，液压力是从单一的压力源直接供给到两个不同的部分(也就是，第一和第二压力室41和42)。当用于安装电动机8和双向泵9的位置选择受到限制的时候，两个流体通道会很长并且向左和向右转向操作之间的转向感觉会不同。根据第一实施例的布置可以改善左右转向的感觉。在第一实施例中，可以采用不对称布置，其中第一和第二流体通道91和92相对于将动力缸平分为左右均等两半的假想中平面为不对称。
图4示出了根据本发明第二实施例的动力转向系统的主要部分。该系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复说明。在第一实施例中，第一和第二流体通道91和92各自都是单根均匀的管子或管道。在第二实施例的情况中，第一和第二流体通道91和92各自都包括：由刚性管制成的上游段91a或92a，在这个实例中此刚性管为钢管并且连接着双向泵9；由柔性管制成的中间段91b或92b，在这个实例中此柔性管例如为橡胶软管；以及由刚性管制成的下游段91c或92c，此刚性管为钢管并连接着动力缸4。
第一和第二流体通道91和92用相同的材料制成，以便使得第一和第二流体通道91和92之间的压力损失相等并改善转向感觉。在这个实例中，第一流体通道91的三段91a、91b和91c的材料分别与第二流体通道92的三段92a、92b和92c的材料相同。
图5示出了根据第三实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在第三实施例中，第一和第二流体通道91和92的弯曲部分或转弯的数量不同以使得压力损失相等。在图5的示例中，第一流体通道91比第二流体通道92短，并且在第一流体通道91中形成的转弯数量大于第二流体通道92中的转弯数量。在这个示例中，较短的第一流体通道91包括四个转弯(90°弯曲部)，而较长的第二流体通道92包括两个转弯(90°弯曲部)。较短的第一流体通道91中转弯的数量为四个，而较长的第二流体通道92中转弯的数量为两个。
在第一流体通道91的情况中，由于通道长度造成的压力损失较小，但是由于转弯造成的压力损失较大。另一方面，在第二流体通道92的情况中，由于通道长度造成的压力损失较大，但是由于转弯造成的压力损失较小。因此，可以根据通道的长度调整至少一个通道中转弯的数量使得第一和第二流体通道91和92之间的压力损失相等。转弯的数量并不仅限于图中示例所示的数量。
图6示出了根据第四实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在图6所示的示例中，第一流体通道91较细并较短，而第二流体通道92较粗并较长。
因此，第一和第二流体通道91和92中较长一个(图6情况中的92)的内部横截面大小或者内部直径设置为比较短通道(图6中的91)的更大。
在较短的第一流体通道91中，由于管子长度造成的压力损失较小，但是由于管子横截面尺寸较小造成的压力损失较大。在较长的第二流体通道92中，由于管子长度造成的压力损失较大，但是由于管子横截面尺寸较大造成的压力损失较小。因此，可以通过调整通道开口的大小和/或通道的长度使得第一和第二流体通道91和92之间的压力损失相等并改善转向的感觉。
图7示出了根据第五实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在这个实施例中，在第一和第二流体通道91和92中较短的一个中提供了节流部分(或孔)。在图7所示的示例中，第一流体通道91比第二流体通道92更短，并在较短的第一流体通道91中提供了节流部分91d(其可以作为修正部分的主要部件)。
在较短的第一流体通道91中，由于通道长度造成的压力损失较小，但是靠节流部分91d增加了压力损失。在较长的第二流体通道92中，由于通道长度造成的压力损失较大，但是第二流体通道92没有节流部分。因此，可以通过使用至少一个节流部分使得第一和第二流体通道91和92之间的压力损失相等。
图8示出了根据第六实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。使得动力缸4的第一和第二压力室41和42之间的杆横截面大小不同，从而改善转向感觉。在图8所示的示例中，第一流体通道91较短而第二流体通道92较长，而在第一压力室41中延伸的第一齿条轴5a比在动力缸4的第二压力室42中延伸的第二齿条轴5b更粗。在这个示例中，使得第一齿条轴5a的杆直径相比第二齿条轴5b的标准直径更大，从而第一压力室41中活塞43的压力承受面积减小。使得活塞43在第一压力室41中用于承受流体压力的面积A1小于活塞43在第二压力室42中用于承受流体压力的面积A2(A1＜A2)。
因此，通过增加杆直径，与压力损失较小的流体通道91或92相连的压力室中的活塞43的压力承受面积与相反侧的压力承受面积相比而被减小。在较短的第一流体通道91中，由于通道长度造成的压力损失较小，但是减小了压力承受面积A1从而减小了活塞42的推力。另一方面，在较长的第二流体通道92中，由于通道长度造成的压力损失较大，但是使得压力承受面积A2大于A1从而增加了第二压力室42中产生的推力。这样，可以通过调整活塞43左右侧上的压力承受面积而改善转向的感觉。
图9示出了根据第七实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在这个实施例中，控制单元10改变了驱动电动机8的电动机驱动信号以便补偿第一和第二流体通道91和92之间的压力损失的差别。在图9所示的示例中，第一流体通道91比第二流体通道92更短，控制单元10根据第一和第二流体通道91和92之间压力损失的差别而改变电动机驱动信号。在这个实施例中，控制单元10作为修正部分的主要部件。相比第一至第六实施例采用机械结构修正，第七实施例采用了控制程序进行修正。
图10示出了根据本发明第七实施例的第一个实际示例。控制单元10根据从转矩传感器11传送的转矩信号T计算目标电动机电流。在第一实际示例中，控制单元10用于修正转矩信号T。
图10以流程图的形式示出了驱动信号修正程序。在图10所示的示例中，右侧的压力损失较大，而左侧的压力损失较小。在步骤101，控制单元10靠从转矩传感器11接收转矩信号T探测转向转矩。在步骤102，控制单元10对转矩信号T进行过滤操作(filtering operation)从而产生控制转矩信号Tf。在步骤103，控制单元10检查控制转矩信号Tf的转向方向。在向右转向的情况下(向第一压力室41供应液压)控制单元10从步骤103进行到步骤105；而在向左转向的情况下(向第二压力室42供应液压)进行到步骤104。在步骤104，控制单元10不进行修正地输出控制转矩信号Tf。在步骤105，控制单元10输出了控制转矩信号Tf乘以修正系数A(A＞1.0)而获得的值。在从步骤104或105到达的步骤106中，控制单元10由步骤104或105确定的控制转矩信号Tf计算出目标电动机电流(电动机驱动信号)，从而进行动力辅助控制。这样，这个实际示例中的动力转向系统可以通过修正控制转矩信号Tf而改善转向感觉。
图11示出了根据本发明第七实施例的第二个实际示例。在图11所示的示例中，右侧的压力损失较大，而左侧的压力损失较小。在控制电动机8中，控制单元10根据基于目标电动机电流和实际电动机电流之间偏差的PID控制动作而产生电动机驱动信号。当油压通过具有较大压力损失的第二流体通道92供应给第二压力室42的时候，控制单元10使用修正项修正压力的延迟。在这个示例中，这个示例的控制单元10被构造成通过修正微分增益而修正微分项，从而补偿延迟。
图11以流程图的形式示出了驱动信号修正程序。在步骤201，控制单元10靠从转矩传感器11接收转矩信号T而探测出转向转矩。在步骤202，控制单元10检查转矩信号的转向方向。在向右转向的情况下(向第一压力室41供应液压)控制单元10从步骤202进行到步骤204；而在向左转向的情况下(向第二压力室42供应液压)进行到步骤203。在步骤203，控制单元10对转矩信号T进行过滤操作从而产生出控制转矩信号Tf。在步骤204，控制单元10通过对转矩信号T进行过滤操作并增加微分项的微分增益从而产生控制转矩信号Tf。在从步骤203或204到达的步骤205中，控制单元10由步骤203或204确定的控制转矩信号Tf计算出目标电动机电流(电动机驱动信号)，从而进行动力辅助控制。
这样，这个实际示例的动力转向系统可以通过在压力损失较大的那侧上增加微分项来防止响应延迟，从而改善转向的感觉。因此，控制单元10被构造成修正电动机驱动信号，以便在压力损失较大的那侧上增加泵的排出压力。由于第一流体通道较短，压力损失较小，所以控制单元10不进行修正而输出电动机驱动信号。另一方面，由于第二流体通道92较长，压力损失较大，所以控制单元10将电动机驱动信号修正为更大的值。这样，这个示例中的动力转向系统可以使得向左和向右转向操作之间的转向转矩相等，改善转向的感觉。
图12示出了根据第八实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在这个实施例中，第一和第二流体通道91和92被放置得尽可能远离热源30，以便不会有来自热源30的影响作用到第一和第二流体通道91和92上。
液压油的压力损失包括作为参数的油的运动粘度，并且运动粘度根据温度变化很大。因此，如果有影响从热源30只作用到第一和第二流体通道91和92中的一个上，那么只有受到热影响的那个通道中的油的运动粘度会变低，并且由于泄漏增加和其他因素，油会变得无法产生足够的压力。通常，动力转向系统安装在机动车辆的发动机舱中，与各种热源例如发动机和排气管等布置在一起。因此，在这个实施例中，左和右侧上的第一和第二流体通道91和92布置为使得第一流体通道91和热源30之间的距离增大，并且使得第二流体通道92与热源30之间的距离增大，并且使得右和左侧上的第一和第二流体通道91和92的温度环境或热环境平衡，从而使得第一和第二流体通道91和92的压力损失相等。在这个示例中，第一和第二流体通道91和92相对于将动力缸平分的假想中平面为不对称，如图12中所示。
这样，第一和第二流体通道91和92在温度条件和油温上基本相等。因此，动力转向系统可以靠使得第一和第二流体通道之间的压力损失相等而改善转向的感觉。
图13示出了根据第九实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在这个实施例中，第一和第二流体通道91和92都比较靠近热源30，从而使得两个通道受到热源影响的程度基本相同。在图13的示例中，还在热源30与第一和第二流体通道91和92之间提供了防护板31，从而防止过多的热传递。
在图13的示例中，第一和第二流体通道91和92中的一个可以放在两个障碍物40之间如图中92’所示处，但是两个通道91和92不能都放在两障碍物40之间。因此，第一和第二流体通道91和92可以都在热源30的相同侧，并且使得两个通道之间的温度条件基本相等，从而使得压力损失相同。在这个示例中，插入了防护板31，尽管防护板31不是必要的。
图14示出了根据第十实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在图14的实例中，第一流体通道91位于热源30附近，而第二流体通道92位于两障碍物40之间。另外，设置了液体冷却型的冷却装置50作为油冷却装置。冷却装置50包括散热器51和热交换器52，并且布置为冷却在第一冷却通道91中的流体。防护板31插在热源30和第一流体通道91之间。
与图13中的布置相比，图14的示例中的第二流体通道92在障碍物40之间延伸，并且只有第一流体通道91放在热源30附近。然而，冷却装置50进行工作，通过将较暖环境中的第一流体通道91中的油冷却而使得第一和第二流体通道的油温相等。这样可以获得最短的管路布置。尽管不是必须的，防护板31会防止从热源30到第一流体通道91的过度的热传递。冷却装置50可以作为修正部分的主要部件。
图15示出了根据第十一实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在图15的示例中，类似图14中的示例，第一流体通道91位于热源30附近，而第二流体通道92位于两个障碍物40之间。在图15的示例中，与图14中的示例不同，设置了加热装置或者加热器60作为油加热装置，用于增加在较冷环境中的第二流体通道92的油温。加热装置60靠控制单元10控制。防护板31插在热源30和第一流体通道91之间。
加热装置60可以使得第一和第二流体通道91和92中油的油温和运动粘度相同，并改善转向感觉。由两个单元51和52组成的图14的冷却装置50常常难以安装在车辆发动机舱中形式为障碍物40的不同组成部件之间的狭窄空间中。这种情况中，加热装置可以紧凑地布置在较冷环境中的第二流体通道92的周围。加热装置60可以作为修正部分的主要部件，并使得可以获得最短的管路布置。防护板31插在热源30和第一流体通道91之间。控制单元10可以以各种方式控制加热装置60。例如，控制单元10由例如发动机速度等发动机操作参数估算出第一流体通道91的温度条件，并且根据估算的温度条件控制加热装置60。或者，控制单元10接收由用于探测第一流体通道91温度的温度传感器提供的信号，并且控制单元10使用温度传感器探测到的温度作为目标值，用加热装置60并根据PID控制原理，来控制第二流体通道92的温度。
图16示出了根据第十二实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在图16的示例中，第二流体通道92具有位于热源30附近的部分，并且在第一和第二流体通道91和92之间提供了热交换器70以作为用于在第一和第二流体通道91和92之间传递热的装置。在这个示例中，防护板31放在热源30和第二流体通道92之间，以防止过多的热量从热源30传递到第二流体通道92。
热交换器70可以使得第一和第二流体通道91和92中油的温度条件相等，即使第一和第二流体通道91和92暴露在不相等的热环境中。热交换器70可以作为修正部分的组成部件。代替热交换器70(或者除了热交换器70之外)，也可以设置具有高导热率的导热元件连接第一和第二流体通道91和92，作为热传递装置，在通道之间导热。
在图16所示的示例中，热交换器70布置在双向泵9的附近；第二流体通道92的转弯数量大于第一流体通道91的；并且热源30位于第二流体通道92的靠近动力缸4的下游部分。如上面提到的，当管子长度更长、转弯数量更多的时候，压力损失会增大。因此，在这个实例中，作为热传递装置的热交换器70布置在更靠近双向泵9的位置，并且相对地远离热源30。在靠近动力缸4的位置，温度设定为比较高。这样，这个实施例可以增大布置的自由度，并使得第一和第二流体通道91和92的压力损失基本上彼此相等。
图17示出了根据第十三实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在图17的示例中，尽管第一和第二流体通道91和92的通道长度和转弯数量相等，但第一流体通道91位于热源30附近。防护板31放在热源30和第一流体通道91之间。在热源30中，提供了温度传感器32，以探测热源30的温度并将温度信号发送到控制单元10。
控制单元10构造成在热源温度变高并且第一和第二流体通道91和92之间的温度差别变大的时候，通过打开故障保护阀12并驱动双向泵9，使得油在第一和第二流体通道91和92之间循环，从而使得第一和第二流体通道91和92的温度条件相等。故障保护阀12可以作为修正部分的一个组成部件。因此，通过流体循环，这个实施例的动力转向系统可以使得第一和第二流体通道91和92之间的温度条件相等，并且防止油温只在一侧上变高。
图18示出了由图17中所示控制单元10进行的流体循环控制程序。在步骤301，控制单元10读取由温度传感器32提供的关于温度的信息。在步骤302，控制单元10检查由温度传感器32探测到的实际温度是否高于或等于对第一流体通道91产生热影响的预定温度。当实际温度高于或等于所述预定温度的时候，控制单元10假定第一流体通道91受到了热源30的热影响而进行步骤304。当探测到的实际温度低于预定温度的时候，控制单元10进行步骤303。在步骤303，控制单元10在普通模式下进行动力辅助控制。
在步骤304，控制单元10检查转向转矩的绝对值是否小于或等于表示非转向状态的预定转矩值，同时检查车辆是否在停止状态中。当转向操作在进行中或者车辆在移动的时候，控制单元10进行步骤303并进行普通的动力辅助控制。另一方面，当转向转矩的绝对值很低并且车辆保持在停止状态时，控制单元10产生指令信号以打开故障保护阀12并由此在步骤305打开阀12。随后，在步骤306，控制单元10产生电动机8的驱动信号从而驱动电动机8。在接下来的步骤307，控制单元10检查从步骤306电动机驱动操作开始所经过的时间是否达到了预定的时间间隔。在预定时间间隔期满的时候，控制单元10进行步骤308。否则，控制单元10终止图18的程序，并且通过继续电动机驱动操作来重复下一个控制循环。在步骤308，控制单元10停止电动机驱动并关闭故障保护阀12，从而终止油的搅拌，并随后终止图18的控制程序。
当车辆不移动并且方向盘不操作的时候，动力转向系统可以停止动力辅助而不降低安全性。因此，当车辆保持在静止并且转向机构不工作的时候，控制单元10打开故障保护阀12，从而在第一和第二流体通道91和92之间由第一和第二分支通道93和94形成循环通道；并且驱动电动机8以迫使油流动通过第一和第二流体通道91和92之间的循环通道。因此，动力转向系统可以使得第一和第二流体通道91和92中的油温相同。故障保护阀12连接在动力缸4附近，以保证在故障的情况下手动转向的可行性。因此，系统可以使得大多数油在第一和第二流体通道91和92中循环。在第十三实施例中，也可以采用不对称布置，其中第一和第二流体通道91和92相对于将动力缸平分为左右均等两半的假想中平面为不对称。
图19示出了根据第十四实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在图19的示例中，第一流体通道91放在热源30附近，而第二流体通道92放在两个障碍物40之间。在这个实施例中，在较暖或较热环境中的第一流体通道91具有隔热元件71(作为修正部分的组成部件)。防护板31位于热源30和第一流体通道91之间。在这个实例中，第一流体通道91由管形的隔热材料71包围。
因此，在这个实施例中，为布置在较暖或较热环境中的第一流体通道91提供了隔热材料的隔热元件71。
图20示出了根据第十五实施例的动力转向系统的主要部分。这个系统基本与第一实施例的动力转向系统相同，下面的说明主要是针对不同点，从而避免重复的说明。在图20的示例中，第一流体通道91放在热源30附近，并具有可变的节流部分14，其可以在控制单元10的控制下改变流动通道的开口大小。布置了水温传感器13探测发动机冷却水的温度。水温传感器13作为用于探测或估算双向泵9的油温或者附近热源温度的装置。在这个实例中，第一和第二流体通道91和92设计为当由热源30造成的影响微弱的时候，使得通道91和92的压力损失基本上彼此相等。防护板31放在热源30和第一流体通道91之间。可变节流部分(致动器)14可以以不同的方式进行控制。下面是三个示例。
在根据第十五实施例的第一实际示例中，可变节流部分14的开口程度或者节流程度根据发动机的冷却剂温度进行控制，在这个示例中，发动机冷却剂温度由水温传感器13探测。附近热源30的热量只在发动机变暖之后对第一流体通道91产生影响。因此，控制单元10根据由发动机冷却剂温度表示的发动机温度来控制可变的节流部分14。
图21的流程图示出了由控制单元10进行的可变节流控制程序。在步骤401，控制单元10读取发动机冷却剂温度或发动机冷却水的温度(或者工作油温度或附近热源的温度)。在步骤402，控制单元10根据所述温度计算可变节流部分14的控制量。在步骤403，控制单元10通过发送表示控制量的控制信号到可变节流部分14，从而控制可变节流部分14的开口程度。当发动机冷却剂温度变高的时候，控制单元10增加节流程度以增加压力损失，当发动机冷却剂温度变低的时候，降低节流程度以减小压力损失。
图22示出了根据第十五实施例的第二实际示例的动力转向系统的主要部分。通过由位于第一流体通道91附近的热源30造成的影响，热源30附近的工作油变暖。因此，通过监测由油温传感器15探测到的油温，控制单元10控制可变节流部分14的节流程度。当油温变高的时候，控制单元10增大节流程度从而增加压力损失，当油温变低的时候，降低节流程度以减小压力损失。这个示例的油温传感器15设置在第一流体通道91中的可变节流部分14处。
图23示出了根据第十五实施例的第三实际示例的动力转向系统的主要部分。附近热源30的热量只在发动机变暖之后对第一流体通道91产生影响。发动机温度与发动机排气温度相关，并且发动机排气温度与燃烧效率相关。因此，在第三实际示例中，控制单元10对氧气传感器或O₂传感器16所探测到的氧气量进行监测，并且根据氧气量控制可变节流部分14的节流程度，所述氧气传感器用于例如靠控制发动机的燃料喷射量从而控制空气-燃料混合率。
当氧气量较小并从而假定燃烧温度较低的时候，控制单元10增加节流程度从而增加压力损失。当氧气量较大并从而假定燃烧温度较高的时候，控制单元10减小节流程度从而减小压力损失。
可以采用各种其他的传感器代替这些实际示例中采用的传感器。例如，作为控制可变节流部分14所依据的参数，可以采用发动机油的温度、自动变速箱中油的温度、探测或估算出的作为混合动力车中原动机的电动机的温度、以及用于冷却变换器的冷却剂或冷却水的温度之中的至少一项。
因此，在根据第十五实施例的动力转向系统中，第一和第二流体通道91和92布置为使得在具有位于会使得油温变高的较热环境中的部分的通道(91)中，压力损失更大。可变节流部分或孔布置在较热环境中的通道(91)中，并且布置为在通道中的油温变高时减小通道的开口面积。可以根据由排气温度传感器、发动机冷却剂温度传感器和油温传感器中的至少一个探测到的温度来控制可变节流部分的开口程度。控制单元10被构造成根据影响第一和第二流体通道91和92热环境的温度条件，例如油温或环境的温度，而改变第一和第二流体通道91和92中至少一个的压力损失。因此，动力转向系统可以使得两侧通道的压力损失基本上彼此相等，从而改善转向的感觉。
这篇申请是基于2005年4月11日提交的在先日本专利申请No.2005-113337。申请号为No.2005-113337的这篇日本专利申请的全部内容在本文中引入作为参考。
尽管在上面参考本发明的一些实施例叙述了本发明，但是本发明并不仅限于上述的实施例。按照上述的教导，本领域技术人员会对上述实施例作出改进和变化。参考下面的权利要求限定本发明的范围。