[发明专利]液压助力转向系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车转向系统，具体来说是一种汽车液压助力转向系统及其控制方法。

背景技术

目前轿车的转向系统分为机械转向系统(MS)、液压助力转向系统(HPS)、气压助力转向系统、电子液压助力转向系统(EHPS)、电动助力转向系统(EPS)。

机械转向系统，最早开发出来，转向灵敏、可靠且耐用，但由于没有转向助力，操纵很费力，故只能用在微型车、轻卡等上面。

气压助力转向系统，由于需要空压机、储气罐、干燥剂、换向阀、气压缸等元件且这些元件体积都很大，轿车的空间有限，故气压助力转向系统多用于卡车上。

电子液压助力转向系统(EHPS)即电控液压助力转向系统，多采用电机直接带动转向泵(单作用叶片泵)(电动机和转向泵采用多楔带传动)，转向泵将产生的高压转向液通过转阀直接给齿条提供助力，来实现对转向系统的助力，其电机的电能由车载蓄电池提供。电机受ECU直接控制，ECU根据车速的不同，按预先编好的程序对电动机的电流进行控制：车速低时，ECU给电动机的电流大，电动机转速高，转向泵转速高，产生的转向液压强大，提供给齿条的助力大，此时方向盘轻便(车辆在低速时需要转向助力大)；车速高时，ECU给电动机的电流小，电动机转速低，转向泵转速低，产生的转向液压强小，提供给齿条的助力小，此时方向盘沉重，增加了车辆在高速时的操纵稳定性。电动助力转向系统，多采用管柱助力，采用蜗轮蜗杆传动，直接给传动轴提供助力，目前在高端车及一些紧凑级车型上应用广泛。

液压助力转向系统，目前使用的最广泛，最典型的就是齿轮齿条式液压助力转向系统。传统的齿轮齿条式液压助力转向系统有下列元件组成：储液罐、油管、转向泵、动力转向高低压油管、动力转向器带横拉杆总成、转向盘、转向管柱、上中间轴、下中间轴、螺栓等。它通过转阀来控制高压的转向液分别流进转向器的左腔或右腔。

当车辆直行时，不需要打方向盘，此时高压的转向液通过转向器进油孔进入转阀内部，此时转阀让高压的转向液同时进入转向器左腔和右腔，转向器左腔、右腔此时压强相等，此时不助力；当车辆需要左转时，驾驶员向左转动方向盘，此时高压的转向液通过转阀进入转向器的右腔(此时转向器的左腔和转向器回油口接通)，由于转向器右腔的压强大于左腔，高压的转向液推到活塞(即齿条)向左移动，齿条推动横拉杆，横拉杆通过球头总成推动转向节向左偏转，车轮实现左转；当车辆需要右转时，驾驶员向右转动方向盘，此时高压的转向液进入转向器的左腔(此时转向器的右腔和转向器回油口接通)，由于转向器左腔的压强大于右腔，高压的转向液推动活塞(即齿条)向右移动，齿条推动横拉杆，横拉杆通过球头总成推动转向节向右偏转，车轮实现右转。

齿轮齿条式转向器结构简单、紧凑、质量轻、刚性大、转向灵敏、制造容易、成本低、正效率、逆效率都很高，而且省略了转向摇臂和转向直拉杆，使转向传动机构简化，特别适合与烛式和麦弗逊式悬架配用，因此它在轿车、微型、轻型货车上广泛使用。

传统的液压助力转向系统，由于动力转向泵(从动皮带轮)和发动机曲轴(主动皮带轮)通过多楔带传动直接相连，当发动机怠速或车速比较低时，由于发动机转速低，由发动机直接带动的动力转向泵(单作用叶片泵)转速也低，此时动力转向泵输出的转向液压强并不大，提供给齿条的助力也不大。

而我们车辆需要在发动机怠速或车辆低速时，转向助力要尽量大些，以增加车辆的转向轻便性；当车辆在高速行驶时，发动机转速较高，由发动机直接带动的动力转向泵转速也高，此时动力转向泵输出的转向液压强比较大，提供给齿条的助力也比较大，导致高速时方向盘打飘，难以操控。而我们需要车辆在高速行驶时有很好的操纵性(即方向盘要比较重，高速时方向盘不能打飘)，显然传统的液压助力转向系统并不能解决这个问题。

后来电子液压助力转向系统能很好的解决此问题，但是需要一个功率比较大的电动机(电动机直接驱动动力转向泵，而不是发动机曲轴驱动)，由ECU直接控制电动机的转速，但此电动机体积较大，给车辆整体布置带来麻烦。由于此电动机功率较大，造成车载蓄电池负载较大，影响车载蓄电池的使用寿命。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种液压助力转向系统，包括：

动力转向系统，包括由转向液管道连接的动力转向器与转向泵；

电磁式可调助力系统，包括电磁阀，所述电磁阀通过转向液管道与所述动力转向器连接并能够对动力转向器内转向液的压强进行调节。