本发明一般涉及车辆的动力转向系统，更具体地，涉及一种汽车的动 力转向系统，它根据一个从方向盘输出的转向转矩操作一个动力缸以放大 转向扭矩。

近年来，已经披露了各种各样的动力转向系统，一个这种系统在临时 公开号为JP2002-145087、公开日为2002年5月22日并且被指定给本发 明的受让人的日本专利中被披露。该公开的动力转向系统包括一个连接到 方向盘的转向轴，一个连接到转向轴下端的输出轴，一个设置在输出轴下 端的小齿轮，一个接合小齿轮的齿条，一个与齿条关联的动力缸，一个通 过第一通道和第二通道选择地将液压流体供应给在动力缸左侧的第一液 压室和在动力缸右侧的第二液压室的双向旋转油泵，一个形成在第一通道 和第二通道之间的旁路通道，和一个设在旁路通道中的用于打开和关上旁 路通道的电磁阀。

当方向盘开始驱动时，一个检测机构检测转向扭矩，检测机构通过一 个控制电路向电磁阀输出一个关闭信号，同时双向旋转油泵正常旋转或反 向旋转。以这种方式，液压流体被选择地从另一个液压室和通道供应给一 个液压室和通道。

此外，动力转向系统包括一个故障监测电路，当在动力转向系统中， 一个故障被故障监测电路检测到时，电磁阀被打开以提供一个故障保险操 作。

发明概述

在上述动力转向系统中，液压管路由一个闭合管路构成，所述液压管 路选择地将液压流体供应给动力缸的每个液压室或从动力缸的每个液压 室排出。因而，当在第一步给液压管路充入液压流体时，经由一个被设在 双向旋转油泵和储油器之间的单向阀，液压流体被一个真空泵从一个储油 器抽入液压管路中。当空气例如气泡被封闭(trap in)在液压管路中时， 从储油器抽液被再次执行以消除被封闭的空气。

然而，液压管路由一个闭合管路构成，因而，抽液仅仅通过一个双向 旋转泵的容积被执行，导致用于充液操作的时间很长。另外，充液的不完 全操作被频繁地造成，需要反复的抽液操作。结果，空气消除的困难导致 降低了给液压管路充入液压流体的效率和运行的高成本。

因而，本发明的一个目的是提供一种动力转向系统，它能被有效地充 入液压流体。

为了实现本发明的上述和其它目的，一种动力转向系统包括一个与转 向机构操作地关联的转向轴，一个动力缸，该动力缸具有一对用于放大所 述转向机构的转向扭矩的液压室，一个液压地连接到所述动力缸的液压室 中的一个的第一油路，一个液压地连接到所述动力缸的液压室中的另一个 的第二油路，一个双向旋转泵，该双向旋转泵具有一个液压地连接到所述 第一油路的出油口和另一个液压地连接到所述第二油路的出油口，一个驱 动所述双向旋转泵的驱动单元，一个控制单元，该控制单元基于所述转向 轴的转向状态向所述驱动单元输出一个驱动信号，一个将所述第一油路液 压地连接到所述第二油路的旁路通道，一个设于所述旁路通道中的开闭 阀，用于在所述旁路通道的一个打开状态和一个关闭状态之间切换，一个 存储液压流体的储油器，和一个通过所述开闭阀使所述旁路通道和储油器 彼此连通的第一连通通道。

根据本发明的另一方面，一个动力转向系统包括一个与转向机构操作 地关联的转向轴，一个动力缸，该动力缸具有一对用于放大所述转向机构 的转向扭矩的液压室，一个液压地连接到所述动力缸的液压室中的一个的 第一油路，一个液压地连接到所述动力缸的液压室中的另一个的第二油 路，一个双向旋转泵，该双向旋转泵具有一个液压地连接到所述第一油路 的出油口和另一个液压地连接到所述第二油路的出油口，一个驱动所述双 向旋转泵的驱动单元，一个控制单元，该控制单元基于所述转向轴的转向 状态向所述驱动单元输出一个驱动信号，一个将所述第一油路液压地连接 到所述第二油路的旁路通道，一个设于所述旁路通道中的开闭阀，用于在 所述旁路通道的一个打开状态和一个关闭状态之间切换，一个存储液压流 体的储油器，一个通过所述开闭阀使所述旁路通道和储油器彼此连通的第 一连通通道，和一个使所述双向旋转泵和储油器彼此连通的第二连通通 道。

根据本发明的再一方面，一个动力转向系统包括一个转向机构，该转 向机构具有一个适合于转向操作的输入部分和一个适合于操作地与一个 车轮关联的输出部分，用于将一个转向扭矩从所述输入部分传递到所述输 出部分，一个动力缸，该动力缸与所述转向机构操作地关联并具有一个第 一液压室和一个第二液压室，用于根据在所述第一液压室和所述第二液压 室之间的液压差放大所述转向扭矩，一个具有一个第一出油口和一个第二 出油口的双向旋转泵单元，用于通过所述第一出油口和所述第二出油口的 任一个供应被增压的液压流体，一个第一油路，该第一油路具有液压地连 接到所述动力缸的第一液压室的一端和液压地连接到所述双向旋转泵单 元的第一出油口的一端，一个第二油路，该第二油路具有液压地连接到所 述动力缸的第二液压室的一端和液压地连接到所述双向旋转泵单元的第 二出油口的一端，一个具有液压地连接到所述第一油路的一端和液压地连 接到所述第二油路的一端的旁路通道，一个设于所述旁路通道的中点的开 闭阀，用于在所述旁路通道的一个打开状态和一个关闭状态之间切换，一 个通过所述开闭阀液压地连接到所述旁路通道的储油器，和一个控制单 元，用于控制所述双向旋转泵单元的运行和所述开闭阀的操作。

根据本发明的还一方面，一个动力转向系统包括用于传递转向扭矩的 转向装置，一个动力缸，该动力缸与所述转向机构操作地关联并具有一个 第一液压室和一个第二液压室，用于根据在所述第一液压室和所述第二液 压室之间的液压差放大所述转向扭矩，用来供应被增压的液压流体的双向 泵送装置，用于液压地将所述动力缸的第一液压室连接到所述双向泵送装 置的第一连接装置，用于液压地将所述动力缸的第二液压室连接到所述双 向泵送装置的第二连接装置，用于液压地将所述第一油路连接到所述第二 油路的旁路装置，用于在所述旁路装置的一个打开状态和一个关闭状态之 间切换的开关装置，用于存储液压流体的储油器装置，用于通过所述开关 装置将所述旁路装置液压地连接到储油器装置的连通装置，和用于控制所 述双向泵送装置的运行和所述开关装置的操作的控制装置。

根据本发明的另一方面，一种给动力转向系统充入液压流体的方法， 所述动力转向系统包括一个与转向机构操作地关联的转向轴，一个动力 缸，该动力缸具有一对用于放大所述转向机构的转向扭矩的液压室，一个 液压地连接到所述动力缸的液压室中的一个的第一油路，一个液压地连接 到所述动力缸的液压室中的另一个的第二油路，一个双向旋转泵，该双向 旋转泵具有一个液压地连接到所述第一油路的出油口和另一个液压地连 接到所述第二油路的出油口，一个驱动所述双向旋转泵的驱动单元，一个 控制单元，该控制单元基于所述转向轴的转向状态向所述驱动单元输出一 个驱动信号，一个将所述第一油路液压地连接到所述第二油路的旁路通 道，一个设于所述旁路通道中的开闭阀，用于在所述旁路通道的一个打开 状态和一个关闭状态之间切换，一个存储液压流体的储油器，和一个使所 述开闭阀和储油器彼此连通的第一连通通道，所述方法包括一个打开所述 开闭阀的第一操作，一个通过所述第一连通通道排出所述动力转向系统中 的空气的第二操作，和一个通过所述第一连通通道给所述动力转向系统充 入液压流体的第三操作。

根据本发明的另一方面，一种给动力转向系统充入液压流体的方法， 所述动力转向系统包括一个与转向机构操作地关联的转向轴，一个动力 缸，该动力缸具有一对用于放大所述转向机构的转向扭矩的液压室，一个 液压地连接到所述动力缸的液压室中的一个的第一油路，一个液压地连接 到所述动力缸的液压室中的另一个的第二油路，一个双向旋转泵，该双向 旋转泵具有一个液压地连接到所述第一油路的出油口和另一个液压地连 接到所述第二油路的出油口，一个驱动所述双向旋转泵的驱动单元，一个 控制单元，该控制单元基于所述转向轴的转向状态向所述驱动单元输出一 个驱动信号，一个将所述第一油路液压地连接到所述第二油路的旁路通 道，一个设于所述旁路通道中的开闭阀，用于在所述旁路通道的一个打开 状态和一个关闭状态之间切换，一个存储液压流体的储油器，一个通过所 述开闭阀使旁路通道和储油器彼此连通的第一连通通道，和一个使所述双 向旋转泵和储油器彼此连通的第二连通通道，所述方法包括一个打开所述 开闭阀的第一操作，和一个通过所述第二连通通道给所述动力转向系统充 入液压流体的第二操作。

根据本发明的另一方面，一种控制动力转向系统的操作的方法包括一 个转向机构，该转向机构具有一个适合于转向操作的输入部分和一个适合 于操作地与一个车轮关联的输出部分，用于将一个转向扭矩从所述输入部 分传递到所述输出部分，一个动力缸，该动力缸与所述转向机构操作地关 联并具有一个第一液压室和一个第二液压室，用于根据在所述第一液压室 和所述第二液压室之间的液压差放大所述转向扭矩，一个具有一个第一出 油口和一个第二出油口的双向旋转泵单元，用于通过所述第一出油口和所 述第二出油口的任一个供应被增压的液压流体，一个第一油路，该第一油 路具有液压地连接到所述动力缸的第一液压室的一端和液压地连接到所 述双向旋转泵单元的第一出油口的一端，一个第二油路，该第二油路具有 液压地连接到所述动力缸的第二液压室的一端和液压地连接到所述双向 旋转泵单元的第二出油口的一端，一个具有液压地连接到所述第一油路的 一端和液压地连接到所述第二油路的一端的旁路通道，一个设于所述旁路 通道的中点的开闭阀，用于在所述旁路通道的一个打开状态和一个关闭状 态之间切换，一个通过所述开闭阀液压地连接到所述旁路通道的储油器， 和一个控制单元，用于控制所述双向旋转泵单元的运行和所述开闭阀的操 作，所述方法包括，检测一个初始转向扭矩，确定所述初始转向扭矩是否 大于或等于一个第一预定值，当所述初始转向扭矩大于或等于所述第一预 定值时，关闭所述开闭阀并给所述双向旋转泵单元通电，在给所述双向旋 转泵单元通电之后，确定所述双向旋转泵单元是否是运转着的，当所述双 向旋转泵单元是不运转的时，打开所述开闭阀并将所述双向旋转泵单元断 电，当所述双向旋转泵单元是运转着的时，检测一个当前的转向扭矩，确 定所述当前的转向扭矩是否小于或等于一个第二预定值，和当所述当前的 转向扭矩小于或等于所述第二预定值时，打开所述开闭阀。

当接合附图时，从下面的用于实现本发明的最佳方式的详细说明，本 发明的上述目的和其它目的、特征和优点是容易明白的。

附图的几个视图的简要说明

图1是一个示意图，描述了在电磁阀被打开的情况下，本发明的一个 第一实施方式的的动力转向系统。

图2是一个示意图，描述了在电磁阀被关闭的情况下，本发明的第一 实施方式的动力转向系统。

图3是一个流程图，描述了本发明实施方式的一个控制单元的控制操 作。

图4是一个示意图，描述了在电磁阀被关闭的情况下，本发明的一个 第二实施方式的动力转向系统。

发明的详细说明

现在参考图1和2，其中展示了一个本发明的第一实施方式的自动动 力转向系统。概括的说，动力转向系统被如下构造，一个方向盘SW作为 一个转向输入装置被连接到一个转向轴1的上部部分，一个齿条R和一 个小齿轮P作为一个转向机构被设置在转向轴1的输出轴或下部部分，用 于传递一个转向扭矩，一个扭矩传感器TS被设置在输出轴的下端，用于 检测用来转动方向盘SW的转向扭矩和一个经由转向前轮的来自道路的 输入，一个动力缸2与齿条R操作地关联，用于放大转向扭矩，一个液 压管路3将液压供应给动力缸2，一个电动机M作为一个驱动单元被提 供用于驱动一个作为液压管路3中的双向旋转泵的齿轮泵10，一个电子 控制装置作为一个控制单元5被提供用于控制一个作为液压管路3中的开 闭阀的电磁阀4。

详细地，控制单元5包括一个扭矩传感器信号接通电路，一个电动机 控制计算电路，一个电动机激励电路，一个故障监测电路，和一个电磁阀 激励电路。控制单元5的这些电路的功能稍后描述。

动力缸2包括一个在车辆的横向方向上延伸的缸筒部分，一个与齿条 R操作地关联并被插入通过缸筒部分的活塞杆6，和一个被固定到活塞杆 6的用于在缸筒部分中滑动的活塞7。缸筒部分的内部空间被活塞7分隔 以确定一个第一液压室2a和一个第二液压室2b。

液压管路3包括一个在一端连接到液压室2b的第一油路8，一个在 一端连接到液压室2a的第二油路9，被连接到油路8和9的另一端的齿 轮泵10作为一个双向旋转泵能正常和反向旋转，一个在一端连接到油路 8的中点和在另一端连接到油路9的中点的旁路通道11，以及设在旁路通 道11的中点的电磁阀4。

控制单元5的扭矩传感器信号接通电路和电动机控制计算电路基于 一个来自扭矩传感器TS的信号确定控制电动机M的操作，电动机M被 控制单元5的电动机激励电路相应地控制，齿轮泵10被电动机M的正常 或反向旋转驱动，顺便提及，齿轮泵10和电动机M被整体称作一个双向 旋转泵单元。在该结构中，每个被供应给动力缸2的液压室2a和2b的油 压都被控制，在液压室2a和2b之间的油压差在车辆的横向方向上推动活 塞7，从而，基于转向状态，例如依据方向盘SW的转向扭矩和转向方向， 转向维持控制或放大转向扭矩被执行。

齿轮泵10包括一对出油口10a和10b，以及一个泄露通道10c。被齿 轮泵10的正常旋转产生的增压油通过出油口10b被供应，被齿轮泵10 的反向旋转产生的增压油通过出油口10a被供应。出油口10a被液压地连 接到油路9的一端，而出油口10b被液压地连接到油路8的一端，从而， 出油口10a和10b通过油路9和8分别被液压地连接到液压室2a和2b。 另一方面，泄露通道10c通过一个连通通道12被液压地连接到一个储油 器15，当齿轮泵10中的液压很高时，油通过连通通道12从齿轮泵10泄 露到储油器15，这防止损坏齿轮泵10。

经由一个作为第二连通通道的连通通道18和供油通道13a以及13b， 油路8和9分别被液压地连接到储油器15。单向阀14、14被分别设在供 油通道13a和13b的中点，用于允许液压流体从储油器15到油路8和9 的单向流动。经由连通通道18和供油通道13a、13b，在液压管路3中油 的不足被从储油器15补充。

电磁阀4被设在旁路通道11中，旁路通道被设在油路8和9之间， 与被连接到齿轮泵10的通道平行。电磁阀4是一个常开阀，它通过通电 或者通过发送由控制单元5的故障监测电路和电磁阀激励电路产生的一 个ON信号或一个驱动信号被关闭，如图2中所示，或者通过断电或发送 一个OFF信号被打开，如图1中所示。另外，电磁阀4被液压地连接到 储油器15，储油器15至少存储用于充入多个油路的液压流体的不足数量， 所述多个油路包括供油通道13a和13b，齿轮泵10，油路8和9，旁路通 道11，和液压室2a以及2b。存储在储油器15中的液压流体被一个被设 立的增压系统增压并通过一个作为第一连通通道的连通通道19被供应给 液压管路3，所述连通通道19被电磁阀4的一个滑阀打开。顺便说说， 连通通道19的打开状态和旁路通道11的打开状态彼此关联，如图1和2 中所示。

现在参考图3，其中展示了控制单元5的控制操作的一个流程图。首 先，在步骤S1，初始转向扭矩被用扭矩传感器TS检测并从扭矩传感器 TS读出。然后，在步骤S2，通过将初始转向扭矩与一个预定阀值A比较， 确定方向盘SW是否被操作，当转向扭矩大于和等于阀值A时，确定方 向盘SW被操作，当确定是“否”或确定方向盘没有被操作时，控制操作 被返回到步骤S1并且电动机M被保持为不运转的。另一方面，当确定是 “是”或确定方向盘被操作时，步骤S3到S7被顺序执行。

在步骤S3，一个ON信号(通电信号)被输出到电磁阀4以关闭旁路通 道11。在步骤S4，一个用于电动机旋转的目标电流被计算。在步骤S5， 基于用于电动机旋转的目标电流，一个命令电压被计算。在步骤S6，被 实际应用到电动机M的电流和电压或步骤S5中计算的命令电压的数量被 读出。然后，在步骤S7中，电动机M的旋转速度由下列公式计算。

N＝(V-L(dI/dt)-IR)/ke

其中N代表电动机M的旋转速度(rpm)，V代表被应用到电动机 M的电压(V)，L代表电感(H)，I代表通过电动机M的电流数量(A)， R代表电动机M的绕组电阻(Ω)，以及ke代表一个电动势常数(V/rpm)。

然后，在步骤S8中，将在步骤S7中计算的电动机M的旋转速度N 与零比较，当电动机M的旋转速度N等于零时，确定在电动机M或齿轮 泵10中有一个故障，然后步骤S9被执行。另一方面，当电动机M的旋 转速度N不等于零时，确定在动力转向系统中没有故障，然后步骤S13 被执行。在步骤S9中，确定电动机M的旋转速度N在时间t期间是否仍 旧是零，以防止一个故障的错误辨识，当确定是“是”或在时间t期间电 动机M的旋转速度N仍旧是零时，步骤S10被执行。另一方面，当确定 是“否”或在时间t期间电动机M的旋转速度N并非仍旧是零时，步骤 S13被执行。

在步骤S10中，基于在步骤S9中的判定，确定在动力转向系统中有 一个故障。然后，在步骤S11中，如图1中所示，通过断电或发送一个 OFF信号，电磁阀4被打开，以致动力缸2的液压室2a和液压室2b通 过油路8和9以及旁路通道11被彼此连通。然后，在步骤S12中，电动 机M被断电，因而，控制单元5的控制操作的流程被结束。

另一方面，在步骤S13中，一个当前的转向扭矩被与一个预定阀值B 比较，以确定转向扭矩是否正在下降。确定转向扭矩是否小于或等于阀值 B，当确定是“否”或转向扭矩大于阀值B时，则确定转向扭矩正在下降， 然后控制操作返回到步骤S3。另一方面，当确定是“是”或者转向扭矩 小于或等于阀值B时，则确定转向扭矩不是正在下降，然后步骤S14被 执行。在步骤S14中，电磁阀4通过断电或发送一个OFF信号被打开， 以致动力缸2的液压室2a和液压室2b通过油路8和9以及旁路通道11 彼此连通，从而，较好的转向感觉被获得。

顺便提及，为了较好的转向感觉，将转向轮的反作用力或恢复力反馈 给方向盘是重要的，对于一个小的反作用力它是特别重要的。在上述传统 的动力转向系统中，从动力缸中排出的液压流体循环通过齿轮泵，以提升 每个液压室中的油压。因而，转向轮的反作用力没有被正确地反馈给方向 盘，这导致一种不自然的转向感觉。然而，根据第一实施方式，如上所述， 当转向扭矩靠近不工作区或中性位置时，电磁阀4被打开以致动力缸2的 液压室2a和液压室2b中的液压流体经由油路8和9以及旁路通道11被 排出到储油器15，因而，转向轮的反作用力被正确地反馈到方向盘，以 提供较好的转向感觉。

随后是对于除了上述方向盘在正常的动力转向系统条件下被操作的 情况之外的情况的实际控制操作。当方向盘没有被操作或车辆正在直行 时，步骤S3和随后的步骤不被执行，因而，电动机M不运转，电磁阀4 保持打开，以打开旁路通道11。当方向盘被操作和在动力转向系统中检 测到一个故障时，步骤S10到S12被执行，换句话说，电磁阀4被断电以 打开，并且电动机M也被断电。因而，动力缸2的液压室2a和2b彼此 连通，从而，当在动力转向系统中有一个故障时，转向感觉的降低被防止， 至少确保手动转向操作的功能和转向感觉。

另外，根据本发明，在给动力转向系统充入液压流体的操作方面有改 善。当动力转向系统被装配好时，液压管路3被充入液压流体，尽管点火 开关处于断开位置，但被存储在与电磁阀4连通的储油器15中的液压流 体经由连通通道19被设立的增压系统供应给旁路通道11，因而，液压流 体被转移到旁路通道11，并经由油路9和8被供应给动力缸2的液压室 2a和2b，同时液压流体经由油路8和9被供应给齿轮泵10。最后，液压 流体被循环并返回到电磁阀4以及部分返回到储油器15。用这种方式， 液压管路3被用液压流体全部充满，在那时，留在液压管路3中的空气被 液压流体压到电磁阀4并经由处于打开状态的电磁阀4被排到外面(到储 油器)。空气经由电磁阀4的排出用作消除空气的操作，在该结构中，不 需要反复的消除空气的操作，因而，给液压管路充入液压流体的操作是容 易和有效的，并且系统的成本降低了。

现在参考图4，其中展示了一个第二实施方式，第二实施方式的基本 结构与第一实施方式是同样的。动力转向系统另外包括在旁路通道11中 设在电磁阀4两侧的单向阀16和17，用于允许液压流体从油路8和9经 由旁路通道11到电磁阀4的单向流动。当动力转向系统被装配好时，液 压管路3不通过电磁阀4充入液压流体，而是通过被一个设立的增压系统 液压地连接到齿轮泵10的连通通道18和供油通道13a、13b充入液压流 体。

当动力转向系统被装配好时，经由液压地连接到齿轮泵10的单向阀 14、14和供油通道13a、13b，液压管路3被增压系统充入液压流体。被 注入齿轮泵10的液压流体经由油路9和8被供应给动力缸2的液压室2a 和2b，在那时，液压流体流入旁路通道11，迫使单向阀16和17打开， 流入处于打开状态的电磁阀4，并部分返回到储油器15。用这种方式，液 压管路3被用液压流体全部充满。当液压流体被供应时，经由单向阀16 和17以及常开电磁阀4，在液压管路3中的空气被从旁路通道11压出。 因此，如同在第一实施方式的情况，给液压管路充入液压流体的操作是容 易和有效的，并且系统的成本被降低，另外，单向阀16和17防止流入旁 路通道11中的液压流体和空气倒流。在没有倒流的情况下，液压流体和 空气经由电磁阀4被排出，提高了排气的效率。

在动力转向系统的工作条件下，当齿轮泵10的旋转方向被从正常旋 转变成反向旋转时，液压室2a和油路9中的压力升高，并且另一方面， 经由油路8，液压室2b中的压力通过齿轮泵10的抽吸被降低。在那时， 油路8中的液压流体迫使单向阀16打开，并经由被暂时打开的电磁阀4 返回到储油器15。用这种方式，液压室2b和油路8中的残余压力的产生 被防止。因此，在液压室2a和2b之间的液压差的上升的特性曲线被改善， 改善了转向助力扭矩的可靠性。另一方面，当齿轮泵10的旋转方向被从 反向旋转变成正常旋转时，液压室2a和油路9中的残余压力的产生被防 止，提供了相似的效果。

如上所述，当转向扭矩上升大于预定值以启动齿轮泵10时，电磁阀 4被通电或接收ON信号，切断旁路通道11的连通。因而，油路8和油 路9被液压地分离，并且液压室2a和液压室2b也被液压地分离，因此， 有利地，液压被选择地供应给液压室2a和2b。

顺便提及，齿轮泵可以用其它的双向旋转泵代替，开闭阀不局限于电 磁阀，可以用其它的阀代替，根据车辆的规格，液压管路3的结构可以被 适当地改变。

申请号为2003-101045的日本专利申请(2003年4月4日申请)的 全部内容在此引入作为参考。

尽管上述的是实现本发明的优选实施方式的说明，但应该了解，本发 明不局限于在此展示和描述的具体实施方式，而是在不背离本发明的范围 和精神的情况下，可以进行各种改变和更改，本发明由后面的权利要求限 定。

发明背景