一种包含隔绝回路的线控液压转向装置的制作方法

本发明涉及汽车转向系统技术领域的一种转向装置，具体是一种包含隔绝回路的线控液压转向装置。

背景技术：

汽车的转向系统是汽车行驶系统中的一个重要组成部分，转向系统的功用是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。最初汽车的转向系统通常为机械式转向系统，其所有的传动结构都是机械的，并以驾驶员的体力作为转向的动力源。由于机械式转向系统结构过于复杂，且转向时所需的驾驶员手力较大，对驾驶员的负荷较高，所以逐渐被淘汰。随着汽车技术的不断改进，动力转向系统由于其转向操纵较为省力，逐渐走入人们的视野。目前动力转向系统中应用较为广泛的是电液助力转向系统和电动助力转向系统。上述两者在正常转向工作时所需的能量只有小部分由驾驶员提供，大部分由液压力或电机转矩来提供，但是上述两种转向系统由于只是助力式转向系统，不能满足目前汽车智能化与无人驾驶的主动转向及自动泊车要求。

为此，人们开始了对线控转向系统的探索与研究，目前的汽车线控转向系统通常由方向盘总成、转向执行总成和主控制器三个主要部分组成。其中方向盘总成中采用方向盘转角传感器和力矩传感器，来实时监测方向盘状况，但其采用的力矩传感器价格普遍较贵，增加了整套转向系统的成本。由于线控转向系统中方向盘与转向轮之间不再机械连接，所以需要对方向盘施加路感模拟力矩，以此来反馈给驾驶员。现有的线控转向系统一般通过使用一个路感电机来产生模拟转向时路面阻力的模拟力矩，但由于其系统内增加了一个路感电机，增加了系统的成本，且电机经常工作在负荷状态，会降低其使用寿命，并且要精确模拟路感对路感电机的性能要求也较高，综上通过路感电机来实现转向阻力模拟其经济性较差。并且目前的线控转向系统通常采用路感电机和转向电机组合的双电机模式，大多数双电机模式的线控转向系统其在断电失效时，存在转向失灵的现象，这将危害到汽车的行驶安全性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服了现有线控转向技术中的由于增加路感电机带来的成本增加、电控系统断电失效时转向系统稳定性差等问题，以及在变更为线控液压转向后改善出现油液泄露后转向系统稳定性差的问题。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种包含隔绝回路的线控液压转向装置，包括转向输入单元，根据驾驶员的操作提供转向输入；控制单元，根据转向输入单元的转向输入控制压力产生单元产生油压；车轮转向单元，产生相应车轮的转向力矩；以及供油管路，将转向油压传递到相应的车轮转向单元；供油管路将油液连接到压力产生单元，形成两条供油支路分别供应给左右车轮，在压力产生单元与每条供油支路的连接部分均安装有开关阀，当所述控制单元控制所述开关阀关闭时阻止转向油压从所述压力产生单元供应至供油支路，当发生油液泄露时，所述控制单元通过控制若干分离阀开启两条供油支路相互连接并屏蔽油液泄露路段且保证足够的转向油压。

进一步地，所述转向输入单元包括：方向盘、转角传感器、第一滚轴丝杠、压力传感器、路感模拟主缸、第一分离阀、第一开关阀、第一泄压阀、三通比例调节阀、第二分离阀、第二泄压阀、第二开关阀、油箱、第七分离阀、第八分离阀，所述方向盘与转向轴连接，转向轴上具有转角传感器，所述转向轴通过第一滚轴丝杠与路感模拟主缸连接，连接部分设有压力传感器，所述路感模拟主缸包括i腔和ii腔，所述第一开关阀的第一端口与i腔相连，另一端口与三通比例调节阀相连，所述第二开关阀的第一端口与所述路感模拟主缸的ii腔相连，另一端口与三通比例调节阀相连，第一泄压阀一端与所述路感模拟主缸的i腔连接，另一端与第一油箱连接，所述第二泄压阀一端与所述路感模拟主缸的ii腔连接，另一端与第一油箱连接，所述三通比例调节阀的入油口端与油箱连接，所述路感模拟主缸的i腔和ii腔分别通过第一分离阀、第二分离阀与车轮转向单元的供油管线相连接，再通过所述第七分离阀、第八分离阀与左右车轮的转向主缸连接。

进一步地，所述的控制单元包括电子控制单元，所述电子控制单元分别与转向输入单元、车轮转向单元通过电线连接，所述电子控制单元根据转向输入控制车轮转向单元产生相应的转向力矩和路感模拟力矩，并检测相应的供油管路的油液泄露情况，若出现油液泄露，控制关闭安装在所述压力产生单元与相应供油管线的所述连接部分中的分离阀。

进一步地，所述车轮转向单元包括电机、第二滚轴丝杠、压力生成主缸、储油箱、第三开关阀、第四开关阀，所述电机通过第二滚轴丝杠与压力生成主缸连接，构成压力产生单元；所述储油箱通过供油管线与压力产生单元连接并同时与回油管线连接；压力产生单元通过供油管线与第三开关阀、第四开关阀连接，第三开关阀、第四开关阀分别连接有第一油压传感器、第二油压传感器；所述第三开关阀分开两条支路分别连接第五开关阀、第六开关阀，所述第五开关阀、第六开关阀通过供油管线连接第一高速开关阀、第二高速开关阀，所述第一高速开关阀、第二高速开关阀分别连接到第二转向主缸的i腔和ii腔，从所述第三开关阀到第二转向主缸的供油路线为第一供油支路；第四开关阀分开两条支路分别连接第七开关阀和第八开关阀，所述第七开关阀和第八开关阀通过供油管线连接第三高速开关阀、第四高速开关阀，所述第三高速开关阀、第四高速开关阀分别连接到第一转向主缸的i腔和ii腔，从第四开关阀到所述第一转向主缸供油管线称为第二供油支路；所述第一转向主缸通过回油管线分别与第三泄压阀和第四泄压阀连接，所述第三泄压阀、第四泄压阀首先连接到第一蓄能器然后与所述储油箱连接，从所述第一转向主缸到储油箱的回油管线称为第一回油支路；所述第二转向主缸通过回油管线分别与第五泄压阀、第六泄压阀连接，所述第五泄压阀、第六泄压阀首先连接到第二蓄能器然后与储油箱连接，从第二转向主缸到储油箱这条支路为第二回油支路；所述第一供油支路与第二供油支路通过第三分离阀、第四分离阀连接，第一回油支路与第二回油支路通过第五分离阀以及第六分离阀连接；一条供油支路与一条回油支路连接称为回路，上述线控液压装置含有两条供油支路和两条回油支路，即含有两条回路。

进一步地，所述储油箱内被一个第一挡板与两个第二挡板分隔成四个室，其中两个室作为供油区域通过供油管线与压力产生单元连接，另外两个室作为回油区域与回油管线连接。

进一步地，所述第一转向主缸、第二转向主缸的活塞杆分别与左右车轮的转向机构连接，控制左右车轮的转角，获得更好的转向特性。

进一步地，所述第三分离阀、第四分离阀、第五分离阀、第六分离阀在没有油液泄漏时被控制为关闭状态，保证各供油管线和回油管线的独立性。

进一步地，所述第一分离阀、第二分离阀、第七分离阀、第八分离阀在电控单元失效时开启并连接转向输入单元的路感模拟主缸与第一转向主缸、第二转向主缸。液压系统能够凭借驾驶员手力实现转向，保证在断电情况下的行驶稳定性；

进一步地，所述第三分离阀、第四分离阀在一条供油支路出现油液泄漏时，将另一供油支路与出现油液泄露支路上的转向主缸连接并提供足够的油液压力；所述第五分离阀、第六分离阀在一条供油支路出现油液泄露时，将另一供油支路对应的回油支路与出现油液泄露支路对应的回油支路连接，保证储油箱对应的分隔室油量不会减少。

进一步地，所述第一高速开关阀、第二高速开关阀、第三高速开关阀、第四高速开关阀在通电工况下为关闭状态，在断电工况下为开启状态。

相比现有技术，本发明可以取消传统线控系统的路感电机、可以保证电子控制单元断电时转向稳定性、可以调节左右车轮不同的转向角度获得更好的转向特性、以及可以完全隔离组成线控液压转向装置的多个供油支路和回路支路，因此在一些支路上漏油，通过阻止各支路的油液混合可以充分地确保在紧急情况下能够进行转向的油压，成本低，安全可靠。

附图说明

图1是该线控液压装置的结构组成示意图。

图2是该线控液压装置在正常工作时的运行状态示意图。

图3是该线控液压装置在一个供油支路出现油液泄露时的运行状态示意图；

图4是该线控液压装置在电子控制单元出现断电情况下的运行状态示意图；

附图标注明：1-方向盘，2-转角传感器，3-第一滚轴丝杠，4-压力传感器，5-路感模拟主缸，6-第一分离阀，7-第一开关阀，8-第一泄压阀，9-三通比例阀，10-第二分离阀，11-第二开关阀，12-第二泄压阀，13-油箱，14-电子控制单元，15-储油箱，16-电机，17-第二滚轴丝杠，18-压力生成主缸，19-第一蓄能器，20-第二蓄能器，21-第一油压传感器，22-第二油压传感器，23-第三开关阀，24-第四开关阀，25-第五开关阀，26-第六开关阀，27-第七开关阀，28-第八开关阀，29-第三分离阀，30-第四分离阀，31-第五分离阀，32-第六分离阀，33-第三泄压阀，34-第四泄压阀，35-第一高速开关阀，36-第二高速开关阀，37-第三高速开关阀，38-第四高速开关阀，39-第一转向主缸，40-车轮，41-第五泄压阀，42-第六泄压阀，43-第二转向主缸，44-第七分离阀，45-第八分离阀，46-第一挡板，47-第二挡板。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的实施例进一步详细说明。

如图1所示，一种包含隔绝回路的线控液压转向装置，包括转向输入单元，根据驾驶员的操作提供转向输入；控制单元，根据转向输入单元的转向输入控制压力产生单元产生油压；车轮转向单元，产生相应车轮的转向力矩；以及供油管路，将转向油压传递到相应的车轮转向单元；供油管路将油液连接到压力产生单元，形成两条供油支路分别供应给左右车轮，在压力产生单元与每条供油支路的连接部分均安装有开关阀，当所述控制单元控制所述开关阀关闭时阻止转向油压从所述压力产生单元供应至供油支路，当发生油液泄露时，所述控制单元通过控制若干分离阀开启两条供油支路相互连接并屏蔽油液泄露路段且保证足够的转向油压。

所述转向输入单元包括：方向盘1、转角传感器2、第一滚轴丝杠3、压力传感器4、路感模拟主缸5、第一分离阀6、第一开关阀7、第一泄压阀8、三通比例调节阀9、第二分离阀10、第二泄压阀11、第二开关阀12、油箱13、第七分离阀44、第八分离阀45，所述方向盘1与转向轴连接，转向轴上具有转角传感器2，所述转向轴通过第一滚轴丝杠3与路感模拟主缸5连接，连接部分设有压力传感器4，所述路感模拟主缸5包括i腔和ii腔，所述第一开关阀7的第一端口与i腔相连，另一端口与三通比例调节阀9相连，所述第二开关阀12的第一端口与所述路感模拟主缸5的ii腔相连，另一端口与三通比例调节阀9相连，第一泄压阀8一端与所述路感模拟主缸5的i腔连接，另一端与第一油箱13连接，所述第二泄压阀11一端与所述路感模拟主缸5的ii腔连接，另一端与第一油箱13连接，用于建立模拟路感反馈给驾驶员；所述三通比例调节阀9的入油口端与油箱13连接，所述路感模拟主缸5的i腔和ii腔分别通过第一分离阀6、第二分离阀10与车轮转向单元的供油管线相连接，再通过所述第七分离阀44、第八分离阀45与左右车轮的转向主缸连接。本实施例中，所述第一滚轴丝杠3将方向盘1的旋转运动变成平移运动，电子控制单元14根据压力传感器4的压力信号计算驾驶员转动方向盘的力矩代替了传统线控转向系统转向轴上的转矩传感器节约了成本。

所述的控制单元包括电子控制单元，所述电子控制单元14分别与转向输入单元、车轮转向单元通过电线连接，所述电子控制单元14根据转向输入控制车轮转向单元产生相应的转向力矩和路感模拟力矩，并检测相应的供油管路的油液泄露情况，若出现油液泄露，控制关闭安装在所述压力产生单元与相应供油管线的所述连接部分中的分离阀。

所述车轮转向单元包括电机16、第二滚轴丝杠17、压力生成主缸18、储油箱15、第三开关阀23、第四开关阀24，所述电机16通过第二滚轴丝杠17与压力生成主缸18连接，构成压力产生单元；所述储油箱15通过供油管线与压力产生单元连接并同时与回油管线连接；压力产生单元通过供油管线与第三开关阀23、第四开关阀24连接，第三开关阀23、第四开关阀24分别连接有第一油压传感器21、第二油压传感器22；所述第三开关阀23分开两条支路分别连接第五开关阀25、第六开关阀26，所述第五开关阀25、第六开关阀26通过供油管线连接第一高速开关阀35、第二高速开关阀36，所述第一高速开关阀35、第二高速开关阀36分别连接到第二转向主缸43的i腔和ii腔，从所述第三开关阀23到第二转向主缸43的供油路线为第一供油支路；第四开关阀24分开两条支路分别连接第七开关阀27和第八开关阀28，所述第七开关阀27和第八开关阀28通过供油管线连接第三高速开关阀37、第四高速开关阀38，所述第三高速开关阀37、第四高速开关阀38分别连接到第一转向主缸39的i腔和ii腔，从第四开关阀24到所述第一转向主缸39供油管线称为第二供油支路；所述第一转向主缸39通过回油管线分别与第三泄压阀33和第四泄压阀34连接，所述第三泄压阀33、第四泄压阀34首先连接到第一蓄能器19然后与所述储油箱15连接，从所述第一转向主缸39到储油箱15的回油管线称为第一回油支路；所述第二转向主缸43通过回油管线分别与第五泄压阀41、第六泄压阀42连接，所述第五泄压阀41、第六泄压阀42首先连接到第二蓄能器20然后与储油箱15连接，从第二转向主缸43到储油箱15这条支路为第二回油支路；所述第一供油支路与第二供油支路通过第三分离阀29、第四分离阀30连接，第一回油支路与第二回油支路通过第五分离阀31以及第六分离阀32连接；一条供油支路与一条回油支路连接称为回路，上述线控液压装置含有两条供油支路和两条回油支路，即含有两条回路。

所述储油箱15内被一个第一挡板46与两个第二挡板47分隔成4个室，其中两个室作为供油区域通过供油管线与压力产生单元连接，另外两个室作为回油区域与回油管线连接。储油箱15被分隔成四个区域，分别对应两条供油支路和两条回油支路；所述第一供油支路中的油液从储油箱15经过电机16、第二滚轴丝杠17、压力生成主缸18加压，流过第三开关阀23以及第一油压传感器21，然后分为两条支路分别通过第五开关阀25、第六开关阀26连接到第一高速开关阀35、第二高速开关阀36，分别对第二转向主缸43提供转向油压；第二供油支路中的油液从储油箱15经过电机16、第二滚轴丝杠17、压力生成主缸18加压，流过第四开关阀24以及第二油压传感器22，然后分为两条支路分别通过第七开关阀27、第八开关阀28连接到第三高速开关阀37、第四高速开关阀38，分别对第一转向主缸39提供转向油压；第一回油支路为第一转向主缸39的油液经过第三泄压阀33、第四泄压阀34，回流到储油箱15；第二回油支路为第二转向主缸43的油液经过第五泄压阀41、第六泄压阀42，回流到储油箱15。

所述第一转向主缸39、第二转向主缸43的活塞杆分别与左右车轮的转向机构连接，控制左右车轮的转角，获得更好的转向特性。

所述第三分离阀29、第四分离阀30、第五分离阀31、第六分离阀32为常闭阀，所述第三分离阀29、第四分离阀30、第五分离阀31、第六分离阀32在没有油液泄漏时被控制为关闭状态，保证各供油管线和回油管线的独立性，在出现油液泄漏时，所述电子控制单元14控制第三分离阀29、第四分离阀30、第五分离阀31、第六分离阀32打开，连接第一、第二供油支路。

所述第一分离阀6、第二分离阀10、第七分离阀44、第八分离阀45常开阀，所述第一分离阀6、第二分离阀10、第七分离阀44、第八分离阀45在电子控制单元14断电失效时开启并连接转向输入单元的路感模拟主缸5与第一转向主缸39、第二转向主缸43。液压系统能够凭借驾驶员手力实现转向，保证在断电情况下的行驶稳定性；所述第一高速开关阀35、第二高速开关阀36、第三高速开关阀37、第四高速开关阀38在通电工况下为关闭状态，在断电工况下为开启状态。

所述第三分离阀29、第四分离阀30在一条供油支路出现油液泄漏时，将另一供油支路与出现油液泄露支路上的转向主缸连接并提供足够的油液压力；所述第五分离阀31、第六分离阀32在一条供油支路出现油液泄露时，将另一供油支路对应的回油支路与出现油液泄露支路对应的回油支路连接，保证储油箱对应的分隔室油量不会减少。

如图2所示，本实施例的一种包含隔绝回路的线控液压转向装置在正常工况下的工作过程为：

当驾驶员转动方向盘1时，转角传感器2记录方向盘转角，第一滚轴丝杠3推动路感模拟主缸5中的活塞移动产生油压，由压力传感器4记录压力，所述三通比例阀9其中一个通路从油箱13吸取油液，根据电子控制单元14控制指令建立另外两条通路的油压分别经过第一开关阀7、第二开关阀12供给到路感模拟主缸5的i腔和ii腔中，i腔中的多余油压从第二泄压阀11回到油箱13，ii腔的多余油压从第一泄压阀8回到油箱13，通过i、ii腔油压建立反馈路感给驾驶员。

此时第一分离阀6、第二分离阀10关闭，路感模拟主缸5与第一转向主缸39、第二转向主缸43断开连接。

所述电子控制单元14根据压力传感器4的压力信号控制电机16转动，带动第二转轴丝杠17移动，从而推动压力生成主缸18中的活塞运动，分别对第一供油支路、第二供油支路建立油压。此时第三开关阀23、第四开关阀24处于闭合状态，所述储油箱15中独立两室的油液通过第三开关阀23、第四开关阀24，流过第一油压传感器21、第二油压传感器22；所述第一油压传感器21出来的油液分为两条支路分别通过所述第五开关阀25、第六开关阀26，此时所述第五开关阀25、第六开关阀26为闭合状态，流到所述第一高速开关阀35、第二高速开关阀36后分别与左车轮的所述第二转向主缸43的i、ii腔连接，通过所述第一高速开关阀35、第二高速开关阀36的高速开闭使所述第二转向主缸43在汽车行驶时能产生快速产生足够的转向力矩，从所述第三开关阀23到所述第二转向主缸43这条供油支路称为第一供油支路；所述第二油压传感器22出来的油液分为两条支路分别通过所述第七开关阀27、第八开关阀28，此时所述第七开关阀27、第八开关阀28为闭合状态，油液流到所述第三高速开关阀37、第四高速开关阀38后分别与左车轮的第一转向主缸39的i、ii腔连接，通过所述第五高速开关阀37、第六高速开关阀38的高速开闭使第一转向主缸39快速产生足够的转向力矩，从所述第四开关阀24到第一转向主缸39这条供油支路称为第二供油支路；所述第三泄压阀33、第四泄压阀34一端分别与第一转向主缸39的i、ii腔连接，另一端通过第一蓄能器19与储油箱15连接，帮助第二转向主缸43卸去油压，下面将从第一转向主缸39到储油箱15这条回油管线称为第一回油支路；所述第五泄压阀41、第六泄压阀42一端分别与第二转向主缸43的ii、i腔连接，另一端通过第二蓄能器20与储油箱15连接，帮助第一转向主缸39卸去油压，下面将从第二转向主缸到储油箱这条回油管线称为第二回油支路。

此时第三分离阀29、第四分离阀30、第五分离阀31、第六分离阀32处于断开状态，两条供油支路以及回油支路处于隔绝状态。此时第七分离阀44、第八分离阀45为关闭状态。

图3为所述该线控液压转向装置在某一供油支路出现油液泄露时的供油路线。

当某一供油支路出现油液泄露后，该线控液压转向装置工作流程如下：

当所述电子控制单元14检测到第一油压传感器21油压信号过小时，关闭第三开关阀23，断开压力生成主缸18与第一供油支路的连接；然后，所述电子控制单元14关闭第一回油支路上的第五泄压阀41和第六泄压阀42，减少与这条供油支路和回油支路对应的储油箱15内的分隔室油液的进一步泄漏，做到屏蔽漏油路段。

屏蔽泄油路段后，为了保证第二转向主缸43能有足够的转向油压，所述电子控制单元14开启第三分离阀29、第四分离阀30、第五分离阀31、第六分离阀32，连接第一、第二供油支路，所述第二供油支路同时给第一转向主缸39以及第二转向主缸43提供转向油压；同时第一回油支路与第二回油支路也因为分离阀开启而连接到一起，第二回油支路同时给第一转向主缸39以及第二转向主缸43卸去油压。

此时，第七分离阀44、第八分离阀45为关闭状态。

图4为该线控液压转向装置在电子控制单元断电失效时的供油路线。

当所述电子控制单元14断电失效时，第一分离阀6、第二分离阀10断电开启并连接路感模拟主缸5与第一、第二供油支路，所述第一分离阀6、第二分离阀10都为常开阀；然后第七分离阀44、第八分离阀45断电开启，第七分离阀44、第八分离阀45均为常开阀，油液流经第一高速开关阀35、第二高速开关阀36、第三高速开关阀37、第四高速开关阀38，这四个高速开关阀在通电工况下为关闭状态，在断电工况下为开启状态，然后油液流入左右车轮的转向主缸建立转向油压；将路感模拟主缸5和左右车轮的转向主缸通过供油管线直接连接。

在断电状态下为保证转向主缸能建立转向油压，第五开关阀25、第六开关阀26、第七开关阀27、第八开关阀28为常闭阀，断电状态下关闭；第三分离阀29、第四分离阀30、第五分离阀31、第六分离阀32为常闭阀，断电状态下关闭；第三泄压阀33、第四泄压阀34、第五泄压阀41、第六泄压阀42为常闭阀，断电状态下关闭；第一开关阀7、第二开关阀12为常闭阀，第一泄压阀8、第二泄压阀12为常闭阀，断电时关闭，隔绝路感模拟主缸5与油箱13的连接。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。