專利名稱:具有蓄能彈簧的全液壓轉向系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明屬于機動車上的液壓動力轉向裝置。
一般用于機動車上的液壓轉向系統(tǒng)，在方向盤與轉向橋之間有機械桿件聯(lián)接。例如美國SAE Paper720791號文獻所述的助力式液壓轉向系統(tǒng)便是一個典型的例子，它采用兩個“常流-開缸”類型液壓閥，轉向輪中設置“定位”措施，構成抗擺振的雙缸雙回路系統(tǒng)。但由于采用“開缸”閥，降低傳動系統(tǒng)的剛度，設置“定位”角形成“擺”式系統(tǒng)，易出現(xiàn)擺振問題和加劇輪胎磨損。它雖改進閥特性，解決了穩(wěn)定性問題，但它的帶負載彈簧操縱油缸是采用兩個彈簧，且彈簧裝于缸內，這勢必造成無予壓縮力操縱狀況，易出現(xiàn)回位不徹底的問題，而且增加結構的長度和重量，既使是已有的全液壓轉向系統(tǒng)，又普遍無力感技術措施，造成操縱力偏小問題，而助力式液壓轉向裝置，雖有的設力感元件，但由于行駛條件多變，一般也難以獲得穩(wěn)定操縱力感。
本發(fā)明針對上述缺點作了改進，改變了通常采用的行走機構“定位”和“開缸設計”提供回位能力作法，引入不受外界條件影響的模擬力感蓄能彈簧來完成回位機能，并且創(chuàng)造了采用“閉缸設計”(即相當我國的M或O型機能三位四通閥)條件，以提高系統(tǒng)剛度，降低低頻擺振(轉向輪)可能性。本發(fā)明在同一構思下推薦兩種實施例。
附圖1是操縱油缸(39)兩腔有效面積相等的具有蓄能彈簧(35)的全液壓轉向系統(tǒng)的一種實施示圖，它適于高速車輛采用。圖中5是具有兩種雙向功能的專業(yè)化生產(chǎn)的液壓部件-計量器，即它既旋向可正可逆，又可作泵可作馬達。9a和9b是單向閥，它們既可作為獨立部件(標準件)，也可作為計量器(5)中的一部分。18和19也是單向閥、同樣可選用標準件，也可成為助力油缸缸體上的一部分。操縱油缸(39)是用高強度鋁合金制造的薄壁油缸，其活塞桿(28)采用表面硬鍍鉻的空心鋼管制造，活塞上的密封環(huán)可采用YX型聚氨脂或O型橡膠圈。油缸端蓋上的密封環(huán)結構類型同活塞，且采用鋼絲圈定位聯(lián)接以縮短結構長度。27是操縱叉，它固接于活塞桿(28)頭部，隨(28)一起運動。30是推筒，是彈簧支承操縱套筒，既起保護彈簧(35)作用，又在操縱叉(27)向右運動過程有可能被推動以進一步壓縮蓄能彈簧(35)。32是拉環(huán)，它固接于(27)上，與(30)有一定間隙。34是拉筒，也是彈簧支承，操縱套筒，既起保護蓄能彈簧(35)作用，又可被套于它外面的拉環(huán)(32)向左拉動以壓縮蓄能彈簧(35)。但拉環(huán)(32)內徑與拉筒(34)外徑有一定間隙，使拉環(huán)(32)向右運動時與拉筒(34)無牽連。35是園柱螺旋壓縮彈簧，它套于操縱油缸外面，被推筒(30)和拉筒(34)支承、操縱和保護。36是扁螺母，它通過螺紋與操縱油缸缸筒聯(lián)接，可以通過推筒(30)和拉筒(34)調正蓄能彈簧(35)的予壓縮力。38是連接件，它套于操縱油缸外面，用小直徑園柱鍵(圖中未畫出)止轉，用兩個扁螺母(36)軸向固定，另一端與助力油缸(48)活塞桿(44)頭部固接。上述的操縱叉(27)、拉環(huán)(32)、推筒(30)、拉筒(34)，扁螺母(36)和連接件(38)用高強度鋁合金制造。48是助力油缸，其兩端耳環(huán)無需采用球餃型，可選用標準件，因采用本發(fā)明的車輛的轉向輪不需設“定位”角。21是標準手動換向閥，如示圖中的常流式液壓源用34SM或34SMP，如是采用常壓式液壓源相應采用34SO或34SOP型閥。
附圖2是操縱油缸(50)被整體式有反應型(開缸方案)全液壓轉向器(11)，操縱的具有蓄能彈簧(35)的全液壓轉向系統(tǒng)的一種實施示圖。它與示圖1中組成件不同的是用專業(yè)化生產(chǎn)的整體式有反應型(開缸方案)全液壓轉向器(11)取代圖1中的計量器(5)和操縱油缸(50)不僅可采用單活塞桿式，也可采用雙活塞桿式且不限于等截面類型。余者全同圖1的組成件。圖2示例在采用等截面雙桿操縱油缸時也可用于高速車輛。相應轉向閥也改用34SMP為宜(如圖1所用轉向閥21)。除此之外，一般情況下它只適用于中、低速產(chǎn)業(yè)車輛。
本發(fā)明的要點在于以方向盤直接操縱的旋轉型液壓部件(專業(yè)化產(chǎn)品)-圖1(5)或圖2中(11)取代公知的(SAE Paper 720791)用方向盤通過機械轉向器操縱連接于機械反饋桿件端的操縱閥，提供操縱油缸所用的液流。它不但取消了常規(guī)的機械反饋桿件，為車輛設計帶來方便，而且創(chuàng)造了通過設置兩條帶單向閥(18)和(19)的油路(14)和(15)造成雙傳動比功能的條件，滿足重型車輛熄火或故障應急轉向需要，擴大了適應的車輛噸位。
本發(fā)明的機構構思巧妙處在于，用一只套于操縱油缸(39)缸筒外面的園柱螺旋彈簧(35)，取代公知的(SAE Paper 720791)裝于缸筒內的兩只壓簧和轉向輪的“定位”角措施，作為模擬力感蓄能回直機構，使車輛轉向的操縱力感穩(wěn)定且與轉角成比例，又可自動回直(舵)徹底，達到用一般簡單技術解決困難復雜問題效果。
工作方式如下(以圖1為例說明)。
1.有轉向動力油源時
方向盤(3)直接轉動計量器(5)，比如使油管(13)中升壓，則液流進入操縱油缸(39)右腔(41)，另一腔(40)則通過油管(12)回流到計量器(5)，形成左右腔等容積油流運動，從而使活塞桿(28)向左移動，通過其上的操縱叉(27)，一方面使轉向閥(21)閥芯左移達到(24)機能狀態(tài);另一方面操縱叉(27)通過固定其上的拉環(huán)(32)拉動拉筒(34)左移，進一步壓縮彈簧(35)造成計量器操縱過程中的力感并同時蓄存彈簧勢能。與上述過程的同時，由于轉向閥(21)處(24)機能狀態(tài)，轉向動力油源的壓力油通過管(46)和止回單向閥(20)進入油管(16)和(17)，以便進而入助力油缸(48)的兩腔(43)和(42)，但因為(42)腔截面大(43)腔一倍，必使助力油缸成“差動油缸”方式工作，使其活塞桿(44)伸出，而進入(42)腔的油流僅由油泵(1)方面提供相當于(43)腔中被擠出來的油量，多需的油是從擠出的流入(42)腔?？僧a(chǎn)生的力，在同樣壓力下相當于有活塞桿一端一樣，這就是MP型機能閥配合2∶1差動油缸所能產(chǎn)生的等靈敏度轉向效果的原因所在。上述過程由于是采用負反饋方式-助力油缸(48)的活塞桿(44)伸出，則通過頭(45)和其上的連接件(38)帶動操縱油缸(39)右移使轉向閥(21)芯重新回復中位機能(22)，使助力油缸(48)不再接入油泵(1)的壓力油而終止其活塞桿(44)伸出動作。這種負反饋設計便可造成隨動效果，即計量器(5)連續(xù)操縱操縱油缸(39)，則助力油缸就被連續(xù)通入油泵(1)的壓力油而使它連續(xù)動作;當一旦停止計量器(5)的動作，助力油缸動作也隨即停止。
假設轉向終了，需要回直時，本發(fā)明的系統(tǒng)具有自動回舵(直)功能。其過程
方向盤脫手時蓄能彈簧(35)伸張，帶動拉筒(34)右移，進而連動套于其外的拉環(huán)(32)和與其聯(lián)接的操縱叉(27)一起右移，將轉向閥(21)閥芯移至(23)機能狀同時使操縱油缸(39)的活塞桿(28)右移，(41)腔油液升壓，使計量器變成馬達，帶動方向盤回舵，(41)腔中油通過計量器回到(40)腔。這時由于轉向閥(21)處于(23)機能狀，從而使泵(1)的壓力油經(jīng)管(46)和止回單向閥(20)進入管(16)最后到助力油缸(48)的(43)腔，使活塞桿(44)縮回，(42)腔的油通過管(47)回油箱(2)，完成助力回直動作，直至蓄能彈簧(35)伸張抵到扁螺母(36)，車輛正好是直駛狀態(tài)止。
2.轉向動力油源喪失時
與有動力油源時所不同的是，計量器壓出的油不僅進入操縱油缸操縱轉向閥芯移動，而且還要分流進入管路(15)，推開單向閥(19)壓入助力油缸(42)腔，由于此時轉向閥芯處(24)機能狀態(tài)，活塞桿(44)伸出同時，(43)腔的油通過轉向閥(21)被擠到(42)腔，設置在轉向閥進油孔的止回單向閥(20)是為防止油液泄走。這樣，計量器只需多泵出相當于(43)腔的油量，盡管如此計量器(5)僅靠操縱油缸(39)的回油腔(40)的油量當然不足以補給計量器(5)壓出的油量，于是設置于計量器(5)兩油孔間的補油單向閥(9a)從油箱(2)通過管(49)補充油液而避免吸空現(xiàn)象。由于這時計量器(5)將泵油供給操縱油缸(39)和助力油缸(48)，顯然油量倍增而需計量器(5)多轉圈數(shù)，以實現(xiàn)人力所及的重型車“熄火”或“故障”轉向。這便是所謂“大傳動比”工作狀態(tài)。相比在有動力油源時，計量器(5)泵出油液僅用于操縱操縱油缸時為“小傳動比”工作狀態(tài)。這種在兩種工況下，自動以兩種不同傳動比狀態(tài)工作的能力，稱為雙傳動比功能。這是所依據(jù)的公知技術(SAE Paper720791)無法達到的優(yōu)越性能。
當然，油源喪失情況下不可能有自動回舵功能。模擬力感蓄能回直機構只在有動力油源時才能幫助車輛自動回舵。
上述按圖1的實施例，由于轉向時方向盤左右轉角相近，故適合于高速車輛。
示圖2的實施例，只是利用標準化生產(chǎn)的有反應型(開缸設計)全液壓轉向器(11)可逆向(從油缸方面)傳動和不限油缸單、雙桿類型均具有熄火操縱功能的結構特點，克服計量器(5)不能操縱兩腔有效面積非等的雙作用操縱油缸的缺陷。除轉向器內部的油路稍有不同外，其余反饋隨動過程(原理)均與圖1實施例同，故這里不再解說。
本發(fā)明的優(yōu)越處在于
1.在各種行駛條件(速度、道路、負載和行駛方向等)下，均能使操縱力感穩(wěn)定(相近)且與方向盤轉角成比例，并有良好的自動回舵(回直)功能，克服通常高速時產(chǎn)生的方向盤“發(fā)飄”問題，改善轉向操縱性能。
2.利用蓄能彈簧不但可根據(jù)不同需要調正力感，而且可廢除“定位”措施，簡化轉向橋結構，減少輪胎磨損和產(chǎn)生低頻擺振的可能性。
3.適用各種轉向方案車輛(如轉向梯形和鉸接車架;前橋轉向甚至全輪轉向等)和低、中、高速各類型車輛。
4.有利于采用專業(yè)化生產(chǎn)的標準件，如油缸不需帶球鉸耳環(huán)，轉向閥不需特制閥等。
5.本發(fā)明可以按不同需要，組織系列化生產(chǎn)。
6.雙傳動比機能可使本發(fā)明用于重型車輛上，不需設置轉向第二動力油源裝置，以備應急。
7.采用“閉缸設計”閥代替通常為回正而采用的“開缸設計”閥作為轉向閥，提高系統(tǒng)剛度，大大改善產(chǎn)生低頻擺振可能性。
8.方向盤與轉向輪(橋)之間取消機械桿件聯(lián)接，有利于車輛總體設計。
權利要求
1、一種用于機動車的液壓轉向系統(tǒng)，它由一個助力油缸、轉向閥、操縱油缸和彈簧構成雙缸雙回路操縱系統(tǒng)，本發(fā)明的特征是一個雙桿操縱油缸[39]由一個有雙向功能的計量器[5]操縱。
2、按照權利要求
1所述的液壓轉向系統(tǒng)，其特征是所說的雙向功能的計量器用一個整體式有反應型全液壓轉向器〔11〕取代，與一個雙作用操縱油缸〔50〕構成操縱回路。
3、按照權利要求
1或2所述的液壓轉向系統(tǒng)，其特征是一個具有予壓縮的蓄能彈簧〔35〕套于操縱油缸缸體的外面。
4、按照權利要求
1或2所述的液壓轉向系統(tǒng)，其特征是操縱油缸的兩腔〔40〕、〔41〕與助力油缸的兩腔〔43〕、〔42〕之間分別接一條油路〔14〕、〔15〕，且在它們中分別串接一個單向閥〔18〕和〔19〕。
5、按照權利要求
1或2所述的液壓轉向系統(tǒng)，其特征是所說的轉向閥是34SMP機能閥〔21〕或34SM機能閥〔51〕，也可以是34SO、34SOP機能閥。
6、按照權利要求
1或2所述的液壓轉向系統(tǒng)，其特征是操縱油缸活塞桿〔28〕與轉向閥的閥芯串接，該閥體固接于助力油缸上，操縱油缸的缸體一端通過連接件〔38〕與助力油缸活塞桿頭部平行固接。
專利摘要
本發(fā)明用于機動車液壓動力轉向系統(tǒng)，它利用操縱油缸操縱液壓隨動系統(tǒng)中的轉向閥，實現(xiàn)液壓動力轉向；帶蓄能彈簧的操縱油缸是被旋轉式液壓部件通過油路操縱，廢除機械轉向器及其聯(lián)接桿件以及為車輛自動回直而采用的“定位”角，造成不受行駛條件影響的穩(wěn)定且與方向盤轉角成比例的操縱力感和自動回舵機能?！伴]缸設計”轉向閥提高系統(tǒng)剛度、減少低頻擺振可能性。本發(fā)明是雙缸雙回路液壓隨動系統(tǒng)，有轉向動力油源時以相對小的傳動比轉向，而當喪失油源時可自動變換相對大的傳動比工作，可謂具有雙傳動比機能。
文檔編號B62D3/14GK85102747SQ85102747
公開日1986年10月8日 申請日期1985年4月9日
發(fā)明者王元愷 申請人:吉林工業(yè)大學, 長春拖拉機制造廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan