专利名称：线性流量放大静液压转向器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于车辆动力转向系统的液压元件。
大型车辆静液压动力转向有两种主要型式一种采用大排量静液压转向器，如专利US 4109679；另一种采用流量放大器，如专利GB2003100 A。前者采用传统静液压转向器的基本结构模式，没有流量放大能力，为获得大排量，增大了结构尺寸，但是没有应急转向能力。其优点是结构简单、工作可靠；缺点是元件体积大，在车辆上布置不方便。后者是一个放大元件，必须由一个小排量的静液压转向器来控制。其优点是压力损失小，在车辆上布置灵活；缺点是系统过于复杂，被控元件多，工作可靠性差。
本实用新型的目的是设计一种即保留传统静液压转向器的基本结构模式，又具有应急转向能力、流量放大能力和输出流量随输入转速线性变化的静液压转向器。该转向器将控制油路与放大油路集于一体，即能满足大型车辆提出的大排量、高效率的要求，又能做到元件体积小、结构简单和工作可靠。
转向原理和本实用新型的内容传统静液压转向器由控制转阀和摆线计量装置组成。控制转阀的阀芯、阀套上，开有各种槽和孔，它们之间形成了各种变节流口。阀芯与方向盘连接，阀套通过连轴节与摆线计量装置的转子连接。转动方向盘时，阀芯相对阀套偏转，打开变节流口，使压力油通过摆线计量装置进入转向油缸。被油液推动的转子，带动阀套沿阀芯转动方向运动，关闭变节流口，使供给转向油缸的油液体积与方向盘转角成正比。负荷传感静液压转向器中，控制阀上设置了一个负荷传感变节流口，外接的优先阀控制其两端的压差，使它保持恒定。于是，该节流口的开口面积与通过流量成正比，即与方向盘转速成正比。
本实用新型在控制阀上增设了流量放大节流口，该节流口的上游接负荷传感节流口的上游。其下游接进转向油缸节流口的上游。其开度与负荷传感节流口的开度同步变化，形成一条与包括计量装置在内的控制油路并联的流量放大油路。因此，供给转向油缸的流量等于通过控制油路和流量放大油路的流量总和。
本实用新型在流量放大油路中串入一个压力补偿阀，保持流量放大节流口两端的压差不变，又因流量放大节流口的开度与负荷传感节流口的开度同步变化，所以通过流量放大油路的流量与方向盘的转速成正比。
本实用新型在流量放大油路中串入一个反向截止单向阀，阻止油液经流量放大油路倒流。当油源中断供油时，依靠人力转动方向盘，驱动摆线计量装置(已转为油泵工况)，排出压力油，供给转向油缸。转向油缸的回油，经补油单向阀到摆线计量装置的上游，实现应急转向。这时无流量放大，其排量等于计量装置的排量，因此依靠人力能够转得动方向盘。
与现有大排量转向器比较，本实用新型增加了流量放大功能和应急转向能力，在相同体积和压力损失的条件下，排量可增加五倍至十倍。与现有流量放大器比较，本实用新型将控制和放大油路集于一体，其零件数目与用来控制流量放大器的小排量转向器相当，不仅元件结构简单，系统也得到简化。本实用新型的液压元件适应各种油源，可构成多种负荷传感节能液压系统。综上所述，本实用新型具有结构简单、功率密度大、效率高和工作可靠等优点。
图1为本实用新型的控制转阀机能图；图2为本实用新型的主视图；图3为本实用新型的俯视图；图4为本实用新型的压力补偿阀；图5为本实用新型的反向截单向阀和补油单向阀；图6为本实用新型的阀芯；图7为本实用新型的阀套；图8为本实用新型的阀芯与阀套配合表面的平面展开图；图9为本实用新型的液压油路图。
本实用新型的实施(参见
图1～图9)液压元件由控制转阀1、摆线计量装置2、压力补偿阀3、反向截止单向阀4、补油单向阀5等组成。阀体8对元件外有六个油口，“P”油口与优先阀的“CF”油口连接，“L”和“R”油口分别于转向油缸的左、右腔连接，“T”油口接油箱，“LS”油口接优先阀的“LS”油口，“PP”油口接优先阀的“PP”油口。阀体8的内孔开有五条环槽，槽9通“T”油口，槽10通“L”油口，槽11通压力补偿阀3的下游，流量放大节流口C8的上游，槽12通“R”油口，槽13通“P”油口和“PP”油口。阀体上的七个孔14，通摆线计量装置2的转子15和定子16之间形成的七个容腔。七孔14与阀套7外圆上的孔31之间，形成定节流口C3和C4。阀体内孔上的孔17与压力补偿阀3的弹簧腔42接通，孔18通“LS”油口。阀芯6上开有三组油槽，槽组19和20各有6条槽，槽组25有2条槽；开有四组通孔，孔组21有2个孔，孔组22、23各有12个孔，分2排布置，孔组24有4个孔；还开有两条环槽38和39。阀套7的外圆上开有2条环槽，26和27，槽内分别有通孔37和36；还开有七组孔，孔组28有2个孔，中位时跨接阀芯6上的槽19和孔21，形成中位回油节流口C10；孔组29的孔数根据计量装置的排量而定，它与槽组19间形成负荷传感节流口C1；孔组30有2个孔，它与槽组25间形成冲洗节流口C9；孔组31有12个孔，它与槽组19间形成进计量装置节流口C2，与槽组20间形成出计量装置节流口C5；孔组32和34各有12个孔，分2排布置，它们与槽组20间形成进转向油缸节流口C6，与孔组22或孔组23间形成出转向油缸节流口C7；孔组33的孔数根据放大倍数而定，它与槽组20间形成流量放大节流口C8；孔组35有4孔，它与阀芯上的孔组24常通；环槽27中的孔36与阀芯上的环槽39常通；环槽26中的孔37与阀芯上的环槽38常通。单向阀4允许油液从“P”油口流向压力补偿阀3的上游，反向截止；中位时，压力补偿阀3的阀芯40被弹簧41推向一侧，使阀芯40与阀体8之间形成的节流口44全开；弹簧腔42经阀体上的孔17、阀套环槽26与阀芯环槽38常通，非弹簧腔通过压力补偿阀阀芯40中的小孔48与单向阀4的下游相通；孔43通阀体8的环槽11。单向阀5允许油液从“T”油口流向“P”油口，反向截止。
各工况下油流路线如下中位时，节流口C1、C2、C5、C6、C7、C8关闭；油液从“P”油口始，经环槽13、孔30和槽25之间形成的节流口C9、环槽39、孔28跨接孔21和槽19而形成的节流口C10、阀芯内腔、孔24和35、环槽9，至“T”油口；同时，从环槽39始，经孔36、环槽27、孔18至“LS”油口。C9和C10的分压作用，使LS油路保持足够低的压力，向优先阀W2和负荷传感油泵W1传送低压信号。由于C9的液阻很大，只要有很小的流量通过，C9两端就能产生足够的压差，克服弹簧力，推动优先阀W2中的阀芯运动，关小接通CF油路的阀口。这时，几乎全部流量经EF油路供给工作系统W4。
转向时，方向盘W6带动阀芯6转动，最初阀套7尚未转动，因此阀芯与阀套间产生相对角位移，除C9、C10以外，其它变节流口打开。一路压力油始于“P”油口，经环槽13、节流口C1、C2、C3，推动计量装置的转子15，通过计量装置的压力油，流经C4、C5到达C6的上游；与此同时，另一路压力油始于“P”油口，经单向阀4、压力补偿阀3、节流口C8，在节流口C6的上游与前一路油汇合，再经环槽10或12、油口“L”或“R”，供给转向油缸W5。转向油缸的回油，经油口“R”或“L”、环槽12或10、节流口C7、阀芯内孔、孔24和35、环槽9至油口“T”。被推动的转子15，借助于联轴节45、拨销46，带动阀套7，与阀芯6同向转动，产生关闭上述节流口的趋势，使节流口保持一定开度。流过C1的流量恰等于计量装置的排量与方向盘转速的乘积。由于C1两端的压差受优先阀W2控制，保持不变，因此C1的开口面积与方向盘转速成正比。如果取节流口C8与C1具有相同的流量特性，C8的孔数为C1的N倍，用压力补偿阀3保持C8两端压差不变；如果压力补偿阀3和优先阀W2具有相同的弹簧控制压力，则供给转向油缸W5的流量等于计量装置的排量与方向盘转速乘积的(N＋1)倍。这时，输出流量与方向盘输入转速间呈线性关系，即排量恒定，为计量装置排量的(N＋1)倍。如果不要求输出流量与方向盘输入转速间具有严格的线性关系，可以不设置压力补偿阀3，通过调节控制油路和流量放大油路的液阻或者改变C1和C8的流量特性，便可获得输出流量与方向盘输入转速间不同的函数关系，适当选择两油路的液阻，便可获得输出流量与方向盘输入转速间近似的线性关系。方向盘停止转动后，回位弹簧47使阀芯与阀套越过死区，对中。
当油源因故中断供油时，依靠人力转动方向盘，驱动计量装置2。计量装置排出压力油，经节流口C4、C5、C6，供给转向油缸W5，转向油缸的回油经节流口C7、单向阀5、节流口C1、C2、C3，向计量装置补油。这时，单向阀4截止，从计量装置排出的压力油不能经放大油路倒流。元件的排量等于计量装置的排量，因此依靠人力能够转动方向盘。如果不需要应急转向能力，可不设置单向阀4和5。
权利要求1.一种用于车辆的线性流量放大静液压转向器，由控制转阀1、摆线计量装置2组成。在控制转阀1的阀芯6和阀套7上，设置了负荷传感变节流口C1、进(出)摆线计量装置变节流口C2(C5)、进(出)油缸变节流口C6(C7)。其特征是“P”油口经阀体8上的环槽13、阀套7上的孔29及下游的节流口C1、C2、C3、摆线计量装置2、节流口C4、C5，至节流口C6的上游，构成控制油路。阀套7上的孔33与阀芯6上的槽20之间形成的窗口，构成流量放大变节流口C8，其开度与其它变节流口的开度同步变化。“P”油口经阀体上的环槽11、阀套7上的孔33和节流口C8，至节流口C6的上游，构成流量放大油路。两油路在节流口C6的上游汇合。
2.按权利要求1所述的静液压转向器，其特征是流量放大油路中串入一个压力补偿阀3，该阀的上游与负荷传感变节流口C1的上游相接；该阀的下游与流量放大变节流口C8上游相接。该阀的弹簧腔与流量放大变节流口C8下游相接，非弹簧腔与流量放大变节流口C8上游相接。
3.按权利要求1和2所述的静液压转向器，其特征是流量放大油路中串入一个反向截止单向阀4，该阀的上游接负荷传感变节流口C1的上游，该阀的下游接压力补偿阀3的上游。该阀阻止油液从节流口C6的上游，经流量放大变节流口C8，流向负荷传感节流口C1的上游。在“P”油口与“T”油口间跨接一个补油单向阀5，允许油液从“T”流向“P”，反向截止。
4.按权利要求1、2和3所述的静液压转向器，其特征是压力补偿阀3与外部优先阀W2具有相同的弹簧控制压力，且阀套孔33与29具有相同的形状、大小和开启起始角。
专利摘要本实用新型是一种用于车辆液压动力转向系统的液压元件。该元件保留了传统静液压转向器的基本结构模式，在其控制阀上设置了一个开度能与其它控制节流口开度同步变化的流量放大节流口，使元件具有流量放大能力；一个串联在放大油路中的压力补偿阀可保证元件的输出流量与输入转速呈线性关系；一个串联在放大油路中的单向阀，阻止油液倒流，使元件具有应急转向能力。该元件将控制油路与放大油路集于一体，具有结构简单、功率密度大、压力损失小和工作可靠的优点。
文档编号F15B13/02GK2078387SQ9021889
公开日1991年6月5日 申请日期1990年9月6日 优先权日1990年9月6日
发明者黄振德, 陈宗耀 申请人:中国农业机械化科学研究院