专利名称:具有蓄能弹簧的全液压转向系统的制作方法
本发明属于机动车上的液压动力转向装置。
一般用于机动车上的液压转向系统，在方向盘与转向桥之间有机械杆件联接。例如美国SAE Paper720791号文献所述的助力式液压转向系统便是一个典型的例子，它采用两个“常流-开缸”类型液压阀，转向轮中设置“定位”措施，构成抗摆振的双缸双回路系统。但由于采用“开缸”阀，降低传动系统的刚度，设置“定位”角形成“摆”式系统，易出现摆振问题和加剧轮胎磨损。它虽改进阀特性，解决了稳定性问题，但它的带负载弹簧操纵油缸是采用两个弹簧，且弹簧装于缸内，这势必造成无予压缩力操纵状况，易出现回位不彻底的问题，而且增加结构的长度和重量，既使是已有的全液压转向系统，又普遍无力感技术措施，造成操纵力偏小问题，而助力式液压转向装置，虽有的设力感元件，但由于行驶条件多变，一般也难以获得稳定操纵力感。
本发明针对上述缺点作了改进，改变了通常采用的行走机构“定位”和“开缸设计”提供回位能力作法，引入不受外界条件影响的模拟力感蓄能弹簧来完成回位机能，并且创造了采用“闭缸设计”(即相当我国的M或O型机能三位四通阀)条件，以提高系统刚度，降低低频摆振(转向轮)可能性。本发明在同一构思下推荐两种实施例。
附图1是操纵油缸(39)两腔有效面积相等的具有蓄能弹簧(35)的全液压转向系统的一种实施示图，它适于高速车辆采用。图中5是具有两种双向功能的专业化生产的液压部件-计量器，即它既旋向可正可逆，又可作泵可作马达。9a和9b是单向阀，它们既可作为独立部件(标准件)，也可作为计量器(5)中的一部分。18和19也是单向阀、同样可选用标准件，也可成为助力油缸缸体上的一部分。操纵油缸(39)是用高强度铝合金制造的薄壁油缸，其活塞杆(28)采用表面硬镀铬的空心钢管制造，活塞上的密封环可采用YX型聚氨脂或O型橡胶圈。油缸端盖上的密封环结构类型同活塞，且采用钢丝圈定位联接以缩短结构长度。27是操纵叉，它固接于活塞杆(28)头部，随(28)一起运动。30是推筒，是弹簧支承操纵套筒，既起保护弹簧(35)作用，又在操纵叉(27)向右运动过程有可能被推动以进一步压缩蓄能弹簧(35)。32是拉环，它固接于(27)上，与(30)有一定间隙。34是拉筒，也是弹簧支承，操纵套筒，既起保护蓄能弹簧(35)作用，又可被套于它外面的拉环(32)向左拉动以压缩蓄能弹簧(35)。但拉环(32)内径与拉筒(34)外径有一定间隙，使拉环(32)向右运动时与拉筒(34)无牵连。35是园柱螺旋压缩弹簧，它套于操纵油缸外面，被推筒(30)和拉筒(34)支承、操纵和保护。36是扁螺母，它通过螺纹与操纵油缸缸筒联接，可以通过推筒(30)和拉筒(34)调正蓄能弹簧(35)的予压缩力。38是连接件，它套于操纵油缸外面，用小直径园柱键(图中未画出)止转，用两个扁螺母(36)轴向固定，另一端与助力油缸(48)活塞杆(44)头部固接。上述的操纵叉(27)、拉环(32)、推筒(30)、拉筒(34)，扁螺母(36)和连接件(38)用高强度铝合金制造。48是助力油缸，其两端耳环无需采用球饺型，可选用标准件，因采用本发明的车辆的转向轮不需设“定位”角。21是标准手动换向阀，如示图中的常流式液压源用34SM或34SMP，如是采用常压式液压源相应采用34SO或34SOP型阀。
附图2是操纵油缸(50)被整体式有反应型(开缸方案)全液压转向器(11)，操纵的具有蓄能弹簧(35)的全液压转向系统的一种实施示图。它与示图1中组成件不同的是用专业化生产的整体式有反应型(开缸方案)全液压转向器(11)取代图1中的计量器(5)和操纵油缸(50)不仅可采用单活塞杆式，也可采用双活塞杆式且不限于等截面类型。余者全同图1的组成件。图2示例在采用等截面双杆操纵油缸时也可用于高速车辆。相应转向阀也改用34SMP为宜(如图1所用转向阀21)。除此之外，一般情况下它只适用于中、低速产业车辆。
本发明的要点在于以方向盘直接操纵的旋转型液压部件(专业化产品)-图1(5)或图2中(11)取代公知的(SAE Paper 720791)用方向盘通过机械转向器操纵连接于机械反馈杆件端的操纵阀，提供操纵油缸所用的液流。它不但取消了常规的机械反馈杆件，为车辆设计带来方便，而且创造了通过设置两条带单向阀(18)和(19)的油路(14)和(15)造成双传动比功能的条件，满足重型车辆熄火或故障应急转向需要，扩大了适应的车辆吨位。
本发明的机构构思巧妙处在于，用一只套于操纵油缸(39)缸筒外面的园柱螺旋弹簧(35)，取代公知的(SAE Paper 720791)装于缸筒内的两只压簧和转向轮的“定位”角措施，作为模拟力感蓄能回直机构，使车辆转向的操纵力感稳定且与转角成比例，又可自动回直(舵)彻底，达到用一般简单技术解决困难复杂问题效果。
工作方式如下(以图1为例说明)。
1.有转向动力油源时
方向盘(3)直接转动计量器(5)，比如使油管(13)中升压，则液流进入操纵油缸(39)右腔(41)，另一腔(40)则通过油管(12)回流到计量器(5)，形成左右腔等容积油流运动，从而使活塞杆(28)向左移动，通过其上的操纵叉(27)，一方面使转向阀(21)阀芯左移达到(24)机能状态;另一方面操纵叉(27)通过固定其上的拉环(32)拉动拉筒(34)左移，进一步压缩弹簧(35)造成计量器操纵过程中的力感并同时蓄存弹簧势能。与上述过程的同时，由于转向阀(21)处(24)机能状态，转向动力油源的压力油通过管(46)和止回单向阀(20)进入油管(16)和(17)，以便进而入助力油缸(48)的两腔(43)和(42)，但因为(42)腔截面大(43)腔一倍，必使助力油缸成“差动油缸”方式工作，使其活塞杆(44)伸出，而进入(42)腔的油流仅由油泵(1)方面提供相当于(43)腔中被挤出来的油量，多需的油是从挤出的流入(42)腔。可产生的力，在同样压力下相当于有活塞杆一端一样，这就是MP型机能阀配合2∶1差动油缸所能产生的等灵敏度转向效果的原因所在。上述过程由于是采用负反馈方式-助力油缸(48)的活塞杆(44)伸出，则通过头(45)和其上的连接件(38)带动操纵油缸(39)右移使转向阀(21)芯重新回复中位机能(22)，使助力油缸(48)不再接入油泵(1)的压力油而终止其活塞杆(44)伸出动作。这种负反馈设计便可造成随动效果，即计量器(5)连续操纵操纵油缸(39)，则助力油缸就被连续通入油泵(1)的压力油而使它连续动作;当一旦停止计量器(5)的动作，助力油缸动作也随即停止。
假设转向终了，需要回直时，本发明的系统具有自动回舵(直)功能。其过程
方向盘脱手时蓄能弹簧(35)伸张，带动拉筒(34)右移，进而连动套于其外的拉环(32)和与其联接的操纵叉(27)一起右移，将转向阀(21)阀芯移至(23)机能状同时使操纵油缸(39)的活塞杆(28)右移，(41)腔油液升压，使计量器变成马达，带动方向盘回舵，(41)腔中油通过计量器回到(40)腔。这时由于转向阀(21)处于(23)机能状，从而使泵(1)的压力油经管(46)和止回单向阀(20)进入管(16)最后到助力油缸(48)的(43)腔，使活塞杆(44)缩回，(42)腔的油通过管(47)回油箱(2)，完成助力回直动作，直至蓄能弹簧(35)伸张抵到扁螺母(36)，车辆正好是直驶状态止。
2.转向动力油源丧失时
与有动力油源时所不同的是，计量器压出的油不仅进入操纵油缸操纵转向阀芯移动，而且还要分流进入管路(15)，推开单向阀(19)压入助力油缸(42)腔，由于此时转向阀芯处(24)机能状态，活塞杆(44)伸出同时，(43)腔的油通过转向阀(21)被挤到(42)腔，设置在转向阀进油孔的止回单向阀(20)是为防止油液泄走。这样，计量器只需多泵出相当于(43)腔的油量，尽管如此计量器(5)仅靠操纵油缸(39)的回油腔(40)的油量当然不足以补给计量器(5)压出的油量，于是设置于计量器(5)两油孔间的补油单向阀(9a)从油箱(2)通过管(49)补充油液而避免吸空现象。由于这时计量器(5)将泵油供给操纵油缸(39)和助力油缸(48)，显然油量倍增而需计量器(5)多转圈数，以实现人力所及的重型车“熄火”或“故障”转向。这便是所谓“大传动比”工作状态。相比在有动力油源时，计量器(5)泵出油液仅用于操纵操纵油缸时为“小传动比”工作状态。这种在两种工况下，自动以两种不同传动比状态工作的能力，称为双传动比功能。这是所依据的公知技术(SAE Paper720791)无法达到的优越性能。
当然，油源丧失情况下不可能有自动回舵功能。模拟力感蓄能回直机构只在有动力油源时才能帮助车辆自动回舵。
上述按图1的实施例，由于转向时方向盘左右转角相近，故适合于高速车辆。
示图2的实施例，只是利用标准化生产的有反应型(开缸设计)全液压转向器(11)可逆向(从油缸方面)传动和不限油缸单、双杆类型均具有熄火操纵功能的结构特点，克服计量器(5)不能操纵两腔有效面积非等的双作用操纵油缸的缺陷。除转向器内部的油路稍有不同外，其余反馈随动过程(原理)均与图1实施例同，故这里不再解说。
本发明的优越处在于
1.在各种行驶条件(速度、道路、负载和行驶方向等)下，均能使操纵力感稳定(相近)且与方向盘转角成比例，并有良好的自动回舵(回直)功能，克服通常高速时产生的方向盘“发飘”问题，改善转向操纵性能。
2.利用蓄能弹簧不但可根据不同需要调正力感，而且可废除“定位”措施，简化转向桥结构，减少轮胎磨损和产生低频摆振的可能性。
3.适用各种转向方案车辆(如转向梯形和铰接车架;前桥转向甚至全轮转向等)和低、中、高速各类型车辆。
4.有利于采用专业化生产的标准件，如油缸不需带球铰耳环，转向阀不需特制阀等。
5.本发明可以按不同需要，组织系列化生产。
6.双传动比机能可使本发明用于重型车辆上，不需设置转向第二动力油源装置，以备应急。
7.采用“闭缸设计”阀代替通常为回正而采用的“开缸设计”阀作为转向阀，提高系统刚度，大大改善产生低频摆振可能性。
8.方向盘与转向轮(桥)之间取消机械杆件联接，有利于车辆总体设计。
权利要求
1、一种用于机动车的液压转向系统，它由一个助力油缸、转向阀、操纵油缸和弹簧构成双缸双回路操纵系统，本发明的特征是一个双杆操纵油缸[39]由一个有双向功能的计量器[5]操纵。
2、按照权利要求
1所述的液压转向系统，其特征是所说的双向功能的计量器用一个整体式有反应型全液压转向器〔11〕取代，与一个双作用操纵油缸〔50〕构成操纵回路。
3、按照权利要求
1或2所述的液压转向系统，其特征是一个具有予压缩的蓄能弹簧〔35〕套于操纵油缸缸体的外面。
4、按照权利要求
1或2所述的液压转向系统，其特征是操纵油缸的两腔〔40〕、〔41〕与助力油缸的两腔〔43〕、〔42〕之间分别接一条油路〔14〕、〔15〕，且在它们中分别串接一个单向阀〔18〕和〔19〕。
5、按照权利要求
1或2所述的液压转向系统，其特征是所说的转向阀是34SMP机能阀〔21〕或34SM机能阀〔51〕，也可以是34SO、34SOP机能阀。
6、按照权利要求
1或2所述的液压转向系统，其特征是操纵油缸活塞杆〔28〕与转向阀的阀芯串接，该阀体固接于助力油缸上，操纵油缸的缸体一端通过连接件〔38〕与助力油缸活塞杆头部平行固接。
专利摘要
本发明用于机动车液压动力转向系统，它利用操纵油缸操纵液压随动系统中的转向阀，实现液压动力转向；带蓄能弹簧的操纵油缸是被旋转式液压部件通过油路操纵，废除机械转向器及其联接杆件以及为车辆自动回直而采用的“定位”角，造成不受行驶条件影响的稳定且与方向盘转角成比例的操纵力感和自动回舵机能。“闭缸设计”转向阀提高系统刚度、减少低频摆振可能性。本发明是双缸双回路液压随动系统，有转向动力油源时以相对小的传动比转向，而当丧失油源时可自动变换相对大的传动比工作，可谓具有双传动比机能。
文档编号B62D3/14GK85102747SQ85102747
公开日1986年10月8日 申请日期1985年4月9日
发明者王元恺 申请人:吉林工业大学, 长春拖拉机制造厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan