CN101450679B - 液控传输液压助力的多桥转向系统 - Google Patents

Abstract

液控传输液压助力的多桥转向系统，包括主动转向桥和从动转向桥。所述主动转向桥的转向运动由方向盘经动力转向机驱动。其特征在于：在主动转向桥的转向横拉杆上设有主动油缸，在从动转向桥的转向横拉杆上设有从动油缸，转向时主动转向桥的转向横拉杆在驱动另一转向轮转向的同时驱动主动油缸的活塞运动，进行泵油，泵出的油经油管流入从动转向桥的从动油缸，驱动活塞带动从动转向桥横拉杆使车轮转向。同时在从动转向桥的转向横拉杆上还设有助力油缸。本发明在多桥转向汽车的从动转向传输中取消机械传输机构，结构相对简单，布置容易，效率高，有助力作用，转向轻便。对从动转向桥受路面干扰产生的干扰转向还有抑制作用，从而提高多桥转向汽车的坏路行驶的操稳性。

Description

液控传输液压助力的多桥转向系统

技术领域

本发明涉及汽车转向系统，尤其涉及一种液控传输液压助力的多桥转向系统，该系统能把多桥转向汽车的主动转向桥的转向运动按规定的比例传输给从动转向桥，同时通过助力作用使转向轻便。

背景技术

现代多桥汽车为了提高机动性，减小转弯半径，常采用多桥转向系统。多桥汽车的主动转向桥(通常是第一桥)的转向通常由转向机直接驱动。(如美国专利US005839527A，欧洲专利EP0150520B1，中国专利CN200981579Y等)或由主动液压油缸驱动(如美国专利US006012540A，中国专利CN101096215A等)。而从动转向桥的转向运动的实现目前有几种型式：1、是靠电子装置控制的液压缸直接驱动完成(如美国专利US006012540A，中国专利CN101096215A等)如遇电磁干扰，这种方式可能失效。2、是利用静压传输原理通过主动转向桥转向时机械驱动主动液压缸活塞泵油直接驱动从动液压缸活塞运动来完成(如美国专利US005839527A，欧洲专利EP0150520B1，等)。这两个专利中从动转向桥的转向运动均无助力，由于从动桥转向存在阻力，完全靠主动液压缸活塞泵油产生的静压传输来驱动从动桥转向，必然使静压压强很高，容易造成活塞两边的串流泄漏，从而引起从动桥转向精度下降，同时造成从动桥直线行驶状态的变化。当然以上两个专利都采取了措施解决从动桥直线行驶状态的变化，但属事后纠正，不理想。3、中国专利CN200981579Y也是利用静压传输原理通过主动转向桥转向时机械驱动主动液压缸(称为联动缸)活塞泵油直接驱动从动液压缸(称为联动缸)活塞运动来完成，而且从动转向桥的转向运动也有助力，但其助力直接受控于方向盘的转向信号，是一种开环控制。助力的大小与路面阻力无关，也与联动缸无关。因而控制精度低，影响主、从动转向的同步精度。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种结构简单，布置容易，传输准确、效率高的液控传输液压助力的多桥转向系统。使其转向轻便，对从动转向桥受路面干扰产生的干扰转向还有抑制作用，从而提高多桥汽车坏路行驶的操稳性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：液控传输液压助力的多桥转向系统，包括主动转向桥和从动转向桥，所述主动转向桥的转向运动由方向盘经动力转向机驱动，其特征在于：在主动转向桥的转向横拉杆上设有主动油缸，在从动转向桥的转向横拉杆上设有从动油缸，转向时主动转向桥的转向横拉杆在驱动另一转向轮转向的同时驱动主动油缸的活塞运动，进行泵油，泵出的油经油管流入从动转向桥的从动油缸，驱动活塞带动从动转向桥横拉杆使车轮转向。

在上述方案中，所述主动转向桥和从动转向桥的各转向横拉杆都分为三段，相互之间用球铰连接，中段穿过油缸并与活塞相固定，油缸缸体固定于转向桥壳体上并与之平行，转向横拉杆左右两段的另一端与转向桥的左右转向节球销相连。

在上述方案中，所述主动油缸的右腔室与从动油缸的左腔室用油管相连，主动油缸的左腔室与从动油缸的右腔室用油管相连，在主动油缸与从动油缸的两根连接油管中连接一个功能转换阀，该功能转换阀具有两种状态，第一种状态为工作状态，使主动油缸的左、右腔室分别与从动油缸的右、左腔室连通；第二种状态为调整状态，使主动油缸油路与从动油缸断开，主动油缸的左、右腔室互相连通，从动油缸的左、右腔室互相闭锁。

所述功能转换阀由电气开关控制的两个不同的二位四通电磁换向阀组成。第一个二位四通电磁阀的一个工位将油路导通，另一个工位将油路换向。第二个二位四通电磁阀的一个工位将油路导通，另一个工位将油路封断。

在上述方案中的从动转向桥的转向横拉杆上还设有从动转向助力油缸，该助力油缸利用油泵提供的高压油，驱动活塞带动从动转向桥的转向横拉杆，帮助从动转向桥的从动油缸克服从动转向桥的转向阻力。

在上述方案中，从动转向助力油缸的缸体固定在从动转向桥壳体上并与之平行，活塞固定在从动转向桥横拉杆上。

所述从动转向助力油缸的左、右腔室可以经助力换向阀分别与油泵和回油管路相连。

上述助力换向阀的工作状态可以由压力控制阀控制，压力控制阀的两端分别与主动油缸和从动油缸之间的两根连接油管连接，压力控制阀利用上述两根连接油管之间的压力差控制助力换向阀的工作状态，使从动油缸与从动转向助力油缸联动。

在上述方案中，在各转向桥的横拉杆上都设置位置指示灯开关，用于监视该桥是否处于直行状态。

本发明的主动转向桥的转向运动仍由动力转向机驱动。动力转向机通过转向直拉杆驱动前桥的转向节转向时，利用主动转向桥的横拉杆左右运动同时驱动主动油缸的活塞运动泵油。所泵油量与活塞行程及活塞与活塞杆之间的环形面积有关。主动转向桥的主动油缸泵出的油经油管流入从动转向桥的从动油缸，驱动活塞带动从动转向桥的横拉杆使车轮转向，而从动油缸的活塞的行程取决于泵入的油量及从动油缸的活塞与活塞杆之间的环形面积。根据总布置各转向桥到非转向桥的距离，恰当地设计各主、从动油缸的缸径，就能保证各转向桥转向角基本符合设计要求，从而尽可能减小转向时车轮的滑磨。如果从动转向桥不只一个，其液压传输系统必须各自独立，传输速比分别设计计算。

按上述方案，进入从动桥转向从动油缸驱动活塞的油液因要克服从动转向桥的转向阻力而随之压力升高。在主动转向桥主动油缸与从动转向桥从动油缸之间的两根连接油管中旁接一个压力控制阀，压力控制阀利用上述两根连接油管之间的压力差控制着助力换向阀的工作状态，而助力换向阀又控制了从动转向助力油缸左、右腔室与高压油泵或回油管路的连接状态，使从动油缸与从动转向助力油缸联动。

当助力换向阀打开助力回路，使油泵提供的高压油流入从动转向桥助力油缸的一侧驱动活塞帮助克服从动转向桥的转向阻力，从而减小主动转向桥的动力转向机的负荷，使转向轻便，也减小了主、从动油缸及管路中的油压，有利于提高转向精度和可靠性。另一方面，当从动转向桥车轮在行驶中遇到路面强烈干扰而自行转向时，也将引起主、从动油缸活塞两侧及管路中的油压差变化，这时压力控制阀，也将利用管路中油压差定向打开助力回路，使油泵提供的高压油流入从动转向桥助力油缸的一侧驱动活塞帮助克服从动转向桥的自行转向，从而提高多桥汽车坏路行驶操稳性能。

本发明所述的整个液压系统内应充满油液排尽气体，故相关零部件都有注油和排气口。整车转向系统及其液压传输系统安装好后，首先要注油排气。排尽气后，才能调整各转向桥的转向角初始值。即当主动转向桥转向角为零时，各从动转向桥转向角也为零，这是系统是否正常的标准。为此专门设置了系统状态监视结构，即直行指示灯，便于监测系统是否正常。

为了保证在调整时能方便地进入调整状态，而在使用中又能确保桥间转向角关系不易改变。特别在主动转向桥主动油缸与从动转向桥从动油缸的两根连接油管中间设置了具有工作与调整两个状态的功能转换阀。功能转换阀由两个不同的二位四通电磁换向阀组成(第一个有直通和换向两状态，第二个有直通、封断两状态)，由电气开关控制功能转换阀使其处工作状态时两个电磁换向阀均处直通状态从而使主动油缸与从动油缸连通，主动转向桥与从动转向桥联动；调整状态时则第一个处换向状态，第二个处封断状态，从而使主动油缸与从动油缸油路断开，主动油缸两端的油路互相连通。从动油缸两端的油路互相闭锁，转动方向机可使主动转向桥独立转向，而从动转向桥不动。

本发明的有益效果在于：在多桥转向汽车的从动转向传输中取消机械传输机构，采用本发明的液压传输系统后，结构相对简单，布置容易，效率高，有助力作用，转向轻便。对从动转向桥受路面干扰产生的干扰自行转向还有抑制作用，从而提高多桥转向汽车的坏路行驶的操稳性。

附图说明

图1为本发明一个实施例的前后车轮转向运动示意图。

图2为本发明一个实施例的前后转向运动的传输系统和控制示意图。

图3为压力控制阀和助力换向阀17的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和一个具体实施例对本发明做进一步说明。

本实施例是用于一型三桥汽车，图1表示了该车向右转向时前后车轮转向运动示意图。在图1中：5为前转向直拉杆，它的一端由前动力转向机垂臂驱动(图中未画出)，另一端通过球销驱动前转向桥7的右转向节使右前轮右转。右前轮通过三段式前桥转向横拉杆4带动左前轮右转。前桥转向横拉杆4的中段上装有主动油缸1，前桥转向横拉杆4带动主动油缸1的活塞2向右移动泵油。所泵油通过本发明的液控液力传输系统输送到从动油缸11，使后转向桥8的从动油缸11在两个助力油缸10的帮助下驱动后桥转向横拉杆12向右运动，带动左、右后轮向左转向，完成转向运动的传输。

在上述转向过程中，中桥21不转向，前、后车轮转向方向相反，大小成一定比例，各车轮绕整车瞬时运动中心O运动。瞬时运动中心O在中桥21轴线的延长线上。这样一来，各轮都是纯滚动，轮胎磨损和行驶阻力较小，最小转弯半径也较小。

具体的液控液力传输系统参见图2，图中未画出不转向的中桥。当前桥转向横拉杆4向右运动带动主动油缸1的活塞2向右运动把油从右端油管泵出时，所泵出的油经过功能转换阀即两个二位四通电磁换向阀19和20流入从动转向桥8的从动油缸11活塞的左端，驱动活塞带动从动转向桥横拉杆12向右运动，并使后车轮向左转向。在后车轮转向过程中遇到阻力时，此阻力会使从动油缸11活塞的左侧压力升高，而右侧压力下降产生压差。此压差通过油管反映到压力控制阀16中，压力控制阀16控制助力换向阀18的工作状态。所述助力换向阀设置在从动转向助力油缸10的左、右腔室与油泵14和回油管路13相连的两根连接油管上。

参见图2、图3，上述压力控制阀和助力换向阀设计为一体17，共用一个活塞杆15和一个缸体。压力控制阀活塞16的两端腔室分别与主动油缸1和从动油缸11之间的两根连接油管连接。压力控制阀利用上述两根连接油管之间的压力差驱动压力控制阀活塞16，带动活塞杆15，进而带动助力换向阀阀芯18向左移动。这时从动转向桥8的两个助力油缸10左端的油管都与油泵14的高压管路连通，而右端的油管都与回油管路13的低压管路连通，两个助力油缸10的活塞都被高压油驱动向右运动，使从动转向助力油缸10的活塞与从动油缸11的活塞均受力向右运动，用来克服后轮的向左转向阻力。

当前后车轮转向角度恰当时，就可使各转向轮的轴线尽可能相交于一点O并落在非转向的中桥轴线延长线上。这样的转向轮胎磨损最小，消耗功率最小，最小转弯半径也最小。

参见图2。本实施例的整个液压系统内应充满油液并排尽气体，故在主动油缸1、助力油缸10和从动油缸11的两端，及压力控制阀活塞16两侧都设有注油和排气口及盖3(助力油缸10和从动油缸11的盖3在图中未画出)。整车转向系统及其液压传输系统安装好后，首先要注油排气。排尽气后，盖紧排气口盖3才能调整各转向桥的转向角的初始值。即当前转向桥7转向角为零度时，后转向桥8转向角也应为零度，这是系统是否正常的标准。为此专门设置了系统状态监视结构，即图中的前直行指示灯位置开关6和后直行指示灯位置开关9。在用车轮定位仪确保前后轮都处于直行状态下安装前直行指示灯位置开关6和后直行指示灯位置开关9。指示灯的明灭就能反映前后轮是否处于直行状态，便于监测系统是否正常。

为了保证在需要调整时能方便地进入调整状态，而在使用中又能确保桥间转向角关系不易改变，本实施例特别设置具有工作与调整两个状态的功能转换阀。功能转换阀由两个二位四通电磁换向阀19和20组成(19有直通和换向两状态，20有直通、封断两状态)，由电气开关控制功能转换阀使其处工作状态时19、20均处直通状态从而使主动油缸与从动油缸连通，主动转向桥与从动转向桥联动；当功能转换阀处调整状态时则19处换向，20处封断状态，从而使主动油缸与从动油缸油路断开，主动油缸两端的油路互相连通。从动油缸两端的油路互相闭锁，转动方向机可使主动转向桥独立转向，而从动转向桥不动。当需要调整前转向桥7和后转向桥8的转向角同时归零时，先将功能转换阀处于工作状态，这时主动油缸1与从动油缸11连通，前转向桥7和后转向桥8联动，转动方向盘将后转向桥8转向角调为零，再检查前转向桥7转向角是否为零，若不为零，则将功能转换阀切换至调整状态，使主动油缸1与从动油缸11油路断开，主动油缸1两端的油路互相连通，从动油缸11两端的油路互相闭锁，转动方向机可使前转向桥7独立转向，而后转向桥8因从动油缸11被闭锁而固定在转向角为零状态。这样就可单独调整前转向桥7转向角也为零了。

Claims (6)

1.液控传输液压助力的多桥转向系统，包括主动转向桥和从动转向桥，所述主动转向桥的转向运动由方向盘经动力转向机驱动，其特征在于：在主动转向桥的转向横拉杆上设有主动油缸，在从动转向桥的转向横拉杆上设有从动油缸，转向时主动转向桥的转向横拉杆同时驱动主动油缸的活塞运动，进行泵油，泵出的油经油管流入从动转向桥的从动油缸，驱动活塞带动从动转向桥横拉杆使车轮按规定的比例转向，在从动转向桥的转向横拉杆上还设有从动转向助力油缸，该助力油缸利用油泵提供的高压油，驱动活塞带动从动转向桥的转向横拉杆，帮助从动转向桥的从动油缸克服从动转向桥的转向阻力，所述从动转向助力油缸的左、右腔室经助力换向阀分别与油泵和回油管路相连，所述助力换向阀的工作状态由压力控制阀控制，压力控制阀的两端分别与主动油缸和从动油缸之间的两根连接油管连接，压力控制阀利用上述两根连接油管之间的压力差控制助力换向阀的工作状态，使从动油缸与从动转向助力油缸联动。

2.根据权利要求1所述的液控传输液压助力的多桥转向系统，其特征在于：所述主动转向桥和从动转向桥的各转向横拉杆都分为三段，相互之间用球铰连接，中段穿过油缸并与活塞相固定，油缸缸体固定于转向桥壳体上并与之平行，转向横拉杆左右两段的另一端与转向桥的左右转向节球销相连。

3.根据权利要求1所述的液控传输液压助力的多桥转向系统，其特征在于：所述主动油缸的右腔室与从动油缸的左腔室用油管相连，主动油缸的左腔室与从动油缸的右腔室用油管相连，在主动油缸与从动油缸的两根连接油管中连接一个功能转换阀，该功能转换阀具有两种状态，第一种状态为工作状态，使主动油缸的左、右腔室分别与从动油缸的右、左腔室连通；第二种状态为调整状态，使主动油缸油路与从动油缸断开，主动油缸的左、右腔室互相连通，从动油缸的左、右腔室互相闭锁。

4.根据权利要求3所述的液控传输液压助力的多桥转向系统，其特征在于：所述功能转换阀由电气开关控制的两个不同的二位四通电磁换向阀组成；第一个二位四通电磁阀的一个工位将油路导通，另一个工位将油路换向；第二个二位四通电磁阀的一个工位将油路导通，另一个工位将油路封断。

5.根据权利要求1所述的液控传输液压助力的多桥转向系统，其特征在于：所述压力控制阀和助力换向阀设计为一体，共用一个活塞杆和一个缸体。

6.根据权利要求1所述的液控传输液压助力的多桥转向系统，其特征在于：在各转向桥的横拉杆中段上都设置位置指示灯开关，用于监视该桥是否处于直行状态。

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