CN102490782B

CN102490782B - 一种液压助力转向阀

Info

Publication number: CN102490782B
Application number: CN 201110386997
Authority: CN
Inventors: 王晓斌
Original assignee: Jingzhou Henglong Automotive Parts Co Ltd
Current assignee: Jingzhou Henglong Automotive Parts Co Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: CN102490782A

Abstract

本发明涉及一种液压助力转向阀，属汽车转向系统技术领域。它由阀体、阀套、输入轴、扭杆、齿轮轴构成，阀体的上端口设置有上支撑轴承，输入轴通过上支撑轴承设置在阀套内，阀套下端的阀体内通过下支撑轴承设置有齿轮轴，齿轮轴通过连接销A与阀套连接；输入轴的内孔中设置有扭杆，扭杆上端通过连接销B与输入轴连接，扭杆下端通过花键与齿轮轴过盈联接。本发明结构简单，设计新颖，在直线行驶时，液压油通过过流面积较大的转向油路运行，从而降低了液压转向系统的系统压力和功率消耗，解决了现有液压转向器，液压油都要通过过流面积较小的转向阀口，导致系统压力较高，从而造成较高功率消耗的问题。特别适用于商务车和载重车使用。

Description

一种液压助力转向阀

技术领域

本发明涉及一种液压助力转向阀，属汽车转向系统技术领域。

背景技术

随着汽车的广泛应用，对石油等不可再生能源的消耗越来越大，导致原油供应紧张，成品油价格飙升，即污染了环境，又使整车的使用成本上升。如何降低汽车的燃油消耗，是主机厂和汽车零部件厂商的当务之急。上世纪50年代开始应用的汽车液压转向系统，由于其显著的助力效果，可靠的机械液压构造而在各类汽车上广泛应用。但液压系统在整车不需要转向时，仍需要发动机系统做功来维持其运转，因此对整车的油耗有一定的浪费。

对于汽车液压转向系统，系统流量（Q）是设定的，不能随意变小。要降低系统压力（ΔP），只有增大过流面积。而目前使用的液压转向器，液压油都要通过过流面积较小的转向阀口，这样导致系统压力较高，从而造成较高的功率消耗。对于乘用车使用的齿轮齿条液压转向器，目前不转向时的系统压力在0.4MPa左右，而对于载重车使用的循环球液压转向器，目前不转向时的系统压力在1MPa左右。

目前虽然已有电动转向系统(EPS)推出，但该系统的输出力较小，尚不能在前轴载荷较大的商务车和载重车上采用。另外，由于EPS的电子控制系统复杂，与整车的匹配要求高，对于转向器这种安全件而言可靠性不及液压转向。要开发可靠的EPS，则费用高昂，不少汽车厂无法接受。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种在液压油在不转向时，通过过流面积较大的转向油路运行，降低系统压力，进而以降低其自身的功率消耗，实现降低燃油消耗目的的液压助力转向阀。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种液压助力转向阀，它由阀体、阀套、输入轴、扭杆、齿轮轴构成，其特征在于：阀体的上端口内设置有上支撑轴承和上油封，输入轴通过上支撑轴承和上油封设置在阀体内的阀套内，阀套下端的阀体内通过下支撑轴承和下油封设置有齿轮轴，齿轮轴通过连接销A与阀套连接；输入轴的内孔中设置有扭杆，扭杆上端通过连接销B与输入轴连接，扭杆下端通过花键与齿轮轴过盈联接。

所述的阀体左右两侧由上至下分别设置有转向阀出油口、转向阀进油口、下转阀进油口和上转阀出油口、至油缸左腔油口、至油缸右腔油口，下转阀进油口和上转阀出油口之间通过连通管连通。

所述的阀套内壁上下两端分别设置有上盲槽和下盲槽，输入轴外表的上下两端分别设置有上油槽和下油槽，上盲槽与上油槽和下盲槽与下油槽之间分别相互对应，对应的上盲槽与上油槽和下盲槽与下油槽分别构成转向阀的上油腔和下油腔。

所述的上油腔分别与转向阀出油口、转向阀进油口和上转阀出油口连通，下油腔分别与下转阀进油口、至油缸左腔油口和至油缸右腔油口连通。

所述的阀套上方的输入轴上设置有卡簧，下支撑轴承下方的齿轮轴上设置有挡圈。

所述的阀套上间隔地设置有阀套密封圈。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明结构简单，设计新颖，通过转向阀上的上阀腔和下阀腔。在液压转向阀转向时，液压油通过过流面积较小的转向油路，进行转向助力。在不转向直线行驶时，液压油通过过流面积较大的转向油路运行，从而降低了液压转向系统的系统压力，减小了转向系统的功率消耗，进而以降低其自身的功率消耗，达到了降低燃油消耗的目的。避免了现有液压转向器，液压油都要通过过流面积较小的转向阀口，导致系统压力较高，从而造成较高功率消耗的问题。特别适用于商务车和载重车使用。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的阀体的结构示意图；

图3为本发明的阀套、输入轴和齿轮轴的装配示意图；

图4为本发明直线状态时的上转阀工作状态示意图；

图5为本发明直线状态时的下转阀工作状态示意图；

图6为本发明左转向时的上转阀工作状态示意图；

图7为本发明左转向时的下转阀工作状态示意图；

图8为本发明右转向时的上转阀工作状态示意图；

图9为本发明右转向时的下转阀工作状态示意图。

图中：1、阀体，2、阀套，3、输入轴，4、扭杆，5、齿轮轴，6、上支撑轴承，7、下支撑轴承，8、上油腔，9、下油腔，10、上油封，11、下油封，12、连接销A，13、连接销B，14、转向阀出油口，15、转向阀进油口，16、下转阀进油口，17、上转阀出油口，18、至油缸左腔油口，19、至油缸右腔油口，20、上盲槽，21、上油槽，22、上转阀，23、下转阀，24、挡圈，25、输入轴密封圈，26、阀套密封圈，27、卡簧，28、阀套进油孔，29、输入轴上回油孔，30、油槽筋，31、输入轴下回油孔，32、连通孔，33、下盲槽，34、下油槽。

具体实施方式：

该液压助力转向阀由阀体1、阀套2、输入轴3、扭杆4、齿轮轴5、上支撑轴承6、下支撑轴承7构成，阀体1的上端口内设置有上支撑轴承6和上油封10，输入轴3通过上支撑轴承6和上油封10设置在阀体1内的阀套2内，阀套2上方的输入轴上设置有卡簧27，用于阀套2的限位。阀套2外表面上间隔地设置有阀套密封圈26，用于将阀套2上的各油孔和槽进行分割密封。

阀套2下端的阀体1内通过下支撑轴承7和下油封11设置有齿轮轴5，齿轮轴5通过连接销A12与阀套2连接。下支撑轴承7下方的齿轮轴5上设置有挡圈24。

阀体1左右两侧由上至下分别设置有转向阀出油口14、转向阀进油口15、下转阀进油口16和上转阀出油口17、至油缸左腔油口18、至油缸右腔油口19，下转阀进油口15和上转阀出油口17之间通过连通管（图中未画）连通。

阀套2内壁上下两端分别设置有上盲槽20和下盲槽33，输入轴3外表的上下两端分别设置有上油槽21和下油槽34，上盲槽20与上油槽21和下盲槽33与下油槽34之间分别相互对应，对应的上盲槽20与上油槽21和下盲槽33与下油槽34分别构成转向阀的上油腔8和下油腔9。

上油腔8和下油腔9之间的输入轴3上上设置有输入轴密封圈25。上油腔8分别与转向阀出油口14、转向阀进油口15和上转阀出油口17连通，以此构成转向阀的上转阀22。下油腔9分别与下转阀进油口16、至油缸左腔油口18和至油缸右腔油口19连通，以此构成转向阀的下转阀23。

输入轴3的内孔中设置有扭杆4，扭杆4上端通过连接销B13与输入轴3连接，扭杆4下端通过花键与齿轮轴5过盈联接（参见附图1—3）。

工作过程中当汽车直线位置行驶、方向盘不转动时，转向阀处于中间位置。此时汽车转向系统的液压油从油泵输出，通过阀体1上的转向阀进油口15和阀套进油孔28进入上转阀22的上油腔8，利用构成上油腔8的上油槽21和上盲槽20间的缝隙，通过与转向阀出油口14联通的输入轴上回油孔29回到转向油罐。在此过程中下阀腔9的液压油维持平衡状态（参见附图4—5）。

当汽车驾驶员左转向时，方向盘带动输入轴3向左旋转，由于上油腔8、输入轴3左侧上油槽21的油槽筋30与上盲槽20形成了闭合，液压油从油泵输出，通过转向阀进油口15进入上阀腔8无法再进入输入轴上回油孔29。而是通过连通孔32进入上转阀出油口17，再通过连通管进入下转阀进油口16，从而进入下转阀22的下油腔9。进入下油腔9的液压油，通过构成下油腔9的下油槽34和下盲槽33间的缝隙，由下油槽34的油槽阀口倒角的限流作用形成液压助力，使液压油通过至油缸左腔油口18进入转向器油缸左腔推动活塞杆向油缸右腔运动，然后再使油缸右腔的液压油进入至油缸右腔油口19，返回到输入轴下回油孔31，该回油孔与转向阀出油口14联通，液压油从此处流出转向阀，回到转向油罐（参见附图6—7）。

当汽车驾驶员右转向时，方向盘带动输入轴3向右旋转，由于上油腔8、输入轴3右侧上油槽21的油槽筋30上盲槽20形成了闭合，导致液压油从油泵输出，通过转向阀进油口15进入上油腔8，但无法再进入输入轴上回油孔29。而是通过连通孔32进入上转阀出油口17，再通过连通管进入下转阀进油口16，从而进入下转阀22的下油腔9。进入下油腔9的液压油，通过下油槽34的油槽筋30与下盲槽33间的缝隙，由下油槽34的油槽阀口倒角的限流作用形成液压助力，使液压油通过至油缸右腔油口19，进入转向器油缸右腔并推动活塞杆向油缸左腔运动，然后再使油缸左腔的液压油进入至油缸左腔油口18，返回到输入轴下回油孔31并回到转向油罐（参见附图8—9）。

本发明转向阀按其功能分为上、下两个转阀部分，即上转阀22和下转阀23，在不转向时，液压油仅从上转阀22的进油口流入，从转阀的出油口流出，过流面积大，系统压力小。在转向时，上转阀22的阀口在转动很小的角度后（约1度）关闭，液压油仅能从上转阀22通过油管流入下转阀23，在下转阀23的转动作用下，进入助力油缸的左腔或右腔，压迫助力油缸另一腔的液压油进入下转阀，然后通过转阀的回油口流出。

在上转阀22的阀口关闭过程中，下转阀23不产生液压助力，只有当上转阀22完全关闭，下转阀23才开始产生液压助力。

由于本发明转向阀在不转向时，液压油从转阀油路上腔流动，整个上腔的过流面积在50mm²,而传统油路的过流面积为28 mm²，根据小孔节流公式，压力可降低到传统结构的30%。

以乘用车用的齿轮齿条液压转向器为例：油泵排量为9 ml/r，原系统压力为0.4MPa, 发动机转速为3000r/min。则可降低功率：

ΔP=（1-0.3）×0.4×9×3000/（60×1000）=0.126KW

对于一个使用功率在60KW，百公里耗油在9.5升的乘用车而言，此方案可节省燃油：0.2升/百公里，整车寿命50万公里，则可节约燃油1000升。

对于载重车用的循环球液压转向器，由于系统压力更高，排量更大，则节约燃油效果更明显。

Claims

1.一种液压助力转向阀，它由阀体（1）、阀套（2）、输入轴（3）、扭杆（4）、齿轮轴（5）构成，阀体（1）的上端口内设置有上支撑轴承（6）和上油封（10），输入轴（3）通过上支撑轴承（6）和上油封（10）设置在阀体（1）内的阀套（2）内，阀套（2）下端的阀体（1）内通过下支撑轴承（7）和下油封（11）设置有齿轮轴（5），齿轮轴（5）通过连接销A（12）与阀套（2）连接；输入轴（3）的内孔中设置有扭杆（4），扭杆（4）上端通过连接销B（13）与输入轴（3）连接，扭杆（4）下端通过花键与齿轮轴（5）过盈联接；其特征在于：阀体（1）左侧由上至下设置有转向阀出油口（14）、转向阀进油口（15）和下转阀进油口（16），阀体（1）右侧由上至下设置有上转阀出油口（17）、至油缸左腔油口（18）和至油缸右腔油口（19），下转阀进油口（16）和上转阀出油口（17）之间通过连通管连通；所述的阀套（2）内壁上下两端分别设置有上盲槽（20）和下盲槽（33），输入轴（3）外表的上下两端分别设置有上油槽（21）和下油槽（34），上盲槽（20）与上油槽（21）之间相互对应，构成转向阀的上油腔（8）；下盲槽（33）与下油槽（34）之间相互对应，构成转向阀的下油腔（9）；所述的上油腔（8）分别与转向阀出油口（14）、转向阀进油口（15）和上转阀出油口（17）连通，下油腔（9）分别与下转阀进油口（16）、至油缸左腔油口（18）和至油缸右腔油口（19）连通。

2.根据权利要求1所述的液压助力转向阀，其特征在于：所述的阀套（2）上方的输入轴（3）上设置有卡簧（27），下支撑轴承（7）下方的齿轮轴（5）上设置有挡圈（24）。

3.根据权利要求1所述的液压助力转向阀，其特征在于：所述的阀套（2）上间隔地设置有阀套密封圈（26）。