CN103047132A - 流量随速可调助力转向泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流量随速可调助力转向泵，包括位于与高压油通道相通的滑阀腔中的滑阀组件，滑阀组件主要由滑阀、阀套、滑阀调节杆、弹簧、阀孔螺塞组成；阀套与滑阀腔壁过盈配合，其前端设置出油口，后端设置节流孔；滑阀调节杆穿过节流孔伸入阀套中，滑阀调节杆后端设置在滑阀前端，滑阀调节杆靠近滑阀的部分呈圆柱体，远离滑阀的部分为倒锥体；滑阀后端连接弹簧，阀套与滑阀之间形成阀孔腔；弹簧后端接触阀孔螺塞底壁，阀孔螺塞连接于转向泵壳体。当发动机转速升高时，转向泵的流量输出自动随之减小，反之增加。本发明提高了车辆驾驶的稳定性、安全性和舒适性，同时，还可降低发动机驱动转向泵的功率消耗，有利于节能环保。

Description

流量随速可调助力转向泵

技术领域

本发明属于一种汽车转向装置，特别是一种汽车转向泵。

背景技术

助力转向泵作为转向系统的心脏部件，其性能对车辆实现安全、舒适转向具有至关重要的作用，其中输出流量特性更是一项关键的特性指标。在汽车转向系统中，尤其商用车转向系统，由于车辆载荷大，需要安装高压力、大流量的液压助力转向泵以提高驾驶员转向时的舒适性；同时，又希望转向泵在不同的工况下有不同的表现，如在转弯或倒车时我们希望方向盘轻一些、灵活一些，易于操作；而在高速公路行驶时我们又希望方向盘重一些、稳一些，易于保持直线行驶等等以提高转向时的安全性。但目前普遍范围内，载重车等商用车用助力转向泵的输出流量随转速增高呈现一种增加的趋势。这样造成一种缺陷就是，随着车速的提高，发动机转速提高，转向泵的输出流量也相应提高，反之亦然。由此带来的后果是车速越快方向盘越轻，车辆容易转向过度，失控跑偏，影响行车安全；车速越慢方向盘越重，在转弯尤其是倒车时方向盘沉重，也不利于驾驶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流量随速可调助力转向泵，尤其是商用车领域流量随速可调助力转向泵。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种流量随速可调助力转向泵，其主要零部件包括壳体、轴承、轴、轴密封环、分油盘、定子、叶片、转子、端盖，还包括位于与高压油通道和溢流口相通的滑阀腔中的滑阀组件，滑阀组件主要由滑阀、阀套、滑阀调节杆、弹簧、阀孔螺塞组成；阀套与滑阀腔壁过盈配合，阀套呈圆柱体，中部设置环形槽，面对高压油通道一侧设置上油道切面，背对高压油通道一侧设置下油道切面，该下油道切面从阀套的节流口一端切至环形槽处。其前端设置出油口，后端设置节流孔；滑阀调节杆穿过节流孔伸入阀套中，滑阀调节杆后端设置在滑阀前端，滑阀调节杆靠近滑阀的部分呈圆柱体，远离滑阀的部分为倒锥体；滑阀后端连接弹簧，阀套与滑阀之间形成阀孔腔；弹簧后端接触阀孔螺塞底壁，阀孔螺塞连接于转向泵壳体。

本发明的工作原理为：

当高压油从泵体的高压油道进入到滑阀腔中，再沿着阀套上的油道，进入由滑阀调节杆与阀套的节流孔组合成的油路通道。高压油流经此通道后，大部分高压油再由阀套内部的油道到达转向泵出油口处，另外一部分多余的高压油通过推动滑阀，从溢流孔又回到泵腔的进油口处。

高压油进入到阀套与滑阀之间的阀孔腔，当转向泵转速升高时，阀孔腔内的压力会随之升高，从而使滑阀连同滑阀调节杆克服弹簧的阻力移动，一方面使滑阀调节杆与阀套的节流孔之间的截面积发生变化而使流量发生变化，另外一方面使多余的高压油又回到泵腔内的进油口处。通过改变滑阀调节杆的锥部角度α和长度、改变滑阀调节杆的各段的直径可以实现各种不同的流量值以及下降的形式和趋势。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

1、可实现输出流量直接下降和阶梯下降两种变流量的形式，满足不同客户的需求；

2、可在现有任一款转向泵的基础上，不改变安装尺寸、不改变管路连接位置和尺寸实现本发明；

3、提高了车辆驾驶的稳定性、安全性和舒适性、节能环保。

附图说明

图1 是本发明结构示意图；

图2是可调节流量的滑阀、阀套示意图；

图3a 是与流量调节有关的阀套示意图；

图3b是与流量调节有关的阀套部分截面示意图

图4 是与流量调节有关的滑阀尺寸示意图；

图5 是现有技术的转速-流量曲线示意图；

图6a 是本发明的转速-流量曲线（直接下降）示意图；

图6b 是本发明的转速-流量曲线（阶梯下降）示意图；

图7 是实施例一的转速-流量曲线调节实施实例列举示意图；

图8 是实施例二的转速-流量曲线调节实施实例列举示意图；

图9 是实施例三的转速-流量曲线调节实施实例列举示意图；

图10 是实施例四的转速-流量曲线调节实施实例列举示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1和图2，一种流量随速可调助力转向泵，其主要零部件包括壳体、轴承、轴、轴密封环、分油盘、定子、叶片、转子、端盖，还包括位于与高压油通道10和溢流口11相通的滑阀腔7中的滑阀组件，滑阀组件主要由圆柱体滑阀1、圆柱形阀套2、滑阀调节杆3、弹簧4、阀孔螺塞5组成；阀套2与滑阀腔7壁过盈配合，其前端设置出油口6，后端设置节流孔9，节流孔9内径小于阀套2内径，出油口6根据泵的幸好不同，可以设置在阀套2前端的侧壁上，也可以设置在阀套2前端的底壁上；滑阀1可以在滑阀腔7中滑动，从而控制溢流口11的开关，滑阀1前端设置滑阀调节杆3，滑阀1和滑阀调节杆3一体成型，弹簧4套装在滑阀的尾部的平面上；滑阀调节杆3前端成圆柱体，中部成倒椎体，后端成圆柱体，滑阀调节杆3后端设置在滑阀1前端，且前端圆柱体垂直于中轴的截面圆的直径大于后端圆柱体垂直于中轴的截面圆的直径，滑阀调节杆3通过阀套2的节流孔9伸入阀套2中；阀套2与滑阀1之间形成阀孔腔8；弹簧4后端接触阀孔螺塞5底壁，阀孔螺塞5外壁上设有螺纹，滑阀腔7弹簧4处的内壁上设有螺纹，阀孔螺塞5螺纹连接于转向泵壳体。

结合图3，阀套2呈圆柱体，圆柱体表面中部设置环形槽13，面对高压油通道10一侧切出上油道切面12，该上油道切面12从阀套2的节流孔9一端切至阀套2与高压油通道10的对应处，阀套2背对高压油通道10一侧设置下油道切面14，该下油道切面14从阀套2的节流孔9一端切至环形槽13处，阀套2的节流孔9处垂直于阀套（2）中轴的外壁上设置径向的油路通道15。阀套2上的油道切面可以为多个。

当高压油通道10中的高压油流入滑阀腔7，流经上油道切面与滑阀腔7壁之间的通道，同时经过环形槽流经下油道切面与滑阀腔7壁之间的通道，流入油路通道15，一部分高压油通过节流孔9流向出油口6，一部分作用于滑阀1，推动滑阀1运动，最终从溢流口11流回到泵腔内的进油口。

结合图4，流量随速可调助力转向泵的滑阀1与滑阀调节杆3，滑阀调节杆3后端呈圆柱体，其长度为L，其垂直于中轴的横截面圆形直径为ØD1；中部倒锥体，锥部角度为α取0至180度；滑阀调节杆3前端圆柱体垂直于中轴的横截面圆形直径为ØD2。当L、ØD1、ØD2为某固定值时，α角度越大，滑阀调节杆的倒锥部的锥面面积越小，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积变化的也越快；当L、ØD1、α为某固定值时，ØD2越大，滑阀调节杆头部与阀套的节流孔之间的截面积越小，反之，越大；当L、ØD2、α为固定值时，ØD1越大，滑阀调节杆后端与阀套的节流孔之间的截面积越小，反之，越大。其中，L、ØD1、ØD2根据转向泵的不同而参数不同。

结合图5，现有转向助力泵的流量控制部分的结构为滑阀不带调节杆，同时也没有阀套结构。其工作原理为：随着转速的提高（未达到N1时），高压油全部从输出口流出，流量逐渐增加；当转速达到N1时，高压油从输出口流出的同时，一部分油液开始从溢流口又回到泵腔进油口处；当转速大于N1时，随转速进一步提升，高压油流量进一步增大的同时，更多的油液从溢流口回到泵腔进油口处，其出油口输出流量—转速曲线呈略有升高的趋势。

结合图6a，本发明流量随速可调助力转向泵，随着液压泵转速提高，高压油的流量也随之提高，高压油给滑阀1的压力逐渐增大，推动滑阀1移动，压缩弹簧4，此时滑阀调节杆3的后端圆柱体部分在滑阀1的带动下在节流孔中移动，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积没有变化，全部油液从阀孔腔输出至阀套2的出油口6，高压油通过节流孔达到出油口6的流量随转速提高而增加，因此流量—转速成线性变化，其斜率与转向泵定转子的排量有关；当转速达到N1，滑阀调节杆3的中部倒锥体移动至节流孔处，且溢流口11被打开，一部分油液从溢流口回到泵腔进油口处，此时油液输出流量为Q1；随着转速的升高大于N1时，高压油持续给滑阀1压力，滑阀调节杆3的倒锥部开始在节流孔中移动，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积逐渐减小，高压油通过节流孔达到出油口6的流量减小，更多的油液从溢流口回到泵腔进油口，最终使油液输出量降低，从而实现油液的输出流量随油泵转速升高而降低的目标；当转速继续提高时，滑阀调节杆3前端圆柱体移动至节流孔，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积没有变化，从而使油液输出流量保持一恒定值。

结合图6b，其与图6a不同点在于当转速提高至N1时，流量—转速曲线为一恒定值Q1，当转速提高至N2时，流量—转速曲线开始下降。区别是由于L的取值不同，当转速达到N1和N2之间时，溢流口被打开，一部分油液从溢流口回到泵腔进油口，且滑阀调节杆3的后端圆柱体部分在滑阀1的带动下在节流孔中移动，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积没有变化，因此，出油口的流量—转速曲线为一恒定值Q2。当转速继续提高至N3时，滑阀调节杆3前端圆柱体移动至节流孔，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积没有变化，从而使油液输出流量保持一恒定值Q2。

实施例一

结合图7，流量Q1的取值与ØD1的取值有关，当ØD1越小，Q1取值越大；Q2的取值与ØD2的取值有关，当ØD2越小，Q2取值越大；流量上升阶段转折点的转速位置（即溢流口开启转速）与L取值有一定关系，L越大，转折点处对应的转速越高。

当L、ØD1、ØD2为某固定值，角度α为8度、15度和180度时，进行对比，其流量—转速曲线阶梯段中间部分的下降斜率不同。从图6看出，当α为8度时，随着转速的升高，滑阀调节杆3中部倒锥体通过阀套2的节流孔的速度较慢，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积变化的也较慢，下降的斜率也较小；当α为15度时，随着转速的升高，滑阀调节杆3中部倒锥体通过阀套2的节流孔的速度加快，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积变化的也较快，下降的斜率也较大；当α为180度时，随着转速的升高，滑阀调节杆3中部倒锥体通过阀套2的节流孔的速度更快，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积发生突变，斜率呈直线下降。

实施例二

结合图8，当ØD1、ØD2、角度α为某固定值，滑阀1的调节杆3部位的长度L为7mm和9mm时，进行对比，其流量—转速曲线阶梯段中间部分的下降斜率起始位置不同。从图8看出，当α为7mm时，随着转速的升高，滑阀调节杆3中部倒锥体通过阀套2的节流孔的长度较小，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积变化的时间也较短，因此下降的斜率起始位置也靠前；当α为9mm时，随着转速的升高，滑阀调节杆3中部倒锥体通过阀套2的节流孔的长度较大，滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积变化的时间也较长，因此下降的斜率起始位置也靠后。

实施例三

结合图9，当L、ØD2、角度α为某固定值，ØD1为4.3mm和4.5mm时，进行对比，其流量—转速曲线阶梯段顶部的转折点位置不同。从图9看出，当ØD1为4.5mm时，其滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积比ØD1为4.3mm时的截面积要小，因此ØD1为4.5mm时通过的液压油流量Q3也比ØD1为4.3mm时的流量Q1要小。

实施例四

结合图10，当L、ØD1、角度α为某固定值，ØD2为5.3mm和5.5mm时，进行对比，其流量—转速曲线阶梯段低部的转折点位置不同。从图10看出，当ØD2为5.5mm时，其滑阀调节杆3与阀套2的节流孔之间的截面积比ØD2为5.3mm时的截面积要小，因此ØD2为5.5mm时通过的液压油流量Q3也比ØD1为5.3mm时的流量Q1要小。

本领域技术人员可以根据上述实施例的教导容易的给出类似的其他流量—转速曲线。

尽管在这里参照附图描述了本发明的一些实施例，但是应当理解，所述实施例仅是事例性的，而非限制性的。本领域技术人员应当理解，在不背离权利要求及其等价物中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以对这些事例性实施例做出各种形式和细节上的变化。

Claims (5)

1.一种流量随速可调助力转向泵，其主要零部件包括壳体、轴承、轴、轴密封环、分油盘、定子、叶片、转子、端盖，其特征在于：还包括位于与高压油通道（10）和溢流口（11）相通的滑阀腔（7）中的流量控制组件，流量控制组件主要由滑阀（1）、阀套（2）、滑阀调节杆（3）、弹簧（4）、阀孔螺塞（5）组成；阀套（2）与滑阀腔（7）壁过盈配合，其前端设置出油口（6），后端设置节流孔（9）；滑阀调节杆（3）穿过节流孔（9）伸入阀套（2）中，滑阀调节杆（3）后端设置在滑阀（1）前端，滑阀调节杆（3）前端成圆柱体，中部成倒椎体，后端成圆柱体，且前端圆柱体垂直于中轴的截面圆的直径大于后端圆柱体垂直于中轴的截面圆的直径；滑阀（1）后端连接弹簧（4），阀套（2）与滑阀（1）之间形成阀孔腔（8）；阀孔螺塞（5）连接于转向泵壳体，弹簧（4）后端接触阀孔螺塞（5）内壁。

2.根据权利要求1所述的流量随速可调助力转向泵，其特征在于：阀套（2）呈圆柱体，面对高压油通道（10）一侧设置上油道切面（12）。

3.根据权利要求2所述的流量随速可调助力转向泵，其特征在于：阀套（2）中部设置环形槽（13），背对高压油通道（9）一侧设置下油道切面（14）。

4.根据权利要求3所述的流量随速可调助力转向泵，其特征在于：阀套（2）的节流口（10）处垂直于阀套（2）中轴的外壁上设置径向的油路通道（15）。

5.根据权利要求1所述的流量随速可调助力转向泵，其特征在于：滑阀调节杆（3）中部倒锥体的锥部角度大于0度，小于等于180度。

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