CN103373388B - 一种全液压转向系统方向盘转角定位控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全液压转向系统方向盘转角定位控制装置，包括方向转阀、随动转阀；方向转阀包括阀体、阀芯，阀体的外壁上设有进油口和出油口，阀芯上设有油道，油道用于对进油口和出油口之间的连通或者关闭；随动转阀包括阀体、阀芯，所述阀体的外壁上设有一个进油口和2个对称设置的出油口，阀芯的圆周上开有2条互不相通的油槽；当阀芯中位时阀体的进油口被阀芯封住，当阀芯不在中位时，所述进油口与其中一个油槽及出油口连通；本装置起到调整作用只有在：方向盘在转向过程中、方向盘在中位时、方向盘与车轮转角不对正时。因此有很好的可靠性，不影响原有液压转向系统性能。由于方向盘保持始终对中，可减少司机的误操作，减少事故发生。

Description

一种全液压转向系统方向盘转角定位控制装置

技术领域

本发明涉及工程车辆领域，具体是一种全液压转向系统方向盘转角定位控制装置。

背景技术

液压转向系统广泛应用于各种工程车辆，例如装载机、叉车、平地机、大型矿用卡车等，这类工程车辆转向阻力大，转向执行机构远离驾驶室，难以采用机械连接的转向装置，而使用液压转向系统可以通过液压管路长距离输送转向动力实现转向，操作力小，安装方便。如图4所示，为最简单的液压转向系统，其组成包括：粗滤器1、油泵2、转向油缸3、过载补油组阀4、转向器5、方向盘6、安全阀7、回油过滤器8、蓄能器9。其中转向器由一个转阀和一个摆线转子马达组成，方向盘6与转向器转阀的阀芯连接，转动方向盘时阀芯与阀套之间的阀口打开，油泵2的油经阀口进入摆线转子马达推动马达的转子转动，同时进入转向油缸3执行转向，马达的转子与转阀的阀套连接，转子转动时同时带动阀套旋转关闭阀口，因而通过摆线转子马达的流量与方向盘转角成比例。液压转向系统的一个缺点是，由于液压元件存在泄露，转向阻力变化大，导致使用一定时间后方向盘不能对中，即方向盘相对于车轮转向角发生错位。例如装载机在实际使用中，为了使驾驶员对这种错位不敏感，多采用等角度的三筋方向盘，但方向盘上不能安装控制按钮，因为转角的错位使得控制按钮无法正常操作。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明提供一种全液压转向系统方向盘转角定位控制装置，解决自动调整和补偿转向操纵中出现的左右转向流量不对称的误差的问题，使方向盘保持其对中性能。

本发明技术方案如下：

一种全液压转向系统方向盘转角定位控制装置，包括液压转向系统、及与其连接的转向油缸、油泵、方向盘，方向转阀、随动转阀；

所述方向转阀为开式三位二通转阀，包括阀体、阀芯，所述阀体的外壁上设有进油口和出油口，所述阀芯上设有油道，油道用于对进油口与出油口之间的连通或者关闭；

所述随动转阀为闭式三位三通转阀，包括阀体、阀芯，所述阀体的外壁上设有一个进油口和2个对称设置的出油口，阀芯的圆周上开有2条互不相通的油槽；当阀芯中位时阀体的进油口被阀芯封住，当阀芯不在中位时，所述进油口打开并与其中一个油槽及出油口连通；

所述方向转阀的进油口连接油泵的出口管路，方向转阀的出油口通过管路与随动转阀的进油口连接；随动转阀的2个出油口分别与转向油缸的两腔油路接通，方向转阀的阀芯与方向盘连接。

方向盘也可通过一个传动机构与方向转阀的阀芯连接。

该方向转阀与方向盘之间的传动机构包含一套行星减速机构，该行星减速机构包括太阳轮轴上的太阳轮、行星轮、齿圈；所述方向转阀的阀芯与行星架联接；

所述的随动转阀的阀芯和阀体分别连接在车辆转向执行装置上，使阀芯相对于阀体的转角随车轮转向角变化，当车轮转向角零度时阀芯处于中位。

所述液压转向系统包括转向器以及与其连接的过载补油组阀，所述过载补油组阀还与转向油缸及随动转阀的出油口连接。

工作时，当方向盘处于中位时，如果与车轮转向角是对正的，随动转阀的进油口是封闭的(见图1)，油泵经随动转阀到转向油缸之间通路断开，对正装置不起作用；如果方向盘不在中位(见图2a)，即阀芯旋转了一个角度，方向转阀的的油道通路被断开，油泵与转向油缸之间仍然不能相通；如果方向盘与车轮转角是不对正的，当转动方向盘到达中位时(见图2b)，方向转阀打开，随动转阀也打开，如果此时是在转向操作过程中，即转向器的阀口处于打开状态，油泵的一小部分油流经方向转阀和随动转阀与转向器来的油合流进入转向油缸，起到补油调整对中的作用；当方向盘中位但静止不动时，转向器关闭，即使油泵经方向转阀和随动转阀与转向油缸导通，由于转向油缸不能回油，因此转向油缸不会动作，保证操作的稳定性；方向转阀和随动转阀的通道很小以起到阻尼作用，限制通过的流量只有转向泵流量的10％左右，起到控制稳定作用，同时当补油经合流后没有进入油缸而是进入另一路直接经转向器回油箱时，也不会影响转向驱动。

本发明具有如下优点和有益效果：

(1)性能可靠，可不改变原有的液压转向系统。

(2)结构简单，成本低，实际中的液压转向系统一般需要经过一定时间使用后，由于累积误差才导致方向盘不对中的，因此需要补偿的流量极小，方向转阀和随动转阀的流道截面直径很小，一般为1～3毫米，因此阀体的尺寸可很小，因而成本低。

(3)本装置起到调整作用只有在如下条件下:方向盘在转向过程中(即转向器打开状态)，方向盘在中位时，方向盘与车轮转角不对正时。因此有很好的可靠性，不影响原有液压转向系统性能。

(4)由于方向盘保持始终对正，可减少司机的误操作，减少事故发生。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2a是本发明转向操作时方向转阀与随动转阀之间的配合关系示意图1。

图2b是本发明转向操作时方向转阀与随动转阀之间的配合关系示意图2。

图3a是本发明直接套装在转向轴上时的应用实例示意图。

图3b是图3a的阀芯22的示意图。

图3c是图3a的“C-C”的截面示意图。

图4为现有液压转向系统结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。

图1所示，本发明全液压转向系统方向盘转角定位控制装置，包括液压转向系统、及与其连接的转向油缸4、油泵1、方向盘6。本装置还包括方向转阀2、随动转阀3；所述方向转阀2为开式三位二通转阀，包括阀体21、阀芯22，所述阀体21的外壁上设有进油口21-1和出油口21-2，所述阀芯22上设有油道22-1，油道22-1用于对进油口21-1与出油口21-2之间的连通或者关闭；

所述随动转阀3为闭式三位三通转阀，包括阀体31、阀芯32，所述阀体31的外壁上设有一个进油口31-1和2个对称设置的出油口31-2，阀芯32的圆周上开有2条互不相通的油槽32-1；当阀芯32中位时阀体31的进油口31-1被阀芯32封住，当阀芯32不在中位时，所述进油口31-1打开并与其中一个油槽32-1及出油口31-2连通；

所述方向转阀2的进油口21-1连接油泵1的出口管路，方向转阀2的出油口21-2通过管路与随动转阀3的进油口31-1连接；随动转阀3的2个出油口31-2分别与转向油缸4的两腔油路接通，方向盘6与方向转阀2的阀芯22连接；

所述方向转阀2的阀芯22与方向盘6的连接可以通过一个传动机构实现；

当方向盘6单向转动圈数小于1时，方向盘6可直接通过转向传动轴与方向转阀2的阀芯22联接；当方向盘6单向转动圈数大于1时，如图3a所示，传动机构还包含一套行星减速机构，该行星减速机构包括太阳轮轴23上的太阳轮、行星轮24、齿圈25；所述方向转阀2的阀芯22与行星架联接，方向盘6与太阳轮轴23的连接可直接采用传动轴联接，或者通过转向器8由转向器8的转子与太阳轮轴23联接；

所述的随动转阀3的阀芯32和阀体31分别联接在车辆转向执行装置上，使阀芯32相对于阀体31的转角随车轮转向角变化，当车轮转向角零度时阀芯32处于中位。

所述液压转向系统包括转向器8以及与其连接的过载补油组阀9，所述过载补油组阀9还与转向油缸4及随动转阀3的出油口31-2连接。

为便于理解，作如下描述：

图1所示。在原液压转向系统的基础上，从油泵1的输出管路上引出一条油路与方向转阀2的进油口21-2连接，在连接的管路上设置单向阀5，当油泵1卸荷时防止转向油缸4的油反流，方向转阀2的出油口21-2与随动转阀3的进油口31-1连接管路，随动转阀3的两个出油口31-2分别连接转向油缸4的两腔管路，方向盘6与方向转阀2的阀芯22连接，该连接通过一个传动机构实现，当方向盘6单向转动圈数小于1时，该传动机构可以是一个传动轴，将方向盘6与转阀2的阀芯22直接连接起来，或将转向器8作为传动机构，转向器8转子与方向转阀2的阀芯22联接；方向转阀2的阀体21与转向柱或转向器8壳体联接；

随动转阀3可安装在车架铰接点处，阀芯32与前车架联接，阀体31固定在后车架上，其轴心与车架铰点同心。

当转动方向盘6时，方向转阀2的阀芯22同时转动，当方向盘6不在对中位置时，方向转阀2处于关闭状态，不论方向盘6与车轮的转角是否对正，本专利均不起作用；当方向盘6处于静止状态时，由于转向器8的转阀关闭，不论方向盘6与车轮的转角是否对正，本专利均不起作用；只有当方向盘6转动过程中(此时转向器8的转阀打开)、方向盘6到达中位、并且方向盘6与车轮的转角不对正时，油泵1的油才经过方向转阀2、随动转阀3进入转向油缸4进行补油。需要说明的是，只有当随动转阀3输出的油进入转向器8的供油管路时才可以补油，如果进入转向器8的回油管路则一起返回油箱，由于补油量很小，所以对转向驱动没有影响。

具体说，如图2a、2b所示。工作时，当方向盘6处于中位时，如果与车轮转向角是对正的，如图1所示，随动转阀3的进油口是封闭的，油泵1与转向油缸4之间通路断开，对正装置不起作用；如果转动方向盘6，如图2a所示，阀芯22旋转，方向转阀2的的油道通路被断开，油泵1与转向油缸4之间仍然不能相通；如果方向盘6与车轮转角是不对正的，如图2b,即方向盘6对中时随动转阀3的阀芯32与阀体31之间存在一个相对转角，那么随动转阀3被打开，在转动方向盘6到达中位的过程中油泵的油流经方向转阀2和随动转阀3补油进入转向油缸4，增大了转向流量，起到调整对中的作用；当方向盘6中位不动时，即使出现油泵1经方向转阀2和随动转阀3与转向油缸4导通情况，如图2b，但转向油缸4不能回油，因此转向油缸4不会动作，保证操作的稳定性。

当方向盘6的单向转动圈数大于1时，所述方向转阀2需要一个减速机构，使得方向转阀2的阀芯22的转动圈数小于1，因此方向盘6与方向转阀2的阀芯22相连接的传动机构还包含一套行星减速机构，图3a、3b、3c所示，该行星减速机构包括太阳轮轴23上的太阳轮、行星轮24、齿圈25；所述方向转阀2的阀芯22与行星架联接，方向盘6与太阳轮轴23的连接可直接采用传动轴联接，或者通过转向器8由转向器8的转子与太阳轮轴23联接；

作为实施例之一，若将太阳轮轴23作为转向传动轴，则一端可直接与方向盘6联接，另一端与转向器8阀芯连接，由于太阳轮轴23穿过阀芯22，所以将阀芯22上的油道布置在圆周表面，如图3b所示，由一条环槽和两个轴向横槽相连构成，中位时阀体21的2个油口分别与阀芯22上的两条横槽对正，若将阀芯22转过一个角度，阀体21的油口与阀芯22表面上的横槽错过，油口被阀芯22外圆表面封住，油路切断。假定行星减速机构的传动比为3，方向盘6的单向转动圈数为2.5，那么方向转阀2的阀芯22的最大转动角为360×2.5/3＝300°，在阀芯22的整个±300°转动范围内只有在0度时阀打开。

如上所述便可较好地实现本专利。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种全液压转向系统方向盘转角定位控制装置，包括液压转向系统、及与其连接的转向油缸、油泵、方向盘，其特征在于：还包括方向转阀、随动转阀；所述方向转阀为开式三位二通转阀，包括阀体、阀芯，所述阀体的外壁上设有进油口和出油口，所述阀芯上设有油道，油道用于对进油口与出油口之间的连通或者关闭；

所述随动转阀为闭式三位三通转阀，包括阀体、阀芯，所述阀体的外壁上设有一个进油口和2个对称设置的出油口，阀芯的圆周上开有2条互不相通的油槽；当阀芯中位时阀体的进油口被阀芯封住，当阀芯不在中位时，所述进油口打开并与其中一个油槽及出油口连通；

所述方向转阀的进油口连接油泵的出口管路，方向转阀的出油口通过管路与随动转阀的进油口连接；随动转阀的2个出油口分别与转向油缸的两腔油路接通，方向盘与方向转阀的阀芯连接；

方向盘通过一个传动机构与方向转阀的阀芯连接；

所述的随动转阀的阀芯和阀体分别连接在车辆转向执行装置上，使阀芯相对于阀体的转角随车轮转向角变化，当车轮转向角零度时阀芯处于中位；

方向转阀和随动转阀的流道截面直径为1～3毫米。

2.根据权利要求1所述的全液压转向系统方向盘转角定位控制装置，其特征在于：传动机构包含一套行星减速机构，该行星减速机构包括太阳轮轴上的太阳轮、行星轮、齿圈；所述方向转阀的阀芯与行星架联接。

3.根据权利要求2所述的全液压转向系统方向盘转角定位控制装置，其特征在于：所述液压转向系统包括转向器以及与其连接的过载补油组阀，所述过载补油组阀还与转向油缸及随动转阀的出油口连接。