CN108860300B

CN108860300B - 液压转向单元

Info

Publication number: CN108860300B
Application number: CN201810256573.9A
Authority: CN
Inventors: 卡斯珀·迈克艾尔·奥勒森; 莫恩斯·弗雷德里克森; 保罗·埃内马克; 尼尔斯·阿尔比格; 查尔斯·安东尼·贝茨
Original assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2038-03-26
Also published as: WO2018206260A1; BG112704A; DE102017109801B4; DE102017109801A1; US10953915B2; CN108860300A; US20180319433A1; BG67233B1

Abstract

描述了一种液压转向单元(1)，该液压转向单元包括：供应端口装置，其具有连接到主流路(6)的压力端口(P)和连接到贮液箱流路(7)的贮液箱端口(T)；作业端口装置，其具有连接到左作业流路(8)的左作业端口(L)和连接到右作业流路(9)的右作业端口(R)；可变的孔口(A2L、A2R、A3L、A3R)的桥接装置(14)，其具有连接到主流路(6)并且连接到左作业流路(8)的第一左孔口(A2L)、连接到主流路(6)并且连接到右作业流路(9)的第一右孔口(A2R)、连接到左作业流路(8)并且连接到贮液箱流路(7)的第二左孔口(A3L)、以及连接到右作业流路(9)并且连接到贮液箱流路(7)的第二右孔口(A3R)。这样的转向单元应该使转向舒适。为此，测量马达(15)布置在左作业流路(8)和右作业流路(9)中的一者中，并且放大流路(16)连接到测量马达(15)下游的一个作业流路(8、9)。

Description

液压转向单元

技术领域

本发明涉及一种液压转向单元，该液压转向单元包括：供应端口装置，该供应端口装置具有连接到主流路的压力端口和连接到贮液箱流路的贮液箱端口；作业端口装置，该作业端口装置具有连接到左作业流路的左作业端口和连接到右作业流路的右作业端口；可变的孔口的桥接装置，该可变的孔口的桥接装置具有连接到主流路并且连接到左作业流路的第一左孔口、连接到主流路并且连接到右作业流路的第一右孔口、连接到左作业流路并且连接到贮液箱流路的第二左孔口、以及连接到右作业流路并且连接到贮液箱流路的第二右孔口。

背景技术

例如从US4676334中了解到这种转向单元。在这种液压转向单元中，可变的孔口布置在一种惠斯通桥(Wheatstone bridge)中。该桥的一个对角线布置在压力端口与贮液箱端口之间，并且另一个对角线布置在两个作业端口之间。

例如，当意图将配备有这种转向单元的车辆向左转向时，第一左孔口和第二右孔口被打开，其中，第二左孔口和第一右孔口关闭或保持关闭。来自压力端口的液压流体然后通过第一左孔口流到左作业端口，并从那里流到连接到作业端口装置的转向马达。从转向马达排出的液压流体通过右作业端口和右作业流路流回第二右孔口。当通过第二右孔口时，流体返回到贮液箱流路并从那里返回到贮液箱端口。

这些孔口通常由卷轴套简装置(spool-sleeve-arrangement)形成。转向盘与卷轴和套筒中的一者连接。当转向盘被转动时，卷轴和套筒相对于彼此被旋转，以打开两个孔口并且关闭两个其它孔口。从压力端口流向作业端口装置的液压流体驱动测量马达，该测量马达继而将卷轴套筒组恢复到其原始位置或居中位置。这样，可以将所需量的液压流体供应到作业端口装置并从那里供应到转向马达。

发明内容

作为本发明的基础的目的是使转向舒适。

通过如开头所描述的液压转向单元实现了上述目的，其中，测量马达布置在左作业流路和右作业流路中的一者中，并且放大流路连接到测量马达下游的一个作业流路。

在这样的转向单元中，不是所有流到作业端口装置的液压流体都必须通过测量马达。只有流体的一部分流过测量马达并驱动测量马达。液压流体的另一部分通过放大流路。当测量马达布置在其中一个作业流路中时，转向单元不具有死区或具有至少非常小的死区，这使得转向非常舒适。另外，流到作业端口装置的液压流体的量通过放大流路被放大，使得配备有这种转向单元的车辆的驾驶员需要更少的转向盘的转动来实现与转向马达相同的转向角度。

在本发明的实施例中，放大流路连接到主流路并且包括连接到左作业流路的具有左放大孔口的第一分支以及连接到右作业流路的具有右放大孔口的第二分支。放大孔口可以由形成第一左右孔口和第二左右孔口的相同的卷轴套筒组形成。

在本发明的实施例中，受控的辅助流路连接在测量马达下游的作业流路与贮液箱流路之间。然而，辅助流路对应于针对另一转向方向的放大流路。

在实施例中，辅助孔口布置在辅助流路中。如上所述，辅助孔口可以由相同的卷轴套筒组形成。

在本发明的实施例中，辅助孔口在居中位置处关闭。在居中位置，液压流体不可能经由辅助孔口从转向马达和作业端口装置逸出到转向单元的任何其它端口。

在本发明的实施例中，止回阀布置在放大流路中，所述止回阀沿着朝向作业端口装置的方向打开。当测量马达用作辅助泵时，这种止回阀可以用于紧急情况。

在本发明的实施例中，放大流路与测量马达并联布置。这是一种相当简单的具有放大效应的构造。测量马达和放大流路可以在两个方向上被通过。当液压流体从压力端口流到作业端口装置时使用一个方向，而当液压流体从作业端口装置流动到贮液箱端口时使用另一个方向。

在本发明的实施例中，作业流路和放大流路包括孔口装置，该孔口装置确定通过测量马达的流量和通过放大流路的流量之间的关系。换句话说，在包含测量马达的作业流路中存在可变的孔口，并且在放大流路中布置了另一个可变的孔口。放大流路中的可变的孔口优选地是关闭的居中孔口，而作业流路中的孔口可以是居中的打开孔口。两个孔口的流动阻力之间的关系确定流过放大路径的液压流体的量与流过测量马达的流体的量的关系。

在本发明的实施例中，扭矩补偿器布置在放大流路中。扭矩补偿器补偿例如测量马达的齿轮组摩擦。此外，它改善了通过放大流路的旁路流量。

在本发明的实施例中，扭矩补偿器通过测量马达上的压力差驱动。当存在超过预定阈值水平的压力差时，扭矩补偿器关闭放大流路。

附图说明

现在将参考附图来更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1示出了本发明的第一实施例，

图2示出了本发明的第二实施例，

图3示出了本发明的第三实施例，并且

图4示出了本发明的第四实施例。

在所有附图中，用相同的附图标记表示相同的元件。

具体实施方式

图1示出了液压转向单元1的第一实施例。液压转向单元1包括具有压力端口P和贮液箱端口T的供应端口装置。此外，液压转向单元1包括具有左作业端口L和右作业端口R的作业端口装置。转向马达2与作业端口装置L、R连接。

压力端口P与基本上可以是任何形式的压力源3连接。在当前情况下，压力源3包括泵4和优先阀5。

压力端口P连接到主流路6。贮液箱端口T连接到贮液箱流路7。左作业端口L连接到左作业流路8，并且右作业端口R连接到右作业流路9。

左作业流路8借助于止回阀10连接到贮液箱流路7，止回阀10沿着从贮液箱流路7到左作业流路8的方向打开。左作业流路8还借助于压力释放阀11连接到贮液箱流路7。以类似的方式，右作业流路9经由止回阀12连接到贮液箱流路7，止回阀12沿着从贮液箱流路7到右作业流路9的方向打开。右作业流路9还经由压力释放阀13连接到贮液箱流路7。

液压转向单元1包括可变的孔口的桥接装置14，其是第一左孔口A2L、第二左孔口A3L、第一右孔口A2R、以及第二右孔口A3R。第一左孔口A2L连接到主流路6并且连接到左作业流路8。第二左孔口A3L连接到左作业流路8并且连接到贮液箱流路7。第一右孔口A2R连接到主流路6并且连接到右作业流路9。第二右孔口A3R连接到右作业流路9并且连接到贮液箱流路7。

换句话说，桥接装置14的一个对角线布置在压力端口P与贮液箱端口T之间，并且桥接装置14的另一个对角线布置在两个作业端口L、R之间。

测量马达15布置在左作业流路8中。替代性地，它也可以布置在右作业流路9中。

放大流路16连接主流路6和测量马达15下游的左作业流路8。这里的术语“下游”的意思是放大流路16连接到测量马达15和左作业流路L之间的点。

放大流路16包括通向左作业流路8的第一分支17。左放大孔口AUL布置在第一分支17中。此外，放大流路16包括具有右放大孔口AUR的第二分支18。第二分支18连接到右作业流路9。

左放大孔口AUL和右放大孔口AUR是居中的打开孔口，即它们在居中位置时不完全关闭，而是允许液压流体的少量流动。

辅助流路19连接在测量马达15下游的左作业流路8与贮液箱流路7之间。术语“下游”具有与前述相同的含义。当测量马达15布置在右作业流路9中时，辅助流路19将连接右作业流路9和贮液箱流路7。

辅助流路19是受控的意味着辅助孔口AUR′布置在辅助流路19中。辅助孔口AUR′是居中的关闭孔口。所有孔口的打开行为由相应孔口旁边的小符号表示。

止回阀20布置在放大流路16中，沿着从主流路6朝向放大流路16的两个分支17、18的方向打开。当马达15被用作辅助泵时，止回阀20用于紧急转向情况。

主孔口A1布置在主流路6中并且更精确地布置在桥接装置14与放大流路16之间。当处于居中的打开孔口的形式时，主孔口A1可以允许液压流体通过桥接装置14的少量持久流动。然而，这种流动在居中位置被最小化。使较低供应流量进入桥接装置14的结果是桥接装置14内部的总体压力水平将被降低，并且因此作用在转向马达2上的外力将对转向系统(特别是测量马达15的齿轮组)产生更大的影响，从而改善了自对准能力。

在另一个实施例(未示出)中，主孔口A1可以是居中的关闭孔口，即，主孔口A1在居中位置处关闭，使得没有液压流体可以到达桥接装置14。这样，可以实现关闭的居中。

此外，贮液箱孔口(未示出)可以布置在贮液箱流路7中。当该贮液箱孔口是固定孔口时，其可以用于产生与第一孔口和第二孔口在其各自的流路8、9中的开口角度无关的背压。当使用卷轴套筒组时，为了改善的稳定性，背压与卷轴套筒角度无关。

然而，也可以使用可变贮液箱孔口来降低跨越可变的第二孔口A3L、A3R的阻力并改善紧急转向。

如图1所示的转向单元的另一种变型是使用布置在左作业流路8中的可变的第三左孔口和布置在右作业流路9中的可变的第三右孔口。这允许了能够在开放式中心系统中形成关闭居中的孔口组。特别地，在使用卷轴套筒组时，可以形成关闭居中的卷轴套筒组。

可变的第三左孔口和可变的第三右孔口优选地比可变的第一左孔口A2L和可变的第一右孔口A2R打开得更快。可变的第三孔口基本上用于切断作业流路8、9并且将液压流体限制在作业流路8、9中以及转向马达2的相应压力室中。

主孔口A1、贮液箱孔口和可变的第三孔口基本上可以用于所有组合。主孔口A1可以单独使用。贮液箱孔口可以单独使用。可变的第三孔口可以单独使用。然而，可以将主孔口A1与贮液箱孔口A10一起使用和/或与可变的第三孔口一起使用。此外，可以将贮液箱孔口与可变的第三孔口一起使用。

如上所述，所有的孔口都可以由卷轴套筒形成。卷轴可旋转地布置在套筒内并且套筒可旋转地布置在壳体内。卷轴和套筒中的一者连接到转向盘或其它转向指令装置。当转向盘被转动时，卷轴和套筒相对于彼此被旋转，以打开两个孔口并关闭桥接装置14的其余孔口。例如，当意图将配备有转向单元1的车辆向左转向时，第一左孔口A2L和第二右孔口A3R被打开，并且第二左孔口A3L和第一右孔口A2R关闭。此外，左放大孔口AUL被打开并且右放大孔口AUR保持关闭。通过第一左孔口A2L的液压流体通过测量马达15流到左作业端口L。测量马达15可操作地连接到卷轴套筒组，并且一旦所需量的液压流体已经被供应到作业端口L、R中的一个作业端口，它就将卷轴和套筒恢复到其原始位置或居中位置。

左放大孔口AUL与桥接装置14的第一左孔口A2L同时打开。然后一定量的液压流体通过放大流路16而不流过测量马达15。流过测量马达15的量与流过放大流路16的量之间的关系由第一左孔口A2L与左放大孔口AUL之间的关系确定。

当车辆被向右转向时，基本上使用相同的关系。第一右孔口A2R和第二左孔口A3L被打开，并且第一左孔口A2L和第二右孔口A3R关闭。此外，右放大孔口AUR打开并且左放大孔口AUL关闭。液压流体的第一部分从压力端口P通过第一右孔口A2R流到右作业端口R。液压流体的另一部分通过放大流路16和第二分支18流到右作业端口R。

被测量马达2排出的液压流体在左作业流路L处进入转向单元1。液压流体的一部分流过测量马达15和第二左孔口A3L返回到贮液箱流路7并且从那里返回到贮液箱端口T。被转向马达2排出的液压流体的另一部分通过辅助流路19和辅助孔口AUR′流到贮液箱端口7，而不经过测量马达15并且从贮液箱流路7返回到贮液箱端口T。

另外的止回阀23布置在主流路6中并且沿着远离压力端口P的方向打开。

图2示出了转向单元1的稍微变型的形式。桥接装置14和其余部分是相同的。在这种情况下，主孔口A1也可以如上所述地使用。此外，贮液箱孔口和可变的第三孔口可以分别用在左作业流路8和右作业流路9中。

在图2所示的实施例中，放大流路16与测量马达15并联布置。取决于转向的方向，测量马达15和放大流路16可以在一个方向或相反方向上被通过。

左作业流路8(或者当测量马达15布置在右作业流路9中时右作业流路9)和放大流路16包括孔口装置，该孔口装置具有位于左作业流路8中的测量马达孔口A4L以及位于放大流路16中的放大孔口AUL。孔口装置A4L、AU确定通过测量马达15的流量与通过放大流路16的流量之间的关系。

当意图将配备有转向单元1的车辆向左转向时，第一左孔口A2L和第二右孔口A3R被打开，同时桥接装置14的另外两个孔口关闭。同时，测量马达孔口A4L和放大孔口AU也打开。来自压力端口P的液压流体通过第一左孔口A2L。该流动的一部分流过测量马达15，并且另一部分流过放大流路16。这两个部分之间的关系由孔口装置的孔口A4L和AU的关系确定。组合的流动到达左作业端口L并且从那里到达转向马达2。从转向马达2排出的液压流体在右作业端口R处进入转向单元1，并且经由右作业流路9和第二右孔口A3R流到贮液箱流路7，并且从那里流到贮液箱端口T。

当车辆向右转向时，第一右孔口A2R和第二左孔口A3L被打开，同时桥接装置14的另两个孔口A2L、A3R关闭。来自压力端口P的液压流体经由主流路6、主孔口A1、第一右孔口A2R和右作业流路9到达右作业端口R。从转向马达2排出的液压流体部分地通过测量马达15并且部分地通过放大流路16流到桥接装置14并且通过第二左孔口A3L流到贮液箱流路7，并且从那里流到贮液箱端口T。

图3示出了另一种变型的转向单元1。图3中的转向单元1基本上对应于图1中的转向单元1。

然而，扭矩补偿器24布置在放大流路16中。扭矩补偿器24呈具有阀元件25的阀的形式。当处于居中位置时，阀元件25允许液压流体通过放大流路16的通道。当阀元件25离开居中时，该通道被中断，使得没有流体可以通过放大流路16。

阀元件25通过测量马达15上的压力差而负载。此外，阀元件25通过两个在相反方向上作用的弹簧26、27而负载。然而，每个弹簧26、27可以将阀元件25仅移动到居中位置。当由测量马达15上的压力差产生的力超过弹簧26、27中的一个的力时，阀元件25被移出居中，以中断放大流路16。扭矩补偿器24改善了旁通流量并且补偿了测量马达15的齿轮组摩擦。

此外，应急阀28布置在桥接装置14与辅助流路19之间的贮液箱流路7中。当测量马达15用作辅助泵时，应急阀28用于紧急情况。

图4示出了图2的转向单元1的变型，该变型具有如结合图3中所示的实施例所描述的在放大流路16中的压力补偿器24。压力补偿器24的阀元件25通过测量马达15上的压力差而负载并且附加地通过两个弹簧26、27的力而负载。当由测量马达15上的压力差产生的力超过由弹簧26、27中的一个弹簧产生的力时，通过放大流路16的流动被中断。

Claims

1.一种液压转向单元(1)，包括：

供应端口装置，其具有

压力端口(P)，其连接到主流路(6)，和

贮液箱端口(T)，其连接到贮液箱流路(7)；

作业端口装置，其具有

左作业端口(L)，其连接到左作业流路(8)，和

右作业端口(R)，其连接到右作业流路(9)；以及

可变的孔口(A2L、A2R、A3L、A3R)的桥接装置(14)，其具有

第一左孔口(A2L)，其连接到所述主流路(6)并且连接到所述左作业流路(8)，

第一右孔口(A2R)，其连接到所述主流路(6)并且连接到所述右作业流路(9)，

第二左孔口(A3L)，其连接到所述左作业流路(8)并且连接到所述贮液箱流路(7)，和

第二右孔口(A3R)，其连接到所述右作业流路(9)并且连接到所述贮液箱流路(7)，

其中，在所述左作业流路(8)和所述右作业流路(9)中的一个作业流路中布置有测量马达(15)，并且放大流路(16)连接到所述测量马达(15)下游的所述一个作业流路(8、9)，

其特征在于，所述放大流路(16)连接到所述主流路(6)并且包括：

第一分支(17)，其具有连接到所述左作业流路(8)的左放大孔口(AUL)；以及

第二分支(18)，其具有连接到所述右作业流路(9)的右放大孔口(AUR)。

2.根据权利要求1所述的液压转向单元，其特征在于，受控的辅助流路(19)连接在所述测量马达(15)下游的所述作业流路(8、9)与所述贮液箱流路(7)之间。

3.根据权利要求2所述的液压转向单元，其特征在于，在所述辅助流路(19)中布置有辅助孔口(AUR’)。

4.根据权利要求3所述的液压转向单元，其特征在于，所述辅助孔口(AUR’)在居中位置处关闭。

5.根据权利要求1至4中的任何一项权利要求所述的液压转向单元，其特征在于，在所述放大流路(16)中布置有止回阀(20)，所述止回阀(20)在朝向所述作业端口装置(L、R)的方向上打开。

6.根据权利要求1所述的液压转向单元，其特征在于，所述放大流路(16)与所述测量马达(15)并联布置。

7.根据权利要求6所述的液压转向单元，其特征在于，所述作业流路(8、9)和所述放大流路包括孔口装置(A4L、AU)，所述孔口装置(A4L、AU)确定通过所述测量马达(15)的流量与通过所述放大流路(16)的流量之间的关系。

8.根据权利要求1至4中的任何一项权利要求所述的液压转向单元，其特征在于，在所述放大流路(16)中布置有扭矩补偿器(24)。

9.根据权利要求8所述的液压转向单元，其特征在于，所述扭矩补偿器(24)由所述测量马达(15)上的压力差驱动。