CN111874097A - 一种转阀式半整体式转向器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转阀式半整体式转向器，包括密闭的壳体、设置于壳体内的螺杆总成、在螺杆总成的驱动下转动的齿扇，螺杆总成还包括将壳体内腔分隔成第一腔室和第二腔室的活塞，第一腔室内设置至少一个换向阀，换向阀在螺杆总成的驱动下进行换向，活塞上开设第一油道，使活塞两侧油腔相连；换向阀上开设第二油道，使活塞两侧油腔与回油口相连。本发明取消阀芯至活塞两侧油腔相连的通道，在活塞上增加油道使活塞两侧油腔相连，实现半整体转向器的功能；同时在阀芯或阀体上增加一油道，使转向阀活塞移动顺畅，进一步减小车辆直线行驶方向盘的修正量，提高操纵灵敏性，提高车辆驾驶舒适性。

Description

一种转阀式半整体式转向器
技术领域
本发明公开了一种转阀式半整体式转向器，涉及转向器技术领域。
背景技术
目前起重机转向系统中所用液压助力转向器有两类：转阀式整体式转向器和滑阀式半整体式转向器。无论是转阀式整体式转向器还是阀式半整体式转向器均包含单回路和双回路。整体式转向器转向垂臂有比较大的力矩输出，可减少车辆转向系统中转向油缸的数量，但对转向垂臂相连拉杆的强度和稳定性要求比较高，此拉杆一般较短且为直拉杆。半整体式转向器转向垂臂几乎无力矩输出，车辆转向系统中转向油缸数量相对于整体式转向器的转向系统多，但对转向垂臂相连拉杆的强度和稳定性要求较低，此拉杆可为长拉杆也可为弯曲拉杆，有利于拉杆的布置安装。
目前滑阀式半整体式转向器主要用于全地面起重机上，转阀式整体式转向器用于汽车起重机上。滑阀式半整体式转向器自由行程较大，车辆直线行驶方向盘修正量较大，不利于驾驶的舒适性；而转阀式整体式转向器自由间隙较小，车辆直线行驶方向盘的修正量较小，驾驶车辆的舒适性较好。同时滑阀式半整体式转向器价格相对于转阀式转向器价格较贵。
目前工程车辆采用转阀式整体式转向器对与垂臂相连的拉杆强度和安全性要求较高，必须为直杆且长度不宜过长。但实际车辆转向器输出垂臂与前桥距离较远，需要与转向垂臂相连的拉杆长度较长，同时由于空间布置问题有时需要与转向垂臂相连的拉杆为弯杆，这些问题制约了转阀式整体式转向器的应用推广。
发明内容
本发明针对上述背景技术中的缺陷，实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种转阀式半整体式转向器，包括密闭的壳体、设置于壳体内的螺杆总成、在螺杆总成的驱动下转动的齿扇，所述螺杆总成还包括将壳体内腔分隔成第一腔室和第二腔室的活塞，所述第一腔室内设置至少一个换向阀，所述换向阀在螺杆总成的驱动下进行换向，所述换向阀设置有一种输入端、三种输出端，所述换向阀输入端与供油回路连接，三种输出端中的一种与回油口连接，另外两种输出端为工作输出油口；所述活塞上开设第一油道，使活塞两侧油腔相连；所述换向阀上开设第二油道，使活塞两侧油腔与回油口相连。
进一步的，所述螺杆总成包括螺杆，所述活塞上设置有容置螺杆部分插入的通孔，通孔的孔壁上设置有与螺杆相配合的滚珠。
进一步的，所述活塞的外缘上设置有与齿扇进行传动的齿条，活塞的一个面切成齿条，从而带动齿扇转动。
进一步的，所述换向阀还包括控制三个输出端的阀芯以及阀体，所述阀芯通过扭杆驱动螺杆转动，所述螺杆上设置有容置扭杆贯穿的通孔，所述扭杆的两端均通过销钉分别与阀芯和螺杆进行连接。
进一步的，所述的换向阀设置有1~2个。
进一步的，设置两个换向阀时，两个换向阀一体成型，分别设置单个回路；换向阀的阀芯一体成型，阀芯的轴线均与螺杆总成的轴线相重合。
进一步的，所述液压泵与换向阀的输入端之间设置限流阀和溢流阀，所述限流阀回油口和溢流阀回油口均与油箱连接，所述限流阀和溢流阀的回油管路上设置有滤油器。
进一步的，所述壳体的底部设置放油塞。
进一步的，换向阀的供油回路连接单个或多个液压油泵，回油口与液压油箱连接，工作输出油口与单个或多个转向油缸连接；转向器的输入端分别与方向盘和转向传动轴连接，输出端与转向传动机构连接，方向盘的扭矩传递到阀芯，并通过扭杆驱动螺杆转动，螺杆的转动带动活塞在壳体内腔做往复直线运动，由于活塞外缘上的齿条部与齿扇相啮合，螺杆的转动最终通过活塞和齿扇驱动转向器进行转向。
有益效果：在现有单回路或双回路转阀式整体式转向器基础上，取消阀芯至活塞两侧油腔相连的通道，在活塞上增加油道使活塞两侧油腔相连，以消除转向垂臂的输出力，实现半整体转向器的功能；同时在阀芯或阀体上增加一油道，让活塞两侧的液压油与油箱连通，消除活塞两侧的压力，使转向阀活塞移动顺畅，可进一步减小车辆直线行驶方向盘的修正量，提高操纵灵敏性，提高车辆驾驶舒适性；同时对螺杆、齿扇、活塞起到润滑作用。
附图说明
图1为单回路转阀式半整体式转向器；
图2为单回路转阀式半整体转向器布置示意图；
图3为双回路转阀式半整体式转向器；
图4为双回路转阀式半整体转向器布置示意图；
图5为第一换向阀阀芯工作原理图；
图6为第二换向阀阀芯工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1~2所示的一种实施例：本实施例提供一种单回路转阀式半整体转向器，所述转向器1包括密闭的壳体11、设置于壳体11内并与方向盘进行连接的螺杆总成、在螺杆总成的驱动下进行转动的齿扇19、壳体11上设置的密封挡板18，所述螺杆总成还包括将壳体11内腔分隔成第一腔室1a和第二腔室1b的活塞12， 所述第一腔室1a内设置一个换向阀，所述换向阀在螺杆总成的驱动下进行换向，所述换向阀设置有一种输入端、三种输出端，所述换向阀输入端与供油回路连接，三种输出端中的一种与回油口连接，另外两种输出端为工作输出油口；所述活塞上开设第一油道1c2，使活塞两侧油腔相连；所述换向阀上开设第二油道1c，使活塞两侧油腔与回油口相连。
所述供油回路包括第一转向油缸2、与第一换向阀的输入端进行连接的第一液压泵5以及与第一液压泵5进行连接的油箱7，所述第一液压泵5连接第一液压马达6；
所述第一换向阀还设置有三个输出端，其中一个输出端于油箱7进行连接，另外两个输出端分别与第一转向油缸2连接；所述活塞12上开设第一油道1c2，使活塞12两侧油腔相连；所述第一换向阀上开设第二油道1c，使活塞12两侧油腔与油箱7的回油口连通。
所述螺杆总成包括螺杆13，所述活塞12上设置有容置螺杆13部分插入的通孔，通孔的孔壁上设置有与螺杆13相配合的滚珠14。
所述活塞12的外缘上设置有与齿扇19进行传动的齿条部。
所述第一换向阀还包括控制三个输出端的阀芯16以及阀体17，所述阀芯16通过扭杆15驱动螺杆13转动，所述螺杆13上设置有容置扭杆15贯穿的通孔，所述扭杆15的两端均通过销钉分别与阀芯16和螺杆13进行连接。
方向盘的扭矩传递到阀芯16，并通过扭杆15驱动螺杆13转动，螺杆13的转动带动活塞12在壳体11内腔做往复直线运动，由于活塞12外缘上的齿条部与齿扇19相啮合，螺杆13的转动最终通过活塞12和齿扇19驱动转向器进行转向。
所述回油口与油箱7之间设置滤油器8，所述第一液压泵5与第一换向阀的输入端之间设置第一限流阀3和第一溢流阀4，第一限流阀3与第一溢流阀3回油口与油箱之间设置有滤油器8。
所述壳体11的底部设置放油塞20。
如图5所示，工作原理：11P口与第一液压泵的出油口相连，为高压进油口；11T与油箱相连，为低压回油口；11A和11B均为工作油口，分别与第一转向油缸2的两个油腔相连；
当阀体不动，阀芯逆时针转动时，11P口至11A口间阀口通流面积减小，11B口至11T口间阀口通流面积减小，11P口至11B口间阀口通流面积增大，11A口至11T口间阀口通流面积增大，在流量作用下11A口压力升高，11B口压力减小；
当阀体不动，阀芯顺时时针转动时，11P口至11A口间阀口通流面积增大，11B口至11T口间阀口通流面积增大，11P口至11B口间阀口通流面积减小，11A口至11T口间阀口通流面积减小，在流量作用下11A口压力减小，11B口压力增大；在压力作用下推动转向油缸运动，从而实现液压助力作用。
在活塞12上加工油道1c2，此时活塞12左侧第一腔室1a和右侧第二腔室1b之间液压油可通过油道1c2流动；第一腔室1a和第二腔室1b液压油作用面积相同，在静止状态下转向垂臂输出力矩为零；在阀体17上加工油道1c，使第二腔室1b与回油口11T相连，此时保证了活塞12两侧液压油的压力基本为零。
同时液压油可通过11T口进入第一腔室1a和第二腔室1b，对活塞12、齿扇19及螺杆16均起到润滑作用。
实施例2：
如图3~4所示的一种实施例：本实施例提供一种双回路转阀式半整体转向器，所述转向器1包括密闭的壳体11、设置于壳体11内并与方向盘进行连接的螺杆总成、在螺杆总成的驱动下进行转动的齿扇19，所述螺杆总成还包括将壳体11内腔分隔成第一腔室1a和第二腔室1b的活塞12，所述第一腔室1a内设置第一换向阀和第二换向阀，两个换向阀一体成型，两个换向阀的阀芯16一体成型，两个阀芯16的轴线均与螺杆总成的轴线相重合；第一、第二换向阀分别设置有一种输入端、三种输出端，两个换向阀输入端分别与第一供油回路和第二供油回路连接，三种输出端中的一种与回油口连接，所述另外两种输出端为工作输出油口；所述活塞上开设第一油道1c2，使活塞两侧油腔相连；所述换向阀上开设第二油道1c，使活塞两侧油腔与回油口相连。
两个换向阀均包括控制三个输出端的阀芯16以及阀体17，所述阀芯16通过扭杆15驱动螺杆13转动，所述螺杆13上设置有容置扭杆15贯穿的通孔，所述扭杆15的两端均通过销钉分别与阀芯16和螺杆13进行连接。
换向阀在螺杆总成的驱动下进行换向，两个换向阀分别与第一供油回路和第二供油回路连接，
第一供油回路包括第一换向阀的输入端进行连接的第一液压泵5以及与第一液压泵5进行连接的油箱7，第一换向阀设置有三个输出端，其中一个输出端于油箱7进行连接，另外两个输出端分别与第一转向油缸2连接，所述第一液压泵5连接第一液压马达6；
第二供油回路包括第二换向阀的输入端进行连接的第二液压泵51以及与第二液压泵51进行连接的油箱7，第二换向阀设置有三个输出端，其中一个输出端于油箱7进行连接，另外两个输出端分别与第二转向油缸21连接，所述第二液压泵5连接第二液压马达61；
所述活塞12上开设第一油道1c2，使活塞12两侧油腔相连；所述第一换向阀上开设第二油道1c，使活塞12两侧油腔与油箱7的回油口连通。
所述螺杆总成包括螺杆13，所述活塞12上设置有容置螺杆13部分插入的通孔，通孔的孔壁上设置有与螺杆13相配合的滚珠14。
所述活塞12的外缘上设置有与齿扇19进行传动的齿条部。
方向盘的扭矩传递到阀芯16，并通过扭杆15驱动螺杆13转动，螺杆13的转动带动活塞12在壳体11内腔做往复直线运动，由于活塞12外缘上的齿条部与齿扇19相啮合，螺杆13的转动最终通过活塞12和齿扇19驱动转向器进行转向。
所述壳体11的底部设置放油塞20。
所述回油口与油箱7之间设置滤油器8，所述第一液压泵5与第一换向阀的输入端之间设置第一限流阀3，所述第二液压泵51与第二换向阀的输入端之间设置第二限流阀31，所述回油口与第一、第二限流阀均连接，所述第一液压泵5与滤油器8之间连接第一溢流阀4，所述第二液压泵51与滤油器8之间连接第二溢流阀41。
如图5~6所示，工作原理：
11P口与第一液压泵的出油口相连，为高压进油口；11T与油箱相连，为低压回油口；11A和11B均为工作油口，分别与第一转向油缸的两个油腔相连。
12P口与第二液压泵的出油口相连，为高压进油口；12T与油箱相连，为低压回油口；12A和12B均为工作油口，分别与第二转向油缸的两个油腔相连。
当阀体不动，阀芯逆时针转动时：
11P口至11A口间阀口通流面积减小，11B口至11T口间阀口通流面积减小，11P口至11B口间阀口通流面积增大，11A口至11T口间阀口通流面积增大，在流量作用下11A口压力升高，11B口压力减小；
12P口至12A口间阀口通流面积减小，12B口至12T口间阀口通流面积减小，12P口至12B口间阀口通流面积增大，12A口至12T口间阀口通流面积增大，在流量作用下12A口压力升高，12B口压力减小；在压力作用下推动转向油缸运动，从而实现液压助力作用。
当阀体不动，阀芯顺时时针转动时：
11P口至11A口间阀口通流面积增大，11B口至11T口间阀口通流面积增大，11P口至11B口间阀口通流面积减小，11A口至11T口间阀口通流面积减小，在流量作用下11A口压力减小，11B口压力增大；
12P口至12A口间阀口通流面积增大，12B口至12T口间阀口通流面积增大，12P口至12B口间阀口通流面积减小，12A口至12T口间阀口通流面积减小，在流量作用下12A口压力减小，12B口压力增大；在压力作用下推动转向油缸运动，从而实现液压助力作用。
本发明既使用单回路系统也适用于双回路系统，转向器的活塞两侧腔室连通，并和换向阀回油口相连，消除活塞两侧油压变化导致的助力输出；
本发明双回路阀芯采用一体成型结构，两回路换向阀各自P口、A口、B口相互独立；两回路换向阀T口可相互独立也可连通；转向阀活塞两侧的油腔可与两回路换向阀中的某一回油口相连，也可单独与油箱向连。
本发明除了上述两种所示的结构形式外，还可进行多种形式变化，变化的原则为：
1）转向器第一腔室1a通过在活塞上或壳体上加工油道，最终与回油口向连；转向器第二腔室1b也类似，通过在活塞上或壳体上加工油道，最终与回油口向连；
2)油口11P、11T、11A、11B、12P、12T、12A、12B均与活塞12两侧的腔室均不连通。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种转阀式半整体式转向器，包括密闭的壳体、设置于壳体内的螺杆总成、在螺杆总成的驱动下转动的齿扇，所述螺杆总成还包括将壳体内腔分隔成第一腔室和第二腔室的活塞，其特征在于，所述第一腔室内设置至少一个换向阀，所述换向阀在螺杆总成的驱动下进行换向，所述换向阀设置有一种输入端、三种输出端，所述换向阀输入端与供油回路连接，三种输出端中的一种与回油口连接，另外两种输出端为工作输出油口；所述活塞上开设第一油道，使活塞两侧油腔相连；所述换向阀上开设第二油道，使活塞两侧油腔与回油口相连。
2.根据权利要求1所述的一种转阀式半整体式转向器，其特征在于，所述螺杆总成包括螺杆，所述活塞上设置有容置螺杆部分插入的通孔，通孔的孔壁上设置有与螺杆相配合的滚珠。
3.根据权利要求1所述的一种转阀式半整体式转向器，其特征在于，所述活塞的外缘上设置有与齿扇进行传动的齿条。
4.根据权利要求1所述的一种转阀式半整体式转向器，其特征在于，所述换向阀还包括控制三个输出端的阀芯以及阀体，所述阀芯通过扭杆驱动螺杆转动，所述螺杆上设置有容置扭杆贯穿的通孔，所述扭杆的两端均通过销钉分别与阀芯和螺杆进行连接。
5.根据权利要求1所述的一种转阀式半整体式转向器，其特征在于，所述的换向阀设置有1~2个。
6.根据权利要求5所述的一种转阀式半整体式转向器，其特征在于，设置两个换向阀时，两个换向阀阀芯的轴线均与螺杆总成的轴线相重合。
7.根据权利要求1所述的一种转阀式半整体式转向器，其特征在于，所述液压泵与换向阀的输入端之间设置限流阀和溢流阀，所述限流阀回油口和溢流阀回油口均与油箱连接，所述限流阀和溢流阀的回油管路上设置有滤油器。
8.根据权利要求1所述的一种转阀式半整体式转向器，其特征在于，所述壳体的底部设置放油塞。
9.根据权利要求1所述的一种转阀式半整体式转向器，其特征在于，换向阀的供油回路连接单个或多个液压油泵，回油口与液压油箱连接，工作输出油口与单个或多个转向油缸连接。
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