CN116279775A - 集成主动式转向减振器的液压转向器 - Google Patents

集成主动式转向减振器的液压转向器 Download PDF

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张吉
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Abstract

本发明涉及转向器技术领域，尤其涉及一种集成主动式转向减振器的液压转向器，其包括转向器壳体，具有中空的容置腔；齿条，所述齿条穿设在所述转向器壳体中，且能够沿所述转向器壳体的轴向移动；隔板，所述隔板设置在所述转向器壳体上，且位于所述容置腔中；助力活塞，固定套设在所述齿条上，且位于所述助力腔中；减振活塞，固定套设在所述齿条上，且位于所述减振腔中，所述减振活塞上开设有第一流通孔；阻尼组件，设置在所述减振活塞上，所述阻尼组件与速度传感器以及转向器的角度传感器电连接。本发明便于在狭小的前机舱布置，而且阻尼力大小能够主动调节，满足安全行车的需求。

Description

集成主动式转向减振器的液压转向器
技术领域
本发明涉及转向器技术领域，尤其涉及一种集成主动式转向减振器的液压转向器。
背景技术
转向减振器是安装于汽车转向器上的一种阻尼式减振器，其主要作用如下：防止汽车转向轮发生自激摆振或受迫摆振；转向减振器对因路面冲击引起的转向轮瞬态摆振有较强的衰减作用；转向减振器有防止制动跑偏的作用。
常用的转向减振器是独立于转向器的，需要额外的安装空间，在狭窄的前机舱非常不方便布置。而且常见的被动式转向系减振器的阻尼特性在设计制造时被确定，阻尼力大小不可调。在防止转向轮摆振的同时，对于汽车转向轻便性有一些不利影响。特别是当车辆在高速行驶中为避险而做突然转向时，转向减振器会产生一个附加转向阻力，不利于转向控制及车辆的行驶安全。
因此，需要一种集成主动式转向减振器的液压转向器来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成主动式转向减振器的液压转向器，便于在狭小的前机舱布置，而且阻尼力大小能够主动调节，满足安全行车的需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
集成主动式转向减振器的液压转向器，包括：
转向器壳体，具有中空的容置腔；
齿条，所述齿条穿设在所述转向器壳体中，且能够沿所述转向器壳体的轴向移动；
隔板，所述隔板设置在所述转向器壳体上，且位于所述容置腔中，所述隔板将所述齿条与所述转向器壳体之间的空间分割为互不连通的助力腔和减振腔，所述助力腔中充设液压助力油，所述减振腔中充设减振油；
助力活塞，固定套设在所述齿条上，且位于所述助力腔中；
减振活塞，固定套设在所述齿条上，且位于所述减振腔中，所述减振活塞上开设有第一流通孔；
阻尼组件，设置在所述减振活塞上，所述阻尼组件与速度传感器以及转向器的角度传感器电连接，所述阻尼组件能够根据车速与转向角度主动调节所述第一流通孔的开度。
进一步地，所述阻尼组件包括开度调节组件和位置调节组件，所述开度调节组件设置在所述减振活塞上，且位于所述第一流通孔处，所述位置调节组件设置在所述转向器壳体上，所述位置调节组件与所述速度传感器以及所述角度传感器均电连接，所述位置调节组件能够调节所述开度调节组件的位置，从而调节所述第一流通孔的开度。
进一步地，所述开度调节组件包括阻尼阀和弹性件，所述阻尼阀设置在所述减振活塞中，且位于所述第一流通孔处，所述弹性件的一端与所述阻尼阀抵接，所述弹性件的另一端与所述减振活塞抵接，所述弹性件具有使所述第一流通孔处于最大开度的趋势，所述位置调节组件能够调节所述阻尼阀的位置。
进一步地，所述位置调节组件包括电磁铁和控制器，所述电磁铁设置在所述转向器壳体上，所述控制器与所述电磁铁电连接，所述电磁铁能够吸引所述阻尼阀运动，所述控制器与所述速度传感器以及所述角度传感器均电连接，所述控制器能够调节所述电磁铁的磁力。
进一步地，所述转向器壳体上设置有安装件，所述安装件具有中空腔，所述中空腔正对所述减振腔，所述电磁铁插设在所述中空腔中。
进一步地，所述转向器壳体上开设有与所述减振腔连通的注油孔，所述注油孔可拆卸设置有密封螺栓。
进一步地，所述减振活塞上开设有第二流通孔。
进一步地，所述助力活塞与所述转向器壳体之间设置有密封圈。
进一步地，所述助力活塞的外周面上开设有安装环槽，所述密封圈嵌设在所述安装环槽中，且所述密封圈的一端相对所述安装环槽伸出与所述助力腔的壁面抵接。
进一步地，所述齿条的两端套设有第一密封件和第二密封件，所述第一密封件和所述第二密封件与所述容置腔的壁面抵接。
本发明的有益效果：
本发明所提供的一种集成主动式转向减振器的液压转向器，转向器壳体的容置腔中穿设有齿条，在转向器壳体内设置有隔板，将齿条与转向器壳体之间的空间分割为互不连通的助力腔和减振腔；齿条上固定套设有助力活塞和减振活塞，在减振活塞上设置有阻尼组件，阻尼组件与速度传感器以及转向器的角度传感器电连接。由于在转向器转向的过程中，齿条会沿着转向器壳体的轴向移动，在齿条移动的过程中，减振活塞会随着移动，位于减振腔中的减振油会通过第一流通孔进行流动。车辆行驶的过程中，司机在转向时，角度传感器将转动的角度传递至阻尼组件，速度传感器将车速传递至阻尼组件，阻尼组件根据车速和转动的角度控制减振活塞上第一流通孔的开度，从而调节施加在齿条上的阻尼力，调节齿条的运动阻尼。通过将转向减振器串联集成在液压转向器上，便于在狭小的前机舱布置，而且阻尼力大小能够主动调节，满足安全行车的需求。
附图说明
图1是本发明一种集成主动式转向减振器的液压转向器的示意图；
图2是本发明一种集成主动式转向减振器的液压转向器的转向器壳体的剖视图；
图3是本发明一种集成主动式转向减振器的液压转向器中减振活塞上第一流通孔处于最大开度的剖视图；
图4是本发明一种集成主动式转向减振器的液压转向器中减振活塞上第一流通孔处于中间开度的剖视图；
图5是本发明一种集成主动式转向减振器的液压转向器中减振活塞上第一流通孔处于关闭的剖视图。
图中：
1、转向器壳体；11、第一密封件；12、第二密封件；13、助力腔；14、减振腔；15、隔板；16、齿条；2、助力活塞；21、密封圈；3、减振活塞；31、第二流通孔；4、位置调节组件；41、电磁铁；411、安装件；42、控制器；5、开度调节组件；51、阻尼阀；52、弹性件。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为了便于在狭小的前机舱布置转向器和转向减振器，而且转向减振器的阻尼力大小能够主动调节，从而满足安全行车的需求，如图1-图5所示，本发明提供一种集成主动式转向减振器的液压转向器。集成主动式转向减振器的液压转向器包括转向器壳体1、齿条16、隔板15、助力活塞2、减振活塞3和阻尼组件。
其中，转向器壳体1具有中空的容置腔；齿条16穿设在转向器壳体1中，且齿条16能够沿转向器壳体1的轴向移动；隔板15固定设置在转向器壳体1上且位于容置腔中，隔板15将齿条16与转向器壳体1之间的空间分割为互不连通的助力腔13和减振腔14，助力腔13中充设液压助力油，减振腔14中充设减振油。助力活塞2固定套设在齿条16上，且助力活塞2位于助力腔13中。减振活塞3固定套设在齿条16上，且减振活塞3位于减振腔14中，减振活塞3上开设有第一流通孔；阻尼组件设置在减振活塞3上，阻尼组件与速度传感器以及转向器的角度传感器电连接，阻尼组件能够根据车速与转向角度主动调节第一流通孔的开度。
由于在转向器转向的过程中，齿条16会沿着转向器壳体1的轴向移动，在齿条16移动的过程中，减振活塞3会随着移动，位于减振腔14中的减振油会通过第一流通孔进行流动。车辆行驶的过程中，司机在转向时，角度传感器将转动的角度传递至阻尼组件，阻尼组件根据车速和转动的角度控制减振活塞3上第一流通孔的开度，从而调节减振油流动的速度，通过施加在减振活塞3上的阻力传递至齿条16上，形成齿条16运动的阻尼力，调节齿条16的运动阻尼。通过将转向减振器串联集成在液压转向器上，便于在狭小的前机舱布置，而且阻尼力大小能够主动调节，可兼顾转向减振效能和转向轻便性，满足安全行车的需求。
进一步地，阻尼组件包括开度调节组件5和位置调节组件4，开度调节组件5设置在减振活塞3上，且位于第一流通孔处，位置调节组件4设置在转向器壳体1上，位置调节组件4与速度传感器以及角度传感器均电连接，位置调节组件4能够调节开度调节组件5的位置，从而调节第一流通孔的开度。位置调节组件4根据速度传感器以及角度传感器通过开度调节组件5调节第一流通孔的开度，从而达到调节转向阻尼的效果。
进一步地，开度调节组件5包括阻尼阀51和弹性件52，阻尼阀51活动设置在减振活塞3中，且位于第一流通孔处，弹性件52的一端与阻尼阀51抵接，弹性件52的另一端与减振活塞3抵接，弹性件52具有使第一流通孔处于最大开度的趋势，位置调节组件4能够调节阻尼阀51的位置。当不调节阻尼阀51的位置时，如图3所示，第一流通孔处于最大开度，在转向的过程中，施加的阻尼最小。当位置调节组件4调节开度调节组件5的阻尼阀51的位置时，弹性件52被压缩，第一流通孔的开度变小，通过减振活塞3施加在齿条16上的阻尼变大，从而兼顾减振效能和转向轻便性。在其他实施例中，开度调节组件5可以采用电比例流量阀，根据实际的需要直接控制第一流通孔的开度，在此不做过多限制。
进一步地，位置调节组件4包括电磁铁41和控制器42，电磁铁41设置在转向器壳体1上，控制器42与电磁铁41电连接，电磁铁41能够吸引阻尼阀51运动，控制器42与速度传感器以及角度传感器均电连接，控制器42能够调节电磁铁41的磁力。控制器42通过采集速度传感器以及角度传感器的信息，然后控制电磁铁41的电流，达到调节电磁铁41磁力的目的。通过调节电磁铁41施加在阻尼阀51上的吸引力，达到控制开度的效果。
进一步地，转向器壳体1上固定设置有安装件411，安装件411具有中空腔，中空腔正对减振腔14，电磁铁41插设在中空腔中。通过设置安装件411，便于电磁铁41的安装和固定。具体地，在安装件411上开设有穿线孔，电磁铁41的导线通过穿线孔与控制器42电连接。控制器42通过控制电流的大小，达到控制电磁铁41吸力的效果。
进一步地，转向器壳体1上开设有与减振腔14连通的注油孔，注油孔可拆卸设置有密封螺栓。通过开设有注油孔，便于向减振腔14中注入减振油，在注入减振油后，利用密封螺栓封堵注油孔，防止减振油流出。
进一步地，减振活塞3上开设有第二流通孔31。具体地，第二流通孔31为敞开的通孔，通过调节第二流通孔31的大小，可以调节减振活塞3上的开口最小时的阻尼。通过设计第一流通孔和第二流通孔31的流通截面大小以及转向减振器的阻尼大小，可以根据不同车型进行匹配，满足不同车型的需要。
进一步地，助力活塞2与转向器壳体1之间设置有密封圈21。通过设置密封圈21，能够起到密封的作用，防止液压助力油通过助力活塞2与转向器壳体1之间的间隙流动。
进一步地，助力活塞2的外周面上开设有安装环槽，密封圈21嵌设在安装环槽中，且密封圈21的一端相对安装环槽伸出与助力腔13的壁面抵接。通过开设安装环槽，便于密封圈21的安装和定位。
进一步地，齿条16的两端套设有第一密封件11和第二密封件12，第一密封件11和第二密封件12与容置腔的壁面抵接。通过设置第一密封件11和第二密封件12，能够防止液压助力油和减振油泄漏。
本集成主动式转向减振器的液压转向器控制方法如下：
其中低速指0Km/h<车速<30Km/h,中速指30Km/h≤车速≤80Km/h，高速是指车速>80Km/h；转向盘小转角指：0°<转角<15°；转向盘中等转角指：15°≤转角≤90°；转向盘大转角指：转角>90°；其中，转角均代表顺时针转动和逆时针转动的角度。
当车速为低速，转向盘大转角时，电磁铁41无磁性，第一流通孔的流通截面最大，使转向减振阻尼最小，从而使其不产生明显的附加转向阻力，保证了汽车低速转向的操纵轻便性。
当车速为低速，转向盘中等转角时，电磁铁41无磁性，第一流通孔的流通截面最大，使转向减振阻尼最小，从而使其不产生明显的附加转向阻力，保证了汽车低速转向的操纵轻便性。
当车速为低速，转向盘小转角时，电磁铁41磁性处于弱的第一档，第一流通孔的开度为一半，使转向减振阻尼处于中等力度，从而使附加转向阻力适中，并且可以适当抑制转向轮可能出现的摆振，保证了汽车行驶的稳定性以及转向的操纵轻便性。
当车速为中速，转向盘大转角时，电磁铁41磁性处于弱的第一档，第一流通孔为一半开度，使转向减振阻尼处于中等力度，从而使附加转向阻力适中，并且可以适当抑制转向轮可能出现的摆振，保证了汽车行驶的稳定性以及转向的操纵轻便性。
当车速为中速，转向盘中等转角时，电磁铁41磁性处于弱的第一档，第一流通孔为一半开度，使转向减振阻尼处于中等力度，从而使附加转向阻力适中，并且可以适当抑制转向轮可能出现的摆振，保证了汽车行驶的稳定性以及转向的操纵轻便性。
当车速为中速，转向盘小转角时，电磁铁41磁性处于弱的第一档，第一流通孔为一半开度，使转向减振阻尼处于中等力度，从而使附加转向阻力适中，并且可以适当抑制转向轮可能出现的摆振，保证了汽车行驶的稳定性以及转向的操纵轻便性。
当车速为高速，转向盘大转角时，电磁铁41磁性处于弱的第一档，第一流通孔为一半开度，使转向减振阻尼处于中等力度，从而使附加转向阻力适中，并且可以适当抑制转向轮可能出现的摆振，保证了汽车行驶的稳定性以及转向的操纵轻便性。
当车速为高速，转向盘中等转角时，电磁铁41磁性处于强的第二档，第一流通孔最小，使转向减振阻尼大，从而使附加转向阻力大，以抑制汽车转向轮可能出现的摆振，保证汽车行驶的稳定性。
当车速为高速，转向盘小转角时，电磁铁41磁性处于强的第二档，可调式阻尼阀51的流通截面小，使转向减振阻尼大，从而使附加转向阻力大，以抑制汽车转向轮可能出现的摆振，保证汽车行驶的稳定性。在其他实施例中，也可以设计多档或者无极调控控制电磁铁41，进一步提升调节阻尼的灵活性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，包括：
转向器壳体(1)，具有中空的容置腔；
齿条(16)，所述齿条(16)穿设在所述转向器壳体(1)中，且能够沿所述转向器壳体(1)的轴向移动；
隔板(15)，所述隔板(15)设置在所述转向器壳体(1)上，且位于所述容置腔中，所述隔板(15)将所述齿条(16)与所述转向器壳体(1)之间的空间分割为互不连通的助力腔(13)和减振腔(14)，所述助力腔(13)中充设液压助力油，所述减振腔(14)中充设减振油；
助力活塞(2)，固定套设在所述齿条(16)上，且位于所述助力腔(13)中；
减振活塞(3)，固定套设在所述齿条(16)上，且位于所述减振腔(14)中，所述减振活塞(3)上开设有第一流通孔；
阻尼组件，设置在所述减振活塞(3)上，所述阻尼组件与速度传感器以及转向器的角度传感器电连接，所述阻尼组件能够根据车速与转向角度主动调节所述第一流通孔的开度。
2.根据权利要求1所述的集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，所述阻尼组件包括开度调节组件(5)和位置调节组件(4)，所述开度调节组件(5)设置在所述减振活塞(3)上，且位于所述第一流通孔处，所述位置调节组件(4)设置在所述转向器壳体(1)上，所述位置调节组件(4)与所述速度传感器以及所述角度传感器均电连接，所述位置调节组件(4)能够调节所述开度调节组件(5)的位置，从而调节所述第一流通孔的开度。
3.根据权利要求2所述的集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，所述开度调节组件(5)包括阻尼阀(51)和弹性件(52)，所述阻尼阀(51)设置在所述减振活塞(3)中，且位于所述第一流通孔处，所述弹性件(52)的一端与所述阻尼阀(51)抵接，所述弹性件(52)的另一端与所述减振活塞(3)抵接，所述弹性件(52)具有使所述第一流通孔处于最大开度的趋势，所述位置调节组件(4)能够调节所述阻尼阀(51)的位置。
4.根据权利要求3所述的集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，所述位置调节组件(4)包括电磁铁(41)和控制器(42)，所述电磁铁(41)设置在所述转向器壳体(1)上，所述控制器(42)与所述电磁铁(41)电连接，所述电磁铁(41)能够吸引所述阻尼阀(51)运动，所述控制器(42)与所述速度传感器以及所述角度传感器均电连接，所述控制器(42)能够调节所述电磁铁(41)的磁力。
5.根据权利要求4所述的集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，所述转向器壳体(1)上设置有安装件(411)，所述安装件(411)具有中空腔，所述中空腔正对所述减振腔(14)，所述电磁铁(41)插设在所述中空腔中。
6.根据权利要求1所述的集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，所述转向器壳体(1)上开设有与所述减振腔(14)连通的注油孔，所述注油孔可拆卸设置有密封螺栓。
7.根据权利要求1所述的集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，所述减振活塞(3)上开设有第二流通孔(31)。
8.根据权利要求1所述的集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，所述助力活塞(2)与所述转向器壳体(1)之间设置有密封圈(21)。
9.根据权利要求8所述的集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，所述助力活塞(2)的外周面上开设有安装环槽，所述密封圈(21)嵌设在所述安装环槽中，且所述密封圈(21)的一端相对所述安装环槽伸出与所述助力腔(13)的壁面抵接。
10.根据权利要求1所述的集成主动式转向减振器的液压转向器，其特征在于，所述齿条(16)的两端套设有第一密封件(11)和第二密封件(12)，所述第一密封件(11)和所述第二密封件(12)与所述容置腔的壁面抵接。
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