CN1208382A - 液压转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压转向装置,它具有一个壳体(3),在壳体内部装有内控制滑块和外控制滑块,这两个滑块之间可相对转动。在供油连接回路和执行元件连接回路之间,这两个滑块配置为可改变流体通路的装置。在这种转向装置中,采用具有简单结构的遥控装置是很需要的。在另一端,各控制滑块连接到驱动滑块(12,11)上,在两个驱动滑块之间,至少设有一个压力腔(17a-d,18a-d),在腔中通入一定压力的压力油,压力腔的容积的改变可影响两个控制滑块(32,33)之间的相对位移。

Description

液压转向装置
本发明涉及一种液压转向装置，它具有一个壳体，在壳体内部装有内控制滑块和外控制滑块，这两个滑块之间可相互转动。在供油连接回路和执行元件连接回路之间，这两个滑块配置为可改变流体通路的装置。
这样的转向装置是公知的，例如DE 43 42 933 A1。
在此种转向装置中，供油连接回路一般包括泵接口和油箱接口。执行元件连接回路一般包括两个执行元件接口。根据这两个执行元件接口中哪一个承受压力，来决定与之相连接的转向马达向哪个方向移动。
在大多数情况下，内控制滑块由方向盘来控制移动，即相对于外控制滑块移动。在这种情况下，泵接口与相应的执行元件接口之间，及另一个执行元件接口与油箱接口之间的流体通路由或多或少的节流阀接通。这样，液压油从泵经由转向马达流回到油箱。同时，液压油驱动一个使外控制滑块相对内控制滑块转动的测量马达并使得这两个控制滑块重新回到它们最初的调定位置上，此时，回路断开。
在某些情况下，对于安装有这样一种转向装置的车辆，既可以通过司机采用方向盘来进行转向，又可以通过自动执行装置从其它位置处进行转向。
到目前为止，通过在方向盘轮轴处安装驱动马达，已基本上可以实现上述目标，当这种马达被适当地驱动时，可代替人手的功能作为驱动装置使方向盘轴转动。然而，安装此马达需要额外的空间。
基于上述问题，本发明提供一种用于转向装置的具有简单结构的遥控装置。
在引言所提到的液压转向装置中，上述问题得到了解决：每一个控制滑块连接到一个驱动滑块上，在这两个驱动滑块之间，至少设有一个压力腔，每一个压力腔中作用有一定压力的压力油，压力腔容积的改变影响着两个控制滑块之间的相对位移。
对于遥控转向装置，可省去常规的作用点，即方向盘轮轴。现在，该装置直接控制这两个控制滑块，并可影响它们之间的相对位移。相应产生的扭矩仅受压力负荷和压力腔的总空间的影响。压力腔是在这两个驱动滑块之间形成的，因此可以省去外部马达。这种对两个控制滑块的运动的直接干预，不仅可以如前所述使内控制滑块相对于壳体转动，此时，外控制滑块将跟随其后转动(如果外控制滑块先被驱动转动，则内控制滑块跟随其后转动)；另外，还可以直接影响这两个控制滑块之间的相对位移，以便可完全避免在某些情况下方向盘的转动对操作人员所造成的危险。而且，其它的控制方法也可应用到这种遥控装置中。例如，可不再使用传统的测量马达。如果采用不同方式的相关控制信号，驱动滑块同样也可以使这两个控制滑块回到它们的起始位置。
在这种情况下，特别建议把至少一个控制滑块与其相关的驱动滑块制成一体。这样就简化了结构。驱动滑块与控制滑块做为一体的结构就使得无需另加其它的固定连接件。
以下的结构更具有优势：将两个控制滑块安装成彼此同心，在两个驱动滑块之间的环形间隙中形成压力腔，每一个驱动滑块都有突出部分伸入到环形间隙中，并支撑在另一个驱动滑块上，该突出部分在圆周上界定了压力腔的大小。在这种结构中，如当压力油流入压力腔时，容积的增加直接导致扭矩的产生，并致使这两个控制滑块相对旋转，而无需其它的措施。突出部分的尺寸，即它们径向伸出量和轴向伸出量，决定了压力所能作用的表面的大小，而其又连同压力腔中压力的大小一起决定了所产生的扭矩的大小。即使只有相对很小的环形间隙，也能产生使得这两个控制滑块相对移位所需的扭矩。
突出部分的自由端最好做成圆形的。突出部分的自由端是其支承在另一个驱动滑块上的端部。圆形端部减少了磨损，在一定程度上改善了密封的可选择性。
值得一提的是，每一个突出部分都可作为两个压力腔的边界。两个压力腔可以提高使转向装置在两个方向都能动作的可能性。可以更容易地施加回复力。
更好的是，可以设置两个以上的压力腔。这样，突出部分的数量，及可用来承受压力的表面的数量也相应地增加了。在这种方式下，可毫无困难地倍增扭矩。从所需空间的角度看，在大多数情况下，都可以容纳两个以上的压力腔，由于这两个控制滑块之间的相对角位移最大不会超过20°，故压力腔不需要大于20°的范围。
值得一提的是，压力腔的数目是偶数个。因此，驱动滑块在转向的两个方向上的作用效果也可是相同的。
更好的是，具有一定压力的压力油与用于转向装置的液压油来自同一个压力源。因此，不需要附加的压力源。液压油只要在足够的压力下均可使用。由于只需较少量的液压油就可以操纵驱动滑块，所以，在这种方式下，可节省操作成本。
更好的是，在每一个压力腔和压力源之间都安装一个控制装置。单个压力腔中的压力值可被设定为特定的值，以便更好地控制这两个驱动滑块之间的相对转动，及由此所引起的两个控制滑块之间的相对转动。
控制装置最好是使用脉冲控制电磁阀。采用脉冲控制电磁阀可通过脉冲占空因数毫不费力地设定最理想的压力。脉冲占空因数是电磁阀打开时间和整个时间之比，整个时间是打开与关闭的时间总和。
这也是本发明的一个优点：压力腔被分为两个压力腔组，对于每个压力腔组，配备了一个电磁阀和配套的节流阀，压力腔组被连接到电磁阀和节流阀间的分路支点上。由于压力腔均匀地结合在一起形成压力腔组，故每组中各个压力腔的压力都是相同的，致使作用在圆周方向上的扭矩也是均匀的。每组采用单个电磁阀和节流阀可获得相对简单的控制系统。
压力腔连同节流阀一起最好形成阻尼回路。在这种方式下，在两个滑动部件见之间具有阻尼。因此，很轻易地阻止了所有的振荡趋势。这是至关重要的优点，尤其是对于那些具有中心轴转向的车辆。
这也是本发明的一个优点：节流阀的共用接口被连接到负荷-感应回路上。在这种方式下，电磁阀与节流阀之间的压力降总是保持恒定。这就简化了诸如电磁阀的电子触发。
在下文中，将结合附图就一个最佳实施例来阐述本发明，在附图中：
图.1是转向装置的纵向剖视示意图；及
图.2是图.1中剖面Ⅱ-Ⅱ的剖视示意图。
图.1是转向装置101的示意图，其具有带内孔31的壳体30。在壳体内孔31中可旋转地安装有外控制滑块32，在它之内又可旋转地安装有内控制滑块33。铰接轴34把测量马达116连接到外控制滑块32上。内控制滑块33通过连接件35连接到方向盘轴上，图中未示出。这里所用的连接件的形式是花键轴，方向盘轮轴可插入此花键轴中。
内控制滑块33和外控制滑块32通过片形弹簧36彼此相连，这就允许这两个控制滑块32、33在一定的范围内可相对彼此转动。
测量马达116是一个齿轮马达，它具有外齿圈37和内齿轮38，在外齿圈和内齿轮之间具有排量腔39；整个组件由壳体40罩住。这两个控制滑块32和33构成了流体通路结构41。
流体通路结构41可以有选择地连接不同的接口和节流阀。为了达到该目的，此装置中设有环形槽42、环形槽43、环形槽44、多个控制口45，环形槽47及环形槽48。环形槽42连接到油箱接口T上，环形槽43连接到左-手执行元件接口L上，环形槽44连接到右-手执行元件接口R上，控制口45通过轴向通道46连接到相对应的排量腔39内，环形槽47连接到泵接口P上，环形槽48连接到控制信号接口LS上。
此外，还有许多的轴向通道和许多控制口，例如49和50。它们一起在供油连接回路和执行元件连接回路之间构成了流体通路，这里的供油连接回路由泵接口P与油箱接口T构成，执行元件连接回路由接口L和R构成。
这样一种转向装置的结构和操作方式是本身公知的。当内控制滑动部件33在方向盘轮轴的带动下相对于外控制滑动部件32转动时，在泵接口P与执行元件接口L或R(根据不同的方向选择L或R)之间接通流体通路。相应地，另一个从另外的执行元件接口R或L到油箱接口T之间的流体通路也接通了。同时，液压油流入测量泵116。因此，齿轮38根据流入的液压油量的多少而转动，使得外控制滑块32追随内控制滑块33的轨迹运行，直到重新达到一个平衡的位置，此时，各个流体通路再一次被切断。
转向装置101中除了具有能使内控制滑块33动作的装置以外(内控制滑块的转动是在方向盘轮轴经由连接件35的带动下进行的)，还要具有可进行遥控的装置。为了达到该目的，在两个控制滑块32，33的端部区域安装有驱动装置10，在这两个控制滑块的端部还安装有连接件35。
驱动装置的剖面在图2中被示意地表示出来。它具有一个内驱动滑块11和外驱动滑块12，它们同心地安装在壳体30的内孔31中。这样，就使得这两个驱动滑块11,12彼此相对的转动和驱动滑块11,12相对于壳体30的转动成为可能。
从图.1中可以看出来，内驱动滑块11与内控制滑块33可做为一体。外驱动滑块12同样也可以和外控制滑块32做为一体。然而，在此特例中，它通过连接部件13连接到外控制滑块32上。
在这两个驱动滑块11,12之间设有一个环形空间14，它的截面是一个圆环形的。
内驱动滑块具有四个径向向外伸出的突出部分15，它们穿过环形空间14，并支撑在外驱动滑块12上，或者，更确切地说，是支撑在其内壁上。类似地，外驱动滑块12具有四个突出部分16，它们径向地穿过环形空间14，并支撑在内驱动滑块11上。在这种方式下，共形成了八个压力腔17a,17b,17c,17d,18a,18b,18c,18d。每一个压力腔可通过压力油路18c,18d获得压力油。压力油路19用于为压力腔17a,17b,17c,17d提供压力油，它们连接到环形油路21上形成一组。压力油路20用于为压力腔18a,18b,18c,18d提供压力油，它们连接到环形油路22上形成一组。
在每一组中配有一个控制装置，包括一系列接口：脉冲控制电磁阀23(用于压力腔17)，24(用于压力腔18)和节流阀25,26，压力腔17被连接到电磁阀23与节流阀25之间的分路支点上，压力腔18被连接到电磁阀24与节流阀26之间的分路支点上。在泵接口P和油箱接口T之间的两条通路23,25及24,26相互平行布置。
电磁阀23,24都是脉冲控制的。在预定时间内，它们在一段可变时间内处于打开状态，在这段预定时间内的剩余时间内处于关闭状态。这样，所设定的一平均开度就可决定电磁阀23,24的节流阻力。
当两个具有相同性能的节流阀25,26，对两个脉冲控制电磁阀23,24进行统一地触发时，在压力腔17和压力腔18之间具有均衡的压力。这样，内驱动滑块11相对于外驱动滑块12设定的位置不变。然而，如果电磁阀23打开的时间更长些，压力腔17中的压力增加，内驱动滑块11就会相对于外驱动滑块12沿图.2所示的逆时针方向旋转。由于种种因素的影响，如果方向盘被紧固在固定位置处，外驱动滑块12也可以沿顺时针方向相对内驱动滑块11旋转。这两种情形所产生的实质效果是一样的。在与执行元件接口L,R相连接的转向马达的驱动下，可获得内控制滑块33和外控制滑块32之间的理想相对位移。
当然，压力腔数也可以多于图中所示的八个。一般说来，内控制滑块和外控制滑块之间的最大可调整度大约是15°。因此，压力腔在圆周上的尺寸无需加大。所用的压力腔个数越多，在圆周上可作为压力作用面的表面越多，则在同样的压力作用下，所产生的扭矩越大。
突出部分15,16在其自由端处做成圆形，该自由端也就是驱动滑块12,11分别用其相互支承的端部。该圆形端面可减少磨损，提高密封性能。

Claims (13)

1．液压转向装置，它具有一个壳体，在壳体内部装有内控制滑块和外控制滑块，这两个滑块之间可相互转动，在供油连接回路和执行元件连接回路之间，这两个滑块配置为可改变流体通路的装置，其特征在于：各控制滑块(32,33)与驱动滑块(11,12)相连接，在两个驱动滑块(11,12)之间，至少设有一个压力腔(17a-d,18a-d)，在腔中通入一定压力的压力油，压力腔(17a-d,18a-d)的容积的改变可影响两个控制滑块(32,33)之间的相对位移。
2．如权利要求1所述的转向装置，其特征在于：至少一个控制滑块(32,33)同与其相连的驱动滑块(12,11)做成一体。
3．如权利要求1或2所述的转向装置，其特征在于：两个驱动滑块(11,12)彼此相对同心地安装在一起，在两个驱动滑块(11,12)之间的环形间隙(14)中形成压力腔(17a-d,18a-d)，每一个驱动滑块(11,12)都具有突出部分(15,16)，它们伸入环形间隙(14)中，并支撑在另一个驱动滑块(12,11)上，这些突出部分在圆周上界定了压力腔(17a-d,18a-d)的大小。
4．如权利要求3所述的转向装置，其特征在于：突出部分(15,16)在其自由端处是圆形的。
5．如权利要求3或4所述的转向装置，其特征在于：各突出部分(15,16)作为两个压力腔(17a-d,18a-d)的边界。
6．如权利要求4所述的转向装置，其特征在于：设有两个以上的压力腔(17a-d,18a-d)。
7．如权利要求6所述的转向装置，其特征在于：压力腔(17a-d,18a-d)的个数是偶数。
8．如权利要求1至7之一所述的转向装置，其特征在于：具有一定压力的压力油与用于转向装置(101)的压力油来自同一压力源(P)。
9．如权利要求7所述的转向装置，其特征在于：在各压力腔(17a-d,18a-d)与压力源(P)之间安装有控制装置(23,24)。
10．如权利要求9所述的转向装置，其特征在于：该控制装置具有脉冲控制电磁阀(23,24)。
11．如权利要求10所述的转向装置，其特征在于：压力腔(17a-d,18a-d)被分为两个压力腔组，对于每个压力腔组对应安装一个电磁阀(23,24)，并配套安装一个节流阀，压力腔组(17a-d,18a-d)连接到电磁阀(23,24)与节流阀(25,26)之间的分路支点上。
12．如权利要求1至11之一所述的转向装置，其特征在于：压力腔(17a-d,18a-d)连同节流阀(25,26)一起形成阻尼回路。
13．如权利要求1至12之一所述的转向装置，其特征在于：节流阀(25,26)的共用接口被连接到负荷-感应控制回路上。
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