CN1498804A - 汽车速度响应型动力转向系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车速度响应型动力转向系统，其中，当汽车以相对较低的速度行驶时，产生相对较大的转向助力，以使驾驶员能够以相对较小的转向力来轻易地调整汽车的转向；而当汽车以高速度行驶时，会产生相对较小的助力以防突然转向，从而稳定汽车的转向操作。这样，根据汽车速度来形成恰当的助力，可允许驾驶员执行容易而安全的转向操作。

Description

汽车速度响应型动力转向系统 

技术领域

本发明涉及一种汽车的动力转向系统，更具体地说，涉及一种采用液压的，根据汽车速度来改变转向动力的汽车速度响应型动力转向系统。

背景技术

汽车的动力转向装置帮助驾驶员执行转向操作。很重要的是当汽车以低速行驶时，产生相对较大的助力以使驾驶员能够以相对较小的力使汽车转向，而当汽车以高速度行驶时，产生相对较小的助力以防突然转向，从而稳定汽车的转向操作。

发明内容

本发明提出了一种汽车速度响应型的动力转向系统，其中当汽车以相对较低的速度运动时产生相对较大的助力以使驾驶员以较小的力容易地转向，而当汽车以高速度运动时产生相对较小的助力以反之突然转向，从而稳定汽车的转向操作。这样，根据汽车速度形成适当助力，从而允许驾驶员进行容易而安全的转向操作。

根据本发明的一种优选实施例，汽车速度响应型动力转向系统包括配置于控制阀的阀套筒和滑阀之间的连接装置，以便根据加在连接装置上的压力来改变，使所述滑阀相对于所述阀套筒转动的转动力。一个电磁阀控制着从动力转向泵向所述连接装置输送油的流量。一个控制器根据汽车的速度控制着电磁阀。一个截止阀，根据供给所述连接装置的油的压力变化，来控制返回到储油器的油的流量。

附图说明

为了更全面地了解本发明的特征和目的，应结合附图，参考下面的详细描述，其中：

图1是根据本发明的一种汽车速度响应型动力转向系统中的动力转向器的示意图；

图2是显示图1中的小齿轮、控制阀和连接装置的示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是显示电磁阀的一种工作状态的示意图；

图5是显示经截止阀上的一个小直径入口排放的止推室中的流体的示意图；

图6是显示经截止阀上的一个大直径入口排放的止推室中的流体的示意图；

图7是显示从控制器提供给电磁阀的电流值的曲线图；

图8是显示驾驶员驾驶所需的转向力，相对于由截止阀的小直径入口的直径变化和截止阀弹簧的变化所形成的止推室油压的关系的曲线图。

具体实施例

现在将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。

根据图1所示的本发明的汽车速度响应型动力转向系统包括，用以接受驾驶员的转向力以便直线地移动一个齿条(rack)(没有示出)并移动一个连接在该齿条上的拉杆(tie rod)来执行转向的动力转向器1，用于从一个流体储藏器3将流体泵出以便将其输送给动力转向器1的动力转向泵5，和根据由动力转向器1上控制阀7的启动而产生的流体压力来实现齿条的线性运动的动力缸9。

动力转向器1包括，用于在其一个远端接受来自驾驶员的方向盘的转动力的扭力杆11，可转动地连接在扭力杆11的另一端以便线性地移动齿条的小齿轮13，配有与扭力杆11的一端连成一体的滑阀15和与小齿轮13连接成一个整体的阀套筒17的控制阀7，配有用以沟通控制阀7的流体通路，并可转动地支撑着控制阀7和小齿轮13的转向器本体19。

如图2和3所示，动力转向器1包括，配置于控制阀7的阀套筒17和滑阀15之间的连接装置，用以响应加在连接装置上的压力，来改变滑阀15相对于阀套筒17的转动力；用以控制由动力转向泵5提供以便向连接装置输送的油的流量的电磁阀21；用于根据汽车速度来控制电磁阀21的控制器23；用于根据加在连接装置上的油压的变化来控制返回到流体贮藏器3的油的流量的截止阀25。

连接装置包括：与阀套筒17连接成一体的扩张环(extension ring)27，安装在滑阀15的外圆周上，相对于滑阀15转动受到限制而允许相对于滑阀15作轴向直线运动的止推环29，用于将止推环29压向扩张环27侧面的弹簧31和弹簧座33；在扩张环27和止推环29之间形成的相互面对的两个控制槽35，用以控制止推环29相对于扩张环27之间的相对转动；控制球37被嵌入到控制槽35中；以及面对着止推环29的阀座41，其中在阀座41和止推环29之间形成了一个止推室39，而形成加在止推环29上压力的弹簧31和弹簧座33被配置在止推室39中。

换句话说，止推室39是一个由转向器本体19，止推环29，以及弹簧31和弹簧座所处的阀座41形成的空腔，所述空腔连接着排放通道(discharge path)45，以便连通输送从电磁阀21所提供流体的输送通道(supply path)43，和截止阀25。

弹簧座33是一个嵌入到滑阀15的外圆周之中的圆盘，如图3所示。

对于止推环29和滑阀15之间的连接状态，止推环29对于滑阀15的相对转动，受到了在止推环29的内圆周表面上沿着滑阀15的轴向形成的卡槽(hitching groove)47，一个在滑阀15的外圆周表面上沿滑阀15的轴向形成的用以同卡槽47相配合的固定槽49，以及一个嵌入到卡槽47和固定槽49之间的固定球的限制，结果使相对于滑阀15沿轴向直线的运动成为可能。

截止阀25包括一个截止阀体(cut-off body)59，该阀体59带有用以连通止推室39的一个小直径入口53，用以连通流体贮藏器3的一个大直径入口55和一个出口57，一个截止滑阀(cut-off spool)61和一个截止阀弹簧63，用于随着加在大直径入口55上的压力的增加，使小直径入口53与出口57之间的连通状态切换到大直径55与出口57的连通状态。

所说出口57、小直径入口53和大直径入口55是做在截止阀体59中的一个单一的空箱(file)中。所说截止滑阀61带有锥形的接触面65，该锥形接触面65具有在所有时间都使小直径入口53与出口57相连通的一个最大直径，且对于最大直径，从小直径入口53到大直径入口55逐渐变细。该截止阀体59的小直径入口53和大直径入口55之间的空腔，带有一个调整末端67，用以随着锥形接触面65的移动来调整小直径入口53和大直径入口55之间的连通状态。该截止阀弹簧63的安装方式，是要施加一个将锥形接触面65推向调整末端67的弹力。

控制器23，其是一个电子控制单元，从汽车速度传感器69连续地接收当前的汽车速度，从而，响应输入的汽车速度信号而加在电磁阀21上的电流值示于图7中。

如图7所示，当汽车不行驶时，电磁阀被输送1安培的电流，随着汽车速度的增加，就输送一个小于1安培的电流，以使输送到止推室39的油的流量从零开始逐渐增加。

现在，将以下面的方式，对所述结构的本发明的操作进行详细的说明。

电磁阀21，不将从动力转向泵5输送来的流体输送到止推室39。结果，止推室39不形成流体压力。在此情况下，就象在普通的液压动力转向系统中那样，当驾驶员的转向动力施加在扭力杆11的末端上时，扭力杆11被扭转从而产生了滑阀相对于阀套筒17的相对转动，其中从动力转向泵5输送来的流体被传递到动力缸9，从而产生了帮助驾驶员使汽车转向的助力。

此时，当要产生滑阀15对于阀套筒17的相对转动时，所安装的用以限制滑阀15转动的控制球37会被从止推环29的控制槽35中拉出。为了使控制球37能从止推环29的控制槽35中拉出，止推环29会压迫弹簧37以便沿着滑阀15的轴向移动，结果，用以限定滑阀15对阀套筒17的相对转动的力，等于在止推环29挤压弹簧31的时候控制球37试图从控制槽35中脱出的力与扭力杆11的扭转弹力之和。

当然，此力可以被扭转力所克服。在汽车不处于运动状态时产生的所述力是如此确定，以至于形成得非常弱。结果，即使驾驶员施加了一个非常弱的转向力，滑阀15对于阀套筒17的相对转动也能被容易地实现，从而可以容易地产生所需的助力。

如图17所示，当汽车以低速行驶时，控制器23输出远小于1安培的电流给电磁阀21。应该注意，此电流大于与此相比较高速度下的电流。结果，电磁阀21能够以大于停止状态下的流量而小于高速状态下的流量，供给油给止推室39。

输送给止推室39的流体，在止推室39内形成了液压，此液压进而受到连接到排放通道45的截止阀25的控制。截止阀25允许流体在指定的压力(例如，5巴)下经小直径入口53流入，从而使得流体能够经出口57返回到流体贮藏器3。而当流体超过指定的压力时，截止滑阀61压缩地移动截止阀弹簧63，以便允许流体经大直径入口55同样地流入到止推室39中，从而使流体经出口57返回到流体贮藏器3。

当驾驶员的转向力被加在扭力杆11的末端而在止推室39中形成流体压力时，与扭力杆11的末端连成一体的滑阀15，相对于与小齿轮13连成一体的阀套筒17作相对转动，从而使动力缸9能够由动力转向泵5所提供的流体压力所启动。

在此状态下，为了使滑阀15相对于阀套筒17作相对转动，控制球37，会被从配置成能限制相对于滑阀15的转动的止推环29的控制槽35中拉出。为了使控制球37能从止推环29的控制槽35中拉出，止推环29会克服止推室39中的流体压力，而压缩弹簧31，并沿着滑阀15的轴向移动。

在此状态下，用以限制滑阀15相对于阀套筒17的相对转动的力，是止推室39中的流体压力，控制球37试图在止推环29挤压弹簧31时从控制槽35中脱出的力，和扭力杆11的扭转弹力之和。

换句话说，与不处于运动中的汽车相比，当一个大得足以克服止推室39中形成的流体压力的力还会提供给驾驶员的转向力时，滑阀15能够相对于阀套筒17作相对转动，以便通过动力缸9产生助力。结果，通过以比汽车停止时相对较大的力来转动方向盘，可以实现需要的转向。

当汽车以高速行驶时，如图17所示，电磁阀21被加上了小于汽车以低速行驶时电流的电流。结果，电磁阀21进一步增加从动力转向泵5输送给止推室39的流量。

止推室39中形成了比汽车低速行驶时相对较大的流体压力，如此形成的流体压力是由截止阀25来控制的。

当驾驶员的转向力，在止推室39中所形成流体压力的如此状态下，施加到扭力杆11的末端时，与扭力杆11末端连成一体的滑阀15相对于与小齿轮13连成一体的阀套筒17作相对转动，结果，由动力转向泵5所提供的流体压力使动力缸9启动。

在此状态下，当滑阀15要相对于阀套筒17作相对转动时，控制球37，会被从配置成限制相对于滑阀15的转动的止推环29的控制槽35中拉出。当控制球37要从止推环29的控制槽35中拉出时，止推环29会克服止推室39中的流体压力，并压缩弹簧31使之沿着滑阀15的轴线方向移动。在此状态下，用以限制滑阀15相对于阀套筒17的相对转动的力，等于止推室39中的流体压力，控制球37试图在止推环29压缩弹簧31时从控制槽35中脱出的力，和扭力杆11的扭转弹力之和。

在低速下，弹簧31的压缩力和扭力杆11的扭转弹力，与不行驶的汽车的相同，而止推室39中的液压力相对较大，结果驾驶员会以较大的力来操纵方向盘，以使动力缸9产生助力。

换句话说，控制器23根据汽车的速度来控制电磁阀21，而电磁阀21控制着提供给止推室39的流体流量。在止推室39中形成的液压改变了使滑阀15相对于阀套筒17作相对转动的转动力，从而能够形成动力缸9的助力，以辅助对应于汽车速度的驾驶员的转向力。

现在将对控制着止推室39中的液体压力的截止阀25的工作过程予以说明。

在一定的液体压力下，例如5巴，经电磁阀输送的预定量的流体保持着一种经小直径入口53和出口57返回到流体贮藏器3的状态。当汽车停止而油不被输送到电磁阀21时，止推室39中的液压被迫释放。当液压超过一定的水平时，止推室39中的流体恰好通过大直径入口55经出口57被迫迅速地返回到流体贮藏器3中，从而不允许在止推室39中形成过大的流体压力。

结果，即使当电磁阀21被完全打开而允许最大量的流体被输送到止推室39中时(当汽车以非常高的速度行驶，或当电磁阀21出现了问题时)，止推环29能够压缩弹簧31并被移动，从而能够实现动力转向。

作为参考，图8是显示驾驶员转向所需的转向力(扭矩)，相对于通过改变截止阀25的小直径入口53的直径而形成的止推室39中的液压压力之间关系的曲线图。直线部分的倾斜越小，小直径入口53的直径越大。压力从线性段突然增大的部分，表示恰好通过大直径入口55排放的止推室39中的流体的状态。随后，动力转向系统的特性也可以通过小直径入口53来改变。

如以上描述所明确的，根据本发明所如此描述的汽车速度响应型动力转向系统的一个优点在于，当汽车以相对较低的速度行驶时，会产生一个相对较大的助力，以允许驾驶员以相对地最小的转向力容易地调整汽车的转向，而当汽车以高速度行驶时，会产生相对较小的助力以防止突然转向从而稳定汽车的转向操作，结果，根据汽车的速度形成的适当的助力允许驾驶员执行容易而安全的转向操作。

Claims (6)

1、一种汽车速度响应型动力转向系统，包括：

连接装置，配置于一个控制阀的阀套筒和一个滑阀之间，用以根据加在所述连接装置的压力来改变使所述滑阀相对于所述阀套筒转动的转动力；

一个电磁阀，用以控制从一个动力转向泵向所述连接装置提供的油的流量；

一个控制器，用以根据汽车速度来控制所述电磁阀；和

一个截止阀，用以根据提供给所述连接装置的油的压力变化来控制返回到储油器的油的流量。

2、如权利要求1限定的系统，其特征在于所述连接装置包括：

一个与所述阀套筒连接成一体的扩张环；

一个安装在所述滑阀的外圆周上的止推环，用以限制所述止推环相对于所述滑阀的相对转动，并允许所述止推环相对于所述滑阀的轴向移动；

配置成用来将所述止推环压向所述扩张环的侧面的一个弹簧和一个弹簧座；

在所述扩张环和所述止推环之间形成相互面对的两个控制槽，用以控制所述止推环相对于所述扩张环的相对转动；

一个嵌入到所述控制槽中的控制球；和

一个面对着所述止推环的阀座，在所述阀座和所述止推环之间形成了一个止推室，而形成了作用在所述止推环上的压力的所述弹簧和所述弹簧座形成在所述止推室中。

3、如权利要求2限定的系统，其特征在于所述弹簧座是嵌入到所述滑阀的外圆周中的一个圆盘。

4、如权利要求2限定的系统，其特征在于所述止推环，通过在所述止推环的内圆周表面上沿所述滑阀的轴向形成的一个卡槽，在所述滑阀的外圆周表面上沿着所述滑阀的轴向形成的用以同所述卡槽相配合的一个固定槽，以及嵌入到所述卡槽和所述固定槽之间的一个固定球，被安装在所述滑阀的外圆周面上。

5、如权利要求2限定的系统，其特征在于所述截止阀包括：

一个阀体，带有用以连通所述止推室的一个小直径入口和一个大直径入口，以及用以连通所述储油器的一个出口；一个截止滑阀和一个截止阀弹簧，用于随着作用在大直径入口上的压力的增加，从所述小直径入口连通所述出口的状态切换到所述大直径入口连通所述出口的状态。

6、如权利要求5限定的系统，其特征在于所述出口、所述小直径入口和所述大直径入口被形成在截止阀体的一个单一的空箱上，且所述截止滑阀带有一个锥形接触面，所述锥形接触面具有在所有时间都使所述小直径入口与所述出口相连通的最大直径，且所述最大直径从所述小直径入口到所述大直径入口逐渐减小，且所述截止阀体的所述小直径入口和所述大直径入口之间的内圆周表面，带有一个用于随着所述锥形接触面的移动来调整所述小直径入口和所述大直径入口之间的连通状态的调整端。

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