CN200964129Y - 电控液压动力转向器总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种电控液压动力转向器总成，包括壳体(1)和安装于其内的转向控制阀(2)、齿条活塞(3)、转向臂轴(4)以及将它们封装住的前盖(5)，还增加一个可将压力液体泄走的旁通回路，由一个可无级控制流量的电动旁通阀装置(6)控制，它安装在前盖(5)上面，其壁中有将电动旁通阀装置和转向控制阀进出油路连通的输入油道(51)和输出油道(52)，而转向控制阀是一个具有八条凸键油槽的全特性转向控制阀，间隔两凸键分别与油槽口边线形成大副油口和小副油口，本结构既能自动输出全特性曲线，操作具有圆滑手感，又改善了液压振动、噪音效果，同时也解决了高速紧急大转向时转向轻便安全的问题，且结构简单，加工容易，成本较低。

Description

电控液压动力转向器总成

技术领域

本实用新型涉及到一种汽车液压助力转向器总成，尤其是一种电控液压动力转向器总成。

背景技术

随着汽车工业的不断发展，用户对汽车操作控制和功能的要求也越来越高，就动力转向器而言，既要求在低速转向时手感轻便，同时也要求在高速行驶时稳定性好，不发飘，且还能够实现高速安全灵便的紧急大转向。现在大量使用的动力转向器为液力转向器，只具有固定的手力特性，控制液压均为单特性转向控制阀，只具有单特性曲线，如果满足低速转向手感轻便，则高速行驶的稳定性达不到要求，反之如果满足高速稳定性好，则满足不了低速转向手感轻便的要求，也满足不了高速安全灵便的紧急大转向要求。已申请中国实用新型专利的“汽车动力转向器双特性转阀”，专利号为ZL00210849.6，申请日为2000年2月16日，公告号为CN2406896，公告日为2000年11月22日，该实用新型专利解决了只具有单特性曲线的问题，它通过对普通转阀结构的适当改进使转阀即转向控制阀能够输出两条不同的特性曲线，结构上是在高低速阀口之间设旁通孔，由电磁阀控制旁通回路，旁通回路联接旁通孔；车辆在低速行驶时关闭电磁阀，减少回油增加转阀液力，采用了较轻手力的低速特性曲线以满足转向轻便的要求，而在高速时打开电磁阀开通旁通回路使回油量增加，减少转阀液力，采用了相对较重手力的高速特性曲线以获得必要的稳定手感，从其说明书中描述的方案看，其电磁阀只有开和关两种状态，可以电动和手动控制，输出的特性曲线也只有两条不同，在高低速操作转换电磁阀状态时过渡转换过程易产生液压振动、噪音，而且手力特性曲线会出现明显的拐点，曲线不圆滑过渡，驾驶员手感不平滑；还有，在高速紧急大转向时却因为旁通油流量过大而无法达到转向系统的最高油压，转向器输出力矩小导致无法实现紧急大转向，易出现事故，因这些操作是驾驶者依靠感觉要求来控制电磁阀开关，不利于快速安全反应；为了解决液压振动、噪音问题，通常采用改变转向控制阀内的阀芯结构来改进，目前的改进方式是将输入轴的每个凸键的外圆柱面与其两侧轴向平面的夹角边均倒角为斜平面，且大小一样，这种设计起到缓冲油压冲击作用，在阀芯输入轴转动时改善了液压振动、噪音效果，但还没有解决高速紧急大转向时转向轻便的要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种既能自动输出多条特性曲线，具有圆滑手感，又改善了液压振动、噪音效果，同时也解决了高速紧急大转向时转向轻便安全的问题，且结构简单，加工容易，成本较低的电控液压动力转向器总成。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：本实用新型电控液压动力转向器总成包括壳体和安装于其内的转向控制阀、齿条活塞、转向臂轴以及将它们封装住的前盖，其中转向控制阀和齿条活塞由丝杆传动系联接，齿条活塞和转向臂轴由齿轮传动系联接，其特点是：在转向控制阀的压力液体进入齿条活塞两端的油缸之前增加一个可将压力液体泄走的旁通回路，由一个可无级控制流量的电动旁通阀装置控制，它安装在前盖上面，在前盖的壁中有将电动旁通阀装置和转向控制阀进出油路连通的输入油道和输出油道，所述的转向控制阀是一个具有八条凸键油槽的全特性转向控制阀，包括作为阀套具有八条圆周均布的油槽的转向螺杆和与其嵌接的作为阀芯具有八条圆周均布的凸键的输入轴，以及将它们联接在一起的扭杆，其中作为阀芯的输入轴的每个凸键的外圆柱面与其两侧轴向平面的夹角边均以本凸键中心线为对称倒角为坡面，将八条凸键分为四组，按顺序每两条凸键为一组，其中互为间隔的两组凸键作为坡面起点的外圆柱面拐点至夹角边的距离较另外两组作为坡面起点的外圆柱面拐点至夹角边的距离为宽，分别为大坡面和小坡面，与油槽口边线形成大副油口和小副油口，在具有小副油口的两组凸键之中的两条相邻凸键之间的壁上还有一对与阀芯中心孔相通的回油通孔，所述转向螺杆外圆上通往用于嵌接输入轴的内孔的径向油孔共有五对，每对均对轴心对称分布，其中有两对为进油孔均布在圆周上，分别设置在相邻两条油槽之间的壁中，使两个相邻进油孔之间含有两条油槽，还有一对为旁通阀入油孔，设置在两个相邻进油孔中间的两条油槽之间的壁中，还有两对分别为引入转向器活塞油缸上腔的高压出油孔和下腔的高压出油孔，设置在另外两个相邻进油孔之间的两条油槽对应的壁中。

作为本实用新型中的一种改进，所述转向螺杆的五对径向油孔按其作用不同布置在不同的横截面上。

作为本实用新型中凸键的一种改进，所述凸键的坡面是一段与外圆柱面和轴向平面相交的弧面。

作为本实用新型中凸键的另一种改进，所述凸键的坡面是一段与外圆柱面和轴向平面相交的斜平面。

作为本实用新型中转向螺杆油槽截面的一种改进，所述转向螺杆的油槽截面形状为半圆形。

作为本实用新型中转向螺杆油槽截面的另一种改进，所述转向螺杆的油槽截面形状为U形。

作为本实用新型上述任一种方案中的一种改进，所述的电动旁通阀装置是一个转阀式旁通阀装置，包括旁通阀和与其联接的步进电机，以及处理车速信号控制电机动作的控制器和将车速信号传递的车速传感器，其中旁通阀包括阀体和阀芯、阀套、轴承、螺塞、联轴套，其中阀套外柱面与阀体内腔过盈配合，其内孔放置阀芯，它们之间滑动配合，轴承安装在阀芯边缘，螺塞与阀体内腔螺纹连接，并套接在阀芯延伸出的轴颈上且顶压着轴承，联轴套将轴颈延伸出的轴头和步进电机的转轴连接在一起，所述阀芯的尾部与阀体内腔底部之间有距离形成空腔，所述阀芯设置有与该空腔相通的轴向中央油孔以及与该中央油孔相通的径向油孔，所述轴颈设置有与中央油孔端口相通的径向通孔，所述螺塞顶压轴承的一端中心有凹坑，该凹坑与轴承端面和轴颈表面组成一个环形空腔，所述的径向通孔与该环形空腔相通，所述阀套设置有与径向油孔相对应并相通的通孔，所述的阀体内腔设置有一道环形槽，壁上还设置有与该环形槽相通的入油孔以及与空腔相通的出油孔，所述阀套的通孔也与该环形槽相通，此外，在螺塞与阀体内腔的螺纹端之间还有油封，在螺塞与轴颈之间的套接面上还有轴油封。

作为本实用新型中电动旁通阀装置的一种改进，所述径向油孔和通孔分别至少有一个且数量和位置一一对应，具有两个以上的，径向油孔和对应的通孔均沿同一圆周均布，且相邻径向油孔之间的光柱面可封盖通孔。

作为本实用新型中电动旁通阀装置联轴套分别与步进电机的转轴和轴头的联接的一种改进，所述联轴套与步进电机的转轴的联接为过盈配合联接，与轴头的联接方式为多边形间隙配合套轴联接。

作为本实用新型中电动旁通阀装置联轴套分别与步进电机的转轴和轴头的联接的另一种改进，所述联轴套分别与步进电机的转轴和轴头的联接方式均为多边形间隙配合套轴联接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在采用上述结构后，通过处理车速信号控制电机动作的控制器和将车速信号传递的车速传感器，获取车速信号由控制器输出脉冲信号控制电动旁通阀装置的步进电机转动，使步进电机控制旁通阀阀芯的转动角度可以精确到0.06°，让进入旁通阀的油流量改变，可以实现旁通流量从0到最大的无级变化，可以控制进入动力转向器上下油缸的油流量，即可以实现转向控制阀特性曲线的无级调整，能自动输出多条特性曲线，改变了转向控制阀特性，将转向控制阀的固定手力特性曲线变为可控制的曲线，实现不同车速下不同的转向特性要求。车速较低时，旁通阀的开度小，旁通阀的流量小，手力特性曲线呈小“V”形状，此时转向器的转向灵敏度高，转向手感轻便、灵活；车速较高时，旁通阀的开度大，旁通阀的流量大，手力特性曲线呈“U”形，此时转向器的转向灵敏度低，行驶平稳、不发飘，高速时保持好的路感，同时电动旁通阀装置的结构简单、易于加工、制造成本低，还达到了控制精度高又质量稳定的目的。另外本实用新型还采用了将转向控制阀的输入轴的每个凸键的外圆柱面与其两侧轴向平面的夹角边均以本凸键中心线为对称倒角为坡面，并将八条凸键分为四组，按顺序每两条凸键为一组，其中互为间隔的两组凸键作为坡面起点的外圆柱面拐点至夹角边的距离较另外两组作为坡面起点的外圆柱面拐点至夹角边的距离为宽，分别与油槽口边线形成大副油口和小副油口，结构上还重新增加了到旁通阀的通油孔和回油孔以及按功能重新分配各个进出油孔位置，转向控制阀在采用上述结构后，在操作方向转动的时候，大副油口和小副油口同时开始收缩，但是收缩的快慢不同，当小副油口完全关闭了的时候，大副油口还不能完全关闭；非紧急大转向时，扭杆变形小，阀芯转角小，即使小副油口完全关闭了，还有一部分液压油从大副油口流向旁通阀，使转向助力效果仍然保持稳定控制，转向助力是由全特性旁通阀控制的油流量来调节，在低速时全特性旁通阀控制流走的油流量最少，助力最大，在最高速时或限定高速时全特性旁通阀控制流走的油流量最大，助力最小，中间按照不同的速度设定全特性旁通阀控制流走的油流量，使获得不同速度的助力效果；当高速紧急大转向时，普通的配合旁通阀控制的转向控制阀还继续通过旁通阀流走油，助力还保持最小，紧急大转向出现阻力，不够安全避险；而本实用新型当高速紧急大转向时，因扭杆变形大，大副油口也随后关闭了，没有液压油流向旁通阀，而全部作用到活塞油缸的上腔或下腔，使转向助力为最大，轻易实现紧急大转向安全避险。因此，本实用新型既能自动输出多条特性曲线，具有圆滑手感，又改善了液压振动、噪音效果，同时也解决了高速紧急大转向时转向轻便安全的问题，且本实用新型从整体结构和形状上显示，其结构简单，加工容易，使加工安装合格率大大提高，成本也相应大大降低。

附图说明

图1是本实用新型电控液压动力转向器总成的结构剖视图。

图2是本实用新型电控液压动力转向器总成的电动旁通阀装置的结构剖视图。

图3是本实用新型电控液压动力转向器总成电动旁通阀装置的阀体结构剖视图。

图4是图3阀体的右视图。

图5是本实用新型电控液压动力转向器总成电动旁通阀装置的阀芯结构剖视图。

图6是图5阀芯轴头为四方形的右视图。

图7是图5阀芯轴头为六边形的右视图。

图8是图5阀芯轴头为扁圆形的右视图。

图9是本实用新型电控液压动力转向器总成电动旁通阀装置的联轴套带四方形中心孔的结构剖视图。

图10是图9联轴套的俯视图。

图11是图9联轴套的仰视图。

图12是本实用新型电控液压动力转向器总成电动旁通阀装置的联轴套带六边形中心孔的结构剖视图。

图13是图12联轴套的俯视图。

图14是本实用新型电控液压动力转向器总成电动旁通阀装置的联轴套带长孔形中心孔的结构剖视图。

图15是图14联轴套的俯视图。

图16是图14联轴套的仰视图。

图17是本实用新型电控液压动力转向器总成电动旁通阀装置的阀芯的径向油孔和对应的阀套的通孔各为一个时的截面剖视图。

图18是本实用新型电控液压动力转向器总成电动旁通阀装置的阀芯的径向油孔和对应的阀套的通孔各为两个时的截面剖视图。

图19是本实用新型电控液压动力转向器总成电动旁通阀装置的阀芯的径向油孔和对应的阀套的通孔各为三个时的截面剖视图。

图20是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀作为阀套的转向螺杆嵌接作为阀芯的输入轴部位未转向时处于正位状态的横截面结构剖视图。

图21是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀作为阀套的转向螺杆嵌接作为阀芯的输入轴部位左转向小时状态的横截面结构剖视图。

图22是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀作为阀套的转向螺杆嵌接作为阀芯的输入轴部位左转向大时状态的横截面结构剖视图。

图23是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀的纵截面结构剖视图。

图24是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀作为阀芯的输入轴纵截面结构剖视图。

图25是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀作为阀芯的输入轴有回油通孔部位的横截面结构剖视图。

图26是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀作为阀套的转向螺杆纵截面结构剖视图。

图27是图26中当油槽截面形状可以为半圆形时的E-E截面结构剖视图。

图28是图26中当油槽截面形状可以为半圆形时的F-F截面结构剖视图。

图29是图26中当油槽截面形状可以为半圆形时的G-G截面结构剖视图。

图30是图26中当油槽截面形状可以为U形时的G-G截面结构剖视图。

图31是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀输入轴在转向螺杆中摆正未转向状态下的油槽与相邻并各具有大小副油口凸键配合的局部位置放大结构剖视图。

图32是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀输入轴在转向螺杆中少许转向状态下的油槽与相邻并各具有大小副油口凸键配合的局部位置放大结构剖视图。

图33是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀输入轴在转向螺杆中紧急大转向状态下的油槽与相邻并各具有大小副油口凸键配合的局部位置放大结构剖视图。

图34是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀输入轴上大副油口坡面为弧面的夸大形状示意图。

图35是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀输入轴上大副油口坡面为斜平面的夸大形状示意图。

图36是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀输入轴上小副油口坡面为弧面的夸大形状示意图。

图37是本实用新型电控液压动力转向器总成转向控制阀输入轴上小副油口坡面为斜平面的夸大形状示意图。

图38是本实用新型电控液压动力转向器总成油路控制流程示意图。

图39是本实用新型电控液压动力转向器总成输出的全特性手力特性曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的电控液压动力转向器总成作更详细的说明

由图1～38所示，本实用新型的电控液压动力转向器总成包括壳体1和安装于其内的转向控制阀2、齿条活塞3、转向臂轴4以及将它们封装住的前盖5，其中转向控制阀2和齿条活塞3由丝杆传动系联接，齿条活塞3和转向臂轴4由齿轮传动系联接，在转向控制阀2的压力液体进入齿条活塞3两端的油缸31之前增加一个可将压力液体泄走的旁通回路，由一个可无级控制流量的电动旁通阀装置6控制，它安装在前盖5上面，在前盖5的壁中有将电动旁通阀装置6和转向控制阀2进出油路连通的输入油道51和输出油道52，所述的转向控制阀2是一个具有八条凸键油槽的全特性转向控制阀，包括作为阀套具有八条圆周均布的油槽211的转向螺杆21和与其嵌接的作为阀芯具有八条圆周均布的凸键221的输入轴22，以及将它们联接在一起的扭杆23，其中作为阀芯的输入轴22的每个凸键221的外圆柱面222与其两侧轴向平面223的夹角边226均以本凸键中心线为对称倒角为坡面224，将八条凸键分为四组，按顺序每两条凸键为一组，其中互为间隔的两组凸键作为坡面起点的外圆柱面拐点227至夹角边226的距离较另外两组作为坡面起点的外圆柱面拐点至夹角边的距离为宽，分别为大坡面243和小坡面244，与油槽口边线212形成大副油口241和小副油口242，在具有小副油口的两组凸键之中的两条相邻凸键之间的壁上还有一对与阀芯中心孔相通的回油通孔225，所述转向螺杆21外圆上通往用于嵌接输入轴22的内孔的径向油孔213共有五对，每对均对轴心对称分布，其中有两对为进油孔214均布在圆周上，分别设置在相邻两条油槽211之间的壁中，使两个相邻进油孔之间含有两条油槽，还有一对为旁通阀入油孔215，设置在两个相邻进油孔中间的两条油槽之间的壁中，还有两对分别为引入转向器活塞油缸31上腔的高压出油孔216和下腔的高压出油孔217，设置在另外两个相邻进油孔之间的两条油槽对应的壁中。

本实施例中的五对径向油孔213的使用连接如下，如图38所示：径向油孔的其中两对进油孔214为转向器进油口，转向油泵输出的液压油由此流入转向阀；径向油孔的其中一对旁通阀入油孔215通过输入油道51与电动旁通阀装置6的入油孔6113接通，液压油由此流入旁通阀61，旁通阀61的出油孔6114通过输出油道52接转向器的回油管；径向油孔的其中一对高压出油孔216为高压油出口，与转向器活塞油缸31上腔相通；径向油孔其中的另一对高压出油孔217也为高压油出口，与转向器活塞油缸31下腔相通。

本实施例中作为阀芯的输入轴22中一对径向回油通孔225为低压回油口，通过阀芯中心孔与转向器回油管相通。

作为本实施例中的一种改进方案，转向螺杆21的五对径向油孔213按其作用不同布置在不同的横截面上。如图26-29所示。

作为本实施例中坡面的一种改进方案，凸键221的坡面224是一段与外圆柱面222和轴向平面223相交的弧面。如图34和36所示。

作为本实施例中坡面的另一种改进方案，凸键221的坡面224是一段与外圆柱面222和轴向平面223相交的斜平面。如图35和37所示。

作为本实施例中油槽截面形状的一种改进方案，转向螺杆21的油槽211截面形状为半圆形。如图27-29所示。

作为本实施例中油槽截面形状的另一种改进方案，转向螺杆21的油槽211截面形状为U形。如图30所示。

作为本实施例上述各种方案中配备的电动旁通阀装置的一种改进方案，如图2-19所示，所述的电动旁通阀装置6是一个转阀式旁通阀装置，包括旁通阀61和与其联接的步进电机62，以及处理车速信号控制电机动作的控制器63和将车速信号传递的车速传感器64，其中旁通阀61包括阀体611和阀芯612、阀套613、轴承614、螺塞615、联轴套616，其中阀套613外柱面与阀体611内腔过盈配合，其内孔放置阀芯612，它们之间滑动配合，轴承614安装在阀芯612边缘，螺塞615与阀体611内腔螺纹连接，并套接在阀芯612延伸出的轴颈6121上且顶压着轴承614，联轴套616将轴颈6121延伸出的轴头6122和步进电机62的转轴621连接在一起，所述阀芯612的尾部与阀体611内腔底部之间有距离形成空腔617，所述阀芯612设置有与该空腔617相通的轴向中央油孔6123以及与该中央油孔6123相通的径向油孔6124，所述轴颈6121设置有与中央油孔6123端口相通的径向通孔6125，所述螺塞615顶压轴承614的一端中心有凹坑6151，该凹坑6151与轴承614端面和轴颈6121表面组成一个环形空腔618，所述的径向通孔6125与该环形空腔618相通，所述阀套613设置有与径向油孔6124相对应并相通的通孔6131，所述的阀体611内腔设置有一道环形槽6112，壁上还设置有与该环形槽6112相通的入油孔6113以及与空腔617相通的出油孔6114，所述阀套613的通孔6131也与该环形槽6112相通，此外，在螺塞615与阀体611内腔的螺纹端之间还有油封619，在螺塞615与轴颈6121之间的套接面上还有轴油封6110。

作为上述电动旁通阀装置方案中的一种改进方案，所述径向油孔6124和通孔6131分别至少有一个且数量和位置一一对应，具有两个以上的，径向油孔6124和对应的通孔6131均沿同一圆周均布，且相邻径向油孔6124之间的光柱面可封盖通孔6131。即是无论径向油孔6124和阀套613的通孔6131有多少个，数量和位置都要一一对应，且要在阀芯612旋转时，能使径向油孔6124和通孔6131的连通具有全开和全闭状态即可。本实施例中显示了三种方式，从图17看，是径向油孔6124和对应的通孔6131各有一个的结构，从图18看，是径向油孔6124和对应的通孔6131各有两个的结构，从图19看，是径向油孔6124和对应的通孔6131各有三个的结构。这时控制步进电机62就要求按径向油孔6124分布来设定各个径向油孔轮换需要的轮换旋转角度。

作为上述电动旁通阀装置方案中的联轴套616分别与步进电机62的转轴621和轴头6122的联接方式的一种改进方案，所述联轴套616与步进电机62的转轴621的联接为过盈配合联接，与轴头6122的联接方式为多边形间隙配合套轴联接。这种情况先要将联轴套616装进步进电机62的转轴621上后再套入轴头6122，多边形间隙配合套轴联接在本实施例中显示了三种方式，从图9-11看，第一种是四方形间隙配合套轴联接方式，转轴621和轴头6122的截面形状为四方形，联轴套616两端中心具有适配的四方形中心孔6161；从图12-13看，第二种是六边形间隙配合套轴联接方式，转轴621和轴头6122的截面形状为六边形，联轴套616两端中心具有适配的六边形中心孔6162；从图14-16看，第三种是长孔形间隙配合套轴联接方式，转轴621和轴头6122的截面形状为扁圆形，即一对边为直边，另一对边为圆边，联轴套6两端中心具有适配的长孔形中心孔6163；上述三种联轴套616分别与转轴621过盈配合联接和轴头6122间隙配合套轴联接，间隙配合是为了消除加工和安装的尺寸误差。当然，过盈配合联接的一端还可以是圆形的。

作为上述电动旁通阀装置方案中的联轴套616分别与步进电机62的转轴621和轴头6122的联接方式的另一种改进方案，所述联轴套616分别与步进电机62的转轴621和轴头6122的联接方式均为多边形间隙配合套轴联接。联轴套616、转轴621和轴头6122形状如上述第一种联接方式的一样，只是联轴套616与转轴621的配合也采用间隙配合套轴联接，更适合消除加工和安装的尺寸误差。

上述电动旁通阀装置方案中，轴承614可以选择滑动轴承或滚动轴承，如果选择滑动轴承最好是选用含油滑动轴承，如果选择滚动轴承，最好是角接触球轴承或深沟球轴承，本实施例中轴承614选择角接触球轴承。

上述电动旁通阀装置方案中，制作阀套613的材料应选择滑动轴承用的材料较好。油封619和轴油封6110可以采用O形密封圈。

为了使阀芯612有更好的开合和对油的分配，通孔6131直径最好是略小于径向油孔6124的直径和环形槽6112的宽度，利于持压和密封。

为了更好地保证电机的安全，在阀体611外安装的步进电机62，还有电机护罩622，其中步进电机62用螺钉固定在电机护罩622的内部，而电机护罩622用螺钉固定在阀体611的凸缘6104上。

同时为了避免电机护罩622上固定步进电机62用的螺钉妨碍电机护罩622紧贴阀体611的凸缘6104上安装，凸缘6104的边缘可以开出缺口。

在使用过程中，如图38所示流程连接，将旁通阀61的入油孔6113接转向控制阀的输出油道，出油孔6114接回油道，通过处理车速信号控制电机动作的控制器63和将车速信号传递的车速传感器64，获取车速信号由控制器63输出脉冲信号控制步进电机62转动，使步进电机62通过联轴套616控制本旁通阀阀芯612的转动，转动角度可以精确到0.06度，当阀芯612转动到径向油孔6124与阀套613上的通孔6131对接全通时，入油孔6113、通孔6131、径向油孔6124、中央油孔6123、空腔618、出油孔6114它们一起构成全通油路，转向控制阀2的油进入旁通阀61的流量最大，放出的油量最多，控制了进入动力转向器上下油缸的油流量最少，从而降低转向器的转向灵敏度；当阀芯612转动到径向油孔6124与阀套613上的通孔6131错开封闭时，转向控制阀2的油进入旁通阀61的流量最少，放出的油量最少，控制了进入动力转向器上下油缸的油流量最多，从而提高转向器的转向灵敏度；在阀芯612的转动过程中，进入本旁通阀的油流量逐渐改变，可以实现旁通流量从0到最大的无级变化，即可以实现转向控制阀特性曲线的无级调整，改变了转向控制阀特性，将转向控制阀的固定手力特性曲线变为可控制的曲线，实现不同车速下不同的转向特性要求。车速较低时，旁通阀61的开度小，旁通阀61的流量小，如图39所示，手力特性曲线呈小“V”形状，此时转向器的转向灵敏度高，转向手感轻便、灵活；车速较高时，旁通阀61的开度大，旁通阀61的流量大，如图39所示，手力特性曲线呈“U”形，此时转向器的转向灵敏度低，行驶平稳、不发飘，高速时保持好的路感。

下面对转向器作左旋转向为例说明其工作过程以及各部位的关系：

在未转向状态时：如图20和图31，转向控制阀输入轴22和转向螺杆21都保持相对位置不变，输入轴22上的八条凸键221分别与转向螺杆21上的八条油槽211对应，凸键21的坡面224的侧边线245与相对油槽211的油槽口边线212之间形成了间隙，实际上是大小副油口同时处于开通状态，虽然相对油路开口是较小的，使进油口来的液压油从两对进油孔214到旁通阀61和活塞油缸31上、下腔没有大量供油，但是可以使旁通阀61和活塞缸油31上、下腔充满液压油，此时的旁通阀61应为关闭，只有少量液压油经输入轴22上的径向回油通孔225流到油罐，整体油流量很少，可以维持活塞缸油31上、下腔的液压平衡。

低速转向状态时：当车速较低时向左转动输入轴22，转向螺杆21受整车阻力暂时保持原状不动，于是扭杆23发生较小的扭转变形时，输入轴22上的八条凸键221分别与转向螺杆21上的八条油槽211相对位置开始错位，如图21和图32，左边单边大副油口241和小副油口242开始同时收缩，凸键左侧间隙变小或直至小副油口242关闭，但大副油口241还没达到关闭状态，此时凸键右侧间隙变大接通油路，从其中一对进油孔214进来的油直接被分配到高压出油孔217供给活塞缸下腔，另一对进油孔214进来的油通过还没有关闭的大副油口241进入入油孔215供给旁通阀61，此时设定低速时旁通阀的开度小，进入旁通阀油流量受到旁通阀的节流限制，从而进入被分流的部分的流量小，绝大部分流量进入活塞油缸31下腔，施加油压较大，而此同时活塞油缸31上腔通过高压出油孔216接通了输入轴22上的径向回油通孔225回流到中心孔引入油罐，打破了齿条活塞3两边的压力平衡，液压油在活塞油缸下腔推动齿条活塞3运动实现了车轮轻便转向；

高速小转向状态时：同低速转向状态一样，只是设定高速时旁通阀61的开度变得很大，大量的油经过旁通阀61后进入回油箱，相对进入活塞油缸31下腔的油流量减少，对齿条活塞3施加的油压也较小，因此，转向时的手力变重，驾驶员的路感越就好，没有发飘的感觉。旁通阀61的开度可以按不同速度设定，形成全特性曲线输出，达到变换手感平滑为佳。

在高速行驶的紧急大转向时：因为高速行驶时旁通阀61的旁通流量大，手力重，在紧急大转向左转时扭杆23扭转变形大，此时大副油口241也关闭了，如图22和图33，即再没有液压油流向旁通阀61，而全部液压油作用到活塞油缸31的下腔，转向助力立即变为最大，轻易实现紧急大转向安全避险。

向右转向时与向左转向原理相同，只是由活塞缸下腔通过高压出油孔217接通了输入轴22上的径向回油通孔225回流到中心孔引入油罐。

上述方案中，可以设小副油口242相对输入轴中心线的包角约为四度，大副油口241相对输入轴中心线的包角约为八度；转向螺杆21和输入轴22相配合的内孔以及凸键221的外圆柱面要求光洁度要好，配合间隙在0.01～0.015毫米之间较好，以保证一定的滑动间隙，而且内漏少。

转向控制阀在采用上述结构后，其大小副油口既改善了液压振动、噪音效果，也解决高速紧急大转向时转向要求轻便安全的问题，同时还能配合可无级控制流量的电动旁通阀装置实现输出全特性曲线，如图39所示。

Claims (10)

1.一种电控液压动力转向器总成，包括壳体(1)和安装于其内的转向控制阀(2)、齿条活塞(3)、转向臂轴(4)以及将它们封装住的前盖(5)，其中转向控制阀(2)和齿条活塞(3)由丝杆传动系联接，齿条活塞(3)和转向臂轴(4)由齿轮传动系联接，其特征在于：在转向控制阀(2)的压力液体进入齿条活塞(3)两端的油缸(31)之前增加一个可将压力液体泄走的旁通回路，由一个可无级控制流量的电动旁通阀装置(6)控制，它安装在前盖(5)上面，在前盖(5)的壁中有将电动旁通阀装置(6)和转向控制阀(2)进出油路连通的输入油道(51)和输出油道(52)，所述的转向控制阀(2)是一个具有八条凸键油槽的全特性转向控制阀，包括作为阀套具有八条圆周均布的油槽(211)的转向螺杆(21)和与其嵌接的作为阀芯具有八条圆周均布的凸键(221)的输入轴(22)，以及将它们联接在一起的扭杆(23)，其中作为阀芯的输入轴(22)的每个凸键(221)的外圆柱面(222)与其两侧轴向平面(223)的夹角边(226)均以本凸键中心线为对称倒角为坡面(224)，将八条凸键分为四组，按顺序每两条凸键为一组，其中互为间隔的两组凸键作为坡面起点的外圆柱面拐点(227)至夹角边(226)的距离较另外两组作为坡面起点的外圆柱面拐点至夹角边的距离为宽，分别为大坡面(243)和小坡面(244)，与油槽口边线(212)形成大副油口(241)和小副油口(242)，在具有小副油口的两组凸键之中的两条相邻凸键之间的壁上还有一对与阀芯中心孔相通的回油通孔(225)，所述转向螺杆(21)外圆上通往用于嵌接输入轴(22)的内孔的径向油孔(213)共有五对，每对均对轴心对称分布，其中有两对为进油孔(214)均布在圆周上，分别设置在相邻两条油槽(211)之间的壁中，使两个相邻进油孔之间含有两条油槽，还有一对为旁通阀入油孔(215)，设置在两个相邻进油孔中间的两条油槽之间的壁中，还有两对分别为引入转向器活塞油缸(31)上腔的高压出油孔(216)和下腔的高压出油孔(217)，设置在另外两个相邻进油孔之间的两条油槽对应的壁中。

2.根据权利要求1所述的电控液压动力转向器总成，其特征在于：所述转向螺杆(21)的五对径向油孔(213)按其作用不同布置在不同的横截面上。

3.根据权利要求1所述的电控液压动力转向器总成，其特征在于：所述凸键(221)的坡面(224)是一段与外圆柱面(222)和轴向平面(223)相交的弧面。

4.根据权利要求1所述的电控液压动力转向器总成，其特征在于：所述凸键(221)的坡面(224)是一段与外圆柱面(222)和轴向平面(223)相交的斜平面。

5.根据权利要求1所述的电控液压动力转向器总成，其特征在于：所述转向螺杆(21)的油槽(211)截面形状为半圆形。

6.根据权利要求1所述的电控液压动力转向器总成，其特征在于：所述转向螺杆(21)的油槽(211)截面形状为U形。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电控液压动力转向器总成，其特征在于：所述的电动旁通阀装置(6)是一个转阀式旁通阀装置，包括旁通阀(61)和与其联接的步进电机(62)，以及处理车速信号控制电机动作的控制器(63)和将车速信号传递的车速传感器(64)，其中旁通阀(61)包括阀体(611)和阀芯(612)、阀套(613)、轴承(614)、螺塞(615)、联轴套(616)，其中阀套(613)外柱面与阀体(611)内腔过盈配合，其内孔放置阀芯(612)，它们之间滑动配合，轴承(614)安装在阀芯(612)边缘，螺塞(615)与阀体(611)内腔螺纹连接，并套接在阀芯(612)延伸出的轴颈(6121)上且顶压着轴承(614)，联轴套(616)将轴颈(6121)延伸出的轴头(6122)和步进电机(62)的转轴(621)连接在一起，所述阀芯(612)的尾部与阀体(611)内腔底部之间有距离形成空腔(617)，所述阀芯(612)设置有与该空腔(617)相通的轴向中央油孔(6123)以及与该中央油孔(6123)相通的径向油孔(6124)，所述轴颈(6121)设置有与中央油孔(6123)端口相通的径向通孔(6125)，所述螺塞(615)顶压轴承(614)的一端中心有凹坑(6151)，该凹坑(6151)与轴承(614)端面和轴颈(6121)表面组成一个环形空腔(618)，所述的径向通孔(6125)与该环形空腔(618)相通，所述阀套(613)设置有与径向油孔(6124)相对应并相通的通孔(6131)，所述的阀体(611)内腔设置有一道环形槽(6112)，壁上还设置有与该环形槽(6112)相通的入油孔(6113)以及与空腔(617)相通的出油孔(6114)，所述阀套(613)的通孔(6131)也与该环形槽(6112)相通，此外，在螺塞(615)与阀体(611)内腔的螺纹端之间还有油封(619)，在螺塞(615)与轴颈(6121)之间的套接面上还有轴油封(6110)。

8.根据权利要求7所述的电控液压动力转向器总成，其特征在于：所述径向油孔(6124)和通孔(6131)分别至少有一个且数量和位置一一对应，具有两个以上的，径向油孔(6124)和对应的通孔(6131)均沿同一圆周均布，且相邻径向油孔(6124)之间的光柱面可封盖通孔(6131)。

9.根据权利要求7所述的电控液压动力转向器总成，其特征在于：所述联轴套(616)与步进电机(62)的转轴(621)的联接为过盈配合联接，与轴头(6122)的联接方式为多边形间隙配合套轴联接。

10.根据权利要求7所述的电控液压动力转向器总成，其特征在于：所述联轴套(616)分别与步进电机(62)的转轴(621)和轴头(6122)的联接方式均为多边形间隙配合套轴联接。

Images