CN201058620Y - 全特性转向控制阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种汽车液力转向器用的全特性转向控制阀，包括转向螺杆(1)和输入轴(2)以及扭杆(3)，转向螺杆和输入轴分别有八条均布的油槽(11)和八条对应的凸键(21)，还有分配油的五对径向油孔(12)，每个凸键的两边均对称倒角为坡面，八条凸键分为四组，按顺序每两条凸键为一组，互为间隔的两组分别有大坡面和小坡面，与对应油槽口边线形成大副油口(241)和小副油口(242)，在输入轴中还有回油通孔(25)，五对径向油孔分别为两对进油孔、一对旁通阀入油孔，两对通往活塞油缸的高压出油孔，本结构既减少了液压振动和噪音，在高速紧急大转向时轻便安全，还能配合全特性旁通阀实现输出全特性曲线，且结构简单，加工容易，成本也相应大大降低。

Description

全特性转向控制阀

技术领域

本实用新型涉及到一种汽车液力转向器用的全特性转向控制阀。

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，但在高速紧急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转向，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；且在高低速操作转换电磁阀状态时出现液压冲击，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；为了解决上述问题，通常采用改变转向控制阀内的阀芯结构来改进，当前改进的转向控制阀基本都包括作为阀套的转向螺杆和与其嵌接的作为阀芯的输入轴，以及将它们联接在一起的扭杆，该扭杆的两端分别用上圆柱销和下圆柱销固定在转向螺杆和输入轴的中心孔中，转向螺杆嵌接输入轴的内孔有八条圆周均布的轴向油槽，转向螺杆外壁圆周上布有与内孔相通的径向油孔，而输入轴的外圆对应有八条圆周均布的轴向凸键，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，这种设计只起到缓冲油压冲击作用，在阀芯输入轴转动时只改善了液压振动、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；另有一个已进入中国的发明专利国际申请，其申请号为03812933.7，名称为“动力转向控制阀”，申请日为2003.05.01，公开日：2005.08.24，优先权为2002.5.3 US 60/377,572，它公开了一种转向控制阀，阀芯上的凸键中部带有凹槽，阀套上的凸键上也带有凹槽，凹键宽度有大有小，阀芯圆周上的凸键分布不均匀的，凸键两边有斜平面，分别形成大小收缩口；阀芯转动时小收缩口先收缩，小收缩口关闭后大收缩口才开始收缩，配合凸键上的凹槽，使它侧重于改进某种条件如冷启动条件下的液压助力，也改善了液压振动、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；而且它的槽口形状比较复杂，整体结构也复杂，精度要求高，制造加工、装配合格率低，使到加工成本偏高。

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改善了液压振动、噪音效果，也可以解决高速紧急大转向时转向轻便的要求，同时能配合可多级控制液压油流量的全特性旁通阀实现输出全特性曲线的，且结构简单，加工容易，成本较低的全特性转向控制阀。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：本实用新型的全特性转向控制阀包括作为阀套的转向螺杆和与其嵌接的作为阀芯的输入轴，以及将它们联接在一起的扭杆，该扭杆的两端分别用上圆柱销和下圆柱销固定在转向螺杆和输入轴的中心孔中，转向螺杆嵌接输入轴的内孔有八条圆周均布的轴向油槽，转向螺杆外壁圆周上布有与内孔相通的径向油孔，相应输入轴的嵌接外圆对应有八条圆周均布的轴向凸键，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齿条活塞缸上腔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。利于分配、加工和安装。

作为本实用新型中凸键的坡面的一种改进，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。有利于液压油的平稳流动；

作为本实用新型中凸键的坡面的另一种改进，所述凸键的坡面是---段与外圆柱面和轴向平面相交的斜平面。有利于容易加工。

作为本实用新型中螺杆的油槽截面形状的一种改进，所述转向螺杆的油槽截面形状可以为半圆形。

作为本实用新型中螺杆的油槽截面形状的另一种改进，所述转向螺杆的油槽截面形状可以为U形。

本实用新型的有益效果是：本实用新型由于采用了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，在采用上述结构后，将本实用新型安装在动力转向器总成中，根据本实用新型转向螺杆的五对径向油孔按其作用不同，分别接通进出油口和接通可多级或无级控制液压油流量的全特性旁通阀，以及接通转向器齿条活塞缸上腔和下腔，和接通回油通孔到油罐后，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，本实用新型既改善了液压振动、噪音效果，也可以解决高速紧急大转向时转向轻便的要求，同时还能配合可多级或无级控制液压油流量的全特性旁通阀实现输出全特性曲线，且本实用新型从结构和对称的形状上显示，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是本实用新型全特性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2是本实用新型全特性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3是本实用新型全特性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4是本实用新型全特性转向控制阀的纵截面结构剖视图。

图5是本实用新型全特性转向控制阀作为阀芯的输入轴纵截面结构剖视图。

图6是本实用新型全特性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7是本实用新型全特性转向控制阀作为阀套的转向螺杆纵截面结构剖视图。

图8是图7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9是图7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10是图7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11是图7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12是本实用新型全特性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13是本实用新型全特性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14是本实用新型全特性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15是输入轴上大副油口坡面为弧面的夸大形状示意图。

图16是输入轴上大副油口坡面为斜平面的夸大形状示意图。

图17是输入轴上小副油口坡面为弧面的夸大形状示意图。

图18是输入轴上小副油口坡面为斜平面的夸大形状示意图。

图19是本实用新型全特性转向控制阀与可多级或无级控制液压油流量的全特性旁通阀配合后实现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全特性转向控制阀作更详细的说明。

由图1～18所示，本实用新型的全特性转向控制阀包括作为阀套的转向螺杆1和与其嵌接的作为阀芯的输入轴2，以及将它们联接在一起的扭杆3，该扭杆3的两端分别用上圆柱销4和下圆柱销5固定在转向螺杆1和输入轴2的中心孔中，转向螺杆1嵌接输入轴2的内孔有八条圆周均布的轴向油槽11，转向螺杆1外壁圆周上布有与内孔相通的径向油孔12，相应输入轴2的嵌接外圆对应有八条圆周均布的轴向凸键21，输入轴2的每个凸键21的外圆柱面22与其两侧轴向平面23的夹角边26均以本凸键中心线为对称倒角为坡面24，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27至夹角边26的距离M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N为宽，如图15-18，分别为大坡面243和小坡面244，与油槽口边线形成大副油口241和小副油口242，如图6中所示标记A的位置可形成小副油口242，标记B位置可形成大副油口241；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25，所述转向螺杆1的径同油孔12共有五对，每对均对轴心对称分布，其中有两对为进油孔121均布在圆周上，分别设置在相邻两条油槽11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122，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缸上腔的高压出油孔123和下腔的高压出油孔124，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12的使用连接如下：径向油孔的其中两对进油孔121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122与旁通阀入油口接通，液压油由此流入旁通阀；径向油孔的其中一对高压出油孔123为高压油出口，与转向器活塞缸上腔相通；径向油孔其中的另一对高压出油孔124也为高压油出口，与转向器活塞缸下腔相通。

本实施例中作为阀芯的输入轴2中一对径向回油通孔25为低压回油口，与转向器回油管相通。

为了更好分配加工和安装，作为本实用新型中的一种改进，如图7-10，可以将转向螺杆1的五对径向油孔12按其作用不同布置在不同的横截面上。可作为最好的实施方案之一。

作为本实用新型中凸键的坡面的一种改进，如图15和图17，所述凸键21的坡面24是一段与外圆柱面22和轴向平面23相交的弧面。弧面形状有利于液压油的平稳流动；是最佳的实施方式。

作为本实用新型中凸键的坡面的另一种改进，如图16和图18，所述凸键21的坡面24是一段与外圆柱面22和轴向平面23相交的斜平面。斜平面容易加工，也有利于液压油的流动；

作为本实用新型中螺杆的油槽截面形状的一种改进，如图8-10，所述转向螺杆1的油槽11截面形状为半圆形。半圆形形状更有利于液油的快速流动。

作为本实用新型中螺杆的油槽截面形状的另一种改进，如图11，所述转向螺杆1的油槽11截面形状为U形。U形形状也有利于液油的快速流动。

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1和图12，输入轴2和转向螺杆1都保持相对位置不变，输入轴2上的八条凸键21分别与转向螺杆1上的八条油槽11对应，凸键21的坡面24的侧边线245与相对油槽11的油槽口边线111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121到旁通阀和活塞缸上、下腔没有大量供油，但是可以使旁通阀和活塞缸上、下腔充满液压油，此时的旁通阀应为关闭，只有少量液压油经输入轴2上的径向回油通孔25流到油罐，整体油流量很少，可以维持活塞缸上、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2，转向螺杆1受整车阻力暂时保持原状不动，于是扭杆3发生较小的扭转变形时，输入轴2上的八条凸键21分别与转向螺杆1上的八条油槽11相对位置开始错位，如图2和图13，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121进来的油直接被分配到高压出油孔124供给活塞缸下腔，另一对进油孔121进来的油通过还没有关闭的大副油口241进入入油孔122供给旁通阀，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缸下腔，施加油压较大，而此同时活塞缸上腔通过高压出油孔123接通了输入轴2上的径向回油通孔25回流到中心孔引入油罐，打破了活塞两边的压力平衡，液压油在活塞缸下腔推动活塞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的开度变得很大，大量的油经过旁通阀后进入回油箱，相对进入活塞缸下腔的油流量减少，对活塞施加的油压也较小，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的旁通流量大，手力重，在紧急大转向左转时扭杆3扭转变形大，此时大副油口241也关闭了，如图3和图14，即再没有液压油流向旁通阀，而全部液压油作用到活塞缸的下腔，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124接通了输入轴2上的径向回油通孔25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1和输入轴2相配合的内孔以及凸键21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。

在采用上述结构后，本实用新型的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，同时还能配合可多级或无级控制液压油流量的全特性旁通阀实现输出全特性曲线，如图19是本实用新型全特性转向控制阀与可多级或无级控制液压油流量的全特性旁通阀配合后实现输出的全特性手力特性曲线图；且本实用新型从结构和对称的形状上显示，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。

Claims (6)

1.一种全特性转向控制阀，包括作为阀套的转向螺杆(1)和与其嵌接的作为阀芯的输入轴(2)，以及将它们联接在一起的扭杆(3)，该扭杆(3)的两端分别用上圆柱销(4)和下圆柱销(5)固定在转向螺杆(1)和输入轴(2)的中心孔中，转向螺杆(1)嵌接输入轴(2)的内孔有八条圆周均布的轴向油槽(11)，转向螺杆(1)外壁圆周上布有与内孔相通的径向油孔(12)，相应输入轴(2)的嵌接外圆对应有八条圆周均布的轴向凸键(21)，其特征在于：输入轴(2)的每个凸键(21)的外圆柱面(22)与其两侧轴向平面(23)的夹角边(26)均以本凸键中心线为对称倒角为坡面(24)，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(27)至夹角边(26)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(111)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(25)，所述转向螺杆(1)的径向油孔(12)共有五对，每对均对轴心对称分布，其中有两对为进油孔(121)均布在圆周上，分别设置在相邻两条油槽(11)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(122)，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缸上腔的高压出油孔(123)和下腔的高压出油孔(124)，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所述的全特性转向控制阀，其特征在于：所述转向螺杆(1)的五对径向油孔(12)按其作用不同布置在不同的横截面上。

3.根据权利要求1所述的全特性转向控制阀，其特征在于：所述凸键(21)的坡面(24)是一段与外圆柱面(22)和轴向平面(23)相交的弧面。

4.根据权利要求1所述的全特性转向控制阀，其特征在于：所述凸键(21)的坡面(24)是一段与外圆柱面(22)和轴向平面(23)相交的斜平面。

5.根据权利要求1所述的全特性转向控制阀，其特征在于：所述转向螺杆(1)的油槽(11)截面形状为半圆形。

6.根据权利要求1所述的全特性转向控制阀，其特征在于：所述转向螺杆(1)的油槽(11)截面形状为U形。

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