專利名稱：線性流量放大靜液壓轉向器的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種用于車輛動力轉向系統的液壓元件。
大型車輛靜液壓動力轉向有兩種主要型式一種采用大排量靜液壓轉向器，如專利US 4109679；另一種采用流量放大器，如專利GB2003100 A。前者采用傳統靜液壓轉向器的基本結構模式，沒有流量放大能力，為獲得大排量，增大了結構尺寸，但是沒有應急轉向能力。其優點是結構簡單、工作可靠；缺點是元件體積大，在車輛上布置不方便。后者是一個放大元件，必須由一個小排量的靜液壓轉向器來控制。其優點是壓力損失小，在車輛上布置靈活；缺點是系統過于復雜，被控元件多，工作可靠性差。
本實用新型的目的是設計一種即保留傳統靜液壓轉向器的基本結構模式，又具有應急轉向能力、流量放大能力和輸出流量隨輸入轉速線性變化的靜液壓轉向器。該轉向器將控制油路與放大油路集于一體，即能滿足大型車輛提出的大排量、高效率的要求，又能做到元件體積小、結構簡單和工作可靠。
轉向原理和本實用新型的內容傳統靜液壓轉向器由控制轉閥和擺線計量裝置組成。控制轉閥的閥芯、閥套上，開有各種槽和孔，它們之間形成了各種變節流口。閥芯與方向盤連接，閥套通過連軸節與擺線計量裝置的轉子連接。轉動方向盤時，閥芯相對閥套偏轉，打開變節流口，使壓力油通過擺線計量裝置進入轉向油缸。被油液推動的轉子，帶動閥套沿閥芯轉動方向運動，關閉變節流口，使供給轉向油缸的油液體積與方向盤轉角成正比。負荷傳感靜液壓轉向器中，控制閥上設置了一個負荷傳感變節流口，外接的優先閥控制其兩端的壓差，使它保持恒定。于是，該節流口的開口面積與通過流量成正比，即與方向盤轉速成正比。
本實用新型在控制閥上增設了流量放大節流口，該節流口的上游接負荷傳感節流口的上游。其下游接進轉向油缸節流口的上游。其開度與負荷傳感節流口的開度同步變化，形成一條與包括計量裝置在內的控制油路并聯的流量放大油路。因此，供給轉向油缸的流量等于通過控制油路和流量放大油路的流量總和。
本實用新型在流量放大油路中串入一個壓力補償閥，保持流量放大節流口兩端的壓差不變，又因流量放大節流口的開度與負荷傳感節流口的開度同步變化，所以通過流量放大油路的流量與方向盤的轉速成正比。
本實用新型在流量放大油路中串入一個反向截止單向閥，阻止油液經流量放大油路倒流。當油源中斷供油時，依靠人力轉動方向盤，驅動擺線計量裝置(已轉為油泵工況)，排出壓力油，供給轉向油缸。轉向油缸的回油，經補油單向閥到擺線計量裝置的上游，實現應急轉向。這時無流量放大，其排量等于計量裝置的排量，因此依靠人力能夠轉得動方向盤。
與現有大排量轉向器比較，本實用新型增加了流量放大功能和應急轉向能力，在相同體積和壓力損失的條件下，排量可增加五倍至十倍。與現有流量放大器比較，本實用新型將控制和放大油路集于一體，其零件數目與用來控制流量放大器的小排量轉向器相當，不僅元件結構簡單，系統也得到簡化。本實用新型的液壓元件適應各種油源，可構成多種負荷傳感節能液壓系統。綜上所述，本實用新型具有結構簡單、功率密度大、效率高和工作可靠等優點。


圖1為本實用新型的控制轉閥機能圖；圖2為本實用新型的主視圖；圖3為本實用新型的俯視圖；圖4為本實用新型的壓力補償閥；圖5為本實用新型的反向截單向閥和補油單向閥；圖6為本實用新型的閥芯；圖7為本實用新型的閥套；圖8為本實用新型的閥芯與閥套配合表面的平面展開圖；圖9為本實用新型的液壓油路圖。
本實用新型的實施(參見
圖1～圖9)液壓元件由控制轉閥1、擺線計量裝置2、壓力補償閥3、反向截止單向閥4、補油單向閥5等組成。閥體8對元件外有六個油口，“P”油口與優先閥的“CF”油口連接，“L”和“R”油口分別于轉向油缸的左、右腔連接，“T”油口接油箱，“LS”油口接優先閥的“LS”油口，“PP”油口接優先閥的“PP”油口。閥體8的內孔開有五條環槽，槽9通“T”油口，槽10通“L”油口，槽11通壓力補償閥3的下游，流量放大節流口C8的上游，槽12通“R”油口，槽13通“P”油口和“PP”油口。閥體上的七個孔14，通擺線計量裝置2的轉子15和定子16之間形成的七個容腔。七孔14與閥套7外圓上的孔31之間，形成定節流口C3和C4。閥體內孔上的孔17與壓力補償閥3的彈簧腔42接通，孔18通“LS”油口。閥芯6上開有三組油槽，槽組19和20各有6條槽，槽組25有2條槽；開有四組通孔，孔組21有2個孔，孔組22、23各有12個孔，分2排布置，孔組24有4個孔；還開有兩條環槽38和39。閥套7的外圓上開有2條環槽，26和27，槽內分別有通孔37和36；還開有七組孔，孔組28有2個孔，中位時跨接閥芯6上的槽19和孔21，形成中位回油節流口C10；孔組29的孔數根據計量裝置的排量而定，它與槽組19間形成負荷傳感節流口C1；孔組30有2個孔，它與槽組25間形成沖洗節流口C9；孔組31有12個孔，它與槽組19間形成進計量裝置節流口C2，與槽組20間形成出計量裝置節流口C5；孔組32和34各有12個孔，分2排布置，它們與槽組20間形成進轉向油缸節流口C6，與孔組22或孔組23間形成出轉向油缸節流口C7；孔組33的孔數根據放大倍數而定，它與槽組20間形成流量放大節流口C8；孔組35有4孔，它與閥芯上的孔組24常通；環槽27中的孔36與閥芯上的環槽39常通；環槽26中的孔37與閥芯上的環槽38常通。單向閥4允許油液從“P”油口流向壓力補償閥3的上游，反向截止；中位時，壓力補償閥3的閥芯40被彈簧41推向一側，使閥芯40與閥體8之間形成的節流口44全開；彈簧腔42經閥體上的孔17、閥套環槽26與閥芯環槽38常通，非彈簧腔通過壓力補償閥閥芯40中的小孔48與單向閥4的下游相通；孔43通閥體8的環槽11。單向閥5允許油液從“T”油口流向“P”油口，反向截止。
各工況下油流路線如下中位時，節流口C1、C2、C5、C6、C7、C8關閉；油液從“P”油口始，經環槽13、孔30和槽25之間形成的節流口C9、環槽39、孔28跨接孔21和槽19而形成的節流口C10、閥芯內腔、孔24和35、環槽9，至“T”油口；同時，從環槽39始，經孔36、環槽27、孔18至“LS”油口。C9和C10的分壓作用，使LS油路保持足夠低的壓力，向優先閥W2和負荷傳感油泵W1傳送低壓信號。由于C9的液阻很大，只要有很小的流量通過，C9兩端就能產生足夠的壓差，克服彈簧力，推動優先閥W2中的閥芯運動，關小接通CF油路的閥口。這時，幾乎全部流量經EF油路供給工作系統W4。
轉向時，方向盤W6帶動閥芯6轉動，最初閥套7尚未轉動，因此閥芯與閥套間產生相對角位移，除C9、C10以外，其它變節流口打開。一路壓力油始于“P”油口，經環槽13、節流口C1、C2、C3，推動計量裝置的轉子15，通過計量裝置的壓力油，流經C4、C5到達C6的上游；與此同時，另一路壓力油始于“P”油口，經單向閥4、壓力補償閥3、節流口C8，在節流口C6的上游與前一路油匯合，再經環槽10或12、油口“L”或“R”，供給轉向油缸W5。轉向油缸的回油，經油口“R”或“L”、環槽12或10、節流口C7、閥芯內孔、孔24和35、環槽9至油口“T”。被推動的轉子15，借助于聯軸節45、撥銷46，帶動閥套7，與閥芯6同向轉動，產生關閉上述節流口的趨勢，使節流口保持一定開度。流過C1的流量恰等于計量裝置的排量與方向盤轉速的乘積。由于C1兩端的壓差受優先閥W2控制，保持不變，因此C1的開口面積與方向盤轉速成正比。如果取節流口C8與C1具有相同的流量特性，C8的孔數為C1的N倍，用壓力補償閥3保持C8兩端壓差不變；如果壓力補償閥3和優先閥W2具有相同的彈簧控制壓力，則供給轉向油缸W5的流量等于計量裝置的排量與方向盤轉速乘積的(N＋1)倍。這時，輸出流量與方向盤輸入轉速間呈線性關系，即排量恒定，為計量裝置排量的(N＋1)倍。如果不要求輸出流量與方向盤輸入轉速間具有嚴格的線性關系，可以不設置壓力補償閥3，通過調節控制油路和流量放大油路的液阻或者改變C1和C8的流量特性，便可獲得輸出流量與方向盤輸入轉速間不同的函數關系，適當選擇兩油路的液阻，便可獲得輸出流量與方向盤輸入轉速間近似的線性關系。方向盤停止轉動后，回位彈簧47使閥芯與閥套越過死區，對中。
當油源因故中斷供油時，依靠人力轉動方向盤，驅動計量裝置2。計量裝置排出壓力油，經節流口C4、C5、C6，供給轉向油缸W5，轉向油缸的回油經節流口C7、單向閥5、節流口C1、C2、C3，向計量裝置補油。這時，單向閥4截止，從計量裝置排出的壓力油不能經放大油路倒流。元件的排量等于計量裝置的排量，因此依靠人力能夠轉動方向盤。如果不需要應急轉向能力，可不設置單向閥4和5。
權利要求1.一種用于車輛的線性流量放大靜液壓轉向器，由控制轉閥1、擺線計量裝置2組成。在控制轉閥1的閥芯6和閥套7上，設置了負荷傳感變節流口C1、進(出)擺線計量裝置變節流口C2(C5)、進(出)油缸變節流口C6(C7)。其特征是“P”油口經閥體8上的環槽13、閥套7上的孔29及下游的節流口C1、C2、C3、擺線計量裝置2、節流口C4、C5，至節流口C6的上游，構成控制油路。閥套7上的孔33與閥芯6上的槽20之間形成的窗口，構成流量放大變節流口C8，其開度與其它變節流口的開度同步變化。“P”油口經閥體上的環槽11、閥套7上的孔33和節流口C8，至節流口C6的上游，構成流量放大油路。兩油路在節流口C6的上游匯合。
2.按權利要求1所述的靜液壓轉向器，其特征是流量放大油路中串入一個壓力補償閥3，該閥的上游與負荷傳感變節流口C1的上游相接；該閥的下游與流量放大變節流口C8上游相接。該閥的彈簧腔與流量放大變節流口C8下游相接，非彈簧腔與流量放大變節流口C8上游相接。
3.按權利要求1和2所述的靜液壓轉向器，其特征是流量放大油路中串入一個反向截止單向閥4，該閥的上游接負荷傳感變節流口C1的上游，該閥的下游接壓力補償閥3的上游。該閥阻止油液從節流口C6的上游，經流量放大變節流口C8，流向負荷傳感節流口C1的上游。在“P”油口與“T”油口間跨接一個補油單向閥5，允許油液從“T”流向“P”，反向截止。
4.按權利要求1、2和3所述的靜液壓轉向器，其特征是壓力補償閥3與外部優先閥W2具有相同的彈簧控制壓力，且閥套孔33與29具有相同的形狀、大小和開啟起始角。
專利摘要本實用新型是一種用于車輛液壓動力轉向系統的液壓元件。該元件保留了傳統靜液壓轉向器的基本結構模式，在其控制閥上設置了一個開度能與其它控制節流口開度同步變化的流量放大節流口，使元件具有流量放大能力；一個串聯在放大油路中的壓力補償閥可保證元件的輸出流量與輸入轉速呈線性關系；一個串聯在放大油路中的單向閥，阻止油液倒流，使元件具有應急轉向能力。該元件將控制油路與放大油路集于一體，具有結構簡單、功率密度大、壓力損失小和工作可靠的優點。
文檔編號F15B13/02GK2078387SQ9021889
公開日1991年6月5日 申請日期1990年9月6日 優先權日1990年9月6日
發明者黃振德, 陳宗耀 申請人:中國農業機械化科學研究院