專利名稱：控制壓力自動(dòng)補(bǔ)償式負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種用于車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向的靜液壓裝置。
工程車輛的轉(zhuǎn)向阻力矩很大，依靠人的體力操縱方向盤時(shí)，駕駛員感到十分吃力，為此大多數(shù)工程車輛采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向，其中以液壓油作為工作介質(zhì)的靜液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向應(yīng)用最廣。七十年代產(chǎn)生的負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向裝置是一種節(jié)能型的產(chǎn)品(專利US4043419)，它能夠使油源向轉(zhuǎn)向油路的供油與轉(zhuǎn)向負(fù)載的要求較好地匹配，從而明顯提高了液壓系統(tǒng)的效率，因此得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
工程車輛設(shè)計(jì)師在選擇負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向裝置時(shí)，一方面為了提高液壓系統(tǒng)效率，總是選用盡可能低的控制壓力，以便減小中位壓力損失；而另一方面，為使高速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)仍能充足供油，不發(fā)生人力轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，則又希望提高控制壓力?，F(xiàn)有負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向裝置的控制壓力是固定不變的，因此無(wú)法兼顧上述兩方面的要求。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種即保留現(xiàn)有負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向裝置的基本結(jié)構(gòu)模式，又能使其控制壓力與方向盤轉(zhuǎn)速自動(dòng)適應(yīng)的靜液壓轉(zhuǎn)向裝置。該靜液壓裝置具有能量損失小，調(diào)節(jié)特性好等優(yōu)點(diǎn)。
轉(zhuǎn)向原理和本實(shí)用新型的內(nèi)容現(xiàn)有的負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向裝置由一個(gè)負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器(以下簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)向器)和一個(gè)優(yōu)先閥組成。轉(zhuǎn)向器又由控制轉(zhuǎn)閥和擺線計(jì)量馬達(dá)等組成?？刂妻D(zhuǎn)閥的閥芯、閥套上開(kāi)有各種槽和孔，它們之間形成了各種變節(jié)流口。閥芯與方向盤連接，閥套通過(guò)聯(lián)動(dòng)軸與擺線計(jì)量馬達(dá)的轉(zhuǎn)子連接。轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，閥芯相對(duì)閥套偏轉(zhuǎn)，打開(kāi)變節(jié)流口，使壓力油通過(guò)負(fù)荷傳感變節(jié)流口，擺線計(jì)量馬達(dá)，進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸。被油液推動(dòng)的馬達(dá)轉(zhuǎn)子，帶動(dòng)閥套沿閥芯的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)閉變節(jié)流口，使供給轉(zhuǎn)向油缸的油液體積與方向盤轉(zhuǎn)角成正比。負(fù)荷傳感變節(jié)流口兩端的壓差受優(yōu)先閥控制，并且保持恒定，于是該節(jié)流口的開(kāi)口面積與通過(guò)的流量成正比，即與方向盤的轉(zhuǎn)速成正比。由于優(yōu)先閥到轉(zhuǎn)向器之間的管路與負(fù)荷傳感變節(jié)流口串聯(lián)于同一油路，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)速較高或擺線計(jì)量馬達(dá)的排量較大時(shí)，在這段管路上將產(chǎn)生較大的壓降，該壓降的存在會(huì)減少負(fù)荷傳感變節(jié)流口兩端的實(shí)際壓差。為了維持原有流量，必須增加負(fù)荷傳感變節(jié)流口的開(kāi)度。由于受到結(jié)構(gòu)的限制，該節(jié)流口的開(kāi)度是有限的，因此上述管路壓降的存在會(huì)減小轉(zhuǎn)向器向轉(zhuǎn)向油缸的供油能力，即降低方向盤的最高允許轉(zhuǎn)速。
本實(shí)用新型在優(yōu)先閥的閥芯中增設(shè)了一個(gè)定節(jié)流口，該定節(jié)流口溝通了轉(zhuǎn)向油路和控制油路，為控制油路提供了固定不變的控制流量。本實(shí)用新型將原來(lái)位于優(yōu)先閥內(nèi)，串聯(lián)在控制油路上的定節(jié)流口移到負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器中，在該定節(jié)流口兩端并聯(lián)了一個(gè)變節(jié)流口，該變節(jié)流口的開(kāi)口面積隨方向盤的轉(zhuǎn)速而變化，轉(zhuǎn)速為零時(shí)，開(kāi)口面積最大，隨著轉(zhuǎn)速增加，開(kāi)口面積逐漸減小。由于流過(guò)控制油路的流量恒定，因此，中位時(shí)在該變節(jié)流口上的壓降最小，隨著轉(zhuǎn)速增加，該變節(jié)流口上的壓降增加，該壓降與優(yōu)先閥中定節(jié)流口上的壓降之和，恰等于負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器中負(fù)荷傳感變節(jié)流口上的壓降與從優(yōu)先閥至轉(zhuǎn)向器入口之間管路壓降之和。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)速提高時(shí)，管路壓降增加，與此同時(shí)，控制油路中變節(jié)流口上的壓降也隨之增加，于是這兩個(gè)壓降互相抵消，排除了管路壓降對(duì)負(fù)荷傳感變節(jié)流口兩端壓差的影響，從而保證高速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，供油充足。
綜上所述，本實(shí)用新型的控制壓力具有自動(dòng)補(bǔ)償能力，因此可以獲得較低的中位控制壓力，達(dá)到節(jié)能的目的。由于控制壓力能夠隨方向盤轉(zhuǎn)速而提高，因此又能獲得較高的方向盤允許轉(zhuǎn)速。從而兼顧了節(jié)能和調(diào)節(jié)性能兩方面的要求。


圖1是本實(shí)用新型的液壓原理圖；圖2是本實(shí)用新型負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器的主視圖；圖3是本實(shí)用新型負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器的俯視圖；圖4是本實(shí)用新型負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器的閥芯；圖5是本實(shí)用新型負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器的閥套；
圖6是本實(shí)用新型控制油路變節(jié)流口的結(jié)構(gòu)；圖7是本實(shí)用新型負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器閥芯與閥套配合表面的平面展開(kāi)圖；圖8是本實(shí)用新型優(yōu)先閥的主視圖。
本實(shí)用新型的實(shí)施(參見(jiàn)
圖1～圖8)。
靜液壓裝置由負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器1和優(yōu)先閥2兩部分組成，這兩部分之間用液壓油管連接(
圖1中虛線包容的部分)。靜液壓裝置通過(guò)油口3與油泵W2連接，通過(guò)油口4與油箱W1連接，通過(guò)油口5與轉(zhuǎn)向油缸W3左腔連接，通過(guò)油口6與轉(zhuǎn)向油缸的右腔連接，通過(guò)油口7與其它工作裝置連接(
圖1中未畫出)。
轉(zhuǎn)向器1由控制轉(zhuǎn)閥8和擺線計(jì)量馬達(dá)9兩部分組成。控制轉(zhuǎn)閥8由閥體10，閥芯11和閥套12等組成；擺線計(jì)量馬達(dá)9由轉(zhuǎn)子13和定子14組成；閥套12通過(guò)撥銷15，聯(lián)動(dòng)軸16與轉(zhuǎn)子13連接；閥體10上開(kāi)有4條環(huán)槽，環(huán)槽17通油口53(P)，環(huán)槽19通油口6(R)，環(huán)槽20通油口5(L)，環(huán)槽21通油口51(T)；徑向小孔22通油口55(LS)，7個(gè)徑向孔18通計(jì)量馬達(dá)9的油腔23；徑向孔18還與閥套12外圈上的孔組38之間形成節(jié)流口C3、C4。
閥芯11通過(guò)十字塊25與方向盤連接(圖中未畫出)；閥芯11上有槽組26、27、28、29、30，31，環(huán)槽32、33和孔組34、35，孔組34、35通閥芯11的內(nèi)腔；閥套12上有孔組36、37、38、39、40、41、42和44，這些孔均為通孔；環(huán)槽45與橫槽43溝通。
閥芯11與閥套12之間，孔組37與槽組28、29之間形成負(fù)荷傳感變節(jié)流口C1；孔組38與槽組28，27之間形成變節(jié)流口C2和C5；孔組39、40與槽組27、26之間形成變節(jié)流口C6和C7；孔組36跨接槽組31和孔組34，形成變節(jié)流口C8；孔組44連通環(huán)槽45和33；形成定節(jié)流口C9；孔組42與槽組30之間形成變節(jié)流口C10。
優(yōu)先閥2由閥體46，閥芯47，控制彈簧48，安全閥總成49組成。油口3為靜液壓裝置的進(jìn)油口，油口50與轉(zhuǎn)向器油口51連接，匯合后通油口4；油口7外接其它工作裝置；油口52與轉(zhuǎn)向器油口53連接；油口54與轉(zhuǎn)向器油口55連接。
優(yōu)先閥2的閥芯47中設(shè)有一個(gè)絲堵56，該絲堵上有一定節(jié)流口C11，節(jié)流口C11溝通閥芯內(nèi)腔57和閥體46的非彈簧腔64；閥芯47另一側(cè)有溢流閥58和溢流閥彈簧59，溢流閥上有一個(gè)定節(jié)流口C12，定節(jié)流口C12連通閥芯47的內(nèi)腔57和閥體46的彈簧腔60；閥芯47上開(kāi)有徑向小孔61和62，它們分別將內(nèi)腔57與油口52和油口7連通；彈簧腔60通過(guò)油道63與油口54連接。
各種工況下的油流路線如下外部油泵W2尚未供油時(shí)，優(yōu)先閥2的彈簧48將閥芯47推向非彈簧腔64一側(cè)。這時(shí)轉(zhuǎn)向油路阻力很小。油泵W2開(kāi)始供油時(shí)，轉(zhuǎn)向器1中變節(jié)流口C1截止，油液不能從主油路進(jìn)入轉(zhuǎn)向器1，但可以通過(guò)優(yōu)先閥2中節(jié)流口C12，油口54，進(jìn)入轉(zhuǎn)向器1的油口55，并通過(guò)節(jié)流口C9、C10、C8、油口51、油口4回油箱。這時(shí)優(yōu)先閥2的非彈簧腔64的壓力等于油口52處壓力，而彈簧腔60的壓力等于油口52處的壓力減去節(jié)流口C12上的壓降。根據(jù)靜力學(xué)平衡原理，該壓降恰等于控制彈簧48的推力除以閥芯47的承壓面積。中位時(shí)，變節(jié)流口C10大開(kāi)，因此優(yōu)先閥彈簧腔60的壓力很低，這時(shí)靜液壓裝置進(jìn)油口處壓力近似等于由控制彈簧48引起的控制壓力(大約3～4bar)。
如果在環(huán)境溫度很低的情況下，油泵W2忽然開(kāi)始供油，這時(shí)轉(zhuǎn)向器1的主油路截止，壓力油來(lái)不及將優(yōu)先閥閥芯47推向彈簧腔60一側(cè)，因此在這種情況下，靜液壓裝置油口3處的壓力會(huì)急聚增高，甚至?xí)p壞油泵W2。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本實(shí)用新型在優(yōu)先閥閥芯47中加裝了溢流閥58，這時(shí)油液可通過(guò)溢流閥58卸荷，正常工作時(shí)溢流閥58不起作用。
轉(zhuǎn)向時(shí)，方向盤帶動(dòng)閥芯11轉(zhuǎn)動(dòng)，閥芯與閥套之間產(chǎn)生相對(duì)角位移，除C8、C9、C10外，其它變節(jié)流口均開(kāi)大，左轉(zhuǎn)時(shí)壓力油從油口3通過(guò)優(yōu)先閥2，進(jìn)入轉(zhuǎn)向器1的油口53，再通過(guò)負(fù)荷傳感變節(jié)流口C1，節(jié)流口C5、C4、計(jì)量馬達(dá)9、節(jié)流口C3、C2、進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸W3左腔，再由右腔經(jīng)變節(jié)流口C7返回油箱；右轉(zhuǎn)時(shí)壓力油流經(jīng)負(fù)荷傳感變節(jié)流口C1后，再經(jīng)過(guò)節(jié)流口C2、C3、計(jì)量馬達(dá)9、節(jié)流口C4、C5、C7進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸W3右腔，再由油缸左腔經(jīng)節(jié)流口C6返回油箱。從優(yōu)先閥油口52至轉(zhuǎn)向器負(fù)荷傳感變節(jié)流口C1前端之間的壓降為管路壓降，它與負(fù)荷傳感變節(jié)流口C1兩端壓差之和等于優(yōu)先閥內(nèi)定節(jié)流口C12上的壓降與轉(zhuǎn)向器內(nèi)變節(jié)流口C10上的壓降之和。
隨著轉(zhuǎn)速增加，變節(jié)流口C10的開(kāi)度關(guān)小，最終完全關(guān)閉，這時(shí)，C10上的壓降就是與之并聯(lián)的定節(jié)流口C9上壓降；經(jīng)過(guò)仔細(xì)的設(shè)計(jì)，改變節(jié)流口C10的形狀和尺寸參數(shù)，可使變節(jié)流口C10上的壓降等于或接近管路壓降，從而使節(jié)流口C1兩端的壓差不變，恒等于節(jié)流口C12兩端的壓差，即等于控制彈簧48引起的控制壓力。
當(dāng)負(fù)載壓力超過(guò)安全閥49的調(diào)定值時(shí)，該閥打開(kāi)，產(chǎn)生一股先導(dǎo)流量，該流量在節(jié)流口C12產(chǎn)生壓降，推動(dòng)閥芯47，關(guān)閉通往轉(zhuǎn)向器1的油流，打開(kāi)通往其它工作系統(tǒng)的油路。
當(dāng)油泵W2不能供油，而仍需實(shí)現(xiàn)人力轉(zhuǎn)向時(shí)，單向閥65打開(kāi)，形成補(bǔ)油回路。
為了在動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，防止負(fù)載壓力沖擊，可加裝單向閥66。
本實(shí)用新型提出的控制壓力自動(dòng)補(bǔ)償原理同樣適用于其它負(fù)荷傳感類型的靜液壓轉(zhuǎn)向裝置，例如同軸流量放大器(專利CN2078383U)
權(quán)利要求1.一種用于車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向的靜液壓轉(zhuǎn)向裝置，由一個(gè)負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器1和一個(gè)優(yōu)先閥2組成。轉(zhuǎn)向器1中設(shè)置了負(fù)荷傳感變節(jié)流口C1，計(jì)量馬達(dá)節(jié)流口C2、C5，油缸變節(jié)流口C6、C7。其特征在于在轉(zhuǎn)向器1的控制油路中設(shè)置了一個(gè)定節(jié)流口C9和一個(gè)與C9并聯(lián)的變節(jié)流口C10。定節(jié)流口C9是位于閥套12上的環(huán)槽45中的孔組44，變節(jié)流口C10是閥套12上的孔組42與閥芯11上的槽組30之間形成的開(kāi)口。
2.按權(quán)利要求1所述的靜液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于轉(zhuǎn)向器1的閥芯11相對(duì)閥套12無(wú)偏轉(zhuǎn)時(shí)，閥套12上的孔組37與閥芯11上的槽組28、29之間形成的節(jié)流口C1關(guān)閉，完全截止主油路。
3.按權(quán)利要求1所述的靜液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于轉(zhuǎn)向器1中，閥套12上的孔組42可以是單個(gè)小孔，也可以是多個(gè)小孔的組合，可以是圓孔，也可以是矩形孔。
4.按權(quán)利要求1所述的靜液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于優(yōu)先閥2中，閥芯47的一端，安裝了絲堵56，該絲堵上開(kāi)有一個(gè)小孔，形成定節(jié)流口C11，在另一端安裝了溢流閥58，溢流閥58上開(kāi)有一個(gè)小孔，形成定節(jié)流口C12。
5.按權(quán)利要求1和4所述的靜液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于優(yōu)先閥2的閥體46的彈簧腔60，通過(guò)油道63與油口54連接。
專利摘要本實(shí)用新型是一種用于車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向的靜液壓裝置。該裝置由一個(gè)負(fù)荷傳感靜液壓轉(zhuǎn)向器和一個(gè)優(yōu)先閥組成。其轉(zhuǎn)向器的控制油路中設(shè)置了一個(gè)定節(jié)流口和一個(gè)與該定節(jié)流口并聯(lián)的變節(jié)流口，該變節(jié)流口的開(kāi)度隨方向盤轉(zhuǎn)速而變化，使控制壓力與方向盤轉(zhuǎn)速自動(dòng)適應(yīng)方向盤靜止時(shí)，控制壓力最小，從而保證有最小的中位壓力損失；方向盤轉(zhuǎn)速增加時(shí)，控制壓力自動(dòng)提高，從而保證供油充足。該靜液壓裝置具有能量損失小，調(diào)節(jié)特性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62D3/00GK2158823SQ9321497
公開(kāi)日1994年3月16日 申請(qǐng)日期1993年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月7日
發(fā)明者黃振德 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院