CN1615238A - 高效的汽车液压动力转向系统 - Google Patents

Abstract

一种用在车辆中的液压动力转向系统，用来消除在无需助力时的能量浪费。该液压动力转向系统(10，20)包括：带轮(12)，它由在所述汽车中的曲轴驱动；离合器(16)，它与所述带轮(12)可操作地连接；液压泵(14)，它与所述离合器可操作地连接；以及控制部件(18；34，36)，用于使所述离合器(16)与所述带轮(12)和液压泵(14)接合和脱离以给所述系统提供液压动力。它还包括一液压蓄力器(22)，用来在泵离合器可以响应于转向输入接合之前短时提供系统压力。

Description

高效的汽车液压动力转向系统

技术领域

本发明涉及一种汽车液压动力转向系统，更具体地说涉及这样一种动力转向系统，它防止了在不需要任何助力时出现动力浪费，降低了在电动机起动器上的负载并且无需降噪部件。

背景技术

液压动力转向系统在整个汽车业中大体上已经变为标准部件，并且在中型和大型汽车中尤为有利。通常，在动力转向系统中，发动机驱动轴通过皮带和带轮装置来驱动动力转向泵。

由于大多数小汽车和轻型卡车转向齿轮为具有用来左右推动齿条的简单液压活塞的齿条和小齿轮结构，所以将在下面的说明中来说明该结构。

该动力转向泵包括一耐压软管和一回流管路以及一高压限制卸压阀。有时，在该泵处设有一电子控制旁通机构，由于在更高的车速和发动机速度下需要更小的压力，所以它在泵RPM增加时降低了泵的容积效率。

在正常的低动力转向系统要求条件期间，泵处于高流量低压模式，由于流经齿轮的流量大部分从填充转向齿轮的任一侧转移出并且流体返回至容器。就是这个高流量情况与比必须的最小系统压力更高的压力结合提供了明显的液压动力转向系统的寄生损失。对于高流量的所建立的工业基本原理在于，它导致在避险动作方面的更快速响应。对于高最小操作压力所建立的工业基本原理在于，它导致更实在的“中心感觉”，并且更好的笔直向前的车辆稳定性。

实现“强烈中心感觉”的直线稳定性的其它能耗更少的方法在于增加更多的悬挂支脚和更小的“磨胎半径”。由于存在磨胎半径更小，所以可以实现由于悬挂支脚而导致的自然的汽车对准效果。

在动力转向泵出口处的液体压力随着动力转向系统液压限制增加而增加。当操作人员转动转向盘时，根据转向盘转动的方式，流体流从转向齿轮旁通模式转到填充齿条液压缸的一侧或另一侧的模式。根据转动转向盘的困难程度，阀门或多或少地适当打开或关闭。该阀门为一复杂阀门，该阀门关闭的齿轮旁通通道，同时打开阀门以填充一个转向齿轮腔室或另一个。

当齿条抵抗了由转向盘扭矩所需要的左或右的运动时，由于流量受到正在抵抗运动的齿轮活塞的限制，则建立了更多的压力。由于建立了更多压力，所以可以得到更多的力来使活塞和齿条运动。可以得到多少压力的限制是在泄压状态下的泵中的压力。

虽然该系统确保了在需要时总是可以得到液压，但在不需要任何助力时即使在怠速停泊的汽车中，即在液压泵不必持续消耗非生产性能量的情况下，浪费了相当大的能量。因此，本发明的一个目的在于为消除在动力转向系统中的非生产性能量消耗提供一种解决方案。

发明概述

根据本发明，在带轮和液压泵之间插入一离合器，该离合器通过在液压回路的高压侧中的控制部件例如磁滞压力开关或处理器被控制。为了确保在离合器线圈接合时可以获得液压动力，在液压回路的高压侧中利用了与磁滞压力开关可操作连接的液压蓄力器和与液压泵可操作连接的单向阀。另外，位于该液压回路中的旋转促动比例阀采用了一种中间位置封闭的设计，从而在液压蓄力器一直保持着流体压力直到需要时。液压容器的液压流体容量等于液压蓄力器的液压流体的最大充满量和液压流体的最小排出量之间的差值。

由于用来抑制在液压系统中瞬变状态的液压蓄力器的内在特性，所以可以从该系统中消除设置液压降噪部件例如调谐器和消声器的必要。还有，在本发明的动力转向系统中可以采用容量更小和/或不同类型的液压泵例如变容或齿轮泵。

附图的简要说明

通过阅读该说明书并且结合作为其一部分的附图可以了解本发明的其它目的、用途和优点，其中：

图1为现有技术动力转向系统的示意图；

图2为本发明一个实施方案的示意图；并且

图3为本发明另一个实施方案的示意图。

优选实施例的详细说明

本发明涉及一种动力转向系统，它在无需助力时例如在汽车怠速运转并且没有处于实际驱动和转向情况中时不会浪费能量。

参照这些附图，图1显示出一种现有技术动力转向系统，它利用皮带传动液压泵，该泵只要汽车发动机正在运行时就工作并且产生出流体流。这种系统即使在不需要助力时也利用了液力，从而使得液压泵连续地消耗非生产性能量。

图2显示出本发明的一个实施方案，其中该动力转向系统10包括一带轮12、由离开带轮12的皮带(未示出)驱动的一液压泵14和设置在带轮12和液压泵14之间的离合器线圈16。离合器线圈16由控制部件例如在液压回路的高压侧中的磁滞压力开关18控制。为了确保在离合器线圈16接合时可以获得液压动力，在液压回路的高压侧中利用了与磁滞压力开关可操作地连接的液压蓄力器22和与液压泵可操作地连接的单向阀24。旋转促动比例控制阀26采用了一种中间位置封闭的设计(在中间位置中阻断)，从而在液压蓄力器22一直保持着流体压力直到需要时。

本发明的动力转向系统还包括与旋转促动比例控制阀26可操作地连接的用于保存液压流体的容器28。容器28的液压流体容量等于在液压流体的最大量(充满状态)和在蓄力器22中的液压流体的最小量(排出状态)之间的差值。转向助力缸30与所述旋转促动比例阀26和转向齿条32可操作地连接以为汽车提供转向助力。

通过汽车点火控制系统来给磁滞压力开关18提供电源，从而在发动机没有运转或者正在启动时没有提供动力。这不仅确保了在发动机没有运转时离合器没有接合从而造成电池漏电，而且由于液压泵14不会在启动期间接合所以降低了电动机起动器上的负载。磁滞压力开关18设计并且用导线连接成在液压蓄力器22中的压力降低至这样一个水平时接合离合器线圈16，从而在最糟糕的情况下，例如在发动机处于具有最大转向需求的怠速状态下的情况下，考虑到离合器接合和泵响应延迟时间，该系统液不会低于所需要的绝对最小值。磁滞压力离合器18还设计并且用导线连接成在液压蓄力器22中的压力已经到达其最大许可压力时使离合器线圈16脱开。

根据本发明，考虑到所需要的空间、重量、寿命可靠性和成本限制液压蓄力器22在最糟糕的情况下以足够高的压力提供所存储的液压能量的最大量。为了进一步降低所需要的整个系统空间并且降低零件的数量，该磁滞压力开关18可以结合入液压蓄力器22。还有，在本发明的动力转向系统中可以采用容量更小和/或不同类型的液压泵例如变容或齿轮泵。

由于用作用于衰减在液压系统中瞬变状态的低通滤波器的液压蓄力器22的内在特性，所以可以消除设置液压降噪部件例如调谐器和消声器的必要。

图3显示出本发明的另一个实施方案，其中动力转向系统20利用了一微处理器34来控制离合器线圈16。根据该第二实施方案，磁滞压力开关18(图2)由压力传感器36代替并且与其它输入信号例如转向盘转动、车速等一起用作给微处理器34的输入信号。

虽然已经显示并且描述了本发明的特定实施方案，但是本领域普通技术人员可以想到许多变化和可选实施方案。因此，打算只在所附权利要求中对本发明进行限制。

Claims (10)

1.一种用在车辆中的液压动力转向系统，用于消除在无需助力时的能量浪费，其特征在于，包括：

带轮(12)，它由所述车辆中的曲轴驱动；

离合器(16)，它与所述带轮(12)可操作地连接；

液压泵(14)，它与所述离合器可操作地连接；以及

控制部件(18，34)，用于使所述离合器(16)与所述带轮(12)和所述液压泵(14)接合和脱离以给所述系统提供液压动力。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制部件(18)为一磁滞压力开关，并且还可以包括与所述磁滞压力开关(18)可操作地连接的电源，例如车辆点火控制系统。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制部件(34)为一微处理器，它可以接收来自压力传感器(36)、转向盘转动传感器和车速传感器中的至少一个的输入信号。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，包括一液压蓄力器(22)，它与所述磁滞压力开关(18)或微处理器(34)可操作地连接以确保在所述离合器脱开时可以获得液压动力。

5.如权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，包括一单向阀(24)，它与所述液压泵(14)可操作地连接，用来在所述离合器脱开时保持所述液压蓄力器(22)中的液体压力。

6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，包括一装有液压流体的容器(28)，其中所述容器与所述液压泵(14)可操作地连接。

7.如权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，包括一旋转促动控制阀(26)，它与所述容器(28)以及所述单向阀(24)可操作地连接，其中所述旋转促动控制阀(26)可以设有一闭合中心部分以保持所述液压蓄力器(22)中的压力直到需要时。

8.如权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，包括一转向助力缸(30)，它与所述旋转促动比例阀(26)和转向齿条(32)可操作地连接，用于为所述车辆提供转向助力。

9.如权利要求1-8中任一项所述的系统，其特征在于，所述液压蓄力器(22)衰减了液压系统中的瞬变状态，从而不需要液压降噪部件。

10.如权利要求1-9中任一项所述的系统，其特征在于，所述容器(28)具有与液压蓄力器(22)的液压流体的最大充满量和液压流体的最小排出量之间的差值相等的液压流体容量。

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