具体实施方式
图1示出了用来帮助车辆进行转向和制动的用于车辆12的液压系统10。所述液压系统包括液压泵14和贮存装置16。该贮存装置可被包括在泵14内,如图中所示,或可被设置在远离所述泵14的位置处。
泵14将高压液压流体输送通过排出管线18到达分流阀20,所述分流阀也被称作压力顺序阀。该压力顺序阀20进而根据系统10的预定运行状态而与第一液压施加装置22、第二液压施加装置24和贮存装置16选择性地连通,正如下面将会说明地那样。
第一液压施加装置22和第二液压施加装置24采取液压装置或液压子回路的形式。在所示出的实施例中,第一施加装置22是液压制动辅助系统或助力器装置,且第二施加装置24是液压转向齿轮辅助系统或装置。
液压制动辅助装置22与主缸26和制动系统的制动器28连通。液压助力器装置22所具有的类型是本领域众所周知的,所述液压助力器装置一列式地被设置在液压泵与车用液压制动系统的液压主缸之间,所述液压助力器装置的作用在于提高或放大施加到制动系统上的力,从而与手动制动系统相比减轻了为施加制动所需做出的制动踏板努力和所需进行的踏板运动。例如在美国专利Nos.4,620,750和4,967,643中披露了这种系统,所述美国专利的披露内容均在此作为参考被引用且提供了适当的助力器装置22的实例。简而言之,来自供应泵14的液压流体通过助力器入口孔被连通至助力器装置22且被引导通过可在助力器腔体(未示出)中滑动的开口中心柱形阀。动力活塞在邻近的缸内滑动且暴露在活塞的输入侧上的流体压力下并且被联接至相对侧上的输出杆。被连接至制动踏板的输入反应杆延伸进入壳体内并且通过输入杠杆或联接装置被联接至该柱形阀。输入杆的移动使柱形阀移动,从而对流体流产生了限制且使得相应地提高了被施加到动力活塞上的压力。由转向齿轮辅助系统24产生的转向压力通过柱形阀与助力器腔体隔离开来且不会影响制动,但是的确对于泵14而言产生了转向辅助背压。压力顺序阀20进行运转以便管理从泵14流至制动辅助系统22和转向辅助系统24中的每个辅助系统的液压流体流,以便减弱转向系统与制动系统在运转方面对彼此的相互依赖。
参见图2和图3,压力顺序阀20包括阀体30,所述阀体具有形成了室32的阀口,可滑动的控流阀构件34被容纳在所述室中。多个孔被设置在阀体30中,且在图中被标记为孔A、B、C和D。来自泵14的流体通过孔A被引导进入阀体30内,在所述孔A处所述流体进入室32内且根据运行状态而通过出口孔B、C和D中的一个或多个出口孔被引出阀体30,下面将对所述运行状态进行描述。
图2示出了在来自制动辅助装置22的背压低于预定阈值或控制压力的状态下的压力顺序阀20的正常运行。进入孔A的所有的流都通过分流器20的口32的初级通道35并且按规定路线通过孔B到达液压制动助力器22。当然,对于所有的实际装置而言,由于在各个部件之间存在余隙,因此会固有地产生一些流体损失。
在如图2所示的状态下,制动助力器22在低于预定阈值或泄放压力值的情况下运行,且流体自由地流入孔A内并通过通道35流出孔B。如图中所示,阀体30可装配有连接配件36,所述连接配件延伸进入阀口32内并且形成有与阀口32直接流体连通的初级通道35。初级通道35中的管线压力通过连接配件36中的减压或P孔孔口(P-holeorifice)38和阀体30中的连通通路40被连通至控流阀34的后部。该压力与由控流弹簧42施加的偏压一起将阀构件34向前保持靠在连接配件36上。在该位置处,阀构件34完全覆盖分别通往转向辅助装置24和贮存装置16的旁通孔C、D,从而使得流既不进入这两个孔也不流出这两个孔。阀构件34具有贮存装置压力连通沟槽44,无论阀构件34处于怎样的位置,所述贮存装置压力连通沟槽都总是暴露于孔D且因此暴露于贮存装置压力下。该贮存装置压力通过开口46被连通至阀的内部。小的提升阀50将阀构件34后面的处于管线压力下的流体与阀构件34内部的处于贮存装置压力下的流体分离开来。
现在转而参见图3,图中示出了由制动辅助装置22在孔B和初级通道35内形成的制动辅助压力超出了制动辅助装置22的预定阈值压力值的状态,所述预定阈值压力值优选被设置成恰好低于泵14的泄放压力。当初级通道35中的背压接近预定控制压力时,被连通至控流阀构件34的后侧的流体压力将导致提升阀50的提升球52离开原有位置,这将导致一些液压油在阀构件34的柱塞54后面被排放并且通过阀构件34中的开口46和孔D被排出而到达贮存装置16。由于P孔孔口38相当小,因此只要提升阀50被打开且使得油从柱塞54后面被排放,则连通通路压力40将低于初级通道35内的管线压力。该压力差将导致柱塞54从图2所示的位置向后滑动靠在弹簧42上到达图3所示的位置,由此使孔C暴露于由泵14排出的通过孔A进入的主要流体流。通过孔A进入的来自泵14的流将因此被供给至孔B和孔C,且相当大多数的流绕过了制动辅助装置22而通过孔C被排出并且通过液压管线25被输送至转向齿轮辅助装置24。当由制动辅助装置22产生的背压升高至预置控制压力时,控流阀34因此进行运转以便自动计量通过孔C的过多的油流,正如上面提到地那样,所述预置控制压力优选被设置成恰好低于泵14的泄放压力。
本实用新型还可采用具有不同构造的压力顺序阀,所述压力顺序阀使液压流体流转向从而使得转向的流体绕过制动辅助装置22且被输送至转向齿轮辅助装置24。例如,Wong等在美国实用新型专利申请(序号为No.11/901,821)中描述了可用来代替所述的压力顺序阀20的具有简化构造的压力顺序阀,所述美国实用新型专利申请的题目为具有压力顺序阀和泄放阀的车用液压系统且代理案号为DP-315726并且要求了于2006年9月20日申请的序号为No.60/845,911的美国临时申请的优先权;且Wong等在美国实用新型专利申请(序号为No.11/901,822)中也描述了可用来代替所述的压力顺序阀20的具有简化构造的压力顺序阀,所述美国实用新型专利申请的题目为具有压力顺序阀的车用液压系统且代理案号为DP-315727并且要求了于2006年9月20日申请的序号为No.60/845,892的美国临时申请的优先权,这两个实用新型专利申请具有与本申请共同的申请日,且其中这两个实用新型申请和两个临时申请都被转让给本申请的受让人且其中这四个实用新型和临时申请中的每个都显然在此作为参考被引用。
液压系统10还包括液控压力释放阀120和泄放阀146,所述液控压力释放阀和泄放阀被布置以限制被传输至转向齿轮辅助装置24的液压流体的最大压力。参见图4和图5,压力释放阀120包括阀体130,所述阀体具有形成了阀室132的口,可滑动的控流阀构件134被容纳在所述阀室中。多个孔被设置在阀体130中,且在图中被标记为孔E(入口孔)、F(旁通孔)、G(出口孔)和H(次级体积空间孔)。来自制动辅助装置22的出口和来自压力顺序阀20的孔C的流体通过入口孔E被引导进入阀体130内,在所述入口孔处所述流体进入室132内且根据运行状态而通过孔F、G和H中的一个或多个孔被引出阀体130,下面将对所述运行状态进行描述。
图4示出了在转向齿轮辅助装置24的入口处的压力低于第二预定阈值压力的低压状态下的阀120。在所示实施例中,初级通道135内的压力和孔E和G处的压力将与转向齿轮辅助装置24的入口处的压力大体上相同。在如图4所示的状态下,进入孔E的所有流都会通过口132的初级通道135并且按规定路线通过孔G到达液压转向齿轮辅助装置。当在转向齿轮辅助装置24上不存在明显载荷时,可能存在这种低压状态。
如图中所示,阀体130可装配有连接配件136,所述连接配件延伸进入阀室132内。初级通道135延伸通过连接配件136。细长的阀室132具有沿轴线133共轴地对齐的两个圆柱形部段,且第一圆柱形部段147具有比第二圆柱形部段149更大的直径。在如图所示的实施例中,连接配件136包括与阀室132的大圆柱形部段147中相应的螺纹接合的螺纹158和O形圈160以便提供密封。连接配件136还包括中空管形部分151,所述中空管形部分具有延伸进入阀室132内的开口端153。管形部分151具有比室132的圆柱形部段147的内径更小的外径,由此使得在阀室132内在管形部分151与阀体130之间限定出间隙空间156。管形部分151还包括侧壁开口154,所述侧壁开口在间隙空间156与连接配件136的内部137之间提供了流体连通。入口孔E与间隙空间156流体连通,而出口孔G与配件136的内部137流体连通。因此,在所示实施例中,由间隙空间156、侧壁开口154和配件136的内部空间137限定出从孔E通过阀120至孔G的初级流动通道135。
阀构件134包括减压孔口138,所述减压孔口在初级通道135与位于阀构件134的后部的阀室132的次级体积空间144之间提供了流体连通。在如图4所示的低压状态下,次级体积空间144与孔H连通且阀构件134对孔F进行密封使其不与阀室132流体连通,从而既防止了孔F与后部体积空间144之间也防止了孔F与初级通道135之间产生流体连通。
泄放阀146在位于转向齿轮装置24下游且位于泵14上游的位置处被设置在从次级孔H延伸至液压管线27的液压管线145中。泄放阀146通过管线145的第一部分145a与孔H隔开,而管线145的第二部分145b从阀146延伸至管线27。泄放阀146具有入口孔,孔I,所述入口孔通过液压管线部分45a与孔H流体连通。泄放阀146具有排出孔,孔J,所述排出孔通过管线部分45b和管线27与贮存装置16连通。在所示实施例中,贮存装置16被设置在转向齿轮24下游和泵14上游并且将液压流体保持在相对较低的压力下。液压贮存装置16内的流体压力通过流体管线27和45b被连通至排出孔J。泄放阀146防止了流体流从孔J流至孔I且当次级体积空间144内的流体压力克服了泄放阀146的阈值压力值时允许流体流从孔I流至孔J,这将在下面进行更详细地描述。
在低压状态下,泄放阀146被关闭且防止了流体流从孔I流至孔J。如上所述,次级体积空间144通过孔口138与初级通道135流体连通。当泄放阀146被关闭且流体并未主动流动通过孔口138时,次级体积空间144中的压力将与初级通道135中的流体压力相同。因此,在如图4所示的低压状态下,次级体积空间144中的流体压力与初级通道135中的流体压力相同。在这些低压状态下,在所示实施例中以螺旋弹簧的形式存在的偏压构件142将阀构件134向前保持靠在连接配件136上。在该位置处,阀134防止通过孔E进入的流体通过旁通孔F离开而到达贮存装置16,而泄放阀146防止了流体通过孔H被排出至贮存装置16。因此,当阀134处于如图4所示的位置处时,进入孔E的所有流体通过孔G被排出且流体既不通过孔F或H进入也不通过孔F或H被排出。当然,对于所有的实际装置而言,由于在各个部件之间存在余隙,因此会固有地产生一些流体损失。
现在转而参见图5,图中示出了由转向齿轮辅助装置24在初级通道135以及孔G和E内形成的压力超出了泄放阀146的阈值压力值的高压泄放状态。(当阀构件134处于如图4所示的轴向位置处时,初级通道135中的液压流体通过连接配件136的开口端153暴露于阀构件134。)当初级通道135中的压力接近阈值压力时,这种压力增加导致泄放阀146打开从而允许流体流通过孔口138、次级体积空间144、孔H、流体管线145a、孔I、泄放阀146、孔J和流体管线145b。该流体流通过流体管线27返回贮存装置16且是通过初级通道135的总的流体流中相对较小的部分。当泄放阀146打开且允许产生该流体流时,流体将会随着流动通过孔口138而经历压力降。
孔口138相对于阀部段147、149具有相对较小的横截面积且流动通过孔口138的流体在孔口138内经历了速度的增加且随后在阀部段49中经历了速度的降低,伴随着该速度降低发生了流体压力的减小。这种利用具有相对较小的横截面积的孔口来降低主动流动通过所述孔口的液压流体压力的做法对于本领域技术人员而言是众所周知的。因此,次级体积空间144中的流体将处于比初级通道135中的流体更低的压力下。这种次级体积空间144中压力的降低使得在次级体积空间144与初级流动通道135之间形成了压力差,所述压力差允许在初级通道135中存在更高压力的流体从而克服弹簧142的偏压力并且将阀构件134从如图4所示的第一轴向位置向后推动至如图5所示的第二轴向位置。在如图5所示的第二轴向位置处,阀构件134与管形部分151的开口端153隔开且已经沿轴向进行移动从而将旁通孔F暴露于通过孔E进入的主要流体流。通过孔E进入阀120的流将因此被供给至孔G和孔F,且相当大多数的流通过孔F被转向至贮存装置16且由此限制了孔G处的流体压力。与泄放阀146相结合的控流阀构件134因此进行运转以便自动计量通过旁通孔F的过多的油流,从而防止转向齿轮辅助装置24的管线压力上升至高于预定阈值压力(即,使得压力泄放阀被146打开时所处的压力)。
当由转向齿轮辅助装置24在孔G处且在初级通道135内产生的背压下降至使得泄放阀146再次关闭的程度时,通过孔口138的流体流将被切断且后部体积空间144中的流体压力将等于初级通道135中的流体压力。结果是,弹簧142将使阀构件134再次向前偏置并由此切断通过孔F的流体流并且使阀120返回图4所示的低压状态。
压力释放阀120和泄放阀146的使用使得能够使用具有比制动辅助装置22的压力泄放值更小的压力泄放值的转向齿轮装置24。在包括具有比制动辅助装置的压力泄放值更小的压力泄放值的转向齿轮装置的液压回路中,压力释放阀120和泄放阀146将进行运转以便防止在转向齿轮辅助装置24的入口处的液压流体压力超过转向齿轮辅助装置24的压力极限值,而压力顺序阀20进行运转以便防止在制动辅助装置22的入口处的液压流体压力超过制动辅助装置24的压力极限值。通过将使得压力顺序阀20在制动辅助装置22的入口处泄放压力时所处的压力值设置成高于使得压力释放阀120和泄放阀146在转向齿轮辅助装置24的入口处泄放压力时所处的压力值,制动辅助装置22可与液压回路10中的转向齿轮辅助装置24一起使用,其中转向齿轮辅助装置24具有比制动辅助装置22的压力极限值更低的压力极限值。
应该注意到:尽管图中示出的阀室132为盲孔,但在其它可选实施例中,阀室132可以是通孔。例如,可通过带螺纹的柱塞形成与弹簧142接合的阀室132的端部,所述带螺纹的柱塞是沿轴向可调的,由此使得可通过旋转带螺纹的柱塞并调节其相对于阀口132的轴向位置从而调节由弹簧142施加的力。
在图4和图5中,泄放阀146被示作可调节泄放阀,然而,在本实用新型的其它可选实施例中,泄放阀146可以是不可调节的或者采用可调节泄放阀的其它可选形式。图5示出了比图4更为示意性的泄放阀146。
图4示出了泄放阀146的一个实施例的结构。在所示实施例中,阀146包括球阀构件148,以螺旋弹簧的形式存在的偏压构件150使球阀构件偏置至关闭位置。在图4中,阀构件148位于第一位置处,在该位置处,所述阀构件使阀146关闭并且防止流体流通过其中,而在图3中,阀构件148已经偏置离开了其阀座到达第二打开位置,这允许流体流通过阀46。弹簧150与带螺纹的柱塞152可操作地联接并且使球148朝向如图4所示的所述球的第一或关闭位置偏置,所述可操作地联接是通过使弹簧150在其与球148相对的端部上与柱塞152接合来实现的。柱塞152具有螺旋螺纹162,所述螺旋螺纹与阀146的阀体上相应的螺纹接合。通过调节柱塞152的位置,可从外部调节由弹簧150施加在球148上的偏压力并且因此调节打开阀146所需的流体压力,由此允许从外部调节使得在转向齿轮辅助装置24的入口处泄放流体压力时所处的控制压力。换句话说,阀146限定出对于打开阀146而言选择性可变的阻力,该选择性可变的阻力是由在孔E(阀146的入口孔)处的流体压力与孔F(阀146的排出孔)处的流体压力之间的压力差以及弹簧150的偏压力决定的。通过对带螺纹的柱塞152进行重新定位而对由弹簧150施加的偏压力进行调节且因此也调节了打开阀146的阻力以及使得阀20使流体转向通过旁通孔C所处的阈值压力。
正如从上面提供的描述中显然清楚地那样,液压回路10包括串联布置的且按顺序设置的液压泵14、压力顺序阀20、制动助力器装置22、压力释放阀120、转向齿轮装置24和贮存装置16。当阀20并未使流体流的一部分转向通过孔C而绕过制动助力器装置22时,正如当制动助力器22产生了相对较高的背压时所发生的情况那样,从泵14排出的流体流中的相当大多数流体流将沿初级流动路径11流动,所述初级流动路径从泵14的出口进行延伸、延伸通过排出管线18、沿初级流动通道35从孔A延伸通过阀20到达孔B、通过液压管线19到达制动助力器22并且通过液压管线125到达压力释放阀120。当阀120并未将高压流体释放通过孔F时,正如当转向齿轮装置24产生了相对较高的背压时所发生的情况那样,管线125中的流体流中的相当大多数流体流将继续沿初级流动路径11流动,所述初级流动路径进一步沿初级流动通道135从孔E延伸通过阀120到达孔G、延伸通过液压管线123到达转向齿轮24、延伸通过液压管线27到达贮存装置16并且随后到达泵14的入口,在所述入口中循环重复进行。如上所述,当制动助力器22上游的压力升高至第一阈值时,阀20将使阀20处的流体流分裂,所述流体流的一部分被连通至制动助力器22上游的初级流动路径中的孔B且流体流的另一部分被转向通过旁通孔C到达液压管线25,所述液压管线使流体连通至液压管线125中的位于制动助力器22下游且位于压力释放阀120(和转向齿轮装置24)上游的初级流动路径中的点。相似地,当转向齿轮24上游的压力升高至第二阈值时,阀120将使阀120处的流体流分裂,所述流体流的一部分被连通至转向齿轮24上游的初级流动路径中的孔G且流体流的另一部分被转向通过旁通孔F到达位于转向齿轮24下游且位于泵14上游的初级流动路径11中的点。当阀120使流体转向通过旁通孔F时,相对少数量的流体还将流动通过孔H、管线145a、泄放阀146、管线145b到达管线27。
尽管上面已经结合将转向齿轮辅助装置与制动辅助装置组合在一起的液压系统对本实用新型进行了描述,但本实用新型还可用于其它液压应用。例如,采用单个液压流体泵来为转向辅助装置的流体马达和与散热器冷却风机相关联的第二流体马达提供动力是已公知的做法。例如,在美国专利No.5,802,848中披露了一种具有转向齿轮辅助装置和散热器冷却风机的系统,所述散热器冷却风机具有由单个液压流体泵提供动力的流体马达,所述美国专利在此作为参考被引用。在本实用新型的其它可选实施例中,可采用本文披露的压力顺序阀和压力释放和泄放阀装置以便有利于使用单个液压流体泵来既为转向齿轮辅助装置的流体马达又为散热器冷却风机的流体马达提供动力。
此外,本实用新型的系统中的压力顺序阀以及压力释放和泄放阀装置可被用来控制与两个液压装置(例如制动辅助装置、转向齿轮辅助装置、具有流体马达的散热器风机或其它液压装置)或者两条液压回路相关联的流体流,其中压力顺序阀以及压力释放和泄放阀装置以及两条相关联的液压装置或回路形成了更大的复杂液压回路的一部分。
在其它的实施例中,可在没有压力顺序阀的情况下将本文所述的压力释放和泄放阀装置用于液压回路中。例如,本文所述的压力释放和泄放阀装置可用于整合的液压回路中,所述整合的液压回路既具有制动辅助装置又具有转向齿轮辅助装置但不具有压力顺序阀。在这种回路中,压力释放和泄放阀装置可使得能够利用具有比制动辅助装置的压力泄放值更低的压力泄放值的转向齿轮辅助装置或者简单地在超过预定值时在转向齿轮装置的入口处泄放液压流体的压力的转向齿轮辅助装置。此外,可在用于转向齿轮辅助装置的常规液压回路中采用本文所述的压力释放和泄放阀装置,所述常规液压回路不包括任何其它液压装置来限制转向齿轮辅助装置的入口处的液压流体压力。
还有可能将压力释放阀120和泄放阀146用于具有设置在泵14附近的贮存装置和设置在阀120、146附近的远程贮存装置或集存装置的液压回路中。这种利用两个贮存装置的做法不仅将液压流体的贮池定位在泵14和阀120、146附近而且还可用来增加液压回路中的液压流体总量并且由此提高回路内的液压流体的吸热能力。
尽管本实用新型已经被描述为具有典型设计,但可在本实用新型披露内容的精神和范围内对本实用新型作出进一步变型。本申请因此旨在利用其一般原理覆盖本实用新型的任何变型、效用或适应性改变。