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液压助力转向装置

摘要

液压动力转向装置1的布置：阻尼控制阀10被设置在液压油回路8和9之中，以此来连接齿轮箱中的油路切换阀11和含有左右两个油室的动力缸6。阻尼控制阀10是一个阻尼控制阀。 阻尼控制阀10的控制油室21与液压油供给通路18相连，从而连接由发动机驱动的转向油泵13和油路切换阀11。背压室17与工作油循环路径19相连，同时连接油路切换阀11和转向油罐12。在连接油路22和20上设置有节流孔27和28，使得当转向油泵13的排出油压上升时，阻尼控制阀10的打开程度增加。

2个要求，5张图纸

美国专利 2003年2月18 图1（共5张） US 6,520,278 B2

图 1

美国专利 2003年2月18 图2（共5张） US 6,520,278 B2

图 2

美国专利 2003年2月18 图3（共5张） US 6,520,278 B2

图 3

美国专利 2003年2月18 图4（共5张） US 6,520,278 B2

图 4

排放量

泵的转速

美国专利 2003年2月18 图5（共5张） US 6,520,278 B2

图 5

液压助力转向装置

这是国际申请PCT / JP99 /03753的371号，国际申请日期为1999年7月12日。

技术领域
本发明涉及一种车辆用液压装置动力转向装置，该装置具有阻尼控制阀。特别地，本发明涉及液压动力转向装置，其中所述阻尼效果可根据发动机的转数不同而改变，使得车辆在低速范围内的转向随动性表现有所提高，同时改进了车辆在高速情况下的转向稳定性。

背景技术
按照惯例，日本实用新型申请公开专利No.2-49109公开了一种液压动力转向装置，使用这种装置的汽车含有一个阻尼控制阀，阻尼控制阀通过液压油回路和齿轮箱中的通道选择阀相连，以此来连接齿轮箱中的油路切换阀和含有左右两个油室的动力缸。

如结构图5所示，在该装置中，液压油回路08和09和一个油路切换阀011相连接，并由此连接具有左右两个油室的动力缸06，而油路切换阀容纳在液压动力转向装置01的齿轮箱中。动力缸06通过止回阀010a来提供动力，止回阀010a仅允许油液从油路切换阀011流向30左右油室和节流止回阀010b，节流止回阀010b，其具有初始负载并且仅允许油液从油室流向油路切换阀011。止回阀010a、010a和节流止回阀010b、010b各包含一个阻尼控制阀。

转向油泵013作为液压源，它的作用是向动力缸06供给工作油的。其结构主要包括流量控制阀、安全阀和固定节流孔，这些不同的部件通过协作来允许液压油根据发动机转数按照一定特性的排出量排出，主要特性规律如图4所示。

换句话说，液压油的油压在逐渐增加并基本上达到某个恒定高压，同时转向油泵013的转数在预定的某个低转速N的范围内，此时液压油会排出。当转向油泵013的转数超过转速N时，液压油排出其量逐渐减少并且达到基本上恒定的低水平。其中转向油泵013经由变速机构与图中未标出的发动机的曲轴连接，并且以与发动机的转速相同的转速旋转。

由于上述传统的液压动力转向装置01中的阻尼控制阀不具有产生摩擦的部分，因此转向回正时的手感表现十分优秀。 此外，由于每个节流止回阀010b，010b具有初始负载，所以即使用作动力缸06的活塞杆的齿条轴04试图由于轮胎的不平衡等而稍微振荡，由于从左右油室到油路切换阀011的工作油液被限制，因此齿条轴04几乎不移动。因此，可以防止转向盘上的轻微振荡，也就是摆振现象。从这个角度看，附图标记012是一个转向油罐。

然而，由于传统的阻尼控制阀具有恒定的阻尼效果，而不管发动机的转数（转向油泵的转数）和车辆行驶的速度，在发动机处于低速旋转和车辆低速行驶的时候，并不应该具有太大的阻尼效应。 实际上阻尼器的效果与上述理想情况完全相反。 然而，在过去并不能根据所需要的程度来调节阻尼器效应。 为此，非常有必要改善转向盘的转向跟随性能，特别是在车辆的低速工况时。

发明内容

本发明涉及一种解决上述问题的液压动力转向装置。本发明提供一种液压动力转向装置，其构造特点是在液压油回路中设置阻尼控制阀，用于将油路切换阀连接到齿轮箱内具有左右油腔的动力气缸中，其特征在于：所述阻尼控制阀由滑阀构成。滑阀的控制油室与用于连接由发动机驱动的转向油泵的液压油供给通道连接，以便用油路切换阀排出工作油。 其背压室与用于连接油路切换阀和储液箱的工作油循环路连接。 在连接油路中分别设置有节流孔，当转向油泵的排出油压上升时，滑阀的开度增大。

由于本发明如上所述构成，由滑阀组成的阻尼控制阀处于液压油路中，它的作用是连接油路切换阀和具有左右两油室的动力缸，另外由滑阀所所构成的控制油室与工作油液供给通路连接，这样就进一步连接了转向油泵和油路切换阀。滑阀的背压室与用于连接油路切换阀和储液箱的工作油循环路连接。滑阀可以根据转向油泵的排出油压变化而改变阀的开度，当由发动机驱动以排出液压油的转向油泵的油压升高时，滑阀的开度增大。

由此看出，当发动机的转数较低时，由其驱动的转向油泵的转数也较低，并且基于动力转向的特性图，此时液压油的排出量会增加，当车上的转向盘被转动时，液压油的排出压力便会上升。最后的结果就是阻尼控制阀的打开增加，因此液压油回路被更大程度地打开。由此带来的影响就是液压油更容易流过回路，阻尼控制阀的阻尼效果减弱，因此车辆在低速工况下的转向随动性能得到提高，使得操作者感觉到转向的轻便性。

另外，在发动机的转数高时，由发动机驱动的转向油泵的转数也较高，并且基于动力转向的特性图，液压油的排出量变小的情况下 ，即使此时对转向盘施加转向，液压油的排出压力不会上升太多。 结果就是，阻尼控制阀的打开变小，使得液压油回路打开程度较小。结果，液压油难以通过回路流动，由此显现了阻尼控制阀的阻尼效果。然后，在车辆的高速范围中转向盘的转向跟随性降低，并且方向盘在中立位置的不稳定性降低，使得操作者感觉到转向的稳定性。

而且在这种情况下，由于阻尼控制阀显示基本阻尼效应，轻微振荡（振动现象）会在车辆行驶时经由动力缸的活塞杆（齿条轴）从车轮传递到转向盘。 此外，还抑制了当车轮行驶到岩石等上时发生的所谓的反冲现象从而导致转向盘以相反的方式旋转，由此提高了转向时的舒适性。

另外，由于节流孔被分别布置在连接油路中，以用于连接阻尼控制阀（滑阀）的控制油室和工作油供给通路，同时也处于将背压室与工作油循环油路相连接的油路中，上述工况下阻尼控制阀的阀芯的滑动运动减慢。 结果，当转向盘返回到其中间位置时，特别是在车辆的低速范围内，转向盘可以在产生阻尼效果之前返回，从而使得操作者感到转向更轻便。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的液压动力转向装置的整体结构图。

图2是部分剖开的示意性结构图，标示出了图1的液压动力转向装置。

图3是图2的局部放大图。

图4是图1的液压动力转向装置中的转向油泵的特性图。

图5是表示现有例子的图。

实施本发明的最佳方式

下面将描述图1到图4所示的本发明的一个实施例。

图1是本实施方式的液压动力转向装置的整体结构图， 图2是图1的液压动力转向装置的局部剖视结构示意图。图3是图2的局部放大图。 图4是图1的液压动力转向装置中的转向油泵的特性图。

如图1所示，液压动力转向装置1根据本实施例是齿条和齿轮型动力转向装置。在该装置中，与未图示的车辆的转向盘连接的是输入轴2，经由未图示的切换阀5的壳体部3a的扭力杆与未图示的输出轴（小齿轮轴）连接， 齿条轴4上面相啮合的齿条和齿轮是输出轴的组成结构之一，它们都容纳在齿轮箱3的齿条轴动力缸壳体部件3b中，部件左右滑动的情况如图1所示。

齿条轴4的两端分别与一对左右拉杆5,5连接。齿条轴4的中间部分与动力缸6中的活塞7相连接，动力缸6位于齿条轴动力缸壳体部件3b中。 因此，齿条轴4同时作为活塞7的活塞杆。

在齿轮箱3的切换阀壳体部件3a中收纳有油路切换阀11（回转阀：参照图2）。油路切换阀11根据扭杆的扭转量而改变开阀程度，换句话说，输入轴2和输出轴之间的旋转圈数有相关的差值。液压油的传输路径是从作为工作油压源头的转向油泵13开始，经过工作油供给通路18到达动力气缸6的左右油室之一，再通过左缸油路8或者右缸油路9，然后从动力缸6的左右油室中的另一个传输到右气缸油路9或左气缸油路8，再经由通道19回到转向油罐12中，并不断循环下去。

转向油泵13经由传动机构与发动机的曲轴（未示出）连接，并且以和发动机的转数相等的转数旋转。如图2所示，转向油泵13有一个流量控制阀23、一个安全阀24、和一个固定节流孔25。它们的配合使液压油的排出量按照图4所示的根据转数特性图排出。特性图与常规转向油泵13的特性图一样。

因此，当输出轴的小齿轮与齿条啮合，并且齿条轴4左右移动时，系杆5,5根据齿条轴4的左右移动而一体地左右移动，然后左右轮被转向。 液压油会根据发动机的转速从转向油泵13排出，并且由油路切换阀11选择性地进行控制，然后被供给到动力缸6的右油室和左油室中的一个。结果就是活塞7、齿条轴4和拉杆5,5一体地向左右移动，使得左右车轮能基于转向辅助力执行叠加转向。

这里， 如图1所示，齿轮箱3上的3a部件上是切换阀壳体，阻尼控制阀10安装在壳体内部。

如图2和图3中的细节所示，阻尼控制阀10包括滑阀，该滑阀横跨连接油路切换阀11与动力缸6的左右油室的左右气缸油路（液压回路）8和9。 阻尼控制阀10可以打开或关闭这些油液通道，以便能够调节阻尼效果。

因此，当从阻尼控制阀10到动力缸6的连接油路8和9节流使得阻尼效果增强时，即使在车辆行驶过程中，振动从车轮传递到动力缸6时，由于活塞7和齿条轴4的左右运动被抑制， 因此能够抑制振动经由齿条轴4向未图示的转向盘传递。 结果就是可以防止摆振现象的发生，使得转向盘的轻微振动可以被避免。

此外，当车轮行驶到岩石等上时转向盘会以相反的方式旋转，发生所谓的反冲现象，此现象也可以由于类似的原因而被防止。结果就是提高了转向的舒适性。

上述阻尼控制阀10的阻尼效果可以根据发动机的转速变化而产生相应的改变，具体规律我们后面会说到。

下面将说明详细的结构和阻尼控制阀10的功能以及现有例子的实际效果。

如图3所示，阻尼控制阀10被容纳在阀壳体（套筒）26的阀芯容纳孔16中，它通过弹簧15在一个方向（图3中的向左方向）上将力施加到阀芯14上，而阀芯14的中心部14a的两侧分别有圆形U形槽14b和14c。

左右缸油路8和9通过分开的开口8a和9a将阻尼控制阀10和动力缸6相连接，而且圆形U形槽14b和14c能根据连接油路8和9的端口部分8a、9a的重叠程度调节与左右缸油路8和9连接部分的开度大小。

在图3中的阀芯容纳孔16的左端有控制油室21，用于使阻尼控制阀10的阀芯14移动的液压油压被施加到控制油室21。 控制油室21经由油路22和供给通路18与转向油泵13的排出侧连接。阀芯容纳孔16的右端含有背压室17，被压室中包括有弹簧15，它通过油路20和循环通道19与转向油罐12连接。固定节流孔27和28分别设置在油路22和20的中间靠近阀壳体26的位置。

因此，在发动机处于低转速、同时转向油泵13的转速也低于N转（如图4中的特性图）的情况下，当转向盘被转动时，在油路分配阀11处发生节流作用，使液压油的排出压力升高。结果，高压力的液压油被施加到阻尼控制阀10里面的的控制油室21，使得图2中的阀芯14克服弹簧15的阻力而向右移动。

结果，由于阀芯14的圆形U形槽14b和14c在连接左右缸油道8和9在端口部8a和9a上重叠的方向上移动更大的量，因此连接左右缸油路8、9打开得更多（阻尼控制阀10的开度相对较大，因此，工作油容易流过油路，阻尼控制阀10的阻尼效果减弱）。

当阻尼控制阀10的阻尼作用以这种方式削弱时，齿条轴4的左右运动变得平滑，因此转向盘的转向变轻。结果就是更容易执行转向，使得转向跟随性能改善。此外，由于转向盘回正时的追踪性能也得到改善，因此操作者感觉转向轻便。该机构正常的动力辅助就是以这种方式来执行。

此外，当转向盘回正时，阻尼控制阀10的阀芯14的运动由于孔27和28的作用而减慢。 结果，在阻尼控制阀10开始显示阻尼效果之前，转向盘可以快速返回到其中间位置，因此操作者感觉转向变轻。

在这种情况下，在车辆行驶时，从车轮（未示出）传递到动力缸6的轻微振荡会通过齿条轴4的左右运动被稍微传递到转向盘上，此时会发生摆振现象。 但是由于发动机以低速旋转，所以没有问题。

然后，在发动机的转速高而且转向油泵13的转速也高于图4的特性转速N的情况下，此时液压油的排出量相对较小，即使在油路选择阀11进行节流动作时转动转向盘，液压油的排出压力不会上升太多。 结果，低压力的液压油被施加到阻尼控制阀10的控制油室21，然后阀芯14由于弹簧15的作用力而向左移动（如图2）。

然后，由于阀芯14的圆形U形槽14b和14c的移动方向从端口部8a和9a远离左右缸油道8和9，此时左右缸油道8和 9被节流（阻尼控制阀10的打开相对小），因此液压油以一个相对低的速率流动通过这些油道，从而增强了阻尼控制阀10的阻尼效果。

当阻尼控制阀10的阻尼作用以这种方式增强，齿条轴4便不能平滑地左右移动。 结果就是转向盘转向变重，导致难以执行转向，使得

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