一种应急式双回路转向助力系统

摘要

一种应急式双回路转向助力系统，包括主油罐，主油罐通过主转向泵连通转向机及转向助力缸构成转向主系统，还包括副油罐，副油罐通过应急泵和应急阀连通转向机及转向助力缸构成转向应急系统，转向应急系统能够使得在转向主系统出现故障无法正常工作时保证给转向机的供油从而维持其正常工作，本发明在发动机和主转向系统出现任何故障时，都能保证行走车辆具备转向能力，改善重型车辆的转向性能，特别是超载状态下的转向性能，同时提高转向油泵的使用寿命，通过验证，同种车辆，装配不同的转向系统，系统寿命提高了2倍以上。

权利要求

1.一种应急式双回路转向助力系统，包括主油罐（29），主油罐（29）通过主转向泵（28）连通转向机（33）及转向助力缸（27）构成转向主系统，还包括副油罐（30），副油罐（30）通过应急泵（31）和应急阀（32）连通转向机（33）及转向助力缸（27）构成转向应急系统；所述应急阀（32）上有主泵进油口（P）、应急泵进油口（P2）、回油口（T）以及出油口（A），主泵进油口（P）接主转向泵（28）的出口，应急泵进油口（P2）接应急泵（31）的出口，回油口（T）回接至副油罐（30），出油口（A）接转向机（33），其特征在于，所述应急泵（31）包括与偏心减速机构依次连接的前泵体（45）、中泵体（46）和后泵体（47），后泵体（47）上设置连通至偏心减速机构的进油口（49），所述中泵体（46）上有多个径向孔（48），每个径向孔（48）内分别设置一个柱塞（34）组成泵油子系统，柱塞（34）底部与偏心减速机构的偏心外圆配合，柱塞（34）的内孔中设置柱塞弹簧（35），堵头（36）设置在径向孔（48）端部将柱塞（34）和柱塞弹簧（35）封入孔中，所述泵油子系统的出口设置于中泵体（46）的端面上且在端面上出口位置设置封油片（37），封油片（37）与碟形弹簧（38）配合装配在后泵体（47）端面的环形槽（39）内，环形槽（39）与设置在后泵体（47）上的出油口（40）连通。

2.根据权利要求1所述的应急式双回路转向助力系统，其特征在于，所述偏心减速机构包括偏心轴（41），偏心轴（41）的偏心外圆上装配衬套（42），衬套（42）外装配外轴套（43），所述外轴套（43）与中泵体（46）及柱塞（34）配合。

3.根据权利要求2所述的应急式双回路转向助力系统，其特征在于，所述进油口（49）与偏心轴（41）的偏心外圆相交的截面上设置薄壁小孔（44），形成通油单向阀。

4.根据权利要求1所述的应急式双回路转向助力系统，其特征在于，所述应急阀（32）包括阀体（2），阀体（2）的中部设置横向的主阀芯（6），主阀芯（6）外侧面上垂直于其长度方向依次开有间隔的第一凹槽（601）和第二凹槽（602），第一凹槽（601）上有导通至主阀芯（6）内部的小孔（603），主阀芯（6）靠近第二凹槽（602）的一端通过第一弹簧（5）接小单向阀（25），另一端为主泵进油口（P），主阀芯（6）的下侧设置大单向阀（26），大单向阀（26）的底端为出油口，小单向阀（25）与大单向阀（26）之间有通路，阀体（2）内开有与主阀芯（6）同轴的第一环形槽（201）、第二环形槽（202）和第三环形槽（203），第一环形槽（201）对应大单向阀（26）的顶端，第二环形槽（202）接应急泵进油口，第三环形槽（203）接回油口，所述第一凹槽（601）、第二凹槽（602）、第一环形槽（201）、第二环形槽（202）和第三环形槽（203）的尺寸满足：当第一弹簧（5）被压缩，第二环形槽（202）、第二凹槽（602）以及第三环形槽（203）形成导通腔，第一环形槽（201）与第一凹槽（601）形成导通腔；当第一弹簧（5）为正常状态，第二环形槽（202）与第一环形槽（201）形成导通腔。

5.根据权利要求4所述的应急式双回路转向助力系统，其特征在于，所述主阀芯（6）内部设置小直径通油孔（604），小直径通油孔（604）的直径由设定的切换流量以及第一弹簧（5）的弹性决定。

6.根据权利要求4所述的应急式双回路转向助力系统，其特征在于，所述小孔（603）有三个，均匀设置于同一截面上。

7.根据权利要求4所述的应急式双回路转向助力系统，其特征在于，所述大单向阀（26）包括倒锥形阀芯（17），倒锥形阀芯（17）的锥面下部外径上套接有与其阀座（20）配合的第二弹簧（21）。

说明书

一种应急式双回路转向助力系统

技术领域

[0001] 本发明属于液压转向系统，涉及汽车应急转向系统，具体涉及一种应急式双回路转向助力系统。

背景技术

[0002] 随着汽车工业的发展，汽车载重质量的增加，现有液压转向系统在正常工作情况下能够满足GB17675标准及欧盟标准EN 71/311/EEC，但当系统耐久性下降或失效情况下，汽车转向失效，不符合上述标准要求，且极易发生安全事故。

发明内容

[0003] 为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应急式双回路转向助力系统，实现液压转向系统安全保护，从而延长系统寿命。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0005] 一种应急式双回路转向助力系统，包括主油罐29，主油罐29通过主转向泵28连通转向机33及转向助力缸27构成转向主系统，还包括副油罐30，副油罐30通过应急泵31和应急阀32连通转向机33及转向助力缸27构成转向应急系统。

[0006] 所述应急阀32上有主泵进油口P、应急泵进油口P2、回油口T以及出油口A，主泵进油口P接主转向泵28的出口，应急泵进油口P2接应急泵31的出口，回油口T回接至副油罐30，出油口A接转向机33。

[0007] 所述应急泵31包括以偏心减速机构依次连接的前泵体45、中泵体46和后泵体47，后泵体47上设置连通至偏心减速机构的进油口49，所述中泵体46上有多个径向孔48，每个径向孔48内分别设置一个柱塞34组成泵油子系统，柱塞34底部与偏心减速机构的偏心外圆配合，柱塞34的内孔中设置柱塞弹簧35，堵头36设置在径向孔48端部将柱塞34和柱塞弹簧35封入孔中，所述泵油子系统的出口设置于中泵体46的端面上且在端面上出口位置设置封油片37，封油片37与碟形弹簧38配合装配在后泵体47端面的环形槽39内，环形槽39与设置在后泵体47上的出油口40连通。

[0008] 所述偏心减速机构包括偏心轴41，偏心轴41的偏心外圆上装配衬套42，衬套42外装配外轴套43，所述外轴套43与中泵体46及柱塞34配合。

[0009] 所述进油口49与偏心轴41的偏心外圆相交的截面上设置薄壁小孔44，形成通油单向阀。

[0010] 所述应急阀25包括阀体2，阀体2的中部设置横向的主阀芯6，其特征在于，主阀芯6外侧面上垂直于其长度方向依次开有间隔的第一凹槽601和第二凹槽602，第一凹槽601上有导通至主阀芯6内部的小孔603，主阀芯6靠近第二凹槽602的一端通过第一弹簧
5接小单向阀25，另一端为主转向泵进油口，主阀芯6的下侧设置大单向阀26，大单向阀26的底端为出油口，小单向阀25与大单向阀26之间有通路，阀体2内开有与主阀芯6同轴的第一环形槽201、第二环形槽202和第三环形槽203，第一环形槽201对应大单向阀26的顶端，第二环形槽202接应急泵进油口，第三环形槽203接回油口，所述第一凹槽601、第二凹槽602、第一环形槽201、第二环形槽202和第三环形槽203的尺寸满足：当第一弹簧5被压缩，第二环形槽202、第二凹槽602以及第三环形槽203形成导通腔，第一环形槽201与第一凹槽601形成导通腔；当第一弹簧5为正常状态，第二环形槽202与第一环形槽201形成导通腔。

[0011] 所述主阀芯6内部设置小直径通油孔604，小直径通油孔604的直径由设定的切换流量以及第一弹簧5的弹性决定。

[0012] 所述小孔603有三个，均匀设置于同一截面上。

[0013] 所述大单向阀26包括倒锥形阀芯17，倒锥形阀芯17的锥面下部外径上套接有与其阀座20配合的第二弹簧21。

[0014] 所述回油口位置设置第三堵头11，第三堵头11内侧设置第三弹簧10，第三弹簧10接钢球8的一侧，在出油通路上位于钢球8的另一侧设置压力传感器23。

[0015] 本发明应急转向系统在发动机和主转向系统出现任何故障时，都能保证行走车辆具备转向能力，改善重型车辆的转向性能，特别是超载状态下的转向性能，同时提高转向油泵的使用寿命，通过验证，同种车辆，装配不同的转向系统，系统寿命提高了2倍以上。

附图说明

[0016] 图1为本发明结构示意图。

[0017] 图2为本发明所用一种应急泵结构示意图。

[0018] 图3为图2后泵体结构示意图。

[0019] 图4为图2中泵体结构示意图。

[0020] 图5为图2中的A-A向和B-B向视图下的进出油线路，偏心轴逆时针旋转。

[0021] 图6为图2中的A-A向和B-B向视图下的进出油线路，偏心轴顺时针旋转。

[0022] 图7为本发明所用一种应急阀结构示意图。

[0023] 图8为图7主阀芯结构示意图。

[0024] 图9为图7阀体结构示意图。

[0025] 图10为图7倒锥形阀芯结构示意图。

[0026] 图11为图7压力传感器安装位置示意图。

[0027] 图12为主转向泵正常工作时本发明的液压原理图。

[0028] 图13为主转向泵不正常工作时本发明的液压原理图。

[0029] 图中附图标记的含义：

[0030] 1—第一堵头；2—阀体；3—第一密封圈；4—第四堵头；5—第一弹簧；6—主阀芯；7—第五堵头；8—钢球；9—钢球座；10—第三弹簧；11—第三堵头；12—第三垫片；13—第一卡圈；14—第二堵头；15—第二密封圈；16—第一垫片；17—倒锥形阀芯；18—挡圈；
19—第二卡圈；20—阀座；21—第二弹簧；22—第二垫片；23—压力传感器；24—隔离套；
25—小单向阀；26—大单向阀；27—转向助力缸；28—主转向泵；29—主油罐；30—副油罐；
31—应急泵；32—本发明应急阀；33—转向机；34—柱塞；35—柱塞弹簧；36—堵头；37—封油片；38—蝶形弹簧；39—环形槽；40—出油口；41—偏心轴；42—衬套；43—外轴套；
44—薄壁小孔；45—前泵体；46—中泵体；47—后泵体；48—径向孔；49—进油口；201—第一环形槽；202—第二环形槽；203—第三环形槽；601—第一凹槽；602—第二凹槽；603—小孔；604—小直径通油孔。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

[0032] 如图1所示，本发明一种应急式双回路转向助力系统，包括主油罐29，主油罐29通过主转向泵28连通转向机33及转向助力缸27构成转向主系统，还包括副油罐30，副油罐30通过应急泵31和应急阀32连通转向机33及转向助力缸27构成转向应急系统，转向应急系统能够使得在转向主系统出现故障无法正常工作时保证给转向机33的供油从而维持其正常工作。

[0033] 上述的应急阀32上有主泵进油口P、应急泵进油口P2、回油口T以及出油口A，主泵进油口P接主转向泵28的出口，应急泵进油口P2接应急泵31的出口，回油口T回接至副油罐30，出油口A接转向机33。

[0034] 当系统正常工作时：

[0035] 主转向泵28输出油液进应急阀32的主泵进油口P，从出油口A出，通入转向机33及转向助力缸27支持系统工作，应急泵31输出油液进应急阀32的应急泵进油口P2，从回油口T出，回副油罐30。

[0036] 当系统应急工作时：

[0037] 当主转向泵28出现故障时，主转向泵28输出油液进应急阀32的主泵进油口P，从出油口A出（因为故障，该部分油液的量很小），应急泵31输出油液进应急阀32的应急泵进油口P2，从出油口A出，两泵油液同时通入转向机33及转向助力缸27支持系统工作，确保系统正常工作。

[0038] 如图2所示，为本发明所用应急泵31的一种具体结构，包括以偏心减速机构依次连接的前泵体45、中泵体46和后泵体47，其中前泵体45和后泵体47都通过伸出凸圆装入到中泵体46的中部孔中，三个泵体用螺栓并紧，组成泵的基本支撑结构。

[0039] 如图3所示，为本发明所用应急泵31后泵体47结构示意图，其一端有进油口49和出油口40，另一端有环形槽39，进油口49与偏心轴41的偏心外圆相交的截面上设置薄壁小孔44，形成通油单向阀。

[0040] 如图4所示，为本发明所用应急泵31中泵体46结构示意图，其上有八个径向孔48，相应形成八个泵油子系统，其中相邻的四个径向孔48在一个竖直面上，另四个径向孔
48在另一个竖直面上，每个径向孔48内分别设置一个柱塞34组成泵油子系统，相应形成八个泵油子系统。

[0041] 偏心减速机构包括偏心轴41，偏心轴41的偏心外圆上装配衬套42，衬套42外装配外轴套43，三者组成偏心减速机构。前泵体45内设置油封，油封的内孔与偏心轴41配合，外圆与前泵体45配合，偏心轴41轴端台阶处装配前垫片支撑前轴承，前轴承套接在偏心轴41的轴端，位于前泵体41内；偏心轴41与后泵体47接触一端的台阶轴肩面处设置后垫片，后垫片一端面与偏心轴41肩面贴合，另一端面与后泵体47凸圆端面贴合；同时，偏心轴41的偏心圆两侧轴上分别设置后轴承，后轴承分别与前泵体45和后泵体47配合，从而实现偏心减速机构与前后泵体的连接配合。

[0042] 进油口49连通至偏心减速机构，柱塞34底部与偏心减速机构的偏心外圆配合，柱塞34的内孔中设置柱塞弹簧35，堵头36设置在中泵体46径向孔端部将柱塞34和柱塞弹簧35封入孔中，支撑柱塞34和柱塞弹簧35。偏心轴41上的外轴套43与柱塞34配合，实现与中泵体46的连接配合。泵油子系统的出口设置于中泵体46的端面上且在端面上出口位置设置封油片37，封油片37与碟形弹簧38配合装配在后泵体47端面的环形槽39内，组合成盘式结构单向阀，环形槽39与设置在后泵体47上的出油口40连通，而进油口49与偏心轴41的偏心外圆相交的截面上设置薄壁小孔44，形成通油单向阀。

[0043] 本发明所用应急泵31油路进出路线为：油从进油口49进入泵体，再由薄壁小孔44进入泵油子系统，接着从泵油子系统的出口经环形槽39和出油口40排出。

[0044] 如图5所示，当偏心轴41逆时针旋转时，柱塞34在偏心轴41偏心外圆的作用下，偏心轴41偏心外圆大直径一侧四个柱塞34密封体积变大，液压油在大气压力下通过封油片37与碟形弹簧38被压入柱塞34上端，在偏心外圆小直径一侧四个柱塞34密封体积变小，油液通过封油片37与碟形弹簧38被压出。

[0045] 如图6所示，当偏心轴41顺时针旋转时，柱塞34在偏心轴41偏心外圆的作用下，偏心轴41偏心外圆大直径一侧四个柱塞34（逆时针旋转时密封体积变小的四个）密封体积变大，液压油在大气压力下通过封油片37与碟形弹簧38被压入柱塞34上端，在另一侧四个柱塞34（逆时针旋转时密封体积变大的四个）密封体积变小，油液通过封油片37与碟形弹簧38被压出。

[0046] 如图7所示，为本发明所用应急阀32的一种具体结构，在阀体2的中部设置横向的主阀芯6，主阀芯6靠近第二凹槽602的一端通过第一弹簧5接小单向阀25，另端用第一卡圈13限位接主转向泵进油口，组成换向与控制子系统。主阀芯6的下侧设置大单向阀26，大单向阀26的底端为出油口，小单向阀25与大单向阀26之间有通路，需要用第一堵头
1堵住加工所用的工艺孔，用第二堵头14配合第二密封圈15，堵住安全阀孔，同样，在回油通路上，用第五堵头7堵住加工所用的工艺孔。而在小单向阀25的阀座一端，直接连接第四堵头4，第四堵头4同时还起到支撑阀座的作用，第四堵头4配合第一密封圈3，堵住此处的安全阀孔。

[0047] 如图8所示，为本发明所用应急阀32的主阀芯6结构示意图，主阀芯6外侧面上垂直于其长度方向依次开有间隔的第一凹槽601和第二凹槽602，第一凹槽601更靠近主转向泵进油口P，第一凹槽601上有导通至主阀芯6内部的三个小孔603，主阀芯6内部设置小直径通油孔604，主阀芯6内部呈现为由小直径通油孔604连通的两个腔，本实施例中，直接连通主转向泵进油口P的为右腔，另一个为左腔，小直径通油孔604的直径由设定的切换流量以及第一弹簧5的弹性决定。

[0048] 如图9所示，为本发明所用应急阀32的阀体2结构示意图，阀体2内开有相互平行的第一环形槽201、第二环形槽202和第三环形槽203，第一环形槽201对应大单向阀26的顶端，第二环形槽202接应急泵进油口P2，第三环形槽203接回油口T。

[0049] 如图10所示，本发明所用应急阀32的大单向阀26包括倒锥形阀芯17，倒锥形阀芯17的锥面下平面上设置第一垫片16和第二垫片22，然后在锥面下部外径上套接第二弹簧21，阀座20上有圆杆，圆杆伸入倒锥形阀芯17锥面下部的内孔中，第二弹簧21与阀座20配合，使得锥形阀芯17可以沿着其轴向往复运动，实现启闭，阀座20的底端依次设置挡圈18和第二卡圈19，对大单向阀26进行限位。小单向阀25与大单向阀26结构基本一致。

[0050] 如图11所示，在本发明应急阀32的回油口T位置设置第三堵头11，第三堵头11与阀体2之间有第三垫片12，第三堵头11有内孔，其中安装第三弹簧10，钢球8安装于钢球座9上，钢球座9底部设计有凸台，凸台伸入至第三弹簧10的孔中实现与第三弹簧10的紧配，在出油通路上位于钢球8的另一侧设置压力传感器23，压力传感器23上应该有隔离套24进行一定的保护。在设定的切换流量情况下，如果主转向泵为转向机供油，则钢球8与压力传感器23基本不接触，如果应急泵为转向机供油，则钢球8在第三弹簧10的回弹力作用下向压力传感器23施加一定压力使其工作，以上结构形成报警子系统。

[0051] 上述第一凹槽601、第二凹槽602、第一环形槽201、第二环形槽202和第三环形槽203的尺寸满足：当第一弹簧5被压缩，第二环形槽202、第二凹槽602以及第三环形槽203形成导通腔，第一环形槽201与第一凹槽601形成导通腔；当第一弹簧5为正常状态，第二环形槽202与第一环形槽201形成导通腔。

[0052] 本发明的切换功能是通过主阀芯6的换向动作实现的，根据具体使用工况，主要有以下工作状态：

[0053] （1）主转向泵28正常工作，主阀芯6工作在第一弹簧5被压缩位置，应急泵31油回油箱；

[0054] 主转向泵28工作正常时，液压油通过主阀芯6的右腔由中间的小直径通油孔604进入左腔，推开小单向阀25通向出油口A，进入转向机，使得转向系统工作。其原理是：由于主阀芯6中间的小直径通油孔604，根据小孔节流原理在小直径通油孔604两侧形成压力差。主转向泵28流量大于设定的切换流量，主阀芯6右腔液压力大于左腔一端第一弹簧5推力，主阀芯6被推到左位，第一弹簧5被压缩，大量主转向泵进油经小孔604进入到第一环形槽201与第一凹槽601形成的导通腔，进而经大单向阀26流向出油口。而应急泵进油则进入到第二环形槽202、第二凹槽602以及第三环形槽203形成的导通腔，直接由回油口返回。

[0055] 此时主转向泵液压油供给转向机，应急泵液压油直接回油箱，应急泵液压油将钢球8推开，压力传感器23采集不到压力信号，连接的故障指示灯熄灭。图12虚线框内为本发明在该工作位置的液压原理图。

[0056] （2）主转向泵28不工作（失效或发动机熄火），主阀芯6工作在右腔位置，应急泵31工作。

[0057] 当主转向泵28完全损坏或流量小于设定的切换流量，则主阀芯6右腔液压力小于左腔一端第一弹簧5推力，主阀芯6被推到右位，第一弹簧5恢复，微量的主转向泵进油经小孔604进入到第一凹槽601外，被封闭不能外流。而应急泵进油则进入到第二环形槽202与第一环形槽201形成的导通腔，进而经大单向阀26流向出油口A。

[0058] 此时回油管路无油液，钢球8在第三弹簧10的弹力力作用下顶在压力传感器23导杆，报警回路接通，故障指示灯报警，提示主转向泵28出现故障。图13虚线框内为本发明在该工作位置的液压原理图。

[0059] 由此，实现了主转向泵28与应急泵31向转向机33供油的自动切换，保证了应急转向系统在发动机出现故障的情况下保证行走车辆具备转向能力，最大程度提高车辆的安全性能。