專利名稱：一種汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器。
背景技術(shù)：
汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)經(jīng)歷了 傳統(tǒng)機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Hydraulic Power Steering System，簡稱 HPS 系統(tǒng))、電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electronic Control Hydraulic Power Steering System，簡稱ECHPS系統(tǒng))，發(fā)展到現(xiàn)在正推廣應(yīng)用的電動液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electro-Hydraulic Power Steering System，簡稱EHPS系統(tǒng))和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power Steering System，簡稱EPS系統(tǒng))。而操穩(wěn)性和安全性能更優(yōu)的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是目前世界研究熱點。同時上述各種系統(tǒng)目前都在不同領(lǐng)域應(yīng)用，并在原基礎(chǔ)上不斷得到創(chuàng)新?！爸鲃愚D(zhuǎn)向”是指除了駕駛員的轉(zhuǎn)向操作外，汽車自身也具有轉(zhuǎn)向功能，即通過主動對車輪轉(zhuǎn)向角的調(diào)節(jié)，提高車輛的穩(wěn)定性、主動安全性和操縱舒適性。具體表現(xiàn)在(1) 變傳動比轉(zhuǎn)向操作。一直以來，汽車轉(zhuǎn)向操縱的傳動比(方向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的比值) 是固定的，但人們期望的理想轉(zhuǎn)向特性是傳動比能夠隨著車速的不同而改變。當(dāng)車速較低時取較小的傳動比，使操縱靈敏快捷，車速較高時取較大傳動比，使操縱穩(wěn)定。( 通過強行主動轉(zhuǎn)向方法控制車輛的橫擺穩(wěn)定性。到目前為止，控制車輛的的橫向穩(wěn)定主要是利用各輪胎的縱向力控制實現(xiàn)，例如DYC、ESP等電子穩(wěn)定系統(tǒng)。而利用主動轉(zhuǎn)向方法則更為直接有效。例如在轉(zhuǎn)彎的極限工況下(達到傾翻狀態(tài))，通過主動轉(zhuǎn)向控制可防止翻車事故。針對較滑路面進行主動控制，車輛在較滑的路面行駛?cè)菀壮霈F(xiàn)側(cè)滑、甩尾、翻車等情況， 通過主動轉(zhuǎn)向可以及時校正車輛保持方向。(4)可自動校正轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足的情況。主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有兩種類型①機械式疊加轉(zhuǎn)向；②線控轉(zhuǎn)向。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steer by Wire system，簡稱SBW系統(tǒng))基本組成是方向盤，回正電機，控制器，轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機，轉(zhuǎn)向器。其中電機通過傳動機構(gòu)給方向盤提供回正旋轉(zhuǎn)力矩或施加轉(zhuǎn)動阻力矩；轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機給轉(zhuǎn)向器提供轉(zhuǎn)向力矩驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)向；控制器用網(wǎng)絡(luò)線路與電機、轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機以及各種傳感器(包括方向盤的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)角傳感器等)連接。工作原理是控制器根據(jù)所有傳感器的信號作出判斷， 算出需要的車輪轉(zhuǎn)向角和方向盤需要的回正旋轉(zhuǎn)力矩或轉(zhuǎn)動阻力矩，控制電機以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向要求。SBW系統(tǒng)的優(yōu)點是取消了方向盤和轉(zhuǎn)向器之間的機械連接，占據(jù)空間小，便于布置， 路面的沖擊也不會直接傳到駕駛員手上。缺點是安全性差，由于取消了機械連接，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(例如斷電)司機無法操縱轉(zhuǎn)向，容易導(dǎo)致交通事故。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)到目前為止還沒有進入實用。圖1為目前市場上出現(xiàn)的一種汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它是一種機械式疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，已經(jīng)投入實用，方法是將方向盤1到轉(zhuǎn)向器3之間增加一個主動轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置2，成為雙自由度驅(qū)動。工作原理是當(dāng)轉(zhuǎn)動方向盤1時，如果主動轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置2不動，則與普通轉(zhuǎn)向操縱相同。若方向盤1不動，主動轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置2驅(qū)動時，按主動轉(zhuǎn)向驅(qū)動的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角驅(qū)動轉(zhuǎn)向器3，若方向盤1和主動轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置2同時轉(zhuǎn)動時，輸出為兩者之和，可以實現(xiàn)變傳動比輸出。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點是①在主動轉(zhuǎn)向控制部分出現(xiàn)故障時可以自動鎖住，仍可以像普通的轉(zhuǎn)向器一樣正常操作，安全性好；②具有繼承性，可以在現(xiàn)有轉(zhuǎn)向器基礎(chǔ)上，增加主動轉(zhuǎn)向驅(qū)動部分。寶馬公司采用的是液壓助力轉(zhuǎn)向和電機驅(qū)動主動轉(zhuǎn)向的混合驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)的不足是主動轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)體積大，占用較大空間，對于在車內(nèi)的空間布置有影響；液壓和電機驅(qū)動兩套系統(tǒng)并用，成本高。圖2為目前市場上出現(xiàn)的另一種液壓驅(qū)動的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，工作原理是當(dāng)若油缸4不動，單獨轉(zhuǎn)動方向盤1時，與普通轉(zhuǎn)向操作相同。若方向盤1不動，油缸4單獨推動轉(zhuǎn)向器3沿滑軌5平移、推動轉(zhuǎn)向拉桿6移動時，也可實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。若方向盤1和油缸 4同時動作時，輸出車輪的轉(zhuǎn)向角為兩者的疊加。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)液壓主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，油缸被自動鎖住，仍可以像普通的轉(zhuǎn)向器一樣正常操作，安全性好。該系統(tǒng)的不足是滑軌的密封是個薄弱點，油缸占據(jù)較大空間，不易布置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、 液壓助力與液壓主動轉(zhuǎn)向集成在一起的汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器。本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器，包括主動轉(zhuǎn)向活塞桿、主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒、主動轉(zhuǎn)向油缸活塞、轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向器殼體，其中主動轉(zhuǎn)向活塞桿有兩根，分別聯(lián)接在主動轉(zhuǎn)向油缸活塞的左右兩端，主動轉(zhuǎn)向油缸活塞置于主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒內(nèi)，每根主動轉(zhuǎn)向活塞桿上設(shè)有油路，油路由主動轉(zhuǎn)向活塞桿的外端分別連通至主動轉(zhuǎn)向油缸活塞內(nèi)腔，主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒的外圓上設(shè)有與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的齒軌，該轉(zhuǎn)向齒輪、齒軌被封裝在轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)；所述主動轉(zhuǎn)向器還包括兩個助力油缸活塞桿分別固定連接在主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒的兩側(cè)、并套裝在主動轉(zhuǎn)向活塞桿上，主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒與助力油缸活塞桿構(gòu)成助力油缸。所述主動轉(zhuǎn)向活塞桿與主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒之間液密封配合，所述主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒與轉(zhuǎn)向器殼體之間液密封配合。所述助力油缸活塞桿的油口位于轉(zhuǎn)向器殼體的兩側(cè)。所述每根主動轉(zhuǎn)向活塞桿上設(shè)有油路，油路的入口處設(shè)置有進油口。所述液密封配合具體是設(shè)置“〇，，形密封圈。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果(1)本專利主動轉(zhuǎn)向油缸的成本低于電動主動轉(zhuǎn)向裝置，而且可以共用液壓系統(tǒng)， 避免了使用液壓助力和電動轉(zhuǎn)向兩個不同系統(tǒng)。(2)本專利主動轉(zhuǎn)向油缸與轉(zhuǎn)向器集成在一起，體積小，不存在外部進行潤滑等薄弱環(huán)節(jié)。(3)本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上將液壓助力與液壓主動轉(zhuǎn)向進一步集成在一起， 共用一個液壓系統(tǒng)，解決了只用液壓驅(qū)動時的結(jié)構(gòu)布置問題，降低了成本。但本發(fā)明不是一個單獨的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因此在某些情況下當(dāng)需要使用電動助力時，則需要使用圖3的系統(tǒng)。(4)本發(fā)明技術(shù)手段簡便易行，安全可靠性好，成本低，便于推廣應(yīng)用。


圖1為現(xiàn)有汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為現(xiàn)有汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖3為本發(fā)明汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3的A-A剖面示意圖。圖5為本發(fā)明汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器的應(yīng)用例示意圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)特點，下面結(jié)合附圖對本專利作進一步地說明，需要說明的是，具體實施方式
并不是對本專利保護范圍的限制。如圖3、圖4所示，本發(fā)明汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器，包括主動轉(zhuǎn)向活塞桿7、主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8、主動轉(zhuǎn)向油缸活塞9、轉(zhuǎn)向齒輪10、轉(zhuǎn)向器殼體11，其中主動轉(zhuǎn)向活塞桿7 有兩根，分別聯(lián)接在主動轉(zhuǎn)向油缸活塞9的左右兩端，主動轉(zhuǎn)向油缸活塞9置于主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8內(nèi)，每根主動轉(zhuǎn)向活塞桿7上設(shè)有油路，油路由主動轉(zhuǎn)向活塞桿7的外端分別連通至主動轉(zhuǎn)向油缸活塞9內(nèi)腔，主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8的外圓上設(shè)有與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的齒軌，該轉(zhuǎn)向齒輪10、齒軌被封裝在轉(zhuǎn)向器殼體11內(nèi)；所述主動轉(zhuǎn)向器還包括兩個助力油缸活塞桿 12分別固定連接在主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8的兩側(cè)、并套裝在主動轉(zhuǎn)向活塞桿7上，主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8與助力油缸活塞桿12構(gòu)成助力油缸。所述助力油缸活塞桿12的油口 13位于轉(zhuǎn)向器殼體11的兩側(cè)。所述每根主動轉(zhuǎn)向活塞桿7上設(shè)有油路，油路的入口處設(shè)置有進油助力油缸的作用除了構(gòu)成兩級油缸外，還用于控制和改變助力油缸腔室的面積，使之與主動轉(zhuǎn)向油缸的腔室面積相近，滿足在相同的液壓系統(tǒng)壓力下，助力推力接近于主動轉(zhuǎn)向推力。若取主動轉(zhuǎn)向活塞桿7的半徑為R1，主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8的內(nèi)半徑R2，活塞桿12的半徑為R3，轉(zhuǎn)向器殼體11的內(nèi)半徑為R4，則需要滿足 (R2*R2-R1*R1)彡(R4*R4_R3*R3)。所述主動轉(zhuǎn)向活塞桿7與主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8之間液密封配合，所述主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8與轉(zhuǎn)向器殼體11之間液密封配合。所述液密封配合具體是設(shè)置“〇”形密封圈。本專利可有下述3種工作模式(1)若主動轉(zhuǎn)向活塞桿7的油路封閉、主動轉(zhuǎn)向活塞桿7相對于主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒 8無相對運動，單獨轉(zhuǎn)動方向盤驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒輪10，推動主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8上的齒軌，帶動主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8和主動轉(zhuǎn)向活塞桿7運動，此時為普通轉(zhuǎn)向操作模式，這種工作模式與普通汽車轉(zhuǎn)向器相同，液壓助力的油進入油口 13幫助推動主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8運動起到助力作用。(2)若方向盤不動，即轉(zhuǎn)向齒輪10和主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8都不動，單獨給主動轉(zhuǎn)向活塞桿7的一側(cè)端頭處的油口 14供油，例如由左端的油口進油，油進入油缸的左側(cè)腔室內(nèi)推動主動轉(zhuǎn)向油缸活塞9和主動轉(zhuǎn)向活塞桿7向右側(cè)運動，這種工作模式為主動轉(zhuǎn)向模式，一般用于汽車失穩(wěn)的緊急狀態(tài)下或人為操縱不到位的情況下汽車自動通過主動轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)汽車狀態(tài)。
(3)若方向盤轉(zhuǎn)動的同時，主動轉(zhuǎn)向活塞桿7的一側(cè)也同時供油推動主動轉(zhuǎn)向活塞桿7相對于主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8軸向移動，此時主動轉(zhuǎn)向活塞桿7的位移等于主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8的位移加上主動轉(zhuǎn)向活塞桿7相對于主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8的位移，這種工作模式一般用于汽車轉(zhuǎn)向變傳動比操作，可提高操作舒適性。圖5給出了一個汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用實例，總體包括方向盤1，液壓助力主動轉(zhuǎn)向器3，連桿6，擺臂18，車輪19，主動轉(zhuǎn)向控制閥16，轉(zhuǎn)向助力閥17，液壓泵15及其它液壓系統(tǒng)元件。工作方式結(jié)合圖3 圖5具體如下若單獨打開控制閥16到右位或左位，油泵15泵出的油液經(jīng)控制閥16進行流量調(diào)節(jié)后進入右側(cè)或左側(cè)的油口 14，以調(diào)節(jié)的速率推動主動轉(zhuǎn)向活塞桿7左移或右移，此時為單獨主動轉(zhuǎn)向操作。若單獨轉(zhuǎn)動方向盤1，驅(qū)動助力閥17和轉(zhuǎn)向齒輪10，助力閥17首先打開，油液通過油口 13進入助力油缸的腔室，幫助驅(qū)動主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒8并帶動主動轉(zhuǎn)向活塞桿7、連桿6、擺臂18、車輪19運動，此時為液壓助力轉(zhuǎn)向操作。若同時轉(zhuǎn)動方向盤1和打開控制閥16，此時為兩種單獨操作的合成，主動轉(zhuǎn)向活塞桿7的位移為兩種操作位移的疊加。本實施方式中只使用了一套液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)大為簡化。如上所述便可較好的實現(xiàn)本專利。
權(quán)利要求
1.一種汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器，其特征在于包括主動轉(zhuǎn)向活塞桿、主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒、主動轉(zhuǎn)向油缸活塞、轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向器殼體，其中主動轉(zhuǎn)向活塞桿有兩根，分別聯(lián)接在主動轉(zhuǎn)向油缸活塞的左右兩端，主動轉(zhuǎn)向油缸活塞置于主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒內(nèi)，每根主動轉(zhuǎn)向活塞桿上設(shè)有油路，油路由主動轉(zhuǎn)向活塞桿的外端分別連通至主動轉(zhuǎn)向油缸活塞內(nèi)腔， 主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒的外圓上設(shè)有與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的齒軌，該轉(zhuǎn)向齒輪、齒軌被封裝在轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)；所述主動轉(zhuǎn)向器還包括兩個助力油缸活塞桿分別固定連接在主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒的兩側(cè)、并套裝在主動轉(zhuǎn)向活塞桿上，主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒與助力油缸活塞桿構(gòu)成助力油缸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器，其特征在于所述主動轉(zhuǎn)向活塞桿與主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒之間液密封配合，所述主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒與轉(zhuǎn)向器殼體之間液密封配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器，其特征在于所述助力油缸活塞桿的油口位于轉(zhuǎn)向器殼體的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器，其特征在于所述每根主動轉(zhuǎn)向活塞桿上設(shè)有油路，油路的油口設(shè)置在活塞桿的外端頭部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器，其特征在于所述液密封配合具體是設(shè)置“〇”形密封圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車液壓助力主動轉(zhuǎn)向器，由一個雙活塞桿的兩級伸縮油缸和一個齒輪齒條機構(gòu)組成，第一級雙活塞桿油缸為主動轉(zhuǎn)向油缸，第二級雙活塞桿油缸為助力油缸；具體包括主動轉(zhuǎn)向油缸活塞桿，主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒，主動轉(zhuǎn)向油缸活塞，轉(zhuǎn)向齒輪，轉(zhuǎn)向器殼體，助力油缸活塞桿；主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒的外圓的兩端是活塞，中間段制有齒條與轉(zhuǎn)向器齒輪嚙合并一起裝在轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)；2個助力油缸活塞桿分別固定連接在主動轉(zhuǎn)向油缸缸筒的兩側(cè)并套裝在主動轉(zhuǎn)向油缸活塞桿上，與轉(zhuǎn)向器殼體一起構(gòu)成轉(zhuǎn)向助力油缸。本發(fā)明將主動轉(zhuǎn)向油缸與助力油缸集成在一起，共用一個液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡化，成本低。
文檔編號B62D5/12GK102328687SQ20111022150
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者遲永濱 申請人:華南理工大學(xué)