CN101022986B - 转向助力*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的液压转向助力***(伺服转向装置)，具有一个转向助力泵(1)并且具有一个用于该转向助力泵(1)的可改变的变速传动装置(3)、尤其是增速传动装置。该转向助力泵(1)既给该液压转向助力***(49)又给该变速传动装置(3)的液压***供应液压功率。

Description

转向助力***
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的液压转向助力***(伺服转向装置)，具有一个转向助力泵及一个用于该转向助力泵的可改变的变速传动装置、尤其是增速传动装置(Hochtrieb)。
背景技术
在此，在现有技术中变速传动装置通过一个电驱动装置来调节，这具有的缺点是，机动车的整车电路网络承受很大负荷，调节元件工作缓慢并且结构相对地大。
发明内容
因此本发明的任务是，提供一种用于变速传动装置的调节装置，该调节装置不具有上述缺点。
该任务通过一种用于机动车的液压转向助力***(伺服转向装置)来解决，该液压转向助力***具有一个转向助力泵及一个用于该转向助力泵的可改变的变速传动装置、尤其是增速传动装置，其中，该转向助力泵既给该液压转向助力***又给该变速传动装置的液压***供应以液压功率。根据本发明，该变速传动装置的液压***在液压上连接在该转向助力泵与用于该转向助力***的流量调节阀装置之间。
该液压转向助力***的一个根据本发明的实施例的特征在于：该变速传动装置的液压***具有至少一个控制装置、转换装置或调节装置、尤其是阀或节流器并且具有至少一个液压调节装置、尤其是马达或缸。优选这样的液压转向助力***，在该液压转向助力***中所述缸可构造得或者起单项作用或者起双重作用。
此外，优选这样的转向助力***，在该转向助力***中附加地设置有一个用于该变速传动装置的液压调节装置的位置传感器或转速传感器。其具有其优点，即该变速传动装置的变速比可在一个调节回路中被控制。并且优选这样的液压转向助力***，在该液压转向助力***中设置有一个用于所述控制装置、转换装置或调节装置的电子调节装置。
一个液压转向助力***的特征在于：该变速传动装置的液压***在该转向助力泵的下游与该转向助力***并联连接。由此得到：该变速传动装置的液压***的压力差等于该转向助力***上的压力差，而该泵的体积流量分配给这两个***。也优选这样的液压转向助力***，在该液压转向助力***中该变速传动装置的液压***的所述转换装置、控制装置或调节装置设置在该转向助力泵的主流中。此外，优选这样的液压转向助力***，在该液压转向助力***中所述控制装置、转换装置或调节装置设置在该转向助力泵的旁路流(分支出的分路流)中。其具有优点，即所述控制装置、转换装置或调节装置可构造得较小。
根据本发明的另一个液压转向助力***的特征在于：该变速传动装置的液压***在该转向助力泵的下游与该转向助力***串联连接。其具有优点，即所述调节装置的功率可与该转向助力***的压力无关地被控制。也优选这样的液压转向助力***，在该液压转向助力***中在所述控制装置、转换装置或调节装置的上游设置有一个压力传感器。其具有优点，即通过该压力传感器可实现压力限制功能。
一个液压转向助力***的特征在于：该变速传动装置的液压调节装置通过相应的力、尤其是无压力地通过弹簧力或通过不同大小的压力作用面在被加载以相同压力的情况下复位到该变速传动装置的最小转速。也优选这样的液压转向助力***，在该液压转向助力***中该变速传动装置是一个增速传动装置，该增速传动装置在内燃机转速低时使该转向助力泵的转速上升，相反，在内燃机转速高时使该转向助力泵的转速下降、优选下降到与内燃机的转速相同的转速上。
另一个液压转向助力***的特征在于：该变速传动装置的所述控制装置、转换装置或调节装置被先导控制。其具有优点，即对于先导级可使用较小的电磁体。
也优选这样的液压转向助力***，在该液压转向助力***中用于该变速传动装置的所述电子调节装置考虑或分析处理附加的信号或行驶状态参量、如转速和/或转向角速度和/或转向传动装置的变速比和/或行驶速度。
此外，一个液压转向助力***的特征在于：在该转向助力***与该变速传动装置的液压调节装置串联连接的情况下，所述控制装置、转换装置或调节装置与所述调节装置并联连接。
附图说明
现在借助于附图来描述本发明。
图1表示增速传动装置的具有一个液压缸的调节部分及转向助力***与变速传动装置的液压***之间的在主流中具有阀的并联线路，
图2表示增速传动装置的具有一个液压缸的调节部分及转向助力***与变速传动装置的液压***之间的在旁路中具有阀的并联线路，
图3表示增速传动装置的具有一个液压缸的调节部分及转向助力***与变速传动装置的液压调节***之间的具有可调节流器的串联线路，
图4表示增速传动装置的具有一个液压缸的调节部分及转向助力***与变速传动装置的液压***之间的具有用于液压缸的位置传感器的串联线路，
图5表示增速传动装置的具有一个液压缸的调节部分及液压转向助力***与变速传动装置的液压***之间的串联线路，其中可调节流器被先导控制，
图6表示图5的一个变型方案，在该变型方案中回流由阀104通到转向传动装置。
具体实施方式
图1中示出了增速传动装置的调节部分，它具有一个液压缸，其中，在增速传动装置的***与转向助力***之间存在并联连接。转向助力泵1通过一个可液压地改变的变速传动装置3、即该增速传动装置与一个驱动动力源5、通常是内燃机相连接。该增速传动装置3在内燃机5的转速低的情况下、例如在怠速运转中并且在伺服转向装置的体积流量需求高的情况下以较高的转速驱动转向助力泵1，由此对于伺服转向装置的高转向角速度可通过转向助力泵1来实现相应体积流量。在内燃机的转速较高的情况下仅需要转向助力泵1的较小体积流量，由此，对转向助力泵的驱动可以以降低的转速进行并且增速传动装置3因此又可被相应地调节下来。该状态可在机动车的大多数工作点上是充分的。
转向助力泵1通过一个连接管路7将其体积流量供应给阀装置9。该阀装置9例如可以是可无级地调节的阀、例如比例阀，但也可以是脉冲宽度调制地操作的阀或必要时甚至可以仅仅是分配阀。阀9的操作电磁体11通过一个电子调节器13来控制。此外，阀9通过一个管路15与一个液压缸17相连接，该液压缸是用于增速传动装置3的调节装置。该液压缸基本上由一个活塞19及一个复位弹簧27组成，该活塞具有一个大的活塞面21、一个较小的活塞环形面23。但必要时也可使用其它的缸结构形式。大的活塞面21通过管路15与阀9相连接，较小的环形面27通过一个管路29与储罐31相连接。因此在环形面23上不可建立压力，而抵抗活塞面21上的压力的复位力仅可通过复位弹簧27来产生。缸17通过一个连接杆33与增速传动装置3相连接，在该增速传动装置中通常调节一定的偏心调节机构从“中心”位置一直到“最大偏心”位置。在阀9的在此所示的、通过弹簧35逆着在此情况下无电流的电磁体11所达到的转换位置中，通到缸17的连接管路15通过一个连接管路37也无压力地与储罐31相连接。因此，用于增速传动装置3的具有缸17的调节装置在该无压力的位置中被这样转换，使得转向助力泵的转速不变换到高转速，而是必要时等于内燃机5的转速。一旦阀9或电磁体11通过电子调节装置13通以电流，阀9就抵抗弹簧35的力转换到另外的位置中或这样调节出一个相应的中间位置，使得转向助力泵的连接管路7既对液压缸的供给管路15进行供给又对继续延伸的通到转向助力***49的管路39进行供给。现在，接下来是由现有技术公知的、具有主流量节流器41的、用于转向助力泵的流量调节装置，在该主流量节流器上产生用来调节压力平衡器43的压力差，其中，压力平衡器43使对于转向不需要的体积流量流出到储罐31或又流出到泵1的抽吸区域中。此外，该公知的用于伺服转向装置的流量调节装置包括一个先导节流器45及一个先导限压阀47，该先导节流器及该先导限压阀可实现：在达到最大压力时从该流量调节阀***变成一个被先导控制的压力限制***并且转向助力泵1的整个体积流量被引回到储罐31中或转向助力泵1的抽吸区域中。转向助力泵1的体积流量因此划分成一个用于液压缸17的调节体积流量及一个被引导到伺服转向装置49的供给体积流量QV。在图1中的线路中值得一提的是，增速传动装置3的***、即缸17与转向助力***49并联连接并且转向助力泵1的主流量管路7中的调节阀9设置在流量调节阀***41、43前的串联线路中。
图2中示出了另一个线路，该线路的大多数元件原则上与图1中的视图没有区别，所不同的事实是：在此一个调节阀51设置在主流量管路7的旁路通道53中。这意味着，阀51仅须针对用来供给调节缸17的体积流量大小来构造，因为用于转向助力***49的其余体积流量不必如图1中流经阀9那样流经阀51。因此在该线路中可以使用较小的阀51。所有其它元件在它们的功能上与图1中的元件相对应，为了避免重复，无需再次对它们进行描述。
图3中表示增速传动装置的调节部分，它具有一个液压马达，其中在该情况下在增速传动装置的液压***与转向助力***之间进行串联连接。驱动动力源5与转向助力泵1之间的增速传动装置3的液压***现在通过一个节流器64及一个液压马达60来表示，该液压马达必要时可借助于这里未示出的复位装置在两个转动方向上工作，该液压马达通过一个连接管路62与转向助力泵的压力输出管路7相连接以及通过第二管路66与管路39在流量调节阀***前面相连接。在管路区段7与管路区段39之间的主管路中设置有一个可调节的节流器64、例如一个比例节流阀，在此情况下该比例节流阀也可由一个相应的电子控制装置68调节。在此情况下，具有液压马达60及调节元件、即可调节流器64的所述***串联地设置在管路39后面的流量调节阀41、43前面，其中流量调节阀41、43上的体积流量则可流到转向助力***49或通过压力平衡器43流回到储罐31或再流入泵1的抽吸区域中。与增速传动装置的液压***相对于转向助力***49在图1及图2中所示的并联连接不同，其中在转向助力***49中自动通过作用在车轮上的力产生的压力也作用在增速传动装置3的调节***17上，即转向助力***49的压力等于增速传动装置3的调节***17的压力，而在图3中的线路中这样得到这两个***的压力，即在具有液压马达60及可调节流器64的***的压力差上加上转向助力***49中的压力并且两个压力差共同地产生泵1上的压力。这种线路的优点在于，用于操作液压马达60所需的压力差可与转向助力***49中的压力差无关地通过可调节流器64来调节。借助于一个压力传感器70例如可如下地附加保障最大压力，即当超过最大泵压力时完全打开可调节流器64，以便在该***上不可再留有压力差并且由此使由先导阀47及压力平衡器43组成的压力限制阀可在最大压力的情况下起作用。
图4中示出了用于增速传动装置的***的另一个线路图，在该***中主要是图3中的液压马达60被一个起双重作用的调节缸80所代替。调节缸80以其大的活塞面81通过连接装置82与泵输出管路7相连接，而较小的环形面83通过一个连接装置84与管路区段39在流量调节阀41、43前面、但在可调节流器86后面相连接，该可调节流器可通过一个电子调节装置88在调节缸80上也实现相应的压力差。但也可使用具有两个相同大小的面的调节缸。甚至有利的是，活塞背面上的环形面等于前面，因为由此该缸的液体量不被“吸收”，即预期不会由于液体量不太足而对转向性能产生不利影响。调节缸80还附加地具有一个传感装置92，通过该传感装置例如可感应该缸80的行程，该传感装置因此可输出相应的位移信号90给电子调节装置88。因此借助于该位移传感器反馈90可实现闭合的调节回路的工作，该调节回路使缸80保持在确定的位置中，由此通过该调节装置可无级地调节增速传动装置3的传动装置变速比例。但也可考虑同样好地在图3中在液压马达60上通过传动装置输出端上相应的转速传感器或液压马达60上的转速传感器或转角传感器实现相应的调节回路。其它所有功能相应于图3中已介绍过的功能。
与图4不同，在图5中通过一个被先导控制的节流装置来取代图4中示意性地表示的可调节流器96，该节流装置由一个主级100及一个先导级102组成。通过使用一个较小的先导级102可实现用一个较小功率的调节电磁体104来先导控制用于大体积流量的主级100，而无须通过大的电磁体来操作相应大的阀。为此，主级100以一个活塞面106被加载以主级的实际的节流部位108前面的管路82或7中的压力，而弹簧室活塞面110通过一个先导节流器112与管路82中的压力相连接。因此，当先导级102打开时，弹簧室中作用在面110上的压力由于节流器112而下降并且由此也可实现主级的打开。因此，该节流装置作为典型压力平衡器100被一个先导控制阀102被先导控制，其中，先导控制阀102的打开使得在先导节流器112处压力下降并且由此该主节流器100由于活塞侧面106上的压力比活塞侧面110上的较低压力高而使节流部位108减小。其它所有功能已在前面的图中作出了描述。可附加地在压力室106上用一个先导节流器(在此未示出)及用一个附加的先导限压阀(如图1中先导阀47)与具有元件41、43、45、47的流量调节器一起实现压力限制功能。
图6中的线路与图5中的线路的区别在于：先导控制阀102的回流不通入储罐中，而是通到转向传动装置，即又流入主流量节流器41后面。为此，回流管路120反馈到主流量节流器41后面的节点122中。该线路具有两个优点：一方面，经过阀102的压力不在如此大的范围内变化，这使得调节更简单。第二，液体量发送到负载49(转向传动装置)而不输送到储罐中，这在一定情况下对于转向感觉是有益的。
在该说明中所述的所有电控制仪器中可在需要时根据不同的行驶状态参量例如内燃机转速、转向装置的转向角速度、转向传动装置的变速比或机动车的行驶速度来相应影响变速传动装置的调节，由此来调节增速传动装置的变速比并且相对于驱动动力源5的、通常是内燃机的转速来改变泵1的转速。在一些变型方案中提出增速传动装置3的液压***相对于转向助力***49串联连接，在这些变型方案中有利的是，通过可调节流器68、86、100可与转向助力***49的***压力无关地控制液压调节元件如马达60或缸80的功率。在增速传动装置的液压调节机构中附加地使用角传感器或位移传感器92或转速传感器的情况下，活塞81或液压马达60的位置及由此增速传动装置的变速比可用作控制仪器88的输入参量。由此可以调节增速传动装置的变速比。这在原则上适用于在此所介绍的所有线路。在此介绍的这些***相对公知电***的重要优点也在于，电***缓慢、需要大的调节元件并且使整车电路网络承受很大负荷。
参考标号清单
1转向助力泵
3可液压地改变的变速传动装置
5驱动动力源(内燃机)
7连接管路
9阀装置
11操作电磁体
13电子调节器
15通到液压缸的管路
17液压缸
19液压缸的活塞
21液压缸的大的活塞面
23液压缸的小的活塞环形面
27液压缸的复位弹簧
29从小的环形面23到储罐31的管路
31储罐
33通到增速传动装置的连接杆
35阀9的弹簧
37从阀9到储罐31的连接管路
39继续延伸的通到转向助力***49的管路
41主流量节流器
43压力平衡器
45先导节流器
47先导限压阀
49伺服转向装置，转向助力***
51调节阀
53旁路通道
60液压马达
62通到液压马达的连接管路
64可调节的节流器
66通道液压马达的第二连接管路
68电子控制装置
70压力传感器
80调节缸
81大的活塞面
82大的活塞面的连接管路
83较小的活塞环形面
84较小的活塞环形面的连接管路
86可调节流器
88电子调节装置
90位移信号
92传感装置
100被先导控制的节流器的主级
102被先导控制的节流器的先导级
104先导级的调节电磁体
106主级的活塞面
108主级的节流部位
110主级的弹簧室活塞面
112先导节流器
120阀102的回流管路
122管路通入部(节点)

Claims (20)

1.用于机动车的液压转向助力***，具有一个转向助力泵(1)并且具有一个用于该转向助力泵(1)的可改变的变速传动装置(3)，其特征在于：该转向助力泵(1)既给该液压转向助力***(49)又给该变速传动装置(3)的液压***供应液压功率。
2.根据权利要求1的液压转向助力***，其特征在于：该变速传动装置(3)的液压***在液压上连接在该转向助力泵(1)与用于该液压转向助力***(49)的流量调节阀装置(41，43)之间。
3.根据权利要求1或权利要求2的液压转向助力***，其特征在于：该变速传动装置(3)的液压***具有控制装置、转换装置或调节装置的至少一个并且具有至少一个液压调整装置；所述调节装置是节流器(64，86，100)并且所述液压调整装置是液压马达(60)或缸(17，80)。
4.根据权利要求3的液压转向助力***，其特征在于：所述缸能构造成起单项作用的缸(17)或起双重作用的缸(80)。
5.根据权利要求3的液压转向助力***，其特征在于：附加地设置有一个用于所述液压调整装置(80)的位置传感器或转速传感器(92)。
6.根据权利要求3的液压转向助力***，其特征在于：设置有一个用于所述控制装置、转换装置或调节装置(9，51，64，86，100)的电子调节装置(13，68，88)。
7.根据权利要求3的液压转向助力***，其特征在于：该变速传动装置(3)的液压***(17)在该转向助力泵(1)的下游与该转向助力***(49)并联连接。
8.根据权利要求7的液压转向助力***，其特征在于：所述控制装置、转换装置或调节装置(9)设置在该转向助力泵(1)的主流量管路(7)中。
9.根据权利要求7的液压转向助力***，其特征在于：所述控制装置、转换装置或调节装置(51)设置在该转向助力泵(1)的旁路流(53)中，所述旁路流是分支出的分路流。
10.根据权利要求3的液压转向助力***，其特征在于：该变速传动装置(3)的液压***(60，80)在该转向助力泵(1)的下游与该转向助力***(49)串联连接。
11.根据权利要求10的液压转向助力***，其特征在于：在所述控制装置、转换装置或调节装置(64，86，100)的上游设置有一个压力传感器(70)。
12.根据权利要求3的液压转向助力***，其特征在于：所述液压调整装置(17，80)无压力地通过一个弹簧(27)的力或通过不同大小的压力作用面(81，82)在被加载以相同压力的情况下复位到该变速传动装置的最小转速。
13.根据权利要求1的液压转向助力***，其特征在于：该变速传动装置(3)是一个增速传动装置，该增速传动装置在内燃机(5)转速低时使该转向助力泵(1)的转速上升，相反，在内燃机(5)转速高时使该转向助力泵(1)的转速下降。
14.根据权利要求3的液压转向助力***，其特征在于：所述控制装置、转换装置或调节装置(100)被先导控制。
15.根据权利要求7的液压转向助力***，其特征在于：该电子调节装置(13，68，88)考虑或分析处理行驶状态参量。
16.根据权利要求3的液压转向助力***，其特征在于：在该转向助力***(49)与该变速传动装置(3)的液压调整装置(66，80)串联连接的情况下，所述控制装置、转换装置或调节装置(64，86，100)与所述液压调整装置(60，80)并联连接。
17.根据权利要求1的液压转向助力***，其特征在于：所述变速传动装置是增速传动装置。
18.根据权利要求13的液压转向助力***，其特征在于：该转向助力泵(1)的转速下降到与内燃机(5)的转速相同的转速上。
19.根据权利要求15的液压转向助力***，其特征在于：所述行驶状态参量是转速和/或转向角速度和/或转向传动装置的变速比和/或行驶速度。
20.根据权利要求3的液压转向助力***，其特征在于：所述调节装置是阀(9，51)并且所述液压调整装置是液压马达(60)或缸(17，80)。
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