车辆的助力转向机构的 流体控制系统 本发明涉及的是对一种车辆的助力转向机构流体控制系统的改进。
如所知，汽车动力转向机构包括一手动转向部件，通常是方向盘，和一流体驱动部件，通常是一双作用液压活塞和缸组件，它们在操作上与转向装置如车轮连接，以此实现车辆的转向。
此方向盘在传动上与一个响应移动车轮所需载荷的计量阀连接，来计量向液压活塞和缸组件流动的加压流体流量，以改变为操纵活塞而输送的流体的压力。
例如在英国专利1299506中示出这样的一种动力转向机构。
用于旋转方向盘所需要的助力大小随车辆的速度而变化，这是公认的。一种已知的方案是在流体流动的路径上设置一速度响应计量阀来改变由载荷响应计量阀产生的流体的计量压力。
但是在高速和低速下所要求地助力特性是不同的，所以，由方向盘驱动的计量阀的计量特性选择成提供一个对于高速和低速助力优选的计量值范围。这个计量值范围是高速助力和低速助力计量值理想范围之间的折衷，而且没有速度响应计量阀来补偿。
本发明总的目的是提供一种车辆助力转向机构的流体控制系统，它改善高速和低速时的助力响应。
根据本发明的一个方案，现提供一种车辆动力转向机构的流体控制系统，它具有一手动转向部件和一流体驱动的传动部件，其操作上连接于车辆转向装置而依此实现车辆转向，此控制系统包括一第一阀，其作用是响应操纵此手动转向部件时移动此转向装置所需要的力来计量流向此流体驱动的传动部件的加压流体流量，此第一阀包括至少两个独立的计量阀装置，每一个同时由此转向部件操纵而以一预定速率计量流向和/或流出此液压驱动的传动部件的流体流量，各个计量阀装置独立通过一第二阀与一排放管相通，此第二阀设置成响应车辆速度而选择性地将所述阀装置中的所述至少一个与排放管连接和断开。
下面就下列附图对本发明的诸方面加以介绍：
图1是本发明一个实施例的一流体控制系统的示意图；
图2是用于图1系统中的一载荷响应计量阀的轴向剖面图；
图3是一图1所示系统的更详细的图；
图4是图2中通过IV的剖视图。
下面介绍本发明的这种流体控制系统10，且引入在英国专利1299506所介绍的那种助力转向机构。基本上说，这种系统包括一载荷响应计量阀，其由车辆的司机通过一方向盘手动驱动。此计量阀包括一个装在一阀套里可旋转的阀转子。此转子和阀套的相对面上有纵向延伸的沟槽，根据此转子和阀套之间的相对位移，它们互相配合控制通过此阀的流体流量。
此转向机构包括一连接于此车辆转向车轮的齿条，一小齿轮机械上连接于载荷响应阀的转子和阀套。下面介绍的系统是采用一齿条和小齿轮机构，但一定要理解还可以采用其它机构，例如蜗杆和滚子转向齿轮。此转子和阀套通过一扭矩杆机械连接，因此方向盘的旋转经由阀的转子、阀套和扭矩杆驱动小齿轮。在无负荷条件下，此转子和阀套之间无角位移，但驱动此小齿轮的载荷越大，此转子与阀套间的相对位移也越大。
此机构还包括连接于齿条的一双作用流体驱动的活塞和缸组件。由载荷响应计量阀控制的流体根据此阀转子和阀套之间相对位移量成比例的被输送到活塞和缸组件，从而驱动齿条，并减少小齿轮上的负荷。
如图1所示，根据本发明，该流体控制系统10包括一作为载荷响应阀第一阀12，和一作为速度响应阀第二阀14。此阀12控制加压流体向一活塞和缸组件16的输送，此组件16与转向车轮传动连接，此阀14控制由阀12向排放管的流体反流。这两个阀12和14可做成分开的机构，也可装在一主阀罩中成为一单一机构。
此载荷响应阀12可以选择性地输送并控制馈向活塞和缸组件16的左侧和/或右侧的驱动流体的流量。此载荷响应阀12分别通过输送/返回导管L和R与活塞和缸16组件的左侧和/或右侧相连通。当操纵方向盘时，沿导管L和R的液流方向是相反的(即一个受压，另一个排放)。
沿导管55向阀12输送加压流体，返回排放管的流体沿两个与速度响应阀14相连的排放返回导管41、42输送。此速度响应阀14把沿导管41和42流动的流体输送到一共同的排放导管43，以使由载荷响应阀12返回的流体流到排放管并返回到源头。
载荷响应阀12优选图2所示的那种， 其包括一可相对位移的阀转子18和阀套20，其与一小齿轮21机械连接，而此小齿轮与转向齿条传动啮合(未示出)。
因而该载荷响应阀12包括若干沿转子18外周边上间隔分布的纵向延伸的流体控制流道22，其与沿阀套20内周边上间隔分布的相应的控制流道24相配合。这示意于图3，其示出转子18和阀套20扩展部分。
在所示的实施例中，载荷响应阀12的相互配合的流量控制流道22和24设置为形成两独立计量阀，包括一对第一阀170和一对第二阀171。每一阀170和171经过导管50与流体输送导管55相通及经过两个分别与导管L和R连接的导管51和52与活塞和缸组件相通。每一阀170经过导管22d和22f与排放返回导管41相通，每一阀170经过导管40与排放返回导管42相通。
在所示实施例中，载荷响应阀12的阀170和171沿阀套和转子的周边以90°相间分布。每一阀170和171有一对控制流道L24和R24，L24和R24分别经由支路导管62和57与导管51和52相通，这样，所有阀170和171都与导管L和R连通。但是，阀170和171各自独立地分别与返回排放导管41和42相通。在这里，阀170的控制流道22c与导管22d相通，控制流道22b与导管40相通。
在每一对控制流道L24和R24之间设有一台阶26，有一支路导管50穿过此台阶而用于向在转子18里的一相对的控制流道22a输送流体。控制流道22a的两侧都有一对台阶70和71，分别与控制流道L24和R24相对。阀170和171由台阶80隔开。
位于每一阀170和171的流道22a任何一侧面上的一对台阶70和71分别具有侧缘90、91、92和93，它们分别与面向台阶70和71的流道L24和R24的侧缘94、95、96和97相配合。此相配合的侧缘适合于计量由两阀170和171的流道22a流进流道L24和R24及流进每一阀170和171返回流道22c和22b的流体。
阀12在确定向组件16左方或右方输送计量加压流体方面的操作，基本上与英国专利1299506概括的相同。
简要地说，如转子和阀套之间发生相对运动，加压流体由流道22a流向阀170和171的L24或R24，以便把流体输送至活塞和缸组件16的左侧或右侧，同时相对的流道R24或L24便分别通过每一阀171和170的各自返回口22b和22c排放。如果在转子18和阀套20之间没有相对位移，便使加压流体均衡地流入两阀170和171的流道L24和R24以及流入流道22c和22d。图3示明了这个状态，因此加压流体不流入导管51或52，从而就不驱动活塞和缸组件16。更可取的是，台阶70和71的计量的侧缘具有同样尺寸和形状而为每一阀170和171提供相同的计量性能。这就使得两个阀170和171的输出平稳地相混合，因为两阀170和171的压力-位移曲线是相同的，因而合成的曲线也将有一相似形状。最好的是每一阀170和171的压力-位移曲线基本上是线性的。另一方面，在必要的情况下亦可采用非线性曲线。但是可以设想，阀170的计量侧缘可以与阀171的不同，以便分别由阀170和171得到不同的所希望的流量特性的输出。
对于给定的转子18和阀套20之间角位移量，为了改变不同车速下提供的助力程度，控制从每一阀170和171之中沿排放返回导管流出的流体量。
利用速度响应阀14实现这一控制。
在所示的实施例中，速度响应阀14包括一可在轴向移动的安在一阀体14b中的阀塞14a，此阀塞14a有一环形流道14a。在所示的实施例中，此阀体包括两个吸入口，一个与导管41连结，另一个与导管42连接；以及一与导管43连接的流体排出口。 阀塞14a按照其轴线位置调节由导管41和42，经速度响应阀14流向导管43的流体流量。此阀塞最好包括一具有计量侧缘14c的环形流道15，侧缘14c与沿阀体14b内周的计量侧缘14d相配合。
如图所示，此阀塞14a处于一中心或休止位置(rest position)，在此位置，此阀塞在导管41、42和43之间提供均衡的、最好是无抑制的连通。
在此位置，由两个阀170和171返回的流体不受抑制，因而两个阀170和171可以向组件16输送/返回流体，从而在整个转子18和阀套20相对角位移范围内提供一最大的助力量。
为了在整个转子18和阀套20相对角位移范围内提供最小的助力量，此阀塞14a轴向位移至一关闭位置，在此位置，它把从导管41来的流体关闭或节流到一预定数值。当在此关闭位置，阀170不能把流体返回到排放管，并且这样实际上不向组件16输送加压流体。最好是，阀塞14a在其休止和关闭位置之间的移动是渐进的，以便在调整阀170的进/出相位时提供一个平滑过渡。阀塞的移动可以通过常规的装置来达到，如一个响应车辆的速度而渐进动作的电磁线圈。
因此，对于需要最大助力的低速运动，如停车，此阀塞14a要置于其休止位置，并且随着车速提高，此阀塞将逐渐移向其关闭位置，以减小所提供的助力量。
在此优选的实施例中，所有阀170和171的计量侧缘是相同的，当调整阀170的进/出相位时，由该速度响应阀实现的返回流量的计量可使流体压力呈线性变化。
应该理解，可以不调整阀170的进/出相位，而代之以调整阀171的相位。
为了进行阀170或171的进/出相位调整，可以采用速度响应阀的任何设置，这也是应该理解的。
只可以将阀170或171之一和一个速度响应阀相连接，以控制其中的流体流量，而另一个阀固定连结于排放管，这也是应该理解的。