用于液力转向齿轮机构的回转阀制造技术

一种回转阀，它在输入轴的槽边缘有斜面，该斜面与轴向延伸的凹槽一起构成配量边缘轮廓。在槽的边缘上的斜面和凹槽与轴套上槽相配合，以便降低阀的噪音并使阀的增压特性曲线直线化。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种回转阀，它可被用在机动车上的液力动力齿轮机构中，特别是涉及一种具有基本上为线性增压特性曲线的低噪音回转阀。这类回转阀包括一个输入轴，在该输入轴的外周面上设有许多轴向延伸的盲端槽，这些槽由挡圈隔开。枢轴地装在输入轴上的是一轴套。在它的孔中有一排轴向延伸的与输入轴上的槽相配合的盲端槽。但在它们的负重叠关系中，一个上的槽比另一个上的槽面要宽，以形成一组轴向延伸的缝隙，当在输入轴与轴套之间相对中央位置产生相互转动时，该缝隙被打开和关闭。该转动程度在后面被称为阀门控制角度。将输入轴的槽侧面的轮廓被设计成这样，以便提供一个特殊的缝隙形状，该槽侧面被称为配量边缘轮廓。这些缝隙看成网络，以致它们形成一组液力惠斯登桥，它并联作用使输入轴的槽与轴套上槽之间的油连通，从而连通发动机驱动油泵和被装在齿轮机构中的左右液力辅助缸腔之间的油。特别是用扭杆弹簧将输入轴和轴套偏压到中心位置。这样当给方向盘施加一小的输入扭矩以对输入轴产生作用时，在输入轴和轴套之间仅仅产生一小的相互转动，对于这种低压阀控制角度，该阀提供了一小的动力帮助。对于较大的输入扭矩，产生的阀控制角度相应地也较大，而较大的阀控制角度导致较大的辅助动力。阀中所产生的起输入扭矩作用的辅助动力大小的关系被称为阀增压特性曲线，它主要由配量边缘轮廓所决定。便于提供这些配量边缘轮廓以控制增压特性曲线的三个区域，高压轮廓与制动区有关，中间轮廓与拐弯区有关，中心区与直线驱动有关，直线驱动部分所需要的增压通常是最小的。对于多数机动车来说，这是能够接受的，在临界拐弯区，完全线性的关系将存在于由驾驶员提供的输入扭矩和辅助动力大小，即线性增压特性曲线。现在通常将回转阀用到安装防火板的齿轮齿条转向装置中，在这种情况下，象从阀中发出的丝丝声驾驶员听得非常清楚。当液压油流入由配量边缘轮廓和轴套上槽的相邻侧面所形成的缝隙时，该丝丝噪声将导致液压油的气穴现象，特别是在停车过程中阀的高压作用的过程中。在停车时所产生的压力通常高达8MPa。大家知道在现有的动力转向阀中，如果配量边缘轮廓的宽与深的尺寸比很高的话，缝隙将易于产生气穴现象。因此，限制了油在均匀深度的薄层情况下沿任一配量边缘轮廓的流动，而且如果流动的油被均匀地分给几个平行开设的配量边缘之中，那么将进一步有效地减少油的流量。所述的油可以流过任何一个缝隙。另外也知道如果与输入轴外径相交的配量边缘轮廓几乎与它相切，从而构成一个浅的倾斜度在5°～8°之间的斜面，这也同样减少气穴。这个高压力轮廓是在大的阀操作角度下工作，并对着输入轴上约1°的角度。而且在它的中间轮廓为较陡的斜面，最好为弯曲斜面或半径逐渐减小的涡漩形时，它朝着输入轴槽侧面延伸。这涡漩形概念最早出现在欧洲专利0196172中，它提出了一种在低噪声阀的拐弯区获得线性增压曲线的方法。在有些情况下，这涡漩形可以用一组斜度逐渐增加的平坦斜面近似构成。该方法出现在US4，460，016(Haga)。几个制造厂通过用特殊斜面磨削机磨削输入轴的斜面取得了所需的精度。其中输入轴支撑在中心并连续转动，同时在范凸轮的作用下，向着和离开大直径磨削轮来回运动，该轮的宽度等于斜面的轴向长度。由于使用了大直径磨削轮，因此有可能磨削到朝着槽中心线的部分配量边缘轮廓，槽的浓度增加导致磨削轮对同槽中相对的侧面产生干扰。陡峭的槽和输入轴配量边缘轮廓较深部分确定了增压特性曲线的中心区。可是在这里适当的轮廓必需提供带有邻接的拐弯区斜面的光滑缝隙区的混合区，从而避免了在这些区域之间的过渡部分其增压特性曲线的不连续。加工适当的配量边缘轮廓即使用铣削或磨削方法与加工输入轴槽是近似的。该轮廓处在中心区并包括过渡部分，最好的方法是可以使用轧辊磨机方法，该方法公开在US4，651，551中(Bishop)该专利以槽的三维侧面为特征提供了宽的灵活性。但是，在拐弯区斜面和停车区斜面之间的过渡处出现了另一问题。对于陡的边缘缝隙，现在能用伯努利流量方程计算通过动力转向阀的缝隙的油的流量。对于给定的流速，穿过缝隙的压降随缝隙面积的负二次方再乘以适当的缝隙系数“K”而变化。对于具有相同轴向长度且深度“d”变化的缝隙来说，如用前述的斜面磨削工艺来加工，其压力降“P”等于K/d2。在拐弯处，在一些阀门限工作角度之后，所需要的线性增压特性P＝fα，其中“f”为常数，“α”为超过阀门限的递增阀工作角度。因此fα＝K/d2，或d与 成正比，从而理论上拐弯区斜面为漩涡形，相当于在该斜面上任一点的输入轴的外径的深度随着前述阀门限工作角度那点转动的平方根的倒数变化。可是实际上，当“d”减小到20μm并形成一面流动状态时，油抵抗缝隙的侧面的粘性阻尼成为流动的主要阻力，并且线性增压曲线不复存在。对于一些转向操作，偏离线性增压特性曲线的结果也是能够允许的。但在其它情况下，需要将线性度一直保持到停车区开始。这种特性可以是广泛应用的动力转向阀的特征，即液动伺服阀，但这种阀制造比扭力杆中心旋转阀更贵，所述的回转阀在该说明书将述及到。本专利技术的实质是模仿液动伺服阀增压特性曲线，通过将附加缝隙面积引入拐弯区斜面，这样将配量边缘轮廓的有效径向深度提高到直到停车区斜面而实现的。现在该轮廓包括一槽，该槽底面基本平行于输入轴的外径。这种槽式轮廓环形地结尾于突变的轴向延伸急斜面，直到停车区斜面的一侧，在另一侧浸入到拐弯区斜面或开口到相邻输入轴槽。因此，停车区斜面的消噪音特性不会被槽的存在而损害。在通过槽式缝隙的压力降完全不同于发生在陡侧面的缝隙的压力降。这种槽式缝隙在油流方向的长“L”为几倍于它的深度“d”，该缝隙有一压力降“P”与K/Ld3成正比，其中“K”为油的运动粘度。正如该公式所示其节流随缝隙深的负三次方而变化，而不随着其负二次方变化，这是对于陡侧面缝隙方程而言。当节流取决于它的长度“L”时，该长度为这里所使用的缝隙结构的长度，该长度与阀工作角度成正比，槽的布置将对提供线性增压特性曲线产生影响。槽形配量边缘形状存在某些其它的现有的转向机构阀的结构中，该转向机构阀的结构目的在于除拐弯区的线性增压特性曲线和它们之间的急转过渡区之外的停车区趋向于低噪音工作。例如美国专利US4，924，910(Tabata等的)其中的一个结构中，表示了所使用的配量边缘轮廓包括一个环形经过整个阀斜角范围和配量边缘的整个轴向长度的凹槽。所示的有各种各样的凹槽结构，在部分的斜角度范围内有一准圆形轮廓。消除噪音是通过有紧靠在相邻的输入轴或轴套表面上的油流动来实现，并且油进入凹槽从而避免紊流。该专利的附图说明图11显示在油入口处将凹槽应用在轴套槽的边缘的方法。并且能将类似的凹槽应用到处在油出口(未标出)的输入轴槽的边缘。由于在轴套和输入轴的一些边缘上需要很高精度的凹槽，所以该设计在制造方面有很大困难。相信通过这个结构可以实现低噪音。该结构的配量边缘轮廓在停车区被磨削成象本专利技术那样的斜面。美国专利4，924，910(Tabata等的)中另一结构中包括一系统，在该系统中采用凹槽配量边缘十字交叉地排放在左右手缸口之间液压油，所述的凹槽配量边缘或是在套筒槽的一些边缘上加工(此专利附图5)或是在输入轴槽的一些边缘上加工(此专利附图8)。这些凹槽配量边缘的突然关闭将会产生线性增压拐弯区和停车区之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于液动齿轮机构的回转阀，它包括一输入轴和一轴套，在输入轴的外圆周面上有许多由挡圈隔开的轴向延伸的槽，轴套转动地装在输入轴上，在它的孔中有一组与输入轴上的槽相配合的轴向延伸的槽，但它们之间的关系为负覆盖关系，所述轴套上的槽比所述输入轴上的挡圈要宽，从而在所述阀中形成一组控制液体流动的轴向延伸的缝隙，当轴套和输入轴之间相互转动偏离中心位置时阀开闭，迫使所述输入轴和轴套回到所述中心位置的弹簧装置，至少两个所述槽的两个边缘包括配量边缘轮廓，至少两个所述配量边缘轮廓包括浅的斜面，该斜面与所述输入轴的轴线平行，并且从输入轴外径朝着相应的槽向里倾斜，其特征在于：至少有两个斜面包括轴向延伸凹槽，每个凹槽有一底面，并在一个方向上环绕终结在一个轴向延伸的急斜面，该急斜面与所述斜面相交，并环绕着终结在所述槽或斜面的相反方向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KJ勒斯克，
申请(专利权)人：AE毕晓普及合夥人有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]