带行程卸荷阀的转向助力油缸的制作方法

1.本发明涉及助力油缸领域，具体涉及带行程卸荷阀的转向助力油缸。


背景技术：

2.目前大型机械车辆多设置离合助力系统，通过助力油缸对离合操作助力，通过进出油口交替进油，推动活塞运动而实现转向助力。对于现有的汽车转向系统，为了控制转向系统的转向幅度，通常会设置机械限位结构对转向幅度进行限位(例如利用限位螺钉对转向系统转向的角度进行限制)，因此在汽车转向到极限位置时，转向系统会与限位结构发生硬性碰撞，如果转向系统频繁与限位结构发生硬性碰撞，容易造成转向系统以及限位结构的稳定性受到影响，最终对车辆的转向精准度造成影响；同时，当车辆转向到极限位置时，由于助力油缸中处于进油的高压状态，因此助力油缸对整个转向系统具有较大的转向辅助力，该作用力持续作用在整个转向系统上，将对转向系统以及限位结构施加较大的载荷，从而进一步造成转向系统的稳定性降低且使用寿命减少。


技术实现要素：

3.本发明意在提供带行程卸荷阀的转向助力油缸，以解决现有技术中车辆使用助力油缸时转向系统以及限位结构的稳定性低且受用寿命短的问题。
4.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：带行程卸荷阀的转向助力油缸，包括缸体和滑动连接于缸体内的活塞，活塞将缸体内分隔为有杆腔和无杆腔，缸体的两端均固定连接有端盖，活塞上开有至少两条连通有杆腔和无杆腔的流道，每条流道内均连接有用于控制该流道通、断的控制机构,其中至少一个控制机构与无杆腔一侧的端盖之间连接有第一触发机构，且至少一个控制机构与有杆腔一侧的端盖之间连接有第二触发机构。
5.本方案的原理是：当活塞位于缸体的中间位置时，第一触发机构和第二触发机构均处于未触发状态，此时活塞上的两条流道均处于断开状态，有杆腔和无杆腔之间无流通关系，此时助力油缸起到正常的助力作用；当车辆转动到即将达到极限位置时，活塞必然向缸体两端中的一端移动，此时第一触发机构或者第二触发机构被触发(第一触发机构和第二触发机构被触发的状态与活塞向缸体哪一端移动有关)，当第一触发机构或者第二触发机构被触发后，控制机构控制两条流道中的一条流道处于连通状态，使得有杆腔和无杆腔连通，此时有杆腔和无杆腔中油压高的一个腔体中的液压油经过连通的流道而流向另一个腔体，从而使得有杆腔和无杆腔之间的压差减小，进而使得活塞的受力减小，最终使得转向系统在车辆转向到极限位置前，有效降低转向系统受到助力油缸的持续作用力；与此同时，由于在车辆转向到极限位置前，有杆腔和无杆腔在第一触发机构或者第二触发机构的作用下处于连通状态，使得原来有杆腔和无杆腔由较高压差状态而转变为压差不是很大，而且此时有杆腔和无杆腔均处于高压状态(因为此时助力油缸已经完成助力转向的基本过程，即已经通过油路向有杆腔或者无杆腔注入液压油而使得助力油缸辅助推动转向系统完成转向)，因此助力油缸此时无法对转向系统提供较大的转向辅助力，而车辆轮胎与地面之间
的摩擦力较大，此时人为无法轻易转动转向系统，就可以有效降低人工转动转向系统而使转向系统撞击限位结构的风险，降低转向系统以及限位结构受到的冲击。
6.本方案的有益效果在于：
7.1.能够有效延长转向系统的使用寿命：相比于技术中当转向系统转向到极限位置并保持在极限位置时，助力油缸会对转向系统持续作用较大的转向辅助力，造成转向系统受到较高载荷的作用，降低转向系统的稳定性和使用寿命。本技术中，通过设置控制机构、第一触发机构、第二触发机构和流道的结构，在转向系统转动至接近极限位置时，助力油缸的有杆腔和无杆腔连通，使得活塞两侧的压强差大幅降低，从而使得助力油缸对转向系统的作用力减小，转向系统在转向到极限位置时受到助力油缸的持续载荷降低，对整个转向系统起到保护作用，有效延长转向系统的使命寿命并提升转向系统运行的稳定性。
8.2.能够有效降低转向系统与限位结构之间的冲击：现有技术中，当转向系统转向至极限位置时，一般是利用限位结构对转向系统进行限位，而人为操作转向系统时，在转向系统转动至接近极限位置时一般不会有意减小转动的作用力，特别是在紧急情况或者路况复杂时，对于转向系统的操作更加迅速，使得转向系统在极限位置处容易与限位结构产生碰撞，长此以往，容易造成转向系统的稳定性和精度等受到影响。本技术中，在第一触发机构和第二触发机构的作用下，当转向系统转向至接近两个方向的极限位置时，均能够使其中的一个控制机构控制对应的流道连通，使有杆腔与无杆腔之间的压差减小而大幅降低助力油缸的助力效果，使得人工再也无法轻松地转动转向系统(相当于转向系统在与限位结构接触前就因为有杆腔和无杆腔的连通而处于锁定状态，此时无法轻易继续转动转向系统而使转向系统与限位结构发生强烈碰撞)，使得转向系统与限位结构之间的碰撞冲击极大地减弱，从而使得转向系统和限位结构能够长时间更加稳定地工作。
9.优选的，作为一种改进，所述第一触发机构和第二触发机构的结构相同，且第一触发机构和第二触发机构均连接于活塞上。
10.本方案中，第一触发机构和第二触发机构的结构相同，方便零件的加工制造，同时方便安装，而且第一触发机构和第二触发机构均连接于活塞上，可以将活塞取出缸体之外安装第一触发机构和第二触发机构，操作更加的方便。
11.优选的，作为一种改进，所述控制机构包括控制杆、弹性件和封堵件，所述流道包括相互连通的大径段和小径段，封堵件和控制杆均滑动连接于大径段内，且封堵件位于小径段和控制杆之间，控制杆远离弹性件的一端设有密封斜面，活塞上靠近大径段的一侧固定连接有用于限制控制杆滑出大径段之外的限位件，所述限位件上开有与密封斜面配合的第一配合斜面，所述控制杆的外壁上开有沿控制杆轴向贯穿控制杆的连通部。
12.本方案中，当活塞位于缸体中部位置而非处于两端的极限位置时，第一触发机构或者第二触发机构不会对控制杆产生作用力，此时在弹性件的弹力作用下，使得控制杆自动与限位件相抵，第一配合斜面与密封斜面接触，此时流道处于阻断状态，有杆腔和无杆腔无法通过流道连通；当活塞移动至靠近缸体端部的极限位置时，即转向系统转向至靠近至极限位置时，利用第一触发机构或者第二触发机构推动控制杆向靠近封堵件的方向滑动，弹性件被压缩，此时控制件与限位件脱离，第一配合斜面与密封斜面脱离，使得控制杆上的连通部能够起到导流作用，从而使无杆腔和有杆腔处于连通状态，以达到自动实现有杆腔和无杆腔处于连通状态的目的，结构简单且控制方便。
13.优选的，作为一种改进，所述第一触发机构包括固定连接于控制杆上远离弹性件一端的顶杆，所述顶杆远离控制杆的一端延伸至活塞之外。
14.本方案中，由于顶杆远离弹性件的一端延伸至活塞之外，因此当活塞靠近缸体的端部时，顶杆可以先于活塞达到与端盖接触，从而在转向系统在即将到达转向的极限位置前，有杆腔和无杆腔能够连通而实现卸压。
15.优选的，作为一种改进，所述大径段内通过过盈配合连接有与顶杆同轴设置的滑杆，顶杆位于滑杆内且顶杆的外径小于滑杆的内径，滑杆的内孔的内壁与顶杆的外壁之间形成流通间隙，所述滑杆远离控制杆的一端延伸至活塞之外，且顶杆延伸至活塞外的一端延伸出滑杆的端部之外，所述滑杆的内孔朝向控制杆的一端开有与密封斜面配合的第二配合斜面。
16.本方案中，滑杆和顶杆均延伸至活塞之外，且顶杆延伸至活塞外的一端延伸出滑杆的端部之外，因此在活塞向缸体的一端滑动而靠近端盖时，顶杆先与端盖接触而使得密封斜面与第二配合斜面脱离，使得有杆腔和无杆腔处于连通状态；然后，当顶杆的滑动至顶杆延伸至活塞外的一端与滑杆延伸至活塞之外的一端齐平时，滑杆将与端盖接触，由于滑杆是通过过盈配合的方式连接于大径段上，因此当滑杆与端盖接触而受到端盖的冲击力时，滑杆可以继续向大径段内滑动，从而在将本方案中的助力油缸连接于不同车型上时，在不同车型的转向系统的转向极限位置存在差异的情况下，只需首次转动转向系统而使其转动至极限位置，使得端盖推动滑杆向大径段内滑动一定距离后固定(对于不同车型，滑杆滑动的距离是不同的)，而后在使用助力油缸的过程中，滑杆能够具有行程记忆功能，只要活塞滑动至靠近端盖处，在转向系统即将转动至极限位置时，顶杆能够先与端盖接触而完成泄压操作，从而避免转向系统在转动至极限位置时与限位结构产生较大冲击，同时能够使助力油缸对整个转向系统的作用力减小，降低极限位置处转向系统受到的载荷，而且每种车型安装本方案中的助力油缸后，都能够根据车型自身精度配合情况以及转向极限位置进行自动调整，使产品的通用性大大提高。
17.优选的，作为一种改进，所述连通部包括多个开设于控制外壁上的连通槽，多个连通槽沿着控制杆的周向均匀分布。
18.本方案中，通过开设多个连通槽，当第二配合斜面与密封斜面脱离后，多个连通槽均能够通过液压油而使得无杆腔与有杆腔快速连通，从而快速实现卸压。
19.优选的，作为一种改进，所述弹性件包括支撑弹簧，所述封堵件包括直径等于大径段内径的钢球。
20.本方案中，利用钢球可以对大径段和小径段连接处起到良好的密封效果，而利用支撑弹簧可以使得正常状态下，支撑弹簧都能够对控制杆和顶杆起到弹性支撑作用，从而使得顶杆的一端能够延伸至活塞之外，以便活塞在接近缸体端部的端盖处时能够自动驱动有杆腔和无杆腔连通，结构稳定。
21.优选的，作为一种改进，所述顶杆位于大径段的一端固定连接有定位杆，支撑弹簧靠近顶杆的一端套设于定位杆上。
22.本方案中，利用定位杆对支撑弹簧进行辅助固定，使支撑弹簧能够更加稳定地起到弹性支撑的效果。
23.优选的，作为一种改进，所述限位件包括固定连接于活塞上的限位套。
24.本方案中，利用限位套对顶杆和滑杆起到限位作用，避免顶杆和滑杆滑出大径段之外，确保整个控制机构能够稳定实现控制效果。
25.优选的，作为一种改进，所述限位套的外壁上开有密封槽，所述密封槽内固定连接有密封圈。
26.本方案中，通过安装密封圈，提升整个控制机构处的密封效果。
附图说明
27.图1为本发明实施例一中带行程卸荷阀的转向助力油缸的示意图。
28.图2为图1的正剖图。
29.图3为图2中a处的局部放大图。
30.图4为本发明实施例一中控制杆与顶杆以及定位杆连接的示意图。
31.图5为本发明实施例二中相同于图2中a处的局部放大图。
具体实施方式
32.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
33.说明书附图中的附图标记包括：缸体1、活塞2、活塞杆3、有杆腔4、无杆腔5、油管6、左端盖7、右端盖8、控制杆9、大径段10、小径段11、钢球12、密封斜面13、限位套14、连通槽15、顶杆16、定位杆17、支撑弹簧18、滑杆19。
34.实施例一
35.实施例一基本如附图1和图2所示：带行程卸荷阀的转向助力油缸，包括缸体1和横向滑动连接于缸体1内的活塞2，活塞2的右侧壁上通过螺母固定连接有延伸至缸体1之外的活塞杆3，活塞2将缸体1内部分隔为有杆腔4和无杆腔5，缸体1上连通有两根油管6，两根油管6分别与有杆腔4和无杆腔5连通，可以利用油管6向有杆腔4或者无杆腔5内通入高压的液压油；同时缸体1的左端和右端均通过螺纹固接有端盖，为方便区分，左侧的端盖为左端盖7，右侧的端盖为右端盖8。
36.结合图2和图3，活塞2上开有至少两条分别与有杆腔4和无杆腔5连通的流道，本实施例中流道的数量为两条，两条流道沿着活塞2的中心线对称分布，每条流道内均连接有用于控制该流道通、断的控制机构,其中一个控制机构与左端盖7之间连接有第一触发机构，另一个控制机构与右端盖8之间连接有第二触发机构，本实施例中，第一触发机构和第二触发机构的结构相同，且第一触发机构和第二触发机构均连接于活塞2上，由于第一触发机构和第二触发机构的结构相同，下面以左端盖7处的第一触发机构为例进行说明。
37.结合图2和图3，控制机构包括控制杆9、弹性件和封堵件，流道包括相互连通的大径段10和小径段11，大径段10的内径大于小径段11的内径，封堵件为横向滑动连接于大径段10内的钢球12，控制杆9横向滑动连接于大径段10内，且钢球12位于小径段11和控制杆9之间，控制杆9的左端设开有密封斜面13，活塞2上靠近大径段10的一侧(即图3中活塞2的左端)固定连接有用于限制控制杆9滑出大径段10之外的限位件，限位件为通过螺纹固接在活塞2上的限位套14，限位套14上开有与密封斜面13配合的第一配合斜面，同时限位套14的外壁上开有密封槽，密封槽内卡接有密封圈(图3中未示出)，利用密封圈起到密封效果。
38.如图4所示，控制杆9的外壁上开有沿控制杆9轴向贯穿控制杆9的连通部，连通部
包括多个开设于控制杆9外壁上的连通槽15，多个连通槽15沿着控制杆9的周向均匀分布，结合图3和图4，当第一配合斜面与密封斜面13接触并相抵时，大径段10中位于支撑弹簧18位置处的液压油无法经过连通槽15向左流动至活塞2左侧的无杆腔5内。
39.结合图3和图4所示，第一触发机构包括一体成型于控制杆9左端的顶杆16，顶杆16的左端延伸至活塞2的左侧之外，限位套14的内径大于顶杆16的外径；与此同时，控制杆9的右侧壁上一体成型有定位杆17，弹性件包括位于控制杆9和钢球12之间的支撑弹簧18，支撑弹簧18的左端套设于定位杆17上。
40.具体实施过程如下：
41.当利用本实施例中的助力油缸进行转向助力时，正常状态，两根油管6其中一根油管6中进入液压油时，可以使活塞2在左端盖7和右端盖8之间滑动，当活塞2未滑动到缸体1的左极限位置或者右极限位置时，助力油缸能够对车辆中的转向系统提供转向辅助力。
42.当转向系统转动至靠近极限位置时，以图3中活塞2向左滑动为例，此时向有杆腔4中通入高压的液压油，活塞2在有杆腔4中液压油的压力作用下向左滑动，同时图3中的钢球12在有杆腔4中的液压油作用下向左移动，使得小径段11和大径段10连通，此时有杆腔4中的液压油能够经过小径段11而向左流入到大径段10中放置支撑弹簧18的空间内，但是由于第一配合斜面与密封斜面13处于贴合密封状态，位于大径段10中放置支撑弹簧18空间内的液压油无法继续向左沿着大径段10而流入到无杆腔5中；当活塞2向左滑动至靠近左极限位置前，顶杆16的左端靠近左端盖7并与左端盖7接触相抵，随着活塞2继续向左滑动，顶杆16在左端盖7的作用下相对于活塞2向右滑动，即顶杆16沿着大径段10向右滑动而使支撑弹簧18被压缩，同时第一配合斜面与密封斜面13脱离，使得大径段10中放置支撑弹簧18空间内的液压油能够经连通槽15向左流入到无杆腔5中，此时有杆腔4与无杆腔5连通而使得有杆腔4卸压，从而使得活塞2左侧和右侧的压差降低(当有杆腔4和无杆腔5处于稳定状态时，由于支撑弹簧18的存在，使得有杆腔4和无杆腔5之间存在较小的压强差，此压强差的大小与支撑弹簧18的弹性系数以及压缩长度有关)。
43.由于活塞2向左移动至左极限位置之前，在顶杆16作用下可以使得有杆腔4和无杆腔5自动连通，使得有杆腔4自动卸压，卸压完成时，由于有杆腔4和无杆腔5之间的压差大幅度减小，使得活塞2对活塞杆3的作用力大幅度减小，从而使得助力油缸对车辆转向系统的转向助力减小，而此时车辆的轮胎与地面之间的摩擦力较大，如果只是依靠人力是无法轻松转动整个转向系统而使车辆轮胎继续转向，因此可以避免转向系统在转动至左极限位置时与车辆中的限位结构发生强烈的碰撞，从而对车辆中的转向系统以及限位结构起到保护作用，减小转向系统以及限位结构受到的冲击；同时，当转向系统转动至极限位置时(或者即将达到极限位置时而无法继续转动整个转向系统)，由于有杆腔4与无杆腔5之间已经完成了卸压，使得助力油缸对转向系统的转向辅助力大幅度减小，从而避免转向系统在靠近左极限位置时始终受到助力油缸较大的转向助力，以降低转向系统受到的载荷而延长转向系统的使用寿命。
44.实施例二
45.实施例二与实施例一的区别在于：如图5所示，大径段10内通过过盈配合的方式连接有横向设置的滑杆19，滑杆19与顶杆16同轴设置且顶杆16的右端位于滑杆19内，滑杆19的左端延伸至活塞2的左侧之外，且顶杆16的左端延伸至滑杆19的左端之外；顶杆16的外径
小于滑杆19内孔的内径，滑杆19的内孔的内壁与顶杆16的外壁之间形成流通间隙，滑杆19的内孔靠近右端开有与控制杆9左端的密封斜面13配合的第二配合斜面。
46.当第二配合斜面与密封斜面13接触时，大径段10中位于支撑弹簧18位置的液压油无法经过连通槽15向左流动至流通间隙内，从而使得大径段10中位于支撑弹簧18位置的液压油无法流至活塞2左侧的无杆腔5内；而当第二配合斜面与密封斜面13接触时，大径段10中位于支撑弹簧18位置的液压油可以经过连通槽15向左流动至流通间隙内。
47.本实施例中，由于设置了滑杆19且滑杆19与大径段10是通过过盈配合的方式连接，在将本实施例中的助力油缸应用于不同车型上时，由于不同车型的车架型号有所差异，因此对于助力油缸转向助力的极限位置要求有所不同，即活塞2在缸体1内滑动的极限距离有所不同，而在将本实施例中的助力油缸安装于车辆上后，首先可以使滑杆19与大径段10的重叠长度最小(即图4中滑杆19的右端仅有小段距离位于大径段10内)，然后将助力油缸组装后安装于车辆上，待安装完毕后，启动车辆而使车辆转动至转向的极限角度(即将方向盘转动至最大转向角度)，此时助力油缸的活塞2在向左端移动至靠近极限位置时，顶杆16会与左端盖7接触并相抵(或者活塞2向左还未移动至靠近左极限位置时，顶杆16也可能与左端盖7接触)，此时有杆腔4和无杆腔5连通而使有杆腔4卸压，然后继续转动转向系统继续转动(此时可以借助外力辅助车辆轮胎转动，以减轻转向系统受到的阻力)，直至转向系统转动至极限位置，此时转向系统会通过活塞杆3推动活塞2继续向左滑动，直至活塞2滑动至左极限位置，此时由于顶杆16受力已经相对大径段10向右滑动，当顶杆16的左端与滑杆19的左端齐平后，滑杆19会跟随顶杆16一起沿着大径段10滑动，直至活塞2移动至左极限位置时才停止滑动(活塞2移动至左极限位置，表示活塞2在转向系统转动至转向极限位置状态下能够向左移动到的极限位置，而非代表活塞2向左移动至与左端盖7相接触的状态)，然后反向转动转向系统，此时油管6向无杆腔5中通入高压的液压油，活塞2向右滑动复位，此时滑杆19自动保持活塞2移动至左极限位置时滑杆19相对于活塞2的位置，使得滑杆19具有形成记忆功能，顶杆16在支撑弹簧18的作用向沿着大径段10滑动，使得顶杆16的左端移动至滑杆19的左端之外(即顶杆16能够复位)，从而在后续使用车辆过程中，当转向系统转向至靠近左极限位置时，顶杆16可以在转向系统转向至极限位置之前而自动完成有杆腔4的卸压，从而实现实施例一中降低转向系统受到冲击以及延长使用寿命的效果。
48.本实施例中仅示出了第一触发机构处设置滑杆19的情况，同理，在第二触发机构处设置类似的结构，对转向系统向右极限位置进行控制，原理与上述相似，此处不再赘述。
49.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。