ГИДРООБЪЕМНОЕ РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ Российский патент 1995 года по МПК B62D5/87 

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к гидрообъемным системам рулевого управления транспортного средства.

Известна система рулевого управления транспортного средства [1], содержащая гидравлический рулевой механизм, соединенный механически с рулевым колесом и гидравлически - с гидронасосом, с гидробаком и усилителем потока. Усилитель потока состоит из двух параллельно установленных регулируемых дросселей различного сечения, трехпозиционного гидравлически управляемого гидрораспределителя непрерывного действия. Система рулевого управления также включает приоритетный клапан.

Недостатком системы рулевого управления транспортного средства является большая материалоемкость, включающая в систему отдельные узлы: гидравлический рулевой механизм, усилитель потока и приоритетный клапан.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гидрообъемное рулевое управление транспортного средства [2], содержащее трехпозиционный восьмилинейный распределитель следящего действия и усилитель потока, состоящий из двух двухпозиционных распределителей с гидравлическим управлением и обратного клапана.

Недостатком известного гидрообъемного рулевого управления транспортного средства является сложность конструкции и большая материалоемкость.

В гидрообъемном рулевом управлении, содержащем трехпозиционный восьмилинейный распределитель следящего действия, вторая и четвертая линия которого соединены с гиидроцилиндром, третья - с гидробаком, шестая - с питающим насосом, а седьмая и восьмая - с насосом-мотором, трехпозиционный восьмилинейный распределитель кинематически связанный с рулевым колесом и с насосом-мотором, гидравлически соединенный с усилителем потока, усилитель потока выполнен в виде двухпозиционного пятилинейного распределителя с гидравлическим управлением, первая линия которого связана с пятой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, вторая линия - со сливной гидролинией, третья и четвертая линии - с напорной гидролинией, а пятая линия - с первой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, при этом в двухпозиционном пятилинейном распределителе в четвертой и пятой линиях установлены последовательно обратные клапаны и дроссели, причем в левой позиции четвертая и пятая линии соединены между собой и с первой линией, вторая и третья линии не соединены между собой, а в правой позиции четвертая и пятая линии соединены между собой, но не соединены с первой линией, а вторая линия соединены с третьей линией, при этом левая полость управления соединена с пятой линией двухпозиционного пятилинейного распределителя и первой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, а правая полость управления соединена с напорной гидролинией, третьей и четвертой линиями двухпозиционного пятилинейного распределителя и шестой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, двухпозиционный пятилинейный распределитель усилителя потока расположен в золотнике трехпозиционного восьмилинейного распределителя рулевого механизма соосно с ним и выполнен в виде цилиндра, имеющего проточку, которая является полостью смешивания, а во внутренних полостях указанного цилиндра установлены два обратных клапана, причем внутренние полости соединены с полостью смешивания дроссельными каналами, усилитель потока одновременно является приоритетным клапаном, при этом вторая линия двухпозиционного пятилинейного распределителя связана с другими потребителями.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показал, что отличие в том, что усилитель потока выполнен в виде одного двухпозиционного пятилинейного распределителя с гидравлическим управлением, первая линия которого связана с пятой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, вторая линия - со сливной гидролинией, третья и четвертая линии - с напорной гидролинией, а пятая линия - с первой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, при этом в двухпозиционном пятилинейном распределителе в четвертой и пятой линиях установлены последовательно обратные клапаны и дроссели, причем в левой позиции четвертая и пятая линии соединены между собой и с первой линией, вторая и третья линия не соединены между собой, а в правой позиции четвертая и пятая линии соединены между собой, но не соединены с первой линией, а вторая линия соединена с третьей линией, при этом левая полость управления соединена с пятой линией двухпозиционного пятилинейного распределителя и первой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, а правая полость управления соединена с напорной гидролинией, третьей и четвертой линиями двухпозиционного пятилинейного распределителя и шестой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, двухпозиционный пятилинейный распределитель усилителя потока расположен в золотнике трехпозиционного восьмилинейного распределителя рулевого механизма соосно с ним и выполнен в виде цилиндра, имеющего проточку, которая является полостью смешивания, а во внутренних полостях указанного цилиндра установлены два обратных клапана, причем внутренние полости соединены с полостью смешивания дроссельными каналами, усилитель потока одновременно является приоритетным клапаном, при этом вторая линия двухпозиционного пятилинейного распределителя с гидравлическим управлением связана с другими потребителями.

Таким образом, изобретение соответствует критерию "Новизна".

Соответствие критерию "Положительный эффект" подтверждается тем, что использование в качестве усилителя потока одного двухпозиционного пятилинейного распределителя со встроенными обратными клапанами и дросселями позволяет упростить конструкцию гидрообъемного рулевого управления. А расположение усилителя потока в золотнике трехпозиционного восьмилинейного распределителя позволяет снизить материалоемкость. Использование усилителя потока в качестве приоритетного клапана значительно расширяет функциональные возможности гидрообъемного рулевого управления.

Сравнение заявляемого решения с другими известными в науке и технике решениями показывает, что элементы, используемые в предлагаемой схеме, известны, однако его структура и новые связи этих элементов обеспечивают появление новых свойств, позволяющих упростить конструкцию гидрообъемного рулевого управления. Существенным отличием также является конструктивное выполнение усилителя потока в виде цилиндра, имеющего проточку, которая является полостью смешивания, а во внутренних полостях указанного цилиндра установлены два обратных клапана и внутренние полости соединены с полостью смешивания дроссельными каналами. Использование усилителя потока одновременно в качестве приоритетного клапана также ранее не встречалось и является существенным отличием.

На фиг. 1 представлена принципиальная гидравлическая схема гидрообъемного рулевого управления; на фиг. 2 - конструктивная схема гидрообъемного рулевого управления; на фиг. 3 - гидравлическая схема гидрообъемного рулевого управления с приоритетным клапаном.

Гидрообъемное рулевое управление состоит из трехпозиционного восьмилинейного распределителя 1 следящего действия, кинематически связанного с рулевым колесом 2 и насосом-мотором 3 и гидравлически связанного первой линией с пятой линией двухпозиционного пятилинейного распределителя 4, который является усилителем потока, и левой полостью управления двухпозиционного пятилинейного распределителя 4, второй и четвертой линиями с исполнительным гидроцилиндром 5, третьей линией с гидробаком 6 и второй линией двухпозиционного пятилинейного распределителя 4, пятой линией с первой линией двухпозиционного пятилинейного распределителя 4, шестой линией с питающим насосом 7, обратным клапаном 8, предохранительным клапаном 9, третьей и четвертой линиями двухпозиционного пятилинейного распределителя 4 и правой полостью управления двухпозиционного пятилинейного распределителя 4, седьмой и восьмой линиями с насосом-мотором 3. В двухпозиционном пятилинейном распределителе 4 в четвертой и пятой линиях установлены обратные клапаны 10, 11 и дроссели 12, 13.

Конструкция гидрообъемного рулевого управления (фиг. 2) состоит из корпуса 14, внутри которого расположен трехпозиционный восьмилинейный распределитель 1, золотник 15 которого связан с выходным валом 16 рулевого колеса 2, а гильза 17 - через карданный вал 18 с ротором насоса-мотора 3. Золотник 15 и гильза 17 кинематически связаны упругим элементом 19. Двухпозиционный пятилинейный распределитель 4 гидрообъемного рулевого управления выполнен в виде цилиндра 20, который расположен в золотнике 15 и имеет проточку, которая является полостью 21 смешивания. Левая полость 22 управления двухпозиционного пятилинейного распределителя 4 каналом 23 через трехпозиционный восьмилинейный распределитель 1 и каналы 24 и 25 связана с насосом-мотором 3 и через обратный клапан 11 и дроссель 13 связана с полостью 21. Правая полость 26 управления связана через полость 27 и каналы 28 - 32 с питающим насосом 7, через канал 33, полость 34 и каналы 35, 36 - с гидробаком 6, через обратный клапан 10 и дроссель 12 - с полостью смешивания 21. Полость 21 в рабочем положении по каналам 37 и 38 через трехпозиционный восьмилинейный распределитель 1, полость 39, каналы 40 и 41 сообщается с левой полостью исполнительного гидроцилиндра 5, либо полостью 42 и каналами 43, 44 с правой полостью исполнительного гидроцилиндра 5. Сливная полость 34 через распределитель 1 по каналу 45 сообщается либо с полостью 42, либо с полостью 39. Питающий насос 7 по каналам 32, 31, 30 через полость 46, трехпозиционный восьмилинейный распределитель 1 и канал 47 связан с насос-мотором 3. Предохранительный клапан 9 связывает напорную гидролинию 32 с гидробаком 6. В нейтральном положении распределителя 1 левая полость управления 22 распределителя 4 через канал 23 и распределитель 1 связана с каналом 45.

Гидрообъемное рулевое управление с усилителем потока, выполняющим функции приоритетного клапана (фиг. 3), отстоит из распределителя следящего действия 1, кинематически связанного с рулевым колесом 2 и насосом-мотором 3, и гидравлически связанного первой линией с пятой линией распределителя 4, который является усилителем потока и приоритетным клапаном, и левой полостью управления двухпозиционного пятилинейного распределителя, второй и четвертой линиями с исполнительным гидроцилиндром 5, третьей линией с гидробаком 6, пятой линией с первой линией распределителя 4, шестой линией с питающим насосом 7, обратным клапаном 8, предохранительным клапаном 9, третьей и четвертой линиями распределителя 4 и правой полостью управления распределителя 4 седьмой и восьмой линиями с насосом-мотором 3. В распределителе 4 в четвертой и пятой линиях установлены обратные клапаны 10, 11 и дроссели 12, 13. Вторая линия двухпозиционного пятилинейного распределителя связана через распределитель 48 с гидроцилиндром 49.

Работа принципиальной схемы гидрообъемного рулевого управления осуществляется следующим образом (см. фиг. 1).

В нейтральном положении распределителя 1 поток рабочей жидкости от питающего насоса 7 поступает к третьей и четвертой линиям двухпозиционного пятилинейного распределителя 4 и к шестой линии распределителя 1. При этом левая полость управления распределителя 4 соединена через распределитель 1 с гидробаком 6. Распределитель 4 находится в крайнем левом положении. Весь поток рабочей жидкости через третью и вторую линию распределителя 4 поступает в гидробак 6.

При повороте рулевого колеса 2 происходит рассогласование распределителя 1 (например, происходит перемещение золотника вправо). При этом первая и третья линии распределителя 1 рассоединяются, а поток рабочей жидкости от питающего насоса 7 через шестую и седьмую линии распределителя 1 поступает на насос-мотор 3 и далее через восьмую и первую линии распределителя 1 в левую полость управления распределителя 4. Золотник распределителя 4 перемещается вправо, прикрывая при этом канал, соединяющий вторую и третью линии распределителя 4. Одновременно увеличивается давление в правой полости управления распределителя 4. Под действием давлений в правой и левой полостях управления на распределителе 4 происходит выравнивание давлений, значит выравниваются давления в четвертой и пятой линиях распределителя 4 и перепады давления между первой и четвертой, первой и пятой линиями распределителя 4. Благодаря одинаковым перепадам давления в первую линию распределителя 4 поступают два потока из четвертой и пятой линий через обратные клапаны 10 и 11, пропорциональные площадям поперечных сечений дросселей 12 и 13 в золотнике распределителя 4. Суммарный поток рабочей жидкости через пятую и вторую линии распределителя 1 поступает на исполнительный гидроцилиндр 5 и преодолевает приложенную внешнюю нагрузку. Поршень исполнительного гидроцилиндра перемещается вправо. Поток рабочей жидкости из правой половины исполнительного гидроцилиндра 5 через четвертую и третью линии распределителя 1 поступает в гидробак 5.

Аналогичным образом работает система гидрообъемного рулевого управления при повороте в противоположную сторону.

При увеличении частоты вращения рулевого колеса 2 увеличивается поток рабочей жидкости к пятой линии распределителя 4 и давление в левой полости управления тоже увеличивается. Золотник распределителя 4 перемещается вправо до тех пор, пока не выравняется давление в левой и правой полостях распределителя 4. Перепад давления между первой и четвертой, первой и пятой линиями выравнивается и будет больше, чем при меньшей частоте вращения рулевого колеса 2. Следовательно, изменяются потоки рабочей жидкости через обратные клапаны 10, 11 и дроссели 12, 13.

При действии попутной нагрузки и малой частоте вращения рулевого колеса 2 скорость поршня увеличивается, а давление в левой полости исполнительного гидроцилиндра 5 снижается. При этом уменьшается давление в левой полости управления распределителя 4, и оно будет меньше, чем в правой половине управления. Золотник распределителя 4 перемещается влево и его первая линия прикрывается. Таким образом поддерживается точность работы гидрообъемного рулевого управления при действии попутной нагрузки.

Работа конструкции гидрообъемного рулевого управления осуществляется следующим образом (фиг. 2).

В нейтральном положении распределителя 1 поток рабочей жидкости от питающего насоса 7 по каналам 32, 31, 30 поступает в полость 46. Из полости 46 поток рабочей жидкости по каналам 29, 28 и полость 27 поступает в правую полость 26. Так как в нейтральном положении распределителя 1 левая полость 22 распределителя 4 через канал 23 и распределитель 1 связана с каналом 45 (на фиг. 2 не показана), который в свою очередь связан с гидробаком 6, то цилиндр 20 в распределителе 4 перемещается в крайнее левое положение. При этом полость 27 и канал 33 соединяются и весь поток рабочей жидкости по каналу 33 через полость 34 и по каналам 35, 36 поступает в гидробак 6.

При повороте рулевого колеса 2, крутящий момент передается через выходной вал 16 на золотник 15. Упругий элемент 19 деформируется и золотник 15 поворачивается относительно гильзы 17. Поток рабочей жидкости от питающего насоса 7 по каналам 32, 31 и 30 поступает в полость 46. Часть потока, пропорциональная рабочему объему насоса-мотора 3 и частоте вращения рулевого колеса, поступает по каналу 47 через насос-мотор 3 по каналам 25, 24 и 23 в левую полость 22. Вторая часть потока по каналам 29, 28, через полость 27 поступает в правую полость 26. Давление в полостях управления 22 и 26 выравнивается, так как излишки рабочей жидкости по каналу 33, через полость 34, каналам 35 и 36 поступает в гидробак 6. Так как давления в управляющих полостях 22 и 26 одинаковы, то и перепады давлений между полостью 21 и полостями 22 и 26 тоже одинаковы. Благодаря одинаковым перепадам давления в полость 21 поступают потоки рабочей жидкости через обратные клапаны 11 и 10, пропорциональные площадям поперечных сечений дросселей 13 и 12.

При увеличении частоты вращения рулевого колеса 2 увеличивается поток рабочей жидкости, поступающий в левую полость 22. Перепад давления на управляющем дросселе 13 между полостью 21 и левой полостью 22 увеличивается. Значит, под действием большего давления в левой полости 22 по сравнению с правой полостью 26 цилиндр 20 распределителя 4 перемещается вправо до тех пор, пока давление в левой 22 и правой 26 полостях управления не выравнивается. Благодаря увеличению перепада давления между полостью 21 и полостями 22 и 26 расходы через дроссель 13 и дроссель 12 увеличиваются, но их состояние остается постоянным и пропорциональным площадям поперечных сечений дросселей 13 и 12.

При действии попутной нагрузки и малой частоте вращения рулевого колеса 2 скорость поршня увеличивается, а давление в напорной полости исполнительного гидроцилиндра 5 уменьшается. Вследствие этого уменьшается давление и в полости 21. Уменьшение частоты вращения рулевого колеса приводит к уменьшению потока рабочей жидкости от насоса-мотора 3 и уменьшению перепада давления на дросселе 13. Одновременно питающий насос 7 продолжает подавать большой поток рабочей жидкости в правую полость 26. За счет этого давление в правой полости 26 становится больше давления в левой полости 22. Цилиндр 20 в распределителе 4 перемещается в левое крайнее положение и канал 37 прикрывается вплоть до полного перекрытия. Таким образом обеспечивается точность работы гидрообъемного рулевого управления при действии попутной нагрузки.

Работа конструкции гидрообъемного рулевого управления с приоритетным клапаном осуществляется следующим образом (фиг. 3).

При повороте рулевого колеса 2 происходит рассогласование распределителя 1 (например, происходит перемещение золотника вправо). При этом первая и третья линии распределителя 1 рассоединяются, а поток рабочей жидкости от питающего насоса 7 через шестую и седьмую линии распределителя 1 поступает на насос-мотор 3 и далее через восьмую и первую линии распределителя 1 в левую полость управления распределителя 4 и на пятую линию распределителя 4. Так как во время работы рабочего оборудования давления во второй, третьей и четвертой линиях распределителя 4 высокое, то золотник распределителя 4 находится в крайнем левом положении. При увеличении давления в левой полости управления распределителя 4 до давления, превышающего давление в правой полости управления, происходит перемещение золотника распределителя 4 вправо. При этом канал, соединяющий вторую и третью линии распределителя 4, закрывается и выравнивается давление в правой и левой полостях управления распределителя 4 и в четвертой и пятой линиях. Благодаря одинаковому перепаду давлений между четвертой и первой, пятой и первой линиями через управляющий и усилительный дроссели распределителя 4 в первую линию поступают потоки рабочей жидкости, пропорциональные площадям поперечных сечений указанных дросселей. Таким образом, в первую очередь обеспечивается точная работа гидрообъемного рулевого управления, а весь оставшийся поток рабочей жидкости поступает через распределитель 48 на гидроцилиндр рабочего оборудования 49.

Использование усилителя потока, выполненного в виде двухпозиционного пятилинейного распределителя с гидравлическим управлением, первая линия которого через трехпозиционный восьмилинейный распределитель связана с гидроцилиндром поворота, вторая линия связана со сливной гидролинией, третья и четвертая линии связаны с напорной гидролинией, а пятая линия через трехпозиционный восьмилинейный распределитель - с насосом-мотором. При этом в двухпозиционном пятилинейном распределителе в четвертой и пятой линиях установлены последовательно обратные клапаны и дроссели, проходные сечения которых не зависят от положения распределителя, причем в левой позиции эти линии соединены между собой и с первой линией, вторая и третья линии не соединены между собой, а в правой позиции четвертая и пятая линии соединены между собой, но не соединены с первой линией, а вторая линия соединена с третьей линией. При этом левая полость управления соединена с пятой линией двухпозиционного пятилинейного распределителя, а правая полость управления соединены с напорной линией в сравнении с прототипом позволяет обеспечить упрощение конструкции при сохранении стабильности коэффициента усиления.

Выполнение усилителя потока в виде цилиндра, имеющего проточку, которая является полостью смешивания, а во внутренних полостях указанного цилиндра установлены два обратных клапана, причем внутренние полости соединены с полостью смешивания дроссельными каналами в сравнении с прототипом позволяет обеспечить малую материалоемкость гидрообъемного рулевого управления.

Использование двухпозиционного пятилинейного распределителя в качестве приоритетного клапана в сравнении с прототипом позволяет расширить его функциональные возможности.

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к гидрообъемным системам рулевого управления транспортного средства. Сущность изобретения: гидрообъемное рулевое управление включает трехпозиционный восьмилинейный распределитель 1 следящего действия, насос - мотор 3, двухпозиционный пятилинейный распределитель 4. Новым в гидрообъемном рулевом управлении является то, что усилитель потока выполнен в виде двухпозиционного пятилинейного распределителя 4 с гидравлическим управлением. В указанном распределителе 4 в четвертой и пятой линиях установлены обратные клапаны 10, 11 и дроссели 12, 13. В левой позиции распределителя 4 четвертая и пятая линии соединены между собой и с первой линией, вторая и третья линии не соединены между собой, а в правой позиции четвертая и пятая линии соединены между собой, но не соединены с первой линией, а вторая линия соединена с третьей линией. Распределитель 4 расположен в золотнике распределителя 1, соосно с ним и выполнен в виде цилиндра, имеющего проточку которая является полость 21 смешивания. Усилитель потока одновременно является приоритетным клапаном, при этом вторая линия распределителя 4 с гидравлическим управлением связана с другими потребителями. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ГИДРООБЪЕМНОЕ РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ, содержащее трехпозиционный восьмилинейный распределитель следящего действия, вторая и четвертая линии которого соединены с гидроцилиндром, третья - с гидробаком, шестая - с питающим насосом, а седьмая и восьмая - с насосом-мотором, гидравлически соединенный с усилителем потока, отличающийся тем, что усилитель потока выполнен в виде двухпозиционного пятилинейного распределителя с гидравлическим управлением, первая линия которого связана с пятой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, вторая линия связана со сливной гидролинией, третья и четвертая линии связаны с напорной гидролинией, а пятая линия связана с первой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, при этом в двухпозиционном пятилинейном распределителе в четвертой и пятой линиях установлены последовательно обратные клапаны и дроссели, причем в левой позиции четвертая и пятая линии соединены между собой и с первой линией, вторая и третья линии не соединены между собой, а в правой позиции четвертая и пятая линии соединены между собой, но не соединены с первой линией, а вторая линия соединена с третьей линией, при этом левая полость управления соединена с пятой линией двухпозиционного пятилинейного распределителя и первой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя, а правая полость управления соединена с напорной гидролинией, третьей и четвертой линиями двухпозиционного пятилинейного распределителя и шестой линией трехпозиционного восьмилинейного распределителя. 2. Рулевое управление по п. 1, отличающееся тем, что двухпозиционный пятилинейный распределитель усилителя потока расположен в золотнике трехпозиционного восьмилинейного распределителя рулевого механизма соосно с ним и выполнен в виде цилиндра, имеющего проточку, которая является полостью смешивания, а во внутренних полостях цилиндра установлены два обратных клапана, причем внутренние полости соединены с полостью смешивания дроссельными каналами. 3. Рулевое управление по п.1, отличающееся тем, что усилитель потока одновременно является приоритетным клапаном, при этом вторая линия двухпозиционного пятилинейного распределителя с гидравлическим управлением связана с другими потребителями.