ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B62D5/06 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к рулевым механизмам транспортных средств.

Известен гидравлический рулевой механизм транспортного средства, содержащий гидроруль с линией управления, выполненный с гидромотором обратной связи, дифференциальным устройством, распределительным и управляющим устройствами и приоритетное устройство с подпружиненным с одного торца возвратной пружиной золотником и двумя линиями управления (Проспект фирмы "Danfoss Hydraulische LenKingsKomponenten" 2186, с. 3, 5, 8).

Недостатком известного гидравлического рулевого механизма является недостаточное количество работы гидроруля в паре с приоритетным устройством, выражающееся в повышенном запаздывании срабатывания рулевого механизма и неустойчивости против автоколебаний. Другим недостатком являются повышенные габаритно-массовые показатели или, при сохранении малых показателей, повышенные энергетические потери, что связано с необходимостью размещения на золотнике распределительного устройства дополнительных регулирующих кромок, выполняющих функцию управляющего устройства, задающего через линии управления режим работы приоритетного устройства и рулевого механизма в целом.

Задача изобретения улучшение качества работы рулевого механизма и уменьшение его габаритно-массовых показателей.

Поставленная задача решается тем, что управляющее устройство гидроруля выполнено в виде обратного клапана ИЛИ, имеющего два входа и один выход, и дросселя, соединенных между собой и с распределительным устройством таким образом, что выход обратного клапана ИЛИ соединен с линией управления гидроруля и со входом дросселя, выход которого соединен со сливной линией, а оба входа обратного клапана ИЛИ соединены в нейтральной и двух других, симметричных относительно нейтральной, позициях распределительного устройства с соответствующими моторными линиями. Также распределительное устройство снабжено двумя дополнительными крайними позициями, в каждой из которых один из соответствующих входов обратного клапана ИЛИ заперт.

На чертеже представлена схема гидравлического рулевого механизма транспортного средства с новыми управляющим и распределительным устройствами.

Гидравлический рулевой механизм транспортного средства содержит гидроруль 1, состоящий из гидромотора обратной связи 2, пятипозиционного золотникового распределительного устройства непрерывного действия 4 с двумя дополнительными четвертой и пятой крайним позициями, рулевого вала 5, дифференциального устройства 3, обеспечивающего механическую отрицательную обратную связь между рулевым валом гидромотором обратной связи и золотником распределительного устройства, управляющего устройства 6, задающего режим работы рулевого механизма и приоритетного устройства 16, обеспечивающего питание рабочей жидкостью гидроруля 1 и дополнительного потребителя 24 от одного насоса 22 с приоритетом питания гидроруля.

Гидроруль 1 выполнен с входной линией 7, линией управления 8, сливной линией 9 для соединения с гидробаком 10, с рабочими линиями 11 и 12 для соединения с исполнительным гидроцилиндром 13, с моторными линиями 14 и 15 для соединения гидромотора обратной связи 2 с распределительным устройством 4. В распределительном устройстве в двух позициях, симметричных относительно нейтральной, входная линия 7 соединена с соответствующей моторной линией 14 или 15, другая моторная линия при этом соединена с соответствующей рабочей линией 11 или 12, другая рабочая линия при этом соединена со сливной линией 9. Управляющее устройство гидроруля 1 выполнено в виде обратного клапана ИЛИ 28, имеющего два входа и один выход, и дросселя 29, соединенных между собой и с распределительным устройством 4 таким образом, что выход обратного клапана ИЛИ 28 соединен с линией управления 8 гидроруля 1 и со входом дросселя 29, выход которого соединен со сливной линией 9, а оба входа обратного клапана ИЛИ соединены в нейтральной и в двух других, симметричных относительно нейтральной, позициях распределительного устройства с соответствующими моторными линиями 14 и 15.

В каждой из двух дополнительных 30, 31 четвертой и пятой крайних позициях распределительного устройства 4 один из соответствующих входов обратного клапана ИЛИ 28 заперт.

В гидроруле предусмотрен предохранительных клапан 32, соединенный своим входом с линией управления 8 гидроруля, а выходом со сливной линией 9.

Приоритетное устройство 16 содержит подпружиненный с одного торца возвратной пружиной 17 двухпозиционный золотник непрерывного действия 18 с полостями управления 19 и 20 и выполнено с напорной линией 21 для соединения с насосом 22, с рабочей линией 23 для соединения с дополнительным потребителем 24 и через него с гидробаком 10, с приоритетной линией 25 для соединения с входной линией 7 гидроруля 1, с двумя линиями управления 26 и 27, одна из которых 27 предназначена для соединения полости управления 20, расположенной со стороны возвратной пружины 17, с линией управления 8 гидроруля 1, а другая 26 для соединения противоположной полости управления 19 с входной линией 7 гидроруля 1.

На чертеже представлена гидравлическая схема рулевого механизма при неработающем насосе питания 22 в нейтральном положении распределительного устройства 4.

Гидравлический рулевой механизм работает следующим образом.

В нейтральном положении гидроруля 1 при неработающем насосе 22 золотник распределительного устройства 4 находится в среднем положении, а золотник 18 приоритетного устройства находится под действием возвратной пружины 17 в правом (по чертежу) положении.

При запуске двигателя транспортного средства рабочая жидкость от насоса 22 поступает в напорную линию 21 и далее через линию управления 26 под торец 19 золотника 18. Поскольку вторая линия управления 27 соединена через дроссель 29 со сливной линией 9, а приоритетная линия 25 заперта распределительным устройством 4, давлением рабочей жидкости золотник 18 приоритетного устройства 16 перемещается вправо по чертежу во вторую левую позицию, разгружая насос 22 через рабочую линию 23 и дополнительный потребитель 24 на слив в гидробак 10.

При повороте рулевого вала 5 за счет дифференциального устройства 3 происходит перемещение золотника распределительного устройства 4 в один из двух промежуточных позиций. При этом линия управления 26 через регулируемый по ходу золотника распределительного устройства 4 дроссель 33 или 34, обратный клапан ИЛИ 28 соединяется с линией управления 27; функции дросселей 33 и 34 выполняют регулирующие кромки золотника распределительного устройства 4. Поскольку величины давлений в линиях управления при их соединении начинают уравниваться, золотник 18 приоритетного устройства 16 под действием возвратной пружины 17 начинает перемещаться влево по чертежу в правую позицию, перекрывая рабочую линию 23 дополнительного потребителя 24 и повышая давление в приоритетной линии 25. При достижении в рулевом механизме давления, превышающего внешнюю нагрузку, воздействующую на шток исполнительного гидроцилиндра 13, происходит перемещение штока с одновременным вращением вала гидромотора обратной связи 2, пропускающего через себя дозированный поток рабочей жидкости, и тем самым осуществляется поворот колес транспортного средства.

Поскольку оба входа обратного клапана ИЛИ 28 соединены параллельно моторным линиям 14 и 15 гидромотора обратной связи 2, при вращении вала последнего на входах клапана ИЛИ образуется перепад давлений, равный потерям давления на гидромоторе 2 и клапан ИЛИ 28 занимает позицию, соответствующую подключению к линии управления 8 гидроруля 1 моторной линии 14 или 15, имеющей большее давление, которое образуется на входе гидромотора. При этом перепад давлений на соответствующей регулирующей кромке (дроссели 33 или 34) остается постоянным, равным
P T/S,
где T усилие возвратной пружины 17 золотника 18;
S площадь полости управления 19, 20,
а величина потока, поступающего к исполнительному гидроцилиндру 13 определяется исключительно величиной открытия дросселя 33 или 34, а следовательно, только ходом золотника распределительного устройства 4 независимо от нагрузки. При равномерном вращении рулевого вала 5 поворот колес будет происходить также равномерно. При остановке вращения рулевого вала 5 гидромотор обратной связи 2 через дифференциальный механизм 3 возвращает золотник распределительного устройства 4 в исходное положение, понижая давление в рулевом механизме и тем самым прекращая поворот колес транспортного средства.

При повороте колес в крайнее положение или при наличии непреодолимого препятствия, золотник распределительного устройства 4 перемещается в соответствующую крайнюю позицию 30 или 31, запирая один из соответствующих входов обратного клапана ИЛИ 28, связанный с моторной линией 14 или 15, имеющей более низкое давление, образующееся на выходе гидромотора 2.

При этом поворот рулевого вала прекращается, оператор ощущает резкое повышение усилия на рулевом колесе, и весь поток рабочей жидкости от насоса 22 поступает на слив в гидробак 10 через рабочую линию 23 и дополнительный потребитель 24 за счет срабатывания предохранительного клапана 32, установленного в линии управления 8 гидроруля 1, и ограничивающего давление в линии управления 27 приоритетного устройства 16, а следовательно, и в рулевом механизме в целом. При этом золотник 18 приоритетного устройства 16 перемещается вправо по чертежу, занимая левую позицию.

В случае, если не предусмотрено запирания одного из входов, имеющего меньшее давление, обратного клапана ИЛИ 28, при прикладывании усилия к рулевому колесу в крайнем положении колес гидромотор 2 начинает работать в режиме ручного насоса, величины давлений в моторных линиях 14 и 15, а следовательно, и на входах клапана ИЛИ 28 меняются на противоположные и поток жидкости от мотора 2 через вход клапана ИЛИ 28 и его выход подается в линию управления 8 гидроруля и из нее через предохранительный клапан 32 на слив в гидробак 10. При этом, несмотря на крайнее положение колес, рулевой вал будет продолжать вращаться, мешая ориентации оператора.

Таким образом, гидравлический рулевой механизм имеет высокое качество работы и малые габаритно-массовые показатели.

Технико-экономические преимущества от использования гидравлического рулевого механизма на транспортных средствах заключается в повышении маневренности и производительности машин и в улучшении компоновки рулевого механизма на машине.

Использование: изобретение относится к гидравлическим рулевым механизмам транспортного средства. Сущность: гидроруль содержит линию управления и выполнен с гидромотором обратной связи, дифференциальным устройством, распределительным и управляющим устройствами, и с приоритетным устройством с подпружиненным с одного торца возвратной пружиной золотником. Гидравлический рулевой механизм отличается от известных конструкций тем, что с целью улучшения качества работы рулевого механизма и уменьшения его габаритно-массовых показателей управляющее устройство выполнено в виде обратного клапана "или", имеющего два входа и один выход и дросселя, соединенных между собой и с распределительным устройством таким образом, что выход обратного клапана "или" соединен с линией управления гидроруля и со входом дросселя, выход которого соединен со сливной линией, а оба входа обратного клапана "или" соединены с соответствующими моторными линиями гидромотора обратной связи. Также распределительное устройство снабжено двумя дополнительными крайними позициями, в каждой из которых один из соответствующих входов обратного клапана "или" заперт. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гидравлический рулевой механизм транспортного средства, содержащий гидроруль, состоящий из гидромотора обратной связи, дифференциального устройства, трехпозиционного золотникового распределительного устройства непрерывного действия с рулевым валом и управляющего устройства, выполненный с входной линией, линией управления, сливной линией для соединения с гидробаком, с рабочими линиями для соединения с исполнительным гидроцилиндром, с моторными линиями для соединения гидромотора обратной связи с распределительным устройством, причем в двух позициях последнего, симметричных относительно нейтральной, входная линия соединена с соответствующей моторной линией, другая моторная линия при этом соединена с соответствующей рабочей линией, другая рабочая линия со сливной линией, и приоритетное устройство с подпружиненным с одного торца возвратной пружиной, золотником непрерывного действия и полостями управления, выполненное с напорной линией для соединения с насосом, с рабочей линией для соединения с дополнительным потребителем и через него с гидробаком, с приоритетной линией для соединения с входной линией гидроруля, с двумя линиями управления, одна из которых предназначена для соединения полости управления, расположенной со стороны возвратной пружины, с линией управления гидроруля, а другая для соединения противоположной полости управления с входной линией гидроруля, отличающийся тем, что управляющее устройство выполнено в виде обратного клапана ИЛИ, имеющего два входа и один выход, и дросселя, соединенных между собой и с распределительным устройством, при этом выход обратного клапана ИЛИ соединен с линией управления гидроруля и с входом дросселя, выход которого соединен со сливной линией, а оба входа обратного клапана ИЛИ соединены в нейтральной и в двух других, симметричных относительно нейтральной, позициях распределительного устройства с соответствующими моторными линиями. 2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что распределительное устройство снабжено двумя дополнительными крайними позициями, в каждой из которых один из соответствующих входов обратного клапана ИЛИ заперт.