ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B62D5/07 

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

Известен гидравлический рулевой механизм транспортного средства, содержащий гидроруль, выполненный с входной линией, линией управления с рабочими линиями, предназначенными для соединения с гидробаком, и одно золотниковое приоритетное устройство с подпружиненным с одного торца золотником непрерывного действия, двумя полостями управления, двумя линиями для соединения с насосами, двумя линиями дополнительных потребителей и одной линией для соединения с входной линией гидроруля (патент РФ N 1773248, кл. B 62 D 5/07, 1992).

Недостатком известного гидравлического рулевого механизма является недостаточная безопасность рулевого механизма в случае заклинивания золотника приоритетного устройства, в результате чего транспортное средство становится неуправляемым.

Другим недостатком является большой рабочий ход золотника, определяемый необходимостью последовательного подключения первого и второго насосов на питание гидроруля, что вызывает уменьшение быстродействия рулевого механизма и, как следствие, ухудшение управляемости транспортного средства.

Задачей изобретения является повышение безопасности рулевого механизма и его быстродействия.

Поставленная задача решается тем, что приоритетное устройство снабжается дополнительно вторым золотником непрерывного действия, линии управления которого соединены с аналогичными линиями управления первого золотника, а питание гидроруля осуществляется независимо через второй золотник. Оба золотника имеют по три рабочие позиции, что обеспечивает им малый рабочий ход. При этом соблюдается условие, при котором одинаковое давление в соответствующих полостях управления обоих золотников перемещает второй золотник до упора в сторону, противоположную действию возвратной пружины, и соединяет второй насос только на питание рабочего оборудования транспортного средства. При этом второй насос подключается на питание гидроруля через обратный клапан, установленный между вторым золотником и линией питания гидроруля.

Для дальнейшего повышения безопасности приоритетное устройство снабжается третьим дополнительным золотником непрерывного действия.

На фиг. 1 представлена схема гидравлического рулевого механизма транспортного средства с 2-х золотниковым приоритетным устройством; на фиг.2 - вариант выполнения с 3-х золотниковым приоритетным устройством.

Гидравлический рулевой механизм транспортного средства содержит гидроруль 1, имеющий известную конструкцию и принцип работы (2) и приоритетное устройство 9. Гидроруль выполнен с входной линией 2, линией управления 3, сливной линией 4 для соединения с гидробаком 5 и с рабочими линиями 6 и 7 для соединения с исполнительным гидроцилиндром 8. Приоритетное устройство снабжено подпружиненными с одного торца возвратными пружинами 10 и 25, двумя золотниками 11 и 26 непрерывного действия и полостями управления, соответственно, 12, 13 и 27, 28. Полости управления 12 и 27 соединены между собой и с линией управления 3 гидроруля 1, полости управления 13 и 28 соединены между собой и с входной линией 2 гидроруля. Приоритетное устройство выполнено с первой линией 14 для соединения первого насоса 16 с первым золотником 11 и через обратный клапан 34 третьей линией 18 с входной линией 2 гидроруля; со второй линией 15 для соединения второго насоса 17 со вторым золотником 26 и через линию 31 и обратный клапан 35 с входной линией 2 гидроруля; с третьей линией 18 для соединения с входной линией 2 гидроруля; с четвертой линией 19 для соединения первого золотника 11 с дополнительным потребителем 21; с пятой линией 20 для соединения второго золотника 26 с дополнительным потребителем 22.

Золотники 11 и 26 выполнены 3-х позиционными и 3-х ходовыми, схема которых изображена на фиг.1.

Пружины 10 и 25 подобраны таким образом, чтобы выполнялось соотношение

где F₁ и F₂ усилия пружин, соответственно, первого 11 и второго 26 золотников;
S₁ и S₂ площади полостей управления 12, 13 и 27, 28 соответственно первого и второго золотников.

При одинаковых площадях S₁ и S₂ усилие пружины 25 должно быть меньше усилия пружины 10.

При наличии в приоритетном устройстве третьего золотника 37 непрерывного действия имеется третий насос питания 41 (фиг.2), соединенный седьмой линией 40 через третий золотник 37, восьмую линию 43, обратный клапан 44 с третьей линией 18 и входной линией 2 гидроруля 1. При этом выполняется девятая линия 47 для соединения с рабочим оборудованием 46 во второй крайней позиции 45 третьего золотника 37.

Остальные соединения аналогичны фиг.1.

При этом соблюдается соотношение

где F₃ усилие пружины 36 третьего золотника 37;
S₃ площадь полостей управления 38, 39 третьего золотника 37.

Для обеспечения фиксации второго 26 и третьего 37 золотников в крайнем левом положении по фиг.1 и 2 приоритетное устройство снабжено упорами, соответственно, 48 и 49.

На фиг. 1 представлена схема гидравлического рулевого механизма с двумя золотниками и двумя насосами; на фиг.2 представлена схема с тремя золотниками и тремя насосами.

Схемы изображены при работающем насосе 16, ненагруженном рабочем оборудовании 21 и при нейтральном положении гидроруля 1.

Гидравлический рулевой механизм с двумя золотниками (фиг.1) работает следующим образом.

В нейтральном положении гидроруля 1 при неработающих насосах 16 и 17 первый золотник 11 под действием пружины 10 находится в позиции 29.

При запуске двигателя транспортного средства рабочая жидкость от насоса 16 по первой линии 14 через золотник 11 поступает к третьей линии 18 и через линию управления в полости управления 13 и 28, а из полостей управления 12 и 27 поступает в линию управления 3 гидроруля 1 и далее в сливную линию 4, соединенную с баком 5. При этом давлением рабочей жидкости, равным F₁/S₁, первый золотник 11 перемещается в позицию 24, разгружая первый насос 16 через дополнительный потребитель 21 на слив в бак 5. Поскольку давление, необходимое для перемещения второго золотника 26, составляет F₂/S₂ и задается меньшим, чем у первого золотника, второй золотник перемещается в позицию 32, разгружая второй насос 17 через дополнительный потребитель 22 на слив ив бак. При этом торец второго золотника 26 упирается в упор 47, ограничивающий ход золотника.

При повороте вала гидроруля 1 линия управления 3 гидроруля отсоединяется от сливной линии 4, соединяется с входной линией 2 гидроруля и с одной из рабочих линий 6 или 7 исполнительного гидроцилиндра 8. При этом золотник 11 находится под действием усилия пружины 10 и разности давлений в полостях управления 12 и 13 золотника 11, равной величине F₁/S₁. При вращении вала гидроруля перепад давлений в полостях управления 12 и 13 уменьшается и золотник 11 под действием пружины 10 перемещается в сторону позиции 23, повышая сопротивление в линии 19 и следовательно давление в линии 18. При этом происходит подача рабочей жидкости к исполнительному гидроцилиндру 8 через входную линию 2 гидроруля 1.

При дальнейшем увеличении частоты вращения вала гидроруля перепад давлений между полостями 12 и 13 продолжает уменьшаться и золотник приходит в позицию 23, полностью отдавая поток рабочей жидкости от первого насоса 16 на питание исполнительного гидроцилиндра 8. При этом перепад давлений между полостями 12 и 13 первого золотника 11, а следовательно, и в полостях 27 и 28 второго золотника 26 продолжает уменьшаться до момента, когда пружина 25 второго золотника 26 будет способна преодолевать указанный перепад давлений и золотник 26 переместится в позицию 30, подсоединяя второй насоса 17 через линию 31 к входной линии 2 гидроруля, тем самым увеличивая расход рабочей жидкости к исполнительному гидроцилиндру. При дальнейшем увеличении частоты вращения вала гидроруля второй золотник 26 перемещается в позицию 29, полностью отдавая поток рабочей жидкости от второго насоса 17 на питание исполнительного гидроцилиндра 8.

При нагружении дополнительных потребителей 21, 22 давлением, превышающем давление, необходимое для перемещения штока исполнительного гидроцилиндра 8, за счет повышения давления в полостях 13 и 28, первый золотник перемещается в позицию 33, а второй золотник в позицию 32, запирая линию 18 и предохраняя гидроруль 1 от воздействия высокого давления.

Обратные клапаны 34 и 35 обеспечивают безопасную работу рулевого механизма при заклинивании одного из золотников.

Также, поскольку рабочий ход каждого из золотников незначительный, происходит быстрое включение второго золотника в работу, что обеспечивает высокое быстродействие рулевого механизма.

При наличии трех золотников (фиг. 2) за счет соотношения

третий золотник 37 непрерывного действия, упертый в упор 49, включается в работу после прихода второго золотника в позицию 29.

Таким образом, при повышении частоты вращения вала гидроруля 1 потоки всех трех насосов могут быть последовательно суммированы во входной линии 2 гидроруля 1, что обеспечивает хорошие энергетические показатели рулевого механизма. При этом обеспечивается его высокая безопасность:
при выходе из строя одного (фиг.1) или двух (фиг.2) насосов;
при заглохании двигателя, если второй (фиг.1) или третий (фиг.2) насос приводится от колес машины;
при заклинивании одного (фиг.1) или даже двух (фиг.2) золотников.

Таким образом, приоритетное устройство обеспечивает высокую безотказность и быстродействие рулевого механизма.

Технико-экономические преимущества от использования гидравлического рулевого механизма на транспортных средствах заключается в улучшении маневренности, производительности, безотказности машин и в снижении потребляемой мощности.

Использование: изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к рулевым механизмам транспортного средства. Сущность изобретения: гидроруль выполнен с входной линией, линией управления, с рабочими линиями, предназначенными для соединения с исполнительным гидроцилиндром и сливной линией для соединения с гидробаком. Его приоритетное устройство соединено с входной линией гидроруля, с насосами питания и дополнительными потребителями. Приоритетное устройство снабжается дополнительно вторым, а также третьим золотниками. При этом путем установки возвратных пружин золотников с разными усилиями обеспечивается последовательность срабатывания золотников начиная с первого. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлический рулевой механизм транспортного средства, содержащий гидроруль, выполненный с входной линией, линией управления, сливной линией для соединения с гидробаком и с рабочими линиями для соединения с исполнительным гидроцилиндром, и приоритетное устройство с подпружиненным с одного торца возвратной пружиной золотником непрерывного действия и полостями управления, выполненное с первой и второй линиями для соединения соответственно с первым и вторым насосами, третьей линией для соединения с входной линией гидроруля и одной из полостей управления, причем другая полость управления, расположенная со стороны пружины, соединена с линией управления гидроруля, также выполненное с четвертой и пятой линиями для соединения с дополнительными потребителями, причем в первой крайней позиции золотника приоритетного устройства его первая линия соединена с третьей линией, а в другой позиции первая, третья и четвертая линии соединены между собой, отличающийся тем, что приоритетное устройство снабжено вторым подпружиненным с одного торца возвратной пружиной золотником непрерывного действия, полости управления которого соединены линиями управления с аналогичными полостями первого золотника, при этом у второго золотника в первой крайней и в другой позициях вторая линия приоритетного устройства соединена с его третьей линией через шестую линию, в другой позиции вторая, третья и пятая линии соединены между собой, а во второй крайней позиции вторая линия соединена с пятой, а первый золотник снабжен второй крайней позицией, в которой первая линия приоритетного устройства соединена с четвертой линией, при этом соблюдено соотношение
F₁/S₁ > F₂/S₂,
где F₁ и F₂ усилия пружины, соответственно первого и второго золотников;
S₁ и S₂ площади полостей управления соответственно первого и второго золотников,
при этом в третьей и шестой линиях приоритетного устройства установлены обратные клапаны, соединенные между собой своими выходами. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что приоритетное устройство снабжено третьим подпружиненным с одного торца возвратной пружиной золотником непрерывного действия, полости управления которого соединены линиями управления с аналогичными полостями первого и второго золотников, при этом соблюдается соотношение
F₁/S₁ > F₂/S₂ > F₃/S₃,
где F₃ усилие пружины третьего золотника;
S₃ площадь полости управления третьего золотника,
и выполнено с седьмой линией для соединения с третьим насосом, причем в первой крайней позиции третьего золотника седьмая линия приоритетного устройства соединена с его третьей линией через восьмую линию, при этом в восьмой линии приоритетного устройства установлен обратный клапан, соединенный своим выходом с третьей линией, а во второй крайней позиции седьмая линия соединена с дополнительным потребителем через девятую линию.