ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЕРВОУСИЛИТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к системам управления и может быть применено при управлении транспортными машинами.

Известен гидравлический сервоусилитель преимущественно для управления муфтой сцепления транспортной машины [1], который содержит корпус, установленный в корпусе поршень, воздействующий на рычаг муфты сцепления, размещенное между крышкой корпуса и поршнем управляющее клапанное звено, состоящее из седла с каналами и расположенного в нем клапана, причем седло клапанного звена подвижно установлено во втулке, размещенной в крышке корпуса, и нагружено взаимодействующей с седлом и втулкой пружиной, а поршень выполнен со сливными каналами и снабжен возвратной пружиной, размещенной между седлом клапана и поршнем.

Однако известный сервоусилитель обладает достаточно сложной конструкцией и соответственно ограниченным диапазоном использования. Кроме того, у подобного сервоусилителя при отсутствии нажатия на педаль муфты сцепления весь подводящий к гидроусилителю поток жидкости поступает на слив, что приводит к нерациональным затратам мощности двигателя.

Известен также гидравлический сервоусилитель [2], содержащий корпус, в котором имеются два отверстия для подвода и отвода рабочей жидкости. Внутри корпуса помещен поршень, с одного торца которого по центру выполнен сливной канал в виде осевого сверления, которое перекрывается торцом управляющего элемента, выполненного в виде штока. Наружный торец штока взаимодействует с органом управления, например педалью или рычагом. Плоский торец штока и осевое сверление образуют пару "сопло-заслонка". Поршень, расположенный в корпусе, снабжен штоком, который связан с управляемым механизмом, например, муфтой сцепления.

Описанный гидравлический сервоусилитель значительно проще по конструкции, но также является проточной конструкцией, т.е. при нерабочем положении органа управления весь подводящийся к гидроусилителю поток рабочей жидкости поступает на слив, что с одной стороны увеличивает энергозатраты на гидропривод, а с другой стороны затрудняет применение подобного сервоусилителя в объединенных гидросистемах.

Предлагаемое изобретение направлено на энергосбережение, которое достигается отсутствием расхода рабочей жидкости через сервоусилитель при его нейтральном (нерабочем) положении и минимальном расходе при рабочем положении и возможностью его использования в различных объединенных гидросистемах тягово-транспортных средств, что позволяет устранить недостаток проточного сервоусилителя, в котором весь поток рабочей жидкости как при нейтральном, так и рабочем положениях поступает в сливную магистраль, что исключает его применение в любых объединенных гидросистемах и приводит к увеличению энергозатрат.

Предлагаемый гидравлический сервоусилитель содержит корпус с напорной и сливной полостями, разделенными сопряженным с управляемым механизмом поршнем, снабженным сливным каналом, и управляющий элемент, выполненный в виде штока, который образует совместно со сливным каналом пару "сопло-заслонка", причем сливная полость корпуса соединена с источником рабочей жидкости через обратный клапан, запорный элемент которого установлен в напорной полости корпуса и управляется профильной поверхностью, выполненной на штоке управляющего элемента.

Кроме того, в сливном канале поршня может быть установлена пружина сжатия, один торец которой постоянно опирается на торец штока управляющего элемента.

Новым в предлагаемом гидравлическом сервоусилителе является то, что сливная полость корпуса соединена с источником рабочей жидкости через обратный клапан, запорный элемент которого установлен в напорной полости корпуса и управляется профильной поверхностью, выполненной на штоке управляющего элемента.

Кроме того, в сливном канале поршня может быть установлена пружина сжатия, один торец которой постоянно опирается на торец штока управляющего элемента.

Гидравлический сервоусилитель состоит из корпуса 1, в котором имеются два отверстия 2 и 3 для подвода и отвода рабочей жидкости (напорная и сливная полости). Внутри корпуса 1 помещен поршень 4, с одного торца которого по центру выполнен сливной канал в виде осевого сверления 5, которое перекрывается торцом управляющего элемента, выполненного в виде штока 6. Упомянутый торец штока 6 выполнен плоским. Для ограничения осевого перемещения штока 6 на его поверхности выполнен упор 7. Противоположный торец штока 6 взаимодействует с органом управления 8, например, педалью или рычагом. Плоский торец штока 6 и осевое сверление 5 образуют пару "сопло-заслонка". Поршень 4 также снабжен штоком 9, который связан с управляемым механизмом 10, например рычагом муфты сцепления транспортного средства, механизмом поворота, тормозом и т.д., снабженным оттяжной пружиной 11.

В отверстии 2 для подвода рабочей жидкости установлен обратный клапан, запорный элемент которого в виде шарика 12 поджимается пружиной 13 к своему седлу 14 и к профильной поверхности в виде кольцевой канавки 15, выполненной на штоке 6. Подача рабочей жидкости осуществляется от насоса 16 к отверстию 2 сервоусилителя и другим потребителям 17, 18 и 19. Предохранение гидросистемы осуществляется переливным клапаном 20. Отверстие 2 соединено с напорной полостью 21, а отверстие 3 - со сливной полостью 22.

В осевом сверлении 5 поршня 4 может быть установлена пружина 23, которая при возврате органа управления 8 в исходное нерабочее положение и соответствующем перемещении под действием оттяжной пружины 11 поршня 4 перемещает шток 6 в исходное положение, сохраняя при этом кольцевую щель между торцами штока 6 и поршня 4.

Гидравлический сервоусилитель работает следующим образом.

Рабочая жидкость от насоса 16 подается потребителям 17, 18, 19, в том числе и в отверстие 2 корпуса 1 сервоусилителя. Однако при нерабочем положении органа управления 8 запорный элемент в виде шарика 12 обратного клапана, размещенного в отверстии 2, закрывает проход рабочей жидкости в сливную полость 22 и, таким образом, рабочая жидкость не проходит через сервоусилитель на слив в бак.

При перемещении органа управления 8 происходит перемещение штока 6, который своей торцевой поверхностью перекрывает сливной канал 5, а профильной поверхностью открывает запорный элемент в виде шарика 12 обратного клапана, и, таким образом, рабочая жидкость, поступающая из напорной магистрали 21 через открытый обратный клапан, воздействует на торцевую поверхность поршня 4. При этом поршень 4 начинает перемещаться и через шток 9 воздействует на управляемый механизм 10. Поршень 4 перемещается до тех пор, пока происходит перемещение штока 6. Если шток 6 будет остановлен в каком-то промежуточном положении, то поршень 4 также остановится, обеспечивая перепуск рабочей жидкости через кольцевую щель, образованную торцами поршня 4 и штока 6. При дальнейшем перемещении штока 6 кольцевая щель между торцом штока 6 и поршнем 4 снова уменьшается, давление рабочей жидкости в напорной полости 21 возрастает настолько, что усилие на поршне 4 преодолевает возросшее усилие на управляемом механизме 10 и поршень 4 перемещает управляемый механизм 10. Усилие на органе управления 8 изменяется от минимального в начале перемещения до максимального в конце перемещения, что обуславливается изменением давления в кольцевой щели, воздействующего на шток 6. При этом происходит слежение поршня 4 за положением органа управления 8, связанного с подвижным штоком 6. При возврате органа управления 8 в исходное нерабочее положение под действием оттяжной пружины 11 поршень 4 перемещается в обратном направлении и толкает своим торцом и пружиной 23 шток 6. При этом шарик 12 обратного клапана под действием пружины 13 садится в свое седло 14, разобщая тем самым напорную полость 21 насоса 16 от сливной полости 22 гидравлического сервоусилителя. Таким образом устраняется расход рабочей жидкости через сервоусилитель при неработающем сервоусилителе, что повышает эффективность работы гидросистемы в целом и позволяет пользоваться другими потребителями.

Пружина 22, отталкивая шток 6 до посадки его на упор 7, обеспечивает гарантированное наличие кольцевой щели между торцами поршня 4 и штока 6.

При отключении или неисправности насоса 16 связь органа управления 8 с управляемым механизмом 10 осуществляется за счет непосредственного контакта торца штока 6 с торцом поршня 4. Усилие на органе управления 8 несколько возрастает, однако работоспособность привода сохраняется.

Источники информации
1. А.с. СССР 290855, кл. В 60 К 23/02, 1967 г.

2. Патент РФ 1283440, патент РБ 2095, кл. F 15 B 3/00, 1985 г.

Сервоусилитель предназначен преимущественно для управления муфтой сцепления транспортной машины. Сервоусилитель содержит корпус с напорной и сливной полостями, разделенными сопряженным с управляемым механизмом поршнем, снабженным сливным каналом, управляющий элемент, выполненный в виде штока и образующий совместно со сливным каналом пару "сопло-заслонка", при этом сливная полость корпуса соединена с источником рабочей жидкости через обратный клапан, запорный элемент которого установлен в напорной полости корпуса и управляется профильной поверхностью, выполненной на штоке управляющего элемента. Кроме того, в сливном канале поршня установлена пружина сжатия, один торец которой постоянно опирается на торец штока управляющего элемента. Технический результат - снижение энергозатрат. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гидравлический сервоусилитель, содержащий корпус с напорной и сливной полостями, разделенными сопряженным с управляемым механизмом поршнем, снабженным сливным каналом, управляющий элемент, выполненный в виде штока и образующий совместно со сливным каналом пару "сопло-заслонка", отличающийся тем, что сливная полость корпуса соединена с источником рабочей жидкости через обратный клапан, запорный элемент которого установлен в напорной полости корпуса и управляется профильной поверхностью, выполненной на штоке управляющего элемента. 2. Гидравлический сервоусилитель по п. 1, отличающийся тем, что в сливном канале поршня установлена пружина сжатия, один торец которой постоянно опирается на торец штока управляющего элемента.