ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЕРВОУСИЛИТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК F15B3/00 

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

Известно устройство управления муфтой сцепления и тормозком первичного вала коробки передач, которое содержит сервомеханизм следящего действия, входное звено которого через рычаг и тягу связано с педалью муфты сцепления, а выходное звено соединено с рычагом исполнительного механизма управления муфтой сцепления и тормозком первичного вала коробки передач. Для питания сервомеханизма рабочей жидкостью служит ее источник - гидравлический насос. Перепускной клапан предназначен для регулирования давления рабочей жидкости.

Напротив выходного звена сервомеханизма установлен клапан, содержащий подпружиненный золотник. Упомянутый клапан служит для сообщения насоса со сливом через канал, перекрываемый в нейтральном положении коробки передач блокировочными золотниками, связанными с валиками переключения диапазонов и реверса, и золотниками, связанными с валиками переключения ступеней внутри диапазонов механизма управления коробкой передач [1].

Однако известное устройство отличается сложной конструкцией, а при работе в зимний период (при минусовых температурах окружающего воздуха) гидросистема управления муфтой сцепления и тормозком первичного вала коробки передач из-за повышения вязкости рабочей жидкости может подвергаться значительным нагрузкам, вызванным кратковременными динамическими бросками давления, что может приводить к разрушению трубопроводов, уплотнений и даже корпусных деталей гидроагрегатов.

Известен гидравлический сервоусилитель содержащий корпус, в котором имеется 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 штока. Наружный торец упомянутого штока взаимодействует с органом управления, например педалью или рычагом. Плоский торец управляющего штока и осевое сверление поршня образуют пару “сопло-заслонка”. Поршень, расположенный в корпусе, снабжен штоком, который связан с управляемым механизмом, например, муфтой сцепления.

Между напорной и сливной полостями установлен переливной клапан с подпружиненным запорным органом, который предохраняет гидропривод [2].

Описанный гидравлический сервоусилитель является значительно более простой конструкцией, но также не лишен описанных ранее недостатков, а именно при работе при минусовых температурах окружающего воздуха из-за возрастания вязкости рабочей жидкости и удаленности переливного клапана от источника возникновения бросков давления не гарантирует арматуру или узлы гидросистемы от разрушения.

Изобретение направлено на повышение надежности и безотказности работы при одновременном упрощении конструкции, уменьшении габаритов и массы, которое достигается за счет размещения переливного клапана внутри самого гидроусилителя непосредственно в месте возникновения бросков давления особенно при повышении вязкости масла в связи с работой самоходной машины (трактора, автомобиля и т.д.) в зимний период. При этом упрощается конструкция, отпадает необходимость в дополнительных маслопроводах, повышается быстродействие, обеспечивается гарантированное предохранение узла от разрушения, вызванное бросками возникающего давления.

Гидравлический сервоусилитель содержит корпус с напорной и сливной полостями, которые разделены поршнем. Поршень соединен с управляемым механизмом, например, рычагом подшипника отводки муфты сцепления. Внутри поршня выполнен сливной канал, соединяющий напорную полость со сливом.

В корпусе размещен управляющий шток, который расположен в напорной полости корпуса соосно поршню. Упомянутый шток соединен с органом управления, например, педалью управления муфтой сцепления.

Торец управляющего штока вместе со сливным каналом поршня образуют пару “сопло-заслонка”.

Между напорной и сливной полостями установлен переливной клапан с подпружиненным запорным органом. Причем в торце управляющего штока со стороны сливного канала поршня дополнительно выполнен осевой канал, сообщающийся с напорной полостью. В этом канале установлен подпружиненный запорный орган переливного клапана, т.е. размещен переливной клапан.

Новым в предлагаемом гидравлическом сервоусилителе является то, что подпружиненный запорный орган переливного клапана установлен в сообщающемся с напорной полостью и выполненном со стороны сливного канала поршня осевом отверстии управляющего штока.

Размещение переливного клапана внутри управляющего штока непосредственно в месте возникновения бросков давления рабочей жидкости повышает надежность работы и упрощает конструкцию гидравлического сервоусилителя.

На чертеже схематично изображен гидравлический сервоусилитель.

Гидравлический сервоусилитель состоит из корпуса 1, в котором имеется два отверстия 2 и 3 для подвода и отвода рабочей жидкости (напорная и сливная полости). Внутри корпуса 1 размещен поршень 4, с одного торца которого по центру выполнен сливной канал в виде осевого сверления 5, перекрываемый торцом управляющего штока 6. Для ограничения осевого перемещения управляющего штока 6 на его поверхности выполнен упор 7. Противоположный торец управляющего штока 6 взаимодействует с органом управления 8, например педалью или рычагом. Плоский торец управляющего штока 6 и осевое отверстие 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 управляющем штоке 6 выполнен осевой канал 12, который радиальным каналом 13 соединяется с напорной полостью 14. В осевом канале 12 установлен предохраняющий систему переливной клапан, состоящий из запорного органа 15 в виде конуса или шарика, поджатого пружиной 16.

Подача рабочей жидкости осуществляется от насоса 17 к отверстию 2 сервоусилителя.

Отверстие 2 соединено с напорной полостью 14, а отверстие 3 - со сливной полостью 18.

Гидравлический сервоусилитель работает следующим образом.

Рабочая жидкость от насоса 17 подается в отверстие 2 корпуса 1 сервоусилителя и через отверстие между торцами управляющего штока 6 и поршня 4 поступает в сливной канал 5 поршня 4 и далее в сливную полость 18 отверстия 3 и сливается в бак. При этом давление рабочей жидкости в напорной полости 14 отсутствует.

При перемещении органа управления 8 происходит перемещение управляющего штока 6 по направлению к поршню 4, кольцевая щель между торцами поршня 4 и управляющего штока 6 уменьшается, и давление в напорной полости 14 начинает плавно возрастать. При этом поршень 4 начинает перемещаться и через шток 9 воздействует на управляемый механизм 10. Поршень 4 перемещается до тех пор, пока происходит перемещение управляющего штока 6. Если управляющий 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 управляющего штока 6. При дальнейшем перемещении управляющего штока 6 кольцевая щель между его торцом и поршнем 4 еще более уменьшается, давление рабочей жидкости в напорной полости 14 возрастает настолько, что усилие на поршне 4 преодолевает возросшее усилие на управляемом механизме 10, и поршень 4 перемещает управляемый механизм 10. При этом 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 управляющий шток 6. В этом случае происходит слежение поршня 4 за положением органа управления 8, связанного с управляющим штоком 6. При низких температурах и повышении вязкости масла возможно резкое повышение давления в напорной полости 14. Для того чтобы предохранить систему от повреждений и возможного разрушения, переливной клапан установлен непосредственно в осевом канале 12 управляющего штока 6, что повышает быстродействие его срабатывания, т.е. надежность системы. При этом одновременно упрощается конструкция и уменьшается масса гидравлического сервоусилителя.

При отключении или неисправности насоса 17 связь органа управления 8 с управляемым механизмом 10 осуществляется за счет непосредственного контакта торца управляющего штока 6 с торцом поршня 4. Усилие на органе управления 8 несколько возрастает, однако работоспособность привода сохраняется.

Источники информации

1. А.с. СССР № 368086, кл. В 60 К 23/02, 1969 г., опубликовано 26.01.1973 г., бюллетень № 9.

2. Описание изобретения к патенту РФ № 1283440, кл. F 15 B 3/00, 1985 г., опубликовано 15.01.1987 г., бюллетень № 2.

Сервоусилитель предназначен для систем управления и может быть использован при управлении транспортными машинами. Сервоусилитель содержит корпус с напорной и сливной полостями, разделенными сопряженным с управляемым механизмом поршнем со сливным каналом и управляющим штоком, расположенным в напорной полости корпуса соосно поршню, в свою очередь сопряженным с органом управления и образующим совместно со сливным каналом поршня пару “сопло-заслонка”, а также переливной клапан, содержащий подпружиненный запорный орган. Подпружиненный запорный орган переливного клапана установлен в сообщающемся с напорной полостью и выполненном со стороны сливного канала поршня осевом канале управляющего штока. Технический результат - повышение надежности и безотказности работы при одновременном упрощении конструкции, уменьшении габаритов и массы. 1 ил.

Гидравлический сервоусилитель, содержащий корпус с напорной и сливной полостями, разделенными сопряженным с управляемым механизмом поршнем со сливным каналом и управляющим штоком, расположенным в напорной полости корпуса соосно поршню, в свою очередь, сопряженным с органом управления и образующим совместно со сливным каналом поршня пару сопло-заслонка, а также переливной клапан, содержащий подпружиненный запорный орган, отличающийся тем, что подпружиненный запорный орган переливного клапана установлен в сообщающемся с напорной полостью и выполненном со стороны сливного канала поршня осевом канале управляющего штока.