ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЕРВОУСИЛИТЕЛЬ Российский патент 2005 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а более точно к гидравлическим приводам управления муфтой сцепления, тормозами, механизмами поворота и иными механизмами тракторов, подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин и автомобилей.

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].

Известное устройство отличается сложностью конструкции, кроме того, при любых условиях работы, т.е. выжатой или отпущенной педали муфты сцепления, через сервомеханизм следящего действия будет проходить переток рабочей жидкости от насоса на слив.

Известен также гидравлический сервоусилитель, содержащий корпус, имеющий 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 значительно проще по конструкции, но также имеет свои недостатки. Через гидроусилитель (независимо работает он или не работает) происходит постоянный переток рабочей жидкости на слив. Поэтому при его использовании существуют определенные ограничения. Так, например, при установке такого гидроусилителя в приводе муфты сцепления, объединенном с гидросистемой коробки переключения передач при помощи фрикционных гидроуправляемых муфт транспортного средства, в момент переключения передач, при выжатой педали муфты сцепления, возникает падение давления рабочей жидкости, вызванное недостатком потока из-за наличия постоянного слива через гидроусилитель. Снижение давления приводит к повышенному буксованию гидроуправляемых фрикционных муфт и уменьшению их долговечности.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение постоянного перетока рабочей жидкости через гидравлический сервоусилитель, а также доведение расхода рабочей жидкости, требуемой для работы сервоусилителя до минимального значения при одновременном повышении надежности его работы и упрощении конструкции.

Поставленная техническая задача достигается тем, что гидравлический сервоусилитель, содержит корпус с напорной и сливной полостями, разделенными сопряженным с управляемым механизмом поршнем со сливным каналом, перекрываемым управляющим элементом со штоком, расположенным в напорной полости соосно поршню и сопряженным с органом управления. Управляющий элемент выполнен в виде клапана, подпружиненный запорный орган которого установлен в сообщающейся с напорной полостью расточке штока, расположенной со стороны поршня соосно его сливному каналу. Шток связан с поршнем с возможностью ограниченного взаимного осевого перемещения за счет выполнения в торце поршня полости, охватывающей часть штока, в боковой стенке которой радиально закреплен штифт, свободный конец которого входит с возможностью перемещения в замкнутый продольный паз, выполненный на боковой поверхности штока. В сливном канале поршня установлен трубчатый упор запорного органа клапана, охватываемый пружиной сжатия, установленной между торцом штока и торцом полости поршня, охватывающей часть штока.

Запорный орган клапана может быть или конусным, или цилиндрическим, или шаровым, или пластинчатым.

Кроме того, поршень в корпусе установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения за счет выполнения на его боковой поверхности кольцевой проточки, в которую введена головка закрепленного в корпусе радиального упора.

Между торцом трубчатого упора и поршнем установлены регулировочные прокладки, обеспечивающие регулировку трубчатого упора относительно запорного элемента.

Новым в предлагаемом техническом решении является то, что управляющий элемент выполнен в виде клапана, подпружиненный запорный орган которого установлен в сообщающейся с напорной полостью расточке штока, расположенной со стороны поршня соосно его сливному каналу. Шток связан с поршнем с возможностью ограниченного взаимного осевого перемещения за счет выполнения в торце поршня полости, охватывающей часть шток, в боковой стенке которой радиально закреплен штифт, свободный конец которого входит с возможностью перемещения в замкнутый продольный паз штока, выполненный на боковой поверхности штока. В сливном канале поршня установлен трубчатый упор запорного органа клапана, охватываемый пружиной сжатия, установленной между торцом штока и торцом полости поршня, охватывающей часть штока.

Запорный орган клапана может быть или конусным, или цилиндрическим, или шаровым, или пластинчатым.

Кроме того, поршень в корпусе установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения за счет выполнения на его боковой поверхности кольцевой проточки, в которую введена головка закрепленного в корпусе радиального упора.

Между торцом трубчатого упора и поршнем установлены регулировочные прокладки, обеспечивающие регулировку трубчатого упора относительно запорного элемента.

Наличие приведенных выше отличий позволяет устранить постоянный расход рабочей жидкости через гидравлический сервоусилитель независимо находится он в рабочем или нерабочем состоянии и довести его величину при работе до минимальных значений, что предотвращает падение давления в гидросистеме управления, а также повышает надежность работы при достаточно простой конструкции. Это расширяет диапазон возможного использования гидравлического сервоусилителя в гидросистемах различного назначения.

На чертеже схематично изображен гидравлический сервоусилитель.

Гидравлический сервоусилитель состоит из корпуса 1, в котором имеются два отверстия 2 и 3 для подвода и отвода рабочей жидкости, сообщающиеся соответственно с напорной 4 и сливной 5 полостями. Внутри корпуса 1 размещен поршень 6, который соединен при помощи стержня 7 с управляемым механизмом, например рычагом 8 и валом 9 отводки выжимного подшипника муфты сцепления (не показаны) транспортного средства.

В качестве управляемого механизма могут быть тормоза, механизмы поворота и любые другие механизмы тракторов, подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин и автомобилей.

В поршне 6 со стороны подпоршневой полости 10 по центру выполнен сливной канал 11, сообщающийся радиальным отверстием 12 с кольцевой проточкой 13, выполненной на наружной цилиндрической поверхности поршня 6 и образующей сливную полость 5. Для ограничения осевого перемещения поршня 6 в корпусе 1 установлен радиальный упор 14, головка которого введена в кольцевую проточку 13.

В сливном канале 11 поршня 6 установлен трубчатый упор 15 запорного органа 16 клапана. Запорный орган 16 может быть различной геометрической формы, например конусным, цилиндрическим, шаровым или пластинчатым.

В напорной полости 4 корпуса 1 соосно поршню 6 установлен шток 17, связанный с органом управления, например педалью 18.

В штоке 17 со стороны поршня 6 соосно сливному каналу 11 выполнена расточка 19, сообщающаяся каналом 20 с напорной полостью 4.

В расточке 19 установлен запорный орган 16, перекрывающий сливное отверстие 21 и поджатый к седлу 22 пружиной 23.

Шток 17 связан с поршнем 6 с возможностью ограниченного осевого перемещения. Достигается это за счет того, что в торце поршня 6 со стороны штока 17 выполнена полость 24, охватывающая часть штока 17. В боковой стенке полости 24 радиально одним концом закреплен штифт 25, свободный конец которого входит в замкнутый продольный паз 26, выполненный на боковой поверхности штока 17, обеспечивая возможность ограниченного осевого перемещения штока относительно поршня. Между торцом поршня 6 и торцом штока 17, охватывая трубчатый упор 15 запорного органа 16, установлена пружина 27 сжатия.

Подача рабочей жидкости осуществляется от насоса 28 к отверстию 2 корпуса сервоусилителя. Давление рабочей жидкости в гидросистеме поддерживается редукционным клапаном 29. Рычаг 8 отводки выжимного подшипника муфты сцепления снабжен оттяжной пружиной 30.

Положение трубчатого упора 15 относительно запорного органа 16 клапана регулируется прокладками 31, устанавливаемыми под его торец в поршне 6.

Гидравлический сервоусилитель работает следующим образом.

При отпущенной педали 18 рабочая жидкость от насоса 28 поступает через отверстие 2 корпуса 1 сервоусилителя в напорную полость 4 и через канал 20 в расточку 19, в которой установлен управляющий элемент в виде клапана с поджатым пружиной 23 к своему седлу 22 запорным органом 16, которым он перекрывает сливное отверстие 21.

Таким образом, рабочая жидкость не проходит через сервоусилитель и не поступает на слив, а направляется, минуя сервоусилитель, другим потребителям гидросистемы.

При нажатии на педаль 18 происходит перемещение штока 17 по направлению к поршню 6. При этом сначала сжимается пружина сжатия 27, а затем запорный орган 16 управляющего клапана упирается в трубчатый упор 15 и перекрывает сливной канал 11 в поршне 6, после этого запорный орган 16 отжимается от седла 22 и открывает сливное отверстие 21 управляющего клапана, открывая доступ поступающей от насоса 28 рабочей жидкости в подпоршневую полость 10 сервоусилителя, находящейся под избыточным давлением, определяемым редукционным клапаном 29.

Под действием давления рабочей жидкости поршень 6 перемещается, а следовательно, перемещается и рычаг 8 отводки муфты сцепления транспортного средства. При этом перемещение поршня 6 сервоусилителя продолжается до тех пор, пока перемещается педаль 18 со штоком 17, т.е. пока остается открытым сливное отверстие 21 запорного органа 16 управляющего клапана и одновременно закрытым сливной канал 11 поршня 6 в трубчатом упоре 15. Если перемещение педали 18 прекращается, и она удерживается в некотором промежуточном положении, то под действием пружины сжатия 27 поршень 6 чуть сдвинется в осевом направлении в сторону от штока 17. При этом запорный орган 16 управляющего клапана сядет на седло 22 и закроет свое сливное отверстие 21, но будет перекрывать сливной канал 11 поршня 6 в трубчатом упоре 15. В этом случае находящаяся под давлением в подпоршневой полости 10 рабочая жидкость, не имея слива через сливной канал 11 поршня 6, будет удерживать рычаг 8 отводки муфты сцепления в соответствующем промежуточном положении.

Если прекратить воздействие на педаль 18, то под действием пружины 27 сжатия шток 17 отожмется от поршня 6, при этом запорный орган 16 управляющего клапана откроет сливной канал 11 поршня 6 в торце трубчатого упора 15 и, таким образом, подпоршневая полость 10 сообщится со сливом. Под действием возвратной пружины 30 рычага 8 отводки муфты сцепления поршень 6 будет перемещаться в исходное положение, выталкивая на слив через сливное отверстие 11 рабочую жидкость из подпоршневой полости 10, одновременно воздействуя через пружину 27 сжатия и торец штока 17 и перемещая его также в исходное положение вслед за педалью 18. При этом запорный орган 16 клапана находится в закрытом положении, т.е. его сливное отверстие 21 перекрыто запорным органом 16. Таким образом, в этот момент рабочая жидкость от насоса 28 через сервоусилитель не проходит, а направляется к другим потребителям.

Рабочая жидкость в сервоусилитель от насоса 28 поступает только при нажатии на педаль 18 и перемещении штока 17, т.е. при открытии запорного органа 16 управляющего клапана. Однако при этом рабочая жидкость поступает в подпоршневое пространство 10 и перемещает поршень 6, не поступая на слив.

Объем необходимой для работы сервоусилителя рабочей жидкости определяется диаметром и ходом поршня 6. Поэтому необходимый для работы сервоусилителя объем рабочей жидкости незначителен по сравнению с общей производительностью насоса 28, что позволяет применять такой гидравлический сервоусилитель в гидросистемах различных машин и механизмов, например в гидросистемах управления коробками перемены передач с переключением передач при помощи гидроподжимных муфт, в системах управления различными вспомогательными приводами, такими как включение или отключение дополнительного ведущего моста или вала отбора мощности, а также другими узлами, значительно расширяя диапазон возможного применения сервоусилителя.

При отказе в работе насоса 28 усилие от педали 18 передается на шток 17, который своим торцом упирается в торец поршня 6 сервоусилителя и перемещает его, а следовательно, и рычаг отводки 8 муфты сцепления. Усилие на педали 18 при этом 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.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а более точно к гидравлическим приводам управления механизмами тракторов, подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин и автомобилей. В гидравлическом сервоусилителе, содержащем корпус с напорной и сливной полостями, управляемый механизм, поршень со сливным каналом, управляющий элемент со штоком выполнен в виде клапана, подпружиненный запорный орган которого установлен в сообщающейся с напорной полостью расточке штока. Шток связан с поршнем с возможностью ограниченного взаимного осевого перемещения за счет выполнения в торце поршня полости, охватывающей часть штока, в боковой стенке которой радиально закреплен штифт, свободный конец которого входит с возможностью перемещения в замкнутый продольный паз, выполненный на боковой поверхности штока. В сливном канале поршня установлен трубчатый упор запорного органа клапана, охватываемый пружиной сжатия, установленной между торцом штока и торцом полости поршня, охватывающей часть штока. Технический результат - повышение надежности работы сервоусилителя и упрощение его конструкции. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Гидравлический сервоусилитель, содержащий корпус с напорной и сливной полостями, разделенными сопряженным с управляемым механизмом поршнем со сливным каналом, перекрываемым управляющим элементом со штоком, расположенным в напорной полости соосно с поршнем и сопряженным с органом управления, отличающийся тем, что управляющий элемент выполнен в виде клапана, подпружиненный запорный орган которого установлен в сообщающейся с напорной полостью расточке штока, расположенной со стороны поршня соосно с его сливным каналом, причем шток с поршнем связаны с возможностью ограниченного взаимного осевого перемещения за счет выполнения в торце поршня полости, охватывающей часть штока, в боковой стенке которой радиально закреплен штифт, свободный конец которого входит в замкнутый продольный паз, выполненный на боковой поверхности штока, а в сливном канале поршня установлен трубчатый упор запорного органа клапана, охватываемый пружиной сжатия, установленной между торцом штока и торцом полости поршня, охватывающей часть штока.2. Гидравлический сервоусилитель по п.1, отличающийся тем, что запорный орган клапана может быть или конусным, или цилиндрическим, или шаровым, или пластинчатым.3. Гидравлический сервоусилитель по п.1, отличающийся тем, что поршень в корпусе установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения за счет выполнения на его боковой поверхности кольцевой проточки, в которую введена головка закрепленного в корпусе радиального упора.4. Гидравлический сервоусилитель по п.1, отличающийся тем, что между торцом трубчатого упора и поршнем установлены регулировочные прокладки, обеспечивающие регулировку трубчатого упора относительно запорного элемента клапана.