Система рулевого управления автомобиля Советский патент 1984 года по МПК B62D5/65 

Изоб11етение относится к транспор ному машиностроению,- в частности к системам рулевого управления автомо биля с усилителем. Известна система рулевого управления автомобиля, имеющая гидравлический рулевой механизм, гидравлически соединенный с гидронасосом переменной производительности,.с ги робаком.: и с исполнительным гидроцилиндром поворота Y| . Недостаток системы - отсутствие механизма слежения, обеспечивающего согласованное действие между углом поворота рулевого колеса и углом по ворота управляемых колес. Известна также система рулевого управления автомобиля, содержащая гидронасос переменной производитель ности, механически связанный с двиг телам автомобиля, исполнительный гидроцилиндр поворота, механически, соединенный с управляемымиколесами автомобиля, гидравлический ру- левой механизм, подвижный элементгидрораспределителя которого кинематически соединен с рулевым колесо и дозирующим устройством и гидравли чески связан посредством напорной гидролинии с упомянутым гидронасосом,, гидролинии управления - с орга ном управления подачей гидронасоса, сливной гидролинии - с ..ги.дробаком . и исполнительными гидролиниями - с исполнительным гидроцилиндром поворота 2 . . Недостатком известного рулевого устройства является невозможнрс.ть изменения подачи гидронасоса в зависимости от угла поворота рулевого колеса. Цель изобретения - повышение маневренности путем обеспечения возможности изменения подачи гидронасо са в зависимости от угла поворота рулевого колеса. Указанная цель достигается тем, что система рулевого управления автомобиля, содержащая гидронасос переменной производительности, меха нически, связанный с двигателем авто мобиля , исполнительный гидроцилиндр поворота, механически соединенный с управляемыми колесами автомобиля, гидравлический рулевой механизм, подвижный, элемент гидрораспределителя которого кинематически соединен с рулевым колесом и дозирующим устройством, и гидравлически связан посредством напорной гидролиний с упомянутым гидронасосом, гидролинии управления - с органом управления подачей гидронасоса, сливной ги ролинии. - с гидробаком и исполнител ными гидррлиниями - с исполнительны гидродилиндром поворота, снабжен регулируемым дросселем с изменяемым в зависимости от перемещения подвижного элемента проходным сечением, установленным в гидролинии гидрораспределителя между напорной гидролинией и дозирующим устройством, причем упомянутая гидролиния гидравлически соединена с гидролинией, соединяющей упомянутый регулируемый дроссель с дозирующим устройством. На фиг, 1 схематически представлена система рулевого управления автомобиля; на фиг, 2 - гидравлический рулевой механизм, общий вид; на фиг, 3 - то же, схема. Система рулевого управления автомобиля включает гидронасос 1 переменной производительности, который гидравлически посредством гидролиний 2 соединен с згидравлическим рулевым механизмом 3, Гидронасос 1 приводится во вращение двигателем 4-, Когда система рулевого управления находится в рабочем режиме (фиг, 1), рабочая жидкость от гидронасоса 1 подается через дозирующее устройртв.о 5 к исполнительному гидроцилиндру 6 поворота через гидравлический рулевой механизм 3, С гидроцилиндром связаны управляемые колеса 7 и 8 .автомобиля, В систему включен узел 9 управления производительностью гидронасоса. Узел 9 управления может иметь различн.ыё формы, В предлагаемом варианте узел 9 управления включает компенсационный клапан 10 потока. Который .приводится в действие, чтобы осуществить работу с возвратно поступательным диском для изменения производительно.сти гидронасоса 1 рулевого управления, С тем, чтобы уменьшить нагрузку на двигатель 4 и увеличить срок службы гидронасоса 1 рулевого управления, компенсационный клапан 10 потока воздействует на работу мотора 11, перемещая наклонный возвратнопоступательный диск 12 гидронасоса 1 рулевого управления в положение, .соответствующее минимальной производительности при включении гидравлического рулевого механизма 3 в нейтральное или закрытое положение, блокирующее поток текучей среды к гидроцилиндру б рулевого управления или от него, все еще поддерживающе-. го пониженное резервное давление, соответствующее пружине 13 компенсационного клапана потока. Гидронасос 1 рулевого управления является хорошо известным типом аксиально-поршневого гидронасоса и включает вращаемый барабан 14, имеющий множество цилиндров, в которых расположены с возможностью скольжения поршни 15, Барабан соединен с входным валом 16, который непрерывно вращается двигателем 4 со скоростью, которая прямо пропорциональна изменениям рабочей скорости двигателя. Когда гидронасос 1 рулевого управления находится ,в положении минимальной производительности, поверхность 17 наклонного диска 12 зацепляет стопорную поверхность 18, так что неподвижная рабочая поверхность 19, находящаяся в зацеплении с поршнями 15, перпендикулярна центральной оси входного вала 16 и барабана 14, Когда наклонный диск 12 находится в положении минимальной производительности, вращение барабана. 14 входным валом 16 недостаточно, чтобы заставить поршни. 15 совершать возвратно-поступательное движение внутри цилиндров, а гидронасос 1 рулевого управления не способен подавать рабочую жидкость под давлением выше редуцированного уровня,

Во время движения поршня 20 мотора с наклонным диском влево (фиг,1) сравнительно сильная смещающая пружина 21 поворачивает наклонный диск 12 из положения минимальной производительности до рабочего положения, Этот поворот заставляет рабочую по-, верхность 19 наклонного диска 12 располагаться под острым углом относительно центральной оси барабана 14 и входного вала 16, Следовательно, вращение барабана 14 непрерывным вращением входного 16 заставляет поршень 15 совершать возвратно-поступательное движение и выпускать рабоччую жидкость из гидронасоса 1 рулевого управления через трубопровод; 22, Чем дальше движется наклонный диск 12 от положения минимальной производительности, тем далее движется каждый из поршней через рабочий ход в течение каждого оборота барабана 14 и тем больше поток рабочей жидкости гидронасоса 1 рулевого управления,

При вращении рулевого колеса 23 включается гидравлический рулево механизм -3, пропуская рабочую жидкость от гидронасоса 1 рулевого управления к дозирующему устройству 5 и от последнего - к рабочей камере 24 гидроцилиндра рулевого управления со скоростью, изменяющейся в прямой зависимости от скорости вращения рулевого колеса 23,

Дозирующее устройство 5 и гидравлический рулевой механизм 6 взаимосвязаны. Дозирующее устройство 5 предпочтительно включает ротор 25, который вращается относительно неподвижного статора 26 со скоростью, изменяющейся в функции скорости вращения рулевого колеса 23, По мере этого движения в гидроцилиндр 6 дозируется текучая среда. Рулевое колесо 23 соединено с ротором через

гидравлический рулевой механизм 3, состоящий из золотника 27, который аксиально приводится в действие входным валом 28f соединенным с рулевым колесом 23 при вращении последнего,

Золотник 27 соединен с ротором 25 при помощи шлицевого вала 29, В нейтральном положении ротор 25 заперт от возможн.ости вращения. Золотник 27 перемещается к положению в зависимо0 сти от сил, приложенных к нему от вала 28 рулевого управления. Взаимодействие золотника 27 и дозирующего устройства 5 известны. При прек-, ращении вращения руле.вого колеса 23

5 добавочное движение ротрра 25 вызывает осевое движение олотника 27 рулевого механизма по направлению и нейтрали ,

При включении гидравлического руQ левого механизма 3 на рабочий режим с (фиг, 1) рабочая жидкость от гидронасоса рулевого управления направляется по трубопроводу 30 через воспринимающее нагрузку отверстие 31

5 переменного сечения к дозирующему устройству, которое подает рабочую жидкость к трубопроводу, соединенному с рабочей камерой 24 гидролинией 32 гидроцилиндра 6, Размер отверстия 31, выполненного в блоке (фиг.З),. и скорость потока рабочей жидкости к дозирующему, устройству 5 меняются в в прямой зависимости от скорости вращения рулевого колеса 23 и/или изменения рулевой нагрузки, Дозиро5 ванный поток рабочей жидкости из дозирующего устройства 5 заставляет поршень 33 гидроцилиндра 6 двигаться в левую сторону (фиг, 4), По мере движения поршня. 33 влево колеса 7

0 и 8 поворачивают.ся и рабочая жидкость выпускается из камеры 34 гидроцилиндра через трубопровод 35 к рулевому механизму 3, Это рабочая жидкость проходит через кали:брова1нное

5 антикавитационное отверстие 36, которое соединено с выпускным трубопроводом 37, Трубопровод 38 обратной подачи гидравлически соединен с камерой 39 давления клапана 10, ПереQ даваемое через трубопровод 38 давление рабочей жидк.ости меняется как функция скорости вращения рулевого колеса 23 и запроса текучей среды дозирующим устройством 5 от переменной нагрузки. Следовательно, золотник 40 клапана подается влево

(фиг, 1) под действием смещающей, пружины 13 и давлением текучей среды в камере 39 с силой, которая меняется в прямой зависимости от измене0 НИИ потока рабочей жидкости. Давление рабочей жидкости в противоположной камере 41 клапана 10 потока меняется в прямой зависимо.сти от изменений выпускного давления гидронасоса 1, За счет действия смещающей

пружины 13 выпускное давление рабочей жидкости гидронасоса 1 всегда больше, чем давление рабочей жидкости в камере 39 на величину, соответствующую усилению пружины 13, В одном из: предлагаемых вариантов изобретения размер пружины 13 выбирается таким, чтобы поддерживать между выпускным давлением рабочей жидкости из гидронасоса 1 и давлением в камере 39 резервный и компенсирующий нагрузку перепад в 1,4 МПа

Когда золотник-шпулька 40 сдвигается влево (фиг, 1), выпуск 42 от сливного трубопровода 43 соединяется с каналом 44, ведущим к трубопроводу 45, и через предохранительный клапан 46 высокого давления к трубопроводу 47, ведущему к клапану 10 потока. Кольцевая канавка 48 в клапане 10 потока соединяет трубопровод 47 непосредственно с трубопроводом 49 даже, если перемычек а 50 кла пана блокирует поток рабочей жидкости от камеры 44 давления к трубопрводу 49, Поскольку трубопровод 49 непосредственно соединяется мотором с наклонным диском, то смещение золотника 40 с перемычкой 50 по направлению влево (фиг. 1) сообщает камеру 51 мотора со сливом. Конечно, это дает возможность пружине 21 перемещать наклонный диск 12 и увеличивать производительность гидронасоса 1 рулевого управления,

С увеличением производительности гидронасоса 1 возрастает давление в камере 41 клапана 10 потока. Чрезмено высокое давление в камере 41 движет золотник 40 по направлению вправо (фиг, 1), Когда гидроцилиндр 6 имеет определенную заданную рабочую скорость, соответствующую скорости, с которой вращается рулевое колесо 23, включается в работу дозирующее устройство 5 и резервное давление восстанавливается, цилиндрическая клапанная перемычка 50 снова запира т поток рабочей жидкости между трубопроводом 43 и трубопроводом 45 гидравлически запирая мотор с наклонным диском 11. I

Предполагается, что .в течение вращения рулевого колеса с постоянной скоростью рабочая скорость двигателя 4 может или увеличиваться, или уменьшаться, Поскольку гидронасос 1 рулевого управления является гидронасосом принудительного типа, то изменение скорости его привода меняет скорость потока рабочей жидкости от гидронасоса через гидравлический рулевой механизм 3 к цилиндру 6 рулевого управления. Это выражается в изменении давления в камере 41. Уйазанное изменение давления заставляет золотник 40 сдвигаться

под влиянием или давления рабочей жидкости в камере 41, или давления в камере 39, двигая наклонный диск 12 в сторону изменения производительности гидронасоса 1 рулевого управ ления таким образом, чтобы поддерживать рабочую скорость гидроцилиндра б постоянной для заданного значения, даже если меняется частота вращения двигателя 4.

При повороте рулевого колеса 23 приводится в действие рулевой механизм 3. Начальный поворот рулевого кол,еса 23 открывает отверстие 31 до величины, соответствующей требуе5 мой скорости вращения рулевого колеса. В этом случае рабочая жидкость поступает через отверстие 31 как в дозирующее устройство 5, так и в трубопровод 38,

0 Гидронасос 1 начинает работать до открывания гидравлического рулевого механизма 3, подавая в камеру 41 клапана 10 давление. Давление в камере 41 равно усилию пружины 13 и.%

5 давлению в камере 39, которое отводится к резервуару через отверстие 52. Если силы, действующие на золотник 40, стремятся двигать его .вправо, то избыток усилия пружины 13 и

Q давления стремятся перемещать золотник влево, при этом камера 41 сообщается с камерой 51, осуществляя снижение производительности гидронасоса 1. Соответственно, до открытия

с рулевого механизма 3 золотник 40

находится в сбалансированном положе-. НИИ, когда выходное давление на однЬй строке золотника 40 равно усилию пружины, В это время наклонный диск 12 гидронасоса находится в поло0 жении минимальной производительности, поддерживая минимальное резервное давление.

Сразу, как только открывается рулевой механизм 3 и отверстие 31,

5 закрывается отверстие 52. Таким образом, давление рабочей жидкости сообщается через трубопровод 38 с камерой 39. Это вызывает движение золотника 40 влево и приводит к со0 ответствующему небольшому возрастанию производительности гидронасоса 1 благодаря тому, что камера 51 мотора с наклонным диском сообщается с выпуском. С возрастанием выпус ска гидронасоса 1 растет давление в камере 41. Аналогично растет давле- ние в трубопроводе 38, также давление, действующее на дозирующее устройство 5.

Как только устанавливается давле0 ние, достаточное для установившегося

режима работы дозирующего устройст ва 5, золотник 40 клапана перемещается против действия пружины 13.

Конечно, чем больше скорость рулевого колес5а, тем больше требуется

рабочей жидкости, поступающей через дозирующее устройство 5, и тем больше увеличивается размер отверстия 31 для поддержания давления пружины при увеличенной скорости рулевого управления. При увеличенииразмера отверстия 31 падение давления в этом отверстии снижается и увеличивается, давление в трубопроводе 38..Это возрастание давления передается к камере 39 и, с тем, чтобы обеспечить этот запрос, увеличивается производительность гидронасоса 1. Если производительность гидронасоса 1 превышает затребованный дозирующин устройством запрос, то после этого давление в камере 41 увеличивается и перемещает золотник.40 вправо, отводя давление в камеру 51. В результате производительность гидронасоса 1 снижается. Соответственно, система работает для обеспечения потока рабочей жидкости под давлением согласно запросу. Кроме того, отверстие 31 функционирует так, чтобы поддерживать перепад давления между камерыми 41 и 39, равным результирующему давлению пружины 18, Один из предлагаемых вариантов рулевого механизма 3 показан на фиг. 3. в рулевом механизме соединены различные трубопроводы, которые запираются, когда механизм находит;СЯ в нейтральном или в недействую.щем режиме, за исключением трубопровода 38, соединенного с выпуском через отверстие 52, При смещении ;влево золотника 53 (фиг, 3) для включения гидроцилиндра 6 рабочая жидкость от питающего трубопровода 30 проводится через канал 54 клапана к дозирующему устройству 5, Дозированный поток рабочей жидкости направляется из дозирующего устройства 5 через канал 55 к трубопроводу 30 питания мотора. Давление рабочей жидкости, передаваемое от гидроцилиндра б через трубопровод 35, отводится через отверстие 36 к выпускному трубопроводу 37. С трубопроводом 38 обратной подачи через

0 канал 56 соединен соответствующий проход,;Рабочая жидкость иэ питающего трубопровода 30 проходит через отверстие 31 переменного размера прежде, чем она поступит к дозирую5 Щему устройству 5 и к каналу, 56, ведущему к трубопроводу 38 обратной подачи,

При смещении золотника 54 вправо (фиг. 3) рабочая жидкость под давлеQ нием направляется из трубопровода 30 через канал 57 к дозирующему устройству 5, а из последнего через проход 14 клапана - к трубопроводу 35, Рабочая жидкость, поступаю5 Щая к дозирующему устройству 5,

проходит через отверстие 31 переменного размера. Клапанный канал 57 вниз по течению от отверстия 31 соединен через проход 58 клапана с трубопроводом 38 обратнЬй подачи. Рабочая жидкость от гидроцилиндра 6 и трубопровода 32 направляется через дозирующее отверстие 31 к выпускному трубопроводу 37,

Изобретение позволяет благодаря

5 повороту рулевого колеса обеспечить поток рабочей жидкости к рулевому управлению от гидронасоса в соответствии со скоростью вращения рулевого колеса.

СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ, содержащая гидро.насос переменной производительности механически связанный с двигателем автомобиля, исполнительный гидроцилиндр поворота, механически соединенный с управляелйми колесами автомобиля, шидравлический рулевой механизм., подвижный элемент гидро|распределителя которого кинематиче(ски соединен с рулевым колесом и ь; ЗИРУ101ЦИМ устройством и гидравлически связан посредством напорной гидроли-, НИИ с упомянутым гидронасосом, гидролинии управления - с органом управления подачей гидронасоса, сливной гидролинии - с гидробаком и о исполнительными гидролиниями - с исполнительным гидроцилиндром поворота, отличающаяся тем, что, с целью улучшения маневренности путем обеспечения возможности изменения подачи гидронасоса в зависимости от угла поворота рулевого колеса, она снабжена регулируемым дросселем с изменяемым в зависимости от перемещения подвижного элемента проходным сечением, установленным в гидролинии гидрораспределителя между СУ) напорной гидролинией и дозирующим устройством, причем упомянутая гидролиния управления гидравлически соединена с гидролинией, соединяющей упомянутый регулируемый дроссель с дозирующим устройством.

Q VU8, 1

3

35

/

57)

,,.., - p- -

J L i-b±r4.I

37

зг

l1

53

vy

Я

5

Ш

да

Фиг. 3