Гидравлическое двухступенчатое устройство управления сервомотором транспортного средства Советский патент 1990 года по МПК B62D5/22 

Изобретение используется в гчдравли ческом двухступенчатом устройстве управления сервомотором, предназначенным для управления транспортными средствами

Известно гидравлическое двухступенчатое устройство управления сервомотором транспортного средства, содержащее управляющий гидрораспределитель с дозировочным насосом, связанный с рабочим гидрораспределителем, включающим усилитель потока, насос, соединенный с управляющим гидрораспределителем, рабочим гидрораспределителем и дополнительным потребителем через делитель и сервомотор (проспект фирмы Danfoss, Дания, 1979)

Цель изобретения - повышение точности срабатывания

Указанная цель достигается тем, что рабочий гидрораспределитель выполнен трех- позиционным семилинейным гидроуправляе- мым, первая линия которого соединена с первой линией делителя потока, вторая

и третья линии - с первой и второй линиями управляющего гидрораспределителя, выполненного четырехлинейным, четвертая и пятая линии рабочего гидрораспределителя связаны с сервомотором, а шестая и седьмая - с гидробаком, управляющие его линии соединены с его второй и третьей линиями, при этом в первой позиции золотника рабочею гидрораспредслителя первая и вторая линии соединены с четвертой, а пятая - с седьмой, во второй позиции все линии заперты, а в третьей - четвертая линия соединена с шестой, а первая и третья с пятой, причем рабочий гидрораспределитель выполнен с двумя усилителями потока и фосселями, расположенными по обе стороны золотника и двумя сигнальными каналами, соединенными с управляющими линиями

Кроме этою, каждый силшель потока1 выполнен в виде радиальных отверстий и выемок переменною сечения на поверхности

сл vj

Ю

золотника, соединенных попарно и еоогвет- Ственно с четвертой и пятой линиями рабочего распределителя.

Делитель потока может быть выполнен и виде трехлинейного днухнолиционного гидроуправляемого разделителя с подпружиненным золотником, одна управляющая циния которого, расположенная со стороны Дружины, соединена посредством сдвоенного обратного клапана с второй и третьей линиями рабочего гидрораспределителя. а противоположная управляющая линия с пер- в.ой линией делителя потока.

В сигнальной линии можег быть уста- |нов.пено сопло, а к управляющей линии делителя потока, расположенной со стороны пружины, подключен перепускной кляпам. На фиг. I изображена схема устрой- стиа; на фиг. 2вариант устройства с

регулируемым гидронасосом; на фт Л на- риат устройства с управляемым блоком с сигнальным каналом; на фиг. 4 управляющий рабочий гидрораспределитель, сечение.

Гидравлическое двухступенчатое устрой- ,сгво управления сервомотором, предназначенное для направленного управления транспортными средствами (фиг П состш из управляющей ступени I, содержащей управляющий распределитель 2 и сопряженный с ним дозировочный насос 3, снабженой рулевым колесом 1 и из рабочей 11, содержащей рабочей гидрораснредели- тель 12 и делитель 35 потока Управляющий распределитель 2 имеет напорную 5 и сливную 6 линии и пару управляющих линий 7, 7. Гидрораспределитель 12 рабочей ступени 11 включает усилители 13, 13 потока, и дроссели Hi, 1б и образует один золотниковый узел, в котором находятся управляющие сечения 14, 14 и рабочие сечения 15, 15. Обе ступени: управляющая 1 и рабочая 1 1 вместе с возможным вторичным потребителем 31, представляемым вторичным распределителем 32 и вторичным гидромотором 33, питаются от общего гидронасоса 34 через делитель 35 потока. Делитель 35 потока посредством насосной линии 36 соединен с насосом 34, первичным выходом 37 с подводящей линией 17 рабочей ступени 11 и ответвлением подводящей линии 17 с входной линией 5 управляющей ступени 1 и вторичным выходом 39 с вторичным потребителем 31. Управляющая полость 40 с пружиной 4 делителя 35 потока сое- динена посредством сигнальной линии 42. в которой находится сопло 43, при помощи сдвоенного обратного клапана 44 с обеими управляющими линиями 8, 8 и противоположная управляющая полость 35 соединена подводящим ответвлением 38 с первич ным выходом 37. К пружинной управляющей полости 40 может быть подключен

пени

малогабаритный перепускной клапан 46, ограничивающий давление в управляющей полости 40, и тем тоже в первичном входе 37. Сливная линия 47 управляющей сту- сливная линия 48 гидрораспределителя 12, сливная линия 49 перепускного клапана 46 делителя 35 потока и сливная линия 50 вторичного гидрораснреде- лителя 32 ведутся в гидробак 51. Делитель 35 потока имеет дроссели 52 и 53, которые делят и направляют поток из насосной линии 36 в первичный выход 37 и вторичный выход 39. Гидравлическое двухступенчатое устройство управления сервомотором по фт. 2 отличается от исполнения по ) фиг. 1 тем, что взамен гидронасоса 34 с постоянным геометрическим объемом здесь применен регулируемый гидронасос З4 с переменным геометрическим объемом и гидро- распредслитель 32 вторичного потребителя ЗГ имеет вдобавок сигнальную линию 54. 0 Управляющее устройство 55 регулируемого гидронасоса 34 соелинено посредством управляющей линии 56 и сдвоенного обратною клапана 57 как с сигнальной линией 42, так и с сигнальной линией 54 Гидравлическое г двухступенчатое устройство управления сервомотором по фиг. 3 отличается от исполнения по фиг I тем, что управляющий гидро- рас пределитоль 2 управляющей ступени Г имеет вдобавок пятый сигнальный канал 22, соединенный сигнальной линией 42 через соп- 0 ло 43с пружинной управляющей полостью 40 На фиг. 4 схематически изображено гидравлическое устройство управления сервомотором 21 в правом рабочем положении R с рабочей ступенью 11, изображенной в продольном сечении. Рабочая степень 11 создает один 0 конструктивный блок с корпусом 24, в верхней части которого расположен гидрорас- иределитель 12 и в нижней части делитель 35 потока. Из многих возможных конструктивных вариантов гидрораспределителя 12 0 здесь изображен вариант с асимметрическим расположением каналов, который позволяет вместе с делителем 35 создать компактный блок с особенно короткими каналами и малым габаритом. Основной частью гидрораспределителя 12 является Ь золотник 23, вокруг которого находятся в корпусе 24 кольцевые выемки 417, 418, 419, 419 которые соединены и функционально совпадают с подводящей 17 и сливной 18 линиями и линиями 19, 19 потребителя. Золотник 23 в обоих направлениях центри- 0 рован одной пружиной 26 с двумя тарелками 62 и болтом 63, соединенным с золотником 23. Концы золотника 23 закрыты крышками 64 и 65, замыкающими управляющие полости 25, 25 Подводящая линия 17 в корпусе 24 продолжается радиаль- 5 ными отверстиями продольным отверс тием 17 в золотнике 23. Управляющие сечения .14, 14 исполнены как местные выемки переменного сечения на поверхности

золотника 23 на внешних сторонах обоих кольцевых выемок 419, 419 Управляющие сечения, выполненные в виде выемок 14, 14 постоянно соединены посредством управляющих линий 8, 8 с управляющими линиями 7, Т управляющей степени 1. Рабочие сечения исполнены как радиальные отверстия 15, 15 веденные из продольного концентрического канала 17 на поверхность золотника 23 тока по внешним сторонам обоих кольцевых выемок 419, 419. Дроссели 16, 16(отрицательной нагрузки) исполнены как наклонные дросселирующие сечения 416, 416 на поверхности золотника 23 на внутренних сторонах обоих кольцевых выемок 419, 419 что значит по сторонам кольцевой выемки 418, соединенной со сливной линией 18. Кольцевые выемки 419, 419 сое- динены посредством линий 19, 19 потребителя с сервомотором 21. На поверхности золотника 23, на внешних сторонах обоих кольцевых выемок 419, 419 находятся еще местные выемки 429, 429, постоянно соединенные при помощи сигнальных каналов 29, 29 с управляющими полостями 25, 25/Золотник 23 имеет в отношении к корпусу 24 радиальную направляющую (штифт или другой элемент), чтобы исключить возможность его перемещения в корпусе 24. Основным зтементом делителя 35 потока является золе гни к делителя 61 в отверстии 60 корпуса 24, вокруг которого находятся кольцевые выемки 437 и 439. При этом кольцевая выемка 437 связана и функционально совпадает с первичным выходом 37, из которого ведется подводящий канал 17 н его ответвление 17 Кольцевая выемка 439 связана и (функционально) совпадает с вторичным выходом 35. Золотник делителя 61 имеет среднюю кольцевую выемку 66, которая связана с насосной линией 36. По сторонам кольцевой выемки 66 золотника делителя 61 находятся дросселирующие прорези 452, 453, которые вместе со стенами кольцевых выемок 437/439 образуют дроссели делителя потока 52, 53 (фиг. 1-3). Отверстие 60 закрыто левой 71 и правой 72 крышками, закрывающими пружинную управляющую 40 и противоположную управляющую 45 полости. Управляющие линии 8, 8 посредством несложного, например, шарикового сдвоенного обратного клапана 44 и сигнальной линии 42, содержащей сопло 43, соединены с пружинной управляющей полостью 40. В левой крышке 7 встроен малогабаритный перепускной клапан- 46, состоящей из корпуса с пружиной, соединенный при помощи входного отверстия с пружинной полостью 40 и сливной линией 49 с баком 51.

Если рулевое колесо 4 остается неподвижным, то управляющий гидрораспределитель 2 находится в среднем положении О, в котором соединяет обе управляющие линии 7, 7 со сливной линией 6. Вследствие

10

этого давления в управляющих линиях 8, 8 и с ними соединенных управляющих полостях 25, 25 находятся в равновесии и рабочий гидрораспределитель 12 под дей- 5 ствием центрирующих пружин 26. 26 занимает свое среднее положение 0, в котором подводящая 17 и сливная 18 линии и линии 19, 19 потребителя и сигнальные каналы 29, 29 взаимно отделены. Таким является положение сервомотора 21, управляющего арретированным механизмом управления (не поканан). В пружинной управляющей полости 40 делителя 35 потока, соединенной посредством сигнальной линии 42, сдвоенного обратного клапана 44, управляющих 5 линии 8, 8 и управляющего гидрораспределителя 2 со сливной линией 6 имеется низкое сливное давление. С помощью давления в противоположной управляющей полости 45, соединенной подводящим ответвлением 438 с первичным выходом 37, удер- 0 жнвается делитель 35 потока против усилия пружинь 41 в положении 0, в котором весь поток, питаемый гидронасосом 34, протекает вторичным выходом 39 к вторичному потребителю 31. При повороте рулевого 5 колеса 4 направо переместится управляющий гидрораспределитель 2 в положение R (фиг. I и 4). при этом дозировочный насос 3 получает жидкость из подводящего ответвления 17 дозирует ее, и транспортирует управляющей линией 7 и управ- 0 ляющей линией 8 в левую управляющую полость 25 гидрораспределителя 12 и далее через сдвоенный обратный клапан 44 и сигнальную линию 42 в пр жинную управляющую полость 40 делителя 35 потока. Затем гидрораспределитель 12 переместится з положение 5 R и делитель потока в положение I. Жидкость из гидронасоса 34 течет из первичного выхода 37 делителя 35 потока в обе степени 1 и 11 управляющего устройства сервомотора 21 и избыток течет вторичным выходом 39 к вторичному потребителю 31. Управляющий поток а, дозируемый дозировочным насосом 3 и транспортируемый управляющими линиями 7 и 8, протекает управляющим сечением 14 с величиной проточной поверхности о в канал потре- 5 бигеля 19 кольцевой выемкой 419. Приблизительно одновременно открываются рабочие сечения 15 относительно капала потребителя 19 (его кольцевой выемки 419) с общей проточной поверхностью А, которыми из подводящего канала 17 радиального от- 0 верстия 17 продольного концентрического канала 17 течет рабочий поток Q. Управляющий а н рабочий Q потоки соединяются в канале потребителя 19 (кольцевой выемке 419) и образуют общий ноток Qm Q-{-a. поступающий в сервомотор 21. Приблизительно одновременно с ифавляю- шими выемками 14 и радиальными отверстиями 15 моментально подключается посредством сигнального канала 29 (его местной

0

5

выемки 429 в золотнике 23) выходная управ ляющая полость 25 к линии 19 потребителя (429) Из линии 19 потребителя выходит пренебрежительно малый сигнальный поток Qx, мгновенная величина которого определена величиной дроссельной заслонки 27 и мгновенным давлением в линии 19 потребителя Укачанным способом передается давление - нагрузка в выходную управляющую полость 25, и потому давление во входной управляющей полости 25 и входной управляющей линии 8 должно быть большим, чтобы преодолеть воздействие центрирующей пружины 26(или 26 фиг 4) и воздействие гидродинамических сил всех потоков жидкости на золотник 23 Делитель 35 потока - его золотник 61 - управляется с правой стороны давлением из подводящей линии 17, 17 с левой стороны давлением из входной управляющей линии 8 или 8. Делитель 35 потока независимо от нагрузки - давления в сервомоторе 21 - и от давления во вторичном потребителе 31 разделяет общий поток из гидромотора 34 на поток в обе ступени 1, 11 гидравлического двухступенчатого устройства управления и на поток к вторичному потребителю 31 При этом гидравлическое двухступенчатое устройство управления имеет всегда полный приоритет. Пружина 41 и частично тоже гидродинамические силы, действующие на золотник 61 делителя 35 потока, определяют т н пред- включающее давление Р„, те перепад давления, на который давление в первичном выходе 37 (подводящем канале 17 или 1/) выше, чем давление в сервомоторе 21 Часть этого предвключающего давления Pv в каналах и линиях между первичным выходом 37 и сервомотором 21 теря ется в управляющих выемках 14, 14 и радиальных отверстиях 15, Ь . Так как каналы и линии, которыми протекает управляющий поток а, обыкновенно. % значительной степени различные относительно каналов, которыми протекает рабочий поток Q, является перепад давления (x) в управляющих выемках 14, 14 обыкновенно различным в сопоставлении с перепадом давления (x) в радиальных сечениях 15, 15. В известных устройствах поэтому вклю- ,чен в путь не менее одного из потоков a, Q, обычно рабочего потока Q балансирный клапан, который выравнивает перепады давления перед управляющими и рабочими сечениями на одинаковое значение Так как балансирный клапан повышает требования к пространству и заготовительным затратам и губит часть энергии давления, которую возможно использовать более рационально, он не включен в устройство Постоянный коэффициент 1 пропорциональности рабочего потока Q и управляющего потока я.,

или г- 9г постоянная здесь доказыва- б(х/

ется тем, что проточные поверхности (А,В) радиальных отверстий 15, 15 и проточные поверхности (а, Ь) управляющих выемок 14, 14х приспособлены перепадам давлений

Рв и Рв, которые возникают в них во время эксплуатации, или тоже коэффициентам потока указанных сечений Обозначения (А, а, а) относятся к сечениям радиальному отверстию и выемке 15 14 - левого

конца золотника 23 гидрораспределителя 12 и обозначения В,Ь,$ относятся к радиальному отверстию выемке 15, 14 - правого конца золотника 23 гидрораспределителя 12 Указанные отношения возможно описать следующим образом.

АУ5 п0стоянНая 1. Qa h.

0 где iu if - коэффициенты пропорциональ

ноети потока,

А - мгновенная проточная поверхность радиальных отверстий 15; 8 - мгновенная проточная оверхносгь рабочих сечений 15,

5 а - мгновенная проточная поверхность 14;

Ъ - мгновенная проточная поверхность выемок 14

Рад перепад давления - в радиальных отверстиях 15;

0 Pfo перепал давления в радиальных отверстиях 15

Pqa - перепад давления в управляющих выемках 14;

Рчь - перепад давления в управляющих выемках 14; 5К -- коэффициент потока радиальных

отверстий 15, 15

k - коэффициент потока управляющих выемок 14, 14

Предлагаемое устройство можно выпол- 0 нить только с разным числом или разной величиной радиальных отверстий 15 на левой стороне против радиальных отверстий 15, на правой стороне гидрораспределителя 12 приспособить разным геометрическим объемам и объемам хода при использо- 5 вании прямолинейного сервомотора 2 с односторонним штоком. Например, в сервомоторе со штоком „диаметром d половинного диаметра цилиндра D, где возможно отношение поверхностей и объемов описать следующим образом

D2- ()П 0,

tL

можно в гидрораспределителе 12 образо- 5 вагь например, на правой рабочей стороне 4 радиальные отверстия 15 и на левой стороне образовать 3 радиальные отверстия 15 и тем обеспечить одинаковое число оборотов рулевою колеса направо и налево.

При движении направо жидкость с правой (выходной) стороны сервомотора 21 нагнетается линией 19 потребителя через дроссель 16 гидрораспределител-я 12 в сливной канал 18. Размеры проточной поверхности (C,D) дросселирующих сечений дросселей 16, 16 уместно определены относительно проточных поверхностей (А,В,а,Ь) радиальных отверстий 15, 15 и управляющих выемок 14, 14 и проточная поверхность откры- вается приблизительно одновременно с ними. При положительной нагрузке, т.е. против направления движения сервомотора 21, дросселирующее действие дросселей 16, 16 относительно малое. При отрицательной нагрузке, т.е. в направлении движения сер- вомотора 21, давление в подводящей управляющей линии 8, (80 и соответствующей управляющей полости 25, (251) несколько ниже, чем при положительной нагрузке, следовательно, золотник 23 меньше отклонен от среднего положения. В результате этого дроссель 26 (26) на стороне истока из сервомотора 21 меньше открыт и поток вытекающей жидкости более дросселирован. Функция золотника 23 в этом случае одинаковая, как функция обратного клапана, управляемого давлением. Ввиду того, что все функции: распределение жидкости, усиление потока, перенос сигнала нагрузки и дросселирован..я истечения из сервомотора 21 обеспечиваются единственным золотником 23, в корпусе 24 проходят все регули- ровочные процессы (реагоны, выбеги) без нарушающих временных опозданий.

Предлагаемое устройство вследствие этого также мало склонно к нестабильной колебательной работе.

Предлагаемое устройство по фиг. 2 рабо- тает аналогично устройству по фиг. 1 с различием: если не работает ни сервомотор 21, ни вторичный потребитель 33, то находится в обеих сигнальных гидролиниях 42, 54 низкое сливное давление, вследствие того регулируемый гидронасос 34 перестав- лен на малый геометрический объем, требуемый для компенсации утечек жидкости из системы. Если работает один из потребителей: сервомотор 21 или вторичный гидромотор 33, регулируемый гидронасос установится на геометрическом объеме, отвечающем потреблению жидкости работающим потребителем. Если работают оба потребителя одновременно, установится регулируемый гидронасос 34 при помощи сигнала высшего давления из сигнальной гид- ролинии 42 или 54 на потоке, отвечающем потреблению обоих потребителей и делите,- лем 35 потока разделится этот поток пропорционально требованиям потребителей. Регулируемый гидронасос 34 работает с давлением более нагруженного потребителя. Устройство по фиг. 3 работает аналогично работе устройства по фиг. 1,только с тем различием, что сигнал для управления делителем 35 поток а потребляется из пятого сигнального канала 22 управляющей степени 1 Предлагаемое устройство может быть выполнено другим способом.

Например, сигнал для управления делителем 35 потока не должен поступать из управляющих линий через сдвоенный обратный клапан 44, но можно его получить прямо из гидрораспределителя 12 кромками золотника 23. Компоновка каналов и сечений рабочей ступени может быть исполнена другим способом. Сигнальные каналы 29, 29 впадающие в выемки 429, 4291, могут быть изготовлены с относительно большими допусками, не оказывая влияния на (управляющую) функцию.

Формула изобретения

1. Гидравлическое двухступенчатое устройство управления сервомотором транспортного средства, содержащее управляющий гидрораспределитель с дозировочным насосом, связанный с рабочим гидрораспределителем, включающим усилитель потока, насос, соединенный с управляющим гидрораспределителем, рабочим гидрораспределителем и дополнительным потребителем через делитель, и сервомотор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности срабатывания, рабочий гидрораспределитель выполнен трехпозиционным семилинейным гидроуправляемым, первая линия которого соединена с первой линией делителя потока, вторая и третья линии - с первой и второй линиями управляющего гидрораспределителя, выполненного четырехлинейным, четвертая и пятая линии рабочего гидрораспределителя связаны с сервомотором, а шестая и седьмая - с гндробаком, управляющие его линии соединены с его второй и третьей линиями, при этом в первой позиции золотника рабочего гидрораспределителя первая и вторая линии соединены с четвертой, а пятая - с седьмой, во второй позиции все линии заперты, а в третьей - четвертая линия соединена с шестой, а первая и третья - с пятой, причем рабочий гидрораспределитель выполнен с двумя усилителями потока и двумя дросселями, расположенными по обе стороны золотника, и двумя сигнальными каналами, соединенными с управляющими линиями.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый усилитель потока выполнен в виде радиальных отверстий и выемок переменного сечения на поверхности золотника, соединенных попарно и соответственно с четвертой и пятой линиями рабочего распределителя.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что делитель потока выполнен в виде трехлинейного двухпозиционного гидроуправ- ляемого распределителя с подпружиненным золотником, одна управляющая линия которого, расположенная со стороны пружины, соединена посредством сдвоенного обратного клапана с второй и третьей линиями рабочего гидрораспределителя, а противоположная - с первой линией делителя потока.

4. Устройство по п. I, отличающееся тем, что делитель потока выполнен в виде трехлинейного двухпозиционного гидроуправляе- мого распределителя с подпружиненным золотником, одна управляющая полость которого, расположенная со стороны пружины,

соединена посредством сигнальной линии с сигнальным каналом управляющего гидрораспределителя, а противоположная управляющая линия - с первой линией делителя потока.

5.Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что в сигнальной линии установлено сопло.

6.Устройство по пп. 2 или 3, отличающееся тем, что к управляющей линии делителя потока, расположенной со стороны пружины подключен перепускной клапан.

Изобретение относится к гидравлическому двухступенчатому устройству управления сервомотором для транспортных средств. Цель изобретения - повышение точности срабатывания. Гидравлическое двухступенчатое устройство управления сервомотором, предназначенное к управлению транспортными средствами и питаемое совместно с дальнейшим гидромотором от общего гидронасоса. Все функции - направление, усиление потока и торможение отрицательной нагрузки - обеспечены малым количеством деталей с относительно малыми утечками, дросселированием жидкости и максимальной рабочей надежностью. Этого достигается тем, что гидрораспределитель, усилитель потока и дроссели объединены в один конструктивный узел. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

11 .Ј.

Г