рулевой привод транспортного средства со всеми управляемыми колесами

Формула изобретения

1. РУЛЕВОЙ ПРИВОД ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА СО ВСЕМИ УПРАВЛЯЕМЫМИ КОЛЕСАМИ, содержащий гидрообъемный рулевой механизм, кинематически связанный с рулевым колесом, а гидравлически с питающим насосом и гидробаком, трехпозиционный гидрораспределитель, гидроцилиндры управления поворотом колесами переднего и заднего мостов и двусторонний гидрозамок, отличающийся тем, что гидрораспределитель выполнен шестилинейным и сообщен первой и четвертой линиями с рулевым механизмом, второй и третьей линиями с гидроцилиндром поворота колес переднего моста, а пятой и шестой линиями с гидроцилиндром поворота заднего моста, при этом гидрозамок размещен на гидроцилиндре, полости которого в режиме управления колесами одного из мостов отключены от гидросистемы посредством гидрораспределителя.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что трехпозиционный гидрораспределитель установлен с возможностью постоянного сообщения первой и второй линий во всех трех позициях, в одной из крайних позиций с возможностью сообщения третьей и четвертой линий и запирания пятой и шестой линий, в средней позиции с возможностью сообщения третьей и шестой линий, четвертой и пятой линий, а в другой крайней позиции с возможностью сообщения четвертой и шестой линий, третьей и пятой линий.

3. Привод по п. 1, отличающийся тем, что гидрораспределитель установлен с возможностью сообщения в одной из крайних позиций первой и шестой линий, четвертой и пятой линий и запирания второй и третьей линий, в средней позиции с возможностью сообщения первой и шестой линий, второй и пятой линий, третьей и четвертой линий, а в другой крайней позиции с возможностью сообщения первой и пятой линий, второй и шестой линий, третьей и четвертой линий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к гидравлическим приводам управления поворотом, и может быть использовано в многорежимных рулевых приводах транспортных средств в режиме управления поворотом колесами одного из мостов.

Известны многорежимные гидравлические приводы управления поворотом колесных транспортных средств со всеми управляемыми колесами, состоящие из двух параллельно работающих гидросистем управления поворотом передних и задних колес, согласование углов поворота которых в разных режимах поворота обеспечивается наличием связей в виде дополнительных механических или гидромеханических устройств [1]

Недостатком указанных устройств является сложность, большое число механических и гидравлических соединений, необходимость наличия значительных компоновочных объемов.

Известен также рулевой привод транспортного средства со всеми управляемыми колесами, включающий рулевой гидромеханизм, кинематически связанный с рулевым колесом, а гидравлически с питающим насосом, гидробаком, гидрораспределителем и исполнительными гидроцилиндрами колес переднего моста. Исполнительные гидроцилиндры переднего и заднего мостов в свою очередь связаны между собой гидравлически последовательно посредством гидрораспределителя. Управление поворотом транспортного средства осуществляется одним рулевым колесом, а четырехходовой трехпозиционный гидрораспределитель с ручным управлением обеспечивает, во-первых, поворот только переднего моста, во-вторых, поворот колес двух мостов в двух режимах: или поворот всех колес в одну сторону (движение "крабом"), или поворот передних колес в одну сторону, а задних в противоположную [2]

Недостатком указанного привода является наличие большого количества механических и гидравлических связей в приводах колес каждого моста, а также возможность самопроизвольного моста в режиме управления колесами переднего моста вследствие утечек в гидрораспределителе.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности рулевого привода, а также расширение функциональных возможностей транспортного средства путем обеспечения возможности работы рулевого привода с различными исполнениями гидрораспределителя.

Для этого гидрорраспределитель выполнен шестиходовым и сообщен первой и четвертой линиями с рулевым механизмом, второй и третьей линиями с гидроцилиндром поворота переднего моста, а пятой и шестой линиями с гидроцилиндром поворота колес заднего моста, при этом гидрозамок размещен на гидроцилиндре, полости которого в режиме управления колесами одного из мостов отключены от гидросистемы посредством гидрораспределителя. При этом возможны два варианта установки гидрораспределителя: с возможностью постоянного соединения во всех трех позициях первой и второй линий, а также в одной из крайних позиций соединения третьей и четвертой линий и запирания пятой и шестой линий, в средней позиции соединения третьей и шестой линий, четвертой и пятой линий, а в другой крайней позиции соединения четвертой и шестой линий, третьей и пятой линий, или с возможностью соединения в одной из крайних позиций первой и шестой линий, четвертой и пятой линий и запирания второй и третьей линий в средней позиции соединения первой и шестой линий, второй и пятой линий, третьей и четвертой линий, а в другой крайней позиции соединения первой и пятой линий, второй и шестой линий, третьей и четвертой линий. Гидропаспределитель снабжен встроенным механизмом фиксации положения плунжера гидрораспределителя относительно его корпуса.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что оно обеспечивает при сохранении разводки трубопроводов использование гидрораспределителей в двух исполнениях: первое в режиме управления поворотом колес одного моста обеспечивает поворот передних колес, а второе поворот задних колес. В зависимости от этого гидрозамок размещается на том гидроцилиндре, полости которого в режиме управления поворотом колесами одного моста в соответствии с выбранным исполнением гидрораспределителя отсоединены от гидросистемы посредством гидрораспределителя. Выбор положения плунжера гидрораспределителя определяет режимы поворота транспортного средства. Управление осуществляется посредством рукоятки с фиксацией выбранного положения с помощью механизма фиксации шарикового типа. Двусторонние штоки гидроцилиндров поворота колес вместе с рычагами образуют тяги передних и задних колес. Трехпозиционный шестиходовой гидрораспределитель сообщен с насосом-дозатором двумя магистралями, а остальные четыре магистрали соединяют последовательно силовые гидроцилиндры.

На фиг. 1 изображена принципиальная гидравлическая схема управления поворотом транспортного средства, включающая гидрораспределитель в первом исполнении, обеспечивающая в режиме поворотом колесами одного моста поворот передних колес; на фиг. 2 схема, обеспечивающая в этом же режиме поворот задних колес, включающая гидрораспределитель во втором исполнении; на фиг. 3 устройство механизма фиксации гидрораспределителя.

Рулевой привод транспортного средства со всеми управляемыми колесами содержит гидрообъемный рулевой механизм 1, рулевое колесо 2, шестиходовой трехпозиционный гидрораспределитель 3, гидрозамок 4, передний 5.1 и задний 5.2 гидроцилиндры управления поворотом колес с двусторонними штоками, питающий насос 6, гидробак 7, передние 8.1 и задние 8.2 рычаги с шарнирными соединениями. Питающий насос 6 магистралью 8 сообщен с гидробаком 7. Рулевой механизм 1 гидравлически сообщен с питающим насосом 6 и гидробаком 7 магистралями 10 и 11 соответственно, а посредством рабочих магистралей 12 и 13 с гидрораспределителем 3. В случае установки гидрораспределителя первого исполнения (см. фиг. 1) магистрали 14 и 15, соединенные с гидрораспределителем 3, сообщают последний с левой и правой штоковыми полостями гидрозамка 4, связанными соответственно с левой и правой полостями гидроцилиндра 5.2. Магистрали 16 и 17 совместно с магистралями 18 и 19 сообщают гидрораспределитель 3 соответственно с левой и правой полостями гидроцилиндра 5. В случае установки гидрораспределителя второго варианта исполнения (см. фиг. 2) магистрали 14 и 15 совместно с магистралями 18 и 19 сообщают гидрораспределитель 3 соответственно с левой и правой полостями цилиндра 5.2, а магистрали 16 и 17, соединенные с гидрораспределителем 3, сообщают последний с левой и правой штоковыми полостями гидрозамка 4, связанными соответственно с левой и правой полостями гидроцилиндра 5.1. Двусторонние штоки переднего 5.1 и заднего 5.2 гидроцилиндров поворота совместно с передними 8.1 и задними 8.2 рычагами образуют поперечные тяги передних 20.1 и задних 20.2 колес транспортного средства. Магистрали 18 и 19 размещаются на одном из гидроцилиндров, а гидрозамок 4 на другом. Фиксация гидрораспределителя 3 в любом из трех возможных положений обеспечивается стопорением плунжера 21 (см. фиг. 3) гидрораспределителя 3 относительно корпуса 22 шариковыми фиксаторами 23 под действием пружины 24, размещенной в плунжере 21 перпендикулярно направлению его перемещения. Шариковые фиксаторы 23 взаимодействуют с тремя круговыми канавками, выполненными на внутренней поверхности корпуса 22.

Работа рулевого привода с гидрораспределителем первого варианта исполнения в режиме управления поворотом колесами одного моста осуществляется следующим образом (см. фиг. 1).

При повороте рулевого колеса 2 вправо рабочая жидкость от гидрообъемного рулевого механизма 1 по магистрали 12 через гидрораспределитель 3 и далее по магистралям 16 и 18 поступает в левую полость гидроцилиндра 5.1 переднего моста. Поршень гидроцилиндра, перемещаясь вправо, посредством двусторонних штоков и связанных с ними рычагов 8.1 поворачивает колеса переднего моста 20.1 вправо, обеспечивая правый поворот транспортного средства. Одновременно рабочая жидкость из правой полости цилиндра 5.1 по магистрали 19 и 17 через гидрораспределитель 3 и далее по магистрали 13 возвращается к рулевому механизму 1. При этом гидрораспределитель 3 отсоединяет полости гидроцилиндра 5.2 заднего моста от гидросистемы транспортного средства.

При установке гидрораспределителя второго варианта исполнения в режиме управления поворотом колесами одного моста (см. фиг. 2) при повороте рулевого колеса 2 рабочая жидкость от гидрораспределителя 3 по магистралям 14 и 18 поступает в левую полость гидроцилиндра заднего моста 5.2, смещая его поршень вправо. Двусторонние штоки с рычагами 8.2 поворачивают колеса заднего моста 20.2 влево, обеспечивая первый поворот транспортного средства. Одновременно жидкость из правой полости гидроцилиндра 5.2 заднего моста по магистралям 19 и 15 возвращается в гидрораспределитель 3, который отсоединяет полости гидроцилиндра 5.1 от гидросистемы транспортного средства. Гидрозамок 4 предотвращает самопроизвольный (под воздействием дорожных неровностей) поворот колес, связанных с передним 5.1 или задним 5.2 гидроцилиндром соответственно, разобщенным с гидросистемой транспортного средства в режиме управления поворотом колесами одного моста.

В режиме управления колесами переднего и заднего мостов в противоположные стороны работа рулевого привода при повороте рулевого колеса вправо осуществляется следующим образом.

Плунжер гидрораспределителя 3 устанавливается в положение, соответствующее данному режиму с помощью рукоятки ручного управления. При установке гидрораспределителя первого варианта исполнения рабочая жидкость от гидрообъемного рулевого механизма 1 по магистралям 16 и 18 поступает в левую полость гидроцилиндра 5.1 переднего моста. Поршень, перемещаясь вправо, двусторонними штоками и рычагами 8.1 поворачивает колеса переднего моста 20.1 вправо. Вытесняемая из правой полости гидроцилиндра 5.1 жидкость по магистралям 19 и 17 поступает в гидрораспределитель 3 и далее по магистрали 14 поступает в левую штоковую полость гидрозамка 4, сообщенную с левой полостью гидроцилиндра 5.2. Смещаясь вправо, поршень гидроцилиндра 5.2 посредством двусторонних штоков 8.2 обеспечивает поворот задних колес 20.2 влево. Таким образом обеспечивается поворот транспортного средства вправо по малому радиусу. Одновременно вытесняемая из правой полости гидроцилиндра 5.2 жидкость через открытый штоком сместившегося вправо плунжера гидрозамка 4 клапан по магистрали 15 через гидрораспределитель 3 и далее по магистрали 11 возвращается к гидрообъемному рулевому механизму 1.

При установке гидрораспределителя 3 второго варианта исполнения (см. фиг. 2) жидкость от последнего по магистралям 14 и 18 поступает в левую полость гидроцилиндра 5.2, смещая его поршень вправо. Связанные с поршнем двусторонние штоки с рычагами 8.2 поворачивают колеса заднего моста 20.2 влево. Вытесняемая из правой полости гидроцилиндра 5.2 рабочая жидкость по магистралям 19 и 15 поступает к гидрораспределителю 3 и далее по магистрали 16 в левую штоковую полость гидрозамка 4, связанную с левой полостью гидроцилиндра 5.1. Поршень гидроцилиндра 5.1 смещается вправо, поворачивая передние колеса вправо. Таким образом осуществляется поворот транспортного средства по малому радиусу вправо. Вытесняемая из правой полости гидроцилиндра 5.1 рабочая жидкость через открытый штоком плунжера гидрозамка клапан по магистрали 17 возвращается к гидрораспределителю 3.

Работа рулевого привода при повороте рулевого колеса 2 вправо в режиме управления поворотом всех колес в одну сторону (движение "крабом") при установке гидрораспределителя 3 в соответствующее положение посредством рукоятки ручного управления осуществляется следующим образом. При установке гидрораспределителя первого варианта исполнения жидкость из рулевого механизма 1 по магистрали 12 через гидрораспределитель 3 и далее по магистралям 16 и 18 поступает в левую полость гидроцилиндра 5.1. Поршень, перемещаясь вправо, посредством двусторонних штоков с рычагами 8.1 поворачивает колеса переднего моста 20.1 вправо. Вытесняемая из правой полости цилиндра 5.1 жидкость по магистрали 19 и 17 поступает к гидрораспределителю 3. В отличие от предыдущего режима поворота гидроцилиндр 5.2 подключается к гидросистеме в режиме движения "крабом" иначе. В этом случае жидкость от гидрораспределителя 3 по магистрали 15 поступает в правую штоковую полость гидрозамка 4, связанную с правой полостью гидроцилиндра 5.2. Поршень гидроцилиндра 5.2, смещаясь влево, посредством рычагов 8.2 поворачивает задние колеса 20.2 вправо. Таким образом обеспечивается движение транспортного средства "крабом" вправо. Вытесняемая из левой полости гидроцилиндра 5.2 жидкость через открытый штоком плунжера гидрозамка 4 клапан по магистрали 14 через гидрораспределитель 3 и далее по магистрали 13 возвращается к рулевому механизму 1.

При установке гидрораспределителя 3 второго варианта исполнения (см. фиг. 2) жидкость от последнего по магистралям 15 и 19 поступает в правую полость гидроцилиндра 5.2, смещая его поршень влево. Связанные с поршнем гидроцилиндра рычаги 8.2 поворачивают колеса заднего моста 20.2 вправо. Вытесняемая из левой полости гидроцилиндра 5.2 жидкость по магистралям 18 и 14 поступает к гидрораспределителю 3 и далее по магистрали 16 в левую полость (штоковую) гидрозамка 4, сообщенную с левой полостью гидроцилиндра 5.1. Поршень гидроцилиндра 5.1, смещаясь вправо, посредством рычагов 8.1 поворачивает передние колеса 20.1 вправо. Таким образом обеспечивается движение транспортного средства "крабом" вправо. Вытесняемая из правой полости гидроцилиндра 5.1 жидкость через открытый штоком плунжера гидрозамка 4 клапан по магистрали 17 возвращается к гидрораспределителю 3.

На любых режимах управления поворотом транспортного средства при повороте рулевого колеса 2 влево работа рулевого привода осуществляется идентично с той только разницей, что магистраль 13 становится напорной, а направление потока жидкости меняется на противоположное. Управление поворотом транспортного средства осуществляется вращением рулевого колеса 2, а изменение режима поворота обеспечивается ручным управлением гидрораспределителем 3 из кабины оператора. Величина поворота управляемых колес в любом режиме управления поворотом не зависит от направления вращения рулевого колеса. Надежная фиксация гидрораспределителя 3 в положении, обеспечивающем выбранный режим управления поворотом, осуществляется встроенным в гидрораспределитель механизмом фиксации (см. фиг. 3). Расстояние между круговыми канавками в отверстии корпуса 22 определяет точность перемещения плунжера 21 относительно корпуса 22 и, таким образом, точность перекрытия кромок плунжера и корпуса гидрораспределителя 3. Упругий элемент (пружина) выбирается из условия неподвижности плунжера 21 при воздействии на него случайных нагрузок. Осевая нагрузка, создаваемая оператором транспортного средства при воздействии на рычаг управления гидрораспределителем 3, преодолевает сопротивление пружины, в результате чего шариковые фиксаторы 23 утапливаются в отверстие плунжера 21, обеспечивая его перемещение в следующее фиксируемое положение.

Предлагаемое устройство рулевого привода обеспечивает четыре режима управления поворотом транспортного средства, а оптимальное компоновочное решение позволяет использовать его на малогабаритных транспортных средствах, работающих в условиях ограниченного пространства и требующих различных режимов управления поворотом (в зависимости от выполняемых технологических операций).