гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства

Формула изобретения

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая основной четырехлинейный трехпозиционный распределитель, гидравлически связанный с насосом и гидробаком с одной стороны и полостями силового цилиндра с другой, кинематически связанный с рулевым колесом, штоком силового цилиндра и управляемыми колесами, предохранительный и редукционный клапаны, двухпозиционный распределитель с приводом от датчика момента, имеющего механизм блокировки и расположенного на валу рулевого колеса, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена вспомогательным четырехлинейным трехпозиционным распределителем, управляемым давлением рабочей жидкости, двумя дросселями, двумя односторонними гидрозамками и вторым двухпозиционным распределителем с приводом от датчика момента, при этом вспомогательный четырехлинейный трехпозиционный распределитель связан гидролиниями управления через два дросселя с гидробаком, а через нормально открытый второй двухпозиционный распределитель с отводящими гидролиниями односторонних гидрозамков, соединенных подводящими гидролиниями с силовым цилиндром посредством двух дополнительных отверстий, выполненных в силовом цилиндре с возможностью открытия при нейтральном положении поршня и закрытия одного из них при смещении поршня, а гидролиниями управления с второй и четвертой гидролиниями вспомогательного четырехлинейного трехпозиционного распределителя, который кроме того соединен этими гидролиниями непосредственно с полостями силового цилиндра и через нормально закрытый двухпозиционный распределитель с третьей и четвертой гидролиниями основного четырехлинейного трехпозиционного распределителя, первой гидролинией соединен через редукционный клапан с насосом, а третьей с первой гидролинией основного четырехлинейного трехпозиционного распределителя, связанного второй гидролинией с гидробаком, причем вспомогательный четырехлинейный трехпозиционный распределитель выполнен с возможностью соединения в нейтральной позиции его первой гидролинии с третьей, а в двух других позициях с второй или четвертой, в то время как две другие гидролинии заперты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к рулевым управлениям транспортных средств с гидроприводом.

Известна гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства, содержащая основной четырехлинейный трехпозиционный распределитель, гидравлически соединенный с насосом, силовым цилиндром и через редукционный клапан с гидробаком и кинематически связанный с рулевым колесом, штоком силового цилиндра и сошкой. Основной четырехлинейный трехпозиционный распределитель механически связан с механизмом возврата управляемых колес, выполненным в виде дополнительного силового цилиндра с двумя подвижными поршнями и гидравлически соединенным с гидробаком и редукционным клапаном через двухпозиционный распределитель, привод которого осуществляется от датчика момента, имеющего механизм блокировки и расположенного на валу рулевого колеса.

Недостатком данной системы является повышенное давление слива, создаваемое редукционным клапаном в сливной гидролинии и необходимое для создания давления рабочей жидкости в дополнительном силовом цилиндре при возврате управляемых колес в нейтральное положение, приводящее к непроизводительным затратам мощности насоса, снижению максимального рабочего давления в гидросистеме и увеличению ошибки восприятия водителем момента сопротивления повороту транспортного средства. Величина давления рабочей жидкости в дополнительном силовом цилиндре, определяемая давлением срабатывания редукционного клапана, не обеспечивает возврат управляемых колес в найтральное положение в сложных дорожных условиях (при большом моменте сопротивления повороту управляемых колес, например, на грунтах с низкой несущей способностью). Принудительная стабилизация управляемых колес начинается только после установки основного четырехлинейного трехпозиционного распределителя в среднее положение, что увеличивает время возврата рулевого колеса в нейтральное положение. Наличие дополнительного силового цилиндра и необходимость его жесткой кинематической связи с основным силовым цилиндром затрудняют компоновку рулевого управления на транспортном средстве. Большое количество подвижных механических соединений, несущих силовую нагрузку, снижает надежность рулевого управления и повышает потери не трение.

Цель изобретения повышение эффективности работы гидравлической системы рулевого управления колесного транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем, что гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства, содержащая основной четырехлинейный трехпозиционный распределитель (далее основной распределитель), гидравлически связанный с насосом и гидробаком с одной стороны и полостями силового цилиндра с другой, кинематически связанный с рулевым колесом, штоком силового цилиндра и управляемыми колесами, предохранительный и редукционный клапаны, двухпозиционный распределитель с приводом от датчика момента, имеющего механизм блокировки и расположенного на валу рулевого колеса, дополнительно снабжена вспомогательным четырехлинейным трехпозиционным распределителем (далее вспомогательный распределитель), двумя дросселями, двумя односторонними гидрозамками и вторым двухпозиционным распределителем. Вспомогательный распределитель управляется давлением рабочей жидкости, а второй двухпозиционный распределитель имеет общий с двухпозиционным распределителем привод от датчика момента, который расположен на валу рулевого колеса и имеет механизм блокировки. Вспомогательный распределитель связан гидролиниями управления через два дросселя с гидробаком, а через нормально открытый второй двухпозиционный распределитель с отводящими гидролиниями односторонних гидрозамков, соединенных подводящими гидролиниями с силовым цилиндром посредством двух дополнительных отверстий, выполненных в силовом цилиндре с возможностью открытия при нейтральном положении поршня и закрытия одного из них при смещении поршня, а гидролиниями управления со второй и четвертой гидролиниями вспомогательного распределителя. Первой гидролинией вспомогательный распределитель связан с насосом через редукционный клапан, второй и четвертой гидролиниями он связан непосредственно с полостями силового цилиндра и через нормально закрытый двухпозиционный распределитель с третьей и четвертой гидролиниями основного распределителя, а третьей с первой гидролинией основного распределителя. Основной распределитель соединен второй гидролинией с гидробаком, а третьей и четвертой через нормально закрытый двухпозиционный распределитель с полостями силового цилиндра. Вспомогательный распределитель выполнен с возможностью соединения в нейтральной позиции его первой гидролинии с третьей, а в двух других позициях со второй или четвертой, в то время как две другие гидролинии заперты.

Заявляемая система отличается наличием дополнительно введенных элементов: вспомогательного распределителя, двух дросселей, двух односторонних гидрозамков, второго двухпозиционного распределителя и их связей с остальными элементами системы. Дополнительные элементы широко известны, однако при их введении в указанной связи с остальными элементами, система проявляет новые свойства. В частности, в результате того, что вспомогательный распределитель установлен между насосом и основным распределителем и связан гидролиниями управления через второй двухпозиционный распределитель с отводящими гидролиниями односторонних гидрозамков, связанных подводящими гидролиниями с силовым цилиндром посредством двух дополнительных отверстий, а второй и четвертой гидролиниями с гидролиниями управления односторонних гидрозамков и непосредственно с полостями силового цилиндра, минуя основной распределитель, принудительная стабилизация управляемых колес начинается сразу же после снятия усилия с рулевого колеса, независимо от положения основного распределителя, что приводит к уменьшению времени возврата рулевого колеса в среднее положение. В качестве механизма, возвращающего управляемые колеса в нейтральное положение, используется силовой цилиндр, осуществляющий поворот управляемых колес, в котором давление создается непосредственно насосом, а не редукционным клапаном, установленным в сливной гидролинии. Поэтому усилие, возвращающее управляемые колеса, такое же по величине, что и усилие, создаваемое силовым цилиндром при повороте, что дает возможность возвращать управляемые колеса в нейтральное положение в сложных дорожных условиях. Отсутствие редукционного клапана в гидролинии слива, создающего давление рабочей жидкости для возврата и удержания управляемых колес в нейтральном положении, позволяет снизить непроизводительные затраты мощности насоса, увеличить максимальное рабочее давление в гидросистеме и уменьшить ошибку восприятия водителем момента сопротивления повороту транспортного средства. Отсутствие дополнительного силового цилиндра облегчает компоновку рулевого управления на транспортном средстве и значительно уменьшает количество подвижных механических соединений, несущих силовую нагрузку, повышая тем самым, надежность системы и снижая потери на трение. В результате того, что подводящие гидролинии односторонних гидрозамков соединены с полостями силового цилиндра посредством двух дополнительных отверстий, гидролинии управления соединены со второй и четвертой гидролиниями вспомогательного распределителя, а отводящие гидролинии со вторым двухпозиционным распределителем, работоспособность системы не зависит от соотношения геометрических параметров поршня и силового цилиндра.

Таким образом, за счет устранения отмеченных недостатков повышается эффективность работы гидравлической системы рулевого управления транспортного средства.

На чертеже представлена схема гидравлической системы рулевого управления колесного транспортного средства.

Гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства содержит основной распределитель 1, который кинематически связан с рулевым колесом 2, штоком силового цилиндра 3 и управляемыми колесами 4 и гидравлически связан с одной стороны через нормально закрытый двухпозиционный распределитель 5 со второй и четвертой гидролиниями вспомогательного распределителя 6 и полостями силового цилиндра 3, а с другой с гидробаком 7 и третьей гидролинией вспомогательного распределителя 6. Первая гидролиния вспомогательного распределителя 6 соединена через редукционный клапан 8 с насосом 9, параллельно которому подсоединен предохранительный клапан 10, а гидролинии управления соединены с нормально открытым вторым двухпозиционным распределителем 11 и через два дросселя 12 и 13 с гидробаком 7. Вспомогательный распределитель 6 выполнен с возможностью соединения в нейтральной позиции его первой гидролинии с третьей, а в двух других позициях со второй или четвертой гидролиниями, в то время как две другие заперты. Система снабжена двумя односторонними гидрозамками 14 и 15. подводящие гидролинии которых соединены с полостями силового цилиндра 3 посредством двух дополнительных отверстий, выполненных в силовом цилиндре 3 таким образом, что они открыты при нейтральном положении поршня и одно из них перекрывается при его смещении, гидролинии управления соединены со второй и четвертой гидролиниями вспомогательного распределителя 6, а отводящие гидролинии со вторым двухпозиционным распределителем 11. Двухпозиционный распределитель 5 и второй двухпозиционный распределитель 11 имеют общий привод от датчика 16 момента, который расположен на валу рулевого колеса 2 и имеет механизм 17 блокировки, выполненный, например, в виде размыкающего контакта без самовозврата и включенного последовательно в цепь питания датчика 16 момента.

При прямолинейном движении транспортного средства и отсутствии управляющих воздействий (момент на валу рулевого колеса 2 отсутствует) вспомогательный распределитель 6, основной распределитель 1 и поршень силового цилиндра 3 находится в нейтральном положении. Двухпозиционный распределитель 5 разъединяет связь основного распределителя 1 с полостями силового цилиндра 3, а второй двухпозиционный распределитель 11 соединяет отводящие гидролинии односторонних гидрозамков 14 и 15 с гидролиниями управления вспомогательного распределителя 6. Рабочая жидкость, поступающая от насоса 9, проходит через редукционный клапан 8, вспомогательный распределитель 6 и основной распределитель 1 на слив в гидробак 7.

При возникновении внешней силы, стремящейся отклонить управляемые колеса 4 от положения прямолинейного движения (наезд на неровность дороги, разрушение шины управляемого колеса 4), поршень силового цилиндра 3 смещается из нейтрального положения, перекрывая одно из дополнительных отверстий, соединенных с подводящими гидролиниями односторонних гидрозамков 14 и 15, и запирая тем самым данную полость силового цилиндра 3, что приводит к удержанию управляемых колес 4 в нейтральном положении.

При повороте рулевого колеса 2, усилие, возникающее на его валу воспринимается датчиком 16 момента под управляющим воздействием которого двухпозиционный распределитель 5 соединяет основной распределитель 1 с полостями силового цилиндра 3, а второй двухпозиционный распределитель 11 отсоединяет гидролинии управления вспомогательного распределителя 6 от отводящих гидролиний односторонних гидрозамков 14 и 15. Основной распределитель 1 смещается, например, вниз, соединяя тем самым третью гидролинию вспомогательного распределителя 6 через открытый двухпозиционный распределитель 5 с бесштоковой полостью силового цилиндра 3, а штоковую полость с гидробаком 7. Рабочая жидкость поступает от насоса 1 через находящийся в нейтральном положении вспомогательный распределитель 6 и основной распределитель 1 в бесштоковую полость силового цилиндра 3, осуществляя тем самым перемещение поршня и поворот управляемых колес 4. Из штоковой полости рабочая жидкость вытесняется поршнем на слив в гидробак 7.

Если управляющее воздействие водителя на рулевое колесо 2 прекращается, то под управлением датчика 16 момента, двухпозиционный распределитель 5 и второй двухпозиционный распределитель 11 возвращаются в исходное положение, отсоединяя полости силового цилиндра 3 от гидролиний основного распределителя 1 и соединяя гидролинии управления вспомогательного распределителя 6 с отводящими гидролиниями односторонних гидрозамков 14 и 15. В результате смещения поршня, одно из дополнительных отверстий в силовом цилиндре 3, например, соединенное с подводящей гидролинией одностороннего гидрозамка 15, оказывается перекрытым или отсоединенным поршнем от гидролинии управления одностороннего гидрозамка 15. В бесштоковой полости силового цилиндра 3, в результате действия стабилизирующего момента, создается избыточное давление, которое передаваясь по подводящей гидролинии одностороннего гидрозамка 15 запирает его, а односторонний гидрозамок 14 вследствие равенства давления в управляющей и подводящей гидролиниях остается открытым. Это приводит к смещению вспомогательного распределителя 6 таким образом, что его первая гидролиния соединяется со штоковой полостью силового цилиндра 3, направляя в нее под давлением рабочую жидкость. Из бесштоковой полости рабочая жидкость вытесняется поршнем через открытый односторонний гидрозамок 14, второй двухпозиционный распределитель 11 и дроссель 12 в гидробак 7, удерживая давлением, создаваемым за счет сопротивления дросселя 12, вспомогательный распределитель 6 в указанном положении. В результате будет происходить возврат поршня, а следовательно, и управляемых колес 4 в нейтральное положение. Это происходит до тех пор, пока поршень не займет нейтрального положения и не откроются оба дополнительных отверстия. После этого давление в гидролиниях управления вспомогательного распределителя 6 выровняется и он под действием центрирующих пружин вернется в исходное положение, соединяя тем самым свою первую гидролинию с третьей и далее, через возвратившийся к тому времени в нейтральную позицию основной распределитель 1 с гидробаком 7. При большой величине стабилизирующего момента, имеющей место в случае движения транспортного средства с высокой скоростью, перехода управляемых колес 4 через нейтральное положение не произойдет вследствие того, что поршень, сместившись из нейтрального положения, перекроет одно из дополнительных отверстий, например, соединенное с односторонним гидрозамком 14, что приведет к запиранию бесштоковой полости и, следовательно, удержанию управляемых колес 4 в нейтральном положении. Подобным образом происходит поворот управляемых колес 4 в другую сторону и их возврат в нейтральное положение.

При размыкании контактов механизма 17 блокировки двухпозиционный распределитель 5 и второй двухпозиционный распределитель 11 приводятся в положение, соответствующее наличию момента на валу рулевого колеса 2, соединяя основной распределитель 1 с полостями силового цилиндра 3 и отсоединяя гидролинии управления вспомогательного распределителя 6 от отводящих гидролиний односторонних гидрозамков 14 и 15. В таком состоянии система работает таким же образом, как и гидравлические системы рулевых управлений серийных автомобилей.