Гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства

 

Изобретение относится к рулевым управлениям транспортных средств с гидроприводом и направлено на расширение их функциональных возможностей за счет обеспечения возможности регулирования скорости возврата управляемых колес в нейтральное положение. Гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства содержит основной распределитель, кинематически связанный через насос-мотор с рулевым колесом и гидравлически соединенный с силовым цилиндром и гидробаком, насос-мотором и через вспомогательный распределитель, имеющий привод от датчика положения поршня, с полостями силового цилиндра, трехлинейный двухпозиционный распределитель, клапан ИЛИ и регулятор потока. Трехлинейный двухпозиционный распределитель управляется давлением рабочей жидкости и соединен первой гидролинией с насосом, второй - с редукционным клапаном, а третьей - с регулятором потока. Гидролинией управления трехлинейный двухпозиционный распределитель соединен с одной из гидролиний насоса-мотора. Регулятор потока имеет привод от датчика скорости и выполнен в виде дросселя с регулятором и предохранительным клапаном. Выходы редукционного клапана и регулятора потока соединены между собой посредством клапана ИЛИ, отводящая гидролиния которого связана с основным распределителем. 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к рулевым управлениям транспортных средств с гидроприводом.

Известна гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства, содержащая основной 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 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 вспомогательный распределитель, привод которого осуществляется от датчика момента, расположенного на валу рулевого колеса [1] Недостаток данной системы состоит в том, что величина давления рабочей жидкости в дополнительном силовом цилиндре, определяемая давлением срабатывания редукционного клапана, не обеспечивает возврат управляемых колес в нейтральное положение в сложных дорожных условиях (при большом моменте сопротивления повороту управляемых колес, например, на грунтах с низкой несущей способностью). Кроме того, наличие дополнительного силового цилиндра и необходимость его жесткой кинематической связи с основным силовым цилиндром затрудняет компоновку рулевого управления на транспортном средстве, а большое количество подвижных механических соединений, несущих силовую нагрузку, снижает надежность рулевого управления и повышает потери на трение.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой системе является гидравлическая система рулевого управления транспортного средства, содержащая основной распределитель, кинематически связанный через насос-мотор с рулевым колесом и гидравлически соединенный с силовым цилиндром, насосом и гидробаком, а также с насосом-мотором и через вспомогательный распределитель, имеющий привод от датчика положения поршня, с полостями силового цилиндра [2] Известные системы позволяют повысить устойчивость движения колесных транспортных средств за счет принудительной стабилизации управляемых колес (создание сил и моментов, обеспечивающих возврат и удержание управляемых в колес в нейтральном положении путем применения специальных устройств). Благодаря этому имеется возможность значительно уменьшить величину углов продольного наклона шкворней управляемых колес, улучшив тем самым управляемость транспортного средства. Однако в данных системах возврат управляемых колес в нейтральное положение будет осуществляться с большой скоростью, определяемой производительностью насоса, которая является постоянной и раcсчитыватся из условия максимально возможной скорости поворота рулевого колеса водителем. По этому при движении с высокой скоростью резкий поворот управляемых колес при их возврате в нейтральное положение может вызвать занос транспортного средства, что отрицательно сказывается на безопасности движения, т.к. известные системы не обеспечивают возможность регулирования скорости возврата управляемых колес в нейтральное положение.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей гидравлической системы рулевого управления колесного транспортного средства за счет обеспечения возможности регулирования скорости возврата управляемых колес в нейтральное положение.

Достигается это тем, что гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства, содержащая основной распределитель, кинематически связанный через насос-мотор с рулевым колесом и гидравлически соединенный с силовым цилиндром, насосом, гидробаком, насосом-мотором и через вспомогательный распределитель, имеющий привод от датчика положения поршня с полостями силового цилиндра, дополнительно снабжена трехлинейным двухпозиционным распределителем, клапаном ИЛИ и регулятором потока. Трехлинейный двухпозиционный распределитель, управляемый давлением рабочей жидкости, выполнен с возможностью соединения первой гидролинии, в одной из своих позиций, со второй гидролинией, а в другой с третьей гидролинией и связан гидролинией управления с одной из гидролиний насос-мотора. Регулятор потока, имеющий привод от датчика скорости, выполнен в виде дросселя с регулятором и предохранительным клапаном. При этом трехлинейный двухпозиционный распределитель первой гидролинией соединен с насосом, второй гидролинией с редукционным клапаном, а третьей соединен с регулятором потока. Выходы редукционного клапана и регулятора потока соединены между собой посредством клапана ИЛИ, отводящая гидролиния которого связана с основным распределителем.

Заявляемая система отличается наличием дополнительно введенных элементов; трехлинейного двухпозиционного распределителя, управляемого давлением рабочей жидкости, клапана ИЛИ, регулятора потока 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 результате того, что трехлинейный двухпозиционный распределитель связан первой гидролинией с насосом, второй гидролинией с редукционным клапаном, третьей с регулятором потока, а гидролинией управления с одной из гидролинией насос-мотора и выполнен с возможностью соединения первой гидролинии, в одной из своих позиций, со второй гидролинией, а в другой с третьей гидролинией, насос может быть соединен либо с редукционным клапаном, либо с регулятором потока. Положение трехлинейного двухпозиционного распределителя определяется наличием давления в одной из гидролиний насос-мотора, которое свидетельствует о том, что система работает в режиме поворота управляемых колес или в режиме принудительной стабилизации. Соединение выходов редукционного клапана и регулятора потока посредством клапана ИЛИ позволяет связать основной распределитель с гидролинией большего давления. Редукционный клапан поддерживает постоянный расход рабочей жидкости в системе при повороте управляемых колес, а регулятор потока, имеющий привод от датчика скорости и выполненный в виде дросселя с регулятором и предохранительным клапаном, изменяет расход рабочей жидкости в режиме принудительной стабилизации в зависимости от скорости движения, обеспечивая тем самым регулирование скорости возврата управляемых колес в нейтральное положение. Таким образом достигается расширение функциональных возможностей системы.

На фиг. 1 представлена схема гидравлической системы рулевого управления колесного транспортного средства; на фиг.2 качественные характеристики расхода рабочей жидкости в системе в зависимости от скорости движения транспортного средства при совершении поворота (зависимость I) и в режиме принудительной стабилизации управляемых колес (зависимость II).

Гидравлическая система рулевого управления колесного транспортного средства содержит насос 1, параллельно которому подсоединен предохранительный клапан 2. Насос 1 гидравлически связан с гидробаком 3 и трехлинейным двухпозиционным распределителем 4. Трехлинейный двухпозиционный распределитель 4 соединен гидролинией управления 7 с одной из гидролиний насоса-мотора 8 и выполнен с возможностью соединения первой гидролинии, связанной с насосом 1, в одной из своих позиций -с второй гидролинией, которая соединена с редукционным клапаном 5, а в другой с третьей гидролинией, связанной с регулятором потока 6. Регулятор потока 6 имеет привод от датчика скорости 9, представляющего собой, например, привод спидометра, и выполнен в виде дросселя с регулятором и предохранительным клапаном. Выходы редукционного клапана 5 и регулятора потока 6 соединены между собой посредством клапана ИЛИ 10, отводящая гидролиния которого связана с основным распределителем 11. Основной распределитель 11, например, восьмилинейный трехпозиционный, в свою очередь кинематически связан через насос-мотор 8 с рулевым колесом 12 и гидравлически соединен с силовым цилиндром 13, гидробаком 3, насосом-мотором 8 и через вспомогательный распределитель 14 с полостями силового цилиндра 13. Вспомогательный распределитель 14 выполнен четырехлинейным трехпозиционным и имеет привод от датчика 15 положения поршня, который кинематически связан со штоком силового цилиндра 13 и управляемыми колесами 16. Датчик 15 положения поршня представляет собой, например, сопряженную пару: профилированная рейка-толкатель, обеспечивающую линейное перемещение толкателя при изменении положения профилированной рейки, связанной со штоком силового цилиндра 13.

В случае прямолинейного движения транспортного средства при отсутствии управляющих воздействий основной 11 и вспомогательной 14 распределители находятся в нейтральной позиции, запирая полости силового цилиндра 13 и гидролинии насоса-мотора 8. Так как в гидролиниях насоса-мотора 8 давление отсутствует, то трехлинейный двухпозиционный распределитель 4 находится в такой позиции, при которой его первая гидролиния соединена с третьей. При этом рабочая жидкость, поступающая от насоса 1, проходит через трехлинейный двухпозиционный распределитель 4, регулятор потока 6, клапан ИЛИ 10, запирающий в этом случае гидролинию с редукционным клапаном 5, и далее через основной 11 и вспомогательный 14 распределители на слив в гидробак 3.

При возникновении внешней силы, стремящейся отклонить управляемые колеса 16 от положения прямолинейного движения (наезд на неровность дороги, разрушение шины управляемого колеса 16), поршень со штоком силового цилиндра 13 смещаются из нейтрального положения, перемещая посредством профилированной рейки датчика 15 положения поршня толкатель, который смещает вспомогательный распределитель 14. В результате одна из полостей силового цилиндра 13 соединяется через вспомогательный 14 и основной 11 распределители с отводящей гидролинией клапана ИЛИ 10, соединенного, в свою очередь, через регулятор потока 6 с насосом 1, а другая с гидробаком 3. Под действием давления рабочей жидкости поршень возвращается в нейтральное положение, при достижении которого вспомогательный распределитель 14 занимает нейтральную позицию, запирая полости силового цилиндра 13.

При повороте рулевого колеса 12 смещается кинематически связанный с ним основной распределитель 11, например, вправо, соединяя тем самым отводящую гидролинию клапана ИЛИ 10 с гидролинией насос-мотора 8. Давление рабочей жидкости, передаваясь по гидролинии управления 7, переключает распределитель 4, связывая насос 1 с редукционным клапаном 5, поддерживающим постоянный расход рабочей жидкости (фиг.2, зависимость I). Далее рабочая жидкость поступает через клапана ИЛИ 10, запирающий гидролинию с регулятором потока 6, основной распределитель 11, насос-мотор 8 в бесштоковую полость силового цилиндра 13, осуществляя перемещение поршня и поворот управляемых колес 16. Данное перемещение, передаваемое через датчик 15 положения, вызывает смещение вспомогательного распределителя 14 вниз, соединяя штоковую полость силового цилиндра 13 с нагнетательной гидролинией вспомогательного распределителя 14, а бесштоковую полость со сливной. Но при этом гидролинии, соединяющие вспомогательный 14 и основной 11 распределители, остаются запертыми, поскольку основной распределитель 11 находится в одной из крайних позиций. Из штоковой полости рабочая жидкость вытесняется через основной распределитель 11 на слив в гидробак 3.

Если управляющее воздействие водителя на рулевое колесо 12 прекращается, то основной распределитель 11 возвращается в нейтральную позицию, запирая полости силового цилиндра 13 и насос-мотора 8. Трехлинейный двухпозиционный распределитель 4 возвращается в исходное состояние, соединяя насос 1 с регулятором потока 6. В этом случае, расход рабочей жидкости на выходе регулятора потока 6 будет определяться скоростью движения транспортного средства (фиг. 2, зависимость II). Рабочая жидкость поступает от регулятора потока 6 через клапан ИЛИ 10, основной распределитель 11 и находящийся в крайней позиции вспомогательный распределитель 14 в штоковую полость силового цилиндра 13, возвращая управляемые колеса в нейтральное положение, а из бесштоковой полости вытесняется поршнем через вспомогательный 14 и основной 11 распределители на слив в гидробак 3. Причем управляемые колеса 16 возвращаются в нейтральное положение со скоростью, пропорциональной скорости движения транспортного средства. Это происходит до тех пор, пока датчик 15 положения поршня не позволит вспомогательному распределителю 14 переместиться в среднюю позицию.

Подобным образом происходит поворот управляемых колес 16 в другую сторону и их возврат в нейтральное положение. Отличие состоит в том, что при осуществлении поворота основной распределитель 11 смещается влево, а вспомогательный распределитель 14 вверх.

Формула изобретения

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая основной распределитель, кинематически связанный через насос-мотор с рулевым колесом и гидравлически соединенный с силовым цилиндром, насосом и гидробаком, а также с насос-мотором и через вспомогательный распределитель, имеющий привод от датчика положения поршня, с полостями силового цилиндра, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена трехлинейным двухпозиционным распределителем, управляемым давлением рабочей жидкости, клапаном ИЛИ и регулятором потока, имеющим привод от датчика скорости и выполненным в виде дросселя с регулятором и предохранительным клапаном, при этом трехлинейный двухпозиционный распределитель первой гидролинией соединен с насосом, второй гидролинией с редукционным клапаном, а третьей соединен с регулятором потока, причем выходы редукционного клапана и регулятора потока соединены между собой посредством клапана ИЛИ, отводящая гидролиния которого связана с основным распределителем, а трехлинейный двухпозиционный распределитель выполнен с возможностью соединения первой гидролинии в одной из своих позиций со второй гидролинией, а в другой с третьей гидролинией и связан гидролинией управления с одной из гидролиний насос-мотора.