Клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, гидравлическая система рулевого управления и кран колесного типа
Раскрыт клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением. Клапан рулевого управления содержит: клапан для сбора и распределения потоков, первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан. Корпус клапана содержит четыре группы сдвоенных гидравлических портов клапана. Первые гидравлические порты первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с первой группой гидравлических портов клапана корпуса клапана. Вторые гидравлические порты первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно со второй группой гидравлических портов клапана корпуса клапана. Третий гидравлический порт первого электромагнитного обменного клапана сообщается с портом для сбора потоков клапана для сбора и распределения потоков. Первый порт для распределения потоков клапана для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с третьей группой гидравлических портов клапана корпуса клапана. Второй порт для распределения потоков клапана для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с четвертой группой гидравлических портов клапана корпуса клапана. Дополнительно раскрыты гидравлическая система рулевого управления и кран колесного типа. Клапан рулевого управления может выполнять многорежимное рулевое управление механическими транспортными средствами, надежно работать и иметь низкую стоимость. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области машиностроения, в частности к клапану многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, гидравлической системе рулевого управления и крану колесного типа.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время механические транспортные средства обычно имеют функцию многорежимного управления, чтобы справляться со сложными условиями на месте проведения работ. В данном документе термин "многорежимное рулевое управление" означает многочисленные виды режимов рулевого управления транспортных средств, которые обычно содержат независимое управление передней осью, независимое управление задней осью, рулевое управление типа "крутой поворот" (которое также упоминается как "координация") и рулевое управление типа "краб". Рулевое управление типа "крутой поворот", при котором направления поворота колес передней оси и колес задней оси являются противоположными для того, чтобы достичь минимального радиуса поворота, называется "рулевым управлением типа "крутой поворот"". Рулевое управление типа "краб", при котором направления поворота колес передней оси и колес задней оси являются одинаковыми для того, чтобы достичь перемещения типа "краб", называется "рулевым управлением типа "краб"". На фиг. 1 изображен схематичный вид, показывающий четыре известных режима рулевого управления.
Такое многорежимное рулевое управление обычно выполняется путем манипулирования в режиме ручного управления и манипулирования в режиме электрического управления. При манипулировании в режиме ручного управления применяется клапан многорежимного рулевого управления с ручным управлением, и принцип рулевого управления при его использовании показан на фиг. 2. Когда водитель манипулирует рулевым колесом а4 рулевого управления, гидравлическая жидкость, подаваемая насосом рулевого управления, выводится с помощью устройства а3 для полностью гидравлического рулевого управления из порта А или порта В в соответствии с поворотом налево или направо рулевого колеса, и затем гидравлическая жидкость подается в гидроцилиндр а1 рулевого управления передней осью и в гидроцилиндр а5 рулевого управления задней осью через тандемный клапан а2 многорежимного рулевого управления для того, чтобы поворачивать колеса налево или направо.
Когда сердечник клапана а2 многорежимного рулевого управления находится в первом положении слева, гидравлическая жидкость, выводимая из устройства рулевого управления, проходит только через гидроцилиндр рулевого управления передней осью для выполнения функции независимого рулевого управления передней осью. Когда сердечник клапана а2 многорежимного рулевого управления находится во втором положении слева, гидравлическая жидкость, выводимая из устройства рулевого управления, проходит через гидроцилиндр рулевого управления передней осью и гидроцилиндр управления задней осью, заставляя колеса поворачиваться, при этом направления рулевого управления колес передней оси и колес задней оси являются противоположными для того, чтобы выполнять функцию рулевого управления типа "крутой поворот". Когда сердечник клапана а2 многорежимного рулевого управления находится в третьем положении слева, гидравлическая жидкость, выводимая из устройства рулевого управления, проходит только через гидроцилиндр рулевого управления задней осью, чтобы выполнять функцию независимого рулевого управления задней осью. Когда сердечник клапана а2 многорежимного рулевого управления находится в четвертом положении слева, гидравлическая жидкость, выводимая из устройства рулевого управления, проходит через гидроцилиндр рулевого управления передней осью и гидроцилиндр рулевого управления задней осью для того, чтобы заставить колеса поворачиваться, при этом направления рулевого управления колес передней оси и колес задней оси являются одинаковыми для того, чтобы выполнять функцию рулевого управления типа "краб".
В настоящее время манипулирование в режиме ручного управления содержит электрогидравлическое пропорциональное управлением и управление электромагнитным клапаном. На фиг. 3 показан принцип работы системы многорежимного рулевого управления с электрогидравлическим пропорциональным управлением. Управление колесами передней оси осуществляет водитель посредством манипулирования рулевым колесом, хотя, что касается угла поворота каждого колеса задней оси, различные электрические сигналы выдаются с помощью программ, установленных в контроллере в соответствии с углом поворота определенного колеса передней оси и режимом рулевого управления, выбранным водителем, чтобы управлять степенью открытия клапана с электрогидравлическим пропорциональным управлением и потоком гидравлической жидкости, заставляя при этом гидроцилиндры рулевого управления толкать колеса, управляемые в соответствии с намерением водителя, тем самым обеспечивая функцию многорежимного рулевого управления. Углы поворота колес обнаруживаются посредством датчиков угла поворота, установленных на осях.
На фиг. 4 показан принцип работы многорежимного рулевого управления при параллельном управлении электромагнитными клапанами, в котором многорежимный выбор выполняется посредством переключения положения клапана электромагнитного клапана, и гидроцилиндры рулевого управления передней и задней осями выполняют параллельные действия посредством клапана для сбора и распределения потоков.
Во всех трех приведенных выше традиционных решениях многорежимного рулевого управления существуют определенные недостатки. Когда клапан многорежимного рулевого управления с ручным управлением, показанный на фиг. 2, переключается в положение рулевого управления типа "крутой поворот" или в положение рулевого управления типа "краб", то есть когда сердечник клапана находится во втором или четвертом положении слева, гидроцилиндры рулевого управления передней и задней осями расположены последовательно. После того, как давление, создаваемое гидравлической системой, совершает рулевое управление передней осью, для совершения рулевого управления задней осью требуется остаточное давление. Таким образом, давление гидроцилиндра рулевого управления передней осью является слишком большим, что приводит к высоким требования, предъявляемым к уплотнению, при этом переключение клапана при манипулировании в режиме ручного управления усложняется с точки зрения конструкции, и сердечник клапана требует особого выполнения, что приводит к повышению стоимости.
При решении задачи многорежимного рулевого управления с электрогидравлическим пропорциональным управлением, показанным на фиг. 3, точность, чувствительность и надежность угла поворота колеса в значительной степени зависят от точности и надежности электрических и гидравлических элементов. После выхода из строя электрических элементов (особенно датчика угла поворота и контроллера) система рулевого управления не будет работать, так как требуется водителю, что опасно при движении транспортных средств с высокой скоростью. Кроме этого, конструкция такой системы управления является относительно сложной, требует для работы с ней квалифицированного персонала, неудобна при техническом обслуживании и является относительно дорогостоящей.
Сдвоенные параллельные клапаны многорежимного рулевого управления для распределения потоков, показанные на фиг. 4, приводят к большим потерям давления в системе из-за применения двух клапанов для сбора и распределения потоков. Между тем, во время независимого рулевого управления передней осью или независимого рулевого управления задней осью, гидравлическая жидкость, выводимая с помощью устройства рулевого управления, только частично вводится в гидроцилиндр рулевого управления передней (задней) осью, при этом бесполезно расходуется половина или более гидравлической жидкости. Когда в этих двух режимах выполняется рулевое управление типа "крутой поворот", так как количества гидравлической жидкости, выводимой устройством рулевого управления, недостаточно для достижения нормального распределения потоков в клапанах для сбора и распределения потоков, действие рулевого управления типа "крутой поворот" имеет тенденцию к прекращению. Однако при езде с высокой скоростью часто требуется крутой поворот для коррекции направления, поэтому вышеупомянутый отказ будет серьезно угрожать безопасности дорожного движения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение направлено на выполнение клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, гидравлической системы рулевого управления и крана колесного типа, которые позволяют достичь многорежимного рулевого управления механическими транспортными средствами, являются надежными и экономически эффективными.
Для осуществления вышеуказанной цели в настоящем изобретении выполнен клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, содержащий клапан для сбора и распределения потоков, первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан. Тело клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением содержит четыре группы сдвоенных гидравлических портов клапана. Клапан для сбора и распределения потоков имеет порт для сбора потоков, первый порт для распределения потоков и второй порт для распределения потоков. Каждый из первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана имеет первый гидравлический порт, второй гидравлический порт и третий гидравлический порт. Первые гидравлические порты первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с первой группой гидравлических портов клапана тела клапана, вторые гидравлические порты первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно со второй группой гидравлических портов клапана тела клапана, третий гидравлический порт первого электромагнитного обменного клапана сообщается с портом для сбора потоков клапана для сбора и распределения потоков, первый порт для распределения потоков клапана для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с третьей группой гидравлических портов клапана тела клапана, второй порт для распределения потоков клапана для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с четвертой группой гидравлических портов клапана тела клапана.
Кроме этого, клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением переключает первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан, чтобы достичь: первого рабочего режима, во время которого первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается со второй группой гидравлических портов клапана; и второго рабочего режима, во время которого первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается с третьей группой гидравлических портов клапана и четвертой группой гидравлических портов клапана.
Кроме этого, клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением дополнительно содержит третий электромагнитный обменный клапан, который имеет две группы сдвоенных гидравлических портов, причем второй порт для распределения потоков клапана для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с первой группой гидравлических портов третьего электромагнитного обменного клапана, которая, в свою очередь, сообщается с четвертой группой гидравлических портов клапана тела клапана через вторую группу гидравлических портов третьего электромагнитного обменного клапана.
Кроме этого, клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением переключает первый электромагнитный обменный клапан, второй электромагнитный обменный клапан и третий электромагнитный обменный клапан, чтобы достичь третьего рабочего режима, во время которого первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается с третьей группой гидравлических портов клапана и четвертой группой гидравлических портов клапана, при этом направления потоков гидравлической жидкости в первой группе гидравлических портов клапана и четвертой группе гидравлических портов клапана отличаются от направлений потоков гидравлической жидкости во втором рабочем режиме.
Кроме этого, клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением дополнительно содержит четвертый электромагнитный обменный клапан, который имеет две группы сдвоенных гидравлических портов, причем первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается с первой группой гидравлических портов четвертого электромагнитного обменного клапана, которая, в свою очередь, сообщается с первыми гидравлическими портами первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана через вторую группу гидравлических портов четвертого электромагнитного обменного клапана.
Кроме этого, клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением переключает первый электромагнитный обменный клапан, второй электромагнитный обменный клапан и четвертый электромагнитный обменный клапан, чтобы достичь четвертого рабочего режима, во время которого первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается со второй группой гидравлических портов клапана, при этом направления потоков гидравлической жидкости в первой группе гидравлических портов клапана и второй группе гидравлических портов клапана отличаются от направлений потоков гидравлической жидкости в первом рабочем режиме.
Кроме этого, первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан представляют собой каждый в отдельности двухпозиционный трехходовой электромагнитный обменный клапан.
Кроме этого, третий электромагнитный обменный клапан и четвертый электромагнитный обменный клапан представляют собой каждый в отдельности двухпозиционный четырехходовой электромагнитный обменный клапан.
Для осуществления вышеуказанной цели в настоящем изобретении выполнена гидравлическая система рулевого управления, содержащая устройство для полностью гидравлического рулевого управления, набор предохранительных клапанов, первую группу гидроцилиндров независимого рулевого управления и вторую группу гидроцилиндров независимого рулевого управления. Устройство для полностью гидравлического рулевого управления имеет две группы гидравлических портов, причем первая группа устанавливает контуры системы с рабочим контуром и гидравлическим контуром соответственно, где гидравлическая система рулевого управления дополнительно содержит вышеупомянутый клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, первая группа гидравлических портов клапана тела клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением сообщается со второй группой гидравлических портов устройства для полностью гидравлического рулевого управления, вторая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается с первой группой гидроцилиндров независимого рулевого управления, третья и четвертая группы гидравлических портов клапана тела клапана сообщаются с первой группой гидроцилиндров независимого рулевого управления и со второй группой гидроцилиндров независимого рулевого управления через набор предохранительных клапанов.
Для осуществления вышеуказанной цели, в настоящем изобретении выполнен кран колесного типа, содержащий тело транспортного средства, имеющее две группы колес и кабину водителя, имеющую в ней рулевое колесо и многорежимный селекторный переключатель с электрическим управлением. Кран колесного типа дополнительно содержит вышеуказанную гидравлическую систему рулевого управления, причем рулевое колесо соединено с устройством для полностью гидравлического рулевого управления в гидравлической системе рулевого управления, при этом две группы колес соединены с первой группой гидроцилиндров независимого рулевого управления и со второй группой гидроцилиндров независимого рулевого управления в гидравлической системе рулевого управления, соответственно, многорежимный селекторный переключатель с электрическим управлением соединен с электромагнитными обменными клапанами в клапане многорежимного рулевого управления с электрическим управлением гидравлической системы рулевого управления, и многорежимный селекторный переключатель с электрическим управлением подает соответствующие сигналы переключения в электромагнитные обменные клапана в клапане многорежимного рулевого управления с электрическим управлением путем выбора различных режимов работы.
На основании вышеуказанных решений настоящий клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением достигает переключения между режимами зависимого рулевого управления и независимого рулевого управления посредством первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана. В режиме зависимого рулевого управления вход для гидравлической жидкости под давлением регулируется параллельно входам в двух группах гидроцилиндров независимого рулевого управления с помощью клапана для сбора и распределения потоков таким образом, чтобы давления рулевого управления двух групп гидроцилиндров независимого управления не влияли друг на друга во избежание повышения давления в традиционной тандемной конструкции, находящейся под давлением, двух групп гидроцилиндров, уменьшения давления системы рулевого управления эффективным образом и повышения надежности работы системы. В режиме независимого рулевого управления клапан для сбора и распределения потоков не должен пропускать гидравлическую жидкость под давлением, и она полностью протекает в определенный гидроцилиндр независимого рулевого управления во избежание бесполезного расходования гидравлической жидкости в традиционном сдвоенном клапане для сбора и распределения потоков и возникновения явления, связанного с невозможностью коррекции рулевого управления типа "крутой поворот", тем самым повышая коэффициент использования энергии системы и безопасность дорожного движения. Настоящий клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением имеет простую конструкцию, при этом электромагнитные обменные клапаны и клапан для сбора и распределения потоков должны быть широко распространенными клапанами, которые являются легкодоступными и эффективными по стоимости.
В другом варианте осуществления третий электромагнитный обменный клапан добавлен в клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением. Направления гидравлической жидкости под давлением, которая, соответственно, вводится в две группы гидроцилиндров независимого рулевого управления, изменяются с помощью третьего электромагнитного обменного клапана во избежание возникновения режимов рулевого управления типа "крутой поворот" и типа "краб" в режиме с зависимым рулевым управлением.
В другом варианте осуществления четвертый электромагнитный обменный клапан добавлен в клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением. Когда механическое транспортное средство изменяет направление движения на обратное, режим рулевого управления передними колесами автоматически переключается на режим рулевого управления задними колесами. В режиме независимого рулевого управления направление ввода гидравлической жидкости под давлением можно переключать посредством четвертого электромагнитного обменного клапана, чтобы соответствовать рабочей привычке водителя после изменения направления движения на обратное.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Чертежи, которые образуют часть заявки, проиллюстрированы здесь для обеспечения дополнительного понимания изобретения. Примерные варианты осуществления изобретения и их описание используются для объяснения изобретения без неправильного ограничения. На чертежах:
фиг. 1 - схематичный вид, показывающий четыре известных режима рулевого управления;
фиг. 2 - схематичный вид, показывающий принцип рулевого управления традиционного клапана многорежимного рулевого управления с ручным управлением;
фиг. 3 - схематичный вид, показывающий принцип работы рулевого управления традиционной системы многорежимного управления с электрогидравлическим пропорциональным управлением;
фиг. 4 - схематичный вид, показывающий принцип работы рулевого управления при традиционном решении задачи многорежимного рулевого управления путем параллельного управления электромагнитными клапанами;
фиг. 5 - структурный схематичный вид, показывающий клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением согласно первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 6 - структурный схематичный вид, показывающий гидравлическую систему рулевого управления, которая применяется в варианте осуществления (фиг.5);
фиг. 7 - структурный схематичный вид, показывающий клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением согласно второму варианту осуществления изобретения;
фиг. 8 - структурный схематичный вид, показывающий гидравлическую систему рулевого управления, которая применяется в варианте осуществления (фиг.7);
фиг. 9 - структурный схематичный вид, показывающий клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением согласно третьему варианту осуществления изобретения;
фиг. 10 - структурный схематичный вид, показывающий гидравлическую систему рулевого управления, которая применяется в варианте осуществления (фиг.9).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее, со ссылками на чертежи и варианты осуществления, будет подробно описано техническое решение изобретения.
На фиг. 5 изображен структурный схематичный вид, показывающий клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением согласно первому варианту осуществления изобретения. В варианте осуществления клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением содержит клапан Y для сбора и распределения потоков, первый электромагнитный обменный клапан Y1 и второй электромагнитный обменный клапан Y2. Тело клапана для многорежимного управления с электрическим управлением содержит четыре группы сдвоенных гидравлических портов клапана. Клапан Y для сбора и распределения потоков имеет порт для сбора потоков, первый порт для распределения потоков и второй порт для распределения потоков, при этом каждый из первого электромагнитного обменного клапана Y1 и второго электромагнитного обменного клапана Y2 в отдельности имеет первый гидравлический порт, второй гидравлический порт и третий гидравлический порт.
Первые гидравлические порты первого электромагнитного обменного клапана Y1 и второго электромагнитного обменного клапана Y2 сообщаются соответственно с первой группой гидравлических портов [PR, PL] клапана тела клапана. Вторые гидравлические порты первого электромагнитного обменного клапана Y1 и второго электромагнитного обменного клапана Y2 сообщаются соответственно со второй группой гидравлических портов [А1, В1] клапана тела клапана. Третий гидравлический порт первого электромагнитного обменного клапана Y1 сообщается с портом для сбора потоков клапана Y для сбора и распределения потоков. Первый порт для распределения потоков клапана Y для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана Y2 сообщаются соответственно с третьей группой гидравлических портов [А2, В2] клапана тела клапана. Второй порт для распределения потоков клапана Y для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана Y2 сообщаются соответственно с четвертой группой гидравлических портов [А3, В3] клапана тела клапана.
В варианте осуществления первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан используются для избирательного переключения режимов работы, распределения доли гидравлической жидкости посредством функции сбора и распределения потоков клапана для сбора и распределения потоков, чтобы достичь функции рулевого управления в многочисленных режимах. Принимая во внимание количество и назначение гидравлических портов, используемых в первом электромагнитном обменном клапане и втором электромагнитном обменном клапане, можно использовать двухпозиционный трехходовой электромагнитный обменный клапан.
При установке клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением варианта осуществления в гидравлической системе рулевого управления можно избирательно переключать по меньшей мере два режима работы, где два режима работы можно выполнить путем переключения первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана.
Во время первого режима работы первая группа гидравлических портов [PR, PL] клапана тела клапана сообщается со второй группой гидравлических портов [А1, В1] клапана. Как показано на фиг. 5, в этот момент времени отключаются первый электромагнитный обменный клапан Y1 и второй электромагнитный обменный клапан Y2. Гидравлические порты PR непосредственно сообщаются с гидравлическим портом А1 клапана, и гидравлические порты PL клапана непосредственно сообщаются с гидравлическим портом В1 клапана, затем гидравлическая жидкость под давлением может непосредственно протекать в гидроцилиндры независимого рулевого управления гидравлической системы рулевого управления через клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением. По сравнению с вышеописанным уровнем техники, так как гидравлическая жидкость под давлением непосредственно протекает в гидроцилиндр независимого рулевого управления без прохождения через клапан для сбора и распределения потоков, можно избежать бесполезного использования гидравлической жидкости в сдвоенном клапане рулевого управления для распределения потоков, и так как давление гидравлической жидкости является достаточно высоким, можно избежать явления выхода из строя рулевого управления типа "крутой поворот", и поэтому повышается коэффициент использования энергии системы и безопасность дорожного движения.
Во время второго режима работы первая группа гидравлических портов [PR, PL] клапана тела клапана сообщается с третьей группой гидравлических портов [А2, В2] клапана и четвертой группой гидравлических портов [А3, В3] клапана. Как показано на фиг. 5, в этот момент времени подается питание на первый электромагнитный обменный клапан Y1 и второй электромагнитный обменный клапан Y2. Гидравлический порт PR клапана сообщается с гидравлическими портами [А2, А3] клапана соответственно через клапан Y для сбора и распределения потоков, и гидравлический порт PL клапана сообщается с гидравлическими портами [В2, В3] клапана соответственно через клапан Y для сбора и распределения потоков. То есть когда гидравлическая жидкость под давлением втекает в гидравлический порт PR клапана и вытекает из гидравлического порта PL клапана, гидравлическая жидкость будет делиться пополам с помощью клапана для сбора и распределения потоков и достигать гидравлических портов [А2, А3] клапана. Когда гидравлическая жидкость под давлением втекает в гидравлический порт PL клапана и вытекает из гидравлического порта PR клапана, гидравлические жидкости, втекающие в гидравлические порты [А2, А3] клапана, будут объединены в один с помощью клапана для сбора и распределения потоков и достигать гидравлического порта PR клапана.
Во время второго режима работы два гидравлических канала можно вывести из клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, и они соединены со второй группой гидроцилиндров независимого рулевого управления гидравлической системы рулевого управления для того, чтобы скоординировать две группы гидроцилиндров независимого рулевого управления с целью управления. Способ рулевого управления может представлять собой рулевое управление типа "краб" или рулевое управление типа "крутой поворот" в зависимости от способа подключения третьей группы гидравлических портов [А2, В2] клапана и четвертой группы гидравлических портов [А3, В3] клапана к двум группам гидроцилиндров независимого рулевого управления.
Для того чтобы дополнительно выполнить переключение для выбора рулевого управления типа "краб" или рулевого управления типа "крутой поворот", в переключатель можно добавить новый электромагнитный обменный клапан и разместить снаружи клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением данного варианта осуществления, чтобы достичь эту функцию, или можно выполнить как единое целое в клапане многорежимного рулевого управления с электрическим управлением данного варианта осуществления.
На фиг. 7 изображен структурный схематичный вид, показывающий клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением согласно второму варианту осуществления изобретения. По сравнению с первым вариантом осуществления клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением данного варианта осуществления выполнен как единое целое с третьим электромагнитным обменным клапаном Y3, который имеет две группы сдвоенных гидравлических портов. Второй порт для распределения потоков клапана Y для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана Y2 сообщаются соответственно с первой группой гидравлических портов третьего электромагнитного обменного клапана Y3, который сообщается, в свою очередь, с четвертой группой гидравлических портов [А3, В3] клапана тела клапана через вторую группу гидравлических портов третьего электромагнитного обменного клапана Y3.
Если клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением данного варианта осуществления установлен в гидравлической системе рулевого управления, можно достичь избирательного переключения по меньшей мере трех режимов работы. В дополнение к вышеупомянутым двум режимам работы в первом варианте осуществления можно дополнительно достичь третьего режима работы. Переключение третьего режима работы и второго режима работы можно выполнить с помощью третьего электромагнитного обменного клапана.
Во время третьего режима работы первая группа гидравлических портов [PR, PL] клапана тела клапана сообщается с третьей группой гидравлических портов [А2, В2] клапана и четвертой группой гидравлических портов [А3, В3] клапана, и направления потоков гидравлической жидкости в первой группе гидравлических портов [PR, PL] клапана и четвертой группе гидравлических портов [А3, В3] клапана отличаются от направлений потоков гидравлической жидкости во время второго режима работы. Как показано на фиг. 7, во время второго режима работы в этот момент времени подается питание на первый электромагнитный обменный клапан Y1 и второй электромагнитный обменный клапан Y2, третий электромагнитный обменный клапан Y3 отключается. Гидравлический порт PR клапана сообщается соответственно с гидравлическими портами [А2, А3] клапана через клапан Y для сбора и распределения потоков, и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана Y2 сообщается соответственно с гидравлическим портом [В2, В3] клапана. Когда происходит переключение на третий режим работы, подается питание на первый электромагнитный обменный Y1 и второй электромагнитный обменный клапан Y2 и подается питание на третий электромагнитный обменный клапан Y3. Гидравлический порт PR клапана сообщается соответственно с гидравлическими портами [А2, В3] клапана через клапан Y для сбора и распределения потоков, и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана Y2 сообщается соответственно с гидравлическим портом [В2, А3] клапана. Таким образом, направление потока гидравлической жидкости изменяется с помощью третьего электромагнитного обменного клапана Y3, и выполняется переключение режима между рулевым управлением типа "краб" и рулевым управлением типа "крутой поворот".
Из вышеописанных двух вариантов осуществления клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением можно увидеть, что в отношении рулевого управления типа "краб" и рулевого управления типа "крутой поворот" входы гидравлической жидкости под давлением в две группы гидроцилиндров независимого рулевого управления представляют собой параллельные входы, их давления рулевого управления не влияют друг на друга. По сравнению с традиционными сдвоенными гидроцилиндрами передней и задней осей, давление, которое передается от гидравлической жидкости гидроцилиндрам рулевого управления, значительно уменьшается, при этом значительно уменьшая вероятность повреждения уплотнительных элементов гидроцилиндров. Кроме того, что касается устройства для полностью гидравлического рулевого управления, рабочее давление составляет обычно не более чем 20 МПа, поэтому снижение давления гидравлической жидкости уменьшает вероятность повреждения устройства для полностью гидравлического рулевого управления, таким образом повышается надежность работы системы.
Кроме этого, что касается рулевого управления типа "крутой поворот" и рулевого управления типа "краб", в двух вышеприведенных вариантах осуществления используется один клапан для сбора и распределения потоков. По сравнению с традиционными сдвоенными клапанами для сбора и распределения потоков достигается та же самая функция сбора и распределения потоков, и дополнительно уменьшаются потери давления гидравлической жидкости за счет использования клапана для сбора и распределения потоков, тем самым облегчая рулевое управление.
Механическое транспортное средство имеет возможность разворота на 180°, во время которого передние колеса перед тем, как станут действующими задними колесами, и задние колеса перед тем, как станут действующими передними колесами, таким образом переключение из режима независимого рулевого управления передней осью на режим независимого рулевого управления задней осью достигается естественным образом, но по-прежнему существует проблема, то есть направление рулевого управления, которым манипулирует водитель, является противоположным к действительному направлению рулевого управления, что не соответствует рабочей привычке водителя. Чтобы решить эту задачу, можно добавить новый электромагнитный обменный клапан для переключения направлений потоков гидравлической жидкости и разместить снаружи клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением данного варианта осуществления, чтобы достичь эту функцию и выполнить как единое целое в клапане многорежимного рулевого управления с электрическим управлением данного варианта осуществления.
На фиг. 9 изображен структурный схематичный вид, показывающий клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением согласно третьему варианту осуществления изобретения. По сравнению со вторым вариантом осуществления клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением данного варианта осуществления выполнен как единое целое с четвертым электромагнитным обменным клапаном Y4, который имеет две группы сдвоенных гидравлических портов. Первая группа гидравлических портов (PR, PL) клапана тела клапана сообщается с первой группой гидравлических портов четвертого электромагнитного обменного клапана Y4, которая, в свою очередь, сообщается с первыми гидравлическими портами первого электромагнитного обменного клапана Y1 и второго электромагнитного обменного клапана Y2 через вторую группу гидравлических портов четвертого электромагнитного обменного клапана Y4
Если клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением данного варианта осуществления установлен в гидравлической системе рулевого управления, четвертый режим работы можно засечь путем переключения первого электромагнитного обменного клапана, второго электромагнитного обменного клапана и четвертого электромагнитного обменного клапана. Во время четвертого режима работы первая группа гидравлических портов [PR, PL] клапана тела клапана сообщается со второй группой гидравлических портов [А1, В1] клапана, и направления потоков гидравлической жидкости в первой группе гидравлических портов [PR, PL] клапана тела клапана и второй группе гидравлических портов [А1, В1] клапана отличаются от направлений потоков гидравлической жидкости во время первого режима работы. Как показано на фиг. 9, во время первого режима работы питание на первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан не подается, и питание на четвертый электромагнитный обменный клапан также не подается. Гидравлический порт PR клапана сообщается с гидравлическим портом А1 клапана, и гидравлический порт PL клапана сообщается с гидравлическим портом В1 клапана. Во время четвертого режима работы питание на первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан не подается, но подается питание на четвертый электромагнитный обменный клапан. Гидравлический порт PL сообщается с гидравлическим портом А1 клапана, и гидравлический порт PR клапана сообщается с гидравлическим портом В1 клапана. Таким образом, направление потока гидравлической жидкости под давлением в теле клапана изменяется таким образом, чтобы соответствовать рабочей привычке водителя после изменения направления движения механического транспортного средства на обратное.
В описанных выше вариантах осуществления можно использовать двухпозиционный четырехходовой электромагнитный обменный клапан в качестве третьего электромагнитного обменного клапана и четвертого электромагнитного обменного клапана согласно требуемым гидравлическим портам и назначению.
Каждый из клапанов многорежимного рулевого управления с электрическим управлением в приведенных выше вариантах осуществления можно применять в гидравлической системе рулевого управления. Рассмотрев в качестве примера вариант осуществления, показанный на фиг. 5, на фиг. 6 изображен структурный схематичный вид, показывающий гидравлическую систему рулевого управления, которая используется в варианте осуществления, показанном на фиг. 5. Как показано на фиг. 6, гидравлическая система рулевого управления включает в себя устройство 2 для полностью гидравлического рулевого управления, набор 4 предохранительных клапанов, первую группу гидроцилиндров 5 независимого рулевого управления, вторую группу гидроцилиндров 6 независимого рулевого управления и клапан 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, показанный на фиг. 5. Устройство 2 для полностью гидравлического рулевого управления имеет две группы гидравлических портов, причем первая группа устанавливает контуры системы с рабочим контуром и гидравлическим контуром соответственно.
Первая группа гидравлических портов клапана тела клапана 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением сообщается со второй группой гидравлических портов устройства 2 для полностью гидравлического рулевого управления. Вторая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается с первой группой гидроцилиндров 5 независимого рулевого управления. Третья и четвертая группы гидравлических портов клапана тела клапана сообщаются с первой группой гидроцилиндров 5 независимого рулевого управления и второй группой гидроцилиндров 6 независимого рулевого управления через набор 4 предохранительных клапанов.
В данном варианте осуществления гидравлической системы рулевого управления набор 4 предохранительных клапанов используется для защиты гидроцилиндров от повышенного давления. Принимая во внимание функцию подачи гидравлической жидкости в гидроцилиндры, набор 4 предохранительных клапанов позволяет использовать традиционные различные конструкции. Поскольку это не является основной целью настоящего изобретения, их описание будет опущено.
Третий электромагнитный обменный клапан 9 можно добавить между клапаном 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением и второй группой гидроцилиндров 6 независимого рулевого управления, чтобы достичь избирательного переключения режима рулевого управления типа "краб" и рулевого управления типа "крутой поворот". Четвертый электромагнитный обменный клапан 10 можно добавить между клапаном 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением и устройством 2 для полностью гидравлического рулевого управления таким образом, чтобы соответствовать рабочей привычке водителя после изменения направления движения механического транспортного средства на обратное.
Рассмотрев в качестве примера клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением в варианте осуществления, показанном на фиг. 7, на фиг. 8 изображен структурный схематичный вид, показывающий гидравлическую систему рулевого управления, которая используется в варианте осуществления, показанном на фиг. 7. По сравнению с гидравлической системой рулевого управления, показанной на фиг. 6, третий электромагнитный обменный клапан 9 выполнен как одно целое в клапане 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением.
Рассмотрев в качестве примера клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением в варианте осуществления, показанном на фиг. 9, на фиг. 10 изображен структурный схематичный вид, показывающий гидравлическую рулевого управления, которая используется в варианте осуществления, показанном на фиг. 9. По сравнению с гидравлической системой рулевого управления, показанной на фиг. 6, третий электромагнитный обменный клапан 9 и четвертый электромагнитный обменный клапан 10 выполнены как единое целое в клапане 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением. Такой клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением имеет высокий уровень интеграции и повышает удобство применения для пользователей.
Во всех клапанах, используемых в описанных выше различных клапанах многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, можно использовать обычные традиционные клапаны, которые технологически отработаны, являются надежными и эффективными по стоимости. Во время работы каждый электромагнитный обменный клапан в клапане многорежимного рулевого управления с электрическим управлением переключается после подачи питания и возвращается в исходное состояние после прекращения подачи питания. Даже в том случае, если во время расхода выходит из строя контур, сердечник клапана сбрасывается автоматически под действием пружины, восстанавливая функцию независимого рулевого управления передними колесами для того, чтобы гарантировать безопасность дорожного движения.
Описанные выше варианты осуществления гидравлической системы рулевого управления подходят для использования в различных механических транспортных средствах, в частности в кране колесного типа. Такой кран колесного типа может включать в себя тело транспортного средства, кабину водителя (не показаны) и гидравлическую систему рулевого управления. Тело транспортного средства имеет две группы колес 7, 8, и кабина водителя имеет рулевое колесо 1 и многорежимный селекторный переключатель с электрическим управлением (не показано). Рулевое колесо 1 соединено с устройством 2 для полностью гидравлического рулевого управления в гидравлической системе рулевого управления, две группы колес 7, 8 соединены с первой группой гидроцилиндров 5 независимого рулевого управления и второй группой гидроцилиндров 6 независимого рулевого управления в гидравлической системе с рулевым управлением соответственно. Многорежимный селекторный переключатель с электрическим управлением соединен с электромагнитными обменными клапанами в клапане для многорежимного управления с электрическим управлением гидравлической системы рулевого управления. Многорежимный селекторный переключатель с электрическим управлением подает соответствующие сигналы переключения в электромагнитные обменные клапаны в клапане многорежимного рулевого управления с электрическим управлением путем выбора различных режимов работы.
Далее будет описан принцип работы изобретения, принимая в качестве примера варианты осуществления клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением и гидравлической системы рулевого управления, показанной на фиг. 9 и 10.
На фиг. 10 первая группа гидравлических портов устройства 2 для полностью гидравлического рулевого управления устанавливает контур системы с рабочим давлением и гидравлическим контуром. Направление потока гидравлической жидкости под давлением можно переключать путем управления рулевым колесом 1, так как это требуется на практике. Режимом работы по умолчанию является режим независимого рулевого управления передней осью, в котором на все электромагнитные обменные клапаны в клапане многорежимного рулевого управления с электрическим управлением подается питание, в этот момент времени все потоки гидравлической жидкости под давлением выводятся из устройства 2 для полностью гидравлического рулевого управления в первой группе гидроцилиндра 5 независимого рулевого управления через клапан 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, чтобы достичь режима независимого рулевого управления передней осью в направлении рабочего хода, показанного на фигуре.
Во время режима рулевого управления типа "крутой поворот" электромагнитные обменные клапаны Y1 и Y2 в клапане 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением включены, электромагнитные обменные клапаны Y1 и Y4 включены, при этом гидравлическая жидкость под давлением, выводимая из устройства 2 для полностью гидравлического рулевого управления, втекает в первую группу из гидроцилиндров 5 независимого рулевого управления и вторую группу гидроцилиндров 6 независимого рулевого управления через клапан 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, чтобы достичь функции рулевого управления типа "крутой поворот".
Во время режима рулевого управления типа "краб" электромагнитные обменные клапаны Y1, Y2 и Y3 в клапане 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением включены, электромагнитные обменные клапаны Y 4 выключены, при этом гидравлическая жидкость под давлением, выходящая из устройства 2 для полностью гидравлического рулевого управления, втекает в первую группу гидроцилиндров 5 независимого рулевого управления и вторую группу гидроцилиндров 6 независимого рулевого управления через клапан 3 многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, но направление потока гидравлической жидкости под давлением во второй группе гидроцилиндров 6 независимого рулевого управления является противоположным к направлению потока гидравлической жидкости в режиме рулевого управления типа "крутой поворот", чтобы достичь функции рулевого управления типа "краб".
В результате изменения направления движения транспортного средства на обратное передние колеса становятся задними колесами, и задние колеса становятся передними колесами. Если направление вывода гидравлической жидкости из устройства рулевого направления не изменяется, транспортное средство будет поворачивать налево (направо) при повороте направо/налево рулевого колеса, что не соответствует рабочей привычке водителя. Поэтому после изменения направления движения на обратное электромагнитный обменный клапан Y4 включается для того, чтобы изменить направление вывода масла из устройства для полностью гидравлического рулевого управления с тем, чтобы операция рулевого управления при развороте по-прежнему соответствовала рабочей привычке водителя.
Следует уточнить, что приведенные выше варианты осуществления используются только для иллюстрации технических решений изобретения без ограничения. Хотя изобретение было описано со ссылкой на его предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что в специфических вариантах осуществления изобретения можно выполнить модификации или можно выполнить эквивалентную замену некоторых технических признаков без отклонения от сущности изобретения, причем такие модификации и замена должны подпадать под объем защиты нижеследующей формулы изобретения.
1. Клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением, содержащий клапан для сбора и распределения потоков, первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан, в котором тело клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением содержит четыре группы сдвоенных гидравлических портов клапана, клапан для сбора и распределения потоков имеет порт для сбора потоков, первый порт для распределения потоков и второй порт для распределения потоков, первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан имеет каждый в отдельности первый гидравлический порт, второй гидравлический порт и третий гидравлический порт, первые гидравлические порты первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с первой группой гидравлических портов клапана тела клапана, вторые гидравлические порты первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно со второй группой гидравлических портов клапана тела клапана, третий гидравлический порт первого электромагнитного обменного клапана сообщается с портом для сбора потоков клапана для сбора и распределения потоков, первый порт для распределения потоков клапана для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с третьей группой гидравлических портов клапана тела клапана, второй порт для распределения потоков клапана для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с четвертой группой гидравлических портов клапана тела.
2. Клапан по п. 1, выполненный с возможностью переключения электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана, чтобы достичь: первого режима работы, во время которого первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается со второй группой гидравлических портов клапана; и второго режима работы, во время которого первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается с третьей группой гидравлических портов клапана и четвертой группой гидравлических портов клапана.
3. Клапан по п. 2, дополнительно содержащий третий электромагнитный обменный клапан, который имеет две группы сдвоенных гидравлических портов, причем второй порт для распределения потоков клапана для сбора и распределения потоков и третий гидравлический порт второго электромагнитного обменного клапана сообщаются соответственно с первой группой гидравлических портов третьего электромагнитного обменного клапана, которая, в свою очередь, сообщается с четвертой группой гидравлических портов клапана тела клапана через вторую группу гидравлических портов третьего электромагнитного обменного клапана.
4. Клапан по п. 3, выполненный с возможностью переключения первого электромагнитного обменного клапана, второго электромагнитного обменного клапана и третьего электромагнитного обменного клапана, чтобы достичь третьего режима работы, во время которого первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается с третьей группой гидравлических портов клапана и четвертой группой гидравлических портов клапана, при этом направления потоков гидравлической жидкости в первой группе гидравлических портов клапана и четвертой группе гидравлических портов клапана отличаются от направлений потоков гидравлической жидкости во втором режиме работы.
5. Клапан по п. 4, дополнительно содержащий четвертый электромагнитный обменный клапан, который имеет две группы сдвоенных гидравлических портов, причем первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается с первой группой гидравлических портов четвертого электромагнитного обменного клапана, которая, в свою очередь, сообщается с первыми гидравлическими портами первого электромагнитного обменного клапана и второго электромагнитного обменного клапана через вторую группу гидравлических портов четвертого электромагнитного обменного клапана.
6. Клапан по п. 5, выполненный с возможностью переключения первого электромагнитного обменного клапана, второго электромагнитного обменного клапана и четвертого электромагнитного обменного клапана, чтобы достичь четвертого режима работы, во время которого первая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается со второй группой гидравлических портов клапана, причем направления потоков гидравлической жидкости в первой группе гидравлических портов клапана и второй группе гидравлических портов клапана отличаются от направлений потоков гидравлической жидкости в первом режиме работы.
7. Клапан по п. 1, в котором первый электромагнитный обменный клапан и второй электромагнитный обменный клапан представляют собой каждый в отдельности двухпозиционный трехходовой электромагнитный обменный клапан.
8. Клапан по п. 5 или 6, в котором третий электромагнитный обменный клапан, четвертый электромагнитный обменный клапан представляют собой каждый в отдельности двухпозиционный четырехходовой электромагнитный обменный клапан.
9. Гидравлическая система рулевого управления, содержащая устройство для полностью гидравлического рулевого управления, набор предохранительных клапанов, первую группу гидроцилиндров независимого рулевого управления и вторую группу гидроцилиндров независимого рулевого управления, где устройство для полностью гидравлического рулевого управления имеет две группы гидравлических портов, первая группа которых устанавливает контур системы с рабочим контуром и гидравлическим контуром соответственно, где гидравлическая система рулевого управления дополнительно содержит клапан многорежимного рулевого управления с электрическим управлением по любому из пп. 1-8, при этом первая группа гидравлических портов клапана тела клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением сообщается со второй группой гидравлических портов устройства для полностью гидравлического рулевого управления, вторая группа гидравлических портов клапана тела клапана сообщается с первой группой гидроцилиндров независимого рулевого управления, третья и четвертая группы гидравлических портов клапана тела клапана многорежимного рулевого управления с электрическим управлением сообщаются с первой группой гидроцилиндров независимого рулевого управления и второй группой гидроцилиндров независимого рулевого управления через набор предохранительных клапанов.
10. Кран колесного типа, содержащий тело транспортного средства, имеющее две группы колес и кабину водителя, имеющую в ней рулевое колесо и многорежимный селекторный переключатель с электрическим управлением, где кран колесного типа содержит гидравлическую систему рулевого управления по п. 9, рулевое колесо соединено с устройством для полностью гидравлического рулевого управления в гидравлической системе рулевого управления, две группы колес соединены с первой группой гидроцилиндров независимого рулевого управления и второй группой гидроцилиндров независимого рулевого управления в гидравлической системе рулевого управления, соответственно, многорежимный селекторный переключатель с электрическим управлением соединен с электромагнитными обменными клапанами в клапане многорежимного рулевого управления с электрическим управлением гидравлической системы рулевого управления, и многорежимный селекторный переключатель с электрическим управлением подает соответствующие сигналы переключения в электромагнитные обменные клапаны в клапане многорежимного рулевого управления с электрическим управлением путем выбора различных режимов работы.
