Система рулевого управления автомобиля

 

СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ, содержащая гидро .насос переменной производительности механически связанный с двигателем автомобиля, исполнительный гидроцилиндр поворота, механически соединенный с управляелйми колесами автомобиля , шидравлический рулевой механизм., подвижный элемент гидро|распределителя которого кинематиче (ски соединен с рулевым колесом и ь; ЗИРУ101ЦИМ устройством и гидравлически связан посредством напорной гидроли-, НИИ с упомянутым гидронасосом, гидролинии управления - с органом управления подачей гидронасоса, сливной гидролинии - с гидробаком и о исполнительными гидролиниями - с исполнительным гидроцилиндром поворота , отличающаяся тем, что, с целью улучшения маневренности путем обеспечения возможности изменения подачи гидронасоса в зависимости от угла поворота рулевого колеса, она снабжена регулируемым дросселем с изменяемым в зависимости от перемещения подвижного элемента проходным сечением, установленным в гидролинии гидрораспределителя между СУ) напорной гидролинией и дозирующим устройством, причем упомянутая гидролиния управления гидравлически соединена с гидролинией, соединяющей упомянутый регулируемый дроссель с дозирующим устройством.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) )(Я) В 62 Э 5 06

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К rIATEHTY Ц (21) 2188499/27-1 1. (22) 06,11 75

31) 521236

32) .06.11.74

33) США (46) 28 02,84. Бюл. )) 8 (72) Джим Ли Рау (ChlA) (71) ТРВ Инк-. (США) (53) 629,113,014.5 (088,8) (56) 1. Патент C!Ilk Р 2892311, кл. 180-792, 1968.

2. Патент США )) 3606819, кл, 180-792 (прототип). (54)(57) СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ, содержащая гидро,насос переменной производительности, механически связанный с двигателем автомобиля, исполнительный гидроцилиндр поворота, механически соединенный с управляемыми колесами автомобиля, шидравлический рулевой механизм, подвижный элемент гидро распределителя которого кинематически соединен с рулевым колесом и дозирующнм устройством и гидравлически связан посредством напорной гидроли-, нии с упомянутым гидронасосом, гидролинии управления — с органом управления подачей гидронасоса, сливной гидролинии — с гидробаком и исполнительными гидролиниями — с исполнительным гидроцилиндром поворота, отличающаяся тем, что, с целью улучшения маневренности путем обе спечени я воз можн ости изменения подачи гидронасоса в зависимости от угла поворота рулевого колеса, она снабжена регулируеьым дросселем с изменяемым в зависимости от перемещения подвижного элемента проходным сечением, установленным в I гидролинии гидрораспределителя между напорной гидролинией и дозирующим устройством, причем упомянутая гидролиния управления гидравлически соединена с гидролинией, соединяющей упомянутый регулируемый дроссель р с дозирующим устройством, 1077563

Указанная цель достигается тем, что система рулевого управления автомобиля, содержащая гидронасос переменной производительности, механически связанный с двигателем автомобиля, исполнительный гидроцилиндр поворота, механически соединенный с управляемыми колесами автомобиля, гидравлический рулевор механизм, подвижный. элемент гидрораспределителя которого кинематически соеди- 55 нен с рулевым колесом и доэирующим устройством, и гидравлически связан посредством напорной гидролиний с упомянутым гидронасосом, гидролинии управления — с органом управле- Я) ния подачей гидронасоса, сливной гидролинии. - с гидробаком и исполнительными гидролиниями — с исполнительным гидроцилиндром поворота, снабжена регулируемым дросселем с изменяемым 65

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к системам рулевого управления автомобиля с усилителем.

Известна система рулевого управления автомобиля, имеющая гидравлический рулевой механизм, гидравлически соединенный с гидронасосом переменной производительности, с гидробаком и с исполнительным гидроцилиндром поворота jl) .

Недостаток системы — отсутствие механизма слежения, обеспечивающего согласованное действие между углом поворота рулевого колеса и углом поворота управляемых колес. 15

Известна та кже система рулевого управления автомобиля, содержащая гидронасос переменной производительности, механически связанный с двигателем автомобиля, исполнительный гидроцилиндр поворота, механически, соединенный с управляемыми колесами автомобиля, гидравлический ру.левой механизм, подвижный элемент. гидрораспределителя которого кинематически соединен с рулевым колесом и доэирующим устройством и гидравлически связан посредством напорной гидролинии с упомянутым гидронасосом, гидролинии управления — с органом управления подачей гидронасоса, сливной гидролинии — с гидробаком и исполнительными гидролиниями — с исполнительным гидроцилиндром поворота (2), Недостатком известного рулевого устройства является невозможность изменения подачи гидронасоса в за-. висимости от угла поворота рулевого колеса, Цель изобретения — повышение ма- 40 невренности путем обеспечения возможности изменения подачи гидронасоса в зависимости от угла поворота рулевого колеса, в зависимости от перемещения подвижного элемента проходным сечением, уст ановленным в гидролинии гидрораспределителя между напорной гидролинией и доэирующим устройством, причем упомянутая гидролиния гидравлически соединена с гидролинией, соединяющей упомянутый регулируемый дроссель с дозирующим устройством.

На фиг, 1 схематически представлена система рулевого управления автомобиля; на фиг. 2 — гидравлический рулевой механизм, общий вид на фиг. 3 — то же, схема.

Система рулевого управления автомобиля включает гидронасос 1 переменной производительности, который гидравлически посредством гидролиний 2 соединен с гидравлическим рулевым механизмом 3. Гидронасос 1 приводится во вращение двигателем 4.

Когда система рулевого управления нахоцится в рабочем режиме (фиг, 1), рабочая жидкость от гидронасоса 1 подается через дозирующее устройство 5 к исполнительному гидроцилиндру 6 поворота через гидравлический рулевой механизм 3. С гидроцилиндром связаны управляемые колеса 7 и 8 автомобиля.

В систему включен узел 9 управления производительностью гидронасоса. Узел 9 управления может иметь различные формы, В предлагаемом варианте узел 9 управления включает компенсационный клапан 10 потока, который приводится в действие, чтобы осуществить работу с возвратно-! поступательным диском для изменения производительности гидронасоса 1 рулевого управления.

С тем, чтобы уменьшить нагрузку на двигатель 4 и увеличить срок службы гидронасоса 1 рулевого управления, компенсационный клапан 10 потока воздействует на работу мотора

11, перемещая наклонный возвратнопоступательный диск 12 гидронасоса 1 рулевого управления в положение, соответствующее минимальной производительности при включении гидравлического рулевого механизма 3 в нейтральное или закрытое положение, блокирующее поток текучей среды к гидроцилиндру 6 рулевого управления или от него, все еще поддерживающе,го пониженное резервное давление, соответствующее пружине 13 компенсационного клапана потока, Гидронасос 1 рулевого управления является хорошо известным типом аксиально-поршневого гидронасоса и включает вращаемый барабан 14, имеющий множество цилиндров, в которых расположены с возможностью скольжения поршни 15. Барабан соединен с входным валом 16, который непрерыв1077563 но вращается двигателем 4 со скоростью, которая прямо пропорциональна изменениям рабочей скорости двигателя. Когда гидронасос 1 рулевого управления находится,в положении минимальной производительности, поверхность 17 наклонного диска 12 зацепляет стопорную поверхность 18, так что неподвижная рабочая поверхность 19, находящаяся в з ацеплении с поршнями 15, перпендикулярна цент- 10 ральной оси входного вала 16 и барабана 14. Когда наклонный диск 12 находится в положении минимальной производительности, вращение барабана 14 входным валом 16 недостаточно, )5 чтобы заставить поршни 15 совершать возвратно-поступательное движение внутри цилиндров, а гидронасос 1 рулевого управления не способен подавать рабочую жидкость под давлением выше редуцированного уровня °

Во время движения поршня 20 мотора с HBKJIDHHHM диском влево (фиг.1) сравнительно сильная смещающая пружина 21 поворачивает наклонный диск 12 из положения минимальной производительности до рабочего положения.

Этот поворот заставляет рабочую поверхность 19 наклонного диска 12 располагаться под острым углом относительно центральной оси барабана 14 и входного вала 16. Следовательно, вращение барабана 14 непре-. рывным вращением входного вала 16 заставляет поршень 15 совершать возвратно-поступательное движение и выпускать рабочую жидкость иэ гидронасоса 1 рулевого управления через трубопровод 22. Чем дальше движется наклонный диск 12 от положения минимальной производительности, 40 тем далее движется каждый из поршней через рабочий ход в течение каждого оборота барабана 14 и тем больше поток рабочей жидкости гидронасоса 1 рулевого управления. 45

При вращении рулевого колеса 23 включается гидравлический рулевой механизм .3, пропуская рабочую жидкость от гидронасоса 1 рулевого управления к дозирующему устройству 5 и от последнего — к рабочей камере 24 гидроцилиндра рулевого управления со скоростью, изменяющейся в прямой зависимости от скорости вращения рулевого колеса. 23, Дозирующее устройство 5 и гидравлический рулевой механизм 6 взаимосвязаны. Дозирующее устройство 5 предпочтительно включает ротор 25, который вращается относительно неподвижного статора 26 со скоростью, 60 изменяющейся в функции скорости вращения рулевого колеса 23. По мере этого движения в гидроцилиндр 6 дозируется текучая среда. Рулевое колесо 23 соединено с ротором через гидравлический рулевой механизм 3, состоящий из золотника 27, который аксиально приводится в действие входным валом 28, соединенным с рулевым колесом 23 при вращении последнего.

Золотник 27 соединен с ротором 25 при помощи шлицевого вала 29. В нейтральном положении ротор 25 заперт от возможности вращения. Золотник 27 перемещается к положению в зависимости от сил, приложенных к нему от вала 28 рулевого управления ° Взаимодействие золотника 27 и дозирующего устройства .5 известны. При прек-, ращении вращения рулевого колеса 23 добавочное движение ротора 25 вызывает осевое движение золотника 27 рулевого механизма по направлению и нейтрали, При включении гидравлического рулевого механизма 3 на рабочий режим (фиг. 1) рабочая жидкость от гидронасоса рулевого управления направляется по трубопроводу 30 через воспринимающее нагрузку отверстие 31 переменного сечения к дозирующему устройству, которое подает рабочую жидкость к трубопроводу, соединениому с рабочей камерой 24 гидролинией

32 гидроцилиндра б. Размер отверс-. тия 31, выполненного в блоке (фиг.3),. и скорость потока рабочей жидкости к дозирующему устройству 5 меняются в в прямой зависимости от скорости вращения рулевого колеса 23 и/или изменения рулевой нагрузки. Дозированный поток рабочей жидкости иэ дозирующего устройства 5 эаетавляет поршень 33 гидроцилиндра б двигаться в левую сторону (фиг. 4). По мере движения поршня 33 влево колеса 7 и 8 поворачиваются и рабочая жидкость выпускается из камеры 34 гидроцилиндра через трубопровод 35 к рулевому механизму 3. Это рабочая жидкость проходит через калиброванное антикавитационное отверстие Зб, которое соединено с выпускным трубопроводом 37, Трубопронод 38 обратной подачи гидравлически соединен с камерой 39 давления клапана 10 . Передаваемое через трубопровод 38 давле ние рабочей жидкости меняется как функция скорости вращения рулевого колеса 23 и запроса текучей среды дозирующим устройством 5 от переменной нагрузки. Следовательно, золотник 40 клапана подается влево (фиг, 1) под действием смещающей. пружины 13 и давлением текучей среды в камере 39 с силой, которая меняется в прямой зависимости от изменений потока рабочей жидкости, Давление рабочей жидкости в противоположной камере 41 клапана 10 потока меняется в прямой зависимости от изменений выпускного давления гидронасоса 1, За счет действия смещающей

1077563

50 пружины 13 выпускное давление рабочей жидкости гидронасоса 1 всегда больше, чем давление рабочей жидкости в камере 39 на величину, соответствующую усилению пружины 13, В одном иж предлагаемых вариайтов 5 изобретения размер пружины 13 выбирается таким, чтобы поддерживать между выпускным давлением рабочей жидкости из гидронасоса 1 и давлением в камере 39 резервный и компен- 10 сирующий нагрузку перепад в 1,4 МПа, Когда золотник-шпулька 40 сдвигается влево (фиг. 1), выпуск 42 от сливного трубопровода 43 соединяется с каналом 44, ведущим к трубопро- 35 воду 45, и через предохранительный клапан 46 высокого давления к трубопроводу 47, ведущему к клапану 10 потока. Кольцевая канавка 48 в клапане 10 потока соединяет трубопро- 20 вод 47 непосредственно с трубопроводом 49 даже, если перемычка 50 кла». пана блокирует поток рабочей жидкости от камеры.44 давления к трубопроводу 49. Поскольку трубопровод 49 непосредственно соединяется мотором с наклонным диском, то смещение золотника 40 с перемычкой 50 по направлению влево (фиг. 1} сообщает камеру 51 мотора со сливом, Конечно, это дает возможность пружине 21 перемещать наклонный диск 12 и увеличивать производительность гидронасоса 1 рулевого управления.

С увеличением производительности гидронасоса 1 возрастает давление в . камере 41 клапана 10 потока. Чрезмерно высокое давление в камере 41 движет золотник 40 по направлению вправо (фиг. 1) . Когда гидроцилиндр б имеет определенную заданную рабочую 40 скорость, соответствующую скорости, с которой вращается рулевое колесо

23, включается в работу дозирующее устройство 5 и резервное давление восстанавливается, цилиндрическая .45 клапанная перемычка 50 снова запирает поток рабочей жидкости между трубопроводом 43 и трубопроводом 45,i гидравлически запирая мотор с наклонным диском 11.

Предполагается, что в течение вращения рулевого колеса с постоянной скоростью рабочая .скорость двигателя 4 может или увеличиваться, или уменьшаться, Поскольку гидрона- 55 сос 1 рулевого управления является гидронасосом принудительного типа, .то изменение скорости его привода меняет скорость потока рабочей жидкости от гидронасоса через гидравли- 60 ческий рулевой механизм 3 к цилиндру б рулевого управления. Это выражается в изменении давления в камере 41. Указанное изменение давления заставляет золотник 40 сдвигаться под влиянием или давления рабочей жидкости в камере 41, или давления в камере 39, двигая наклонный диск

12 в сторону изменения производительности гидронасоса 1 рулевого управления таким образом, чтобы подцерживать рабочую скорость гидроцилиндра 6 постоянной для заданного значения, даже если меняется частота вращения двигателя 4.

При повороте рулевого колеса 23 приводится в действие рулевой механизм 3, Начальный поворот рулевого колеса 23 открывает отверстие 31 до величины, соответствующей требуемой скорости вращения рулевого колеса, В этом случае рабочая жидкость поступает через отверстие 31 как в дозирующее устройство 5, так и в трубопровод 38, Гидронасос 1 начинает работать до открывания гидравлического рулевого механизма 3, подавая в камеру 41 клапана 10 давление, Давление в камере 41 равно усилию пружины 13 и давлению в камере 39, которое отво» дится к резервуару через отверстие

52. Если силы, действующие на золот" ник 40, стремятся двигать его вправо то избыток усилия пружины 13 и давления стремятся перемещать золотник влево, при этом камера 41 сообщается с камерой 51, осуществляя снижение производительности гидронасоса 1. Соответственно, до открытия рулевого механизма 3 золотник 40 находится в сбалансированном положе-, нии, когда выходное давление на одной строке золотника 40 равно усилию пружины. В это время наклонный диск 12 гидронасоса находится в положении минимальной производительности, поддерживая минимальное резервное давление.

Сразу, как только открывается рулевой механизм 3 и отверстие 31, закрывается отверстие 52, Таким образом, давление рабочей жидкости сообщается через трубопровод 38 с камерой 39. Это вызывает движение золотника 40 влево и приводит к соответствующему небольшому возрастанию производительности гидронасо- са 1 благодаря тому, что камера 51

:мотора с наклонным диском сообщает ся с выпуском. С возрастанием выпуска гидронасоса 1 растет давление в камере 41. Аналогично растет давление в трубопроводе 38, также давление, действующее на дозирующее устройство 5.

Как только устанавливается давление, достаточное для установившегося режима работы дозирующего устройства 5, золотник 40 клапана перемещается против действия пружины 13, Конечно, чем больше скорость рулевого колеса, тем больше требуется

1077563 рабочей жидкости, поступающей через дозирующее устройство 5, и тем больше увеличивается размер отверстия 31 для поддержания давления пружины при, увеличенной скорости рулевого управления. При увеличении размера отверстия 31 падение давления в этом отверстии снижается и увеличивается. давление в трубопроводе 38. Это возрастание давления передается к камере 39 и, с.тем, чтобы обеспечить 10 этот запрос, увеличивается производительность гидронасоса 1. Если производительность гидронасоса 1 превышает затребованный доэирующим устройством запрос, то после этого 15 давление в камере 41 увеличивается и перемещает золотник ..40 вправо, отводя давление в камеру 51. В результате производительность гидронасоса 1 снижается. Соответственно, () система работает для обеспечения потока рабочей жидкости под давлением согласно запросу. Кроме того, отверстие 31 функционирует так, чтобы поддерживать перепад давления между камерыми 41 и 39, равным результирующему давлению пружины 18.

Один из предлагаемых вариантов рулевого механизма 3 показан на фиг. 3, В рулевом механизме соединены различные трубопроводы, которые запираются, когда механизм находится в нейтральном или в.недействую.щем режиме, эа исключением трубопровода 38, соединенного с выпуском через отверстие 52. При смещении влево золотника 53 (фиг. 3) для включения гидроцилиндра 6 рабочая жидкость от питающего трубопровода 30 проводится через канал 54 клапана к дозирующему устройству 5, Дозированный поток рабочей жидкости направляется из дозирующего устройства 5 через канал 55 к трубопроводу 30 питания мотора, давление рабочей жидкости, передаваемое от гидроцилиндра 6 через трубопровод

35, отводится через отверстие 36 к выпускному трубопроводу 37. С трубопроводом 38 обратной подачи через канал 56 соединен соответствующий проход. Рабочая жидкость иэ питающего трубопровода 30 проходит через отверстие 31 переменного размера прежде, чем она поступит к дозирующему устройству 5 и к каналу. 56, ведущему к трубопроводу 38 обратной подачи.

При смещении золотника 54 вправо (фиг. 3) рабочая жидкость под давлением направляется из трубопровода 30 через канал 57 к доэирующему устройству 5, а из последнего через проход 14 клапана - к трубопроводу 35. Рабочая жидкость, поступающая к доэирующему устройству 5, проходит через отверстие 31 переменного размера. Клапанный канал 57 вниз по течению от отверстия 31 соединен через проход 58 клапана с трубопроводом 38 обратной подачи, Рабочая жидкость от гидроцилиндра 6 и трубопровода 32 направляется чЕрез дозирующее отверстие 31 к выпускному трубопроводу 37, Изобретение позволяет благодаря повороту рулевого колеса обеспечить поток рабочей жидкости к рулевому управлению от гидронасоса в соответ-ствии со скоростью вращения рулевого колеса. ойтуз

1077563

Составитель В.Калмыков

ТехредМ.Гергель! Редактор A .Курах

Корректор Ю.Макаренко

Эаказ 780/53

Тираж 626 Под пи си се

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4