Гидростатический рулевой механизм

 

Изобретение относится к гидростатическим рулевым механизмам для управления колесными тракторами и другими самоходными машинами. В рулевом механизме напорная полость корпуса расположена со стороны, противоположной орбитальному вытеснителю, и сообщена с внутренней полостью золотника. Сливная полость корпуса расположена рядом с напорной и соединена через перепускные каналы золотника и гильзы, размещенные в зоне сливной полости, с внутренней полостью золотника. Распределительные каналы гильзы и напорные каналы золотника расположены непосредственно со стороны орбитального вытеснителя механизма. Технический результат заключается в повышении внутренней герметичности и снижении потерь давления. 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к устройству гидравлического рулевого управления транспортных средств и может найти применение в гидроприводе рулевого управления колесных тракторов и других самоходных машин.

Из авторского свидетельства SU 1477614 A1, B 62 D 5/06 от 13.08.87 известен гидростатический рулевой механизм, содержащий поворотный распределитель и орбитальный вытеснитель. Поворотный распределитель состоит из корпуса и установленных в нем золотника и гильзы, которые расположены концентрично с возможностью ограниченного относительного поворота и имеют расположенные по окружности сверления и пазы, при этом золотник соединен с валом рулевого управления, а гильза связана с карданным валом, который соединен с ротором орбитального вытеснителя для их совместного вращения. При этом золотник связан с гильзой через упругий элемент. Корпус имеет каналы для соединения с напорной и сливной гидролиниями и рабочими полостями исполнительного гидродвигателя, а также ряд расположенных равномерно по окружности отверстий для соединения с рабочими камерами орбитального вытеснителя. Эта конструкция имеет следующие недостатки: при повороте вала рулевого управления золотник нагружен крутящим моментом управления, создающим большие нагрузки при упоре исполнительного гидродвигателя в крайнем положении или при неработающем питающем насосе, когда орбитальный вытеснитель работает в режиме ручного насоса, большую протяженность каналов для перепуска рабочей жидкости из напорной гидролинии в слив и для подачи ее от напорной гидролинии к орбитальному вытеснителю, что снижает надежность работы рулевого механизма и увеличивает потери давления.

Указанные недостатки частично устранены в конструкции гидростатического рулевого механизма по патенту ГДР DD 276460 В 5, B 62 D 5/06, опубликованному 14.06.95 г. Этот гидростатический рулевой механизм содержит поворотный распределитель, в осевом отверстии которого с возможностью поворота установлена гильза, в которой концентрично с возможностью ограниченного поворота относительно нее установлен золотник с внутренней полостью, связанный с гильзой через упругий элемент и соединенный с рулевым валом, орбитальный вытеснитель с рабочими камерами и ротором, связанным с гильзой посредством карданного вала, расположенного во внутренней полости золотника, напорную, сливную и две исполнительные кольцевые полости, образованные между гильзой и корпусом, сообщенные с одноименными гидролиниями корпуса, при этом корпус имеет ряд равномерно расположенных по окружности каналов, соединенных с рабочими камерами орбитального вытеснителя, а гильза имеет ряд равномерно расположенных по окружности сквозных распределительных каналов, взаимодействующих с каналами корпуса, сквозные исполнительные каналы, сообщенные с исполнительными кольцевыми полостями, перепускные и сливные каналы, золотник имеет равномерно расположенные по окружности напорные каналы, выполненные с возможностью соединения распределительных каналов гильзы с напорной гидролинией, сливные каналы, выполненные с возможностью соединения исполнительных каналов со сливной гидролинией, перепускные каналы, соединенные с одноименными каналами гильзы с возможностью дросселирования, причем напорная полость соединена со сливной через внутреннюю полость золотника и указанные перепускные каналы.

Однако в этой конструкции рабочие камеры орбитального вытеснителя постоянно граничат с зоной сливного давления, действующего во внутренней полости золотника, что способствует увеличению утечек рабочей жидкости, поступающей в рабочие камеры, и приводит к зависимости соотношения угла поворота рулевого колеса к перемещению исполнительного гидродвигателя как от величины нагрузки, так и от скорости вращения. Кроме того, напорная и сливная полости удалены друг от друга, а каналы корпуса, соединенные с рабочими камерами орбитального вытеснителя, имеют значительную протяженность и поэтому при прохождении рабочей жидкости возникают повышенные потери давления.

Задача изобретения состоит в повышении эффективности рулевого механизма путем снижения потерь давления, внутренних утечек и увеличения его надежности. Для решения поставленной задачи с указанным техническим результатом в гидростатическом рулевом механизме, содержащем поворотный распределитель, в осевом отверстии которого с возможностью поворота установлена гильза, в которой концентрично с возможностью ограниченного поворота относительно нее установлен золотник с внутренней полостью, связанный с гильзой через упругий элемент и соединенный с рулевым валом, орбитальный вытеснитель с рабочими камерами и ротором, связанным с гильзой посредством карданного вала, расположенного во внутренней полости золотника, напорную, сливную и две исполнительные кольцевые полости, образованные между гильзой и корпусом, сообщенные с одноименными гидролиниями корпуса, при этом корпус имеет ряд равномерно расположенных по окружности каналов, соединенных с рабочими камерами орбитального вытеснителя, а гильза имеет ряд равномерно расположенных по окружности сквозных распределительных каналов, взаимодействующих с каналами корпуса, сквозные исполнительные каналы, сообщенные с исполнительными кольцевыми полостями, перепускные и сливные каналы, золотник имеет равномерно расположенные по окружности напорные каналы, выполненные с возможностью соединения распределительных каналов гильзы с напорной гидролинией, сливные каналы, выполненные с возможностью соединения исполнительных каналов со сливной гидролинией, перепускные каналы, соединенные с одноименными каналами гильзы с возможностью дросселирования, причем напорная полость соединена со сливной через внутреннюю полость золотника и указанные перепускные каналы, согласно изобретению напорная кольцевая полость корпуса расположена со стороны, противоположной орбитальному вытеснителю, и сообщена в этой зоне с внутренней полостью золотника, сливная кольцевая полость расположена рядом с напорной, перепускные каналы золотника и гильзы для их сообщения с внутренней полостью золотника выполнены непосредственно в зоне сливной полости, каналы корпуса, распределительные каналы гильзы и напорные каналы золотника расположены непосредственно вблизи орбитального вытеснителя, причем последние выполнены радиальными сквозными. Каналы корпуса, соединенные с рабочими камерами орбитального вытеснителя, могут быть выполнены прямыми под углом 40...60 градусов к оси гильзы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены: Фиг.1. Продольный разрез гидростатического рулевого механизма.

Фиг.2. Гильза гидростатического рулевого механизма.

Фиг.3. Золотник гидростатического рулевого механизма.

Фиг.4. Поперечный разрез А-А гильзы и золотника на фиг.1.

Фиг.5. Поперечный разрез Б-Б гильзы и золотника на фиг.1.

Фиг.6. Поперечный разрез В-В гильзы и золотника на фиг.1.

Фиг. 7. Поперечный разрез В-В гильзы и золотника на фиг.1 при повернутом золотнике.

Фиг. 8. Поперечный разрез Г-Г гидростатического рулевого механизма на фиг.1.

Фиг. 9. Поперечный разрез Г-Г гильзы и золотника на фиг.1 при повернутом золотнике.

Фиг.10. Поперечный разрез И-И гильзы и золотника на фиг.1.

Фиг.11. Поперечный разрез И-И гильзы и золотника на фиг.1 при повернутом золотнике.

Фиг.12. Поперечный разрез Д-Д гильзы и золотника на фиг.1.

Фиг.13. Поперечный разрез Д-Д гильзы и золотника на фиг.1 при повернутом золотнике.

Фиг.14. Поперечный разрез Е-Е гильзы и золотника на фиг.1.

Фиг.15. Поперечный разрез Е-Е гильзы и золотника на фиг.1 при повернутом золотнике.

Фиг. 16. Поперечный разрез Ж-Ж гидростатического рулевого механизма на фиг.1.

Гидростатический рулевой механизм по фиг.1 состоит из корпуса 1, в который установлены гильза 2 и золотник 3. Гильза 2 и золотник 3 центрируются относительно друг друга пружинным элементом 4. Золотник 3 имеет для осевой опоры подшипник 5. На конце золотника 3 имеются шлицы 6 для соединения с валом рулевого управления. Во внутренней полости 7 золотника 3 расположен карданный вал 8, который соединяет посредством штифта 9 и зубчатого венца 10 гильзу 2 с орбитальным вытеснителем 11, состоящим из статора 12 с внутренними зубьями и ротора 13 с внешними зубьями. Орбитальный вытеснитель 11 ограничен по оси шайбой 14 с отверстиями 15 и крышкой 16. Крепление орбитального вытеснителя 11 к корпусу 1 осуществляется болтами 17. В корпусе 1 имеется кольцевая напорная полость 18 и напорная гидролиния 19, кольцевая сливная полость 20 и сливная гидролиния 21, кольцевая исполнительная полость 22 и исполнительная гидролиния 23 для соединения с одной из рабочих полостей исполнительного гидродвигателя, кольцевая исполнительная полость 24 и исполнительная гидролиния 25 для соединения с другой рабочей полостью исполнительного гидродвигателя, а также ряд каналов 26, соединенных через отверстия 15 шайбы 14 с рабочими камерами 27 орбитального вытеснителя 11.

Гильза 2 по фиг.2 имеет ряд отверстий 28, соединяющих напорную кольцевую полость 18 корпуса 1 с внутренней полостью 7 золотника 3, перепускные каналы 29, 30 и сливные каналы 31, примыкающие к кольцевой сливной полости 20 корпуса 1, ряд исполнительных каналов 32 для соединения с кольцевой исполнительной полостью 22 корпуса 1, ряд исполнительных каналов 33 для соединения с кольцевой исполнительной полостью 24 корпуса 1, а также ряд распределительных каналов 34 для соединения с каналами 26 корпуса 1. Гильза также имеет два паза 35 для расположения пружинного элемента 4 и отверстия 36 для установки штифта 9.

Золотник по фиг.3 имеет ряд сквозных перепускных каналов 37 и 38 для соединения его внутренней полости 7 со сквозными перепускными каналами 30 и 29 гильзы 2, ряд каналов 39 для соединения с каналами 31, 32 и 33 гильзы 2, ряд каналов в виде пазов 40 для соединения с каналами 32, 33, 34 гильзы 2, а также ряд напорных радиальных каналов, выполненных в виде сквозных пазов 41 и расположенных на конце золотника, прилегающем к орбитальному вытеснителю 11, для соединения внутренней полости 7 золотника с распределительными каналами 34 гильзы 2. Золотник имеет два конусообразных отверстия 42 для обеспечения ограниченного поворота его относительно гильзы 2 и два паза 43 для расположения пружинного элемента 4, а также ряд каналов 44 для соединения его внутренней полости 7 с каналами 28 гильзы 2, кольцевой напорной полостью 18 и напорной гидролинией 19 корпуса 1.

Гидростатический рулевой механизм работает следующим образом.

При отсутствии управляющего воздействия на рулевой привод золотник 3 занимает нейтральную позицию относительно гильзы 2, центрируясь с помощью пружинного элемента 4. В этом положении золотника рабочая жидкость поступает из напорной гидролинии 19, через кольцевую напорную полость 18 корпуса 1, отверстия 28 гильзы 2 и каналы 44 золотника 3 в его внутреннюю полость 7. Из внутренней полости 7 рабочая жидкость свободно поступает через каналы 37 и 38 золотника 3, а также через каналы 29 и 30 гильзы 2 в кольцевую сливную полость 20 и в сливную гидролинию 21 корпуса 1. При этом каналы 32 и 33 гильзы 2 закрыты золотником 3 и рабочие полости исполнительного гидродвигателя заперты, одновременно перекрыты каналы 34 гильзы и заперты каналы 26, связанные с рабочими камерами 27 орбитального вытеснителя 11.

При воздействии на рулевой привод золотник 3, преодолевая сопротивление пружинного элемента 4, поворачивается относительно гильзы 2 в одном из направлений, например, по часовой стрелке, что соответствует повороту трактора вправо. При повороте золотника 3 по часовой стрелке прекращается проход рабочей жидкости по перепускным каналам 29, 38 и 30, 37 через кольцевую сливную полость 20 в сливную гидролинию 21. Поэтому из напорной гидролинии 19 по кольцевой напорной полости 18, отверстиям 28, 44, внутренней полости 7 жидкость поступает в открывшийся проход через пазы каналов 41 золотника 3 в распределительные каналы 34 гильзы 2 и далее по каналам 26 через отверстия 15 проходит в рабочие камеры 27 орбитального вытеснителя 11. В результате под действием давления жидкости приходит в движение ротор 13, который через кардан 8 и штифт 9 вращает гильзу 2. Вытесняемая из рабочих камер 27 рабочая жидкость по каналам 40 поступает через открывшиеся отверстия каналов 32 в кольцевую сливную полость 22 и в гидролинию 23, связанную с рабочей полостью гидродвигателя. Вытесняемая из другой рабочей полости гидродвигателя рабочая жидкость поступает через гидролинию 25, кольцевую полость 24, открывшиеся отверстия каналов 33 и далее по пазам каналов 39, отверстиям каналов 31 попадает в кольцевую сливную полость 20 и гидролинию 21, соединенную со сливом.

При вращении золотника 3 против часовой стрелки, что соответствует повороту трактора влево, схема прохождения рабочей жидкости в гидравлическом рулевом механизме аналогична.

При прекращении воздействия на рулевой привод золотник 3 под действием пружинного элемента 4 возвращается в нейтральную позицию относительно гильзы 2 и поворот трактора прекращается. Осуществляется перепуск рабочей жидкости из напорной кольцевой полости 18 в сливную кольцевую полость 20. Так как эти полости расположены рядом, то сокращенный путь рабочей жидкости приводит к уменьшению потерь давления при нейтральной позиции золотника.

Формула изобретения

1. Гидростатический рулевой механизм, содержащий поворотный распределитель, в осевом отверстии которого с возможностью поворота установлена гильза, в которой концентрично с возможностью ограниченного поворота относительно нее установлен золотник с внутренней полостью, связанный с гильзой через упругий элемент и соединенный торцевой частью с рулевым валом, орбитальный вытеснитель с рабочими камерами и ротором, связанным с гильзой посредством карданного вала, расположенного во внутренней полости золотника, напорную, сливную и две исполнительные кольцевые полости, образованные между гильзой и корпусом, сообщенные с одноименными гидролиниями корпуса, при этом корпус имеет ряд равномерно расположенных по окружности каналов, соединенных с рабочими камерами орбитального вытеснителя, а гильза имеет ряд равномерно расположенных по окружности распределительных каналов, взаимодействующих с каналами корпуса, исполнительные каналы, сообщенные с исполнительными кольцевыми полостями, перепускные и сливные каналы, золотник имеет равномерно расположенные по окружности напорные каналы, выполненные с возможностью соединения распределительных каналов гильзы с напорной гидролинией, сливные каналы, выполненные с возможностью соединения исполнительных каналов со сливной гидролинией, перепускные каналы, соединенные с одноименными каналами гильзы с возможностью дросселирования, причем напорная полость соединена со сливной через внутреннюю полость золотника и указанные перепускные каналы, отличающийся тем, что напорная кольцевая полость корпуса расположена со стороны, противоположной орбитальному вытеснителю, и сообщена в этой зоне с внутренней полостью золотника, сливная кольцевая полость расположена рядом с напорной, перепускные каналы золотника и гильзы для их сообщения с внутренней полостью золотника выполнены непосредственно в зоне сливной полости, каналы корпуса, распределительные каналы гильзы и напорные каналы золотника расположены непосредственно вблизи орбитального вытеснителя, причем последние выполнены радиальными сквозными.

2. Гидростатический рулевой механизм по п. 1, отличающийся тем, что каналы корпуса, соединенные с рабочими камерами орбитального вытеснителя, выполнены прямыми под углом 40-60^o к оси гильзы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16