Золотниковый клапан для рулевого управления с гидравлическим усилителем
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Золотниковый клапан для рулевого управления с гидравлическим усилителем содержит трубчатую регулировочную втулку, которая соединена с выходным валом и имеет первые управляющие канавки на ее внутренней поверхности. Клапан также содержит трубчатую подвижную втулку, которая расположена частично внутри регулировочной втулки и содержит на своей наружной поверхности вторые управляющие канавки, которые совмещаются с первыми управляющими канавками регулировочной втулки. Первые управляющие канавки расположены в окружном направлении трубчатой регулировочной втулки. Вторые управляющие канавки расположены в окружном направлении трубчатой подвижной втулки. Положение регулировочной и подвижной втулок друг относительно друга изменяется в осевом направлении вдоль продольной оси. Подвижная втулка содержит наклонную канавку, в которую выступает нажимной элемент, который неподвижно присоединен к входному валу и имеет форму штифта. Подвижная втулка содержит продольную канавку, в которую выступает направляющий элемент, который неподвижно присоединен к регулировочной втулке. Достигается расширение функциональных возможностей, за счет дополнительного усиления рулевого управления. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к золотниковому клапану для рулевого управления с гидравлическим усилителем, устанавливаемому на самоходном транспортном средстве, при этом золотниковый клапан имеет трубчатую регулировочную втулку, которая соединена с выходным валом и содержит первые управляющие канавки на ее внутренней поверхности.
Золотниковые клапаны, в частности поворотные золотниковые клапаны, известны и используются по умолчанию в рулевом управлении с гидравлическим усилителем. Данные золотниковые клапаны обеспечивают регулирование гидравлического давления и, как следствие, усиления при рулевом управлении в цилиндре усиления, в зависимости от крутящего момента на рулевом колесе, приложенного водителем. В большинстве случаев используются поворотные золотниковые клапаны, в которых входной вал, соединенный с рулевым колесом через рулевую колонку, вращается относительно регулировочной втулки, которая соединена с выходным валом и с шестерней рулевого управления в случае реечного управления. Посредством торсионной системы между входным валом и регулировочной втулкой обеспечивается зависящий от крутящего момент угол поворота клапана и, как следствие, характеристика клапана в зависимости от крутящего момента. Соответственно, вращение входного вала относительно регулировочной втулки служит для определения величины усиления, необходимого для рулевого управления.
Поворотные золотниковые клапаны для рулевого управления с дополнительным усилением обычно содержат два элемента клапана, которые расположены с возможностью коаксиального перемещения внутри друг друга и с возможностью ограниченного поворота друг относительно друга для получения канала управления. Соответственно, входной вал может быть соединен с первым элементом клапана, выполненным с такой конфигурацией, что он представляет собой поворотный золотник, расположенный радиально внутри. Регулировочная втулка окружает данный первый элемент клапана, она расположена радиально снаружи. Оба элемента клапана содержат проходящие в аксиальном направлении, управляющие канавки, которые служат для управления средством приложения давления по направлению от рабочих пространств или к рабочим пространствам гидравлического силового привода или серводвигателя. Тем не менее, управляющие канавки также могут быть расположены непосредственно на входном вале.
Поворотные клапаны подобного типа описаны, например, в DE 102004034026 A1, DE 69208261 T2 и DE 19755633 А1.
Для бездефектного функционирования поворотного золотникового клапана абсолютно необходимо точное выполнение управляющих кромок и управляющих канавок при изготовлении. Посредством соответствующего проектирования управляющих кромок может быть обеспечено то, что открытая зона поперечного сечения поворотного золотникового клапана будет зависеть от угла поворота элементов клапана друг относительно друга. По этой причине выполнение управляющих кромок при изготовлении требует сложных и дорогостоящих технологий обработки. Именно выполнение управляющих канавок, проходящих в аксиальном направлении, в частности также описанных в упомянутых документах, связано со значительными затратами. В частности, продольные канавки регулировочной втулки, которые расположены внутри, предъявляют повышенные требования к технологическому процессу. Например, управляющие канавки образуют посредством шабрения и фрезерования, в то время как соответствующие геометрические характеристики управляющих кромок получают посредством штамповки и шлифования.
Другой недостаток известных поворотных золотниковых клапанов заключается в том, что они не позволяют выполнить некоторые функции, предусматривающие рулевое управление с усилителем с усилением, обеспечиваемым электрически, посредством использования управления с усилителем с усилением, обеспечиваемым гидравлически. Это, например, применимо к функциям, при которых приложение крутящего момента поворота управляемых колес осуществляется не водителем, а посредством электродвигателя. Подобная функциональность необходима, например, для реализации систем помощи при парковке, при которых транспортное средство паркуют автоматически и при этом водителю не нужно прикладывать крутящий момент на рулевом колесе. Приложение крутящего момента поворота управляемых колес вряд ли возможно или возможно только со значительными затратами при использовании системы с усилением, обеспечиваемым гидравлически, которая имеет описанные поворотные золотниковые клапаны.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке золотникового клапана, обеспечивающего возможность устранения недостатков предшествующего уровня техники. В частности, золотниковый клапан должен быть таким, чтобы его можно было изготавливать с низкими затратами, и должен обеспечивать дополнительные функциональные возможности по сравнению с известными поворотными золотниковыми клапанами, такие как приложение крутящего момента посредством вспомогательного двигателя.
В соответствии с изобретением данная задача решается посредством создания золотникового клапана для рулевого управления с гидравлическим усилителем, предназначенного для самоходных транспортных средств и имеющего трубчатую регулировочную втулку, которая соединена с выходным валом и содержит первые управляющие канавки на ее внутренней поверхности, при этом указанный золотниковый клапан выполнен с трубчатой подвижной втулкой, которая
расположена, по меньшей мере, частично внутри регулировочной втулки,
содержит на своей наружной поверхности вторые управляющие канавки, которые совмещаются с первыми управляющими канавками регулировочной втулки,
при этом первые управляющие канавки расположены в окружном направлении трубчатой регулировочной втулки, а вторые управляющие канавки расположены в окружном направлении трубчатой подвижной втулки, и положение регулировочной втулки и подвижной втулки друг относительно друга изменяется в осевом направлении вдоль продольной оси.
Соответственно, в соответствии с изобретением предусмотрено то, что управляющие канавки расположены не в продольном направлении, а в окружном направлении регулировочной втулки и подвижной втулки или входного и выходного валов. Это обеспечивает основное преимущество, заключающееся в том, что все управляющие канавки могут быть выполнены посредством недорогой токарной обработки.
Управляющие канавки могут быть переведены в положения, при которых они будут совмещены или не совмещены, поскольку положение регулировочной втулки и подвижной втулки друг относительно друга может быть изменено в осевом направлении. Это может быть осуществлено посредством различных пригодных конструкций, при этом реализуемый на практике вариант осуществления, который может быть изготовлен с низкими затратами, описан здесь ниже только в качестве примера.
В предпочтительном варианте осуществления регулировочная втулка неподвижно присоединена к выходному валу в осевом направлении, что означает, что она не может быть смещена. Напротив, подвижная втулка может перемещаться относительно входного вала и, как следствие, также относительно регулировочной втулки, так что управляющие канавки могут быть переведены в заданное относительное положение. Для обеспечения этого подвижная втулка имеет наклонную канавку, имеющую угол α наклона относительно продольной оси золотникового клапана. Нажимной элемент, который неподвижно присоединен к входному валу и, например, выполнен с такой конфигурацией, что он представляет собой штифт, входит в данную наклонную канавку.
Если посредством приложенного крутящего момента входной вал будет теперь вращаться относительно регулировочной втулки, нажимной элемент обеспечивает приложение силы к подвижной втулке посредством наклонной канавки, причем в результате этого подвижная втулка смещается в осевом направлении.
Для обеспечения точного перемещения подвижной втулки подвижная втулка может иметь дополнительную канавку, проходящую в осевом направлении, в которую выступает направляющий элемент регулировочной втулки, такой как штифт. В результате подвижная втулка направляется надежным образом и очень точно относительно регулировочной втулки.
Золотниковый клапан согласно изобретению особенно хорошо подходит для приложения крутящего момента поворота управляемых колес непосредственно к механизму управления без использования рулевого колеса. Необходимо только сместить регулировочную втулку и подвижную втулку друг относительно друга. При использовании средств, которые являются довольно простыми с точки зрения создания, регулировочный двигатель может быть применен для воздействия на нажимной элемент, выступающий в наклонную канавку, и для смещения нажимного элемента. Соответственно, золотниковый клапан обеспечивает функциональность, которая обычно трудно достижима при рулевом управлении с гидравлическим усилителем. Может быть легко реализовано то, что называют системами помощи при парковке.
Лучшее понимание изобретения будет обеспечено после прочтения нижеприведенного описания чертежей, при этом следует снова отметить, что описан только предпочтительный вариант осуществления. На чертежах:
Фиг.1 - продольное сечение золотникового клапана по изобретению;
Фиг.2 - клапан на виде А без регулировочной втулки;
Фиг.3 - клапан на виде В без регулировочной втулки; и
Фиг.4 - увеличенная деталь (С) с фиг.1 для более четкой иллюстрации управляющих канавок и управляющих кромок.
Фиг.1 показывает золотниковый клапан 20 согласно изобретению, который содержит дополнительную подвижную втулку 26 между входным валом 22 и регулировочной втулкой 24. Указанная регулировочная втулка 24 и подвижная втулка 26 имеют трубчатую конфигурацию, при этом подвижная втулка 26 расположена по существу внутри регулировочной втулки 24. Входной вал 22 соединен с рулевым колесом через продольную колонку, которая не проиллюстрирована здесь, в то время как регулировочная втулка 24 прикреплена к выходному валу 28 без возможности вращения. Указанный выходной вал 28, в свою очередь, непрямо соединен с колесами, которые должны быть приведены во вращение.
В показанном приведенном в качестве примера варианте осуществления регулировочная втулка 24 прикреплена к выходному валу 28 посредством штифта 30.
Подвижная втулка 26 может перемещаться в направлении вдоль продольной оси x-x золотникового клапана 20. В результате первые управляющие канавки 32, которые выполнены на внутренней поверхности 34 регулировочной втулки 24, могут быть переведены в положения, при которых они будут совмещены или не совмещены со вторыми управляющими канавками 36, выполненными на наружной поверхности 38 подвижной втулки 26. Если управляющие канавки 32, 36 совпадают, рабочая жидкость проходит через них в модуль, обеспечивающий увеличение продольной силы (не показано).
Для обеспечения того, что крутящий момент, приложенный к входному валу, обеспечит регулирование золотникового клапана 20, золотниковый клапан присоединен к входному валу 22 через наклонную канавку 40 и нажимной элемент 42, выступающий в указанную канавку. Наклонная канавка 40 имеет угол α наклона, который составляет приблизительно 45° в показанном приведенном в качестве примера варианте осуществления. Тем не менее, указанный угол α наклона может представлять собой любой угол и может быть выбран произвольно, в частности так, чтобы он удовлетворял соответствующим общим условиям, но он не должен превышать 45° для предотвращения самоблокировки движущихся частей. Нажимной элемент 42 неподвижно присоединен к входному валу 22 и приводит подвижную втулку 26 в движение вдоль продольной оси x-x золотникового клапана 20, когда входной вал 22 вращается относительно регулировочной втулки 24.
Продольная канавка 44 внутри подвижной втулки 26 обеспечивает то, что подвижная втулка 26 будет всегда смещаться на входном вале 22 при ее точном направлении. С этой целью направляющий элемент 46, который неподвижно присоединен к регулировочной втулке 24, проходит через продольную канавку 44.
Фиг.4 четко показывает еще раз взаимодействие управляющих канавок 32, 36. Левая первая управляющая канавка 32L показана закрытой, в то время как правая первая управляющая канавка 32R совмещена со второй управляющей канавкой 36. Можно видеть управляющие кромки 48, которые предназначены для обеспечения определенного заданного режима работы, обеспечивающего усиление при управлении. Данный режим работы, обеспечивающий усиление, достигается за счет скоса управляющих кромок 48.
Изобретение не ограничено показанным приведенным в качестве примера вариантом осуществления, и могут быть предусмотрены другие возможности реализации. В частности, золотниковый клапан 20 может быть присоединен к приводу для создания крутящего момента поворота управляемых колес, который не был проиллюстрирован здесь и который заменяет крутящий момент, в других обстоятельствах приложенный водителем вручную. Подобное дополнительное усилие может быть приложено, например, к нажимному элементу 42, хотя здесь также возможно любое другое соединение, в частности, с подвижной втулкой 26. В подобном случае необходимо будет только выполнить некоторые корректировки с точки зрения конструкции.
1. Золотниковый клапан (20) для рулевого управления с гидравлическим усилителем, предназначенного для самоходных транспортных средств, с трубчатой регулировочной втулкой (24), которая соединена с выходным валом (28) и имеет первые управляющие канавки (32) на ее внутренней поверхности (34), причем имеется трубчатая подвижная втулка (26), которая расположена, по меньшей мере, частично внутри регулировочной втулки (24) и содержит на своей наружной поверхности (38) вторые управляющие канавки (36), которые совмещаются с первыми управляющими канавками (32) регулировочной втулки (24), при этом первые управляющие канавки (32) расположены по существу в окружном направлении трубчатой регулировочной втулки (24), а вторые управляющие канавки (36) расположены по существу в окружном направлении трубчатой подвижной втулки (26), и положение регулировочной втулки (24) и подвижной втулки (26) относительно друг друга изменяется в осевом направлении вдоль продольной оси (x-x), отличающийся тем, что подвижная втулка (26) содержит наклонную канавку (40), в которую выступает нажимной элемент (42), который неподвижно присоединен к входному валу (22) и имеет форму штифта, причем подвижная втулка (26) содержит продольную канавку (44), в которую выступает направляющий элемент (46), который неподвижно присоединен к регулировочной втулке (24).
2. Золотниковый клапан (20) по п.1, отличающийся тем, что наклонная канавка (40) расположена под углом (α) наклона, составляющим приблизительно от 10° до 45°, относительно продольной оси (x-x).
3. Золотниковый клапан (20) по п.2, отличающийся тем, что угол (α) наклона составляет 45°.
4. Золотниковый клапан (20) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что изменение положения регулировочной втулки (24) и подвижной втулки (26) относительно друг друга осуществляется приводом рулевого момента, а не рулевым моментом от рулевого колеса.
5. Золотниковый клапан (20) по п.4, отличающийся тем, что внешний двигатель обеспечивает приложение силы к нажимному элементу (42).
