Система рулевого управления автомобиля

)(Я) В 62 2 5 06ГОСУДАРСТ 8 ЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Ц(72) Джим Ли Рау (США)(54)(57) СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ, содержащая гидро,насос переменной производительности,механически связанный с двигателемавтомобиля, исполнительный гидроцилиндр поворота, механически соединенный с управляемыми колесами автомобиля, шидравлический рулевоймеханизм, подвижный элемент гидрораспределителя которого кинематически соединен с рулевым колесом и дозирующнм устройством и гидравлически связан посредством напорной гидроли-, нии с упомянутым гидронасосом, гидролинии управления - с органом управпения подачей гидронасоса, сливной гидролинии - с гидробаком и о исполнительными гидролиниями - с исполнительным гидроцилиндром поворота, о т л и ч а ю щ а я с я 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 вгидролинии гидрораспределителя между напорной гидролинией и дозирующим устройством, причем упомянутая гидролиния управления гидравлически соединена с гидролинией, соединяющей упомянутый регулируемый дроссель р с дозирующим устройством, 107756310 45Указанная 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 нен с рулевым колесом и доэирующим устройством, и гидравлически сняэан посредством напорной гидролиний с упомянутым гидронасосом, гидролинии управления - с органом управле ния подачей гидронасоса, сливной гид" ролинии. - с гидробаком и исполнительными гидролиниями - с исполнительным гидроцилиндром поворота, снабженУ регулируемым дросселем с изменяемым Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности ксистемам рулевого упранления автомобиля с усилителем.Известна система рулевого управления автомобиля, имеющая гидравлический руленой механизм, гидранлически соединенный с гидронасосомпеременной производительности, с гидробаком и с исполнительным гидроцилиндром поворота 1,Недостаток системы - отсутствиемеханизма слежения, обеспечивающегосогласованное действие между угломповорота рулевого колеса и углом по"ворота управляемых колес, 15Известна также система рулевогоуправления автомобиля, содержащаягидронасос переменной производительности, механически связанный с двигателем автомобиля, исполнительныйгидроцилиндр поворота, механически,соединенный с управляемыми колесами автомобиля, гидравлический ру.левой механизм, подвижный элемент.гидрораспределителя которого кинематически соединен с рулевым колесоМи доэирующим устройством и гидравлически связан посредством напорнойгидролинии с упомянутым гидронасосом, гидролинии управления - с орга"ном управления подачей гидронасоса,сливной гидролинии - с гидробакоми исполнительными гидролиниями - сисполнительным гидроцилиндром поворота (2,Недостатком известного рулевогоустройства является невозможностьизменения подачи гидронасоса в за-.висимости от угла поворота рулевогоколеса,Цель изобретения - повышение маневренности путем обеспечения возможности измененияподачи гидронасоса в зависимости от угла поворотарулевого колеса,в зависимости от перемещения подвижного элемента проходным сечением,установленным н гидролинии гидрораспределителя между напорной гидролинией и доэирующим устройством,причем упомянутая гидролиния гидравлически соединена с гидролинией,соединяющей упомянутый регулируемыйдроссель с дозирующим устройством.На фиг, 1 схематически представлена система рулевого управленияавтомобиля; на фиг, 2 - гидравлический рулевой механизм, общий видна фиг. 3 - то же, схема.Система рулевого управления автомобиля включает гидронасос 1 переменной производительности, которыйгидравлически посредством гидролиний 2 соединен с гидравлическим рулевым механизмом 3, Гидронасос 1приводится но вращение двигателем 4,Когда система рулевого управлениянахоцится в рабочем режиме (фиг, 1),рабочая жидкость от гидронасоса 1подается через дозирующее устройртво 5 к исполнительному гидроцилиндру 6 поворота через гидравлическийрулевой механизм 3. С гидроцилиндром связаны управляемые колеса 7и 8 автомобиля,В систему включен узел 9 управления производительностью гидронасоса, Узел 9 управления может иметьразличные Формы, В предлагаемом варианте узел 9 управления включаеткомпенсационный клапан 10 потока,который приводится н действие, чтобы осуществить работу с возвратнопоступательным диском для измененияпроизводительности гидронасоса 1рулевого управления.С тем, чтобы Уменьшить нагрузкуна двигатель 4 и увеличить срок службы гидронасоса 1 рулевого управления, компенсационный клапан 10 потока воздействует на работу мотора11, перемещая наклонный возвратнопоступательный диск 12 гидронасоса 1рулевого управления в положение,соответствующее минимальной производительности при включении гидравлического рулевого механизма 3 в нейтральное или закрытое положение,блокирующее поток текучей среды кгидроцилиндру 6 рулевого управленияили 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 нозможностью скольжения поршни 15. Барабан соединен с входным валом 16, который непрерывно вращается двигателем 4 со скоростью, которая прямо пропорциональна изменениям рабочей скорости двигателя. Когда гидронасос 1 рулевогоуправления находится,в положенииминимальной производительности, поверхность 17 наклонного диска 12зацепляет стопорную поверхность 18,так что неподвижная рабочая поверхность 19, находящаяся в зацеплении споршнями 15, перпендикулярна центральной оси входного вала 16 и барабана 14. Когда наклонный диск 12находится в положении минимальнойпроизводительности, вращение барабана 14 входным валом 16 недостаточно, 15чтобы заставить поршни 15 совершатьвозвратно-поступательное движениевнутри цилиндров, а гидронасос 1 рулевого управления не способен подавать рабочую жидкость под давлениемвыше редуцированного уровняВо время движения поршня 20 мотора с наклонным диском влево (фиг,1)сравнительно сильная смещающая пружина 21 поворачивает наклонный диск 12из положения минимальной производительности до рабочего положения.Этот поворот заставляет рабочую поверхность 19 наклонного диска 12располагаться под острым углом относительно центральной оси барабана 14 и входного вала 16. Следовательно, вращение барабана 14 непрерывным вращением входного вала 16заставляет поршень 15 совершатьвозвратно-поступательное движение ивыпускать рабочую жидкость иэ гидронасоса 1 рулевого управления через трубопровод 22, Чем дальше движется наклонный диск 12 от положения минимальной производительности, 40тем далее движется каждый из поршней через рабочий ход в течениекаждого оборота барабана 14 и тембольше поток рабочей жидкости гидронасоса 1 рулевого управления, 45При вращении рулевого колеса 23включается гидравлический рулевоЯмеханизм 3, пропуская рабочую жидкость от гидронасоса 1 рулевого управления к дозирующему устройству 5и от последнего - к рабочей камере 24 гидроцилиндра рулевого управления со скоростью, изменяющейся впрямой зависимости от скорости вращения рулевого колеса. 23,Дозирующее устройство 5 и гидравлический рулевой механизм б взаимосвязаны. Дозирующее устройство 5предпочтительно включает ротор 25,который вращается относительно неподвижного статора 26 со скоростью, 60изменяющейся в функции скорости вращения рулевого колеса 23. По мереэтого движения в гидроцилиндр б дозируется текучая среда, Рулевое колесо 23 соединено с ротором через гидравлический рулевой механизм 3,состоящий из золотника 27, которыйаксиально приводится в действие входным валом 28, соединенным с рулевымколесом 23 при вращении последнего.Золотник 27 соединен с ротором 25при помощи шлицевого вала 29. В нейтральном положении ротор 25 запертот возможности вращения, Золотник 27перемещается к положению в зависимости от сил, приложенных к нему отвала 28 рулевого управленияВзаимодействие золотника 27 и дозирующего устройства .5 известны. При прек-,ращении вращения рулевого колеса 23добавочное движение ротора 25 вызывает осевое движение золотника 27рулевого механизма по направлениюи 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 31переменного сечения к дозирующемуустройству, которое подает рабочуюжидкость к трубопроводу, соединениому с рабочей камерой 24 гидролинией32 гидроцилиндра б. Размер отверс-.тия 31, выполненного в блоке (фиг.З),.и скорость потока рабочей жидкостик дозирующему устройству 5 меняются вв прямой зависимости от скоростивращения рулевого колеса 23 и/илиизменения рулевой нагрузки. Дозиро"ванный поток рабочей жидкости иэ дозирующего устройства 5 эаетавляетпоршень 33 гидроцилиндра б двигатьсяв левую сторону (фиг. 4). По мередвижения поршня 33 влево колеса 7и 8 поворачиваются и рабочая жидкость выпускается из камеры 34 гидроцилиндра через трубопровод 35 к рулевому механизму 3, Это рабочая жидкость проходит через калиброванноеантикавитационное отверстие Зб, которое соединено с выпускным трубопроводом 37. Трубопронод 38 обратнойподачи гидравлически соединен с камерой 39 давления клапана 10 . Передаваемое через трубопровод 38 давление рабочей жидкости меняется какфункция скорости вращения рулевогоколеса 23 и запроса текучей средыдозирующим устройством 5 от переменной нагрузки. Следовательно, золотник 40 клапана подается влево(фиг, 1) под действием смещающей.пружины 13 и давлением текучей средыв камере 39 с силой, которая меняется в прямой зависимости от изменений потока рабочей жидкости, Давление рабочей жидкости в противоположной камере 41 клапана 10 потокаменяется в прямой зависимости от изменений выпускного давления гидронасоса 1, За счет действия смещающей45 пружины 13 выпускное давление рабочей жидкости гидронасоса 1 всегдабольше, чем давление рабочей жидкости в камере 39 на величину, соответствующую усилению пружины 13, Водном иж предлагаемых вариайтов 5изобретения размер пружины 13 выбирается таким, чтобы поддерживатьмежду выпускным давлением рабочейжидкости из гидронасоса 1 и давлением в камере 39 резервный и компенсирующий нагрузку перепад в 1,4 МПа,Когда золотник-шпулька 40 сдвигается влево (фиг. 1), выпуск 42 отсливного трубопровода 43 соединяется с каналом 44, ведущим к трубопроводу 45, и через предохранительныйклапан 46 высокого давления к трубопроводу 47, ведущему к клапану 10потока. Кольцевая канавка 48 в клапане 10 потока соединяет трубопровод 47 непосредственно с трубопроводом 49 даже, если перемычка 50 кла".пана блокирует поток рабочей жидкости от камеры.44 давления к трубопроводу 49. Поскольку трубопровод 49непосредственно соединяется моторомс 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 21перемещать наклонный диск 12 и увеличивать производительность гидронасоса 1 рулевого управления,С увеличением производительностигидронасоса 1 возрастает давление вкамере 41 клапана 10 потока, Чрезмерно высокое давление в камере 41 движет золотник 40 по направлению вправо (фиг. 1) . Когда гидроцилиндр бимеет определенную заданную рабочую 40скорость, соответствующую скорости,с которой вращается рулевое колесо23, включается в работу дозирующееустройство 5 и резервное давлениевосстанавливается, цилиндрическаяклапанная перемычка 50 снова запирает поток рабочей жидкости междутрубопроводом 43 и трубопроводом 45,гидравлически запирая мотор с нак-лонным диском 11, 501Предполагается, что в течениевращения рулевого колеса с постоянной скоростью рабочая .скорость двигателя 4 может или увеличиваться,или уменьшаться, Поскольку гидронасос 1 рулевого управления являетсягидронасосом принудительного типа,то изменение скорости его приводаменяет скорость потока рабочей жидкости от гидронасоса через гидравлический рулевой механизм 3 к цилиндру б рулевого управления, Это выражается в изменении давления в камере 41. Указанное изменение давлениязаставляет золотник 40 сдвигаться под влиянием или давления рабочейжидкости в камере 41, или давленияв камере 39, двигая наклонный диск12 в сторону изменения производительности гидронасоса 1 .рулевого управления таким образом, чтобы подцерживать рабочую скорость гидроцилиндра б постоянной для заданного значения, даже если меняется частота вращения двигателя 4,При повороте рулевого колеса 23приводится в действие рулевой механизм 3, Начальный поворот рулевогоколеса 23 открывает отверстие 31до величины, соответствующей требуемой скорости вращения рулевого колеса В этом случае рабочая жидкостьпоступает через отверстие 31 как вдозирующее устройство 5, так и втрубопровод 38,Гидронасос 1 начинает работатьдо открывания гидравлического рулевого механизма 3, подавая в камеру 41клапана 10 давление, Давление в камере 41 равно усилию пружины 13 идавлению в камере 39, которое отводится к резервуару через отверстие52, Если силы, действующие на золот"ник 40, стремятся двигать его вправо, то избыток усилия пружины 13 идавления стремятся перемещать золотник влево, при этом камера 41 сообщается с камерой 51, осуществляяснижение производительности гидронасоса 1. Соответственно, до открытиярулевого механизма 3 золотник 40находится в сбалансированном положе-,нии, когда выходное давление на одной строке золотника 40 равно усилиюпружины. В это время наклонныйдиск 12 гидронасоса находится в положении минимальной производительности, поддерживая минимальное резервное давление.Сразу, как только открываетсярулевой механизм 3 и отверстие 31,закрывается отверстие 52, Таким образом, давление рабочей жидкости сообщается через трубопровод 38 скамерой 39, Это вызывает движениезолотника 40 влево и приводит к соответствующему небольшому возрастанию производительности гидронасо-са 1 благодаря тому, что камера 51.мотора с наклонным диском сообщается с выпуском. С возрастанием выпуска гидронасоса 1 растет давление вкамере 41. Аналогично растет давление в трубопроводе 38, также давление, действующее на дозирующееустройство 5.Как только устанавливается давление, достаточное для установившегосярежима работы дозирующего устройства 5, золотник 40 клапана перемещается против действия пружины 13,Конечно, чем больше скорость рулевого колеба, тем больше требуетсярабочей 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 вкамере 41 увеличивается и перемещает золотник 40 вправо, отводя давление в камеру 51, В результате производительность гидро- насоса 1 снижается, Соответственно,система работает для обеспечения потока рабочей жидкостипод 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 жидкостинаправляется из дозирующего устройства 5 через канал 55 к трубопроводу 30 питания мотора, давление рабочей жидкости, передаваемое отгидроцилиндра 6 через трубопровод35, отводится через отверстие 36 квыпускному трубопроводу 37. С трубопроводом 38 обратной подачи черезканал 56 соединен соответствующийпроход, Рабочая жидкость иэ питающе.го трубопровода 30 проходит черезотверстие 31 переменного размерапрежде, чем она поступит к дозирующему устройству 5 и к каналу 56,ведущему к трубопроводу 38 обратнойподачи,При смещении золотника 54 вправо(фиг. 3) рабочая жидкость под давлением направляется из трубопровода 30через канал 57 к доэирующему устройству 5, а из последнего черезпроход 14 клапана - к трубопроводу 35. Рабочая жидкость, поступающая к доэирующему устройству 5,проходит через отверстие 31 переменного размера. Клапанный канал 57вниз по течению от отверстия 31 соединен через проход 58 клапана с трубопроводом 38 обратной подачи, Рабочая жидкость от гидроцилиндра 6и трубопровода 32 направляется чЕрездозирующее отверстие 31 к выпускному трубопроводу 37,Изобретение позволяет благодаряповороту рулевого колеса обеспечитьпоток рабочей жидкости к рулевомууправлению от гидронасоса в соответствии со скоростью вращения рулевого колеса.1077563 тор А,Ку Составитель В.Калмыкова,х ТехредМ.Гергель Корректор Ю.Макаренко Ре аказ 780/53 ПодпиССР ое 4 Патент,Филиал жгород, ул,Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Госу по делам 3035, Москва