PL175881B1 - Hydrauliczny mechanizm kierowniczy z sygnałem obciążenia - Google Patents

Abstract

1 Hydrauliczny mechanizm kierowniczy z sygnalem ob- ciazenia, skladajacy sie z jednostki wypornikowej i jednostki sterujacej z zewnetrznym tlokiem sterujacym oraz zewnetrzna tuleja sterujaca, gdzie obie jednostki posiadaja promieniowe i osiowe kanaly polaczone wzajemnie i z jednostka wypornikowa, zas kanaly tworza: - przewód glówny miedzy przylaczem wejsciowym a jed- nostka wypornikowa, na którym jest usytuowany regulowany dlawik, - pierwszy przewód boczny biegnacy od przewodu glównego za regulowanym dlawikiem wejsciowym - wzgledem kierunku przeplywu - do przylacza powrotnego, na którym jest rozmieszczony regulowany dlawik sygnalu obciazenia, - drugi przewód boczny biegnacy od przewodu glównego, przed regulowanym dlawikiem wejsciowym wzgledem kierunku przeplywu i poza mechanizmem kierowniczym do przylacza syg- nalu obciazenia, przy czym tenze przewód boczny laczy sie z pierwszym przewodem bocznym i dzieli go na pierwsza i druga sciezke, a ponadto na pierwszej sciezce jest rozmieszczony pierw- szy regulowany dlawik sygnalu obciazenia, a na drugiej sciezce drugi regulowany dlawik sygnalu obciazenia i regulowany dlawik wejsciowy oraz pierwszy regulowany dlawik sygnalu obciazenia wykazuja charakterystyke zamykania w przeciwnych kierunkach, znamienny tym, ze na drugiej sciezce (24) równolegle do drugiego regulowanego dlawika sygnalu obciazenia (27) jest usytuowany otwarty dlawik (26). F IG . 1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy hydraulicznego mechanizmu kierowniczego, z sygnałem obciążenia. Takie mechanizmy kierownicze stosowane są w ruchomych urządzeniach składających się z jednego obwodu układu kierowniczego oraz z jednego obwodu roboczego, zaś oba są zasilane przez wspólną pompę, przy czym priorytet posiada obwód układu kierowniczego.

175 881

Urządzenia takie składają się głównie ze wspólnej pompy zasilającej i wspólnego zaworu dzielącego przepływ, jak również z mechanizmu kierowniczego i siłownika układu kierowniczego z jednej strony oraz z obwodu roboczego z drugiej strony. Zawór dzielący przepływjest wykonany w wersji sprężynowej i otrzymuje on sygnał sterującyjako tak zwany sygnał obciążenia od hydraulicznego mechanizmu kierowniczego. Zawór dzielący przepływ reguluje przekroje przepływu zgodnie z powyższym sygnałem obciążenia w taki sposób, aby obwód układu kierowniczego był zasilany w pierwszej kolejności i zgodnie z zapotrzebowaniem, zaś układ roboczy - olejem pod ciśnieniem występującym w nadmiarze. Jest rzeczą znaną, że sygnał obciążenia jest przygotowany statycznie lub dynamicznie. Z uwagi na wysoką zdolność reakcyjną dynamicznego sygnału obciążenia ten sposób jego przygotowania znajduje w praktyce szersze zastosowanie.

I tak znany jest przykładowo mechanizm kierowniczy z dynamicznym sygnałem obciążenia z opisu patentowego nr EP 0 096 963. Ten mechanizm kierowniczy posiada ścieżkę sygnału obciążenia, która odgałęzia się do przewodu prądu głównego w mechaniźmie kierowniczym i prowadzi z jednej strony do obciążonej sprężyną strony zaworu dzielącego przepływ, a z drugiej strony do oddzielnego przyłącza mechanizmu kierowniczego, w mechaniźmie kierowniczym za pierwszym regulowanym dławikiem ponownie łączy się z przewodem prądu głównego, a stamtąd wiedzie jednocześnie do przewodu powrotnego. W prowadzącej do przewodu powrotnego części ścieżki sygnału obciążenia znajduje się dławik regulacyjny uruchamiany przez mechanizm sterowniczy i działający odwrotnie proporcjonalnie do pierwszego regulowanego dławika.

Ten mechanizm kierowniczy posiada taką wadę, że do utrzymania priorytetowego i zgodnego z potrzebami zasilania agregatu układu kierowniczego, również przy dużych obrotach kierownicy a przez to przy dużym przepływie, wymaganajest sprężyna regulacyjna o stosunkowo dużej sztywności.

W położeniu neutralnym, czyli przy nie włączonym mechaniźmie kierowniczym konieczne jest jednak zawsze pokonanie siły tej sztywnej sprężyny regulacyjnej, aby zasilić obwód roboczy. Powoduje to wysokie straty energii i mocy instalacji hydraulicznej.

W opisie patentowym GB-A-2014096 opisano mechanizm kierowniczy nie wykazujący tej wady. W tym celu mechanizm kierowniczy jest' wyposażony w przewód boczny odgałęziający się od przewodu głównego za regulowanym dławikiem wejściowym - względem kierunku przepływu - i prowadzący poprzez dławik sygnału obciążenia do przyłącza odprowadzającego. W tym przewodzie bocznym znajdują' się również dwa regulowane dławiki w układzie równoległym. W położeniu neutralnym oba dławiki są zamknięte i otwi.erają się w tym samym kierunku co regulowany dławik wejściowy. Jeden z tych dwóch dławików zamyka się przy określonym stopniu wychylenia, podczas gdy drugi dławik pozostaje otwarty.

Ponieważ oba dławiki pracują synchronicznie w całym zakresie wychylenia, charakterystyki otwierania obu dławików muszą być jak najdokładniej wzajemnie dostosowane.

Odnośnie wymagań względem produkcji, są one przez to bardzo wysokie jak i kosztochłonne i nie do zrealizowania w warunkach seryjnych, tak że dochodzi do niezdefiniowalnego zachowania poszczególnych mechanizmów kierowniczych. W tych urządzeniach jest to niedopuszczalne.

Dlatego celowe jest, aby w mechanizmach kierowniczych powyższego typu zwiększać poziom ciśnienia sygnału obciążenia odpowiednio do potrzeb.

Powyższy cel został osiągnięty w hydraulicznym mechaniźmie kierowniczym, w którym umieszczony jest dławik na drugiej ścieżce przepływu sygnału równolegle do drugiego równoległego dławika sygnału obciążenia.

Mechanizm kierowniczy zgodnie z wynalazkiem przyczynia się do poprawy bilansu energetycznego instalacji hydraulicznych danego rodzaju. Wraz ze zgodnym z potrzebami zwiększeniem różnicy ciśnienia między obydwoma docierającymi do zaworu dzielącego przepływ sygnałami ciśnieniowymi na korzyść sygnału obciążenia, możliwe staje się zastosowanie słabszej sprężyny naciskowej wspomagającej sygnał obciążenia. Dzięki temu istot4

175 881 na część mocy pompy zasilającej, potrzebnej do przełączenia zaworu dzielącego przepływ, jest wykorzystywana przez roboczy układ hydrauliczny.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na podstawie przykładu wykonania przedstawionego na rysunku, na którym:

fig. 1 - przedstawia obwód układu kierowniczego oraz obwód roboczy ze wspólną pompą zasilającą, fig. 2 - przekrój mechanizmu kierowniczego, fig. 3 - rozwinięcie zaworu sterującego mechanizmu kierowniczego w położeniu neutralnym, fig. 4 - rozwinięcie zaworu sterującego mechanizmu kierowniczego z niewielkim wychyleniem, fig. 5 - rozwinięcie zaworu sterującego mechanizmu kierowniczego z maksymalnym wychyleniem oraz, fig. 6 - rozwinięcie zaworu sterującego mechanizmu kierowniczego w położeniu neutralnym z innym wykonaniem dławika.

Obwód według fig. 1 składa się z obwodu hydraulicznego układu kierowniczego oraz z obwodu roboczego i jest wykonany ze wspólnych elementów, zbiornika 1, stale tłoczącej pompy zasilającej 2 oraz zaworu dzielącego przepływ 3. Od zaworu dzielącego przepływ 3 odgałęzia się przewód doprowadzający 4 dla roboczego układu hydraulicznego 5 oraz przewód doprowadzający 6 dla mechanizmu kierowniczego 7. Za mechanizmem kierowniczym 7 jest usytuowany siłownik układu kierowniczego 8. Mechanizm kierowniczy 7 posiada jedno przyłącze doprowadzające 9 połączone z zaworem dzielącym przepływ 3, dwa przyłącza siłownikowe 10 i 11 od siłownika układu kierowniczego 8, przyłącze powrotne 12 połączone ze zbiornikiem 1 oraz przyłącze sygnału obciążenia 13, które poprzez dławiki ma połączenie z obciążoną przez sprężynę stroną zaworu dzielącego przepływ 3 i przewodem doprowadzającym 6 wiodącym do mechanizmu kierowniczego 7.

Jak pokazuje również fig. 2, mechanizm kierowniczy 7 składa się głównie z jednostki sterującej 14 z zewnętrznym tłokiem sterującym 15 oraz z zewnętrznej tulei sterującej 16 i jednostki wyporowej 17 pracującej według zasady Gerator (rotacyjnej), tłoka sterującego 15 oraz tulei sterującej 16, które posiadają połączone wzajemnie oraz z jednostką wyporową 17 kanały osiowe i promieniowe i pokonując siłę sprężyny 18 można je wzajemnie obracać w ograniczonym zakresie.

Tuleja sterująca 16 jest mechanicznie połączona z wirnikiem 19 jednostki wyporowej 17.

W jednostce sterującej 14 na przewodzie głównym znajdują się przed jednostką wyporową 17 - względem kierunku przepływu - regulowany dławik wejściowy 20 oraz za siłownikiem układu kierowniczego 8 - względem kierunku przepływu - regulowany dławik wyjściowy 21.

Ponadto w jednostce sterującej 14 znajduje się ścieżka przepływu 22 dla sygnału obciążenia, biorąca początek na przyłączu sygnału obciążenia 13 i dzieląca się na pierwszą ścieżkę 23 z połączeniem z przyłączem powrotnym 12 oraz na drugą ścieżkę 24 z połączeniem z przewodem głównym za - względem kierunku przepływu - regulowanym dławikiem wejściowym 20. Na pierwszej ścieżce 23 jest usytuowany pierwszy regulowany dławik sygnału obciążenia 25, a na drugiej ścieżce 24 są usytuowane szeregowo dławik 26 oraz dławik sygnału obciążenia 27. Dławik 26 może być wykonany jako dławik stały lub jako dławik regulowany. Regulowane dławiki 20, 25 i 27 mają tak zaprojektowaną charakterystykę zamykania, że pierwszy regulowany dławik sygnału obciążenia 25 oraz regulowany dławik wejściowy 20 zamyka się w kierunkach przeciwnych, zaś drugi regulowany dławik sygnału obciążenia 27 oraz regulowany dławik wejściowy 20 zamykają się w tym samym kierunku.

W zależności od przypadku zastosowania istnieje konstrukcyjna możliwość realizacji ruchu otwierania lub zamykania powyższych regulowanych dławików z przesunięciem w czasie. Cechy konstrukcyjne dławików 20, 25, 26 i 27 są widoczne na fig. 3·. - 6.

175 881

Tuleja sterująca 16 jest tam przedstawiona w sposób widoczny, nie widać zaś znajdującego się pod spodem tłoka sterującego 15.

Kanał okrężny 28 tulei sterującej 16 oraz kanał okrężny 29 tłoka sterującego 15 dla przepływu wejściowego jak również kanał okrężny 30 tulei sterującej oraz kanał okrężny 31 tłoka sterującego 15 dla przepływu syjgnału obciążenia wykazują każdorazowo pokrycie. Promieniowe otwory 32 tulei sterującej 16 z połączeniem z kanałem okrężnym 30 oraz odpowiednio usytuowane szczeliny 33 w tłoku sterującym 15 z połączeniem z wewnętrzną przestrzenią jednostki sterującej 14 tworzą pierwszy regulowany dławik sygnału wejściowego 25. Jeden lub kilka promieniowych otworów 34 ze zdefiniowanym przekroj em w zakresie kanału okrężnego 30 tulei sterującej 16 z połączeniem z kanałem okrężnym 31 tłoka sterującego 15 tworzą dławik 26 ze stałym przekrojem. Od tego kanału okrężnego 31 tłoka sterującego 15 biegnie kilka rozmieszczonych w rozłożeniu osiowych szczelin 35 o ograniczonej długości, które wykazują ujemne pokrycie względem promieniowych otworów 36 i 36' usytuowanych po obu stronach względem podłużnej strefy szczelin. Szczeliny 35 oraz otwory 36 lub 36' tworzą drugi regulowany dławik sygnału obciążenia 27. Kanał okrężny 28 tulei sterującej 16 dla przepływu wejściowego jest połączony z kanałem okrężnym 29 tłoka sterującego 15 poprzez kilka rozłożonych równomiernie na obwodzie promieniowych otworów 37. Tenże kanał okrężny 29 posiada także osiowe szczeliny 38 o ograniczonej długości. Również te szczeliny 38 wykazują ujemne pokrycie względem rozmieszczonych po obu stronach promieniowych otworów 39 i 39' tulei sterującej 16 i tworzą razem regulowany dławik wejściowy 20.

Figura 2 ukazuje specjalną postać wykonania wynalazku, gdzie również dławik 26 jest w wersji regulowanej.

W tym celu w kanale okrężnym 30 tulei sterującej 16 jest umieszczony promieniowy otwór 40 w taki sposób, że w położeniu neutralnym jednostki sterującej 14 otwór ten wykazuje dodatnie pokrycie z osiową szczeliną 41 tłoka sterującego 15. Ta szczelina 41 jest połączona z kanałem okrężnym 31 tłoka sterującego 15.

W położeniu sterującym jednostki kierowniczej 14 regulowany dławik wejściowy 20 jest zamknięty, ponieważ osiowe szczeliny 38 tłoka sterującego 15 nie wykazują pokrycia z żadnym z promieniowych otworów 39 lub 39' tulei sterującej 16. Ze względu na charakterystykę zamykania w tym samym kierunku zamknięty jest także drugi regulowany dławik sygnału obciążenia 27, ponieważ szczeliny 35 nie są połączone z otworami 36 ani 36'. Natomiast otwory 32 tulei sterującej 16 wykazują pokrycie ze szczelinami 33 tłoka sterującego 15, tak że pierwszy regulowany dławik sygnału obciążenia 25 jest otwarty.

Olej podawany przez pompę zasilającą 2 wytwarza w przewodzie doprowadzającym 6 przed mechanizmem kierowniczym 7 ciśnienie, które z jednej strony rozprzestrzenia się jako sygnał ciśnieniowy po nie obciążonej sprężyną stronie zaworu dzielącego przepływ 3, zaś z drugiej strony z tego samego miejsca przewodu doprowadzającego 6 odgałęzia się przepływ sygnału obciążenia prowadzący na obciążoną przez sprężynę stronę zaworu dzielącego przepływ 3 oraz do przyłącza sygnału obciążenia 13 w mechanizmie kierowniczym 7. Poprzez ścieżkę przepływu 22 oraz otwarły regulowany dławik sygnału obciążenia 25 na pierwszej ścieżce 23 olej dostaje się krótką drogą do przyłącza odprowadzającego 12, wiodącego do zbiornika 1.

Na ścieżce przepływu 22 a tym samym po obciążonej przez sprężynę stronie zaworu dzielącego przepływ 3 ustawia się w ten sposób poziom ciśnienia mniejszy od sygnału ciśnienia po drugiej stronie. Powyższe warunki ciśnieniowe na zaworze dzielącym przepływ 3 powodują przesunięcie zasuwy regulacyjnej w zaworze dzielącym przepływ 3 w położenie gwarantujące dla roboczego układu hydraulicznego 5 cały przepływ oleju przez zawór dzielący przepływ 3 z potrąceniem przepływu sygnału obciążenia skierowanego do przyłącza sygnału obciążenia 13.

Przy wychyleniu tłoka sterującego 15, na przykład w prawo, przy małych obrotach, szczeliny 38 oraz otwory 39 pokrywają się i otwiera się regulowany dławik wejściowy 20. Otwiera się również regulowany dławik sygnału obciążenia 27 ze względu na pokrywanie się szczelin 35 z otworami 36. Natomiast otwory 32 i szczeliny 33 znajdują się w fazie

175 881 zamykania, lecz jeszcze się pokrywają. W ten sposób również pierwszy regulowany dławik sygnału obciążenia 25 znajduje się w położeniu otwartym.

Podawany przez pompę zasilającą 2 olej przepływa przez zawór dzielący przepływ 3 i przewód doprowadzający 6 do przyłącza doprowadzającego 9, a stamtąd poprzez otwarty regulowany dławik wejściowy 20 do jednostki wyporowej 17. Tu olej jest dozowany i podawany do siłownika układu kierowniczego 8. Jednocześnie z przewodu doprowadzającego 6 napływa przepływ sygnału obciążenia do przyłącza sygnału obciążenia 13. Stąd część przepływu dostaje się poprzez pierwszy regulowany dławik sygnału obciążenia 25 na pierwszej ścieżce 23 do zbiornika 1 oraz przez dławik 26 i drugi regulowany dławik sygnału obciążenia 27 na drugiej ścieżce 24 do przepływu głównego prowadzącego do jednostki wyporowej 17.

Tak powstające warunki ciśnieniowe na zaworze dzielącym przepływ 3 zapewniają odpowiednie ustawienie zasuwy regulacyjnej dzielącej przepływ oleju podawanego przez pompę zasilającą 2. Dość oleju niepotrzebna mechanizmowi przekładniowemu 7 jest oddawana do dyspozycji roboczej układu hydraulicznego 5.

Przy całkowitym wychyleniu zaworu sterującego 14, np. w prawo, regulowany dławik wejściowy 20 oraz drugi regulowany dławik sygnału obciążenia 27 są całkowicie otwarte, zaś. pierwszy regulowany dławik sygnału wejściowego 25 jest całkowicie zamknięty. Odgałęziony od przepływu głównego przepływ sygnału obciążenia jest ponownie doprowadzany do przepływu głównego wewnątrz mechanizmu kierowniczego 7 poprzez dławik 26 i drugi regulowany dławik sygnału obciążenia 27. Powstaje przy tym ustalane z góry stosunkowo duże ciśnienie spiętrzenia przed dławikiem 26, które oddziałuje na obciążoną przez sprężynę stronę zaworu dzielącego przepływ 3 jako wzmocniony sygnał obciążenia. Ten zwiększony - w stosunku do układu bez dławika 26 - sygnał obciążenia wymaga wspomagania sprężyny już o mniejszej sztywności.

W regulowanej wersji dławika 25 przekrój przepływu przy całkowitym wychyleniu tłoka sterującego 15 byłby najmniejszy, a przez to ciśnienie sygnału obciążenia byłoby największe. Oddziaływanie na czynnik ciśnieniowy sygnału obciążenia jest tym samym wywierane w zależności od obrotów.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy z sygnałem obciążenia, składający się z jednostki wypornikowej i jednostki sterującej z zewnętrznym tłokiem sterującym oraz zewnętrzną tuleją sterującą, gdzie obie jednostki posiadają promieniowe i osiowe kanały połączone wzajemnie i z jednostką wypornikową, zaś kanały tworzą:

   - przewód główny między przyłączem wejściowym a jednostką wypornikową, na którym jest usytuowany regulowany dławik,

   - pierwszy przewód boczny biegnący od przewodu głównego za regulowanym dławikiem wejściowym - względem kierunku przepływu - do przyłącza powrotnego, na którym jest rozmieszczony regulowany dławik sygnału obciążenia,

   - drugi przewód boczny biegnący od przewodu głównego, przed regulowanym dławikiem wejściowym względem kierunku przepływu i poza mechanizmem kierowniczym do przyłącza sygnału obciążenia, przy czym tenże przewód boczny łączy się z pierwszym przewodem bocznym i dzieli go na pierwszą i drugą ścieżkę, a ponadto na pierwszej ścieżce jest rozmieszczony pierwszy regulowany dławik sygnału obciążenia, a na drugiej ścieżce drugi regulowany dławik sygnału obciążenia i regulowany dławik wejściowy oraz pierwszy regulowany dławik sygnału obciążenia wykazują charakterystykę zamykania w przeciwnych kierunkach, znamienny tym, że na drugiej ścieżce (24) równolegle do drugiego regulowanego dławika sygnału obciążenia (27) jest usytuowany otwarty dławik (26).
2. 2. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 1, znamienny tym, że dławik (26) na drugiej ścieżce (24) sygnału obciążenia jest wykonany jako dławik stały.
3. 3. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 1, znamienny tym, że dławik (26) tworzy jeden lub kilka promieniowych otworów (34) w tulei sterującej (16), połączonych z kanałem okrężnym (31) tłoka sterującego (15).
4. 4. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 1, znamienny tym, że dławik (26) tworzy jeden lub kilka promieniowych otworów (40) w tulei sterującej (16), połączonych z osiowymi szczelinami (41) o ograniczonej długości, przy czym szczeliny (41) są połączone z kanałem okrężnym (31) tłoka sterującego (15), zaś w położeniu neutralnym przekroje otworów (40) i szczelin (41) wykazują całkowite pokrycie, przy czym przy maksymalnym wychyleniu istnieje ustalany z góry resztkowy przekrój otwarcia.
5. 5. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi regulowany dławik (27) tworzy kilka równomiernie rozmieszczonych na obwodzie szczelin (35) o ograniczonej długości w tłoku sterującym (15), i promieniowych, tak samo rozmieszczonych otworów (36) z jednej strony lub (36') z drugiej strony w tulei sterującej (16), przy czym szczeliny (35) z jednej strony są połączone z kanałem pierścieniowym (31) tłoka sterującego (15), a z drugiej strony, w położeniu neutralnym jednostki sterującej (14), wykazują ujemne pokrycie z promieniowymi otworami (36) lub (36').