RU2163206C1 - Vehicle hydraulic steering gear - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering; steering systems. SUBSTANCE: proposed hydraulic steering gear is designed for operation with priority device. It has feedback hydraulic motor, differential device, five-position spool distributor of continuous action with steering shaft and OR check valve with two inputs and one output providing connection of priority device control line with corresponding input of feedback hydraulic motor. Proposed hydraulic steering gear differs from steering gears of known design in the fact that with distributor in neutral position, control line in this position is connected with return line, and in extreme positions, control line is closed. EFFECT: reduced pressure losses. 1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к гидрорулям транспортных средств. The invention relates to a transport mechanical engineering, namely to hydraulic steering of vehicles.

Известен гидроруль транспортного средства, состоящий из гидромотора обратной связи, дифференциального устройства, пятипозиционного золотникового распределительного устройства непрерывного действия с рулевым валом и обратного клапана ИЛИ, имеющего два входа и один выход, причем выход соединен с линией управления гидроруля и со сливной линией через дроссель (патент N 2094281). A vehicle hydraulic steering wheel is known, consisting of a feedback hydraulic motor, a differential device, a five-position continuous spool switchgear with a steering shaft and an OR check valve having two inputs and one output, the output being connected to the hydraulic steering control line and to the drain line through a throttle (patent N 2094281).

Недостатком известного гидроруля является повышенные потери давления в нейтральной позиции распределительного устройства, что связано с разгрузкой линии управления гидроруля на слив через дроссель. A disadvantage of the known hydraulic steering is the increased pressure loss in the neutral position of the switchgear, which is associated with the unloading of the hydraulic steering control line to drain through the throttle.

Задачей изобретения является снижение потерь давления в нейтральной позиции распределительного устройства. Поставленная задача решается тем, что линия управления гидроруля в нейтральной позиции распределительного устройства соединена со сливной линией, а в четырех остальных позициях линия управления заперта. The objective of the invention is to reduce pressure losses in the neutral position of the switchgear. The problem is solved in that the control line of the hydraulic steering wheel in the neutral position of the switchgear is connected to the drain line, and in the other four positions the control line is locked.

На чертеже представлена схема гидравлического рулевого механизма транспортного средства, состоящего из нового гидроруля и приоритетного устройства, данного на схеме для иллюстрации работы гидроруля. The drawing shows a diagram of the hydraulic steering mechanism of the vehicle, consisting of a new hydraulic steering wheel and priority device, given in the diagram to illustrate the operation of the hydraulic steering wheel.

Гидравлический рулевой механизм транспортного средства содержит гидроруль 1, состоящий из гидромотора обратной связи 2, пятипозиционного золотникового распределительного устройства непрерывного действия 4, рулевого вала 5, дифференциального устройства 3, обеспечивающего механическую отрицательную обратную связь между рулевым валом, гидромотором обратной связи и золотником распределительного устройства, клапана ИЛИ 6, задающего режим работы гидроруля, и приоритетного устройства 16, обеспечивающего питание рабочей жидкостью гидроруля 1 и дополнительного потребителя 24 от одного насоса 22 с приоритетом питания гидроруля. The hydraulic steering gear of the vehicle contains a hydraulic steering wheel 1, consisting of a feedback hydraulic motor 2, a five-position continuous spool switchgear 4, a steering shaft 5, a differential device 3 that provides mechanical negative feedback between the steering shaft, the feedback hydraulic motor and the control valve spool, valve OR 6, setting the operating mode of the hydraulic steering wheel, and priority device 16, providing power to the working fluid of the hydraulic steering wheel 1 and additional consumer 24 from one pump 22 with priority power steering.

Гидроруль 1 выполнен с входной линией 7, линией управления 8, сливной линией 9 для соединения с гидробаком 10, с рабочими линиями 11 и 12 для соединения с исполнительным гидроцилиндром 13, с моторными линиями 14 и 15 для соединения гидромотора обратной связи 2 с распределительным устройством 4. В распределительном устройстве в двух позициях, симметричных относительно нейтральной, входная линия 7 соединена с соответствующей моторной линией 14 или 15, другая моторная линия при этом соединена с соответствующей рабочей линией 11 или 12, другая линия при этом соединена со сливной линией 9. Обратный клапан ИЛИ 6 имеет два входа и один выход 28, соединенные с распределительным устройством 4 таким образом, что выход 28 обратного клапана ИЛИ 6 соединен с линией управления 8 гидроруля, которая в нейтральной позиции распределительного устройства соединена со сливной линией 9, а оба входа обратного клапана ИЛИ соединены в нейтральной и в двух других, симметричных относительно нейтральной позициях распределительного устройства с соответствующими моторными линиями 14 и 15. The hydraulic steering wheel 1 is made with an input line 7, a control line 8, a drain line 9 for connecting to a hydraulic tank 10, with working lines 11 and 12 for connecting to an actuating hydraulic cylinder 13, with motor lines 14 and 15 for connecting a feedback hydraulic motor 2 to a switchgear 4 In the switchgear in two positions symmetrical with respect to the neutral, the input line 7 is connected to the corresponding motor line 14 or 15, the other motor line is connected to the corresponding working line 11 or 12, the other line is m is connected to the drain line 9. The check valve OR 6 has two inlets and one outlet 28 connected to the switchgear 4 so that the output 28 of the check valve OR 6 is connected to the control line 8 of the hydraulic steering wheel, which is connected to the drain in the neutral position of the switchgear line 9, and both inputs of the check valve OR are connected in the neutral and in two other, symmetrical relative to the neutral positions of the switchgear with the corresponding motor lines 14 and 15.

В каждой крайней позиции 30, 31 распределительного устройства 4 один из соответствующих входов обратного клапана ИЛИ заперт и также заперта линия управления 8. At each extreme position 30, 31 of the switchgear 4, one of the corresponding inputs of the non-return valve OR is locked and the control line 8 is also locked.

В гидроруле предусмотрен предохранительный клапан 32, соединенный своим входом с линией управления 8 гидроруля, а выходом со сливной линией 9. A safety valve 32 is provided in the hydraulic steering wheel, connected by its inlet to the control line 8 of the hydraulic steering wheel, and by the outlet with a drain line 9.

Приоритетное устройство 16 содержит подпружиненный с одного торца возвратной пружиной 17 двухпозиционный золотник непрерывного действия 18 с полостями управления 19 и 20 и выполнено с напорной линией 21 для соединения с насосом 22, с рабочей линией 23 для соединения с дополнительным потребителем 24 и через него с гидробаком 10, с приоритетной линией 25 для соединения с входной линией 7 гидроруля 1, с двумя линиями управления 26 и 27, одна из которых 27 предназначена для соединения полости управления 20, расположенной со стороны возвратной пружины 17, с линией управления 8 гидроруля 1, другая 26 - для соединения противоположной полости управления 19 с входной линией 7 гидроруля 1. The priority device 16 contains a spring-loaded spring return spring 17 from one end of the on-off continuous spool 18 with control cavities 19 and 20 and is made with a pressure line 21 for connecting to the pump 22, with a working line 23 for connecting with the additional consumer 24 and through it with the hydraulic tank 10 , with a priority line 25 for connecting to the input line 7 of the steering wheel 1, with two control lines 26 and 27, one of which 27 is designed to connect the control cavity 20, located on the side of the return spring 17, with s 8 gidrorulya control 1, another 26 - 19 to connect the opposite control chamber to the inlet line 7 gidrorulya 1.

На чертеже представлена гидравлическая схема рулевого механизма при неработающем насосе питания 22 и нейтральном положении распределительного устройства 4. The drawing shows a hydraulic diagram of the steering mechanism with the idle power pump 22 and the neutral position of the switchgear 4.

Гидравлический рулевой механизм работает следующим образом. Hydraulic steering gear operates as follows.

В нейтральном положении гидроруля 1 при неработающем насосе 22 золотник распределительного устройства 4 находится в среднем положении, а золотник 18 приоритетного устройства находится под действием возвратной пружины 17 в правом (по чертежу) положении. In the neutral position of the hydraulic steering gear 1 with the pump 22 idle, the spool of the switchgear 4 is in the middle position, and the spool 18 of the priority device is under the action of the return spring 17 in the right (according to the drawing) position.

При запуске двигателя транспортного средства рабочая жидкость от насоса 22 поступает в напорную линию 21 и далее через линию управления 26 под торец 19 золотника 18. Поскольку вторая линия управления 27 соединена через распределительное устройство 4 со сливной линией 9, а приоритетная линия 25 заперта распределительным устройством 4, давлением рабочей жидкости золотник 18 приоритетного устройства 16 перемещается вправо по чертежу во вторую левую позицию, разгружая насос 22 через рабочую линию 23 и дополнительный потребитель 24 на слив в гидробак 10. When the vehicle engine is started, the working fluid from the pump 22 enters the pressure line 21 and then through the control line 26 under the end face 19 of the spool 18. Since the second control line 27 is connected through the distributor 4 to the drain line 9, and the priority line 25 is locked by the distributor 4 , by the pressure of the working fluid, the spool 18 of the priority device 16 moves to the right according to the drawing to the second left position, unloading the pump 22 through the work line 23 and additional consumer 24 to drain into the hydraulic tank 10.

При повороте рулевого вала 5 за счет дифференциального устройства 3 происходит перемещение золотника распределительного устройства 4 в одну из двух промежуточных позиций. При этом линия управления 26 через регулируемый по ходу золотника распределительного устройства 4 дроссель 33 или 34, обратный клапан ИЛИ 6 соединяется с линией управления 27; функции дросселей 33 и 34 выполняют регулирующие кромки золотника распределительного устройства 4. Поскольку величины давлений в линиях управления при их соединении начинают уравниваться, золотник 18 приоритетного устройства 16 под действием возвратной пружины 17 начинает перемещаться влево по чертежу в правую позицию, перекрывая рабочую линию 23 дополнительного потребителя 24 и повышая давление в приоритетной линии 25. При достижении в рулевом механизме давления, превышающего внешнюю нагрузку, воздействующую на шток исполнительного гидроцилиндра 13, происходит перемещение штока с одновременным вращением вала гидромотора обратной связи 2, пропускающего через себя дозированный поток рабочей жидкости, и тем самым осуществляется поворот колес транспортного средства. When the steering shaft 5 is rotated due to the differential device 3, the spool of the switchgear 4 moves to one of two intermediate positions. In this case, the control line 26 through the throttle 33 or 34, adjustable along the spool of the switchgear 4, the check valve OR 6 is connected to the control line 27; the functions of the throttles 33 and 34 are performed by the regulating edges of the spool of the switchgear 4. Since the pressure values in the control lines begin to equalize when they are connected, the spool 18 of the priority device 16, under the action of the return spring 17, starts to move to the left along the drawing to the right position, blocking the additional consumer's working line 23 24 and increasing the pressure in the priority line 25. When the steering mechanism reaches a pressure exceeding the external load acting on the actuator stem the cylinders 13, the movement occurs with a simultaneous rotation of the stem shaft feedback motor 2 passes through a metered flow of the working fluid and thereby carried turn vehicle wheels.

Поскольку оба входа обратного клапана ИЛИ 6 соединены параллельно моторным линиям 14 и 15 гидромотора обратной связи 2, при вращении вала последнего на входах клапана ИЛИ образуется перепад давлений, равный потерям давления на гидромоторе 2, и клапан ИЛИ 6 занимает позицию, соответствующую подключению к линии управления 8 гидроруля 1 моторной линии 14 или 15, имеющей большее давление, которое образуется на входе гидромотора. При этом перепад давлений на соответствующей регулирующей кромке (дроссели 33 или 34) остается постоянным, равным P=T/S, где T - усилие возвратной пружины 17 золотника 18, S - площадь полости травления 19, 20, а величина потока, поступающего к исполнительному гидроцилиндру 13, определяется исключительно величиной открытия дросселя 33 или 34, а следовательно, ходом золотника распределительного устройства 4 независимо от нагрузки. При равномерном вращении рулевого вала 5 поворот колес будет происходить также равномерно. При остановке вращения рулевого вала 5 гидромотор обратной связи 2 через дифференциальный механизм 3 возвращает золотник распределительного устройства 4 в исходное положение, понижая давление в рулевом механизме и тем самым прекращая поворот колес транспортного средства. Since both inputs of the OR 6 check valve are connected in parallel to the motor lines 14 and 15 of the feedback motor 2, when the latter shaft is rotated, a pressure drop is formed at the inputs of the OR valve equal to the pressure loss on the motor 2, and the OR 6 valve takes the position corresponding to the connection to the control line 8 hydraulic steering wheel 1 of the motor line 14 or 15, having a greater pressure, which is formed at the inlet of the hydraulic motor. In this case, the pressure drop across the corresponding control edge (throttles 33 or 34) remains constant equal to P = T / S, where T is the force of the return spring 17 of the spool 18, S is the area of the etching cavity 19, 20, and the amount of flow entering the actuator hydraulic cylinder 13, is determined solely by the magnitude of the opening of the throttle 33 or 34, and therefore, by the stroke of the spool of the switchgear 4 regardless of the load. With a uniform rotation of the steering shaft 5, the rotation of the wheels will also occur evenly. When the rotation of the steering shaft 5 is stopped, the feedback motor 2 through the differential mechanism 3 returns the spool of the switchgear 4 to its original position, lowering the pressure in the steering mechanism and thereby stopping the turning of the wheels of the vehicle.

При повороте колес в крайнее положение или при наличии непреодолимого препятствия золотник распределительного устройства 4 перемещается в соответствующую крайнюю позицию 30 или 31, запирая один из соответствующих входов обратного клапана ИЛИ 6, связанный с моторной линией 14 или 15, имеющей более низкое давление, образующееся на выходе гидромотора 2, что обеспечивает оператору ощущение упора на валу гидроруля. When the wheels are turned to the extreme position or in the presence of an insurmountable obstacle, the spool of the switchgear 4 moves to the corresponding extreme position 30 or 31, locking one of the corresponding inputs of the check valve OR 6 connected to the motor line 14 or 15 having a lower pressure formed at the outlet hydraulic motor 2, which provides the operator with a feeling of emphasis on the shaft of the hydraulic steering wheel.

При этом поворот рулевого вала прекращается, оператор ощущает резкое повышение усилия на рулевом колесе, и весь поток рабочей жидкости от насоса 22 поступает на слив в гидробак 10 через рабочую линию 23 и дополнительный потребитель 24 за счет срабатывания предохранительного клапана 32, установленного в линии управления 8 гидроруля 1 и ограничивающего давление в линии управления 27 приоритетного устройства 16, а следовательно, и в рулевом механизме в целом. При этом золотник 18 приоритетного устройства 16 перемещается вправо по чертежу, занимая левую позицию. When this rotation of the steering shaft is stopped, the operator feels a sharp increase in effort on the steering wheel, and the entire flow of working fluid from the pump 22 enters the drain in the hydraulic tank 10 through the work line 23 and the additional consumer 24 due to the operation of the safety valve 32 installed in the control line 8 hydraulic steering 1 and limiting the pressure in the control line 27 of the priority device 16, and therefore in the steering mechanism as a whole. In this case, the valve 18 of the priority device 16 moves to the right according to the drawing, occupying the left position.

При возврате золотника распределительного устройства в нейтральную позицию линия управления 8 гидроруля соединяется со сливной линией 9, входная линия 7 запирается, золотник приоритетного устройства разгружает насос питания 22 через дополнительный потребитель 24 на слив в гидробак 10, обеспечивая минимальное давление в линии управления 8 гидроруля и, следовательно, в напорной линии 21. When returning the spool of the switchgear to a neutral position, the hydraulic steering control line 8 is connected to the drain line 9, the input line 7 is locked, the priority device spool unloads the power supply pump 22 through an additional consumer 24 to drain into the hydraulic tank 10, providing a minimum pressure in the hydraulic steering control line 8 and, therefore, in the pressure line 21.

Для плавности работы гидроруля в двух первых симметричных относительно нейтральной позициях линия управления соединена со сливной линией 9 через регулируемый дроссель 29, выполненный в теле золотникового распределительного устройства 4. For smooth operation of the hydraulic steering wheel in the first two symmetrical relatively neutral positions, the control line is connected to the drain line 9 through an adjustable throttle 29 made in the body of the slide valve 4.

Таким образом, гидроруль обеспечивает минимальные потери давления в нейтральном положении распределительного устройства. Thus, the hydraulic steering wheel ensures minimal pressure loss in the neutral position of the switchgear.

Технико-экономические преимущества от использования гидроруля на транспортных средствах заключаются в снижении энергетических потерь и, как следствие, повышении КПД машины в целом и увеличении ее производительности. Technical appraisal and economic benefits of using hydraulic steering on vehicles are to reduce energy losses and, as a result, increase the efficiency of the machine as a whole and increase its productivity.

Claims (1)

Гидроуголь транспортного средства, состоящий из гидромотора обратной связи, дифференциального устройства, пятипозиционного золотникового распределительного устройства непрерывного действия с рулевым валом и обратного клапана ИЛИ, имеющего два входа и один выход, выполненный с входной линией, линией управления, сливной линией для соединения с гидробаком, с рабочими линиями для соединения с исполнительным гидроцилиндром, с моторными линиями для соединения гидромотора обратной связи с распределительным устройством, причем в четырех позициях последнего, симметричных относительно нейтральной, входная линия соединена с соответствующей моторной линией, другая моторная линия при этом соединена с соответствующей рабочей линией, другая рабочая линия при этом соединена со сливной линией, выход обратного клапана ИЛИ соединен с линией управления гидроруля, а оба входа обратного клапана ИЛИ соединены с нейтральной и в двух первых симметричных относительно нейтральной позициях распределительного устройства с соответствующими моторными линиями, при этом в крайних позициях один из соответствующих входов обратного клапана ИЛИ заперт, отличающийся тем, что линия управления гидроруля в нейтральной позиции распределительного устройства соединена со сливной линией, а в крайних позициях линия управления запрета. Hydrocarbon of a vehicle, consisting of a feedback hydraulic motor, a differential device, a five-position continuous spool switchgear with a steering shaft and an OR check valve having two inputs and one output made with an input line, a control line, a drain line for connecting to the hydraulic tank, with working lines for connecting to an actuating hydraulic cylinder, with motor lines for connecting a feedback hydraulic motor to a switchgear, and in four The positions of the latter, symmetrical with respect to neutral, the input line is connected to the corresponding motor line, the other motor line is connected to the corresponding working line, the other working line is connected to the drain line, the output of the non-return valve OR is connected to the control line of the hydraulic steering wheel, and both inputs of the return OR valves are connected to the neutral and in the first two symmetrical relatively neutral positions of the switchgear with the corresponding motor lines, while in the extreme positions about the line from the corresponding inputs of the non-return valve OR is locked, characterized in that the control line of the hydraulic steering wheel in the neutral position of the switchgear is connected to the drain line, and in the extreme positions the control line is prohibited.