Гідравлічний рульовий механізм транспортного засобу

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к гидравлическим рулевым механизмам тракторов, комбайнов и других транспортных средств. Известен гидравлический рулевой механизм транспортного средства, содержащий жестко соединенные между собой корпусные детали с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, насос-дозатор, выполненный в виде ротора, расположенного в сферической полости и состоящего из дисковой перегородки и двух лопастей, соединенных между собой с образованием шарнира Гука, и четырех рабочих камер переменного объема, причем лопасти закреплены на приводном и ведомом валах, расположенных под углом друг к другу, гидрораспределитель рулевого механизма, выполненный в виде управляющего золотника, установленного в цилиндрической расточке с кольцевыми каналами, промежуточный вал, кинематически связанный с рулевым колесом, приводным валом насоса-дозатора и с управляющим золотником. Недостатками такого рулевого механизма являются возможность затирания и заклинивания сопрягаемых поверхностей распределительной втулки и корпуса под действием усилий рабочей жидкости, действующих на приводную лопасть и передающихся на соединенную с ней распределительную втулку, а также большие объемные потери по уплотнительным пояскам вследствие большого диаметра распределительной втулки, вызванного соосным расположением в ней управляющего золотника и промежуточного вала. В основу настоящего изобретения поставлена задача усовершенствования гидравлического рулевого механизма транспортного средства, в котором управляющий золотник вынесен из зоны воздействия на него усилий со стороны рулевого колеса и насос-дозатора, что предотвращает возможность его затирания и заклинивания, позволяет уменьшить радиальные размеры и упростить конструкцию, вследствие его повышается надежность, уменьшаются объемные потери и увеличивается КПД, снижается стоимость изготовления и расширяются сферы применения. Поставленная задача решается тем, что в гидравлическом рулевом механизме транспортного средства, содержащем жестко соединенные между собой корпусные детали с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, насос-дозатор, выполненный в виде ротора, расположенного в сферической полости и состоящего из дисковой перегородки и двух лопастей, соединенных между собой с образованием шарнира Гука, и четырех рабочих камер переменного объема, причем лопасти закреплены на приводном и ведомом валах, расположенных под углом друг к другу, гидрораспределитель рулевого механизма, выполненный в виде управляющего золотника, установленного в цилиндрической расточке с кольцевыми каналами, промежуточный вал, кинематически связанный с рулевым колесом, приводным валом насоса-дозатора и с управляющим золотником, согласно изобретению, управляющий золотник установлен о цилиндрической расточке, выполненной в корпусной детали эксцентрично и параллельно оси приводного вала насоса-дозатора, причем золотник связан с приводным валом насоса-дозатора и промежуточным валом рычагом, установленным с возможностью углового перемещения на подвижной втулке, установленной с возможностью ограниченного углового и осевого перемещения на соосно состыкованных концах промежуточного вала и приводного вала наcocaдозатора, а на плоских гранях рычага закреплены две плоские пружины, контактирующие с ограничителем нейтрального положения, закрепленным на корпусной детали. При этом на одном конце подвижной втулки могут быть выполнены продольные пазы с возможностью шлицевого сопряжения с промежуточным валом, а на другом наклонные пазы с возможностью винтового сопряжения с приводным валом насоса-дозатора. Установка управляющего золотника в цилиндрической расточке, которая выполнена эксцентрично и параллельно оси приводного вала насоса-дозатора позволяет исключить действие на управляющий золотник радиальных и осевых усилий со стороны приводного вала насоса-дозатора и рулевого колеса, тем самым предотвратить его затирание и заклинивание, уменьшить его радиальные размеры и за счет этого уменьшить утечки рабочей жидкости, а также упростить конструкцию самого управляющего золотника и конструкцию рулевого механизма в целом. Кинематическая связь управляющего золотника с приводным валом насоса-дозатора и с промежуточным валом, выполненная в виде рычага, закрепленного на подвижной втулке, которая установлена на соосно состыкованных концах промежуточного вала и приводного вала насосадозатора с возможностью ограниченного углового и осевого перемещения позволяет осуществить кинематическую связь отдельно расположенного управляющего золотника с рулевым колесом и с насосом-дозатором. Установка на корпусе устройства ограничителя нейтрального положения распределительного устройства механизма и закрепление на боковых гранях рычага двух плоских пружин с возможностью их контакта в нейтральном положении управляющего золотника с ограничителем нейтрального положения позволяют установку управляющего золотника в нейтральном положении и удержание его в этом положении при отсутствии внешних воздействий со стороны рулевого колеса транспортного средства. Соединение подвижной втулки с промежуточным валом посредством шлицевого сопряжения, а с приводным валом - посредством винтового сопряжения позволяет трансформировать угловое движение рулевого колеса в осевое перемещение управляющего золотника, обеспечивая функционирование устройства. Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен продольный разрез рулевого механизма, на фиг.2 разрез А - А на фиг.1. Гидравлический рулевой механизм содержит две корпусные детали 1 и 2, жестко скрепленные между собой, с каналами подвода и отвода рабочей жидкости. В корпусных деталях 1 и 2 выполнена общая сферическая полость с центром, лежащим в плоскости разъема. В каждой корпусной детали выполнены цилиндрические расточки, оси которых пересекаются в центре сферической полости под углом друг к другу. В сферической полости размещен ротор насоса-дозатора, состоящий из дисковой перегородки 3 и двух лопастей - приводной 4 и ведомой 5, расположенных по обе стороны дисковой перегородки 3 с образованием универсального шарнира Гука. Шарнирное соединение дисковой перегородки 3 с лопастями образовано посредством диаметрально расположенных цилиндрических выступов 6 на лопастях, входящих в сопряжение с ответными проушинами в виде расточек на дисковой перегородке 3 и расположенных крестообразно по обе стороны дисковой перегородки 3. Приводная лопасть 4 закреплена на приводном валу 7 насоса-дозатора, а ведомая лопасть 5 - на ведомом валу 8, установленных в цилиндрических расточках корпусов. Дисковая перегородка 3 делит сферическую полость на два отсека, а каждая лопасть делит отсек на две камеры, образуя четыре камеры переменного объема, две из которых 9 и 10, образованные приводной лопастью 4, показаны на чертеже, а две другие, образованные ведомой лопастью 5, на чертеже не видимы. На поверхности сферической полости выполнены четыре распределительных окна, два из которых 11 и 12, расположенные по одну сторону вертикальной плоскости механизма, показаны на чертеже условно, а два других окна не видимы. В корпусе 1 параллельно цилиндрической расточке под приводной вал 7 насос-дозатора выполнена другая цилиндрическая расточка, в которой установлен управляющий золотник 13. Управляющий золотник 13 имеет осевой канал 14 и радиальные отверстия 15 и 16, а на внешнем торце золотника 13 выполнен хвостовик 17. В корпусе 1 выполнены подводные и отводные каналы. По каналу 15 и его продолжению 18а рабочая жидкость от насоса 19 подводится к управляющему золотнику, а по каналу 20 - сливается в гидробак 21. Каналами 22 и 23 рулевой механизм сообщается с гидроцилиндром 24 поворота колеса транспортного средства. Каналы 25 и 26 сообщают управляющий золотник 13 с распределительными окнами Т1 и 12 насоса-дозатора. В крышке 27, закрепленной к торцу корпусной детали 1, соосно приводному валу 7 насосадозатора размещен промежуточный вал 28, который внешним концом соединен с рулевым колесом /на чертеже не показанном/, а другим концом соединен с приводным валом 7 при помощи призматического выступа 29, выполненном на торце и входящем в ответный паз 20 /фиг.2/ на торце приводного вала 7, причем паз 30 имеет форму двухстороннего раструба. На сопряженных концах приводного вала 7 и промежуточного вала 28 установлена подвижная втулка 31, на которой с возможностью углового перемещения установлен рычаг 32. Соединение подвижной втулки 31 с промежуточным валом 28 осуществляется при помощи шлицевого сопряжения, выполненного, например, в виде продольного паза на втулке и выступа или штифта 33, установленного на промежуточном валу 28. Соединение подвижной втулки 31 с приводным валом 7 насоса-дозатора осуществляется при помощи винтового сопряжения, выполненного, например, в виде винтового паза на втулке и ответного выступа или штифта 34 на приводном валу 7. Рычаг 32 на подвижной втулке 31 соединен с хвостовиком 17 управляющего золотника 13. На торце корпуса 1 или на крышке 27 закреплен ограничитель нейтрального положения 35, плоские грани которого в нейтральном положении совпадают с плоскими гранями рычага 32. На плоских гранях рычага 32 закреплены две пластинчатые пружины 36 и 37, одновременно опирающиеся свободными концами на плоские грани ограничителя 35 и рычага 32. В корпусной детали 1 встроен обратный клапан 33, соединяющий нагнетательный 18 и сливной 20 каналы. Гидравлический рулевой механизм работает следующим образом. В нейтральном положении, когда на механизм нет воздействия со стороны рулевого колеса, рабочая жидкость от насоса 19 по каналу 18 поступает в полость кольцевой расточки в корпусе и через отверстия 15, осевой канал 14, отверстия 16, канал 20 сливается в гидробак 21. Другие каналы при этом перекрыты управляющим золотником. При повороте промежуточного вала 28 рулевым колесом подвижная втулка 31 благодаря винтовому сопряжению 34 переместится в осевом направлении, например, вправо по чертежу. Соответственно с ней переместится рычаг 32 и управляющий золотник 13, соединенный хвостовиком 17 управляющего золотника 13 с рычагом 32. При смещении управляющего золотника 13 совместно с рычагом 32 вправо пластинчатая пружина 37 теряет контакт с ограничителем 35, оставаясь в контакте с плоскостью рычага 32, а пружина 36, оставаясь в контакте с ограничителем 35, изгибается, усилие ее деформации, направленное в сторону, противоположную смещению и стремящееся возвратить рычаг 32 и управляющий золотник 13 в нейтральное положение, возрастает. При смещении вправо управляющего золотника 13 рабочая жидкость из насоса 19 по каналу 18 поступает в канал 25 и к распределительным окнам, например, 11 и 12 насоса-дозатора, вращая ротор и приводной вал 7 в том же направлении, что и промежуточный вал 28 с некоторым запаздыванием во вращении, благодаря чему каналы открыты и обеспечивается поступление рабочей жидкости к насосу-дозатору. При вращении ротора объем рабочих камер изменяется от минимального, например, 9 до максимального 10 и наоборот. Вытесняемая насосом-дозатором рабочая жидкость через другие распределительные окна поступает по каналам 26 и 23в, например, штоковую полость гидроцилиндра 24, а вытесняемая из бесштоковой полости по каналу 22 и 20 сливается в гидробак 21. Вращение ротора насосадозатора и приводного вала 7 благодаря винтовому сопряжению 34 возвращает подвижную втулку 31 в исходное положение, а усилие пружины 36 способствует установке управляющего золотника 13 строго в нейтральном положении, при котором все каналы, за исключением сливного 20, перекрываются. При повороте рулевого колеса в другую сторону управляющий золотник 13 смещается влево, рабочая жидкость от насоса по каналам 18, 18а и 26 поступает в другие распределительные окна, а вытесняемая из насос-дозатора жидкость через распределительные окна 11 и 12 по каналам 25 и 22 поступает в бесштоковую полость гидроцилиндра 24. Вытесняемая рабочая жидкость из штоковой полости по каналам 23 и 20 сливается в гидробак. Возвращение в нейтральное положение управляющего золотника 13 происходит аналогичным образом, как и при его перемещении вправо. В нестандартных условиях, при неработающем насосе 19 подача рабочей жидкости в полости гидроцилиндра 24 осуществляется путем вращения насоса-дозатора вручную. При этом к рулевому колесу прикладывается большой крутящий момент, который необходим для создания в нагнетательных полостях насоса-дозатора давления рабочей жидкости, способное преодолеть усилие сопротивления повороту транспортного средства. Усилие от рулевого колеса передается на промежуточный вал 28, а от него через призматический выступ 29, грани раструбного паза 30 и приводной вал 7 на ротор насоса-дозатора, минуя элементы кинематической связи, такие, как подвижная втулка 31 с рычагом 32 и управляющий золотник 13, который в таком случае находится в крайнем левом или в крайнем правом положениях вследствие того, что грани призматического выступа 29 контактируют с гранями раструбного паза 30, а промежуточный вал 28 повернут по отношению к приводному валу 7 на угол, равный половине угла раструбного паза.