Гідравлічний рульовий механізм транспортного засобу

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано при создании рулевых механизмов колесных и других транспортных средств. Известен гидравлический рулевой механизм [1], содержащий насос-дозатор героторного типа жестко закрепленный к торцу корпуса гидрораспределителя рулевого механизма, в котором выполнены подводные, отводные и управляющие кольцевые каналы, а в цилиндрической расточке с небольшим зазором установлена распределительная втулка с распределительными окнами, в которой соосно также с небольшим зазором установлен управляющий золотник, связанный с последней гибкой кинематической связью с возможностью ограниченного поворота относительно распределительной втулки, а также кинематически связанный с рулевым колесом жесткой кинематической связью и с ротором насос-дозатора карданной передачей. Недостатки такого рулевого механизма заключаются в сложности конструкции насос-дозатор героторного типа, имеющего две высокоточные профильные поверхности статора и ротора, а также в наличии карданной передачи, осуществляющей кинематическую связь ротора насос-дозатора с распределительным устройством. Сложная конструкция также распределительного устройства, имеющего большое количество высокоточных окон и продольных пазов на распределительной втулке и на управляющем золотнике. К числу недостатков относятся также низкая герметичность рабочих камер героторного насос-дозатора вследствие сопряжения профильных поверхностей статора и ротора по линейному контакту указанных поверхностей. Это отрицательно отражается на надежной подаче рабочей жидкости в силовые гидроцилиндры рулевого управления при нестандартной ситуации, например, при буксировании транспортного средства или при отказе основного подающего насоса, когда нагнетание рабочей жидкости в силовые гидроцилиндры рулевого управления осуществляется насос-дозатором вручную с приводом от рулевого колеса, при этом управляющий золотник, передавая большой крутящий момент от рулевого колеса на ротор насос-дозатора через карданную передачу, подвергается воздействию радиальных составляющих усилий передаваемого крутящего момента, что снижает надежность работы таких высокоточных элементов, как управляющий золотник и распределительная втулка, т.е, снижает надежность работы всего механизма. Задачей заявляемого технического решения является создание гидравлического рулевого механизма транспортного средства, в котором достигается улучшение герметизации рабочих камер насос-дозатора, а также устранение неблагоприятного воздействия на управляющий золотник распределительного устройства внешних усилий, передаваемых от рулевого колеса транспортного средства на ротор насос-дозатора, путем применения в качестве насос-дозатора механизма нагнетания, выполненного в виде ротора, размещенного в. сферической полости и состоящего из дисковой перегородки, шарнирно соединенной с двумя лопастями с образованием рабочих камер переменного объема, что позволяет повысить надежность работы механизма, преимущественно в нестандартных (неблагоприятных) ситуациях транспортного средства и упростить конструкцию гидравлического рулевого механизма в целом. В результате решения задачи при внедрении в производство заявленного изобретения снизятся трудозатраты на изготовление рулевых механизмов транспортных средств, повысится надежность их работы и расширится сфера применения. Общими с прототипом существенными признаками, характеризующими данное изобретение являются корпусные детали жестко соединенные между собой и содержащие каналы подвода и отвода рабочей жидкости, насос-дозатор и гидрораспределитель рулевого механизма, кинематически связанные между собой и с рулевым колесом с возможностью автоматическото удержания гидрораспределителя рулевого механизма в нейтральном положении посредством упругой механической связи управляющего золотника и распределительной втулки, и с возможностью ограниченного поворота управляющего золотника относительно распределительной втулки, установленных соосно в цилиндрической расточке корпусной детали. Отличительными признаками по сравнению с прототипом является то, что насос-дозатор выполнен в виде ротора, расположенного в сферической полости и состоящего из дисковой перегородки и двух лопастей, соединенных между собой с образованием универсального шарнира Гука и четырех рабочих камер переменного объема, причем механическая связь приводной лопасти с рулевым колесом осуществляется через промежуточный вал, кинематически связанный с управляющим золотником и распределительной втулкой посредством упругой механической связи с возможностью ограниченного угла поворота. Другими отличительными признаками является то, что на торце промежуточного вала выполнен выступ в виде призматической шпонки, входящей в паз на торце оси приводной лопасти, имеющей форму двухстороннего раструба и ограничивающего угол свободного поворота промежуточного вала относительно приводной лопасти, а упругая механическая связь управляющего золотника и распределительной втулки выполнена в виде двух винтовых пружин сжатия с направляющими опорами на торцах, установленных в диаметральных пазах, выполненных на торцах управляющего золотника и распределительной втулки. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез механизма; на фиг. 2 -совпадающее положение сливных отверстий на распределительной втулке и управляющем золотнике; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В 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 выполнена общая сферическая полость с центром, лежащем в плоскости разъема. В каждой корпусной детали под углом друг к другу выполнены цилиндрические расточки, оси которых пересекаются в центре сферической полости. В сферической полости расположен ротор насос-дозатора (см. положительное решение ВНИИГПЭ по заявке №5018430), состоящий из дисковой перегородки 3 и двух лопастей - приводной 4 и ведомой 5, расположенных по обе стороны дисковой перегородки 3 под углом 90° друг к другу с образованием универсального шарнирного соединения Гука. Ведомая лопасть 5 закреплена на ведомой оси 6, а приводная лопасть 4 - на приводной оси 7. Дисковая перегородка 3 делит сферическую полость на два отсека, а каждая лопасть делит отсек на две камеры, образуя в насосе четыре камеры переменного объема. На фиг. 1 показаны две рабочие камеры, расположенные по обе стороны ведомой лопасти 5, одна из которых 8 изображена в положении минимального объема, а другая 9 - в положении максимального объема. Две другие рабочие камеры, расположенные по обе стороны приводной лопасти 4, на чертеже не видимы. В корпусах 1 и 2 на сферической поверхности имеются распределительные окна 10 и 11, в которые, например, подводится рабочая жидкость, и симметрично расположенные другие такие же окна 10а и 11а (не показаны), через которые, например, отводится рабочая жидкость. Со стороны торца приводной лопасти в цилиндрической расточке корпуса 1 размещен гидрораспределитель рулевого механизма, который состоит из управляющего золотника 12, распределительной втулки 13 и приводного вала 14. Распределительная втулка 13 имеет радиальные распределительные окна, выходящие в кольцевые каналы, выполненные в цилиндрической расточке корпуса, и закреплена на оси 7 приводной лопасти 4, например, при помощи штифта 15 входящего в паз 16. Управляющий золотник 12 установлен в отверстие распределительной втулки 13 соосно с ней. На нем имеются продольные распределительные пазы и радиальные распределительные (сливные) отверстия. Распределительная втулка 13 гайкой 17 через упорный подшипник 18 прижата к торцу приводной лопасти 4, а золотник 12 установлен с небольшим осевым зазором между подшипником 18 и торцом приводной оси 7, На торце приводного вала 14 имеется выступ 19 в виде диаметрально расположенной призматической шпонки, входящий в паз 20, выполненный на торце оси 7 приводной лопасти 4, имеющий форму двухстороннего раструба (фиг. 3), а также паз 21, в который входит штифт 22, осуществляя механическую связь приводного вала 14 с управляющим золотником 12. В диаметрально расположенных пазах, выполненных на торцах управляющего золотника 12 и распределительной втулки 13, установлено устройство гибкой кинематической связи между управляющим золотником 12 и распределительной втулкой 13, которое состоит из двух пружин сжатия 23 и 24, заключенных в направляющие опоры 25. Гидравлический рулевой механизм работает следующим образом. При повороте приводного вала 14, например, по часовой стрелке на угол, ограничивающий раструбным пазом 20 (до упора выступа 19 в боковые грани раструбного паза 20), на такой же угол повернется управляющий золотник 12, который связан с приводным валом 14 штифтом 22, входящем в паз 21. Нейтральное положение управляющего золотника по отношению к распределительной втулке нарушится, продольный паз 26 на управляющем золотнике 12 развернется и соединит радиальные распределительные окна 27 и 28 на распределительной втулке 13, которые выходят в нагнетательный 29 и управляющий 30 кольцевые каналы. Рабочая жидкость от подающего насоса 31 поступит в подводной канал 32, который соединяет управляющий кольцевой канал 30 с распределительными окнами 10 и 11 насос-дозатора и в расширяющиеся рабочие камеры. Жидкость, вытесняемая из рабочих камер, объем которых уменьшается, через противоположно расположенные распределительныеокна 10а и 11а, поступает в отводной канал 33 и в гидроцилиндр 34 транспортного средства, а вытесняемая из гидроцилиндра рабочая жидкость поступит в управляющий кольцевой канал 35, через совместившиеся сливные отверстия 36 и 37 (фиг. 2) в кольцевую полость 38, затем по совмещенным пазам 39 в сливной кольцевой коллектор 40 и на влив во внешнюю гидроемкость. Ротор насос-дозатора при этом, повернется на тот же угол, на который был повернут приводной вал 14, а совместно с ротором повернется распределительная втулка 13 и займет нейтральное положение по отношению к управляющему золотнику, при котором подводные и отводные каналы разобщены, а нагнетаемая подающим насосом 31 рабочая жидкость через сливные отверстия 41 и совпадающие с ними в нейтральном положении пазы 42 будет поступать на слив. При повороте приводного вала 14 в другую сторону другой продольный паз 45 на управляющем золотнике соединит распределительные окна 43 и 44 и кольцевые каналы 29 и 35. Нагнетаемая подающим насосом 31 рабочая жидкость поступит в цилиндр рулевого управления, а вытесняемая из цилиндра по каналу 33. через насос-дозатора, по каналу 32 в кольцевой канал 30 и через совпадающие сливные окна 46 и 47 в сливную полость 38 и на слив через сливной кольцевой коллектор 40. При неработающем подающем насосе 31, что возможно в нестандартных ситуациях, например при буксировании транспортного средства или при неисправности насоса 31, насос-дозатор становится нагнетательным насосом, подающем рабочую жидкость под давлением в гидроцилиндр 34. Вращение ротора насос-дозатора в этом случае должно осуществляться вручную с передачей через приводной вал 14 большого крутящего момента, способного создать такое давление рабочей жидкости, которое преодолеет сопротивление повороту колес транспортного средства. В данном устройстве крутящий момент передается на насос через приводной вал 12 минуя высокоточные и установленные с небольшим зазором распределительную втулку 13 и управляющий золотник 12, что повышает надежность работы всего механизма управления. Рабочая жидкость в этом случае поступает к рабочим камерам насоса из гидроемкости через обратный клапан 48. Хорошая и надежная герметизация рабочих камер в таком насосе обеспечивается тем, что уплотнение рабочих камер осуществляется сопряжением сферических поверхностей дисковой перегородки и лопастей с поверхностью сферической полости по большим площадям контакта. По сравнению с прототипом предлагаемый гидравлический рулевой механизм транспортного средства, позволяет не только упростить конструкцию и снизить трудоемкость его изготовления, но также повысить надежность работы в нестандартных ситуациях при неработающем подающем насосе и исключить тем самым аварийную ситуацию всего транспортного средства.