распределитель гидравлического усилителя рулевого управления транспортного средства

Формула изобретения

1. Распределитель гидравлического усилителя рулевого управления транспортного средства, включающий корпус, в полость которого выходят каналы для подвода и слива рабочей жидкости, а также каналы для соединения с рабочими камерами гидроусилителя, размещенную в нем гильзу, охватывающую выходной вал и имеющую каналы для подвода рабочей жидкости к рабочим кромкам распределителя и к каналам, выходящим в рабочие камеры гидроусилителя, выходной вал, являющийся продолжением винта рулевого механизма, с осевым отверстием и рядом сквозных радиальных цилиндрических отверстий по окружности, входной вал с осевым отверстием и рядом радиальных цилиндрических отверстий по окружности, размещенный в осевом отверстии выходного вала и соединенный с последним с возможностью ограниченного относительного углового перемещения и связанный с ним торсионом, причем дросселирующие щели распределителя образованы пересекающимися кромками выполненных с угловым смещением радиальных отверстий выходного и входного валов, отличающийся тем, что в входном и выходном валах выполнены по два поперечных противоположно расположенных сквозных паза с плоскими поверхностями, в которых установлены сегментные упоры, прямолинейными поверхностями опирающиеся без зазора на опорные поверхности пазов выходного вала и имеющие зазор относительно опорных поверхностей пазов входного вала, а радиусными поверхностями сопряженные с внутренней поверхностью гильзы, соединяя входной вал с выходным валом с возможностью их ограниченного относительного углового перемещения.

2. Распределитель по п.1, отличающийся тем, что в осевом отверстии входного вала установлена промежуточная втулка, имеющая на одном конце параллельные противоположные лыски и ряд радиальных чередующихся сквозных и глухих отверстий по окружности, кромки которых пересекаются с кромками сквозных отверстий входного вала и образуют дополнительный контур дросселирующих щелей распределителя.

3. Распределитель по п.2, отличающийся тем, что во входном валу выполнены дополнительно два поперечных противоположно расположенных сквозных паза, в которых размещены вкладыши, зафиксированные на промежуточной втулке посредством шариковых шпонок и разделяющие полость каждого паза на две камеры, а в выходном валу напротив каждой камеры выполнены радиальные каналы, соединяющие эти камеры попарно с рабочими камерами гидроусилителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно для использования в рулевых механизмах с усилителем.

Известен распределитель гидравлического усилителя рулевого управления транспортного средства, размещенный в корпусе с каналами для подвода и слива рабочей жидкости, включающий в себя соединенные с возможностью относительно углового перемещения и связанные торсионом входной вал и выходной вал. Дросселирующие щели при этом образованы взаимно пересекающимися продольными пазами, расположенными на внутренней цилиндрической поверхности выходного вала и наружной поверхности входного вала. Торсион установлен между входным валом и выходным валом так, что штифт, соединяющий торсион и выходной вал, установлен с зазором в выемке, выполненной во входном валу, что обеспечивает необходимое относительное угловое перемещение входного и выходного валов для включения распределителя (патент СССР N 1019997).

Недостатком такого распределителя является отсутствие следящего действия по давлению, а также сложность изготовления продольных пазов с необходимой точностью.

Известен также распределитель гидравлического усилителя рулевого управления транспортного средства, в котором дросселирующие щели образованы симметрично расположенными по окружности радиальными каналами, выполненными как в роторе (входном валу), так и в гильзе (выходном валу). Особенностью конструкции является наличие реактивных камер с цилиндрическими плунжерами, расположенных в поперечных цилиндрических отверстиях ротора (Бахмутский М.М. , Каплин В. И, Тенденции развития автомобильных рулевых механизмов с гидравлическим усилителем. М. НИИНавтопром, 1986, с.10).

Недостатком этого распределителя являются большие размеры, так как для расположения реактивных камер диаметр ротора должен быть достаточно большим.

Задачей данного изобретения является создание распределителя с более технологичной конструкцией, уменьшенными габаритами и одновременно с улучшенными характеристиками по следящему действию по давлению.

Распределитель гидравлического усилителя рулевого управления транспортного средства, как изобретение, решающее поставленную задачу, содержит корпус, в полость которого выходят каналы подвода и слива рабочей жидкости, а также каналы для соединения с рабочими камерами гидроусилителя, гильзу с гидравлическими каналами, охватывающую выходной вал и закрепленную на нем неподвижно, выходной вал, являющийся продолжением винта рулевого механизма, с осевым отверстием и рядом сквозных радиальных цилиндрических отверстий по окружности, а также продольными проточками на наружной поверхности, входной вал с осевым отверстием и рядом сквозных радиальных отверстий по окружности, размещенный в осевом отверстии выходного вала, промежуточную втулку с осевым отверстием и рядом радиальных чередующихся сквозных и глухих отверстий по окружности, имеющую на одном конце две взаимно параллельные лыски и размещенную в осевом отверстии входного вала, и торсион, проходящий через осевые отверстия промежуточной втулки, входного и выходного валов и закрепленный одним концом во входном валу, а другим - в выходном валу. Промежуточная втулка и выходной вал соединены между собой неподвижно, а входной вал имеет возможность ограниченного углового перемещения относительно промежуточной втулки и выходного вала. Такое соединение обеспечено посредством установки двух сегментных упоров в противоположно расположенных поперечных сквозных пазах, выполненных в выходном и входном валах. При этом каждый упор своей прямолинейной поверхностью опирается без зазора на поверхности паза выходного вала и поверхность, образованную лыской промежуточной втулки, и имеет зазор относительно поверхностей паза входного вала, обеспечивающий необходимое угловое перемещение последнего относительно промежуточной втулки и выходного вала. Сегментной же поверхностью каждый упор опирается без зазора на внутреннюю цилиндрическую поверхность гильзы, охватывающей выходной вал. Кроме того, во входном валу выполнены еще два поперечных противоположно расположенных сквозных паза, в которых установлены вкладыши с плоскими боковыми и радиусными верхней и нижней поверхностями, каждый из которых установлен без зазора относительно внутренней цилиндрической поверхности осевого отверстия выходного вала, наружной цилиндрической поверхности промежуточной втулки и двух боковых поверхностей паза входного вала. Вкладыши зафиксированы от перемещения на промежуточной втулке посредством шариковых шпонок и разделяют каждый паз на две герметичные камеры. На входном валу напротив каждой камеры выполнены радиальные сквозные каналы, выходящие в продольные проточки, соединяющие камеры попарно с рабочими камерами гидроусилителя.

Основной контур дросселирующих щелей распределителя образован пересекающимися кромками радиальных сквозных отверстий, выполненных по окружности на выходном и входном валах, причем отверстия выходного вала и втулки имеют угловое смещение относительно отверстий входного вала. Дополнительный контур распределителя образован пересекающимися кромками радиальных сквозных отверстий входного вала и глухих и сквозных отверстий промежуточной втулки. При этом сквозные радиальные отверстия втулки связаны с полостью слива рабочей жуткости. Такая конструкция распределителя, имеющего основой и дополнительный контуры дросселирующих щелей, а также реактивные камеры, выполненные в пазах входного вала и гидравлическими каналами попарно соединенные с рабочими камерами гидроусилителя, позволяет, не увеличивая габаритных размеров, улучшить характеристики распределителя по пропускной способности и следящему действию по давлению в системе гидроусилителя рулевого управления, а вследствие применения радиальных цилиндрических отверстий для образования дросселирующих щелей является технологичной.

Принцип действия распределителя согласно данному изобретению поясняется с помощью нижеперечисленных фигур чертежей:

фиг. 1 - продольный разрез рулевого механизма с гидроусилителем; фиг.2 - разрез по линии А-А на фиг.1; фиг.3 - разрез по линии Б-Б на фиг.1; фиг.4 - разрез на линии В-В на фиг.1; фиг.5 - разрез по линии Г-Г на фиг.3; фиг.6 - разрез по линии Д-Д на фиг.4.

Распределитель гидравлического усилителя рулевого управления транспортного средства имеет корпус 1, в полости 2, 3, 4 и 5 которого выходят каналы 6 и 7 подвода и слива рабочей жидкости, а также каналы 8 и 9 для соединения с рабочими камерами 10 и 11 гидроусилителя, установленный на картере 12 рулевого механизма, в котором поршень 13, выполненный заодно с рейкой 14 и шариковой гайкой 15 посредством уплотнения 16 разделяет картер 12 на две рабочие камеры 10 и 11 и рейкой 14 кинематически связан с зубчатым сектором 17, а шариковой гайкой 15 - с винтом 18 рулевого механизма, входной вал 19 распределителя - с осевым отверстием 20, установленный одним концом в осевом отверстии 21 выходного вала 22, являющегося продолжением винта 18 рулевого механизма, а другим опирающийся на подшипник 23 в корпусе 1 распределителя, промежуточную втулку 24 с осевым отверстием 25 и двумя взаимопараллельными лысками 26 на одном конце, размещенную в осевом отверстии 20 входного вала, гильзу 27, охватывающую выходной вал 22 и имеющую на наружной поверхности кольцевые проточки 28, 29 и 30 и радиальные каналы 31, 32 и 33, выходящие в эти проточки, причем проточки 28, 29 и 30 расположены в зонах полостей 2, 4 и 5 корпуса 1 распределителя соответственно, торсион 34, проходящий через осевые отверстия 20, 21 и 25 входного вала 19, выходного вала 22 и промежуточной втулки 24 соответственно и закрепленный во входном 19 и выходном 22 валах штифтами 35 и 36. Во входном валу 19 по окружности выполнен ряд сквозных радиальных отверстий 37, 38 и каналов 39, 40, в выходном валу - соответствующий ряд каналов 41, 42 и сквозных радиальных отверстий 43, 44, а в промежуточной втулке 24 - ряд чередующихся сквозных 45 и глухих 46 радиальных отверстий. Отверстия 41, 42 выходного вала 22 и отверстия 45, 46 промежуточной втулки 24 выполнены с угловым смещением относительно отверстий 37, 38 входного вала 19. Пересекающиеся кромки отверстий 43, 44 выходного вала 22 и отверстий 37, 38 входного вала 19 образуют основной контур дросселирующих щелей распределителя. Пересекающиеся же кромки отверстий 45, 46 промежуточной втулки 24 и отверстий 37, 38 входного вала 19 образуют дополнительный контур дросселирующих щелей распределителя. Основной и дополнительный контуры распределителя связаны между собой каналами 39, 40 входного вала 19.

Отверстия 43 выходного вала 22 расположены напротив радиальных каналов 31 и гильзы 27 и соединены ими с полостью 2 и с каналом 6 подвода рабочей жидкости в корпусе 1. Отверстия 44 выходного валя 22 посредством каналов 40 входного вала 19 и сквозных отверстий 45 промежуточной втулки 24 связаны с осевыми отверстиями 25 и 20 промежуточной втулки 24 и входного вала 19 соответственно и через каналы 47 входного вала 19 - с полостью 3 и с каналом 7 слива рабочей жидкости в корпусе 1. Отверстия 37, 38 входного вала 19 каналами 41, 42 выходного вала 22, каналами 32, 33, проточками 29, 30 гильзы 27 связаны с полостями 4 и 5 корпуса 1, а каналами 8, 9 корпуса 1 - с рабочими каморами 10, 11 гидроусилителя соответственно.

Входной 19 и выходной 22 валы имеют по два поперечных противоположно расположенных сквозных паза 48, 49 соответственно, в которых установлены сегментные упоры 50. Каждый упор 50 своей прямолинейной поверхностью 51 опирается без зазора на поверхности 52 паза 49 выходного вала 22 и на плоскую поверхность лыски 26 промежуточной втулки 24, а между поверхностью паза 48 входного вала 19 и поверхностью 51 упора 50 имеется зазор "H". Сегментной же поверхностью 53 каждый упор 50 опирается без зазора на внутреннюю цилиндрическую поверхность гильзы 27, охватывающей выходной вал 22. Гильза 27 зафиксирована от проворота относительно упоров 50 шариком 54. При вращении упоры 50 соединяют выходной вал 22, промежуточную втулку 24 и гильзу 27 неподвижно между собой, а входной вал 19 за счет наличия зазора "H" имеет возможность ограниченного углового перемещения относительно выходного вала 22, промежуточной втулки 24 и гильзы 27.

Кроме этого, во входном валу 19 имеются еще два поперечных противоположно расположенных сквозных паза 55, в которых установлены вкладыши 56 с плоскими боковыми 57, 58 и радиусными верхней 59 и нижней 60 поверхностями. На радиусных поверхностях 59 каждого вкладыша 56 выполнены проточки 61. Вкладыши 56 установлены в пазах 55 без зазора относительно внутренней цилиндрической поверхности осевого отверстия 21 выходного вала 22, наружной цилиндрической поверхности промежуточной втулки 24 и двух боковых поверхностей 62 пазов 55 входного вала 19 и зафиксированы на поверхности промежуточной втулки 24 шариковыми шпонками 63, разделяя каждый на две герметичные камеры 64, 65, заключенные между боковыми поверхностями 58 вкладышей 56, внутренней цилиндрической поверхностью осевого отверстия 21 выходного вала 22, наружной цилиндрической поверхностью промежуточной втулки 24 и внутренними поверхностями паза 55. При этом в выходном валу 22 напротив одной из камер 64 выполнен радиальный канал 66, а напротив одной из камер 65 - радиальный канал 67. В выходном валу 22 напротив проточки 61 одного вкладыша 56 выполнен радиальный канал 68, связанный проточкой 61 с камерой 65, а напротив проточки 61 другого вкладыша 56 выполнен радиальный канал 69, связанный проточкой 61 с камерой 64.

Каналы 66 и 69 выходят в продольные проточки 70, выполненные на наружной поверхности выходного вала 22, а каналы 67 и 68 в аналогичные продольные проточки 71.

Проточками 70 и 71 камеры 64 и 65 попарно соединяются с каналами 41 и 42 выходного вала 22, и далее через каналы 32 и 33 гильзы 27, полости 4 и 5, каналы 8 и 9 корпуса 1 - с рабочими камерами 10 и 11 гидроусилителя соответственно.

При отсутствии какого-либо воздействия на рулевое колесо входной вал 19 удерживается в нейтральном положении посредством торсиона 34. В этом положении рабочая жидкость от входного отверстия в корпусе 1 по каналу 6 подвода поступает в полость 2 и через каналы 31 гильзы 27 подается к отверстиям 43 выходного вала 22 и далее через каналы 39 входного вала 19 к отверстиям 46 промежуточной втулки 24, откуда часть рабочей жидкости поступает в отверстия 37, а другая часть - в отверстия 38 входного вала 19. Кроме того, в отверстия 37 и 38 рабочая жидкость поступает и непосредственно из отверстий 43 выходного вала 22. Далее из отверстия 37 рабочая жидкость попадает через каналы 41 в проточки 70 выходного вала 22, каналы 32 гильзы 27, полость 4 корпуса 1 и через канал 8 - в рабочую камеру 10 гидроусилителя. Одновременно с этим из отверстия 38 рабочая жидкость через каналы 42, проточки 71 выходного вала 22, каналы 33 гильзы 27, полость 5 и каналы 9 корпуса 1 попадает в рабочую камеру 11 гидроусилителя.

Кроме того, часть жидкости из отверстий 37, 38 поступает в отверстия 45 промежуточной втулки 24 либо непосредственно, либо через отверстия 44 выходного вала 22 и каналы 40 входного вала 19. Из отверстий 45 жидкость поступает в осевое отверстие 25 промежуточной втулки 24, осевое отверстие 20 входного вала 19 и через каналы 47 входного вала 19 - в сливную полость 3 корпуса 1, откуда через канал 7 жидкость поступает в сливное отверстие. При этом в нейтральном положении входного вала 19 обеспечивается равенство давлений в рабочих камерах 10 и 11 гидроусилителя, а также в связанных с ними камерах 64, 65 входного вала 19.

Когда водитель поворачивает рулевое колесо вправо, входной вал 19 поворачивается относительно выходного вала 22, промежуточной втулки 24 и гильзы 27. Это приводит к увеличению перекрытия отверстий 43 и 37 выходного вала 22 и входного вала 19, а также отверстий 46 и 37 промежуточной втулки 24 и входного вала 19 и к уменьшению перекрытия отверстий 45 и 37 промежуточной втулки 24 и входного вала 19 и отверстий 44 и 37 выходного вала 22 и входного вала 19 соответственно. Одновременно с этим уменьшается перекрытие отверстий 43 и 38 выходного вала 22 и входного вала 19, отверстий 46 и 38 промежуточной втулки 24 и входного вала 19 и увеличивается перекрытие отверстий 45 и 38 промежуточной втулки 24 и входного вала 19 и отверстий 44 и 38 выходного вала 22 и входного вала 19.

В результате этого полость 2 нагнетания через каналы 31 гильзы 27, отверстия 43 выходного вала 22, каналы 39 входного вала 19, отверстия 46 промежуточной втулки 24, отверстия 37 входного вала 19, каналы 41, проточки 70 выходного вала 22, каналы 32 гильзы 27, полость 4 и канал 8 корпуса 1 соединяется с рабочей камерой 10 гидроусилителя. А рабочая камера 11 через каналы 9, полость 5 корпуса 1, каналы 33 гильзы 27, проточки 71, каналы 42 выходного вала 22, отверстия 38 входного вала 19, отверстия 44 выходного вала 22, каналы 40 входного вала 19, отверстия 45, осевое отверстие 25 промежуточной втулки 24, осевое отверстие 20, каналы 47 входного вала 19 соединяется со сливной полостью 3. Тем самым поршень 13 приводится в движение в направлении, обеспечивающем поворот управляемых колес вправо. Следящее действие по давлению осуществляется следующим образом. Рабочая жидкость под давлением из проточек 70 по каналу 66, а также по каналу 69 и проточке 61 поступает в камеры 64. А так как давление жидкости в камерах 64 становится большим, чем в камерах 65, то оно оказывает сопротивление повороту входного вала 19.

Принцип действия распределителя при повороте рулевого колеса влево подобен описанному выше, но в этом случае рабочая жидкость под давлением поступает в рабочую камеру 11, что приводит поршень 13 в движение в направлении, обеспечивающем поворот управляемых колес влево. Рабочая камера 10 соединяется со сливной полостью 3.