PL175883B1 - Hydrauliczny mechanizm kierowniczy ze zmianą przełożenia - Google Patents

Abstract

1. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy ze zmiana przelozenia, skladajacy sie zasadniczo z zaworu sterujacego 1 pompy sterujacej, przy czym zawór sterujacy posiada sterowany kierownica tlok sterujacy i tuleje sterujaca polaczona mechani- cznie z wirnikiem pompy dozujacej, a tlok sterujacy 1 tuleja sterujaca maja korespondujace ze soba 1 z pompa dozujaca kanaly, zas pompa dozujaca posiada liczne komory wyporowe, sposród których kilka jest stale polaczonych z jednym z przylaczy silownikowych, a pozostale sa polaczone za posrednictwem jed- nostki przelaczajacej z jednym z przylaczy silownikowych lub z przylaczem przewodu powrotnego, znamienny tym, ze stosuje sie pompe dozujaca (10) wylacznie z równolegle usytuowanymi komorami wyporowymi z przewodami (13, 13'), z których jeden lub kilka, lecz maksymalnie jeden mniej niz istniejacych przewo- dów (13), laczy pompe dozujaca (10) bezposrednio z jednym z przylaczy silownikowych (7, 8), a jednostka przelaczajaca (16) jest przyporzadkowana pozostalym przewodom (13'), zas jednostke regulacyjna jednostki przelaczajacej (16) mozna zasilic z jednej strony cisnieniem przed pompa dozujaca (10) w polozenie laczace pompe dozujaca (10) z jednej z przylaczy silownikowych (7, 8), a z drugiej strony, cisnieniem za pomoca dozujaca (10) w polozenie laczace pompe dozujaca (10) z przylaczem przewodu odprowadzajacego (6) lub z przylaczem przewodu doprowadzajacego (5). FIG 1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy hydraulicznego mechanizmu kierowniczego, ze zmianą przełożenia. Takie mechanizmy kierownicze stosowane są szczególnie w pojazdach wolnobieżnych z dużym naciskiem osi.

Tego rodzaju mechanizmy kierownicze są od dawna znane i stosowane w różnych wersjach.

Składają się one głównie ze sterującego zaworu suwakowo - obrotowego i z wypornika planetarnego. Sterujący zawór suwakowo - obrotowy utworzony jest z zewnętrznej, wpasowanej w obudowę tulei sterującej i z wewnętrznego, koncentrycznie usytuowanego tłoka sterującego. Tłok sterujący jest z jednej strony połączony poprzez profil piasty zębatej z kierownicą a z drugiej strony poprzez połączenie kołkowe w stosunkowo ruchomy sposób z tuleją sterującą. Tuleja sterująca jest poprzez połączenie kołkowe i wał napędowy sztywno połączona z kołem zębatym wirnika wypornika obrotowego. Tłok sterujący jest wypośrodkowany względem tulei sterującej przy pomocy elementu sprężynowego. Pokonując siłę tego elementu sprężynowego można w pewnych granicach obracać względem siebie tłok sterujący i tuleję sterującą. Miedzy sterującym zaworem suwakowo-obrotowym a wypornikiem planetarnym istnieje połączenie hydrauliczne poprzez otwory komutatora.

Hydrauliczny mechanizm kierowniczy posiada przyłącza dla przewodu doprowadzającego i przewodu powrotnego i dla dwóch przewodów od siłownika nastawczego.

Powyższe mechanizmy kierownicze odznaczają się dużą różnicą wypieranych objętości płynu przy pracy bez przełożenia w trybie wspomagania i w trybie awaryjnym. Oznacza to jednak, że w przypadku ewentualnej awarii pompy zasilającej, mechanizm kierowniczy natychmiast przełącza się na pracę awaryjną i przez to cała siła potrzebna do skręcania kołami musi być wytworzona ręcznie na kierownicy. Stanowi to zagrożenie bezpieczeństwa, szczególnie w ruchu ulicznym. Dlatego już od dłuższego czasu dąży się do opracowania takich mechanizmów kierowniczych, które w konkretnej sytuacji przejścia z trybu wspomagania na tryb awaryjny automatycznie przełączają na inne przełożenie.

Tak więc znany jest mechanizm kierowniczy z opisu patentowego DE 22 28 531 C2, posiadający możliwość zmiany objętości wspornika na każdy obrót kierownicy.

Ten mechanizm kierowniczy posiada wypornik planetarny z dwoma połączonymi równolegle jednostkami wypomikowymi, których ruchome koła zębate połączone są ze sobą mechanicznie poprzez wałek zębaty. W hydraulicznych przewodach połączeniowych między obydwiema jednostkami wypornikowymi są usytuowane zawory przełączające, które w obecności oleju pod ciśnieniem, a więc w trybie wspomagania łączą obie jednostki wypornikowe, zaś w trybie pracy awaryjnej, a więc w przypadku awarii pompy zasilającej, wyłączają działanie jednej jednostki wypornikowej.

Przez zmniejszenie wypieranej objętości nieuchronnie zwiększa się liczba koniecznych obrotów kierownicą dla osiągnięcia określonego skrętu kół, lecz przy odpowiednim zaprojektowaniu układu kierowniczego, siła potrzebna do skręcania kołami pozostaje w przybliżeniu stała, a przez to jest ona do opanowania przez kierowcę pojazdu.

Jednak nakłady konstrukcyjne, a tym samym nakłady kosztów, są tu dość duże. W związku ze skomplikowaną konstrukcją mechanizm kierowniczy jest wyjątkowo awaryjny, a w związku z tym zagrożenie bezpieczeństwa w ruchu ulicznym nie zostaje zażegnane.

Znanyjest również mechanizm hydrauliczny z opisu patentowego, DE 2140 569, który jest maszyną z tłokiem obrotowym, pracującą w szczególności jako silnik.

Sterujący zawór suwakowo-obrotowy maszyny z tłokiem obrotowym posiada urządzenie przełączające, które wybiórczo łączy co czwarty z dwunastu otworów zaworowych zewnętrznej tulei sterującej z przewodem doprowadzającym lub odprowadzającym. Dzięki temu maszyna z tłokiem obrotowym pracuje w jednym z dwu trybów pracy z obniżoną objętością komory po stronie ciśnieniowej, a co za tym idzie z niższym momentem obrotowym i na zwiększonych obrotach. Urządzenie przełączające uruchamiane jest ręcznie.

Powyższe rozwiązanie jest nieodpowiednie dla mechanizmu kierowniczego, ponieważ ręczne uruchamianie urządzenia przełączającego jest zupełnie nieodpowiednie.

175 883

Poza tym istnieje jeszcze inny czynnik ryzyka wynikający ze stopnia pewności przełączania z trybu wspomagania na tryb awaryjny, a ta zależy od stałej sprawności i niezawodności działania urządzenia przełączającego.

Dlatego celowe jest stworzenie mechanizmu kierowniczego niniejszego typu, który w przypadku pracy awaryjnej przełącza się automatycznie i z dużym bezpieczeństwem na inne przełożenie.

Powyższy cel został osiągnięty w rozwiązaniu, w którym stosuje się pompę dozującą wyłącznie z równolegle usytuowanymi komorami wyporowymi z przewodami, z których jeden lub kilka, lecz maksymalnie jeden mniej niż ilość istniejących przewodów łączy pompę dozującą bezpośrednio z jednym z przyłączy siłownikowych, a jednostka przełączająca jest przyporządkowana pozostałym przewodom, zaś jednostkę regulacyjną jednostki przełączającej można zasilić zjednej strony ciśnieniem przed pompą dozującą w położenie łączące pompę dozującą z jednym z przyłączy siłownikowych, a z drugiej strony, ciśnieniem za pomocą dozującą w położenie łączące pompę dozującą z przyłączem przewodu odprowadzającego lub z przyłączem przewodu doprowadzającego.

Wynalazek usuwa wymienione wady znane ze stanu techniki. Istotną jego zaletą jest duże bezpieczeństwo przełączania na inne przełożenie. W związku z istnieniem kilku jednostek przełączających nie ma większego znaczenia, gdy ewentualnie ulegnie awarii jedna jednostka przełączająca, ponieważ w tym przypadku inne jednostki przełączające również gwarantują zmianę przełożenia, nawet jeśli nie jest ono optymalne.

Wynalazek jest poniżej bliżej objaśniony na podstawie trzech przykładów wykonania przedstawionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszy przykład wykonania wynalazku z mechanizmem kierowniczym z przepływem otwartym w położeniu neutralnym, a fig. 2 - drugi przykład wykonania z mechanizmem kierowniczym w wersji open-center, fig. 3 - trzeci przykład wykonania z mechanizmem kierowniczym w wersji open-center.

Dla lepszej przejrzystości obwód hydrauliczny przedstawiono w sposób uproszczony; składa się on zasadniczo ze zbiornika 1, pompy zasilającej 2, mechanizmu kierowniczego 3 oraz siłownika nastawczego 4 działającego na koła pojazdu. Mechanizm kierowniczy 3 posiada przyłącze przewodu doprowadzającego 5, przyłącze przewodu powrotnego 6 i dwa przyłącza siłownikowe 7 i 8. Głównymi elementami mechanizmu kierowniczego 3 są zawór sterujący 9 i pompa dozująca 10 działająca według zasady z zewnętrznym pierścieniem z przykładowo siedmiu zębów i z jednym wirnikowym kołem zębatym wtedy z sześciu zębów. Zawór sterujący 9 jest umieszczony w obudowie i posiada jak wiadomo wewnętrzny, sterowany kierownicą 11 tłok sterujący i zewnętrzną, połączoną mechanicznie z wirnikiem pompy dozującej 10 tuleją sterującą. Tłok sterujący i tuleja sterująca są usytuowane koncentrycznie względem siebie i pokonując siłę sprężyny mogą obracać się w ograniczonym zakresie. Tłok sterujący posiada sześć równomiernie usytuowanych na obwodzie, równolegle działających przewodów 12, mających połączenie zjednej strony z przyłączem przewodu doprowadzającego 5 a z drugiej strony z wejściem pompy dozującej 10, oraz łącznie sześć przewodów 13 i 13', mających połączenie z jednej strony z wyjściem pompy dozującej 10 a z drugiej strony z przyłączem siłownikowym 7 lub 8. Sześć przewodów 12 tworzy - współdziałając z kanałami tulei sterującej sześć regulowanych dławików wejściowych 14. Od przyłącza przewodu doprowadzającego 5, przed dławikami wejściowymi 14 zaworu sterującego 9 odgałęzia się ścieżka zwarciowa do przyłącza przewodu odprowadzającego 6, w której znajduje się dławik zwarciowy 15 zachowujący się odwrotnie proporcjonalnie do dławików wejściowych 14.

W pierwszym przykładzie wykonania zgodnie z fig. 1 trzy przewody 13 prowadzą bezpośrednio do danego przyłącza siłownikowego 7 lub 8. W trzech innych przewodach 13' umieszczono po jednej sterowanej z zewnątrz jednostce przełączającej 16. Jednostka przełączająca 16 ma przeważnie postać zaworu 3/2-drogowego z drugim połączeniem na wyjściu z przyłączem odprowadzającym 6 lub doprowadzającym 5. Jednostka przełączająca 16 posiada hydrauliczną jednostkę regulacyjną, która zjednej strony ma połączenie z przewodem doprowadzającym położonym przed pompą dozującą 10, zaś z drugiej strony z przewodami 13 i 13' położonymi za pomocą dozującą 10. Z uwagi na dużą średnicę ciśnień

175 883 jednostka regulacyjna zaworu przełączającego 16 jest korzystnie połączona z jednym z przewodów 13.

Jednostki przełączające mogą współdziałać w zwykły sposób także z innymi rodzajami jednostek regulacyjnych, na przykład każdorazowo z jedną elektryczną jednostką regulacyjną.

W połączonym z przewodem 13 przewodzie sterującym jednej lub kilku jednostek przełączających 16 istnieje również możliwość umieszczenia po jednym sterowanym z zewnątrz zaworze odcinającym, przez co kierowca pojazdu przez zablokowanie pojedynczych jednostek przełączających 16 będzie mógł zaprogramować zgodnie z zapotrzebowaniem przełożenie przy przełączaniu z trybu wspomaganego na tryb awaryjny.

W drugim przykładzie wykonania zgodnie z fig. 2 jednostka przełączająca 16 jest umieszczona poza odcinanymi przewodami 13' w taki sposób, że po stronie wejściowej przewód zbiorczy 17 prowadzi do jednego lub kilku przewodów 13' a po stronie wyjściowej istnieje wybiórczo każdorazowo jedno połączenie z jednym z przyłączy siłownikowych 7 lub 8 lub z przyłączem przewodu odprowadzającego 6.

Strona wyjściowa zamiast z przyłączem przewodu powrotnego 6 może być także połączona z przyłączem przewodu doprowadzającego 5. Jednostka regulacyjna jednostki przełączającej 16 jest z jednej strony połączona z przewodem doprowadzającym przed pompą dozującą 10 a z drugiej strony z jednym z przewodów 13 lub 13' za pomocą dozującą 10. Również tu można umieścić inne typy jednostek regulacyjnych. W każdym przewodzie 13' znajduje się zawór zwrotny 18 usytuowany za odgałęzieniem prowadzącym do jednostki przełączającej 16, który otwiera się w kierunku danego przyłącza siłownikowego 7 lub 8.

Jak widać na fig. 3, celowe jest również umieszczenie w miejsce poszczególnych zaworów zwrotnych 18 jednego zaworu zwrotnego 19 odpowiedzialnego za wszystkie przewody 13'. Jako jednostki przełączającej 16' używa się tu 2/2-drogowego zaworu, którym można znowu sterować w różny sposób.

Przy nieuruchomionym mechanizmie kierowniczym 3 tuleja sterująca i tłok sterujący zaworu sterującego 9 znajdują się w położeniu neutralnym, tak że wszystkie sześć dławików wejściowych 14 jest zamkniętych, a dławik zwarciowy 15 jest otwarty. Olej dostarczany przez pompę zasilającą 2 przepływa przez dławik zwarciowy 15 niewykorzystany, z powrotem do zbiornika 1.

Przez poruszenie kierownicą 11 dochodzi do wychylenia tłoka sterującego w stosunku do tulei sterującej a przez to do otwarcia dławików wejściowych 14. Olej dostaje się do pompy dozującej 10, jest tu odmierzany i w dozowanej ilości przetłaczany do przewodów 13 i 13' prowadzących do siłownika nastawczego 4. Przez trzy przewody 13 olej przedostaje się bezpośrednio do jednego z przyłączy siłownikowych 7 lub 8 i tym samym do siłownika nastawczego 4. W pozostałych trzech przewodach 13' olej omija otwarte w danym przypadku jednostki przełączające 16,16'.

W trybie wspomagania jednostki przeliczeniowe 16 i 16' łączą przewody 13' z jednym z przyłączy siłownikowych 7 lub 8, ponieważ ciśnienie sterujące przed pompą dozującą 10 przewyższa ciśnienie sterujące za pompą dozującą 10 o wartość strat naporu hydrodynamicznego występujących między dwoma punktami odbioru ciśnienia.

W trybie kierowania awaryjnego, a więc przy wyłączonej pompie zasilającej 2, przewód na przyłączu doprowadzającym 5 jest bezciśnieniowy.

Konieczny dla mechanizmu kierowniczego olej jest teraz przetłaczany przez pompę dozującą 10 i przekazywany do siłownika nastawczego 4 wyłącznie dzięki ręcznej sile wywieranej na kierownicę 11.

Olej przedostaje się przy tym przez trzy przewody 13 bezpośrednio do jednego z przyłączy siłownikowych 7 lub 6 a tym samym do siłownika nastawczego 4. Ponieważ teraz stosunek ciśnienia sterującego, czyli ciśnienia przed pompą sterującą 10 do ciśnienia za pompą sterującą 10, jest odwrotny względem trybu wspomagania, załączają się jednostki przełączające 16, 16' i łączą odpowiednie przewody 13' z przyłączem przewodu odprowadzającego 6 lub alternatywnie z przyłączem przewodu doprowadzającego 5. W ten

175 883 sposób w transporcie oleju uczestniczą tylko trzy z sześciu przewodów odchodzących od pompy dozującej 10, dzięki czemu siła potrzebna do skręcania kołami zostaje zredukowana o połowę, zaś liczba obrotów kierownicy 11 potrzebnych do osiągnięcia jednakowego skrętu kół podwaja się w stosunku do trybu wspomagania.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy ze zmianą przełożenia, składający się zasadniczo z zaworu sterującego i pompy sterującej, przy czym zawór sterujący posiada sterowany kierownicą tłok sterujący i tuleję sterującą połączoną mechanicznie z wirnikiem pompy dozującej, a tłok sterujący i tuleja sterująca mają korespondujące ze sobą i z pompą dozującą kanały, zaś pompa dozująca posiada liczne komory wyporowe, spośród których kilka jest stale połączonych z jednym z przyłączy siłownikowych, a pozostałe są połączone za pośrednictwem jednostki przełączającej z jednym z przyłączy siłownikowych lub z przyłączem przewodu powrotnego, znamienny tym, że stosuje się pompę dozującą (10) wyłącznie z równolegle usytuowanymi komorami wyporowymi z przewodami (13, 13'), z których jeden lub kilka, lecz maksymalnie jeden mniej niż istniejących przewodów (13), łączy pompę dozującą (10) bezpośrednio z jednym z przyłączy siłownikowych (7, 8), a jednostka przełączająca (16) jest przyporządkowana pozostałym przewodom (13'), zaś jednostkę regulacyjną jednostki przełączającej (16) można zasilić z jednej strony ciśnieniem przed pompą dozującą (10) w położenie łączące pompę dozującą (10) z jednej z przyłączy siłownikowych (7,8), a z drugiej strony, ciśnieniem za pomocą dozującą (10) w położenie łączące pompę dozującą (10) z przyłączem przewodu odprowadzającego (6) lub z przyłączem przewodu doprowadzającego (5).
2. 2. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 1, znamienny tym, że jednostka regulacyjna jednostki przełączającej (16) jest zasilana ciśnieniem panującym w przewodach (13).
3. 3. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 2, znamienny tym, że każdemu przewodowi (13') przyporządkowana jest jedna jednostka przełączająca (16).
4. 4. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 3, znamienny tym, że ma trzy przewody (13').
5. 5. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 4, znamienny tym, że w przewodzie sterującym zasilanym ciśnieniem przed pompą dozującą (10) jednej lub kilku jednostek przełączających (16) umieszczony jest każdorazowo sterowany z zewnątrz zawór odcinający.
6. 6. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jednostka przełączająca (16,16') jest usytuowana poza odcinanymi przewodami (13') i po stronie wejściowej jest połączona przewodem zbiorczym (17) z pozostałymi przewodami (13'), natomiast w każdym z przewodów (13') znajduje się zawór zwrotny (18) usytuowany patrząc z prądem za odgałęzieniem prowadzącym do jednostki przełączającej (16,16') i otwierający się w stronę jednego z przyłączy siłownikowych (7, 8).
7. 7. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 6, znamienny tym, że wszystkim przewodom (13') w miejsce zaworów odcinających (18) przyporządkowany jest centralny zawór zwrotny (19).
8. 8. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 6, znamienny tym, że jednostki przełączające (16, 16') wyposażone są w pneumatyczne, elektryczne, elektromagnetyczne lub mechaniczne jednostki regulacyjne.
9. 9. Hydrauliczny mechanizm kierowniczy według zastrz. 8, znamienny tym, że jednostki sterujące są wykonane ze sterowaniem z zewnątrz.