PL200474B1 - Zawór sterujący do hydraulicznego urządzenia kierowniczego - Google Patents

Abstract

Zawory steruj ace znanego rodzaju maj a zewn etrzny pier scie n do promieniowego zabezpiecza- nia pakietu sprezyn. Ten dodatkowy pier scie n jest drogi w produkcji i monta zu i zwi eksza cen e ca lego urz adzenia kierowniczego. Dlatego zaproponowano tulej e steruj ac a (3), która ma wewn etrzny i zinte- growany zderzak, o który ka zda wsporcza p lytka (13) jest wsparta promieniow a zderzakow a po- wierzchni a (20), a ka zda sprezynowa p lytka (14) zderzakow a powierzchni a (21). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy zaworu sterującego do hydraulicznego urządzenia kierowniczego wykonany jako obrotowy zawór sterujący i złożony z obudowy, zewnętrznej sterującej tulei i wewnętrznego sterującego tłoka.

Tego rodzaju urządzenia kierownicze działają całkowicie hydraulicznie i są korzystnie stosowane do kierowania ciężkimi i powoli jeżdżącymi pojazdami.

Takie urządzenie kierownicze złożone jest zasadniczo z wypornika orbitalnego z posiadającym wewnętrzne uzębienie pierścieniem zewnętrznym i z posiadającym uzębienie zewnętrzne wirnikiem z liczbą zę bów o jeden mniejszą oraz z wpasowanym w obudowę zaworem sterują cym z obrotowym suwakiem. Ten zawór sterujący z obrotowym suwakiem złożony jest z zewnętrznej tulei sterującej i z wewnę trznego tłoka sterującego i jest połączony hydraulicznie z wypornikiem orbitalnym. Wewnętrzny tłok sterujący ma z jednej strony połączenie mechaniczne z kołem kierownicy, a z drugiej strony z wirnikiem wypornika orbitalnego. Tłok sterujący i tuleja sterująca są usytuowane wzajemnie koncentrycznie i są względem siebie obrotowe o ograniczony kąt wbrew sile sprężyny.

Sprężyna ta wykonana jest z reguły w postaci pakietu oddzielnych, promieniowo usytuowanych sprężyn płytkowych, które są wsparte w promieniowych rowkach w tulei sterującej i w tłoku sterującym. Taki pakiet sprężyn symuluje opór kierowania pochodzący od kół i sprowadza ze swej strony przy nieobciążonym kole kierownicy zawór sterujący z powrotem do jego położenia neutralnego.

Taki pakiet sprężyn opisano przykładowo w DE-PS 28 14 230. Pakiet ten złożony jest z dwóch sprężyn płytkowych, które na całej swej długości mają jednakową krzywiznę, są zwrócone do siebie swymi wypukłymi powierzchniami zewnętrznymi i przylegają do siebie tymi powierzchniami zewnętrznymi. Po obu stronach w konstrukcji sandwiczowej są umieszczone dwie wyprostowane płytki wsporcze, które mają jednakową długość. Oba końce tego pakietu sprężyn złożonego ze sprężyn płytkowych i płytek wsporczych wchodzą w przeciwległe rowki tłoka sterującego i tulei sterującej, przy czym długość takiego pakietu sprężyn jest mniejsza niż zewnętrzna średnica zewnętrznej tulei sterującej.

Z tego konstrukcyjnego wykonania wynika nieuchronnie, ż e krzywoliniowe sprężyny pł ytkowe pakietu sprężyn przy różnych obciążeniach powodują różne zmiany długości obu krzywoliniowych sprężyn płytkowych. Nieuchronnie prowadzi to do promieniowego przesuwania obu krzywoliniowych sprężyn płytkowych względem obu prostych płytek wsporczych lub też obu krzywoliniowych sprężyn płytkowych względem siebie, a przez to do promieniowego wyłamywania z zaworu sterującego. Obie sprężyny płytkowe wchodzą na skutek tego w kontakt z miękkim materiałem obudowy i uszkadzają ją. Ma to wpływ na działanie i zmniejsza żywotność urządzenia kierowniczego.

Wada ta została w ogólnie znany sposób usunięta przez to, że zewnętrzna tuleja sterująca w obszarze pakietu sprężyn ma stopniowaną średnicę zewnętrzną, na którą nasuwa się utwardzony pierścień. Pierścień ten ogranicza promieniowe wyłamywanie krzywoliniowych sprężyn płytkowych i chroni miękką obudowę. Dodatkowy pierścień zwiększa jednak koszt materiału, produkcji i montażu takiego urządzenia kierowniczego.

Zadaniem wynalazku jest zatem uniknięcie konieczności stosowania promieniowego pierścienia zabezpieczającego do pakietu sprężyn zaworu sterującego opisanego rodzaju przy zachowaniu niezawodności działania i żywotności.

Zawór sterujący do hydraulicznego urządzenia kierowniczego, wykonany jako obrotowy zawór sterujący i złożony z obudowy, zewnętrznej sterującej tulei i wewnętrznego sterującego tłoka, przy czym sterująca tuleja jest hydraulicznie połączona z jednej strony z przyłączem doprowadzania i z przyłączem odpł ywu, a z drugiej strony z wypornikiem, a sterują cy tł ok jest mechanicznie połączony z jednej strony z koł em kierownicy, a z drugiej strony ze sterującą tuleją, sterujący tłok i sterująca tuleja są poprzez sprężynowy pakiet obrotowe względem siebie z ograniczeniem, przy czym pakiet sprężyn jest wpasowany w promieniowo przebiegające rowki sterującego tłoka i sterującej tulei, złożony jest z co najmniej dwóch zewnętrznych wsporczych płytek i co najmniej dwóch wewnętrznych i krzywoliniowych sprężynowych płytek, przylegających do siebie swymi wypukłymi powierzchniami zewnętrznymi i ma promieniowe zabezpieczenie, charakteryzuje się tym, że sterująca tuleja w obszarze promieniowego rowka ma zintegrowany promieniowy zderzak, a część czołowej powierzchni każdej wsporczej płytki jest wykonana jako promieniowa zderzakowa powierzchnia, zaś część czołowej powierzchni każdej sprężynowej płytki jest wykonana jako promieniowa zderzakowa powierzchnia.

PL 200 474 B1

Korzystnie promieniowy zderzak zewnętrznej sterującej tulei jest utworzony przez rozszerzenie średnicy przelotowego otworu, a promieniowe zderzakowe powierzchnie wsporczych płytek są utworzone przez stopniowanie długości.

Korzystnie większa długość wsporczych płytek jest równa lub mniejsza niż zewnętrzna średnica sterującej tulei, a mniejsza długość jest równa lub mniejsza niż średnica rozszerzenia średnicy, zaś rozciągnięta długość każdej sprężynowej płytki jest równa lub mniejsza niż średnica rozszerzenia średnicy.

Dzięki temu usuwa się wymienione wady stanu techniki. Zasadniczo zmniejszono koszty produkcji, materiału i montażu. Realizacja nowego konturu płytek wsporczych nie wymaga żadnych dodatkowych kosztów produkcji. Koszty materiałowe dodatkowo zmniejszono również przez to, że płytki sprężynowe można wykonać jako krótsze. Dzięki krótszym płytkom sprężynowym uzyskuje się również dodatkową zaletę funkcjonalną. Krótsze płytki sprężynowe zapewniają większą siłę sprężyny, a zatem krótszą drogę sprężyny do położenia neutralnego.

Wynalazek zostanie poniżej dokładniej objaśniony na podstawie przykładu wykonania.

Figura 1 przedstawia hydrauliczne urządzenie kierownicze w przekroju, fig. 2 przedstawia zawór sterujący w przekroju, fig. 3 przedstawia płytkę wsporczą w dwóch widokach, fig. 4 przedstawia płytkę sprężynową w dwóch widokach, fig. 5 przedstawia zewnętrzną tuleję sterującą w widoku z boku, a fig. 6 przedstawia zewnę trzną tuleję sterując ą w częściowym przekroju wzdł u ż nym.

Hydrauliczne urządzenie kierownicze ma przyłącze wejściowe dla pompy tłoczącej, dwa przyłącza cylindrów dla kół kierowanych i przyłącze powrotne do zbiornika.

Według fig. 1 to urządzenie kierownicze złożone jest zasadniczo z obudowy 1, wypornika 2 pracującego na zasadzie wirnika, który po stronie czołowej jest przymocowany kołnierzowo do obudowy 1 oraz z zaworu sterującego, pracującego na zasadzie obrotowego suwaka, z zewnętrzną, wpasowaną w obudowę, tuleją sterującą 3 i z wewnętrznym tłokiem sterującym 4, poruszającym się w tej sterującej tulei 3. Wypornik 2 złożony jest z posiadającego wewnętrzne uzębienie zewnętrznego pierścienia 5 i z posiadającego zewnętrzne uzębienie o jeden ząb mniejsze wirnika 6, które tworzą pomiędzy sobą komory wypornikowe 7. Te wypornikowe komory 7 są poprzez kanały w obudowie 1 połączone hydraulicznie z zaworem sterującym i z cylindrem kierującym. Wypornik 2 jest za pomocą pokrywy 8 i podkładki 9 skrę cony z obudową 1.

Usytuowany wewnątrz sterujący tłok 4 zaworu sterującego ma obrotowo sztywne połączenie z nie pokazanym kołem kierownicy. Wewnątrz sterującego tłoka 4 umieszczony jest napędowy wał 10, który z jednej strony jest poprzez kulowy profil zębatej piasty połączony z wirnikiem 6 wypornika 2, a z drugiej strony poprzez przechodzący przez sterujący tłok 4 kołek 11 jest połączony z zewnętrzną sterującą tuleją 3. Ten kołek 11 ogranicza we współdziałaniu z powiększonym otworem w wewnętrznym tłoku sterującym 4 kąt obrotu pomiędzy sterującą tuleją 3; a sterującym tłokiem 4.

Sterująca tuleja 3 i sterujący tłok 4 są na oddalonym od wypornika końcu połączone ze sobą przez promieniowo umieszczony pakiet 12 sprężyn.

Według fig. 2 ten pakiet 12 sprężyn złożony jest z dwóch usytuowanych na zewnątrz i prosto ustawionych płytek wsporczych 13 oraz dwóch wewnętrznych i wysklepionych płytek sprężynowych 14. Obie sprężynowe płytki 14 są na całej swej długości równomiernie wysklepione i są zwrócone do siebie swymi wypukłymi powierzchniami zewnętrznymi. Z drugiej strony te wysklepione płytki sprężynowe 14 są wsparte przy obu końcach swymi wklęsłymi stronami wewnętrznymi na sąsiednich wsporczych płytkach 13.

Dzięki konstrukcji sandwiczowej uzyskuje się określoną wysokość pakietu 12 sprężyn, która pod wybranym naprężeniem wstępnym zostaje zmniejszona do wysokości montażu. W celu uchwycenia pakietu 12 sprężyn wewnętrzny sterujący tłok 4 i zewnętrzna sterująca tuleja 3 są wykonane z dostosowanym do wysokości montażu pakietu 12 sprężyn i przelotowym promieniowym rowkiem 15 i 16.

Widziane od stron czołowych sterującej tulei 3 i sterującego tłoka 4 głębokości obu rowków 15 i 16 są róż ne. Rowek 16 w zewnętrznej sterującej tulei 3 ma mniejszą głębokość niż rowek 15 w wewnętrznym sterującym tłoku 4.

Jak pokazano na fig. 5 i 6, zewnętrzna sterująca tuleja 3 ma przelotowy otwór 17, który w obszarze rowka 16 ma rozszerzenie 18 średnicy. To rozszerzenie 18 średnicy ma większą głębokość niż głębokość rowka 16, a taką samą lub mniejszą głębokość niż rowek 15 sterującego tłoka 4. Na skutek tego powstaje wewnętrzny promieniowy zderzak 19. Według fig. 3 i 4 wsporcze płytki 13 i sprężynowe płytki 14 mają specjalne zewnętrzne wymiary i kształty.

PL 200 474 B1

Każda sprężynowa płytka 14 ma na całej długości jednakową krzywiznę i szerokość, która jest dostosowana do głębokości przelotowego rowka 15 w sterującym tłoku 4 i głębokości rozszerzenia 18 średnicy w sterującej tulei 3. Część powierzchni czołowej sprężynowej płytki 14 jest wykonana jako promieniowa zderzakowa powierzchnia 21. Długość każdej sprężynowej płytki 14 po rozciągnięciu jest równa lub mniejsza niż średnica rozszerzenia 18 sterującej tulei 3. Długość wsporczej płytki 13 jest wykonana z odsadzeniem, przy czym większa długość jest dopasowana z luzem do zewnętrznej średnicy zewnętrznej sterującej tulei 3 a mniejsza długość jest równa lub mniejsza niż średnica rozszerzenia 18 w wewnętrznym sterującym tłoku 4. Na wsporczej płytce 13 w obszarze mniejszej długości powstaje na skutek tego promieniowa zderzakowa powierzchnia 20. Na skutek stopniowanej długości wsporczej płytki 13 powstaje również stopniowana szerokość, przy czym mniejsza szerokość odpowiada głębokości rowka 16 w sterującej tulei 3 a większa szerokość odpowiada głębokości rozszerzenia 18 średnicy sterującej tulei 3. Większa szerokość wsporczej płytki 13 i szerokość sprężynowej płytki 14 są jednakowe.

Działanie hydraulicznego urządzenia kierowniczego jest ogólnie znane i dlatego opisane będzie tylko w skrócie.

Kiedy kierowanie nie działa, wewnętrzny sterujący tłok 4 i zewnętrzna sterująca tuleja 3 są ustawione w swym położeniu środkowym przez siłę pakietu 12 sprężyn. Olej przepływa z przyłącza dopływowego poprzez otwarte kanały krótkiego połączenia zaworu sterującego bezpośrednio do przyłącza odpływowego i z powrotem do zbiornika.

Przy obróceniu koła kierownicy sterujący tłok 4 i sterująca tuleja 3 są obracane wbrew sile pakietu 12 sprężyn ze swego położenia środkowego w położenie robocze. Kanały krótkiego połączenia zostają przy tym zmniejszone i otworzone do kanałów roboczych prowadzących do wypornika 2 na skutek czego doprowadzany strumień zostaje podzielony na dwa strumienie częściowe. Pierwszy strumień częściowy przepływa przez zawór sterujący i wypornik 2 do kierującego cylindra, a stąd z powrotem poprzez zawór sterujący do przyłącza odpływowego. Drugi strumień częściowy jest prowadzony bezpośrednio poprzez zawór sterujący do przyłącza odpływowego.

Przy maksymalnym wychyleniu koła kierownicy zawory krótkiego połączenia zostają zamknięte i cały doprowadzany przepływ dopływa dozowany do cylindra kierują cego.

Po zakończeniu kierowania na skutek siły pakietu 12 sprężyn zewnętrzna sterująca tuleja 3 porusza się dalej, aż sterująca tuleja 3 i sterujący tłok 4 zostaną z powrotem wyśrodkowane.

Przez różne i zmieniające się względne kąty obrotu wewnętrznego sterującego tłoka 4 i zewnętrznej sterującej tulei 3 różne przypadki obciążenia są przenoszone przez wsporcze sprężyny 13 na sprężynowe płytki 14, tak że sprężynowe płytki 14 muszą wspierać się wzajemnie na swych wypukłych powierzchniach zewnętrznych. Na sprężynowych płytkach 14 występują przy tym promieniowe składowe siły, które obciążają sprężynowe płytki 14 oraz dołączone ciernie wsporcze płytki 13 oddzielnie lub razem w jednym lub w drugim kierunku promieniowym. Powstające na skutek tego promieniowe przesunięcie wsporczych płytek 13 i sprężynowych płytek 14 jest ograniczone przez to, że promieniowe zderzakowe powierzchnie 21 czołowych powierzchni sprężynowych płytek 14 i promieniowych zderzakowych powierzchni 20 wsporczych płytek 13 przylegają do promieniowego zderzaka 19 rozszerzenia 18 średnicy w zewnętrznej sterującej tulei 3. Optymalne dostosowanie długościowe sprężynowych płytek 14 i wsporczych płytek 13 względem średnicy zewnętrznej sterującej tulei 14 uniemożliwia kontakt sprężynowych płytek 14 i wsporczych płytek 13 ze ścianką otworu w miękkiej obudowie 1.

Claims (3)

1. Zawór sterujący do hydraulicznego urządzenia kierowniczego, wykonany jako obrotowy zawór sterujący i złożony z obudowy, zewnętrznej sterującej tulei i wewnętrznego sterującego tłoka, przy czym

- sterująca tuleja jest hydraulicznie połączona z jednej strony z przyłączem doprowadzania i z przyłączem odpł ywu, a z drugiej strony z wypornikiem, a sterują cy tł ok jest mechanicznie połączony z jednej strony z koł em kierownicy, a z drugiej strony ze sterują c ą tuleją ;

- sterujący tłok i sterująca tuleja są poprzez sprężynowy pakiet obrotowe względem siebie z ograniczeniem, przy czym pakiet sprężyn

- jest wpasowany w promieniowo przebiegają ce rowki sterują cego tł oka i sterują cej tulei,

PL 200 474 B1

- zł o żony jest z co najmniej dwóch zewnę trznych wsporczych pł ytek i co najmniej dwóch wewnętrznych i krzywoliniowych sprężynowych płytek, przylegających do siebie swymi wypukłymi powierzchniami zewnętrznymi i

- ma promieniowe zabezpieczenie, znamienny tym, że sterująca tuleja (3) w obszarze promieniowego rowka (16) ma zintegrowany promieniowy zderzak (19), a część czołowej powierzchni każdej wsporczej płytki (13) jest wykonana jako promieniowa zderzakowa powierzchnia (20), zaś część czołowej powierzchni każdej sprężynowej płytki (14) jest wykonana jako promieniowa zderzakowa powierzchnia (21).

2. Zawór sterujący według zastrz. 1, znamienny tym, że promieniowy zderzak (19) zewnętrznej sterującej tulei (3) jest utworzony przez rozszerzenie (18) średnicy przelotowego otworu (17), a promieniowe zderzakowe powierzchnie (20) wsporczych płytek (13) są utworzone przez stopniowanie długości.

3. Zawór według zastrz. 2, znamienny tym, że większa długość wsporczych płytek (13) jest równa lub mniejsza niż zewnętrzna średnica sterującej tulei (3), a mniejsza długość jest równa lub mniejsza niż średnica rozszerzenia (18) średnicy, zaś rozciągnięta długość każdej sprężynowej płytki (14) jest równa lub mniejsza niż średnica rozszerzenia (18) średnicy.