Гидрораспределитель

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Общество с ограниченной ответственностью ПМИ инжиниринг(72) Авторы Шакутин Александр Васильевич Субботин Игорь Тимофеевич Буяльский Ярослав Владимирович Матюшкин Александр Михайлович Пилипенко Владимир Иванович(73) Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью ПМИ инжиниринг(57) 1. Гидрораспределитель, содержащий корпус с напорным, сливным и двумя коммуникационными каналами и установленные в нем дозатор и управляющий клапан, включающий два клапанных элемента, выполненные в виде наружной и внутренней втулок с отверстиями и распределительными пазами на сопрягаемых цилиндрических поверхностях, концентрично установленных с возможностью их ограниченного относительного вращения в расточке корпуса, имеющей разделенные перегородками кольцевые канавки 18715 1 2014.10.30 с образованием напорной, сливной и коммуникационных полостей, соединенных отверстиями и распределительными пазами наружной и внутренней втулок соответственно с напорным, сливным и коммуникационными каналами корпуса, отличающийся тем, что в перегородках расточки корпуса, которые отделяют расположенные рядом друг с другом кольцевые канавки, сообщающиеся с коммуникационными каналами и каналом слива, или отделяют одну из кольцевых канавок, сообщенную с коммуникационным каналом, от кольцевой канавки, сообщенной с каналом слива, и от кольцевой канавки, сообщенной с напорным каналом, а также отделяют кольцевую канавку, сообщенную с другим коммуникационным каналом, от сообщенной с каналом слива торцевой полости расточки корпуса, выполнены дополнительные канавки, в которые установлены уплотнения, каждое из которых выполнено в виде двух колец первого, имеющего в поперечном сечении форму прямоугольного треугольника, изготовленного из пластмассы с низким коэффициентом трения и установленного в дополнительной канавке так, что одна боковая сторона-катет его поперечного сечения расположена у боковой стенки дополнительной канавки с противоположной стороны от уплотняемой кольцевой канавки, соединяемой с коммуникационной полостью, вторая сторона - гипотенуза - направлена в сторону дна дополнительной канавки и уплотняемой кольцевой канавки, соединяемой с коммуникационной полостью,третья сторона-катет контактирует с цилиндрической поверхностью наружной втулки управляющего клапана и второго, круглого в поперечном сечении, уплотнительного кольца, изготовленного из упругого эластичного материала и установленного между дном дополнительной канавки, ее второй боковой стенкой и стороной-гипотенузой первого уплотнительного кольца, при этом второе уплотнительное кольцо установлено упругодеформированным так, что поджимает стороны-катеты первого уплотнительного кольца к боковой стенке дополнительной канавки и к цилиндрической поверхности наружной втулки управляющего клапана, а ширина каждой дополнительной канавки выполнена на 0,3-0,5 мм больше, чем уплотняющая сторона-катет первого уплотнительного кольца. 2. Гидрораспределитель по п. 1, отличающийся тем, что первое уплотнительное кольцо выполнено из фторопласта. 3. Гидрораспределитель по п. 1, отличающийся тем, что второе уплотнительное кольцо выполнено из резины. Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидрораспределителям рулевого управления транспортных средств. Известно дозирующее устройство для гидростатических систем рулевого управления транспортными средствами, содержащее расположенные в корпусе две концентричные втулки, имеющие отверстия, выемки и канавки. Взаимно смежными цилиндрическими поверхностями внутренней и наружной втулок образован переключающий клапан, а поверхностями корпуса и наружной втулки образован коммутационный клапан. Устройство содержит также дозирующий орган, состоящий из неподвижной кольцевой шестерни с внутренними зубьями и входящей в зацепление с ней подвижной шестерни с наружными зубьями, число которых на единицу меньше, чем у неподвижной кольцевой шестерни. Шестерня с наружными зубьями связана с карданным валом, который осью связан с наружной втулкой для обеспечения их совместного вращения. Ось закреплена в наружной втулке и свободно проходит через внутреннюю втулку для обеспечения возможности ее поворота в пределах заданного угла относительно наружной втулки. При повороте рулевого колеса, связанного с внутренней втулкой, и преодолении усилия пружины, соединяющей внутреннюю и наружную втулки с возможностью ограниченного поворота относительно друг друга, внутренняя втулка смещается из нейтрального положения в одно из рабочих положений, направляя рабочую жидкость под давлением от насоса к дозирующему органу (дозатору) и далее от него к рабочей полости силового гид 2 18715 1 2014.10.30 роцилиндра, соединенного с управляемыми колесами транспортного средства. Слив рабочей жидкости из второй, нерабочей, полости гидроцилиндра осуществляется через переключающий клапан в бак 1. Системы рулевого управления с использованием таких гидрораспределителей с дозирующими устройствами получили на транспортных средствах, в том числе в тракторном,сельскохозяйственном и дорожно-строительном машиностроении, широкое распространение 2, 3. Одним из основных параметров, характеризующих техническое состояние гидрораспределителя, или, как его еще называют, насоса-дозатора, является скольжение рулевого колеса в упоре, т.е. продолжение вращения рулевого колеса транспортного средства после достижения максимального угла поворота управляемых колес. Скольжение обусловлено утечками рабочей жидкости в дозаторе и в соединениях переключающего клапана наружная - внутренняя втулки, корпус - наружная втулка. При значительных утечках в соединениях возникает несоответствие между углами поворота рулевого колеса и положением управляемых колес. При этом величина скольжения при повороте рулевого колеса в левую и правую стороны может быть различной в силу конструктивных особенностей и неравномерного износа сопряжений распределителя. Это снижает безопасность движения транспортного средства. Известна конструкция гидрораспределителя рулевого управления транспортного средства, в котором утечки рабочей жидкости снижаются за счет создания на сопрягаемых поверхностях наружной и внутренней втулок между их распределительными пазами барьера давления 4. Такой гидрораспределитель содержит корпус с напорным, сливным и двумя коммутационными каналами. В корпусе установлен дозатор и управляющий клапан, который содержит два клапанных элемента, выполненные в виде втулок с продольными распределительными пазами, размещенными соответственно на наружной и внутренней поверхностях втулок. Последние установлены концентрично с возможностью их относительного вращения и размещены в расточке корпуса с образованием напорной, сливной и коммуникационных полостей, соответственно соединенных с распределительными пазами. На внутренней поверхности наружной втулки выполнены по меньшей мере два подключенных к напорной полости отверстиями с регулирующими элементами дополнительных паза, которые соединены со сливными распределительными пазами внутренней втулки в нейтральной позиции распределителя и разобщены с упомянутыми пазами в рабочих позициях распределителя. Однако известная конструкция устраняет (точнее снижает) утечки рабочей жидкости только между наружной и внутренней втулками клапанного элемента гидрораспределителя, но не решает вопрос снижения утечек между наружной втулкой и расточкой корпуса, в которой выполнены разделенные перегородками кольцевые канавки, гидравлически сообщающиеся соответственно с напорным, двумя коммуникационными и сливным каналами корпуса. А в силу того, что при работе гидрораспределителя в коммуникационных каналах и, соответственно, в кольцевых канавках расточки корпуса под втулки клапанного элемента давление рабочей жидкости изменяется от высокого, вызванного сопротивлением повороту управляемых колес транспортного средства, до давления слива, имеют место перетечки рабочей жидкости из кольцевой канавки, связанной с коммуникационным каналом, находящимся под высоким давлением, в кольцевую канавку, связанную с коммуникационным каналом с низким давлением (давлением слива), или в кольцевую канавку,связанную с каналом слива. Так как расположение кольцевых канавок и ширина разделительных перегородок между ними расточки корпуса распределителя под втулки управляющего клапана различны, то это и объясняет тот факт, что величины скольжения рулевого колеса транспортного средства в левую и правую стороны даже у новых распределителей могут быть различными. Особенно наглядно этот недостаток наблюдается в ру 3 18715 1 2014.10.30 левых управлениях транспортных средств, проработавших достаточно длительный период времени, когда начинает сказываться влияние увеличившихся из-за износа зазоров между расточкой корпуса и наружной втулкой управляющего клапана. Так как такой показатель технического состояния распределителя (насоса-дозатора) рулевого управления транспортного средства, как скольжение в упоре, является выбраковочным, то при достижении величины скольжения при повороте в одну из сторон критического значения (в то время как при повороте в другую сторону значение скольжения будет меньше предельного значения) такой распределитель подлежит замене, что снижает надежность и долговечность всей системы рулевого управления транспортного средства. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение вышеупомянутого недостатка рулевого управления транспортного средства за счет уменьшения утечек рабочей жидкости и выравнивания значений скольжения при повороте рулевого колеса вправо и влево. Поставленная техническая задача решается тем, что гидрораспределитель содержит корпус с напорным, сливным и двумя коммуникационными каналами и установленные в нем дозатор и управляющий клапан, включающий два клапанных элемента. Последние выполнены в виде наружной и внутренней втулок с отверстиями и распределительными пазами на сопрягаемых цилиндрических поверхностях, концентрично установленных с возможностью их ограниченного относительного вращения в расточке корпуса, которая имеет разделенные перегородками кольцевые канавки с образованием напорной, сливной и коммуникационных полостей, соединенных отверстиями и распределительными пазами наружной и внутренней втулок соответственно с напорным, сливным и коммуникационными каналами корпуса. Новым является то, что в перегородках расточки корпуса, которые отделяют расположенные рядом друг с другом кольцевые канавки, сообщающиеся с коммуникационными каналами и каналом слива, или отделяют одну из кольцевых канавок, сообщенную с коммуникационным каналом, от кольцевой канавки, сообщенной с каналом слива, и от кольцевой канавки, сообщенной с напорным каналом, а также отделяют кольцевую канавку,сообщенную с другим коммуникационным каналом, от сообщенной с каналом слива торцевой полости расточки корпуса, выполнены дополнительные канавки, в которых установлены уплотнения. Каждое уплотнение выполнено в виде двух колец первого,имеющего в поперечном сечении форму прямоугольного треугольника, изготовленного из пластмассы с низким коэффициентом трения и установленного в дополнительной канавке так, что одна боковая сторона-катет его поперечного сечения расположена у боковой стенки дополнительной канавки с противоположной стороны от уплотняемой кольцевой канавки, соединяемой с коммуникационной полостью, вторая сторона - гипотенуза направлена в сторону дна дополнительной канавки и уплотняемой кольцевой канавки, соединяемой с коммуникационной полостью, третья сторона-катет контактирует с цилиндрической поверхностью наружной втулки управляющего клапана и второго, круглого в поперечном сечении, уплотнительного кольца, изготовленного из упругого эластичного материала и установленного между дном дополнительной канавки, ее второй боковой стенкой и стороной-гипотенузой первого уплотнительного кольца. Второе уплотнительное кольцо установлено упругодеформированным так, что поджимает стороны-катеты первого уплотнительного кольца к боковой стенке дополнительной канавки и к цилиндрической поверхности наружной втулки управляющего клапана. Ширина каждой дополнительной канавки выполнена на 0,3-0,5 мм больше, чем уплотняющая сторона-катет первого уплотнительного кольца. Новым является также то, что первое уплотнительное кольцо выполнено из фторопласта. Новым является и то, что второе уплотнительное кольцо выполнено из резины. 18715 1 2014.10.30 Введение уплотнений в перегородках расточки корпуса, которые отделяют расположенные рядом друг с другом кольцевые канавки, сообщающиеся с коммуникационными каналами и каналом слива, или отделяют одну из кольцевых канавок, сообщенную с коммуникационным каналом, от кольцевой канавки, сообщенной с каналом слива, и от кольцевой канавки, сообщенной с напорным каналом, а также отделяют кольцевую канавку,сообщенную с другим коммуникационным каналом, от сообщенной с каналом слива торцевой полости расточки корпуса, позволяет устранить перетечки рабочей жидкости вдоль цилиндрической поверхности наружной втулки переключающего клапана и расточки корпуса, уменьшить величины и уравнять значения скольжения рулевого колеса транспортного средства как при повороте рулевого колеса влево, так и вправо, способствует увеличению надежности и долговечности системы рулевого управления в целом за счет увеличения периодов межремонтной эксплуатации гидрораспределителя. На фиг. 1 изображен гидрораспределитель, продольный разрез. На фиг. 2 и на фиг. 3 - вариантыивыполнения гидрораспределителя. На фиг. 4 - вид А фиг. 1, 2, 3. Гидрораспределитель содержит корпус 1 с напорным 2, сливным 3 и коммуникационными 4 и 5 каналами, соединенными с соответствующими полостями гидродвигателя (в данном случае гидроцилиндра) 6. В корпусе 1 установлены дозатор, состоящий из двух находящихся во внутреннем зацеплении героторных шестерен, неподвижной наружной 7 и подвижной внутренней 8, и управляющий клапан, включающий два клапанных элемента в виде наружной 9 и внутренней 10 втулок с отверстиями 11 и пазами 12, выполненными на сопрягаемых цилиндрических поверхностях наружной 9 и внутренней 10 втулок. Подвижная внутренняя шестерня 8 имеет на один зуб меньше, чем неподвижная наружная шестерня 7. Наружная втулка 9 и внутренняя втулка 10 управляющего клапана установлены концентрично друг другу и связаны друг с другом осью 13, которая установлена в отверстии 14 внутренней втулки 10 с зазором, который позволяет внутренней втулке 10 иметь вполне определенный поворот как влево, так и вправо относительно наружной втулки 9. Для возврата внутренней втулки 10 в нейтральное положение установлен блок плоских центрирующих пружин 15. Наружная втулка 9 и внутренняя втулка 10 при помощи оси 13 и кардана 16 кинематически связаны с подвижной внутренней шестерней 8 дозатора. Внутренняя втулка 10 управляющего клапана снабжена наружным хвостовиком с глухим шлицевым отверстием 17 для соединения с рулевым колесом 18 транспортного средства. Наружная 9 и внутренняя 10 втулки управляющего клапана установлены в расточке 19 корпуса 1 и опираются на упорный подшипник 20. Расточка 19 корпуса 1 снабжена кольцевыми канавками 21, 22, 23, 24, которые разделены перегородками 25, 26, 27, 28 и образуют напорную 29, сливную 30 и коммуникационные 31 и 32 полости, соответственно соединяемые отверстиями 11 и распределительными пазами 12 наружной 9 и внутренней 10 втулок управляющего клапана с напорным 2,сливным 3 и коммуникационными 4 и 5 каналами корпуса 1. В кольцевой разделительной перегородке 27 расточки 19 корпуса 1, которая разделяет между собой кольцевые канавки 21 и 22, соединяющиеся с коммуникационными 4 и 5 каналами корпуса 1 (в вариантеизготовления корпуса 1 с расположением упомянутых кольцевых канавок рядом друг с другом), а также в кольцевых разделительных перегородках 25 и 26, разделяющих кольцевые канавки 21 и 22 от кольцевой канавки 23, соединенной с каналом 3 слива, или торцевой полости 33 расточки 19 корпуса 1, также соединенной с полостью 30 и каналом 3 слива. В вариантеизготовления корпуса 1 с разнесенными друг от друга кольцевыми канавками, соединяемыми с коммуникационными 4 и 5 канала 5 18715 1 2014.10.30 ми (фиг. 3), выполнены дополнительные кольцевые канавки 34, 35, 36. В этих дополнительных кольцевых канавках 34, 35, 36 установлены уплотнения, препятствующие либо взаимному перетеканию рабочей жидкости из кольцевых канавок 21 и 22, соединяющихся с коммуникационными каналами 4 и 5 корпуса 1, либо перетеканию рабочей жидкости между кольцевыми канавками 21 и 22, соединяющимися с коммуникационными каналами 4 и 5 и кольцевой канавкой 23, соединенной с каналом 3 слива, или с торцевой полостью 33 расточки 19 корпуса 1 под втулки 9 и 10 управляющего клапана, соединенной с полостью 30 и каналом 3 слива. Каждое уплотнение выполнено в виде установленных в каждой дополнительной канавке 34, 35, 36 двух колец 37 и 38 (фиг. 4). Первое уплотнительное кольцо 37 выполнено из пластмассы с низким коэффициентом трения, например фторопласта, и представляет собой в сечении прямоугольный треугольник. Эти кольца 37 установлены в канавках 34, 35, 36 таким образом, что одна его боковая сторона-катет расположена у боковой стенки каждой дополнительной канавки 34, 35, 36 с противоположной стороны от уплотняемой кольцевой канавки 21 или 22, соединяемых с коммуникационными полостями 31 и 32. Вторая сторона кольца 37 в виде гипотенузы прямоугольного треугольника в сечении направлена в сторону дна каждой дополнительной канавки 34, 35 и 36 одной из ближайших уплотняемых кольцевых канавок 21 и 22, соединяемых с коммуникационными полостями 31 и 32, или с каналом 3, или с полостью 30 слива. А третья сторона-катет находится в контакте с уплотняемой цилиндрической поверхностью 39 наружной втулки 9 управляющего клапана. Второе кольцо 38 выполнено круглым в сечении и изготовлено из упругого эластичного материала, например резины. Это кольцо 38 устанавливается между дном, второй боковой стенкой каждой дополнительной канавки 34, 35, 36 и поверхностью первого пластмассового уплотнительного кольца 37 в виде гипотенузы прямоугольного треугольника в сечении. За счет упругой деформации резинового кольца 38 стороны-катеты пластмассового уплотнительного кольца 37 поджимаются к боковой стенке каждой дополнительной канавки 34, 35, 36 и к цилиндрической поверхности 38 наружной втулки 9 управляющего клапана. Ширина каждой дополнительной канавки 34, 35, 36 выполнена на 0,3-0,5 мм большей,чем уплотняющая сторона-катет пластмассового уплотнительного кольца 37. Кроме того, в гидрораспределителе установлен выходной вал 40, который соединен с рулевым колесом 18 транспортного средства. При этом напорный канал 2 корпуса 1 сообщен с насосом 41, а сливной канал 3 с баком 42. Гидрораспределитель работает следующим образом. В нейтральном положении насоса-дозатора (рулевое управление не работает) наружная 9 и внутренняя 10 втулки управляющего клапана находятся в нейтральной позиции. После поворота рулевого колеса 18 в любом направлении внутренняя 10 втулка поворачивается относительно наружной 9 втулки управляющего клапана в рабочую позицию. В каждой из рабочих позиций рабочая жидкость от насоса 41 направляется к шестерням 7 и 8 дозатора и затем в одну из полостей гидромотора (гидроцилиндра) 6, а рабочая жидкость из другой полости гидромотора 6 направляется в бак 42. При этом в кольцевых канавках 21 и 22 расточки 19 корпуса 1, соединяемых с коммуникационными 31 и 32 полостями, периодически возникает повышенное давление рабочей жидкости, под действием которого из кольцевых канавок 21 и 22 утечки рабочей жидкости через разделительные перегородки 25, 26, 27, 28 вдоль цилиндрической поверхности 39 наружной втулки 9 управляющего клапана возрастают. Рабочая жидкость под избыточным давлением в той или иной кольцевой канавке 21 или 22, сообщающихся с коммуникационными 31 и 32 полостями, просачивается или из канавки с большим давлением в кольцевую канавку с низким давлением, или из соответствующих канавок 21 и 22 с большим давлением в кольцевую канавку 23, сообщающуюся с полостью и каналом 3 слива. 6 18715 1 2014.10.30 Предлагаемая конструкция гидрораспределителя снижает утечки рабочей жидкости за счет того, что в перегородках 25, 26, 27, 28 расточки 19 корпуса 1 выполнены дополнительные кольцевые канавки 34, 35, 36, в которых установлены комбинированные уплотнения, препятствующие либо взаимному перетеканию рабочей жидкости из кольцевых канавок 21 и 22, соединяющихся с коммуникационными каналами 4 и 5 корпуса 1, либо утечкам рабочей жидкости из одной из них, и канавкой 23, соединенной с каналом 3 слива, или торцевой полостью 33 расточки 19 корпуса 1 под втулки 9 и 10 управляющего клапана, также соединенной с полостью 30 и каналом 3 слива. Так как конструкция предложенного уплотнения позволяет производить уплотнение при воздействии избыточного давления рабочей жидкости вдоль наружной цилиндрической поверхности наружной 9 втулки управляющего клапана с одной стороны, то при необходимости ограничения взаимных перетечек рабочей жидкости из рядом расположенных кольцевых канавок 21 и 22,соединенных с коммуникационными каналами 4 и 5, в разделительной перегородке 25 между ними или при необходимости в других перегородках могут устанавливаться по два соответственно ориентированных уплотнения. Наличие таких уплотнений в гидрораспределителе позволяет резко снизить внутренние перетечки и утечки рабочей жидкости вдоль цилиндрической поверхности 39 наружной втулки 9 переключающего клапана и расточки 19 корпуса 1, уменьшить общее значение скольжения рулевого колеса транспортного средства как при повороте вправо,так и влево, способствует увеличению долговечности гидрораспределителя и всей системы рулевого управления в целом за счет увеличения периодов межремонтной эксплуатации. При этом имеется возможность восстановления работоспособности гидрораспределителя за счет замены изношенных уплотнений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8