НАСОС ГИДРОУСИЛИТЕЛЯ РУЛЯ

Предполагаемое изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть применено в гидросистемах усилителя руля легковых, грузовых автомобилей, автобусов и др. самоходных скоростных машин.
Известна конструкция пластинчатого насоса гидроусилителя руля для легковых автомобилей немецкой фирмы «ZFLS», Разработанная совместно С ОАО «Автоваз», черт. 2131-3407010 СБ, содержащая чугунный корпус с встроенным регулятором расхода (РР), крышки, качающий узел в виде консольно установленного на ведущем валу барабана с радиально расположенными в нем пластинами, помещенным в эксцентричную по отношению к оси вращения барабана расточку в корпусе, каналы подвода и отвода рабочей жидкости к насосу и к регулятору расхода (РР) и пластины для крепления насоса к двигателю, крепящиеся к крышкам насоса, причем ведущий вал, на котором крепится с одной стороны ротор, а с другой шкив, установлен в подшипнике скольжения.
Недостатком данной конструкции является его низкая надежность, обусловленная тем, что данный насос является пластинчатым насосом, имеющим не высокие технические характеристики по давлению и коэффициенту объемной подачи. Максимально допустимая в пластинчатом насосе величина давления нагнетания (12 МПА) является максимальной и для гидросистемы усилителя руля, что не обеспечивает запаса надежности. Кроме того, консольное расположение на ведущем валу барабана с одной стороны и приводного шкива с другой стороны, создают на единственный подшипник скольжения знакопеременные радиальные нагрузки, приводящие к его быстрому разрушению.
Известна конструкция насоса согласно а.с. СССР № 794253, кл. F 04 C 2/04, где качающий узел выполнен в виде пары шестерен, цапфы которых помещены в гладко стенные подшипники с наружным диаметром, равным расточке корпуса под шестерни, и с хвостовиком меньшего диаметра, устанавливаемого в расточку дна корпуса и крышки, а для ограничения зоны высокого давления торцы шестерен контактируют с компенсаторами, поджимаемыми гидростатическими силами к торцам посредством 3-образных манжет.
Недостатком конструкции является конструкция подшипника, а именно, отсутствие свободного объема между наружной поверхностью подшипника и расточкой корпуса, не возможность осевого подвода рабочей жидкости к качающему узлу со стороны крышек и не возможность минимизации размеров насоса заменой сложных литейных крышек на вырубные из листового материала, служащие кронштейнами для крепления насоса к блоку двигателя.
Предполагаемое изобретение повышает надежность и долговечность насоса гидроусилителя руля путем замены пластинчатого насоса шестеренным насосом с более высокими техническими
характеристиками и с сохранением в моноблочном исполнении с корпусом насоса РР, а также упрощение конструкции насоса. Достигается это тем, что:
- в качестве качающего узла применено более надежное зубчатое зацепление в виде пары шестерен, ведущей и ведомой, с цапфами, помещенными в подшипники скольжения, и компенсаторами торцевого износа шестерен с уплотнительными 3-образными манжетами;
-ведущий вал выполнен составным: из первичного, на котором устанавливается шкив, и вторичного с шестерней, соединенных компенсирующей муфтой, причем первичный вал установлен в подшипниках качения и способен воспринимать значительные радиальные нагрузки от шкива, не пропуская их к подшипникам скольжения качающего узла;
-расточка для РР выполнена параллельно расточкам под шестерни в корпусе насоса;
-подвод рабочей жидкости к качающему узлу и слив с РР выполнены заодно и соединены с дополнительными емкостями, находящимися по обе стороны корпуса и образованными между расточкой в корпусе под шестерни и наружной поверхностью подшипников скольжения;
- крышки насоса выполнены в виде пластин и являются одновременно и кронштейнами для крепления насоса к двигателю;
- входной и выходной каналы для рабочей жидкости расположены в одной плоскости на одной из стенок насоса;
- канал отвода рабочей жидкости высокого давления от насоса и канал её подвода к РР соединены посредством продольного паза на торце корпуса насоса.
Общий вид насоса представлен на фиг.1, а его конструкция в сечениях на фиг.2, фиг.3, фиг.4 и фиг.5.
Шестеренный насос состоит из: крышки передней (1), корпуса (2), крышки задней (3), ведущего вала (4), установленного в подшипнике качения (5) и соединенного с ведущей шестерней (6) посредством компенсационной муфты (7), ведомой шестерни (8), подшипников скольжения (9) для цапф шестерен, компенсаторов (10) торцевого износа шестерен с уплотнительными манжетами (11).
Параллельно осям вращения шестерен в корпусе насоса (2) выполнена расточка, в которой установлен регулятор расхода (РР), состоящий из золотника (12) с установленным в нем клапаном предохранительным (13) с шариком (14) и настраиваемой на давление срабатывания пружиной (15), и пружиной возврата (16). Подвод давления от выхода насоса к РР (обратная связь) осуществляется каналом (17), продольным пазом по торцу корпуса (18) и сверлением (19). С другой стороны к РР подвод давления от выхода насоса производится через дросселирующую вставку (21) и сверление (22)
На выходе насоса над дросселирующей вставкой установлен штуцер (23) для отвода рабочей жидкости высокого давления в гидросистему усилителя руля. Канал (24), являющийся входом рабочей жидкости в насос, одновременно является и каналом для слива рабочей жидкости из РР при его срабатывании. По внутреннему отводу (25) рабочая жидкость от внешнего масляного бака или со слива от РР поступает под крышки (на фиг.4 это крышка задняя 3) и далее в соединенные между собой полости (26), образованные между расточкой в корпусе и частью не посадочной наружной поверхности подшипниковой втулки (9) диаметром меньше диаметра расточки корпуса. Кроме того, эти полости соединены с полостью (27) на входе в зубчатое зацепление. Аналогично внутреннему отводу (25), подводящему рабочую жидкость к задней стенке насоса, в канале входа (24), где установлен штуцер подвода (28), выполнено сверление (29) для такого же подвода жидкости к передней крышке в зону подшипников.
Насос работает следующим образом:
При вращении ведущего вала 4 через муфту 7 вращение передается качающему узлу, состоящему из шестерен: ведущей 6 и ведомой 8. Рабочая жидкость поступает в насос из масляного бака (условно не показан) через штуцер 28, канал 24 и внутренний отвод 25 к нижней крышке, а через сверление 29 к передней крышке. Рабочая жидкость под давлением, величина которого определяется сопротивлением дороги, поступает через дросселирующую вставку 21 и штуцер 23 в гидросистему рулевого управления, одновременно: к золотнику 12 регулятора расхода через канал 17, продольный паз 18 и сверление 19 и к клапану предохранительному 13 через сверление 22 и дросселирующую вставку 21.
Пока давление в гидросистеме рулевого управления не превышает настройку клапана предохранительного золотник 13 находится в крайнем положении, определяемым пружиной возврата 16 и равновесием давлений перед золотником и перед клапаном предохранительным. При возрастании давления срабатывает клапан предохранительный, т.е. открывается дроссельное отверстие, закрываемое шариком 14 и происходит слив рабочей жидкости через радиальные отверстия (см. фиг.4) в канал 24, соединенный со входом. Давление перед клапаном падает и за счет давления жидкости на золотник 13 со стороны сверления 19, соединенного с выходом насоса, золотник перемещается, открывая слив из сверления 19 в канал 24. Насос начинает работать на себя, если гидросистема не требует расхода. Например, при прямолинейном движении автомобиля. Как только произошло вращение рулевого колеса, то гидросистеме потребовался какой-то расход под определенным давлением. Резко падает давление перед золотником, а перед клапаном предохранительным за счет дросселирующей вставки.