СИЛОВОЙ ЦИЛИНДР РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности, к устройству автомобильной техники, а именно, к конструкции рулевого управления автомобилей семейства «УРАЛ».
Рулевое управление автомобиля УРАЛ-4320-31 [1] представляет собой совокупность устройств, служащих для поворота управляемых колес при воздействии водителя на рулевой управляющий орган и состоит из рулевой колонки, рулевого механизма, рулевого привода и рулевого усилителя.
Известен рулевой усилитель в рулевом управлении автомобилей семейства «УРАЛ» [1, 2, 3]. Он состоит из: насоса усилителя, бачка в сборе, клапана управления золотникового типа, силового цилиндра, трубопроводов высокого и низкого давления. Кроме этого от насоса осуществляется питание крана и гидроподъемника запасного колес. Известно, что на маневренность автомобиля оказывает влияние выходная характеристика рулевого усилителя. В настоящее время усилие на рулевом колесе по причине переменного передаточного числа рулевого механизма изменяется так, что в зависимости от роста коэффициента сопротивления качению колес усилие на рулевом колесе непрерывно растет. Это влечет за собой снижение управляемости автомобилем на больших углах поворота рулевого колеса.
Технической задачей полезной модели является создание усилителя с переменной нагрузочной характеристикой, позволяющего уменьшать усилие на рулевом колесе при больших углах поворота управляемых колес.
Техническая задача решена за счет того, что силовой цилиндр рулевого управления с переменной нагрузочной характеристикой, состоящий из корпуса с двумя проточками и с двумя боковыми крышками, штока с проушиной, отличающийся тем, что внутри корпуса дополнительно содержит первый поршень с двумя проточками, выполненными перпендикулярно осевой поршня, и двумя Г-образными проточками, выполненными параллельно осевой, а слева от первого поршня имеется первая крышка и справа вторая крышка, причем длина первого поршня составляет 35% длины корпуса и внутри первого поршня размещен второй поршень, к которому болтовым соединением крепится шток, другой конец которого неподвижно соединен с проушиной.
На фиг. 1 изображена конструкция силового цилиндра с переменной нагрузочной характеристикой, где обозначены:
поз. 1 - корпус;
поз. 2 - первая боковая крышка;
поз. 3 - вторая боковая крышка;
поз. 4 - канал;
поз. 5 - первый поршень;
поз. 6 - второй поршень;
поз. 7 - шток;
поз. 8 - первая крышка;
поз. 9 - вторая крышка;
поз. 10 - проточка;
поз. 11 - Г-образная проточка;
поз. 12 - болтовое соединение;
поз. 13 - проушина;
поз. 14 - уплотнение.
На фиг. 2 изображена кинематическая схема рулевого управления, где показано взаимодействие силового цилиндра с другими элементами рулевого управления и где обозначено:
поз. 15 - масляный бак;
поз. 16 - масляный насос;
поз. 17 - золотниковый распределитель;
поз. 18 - управляемое колесо;
поз. 19 - рулевой механизм;
поз. 20 - рулевое колесо;
поз. 21 - рулевой привод;
поз. 22 - силовой цилиндр.
Корпус 1 представляет собой цилиндр с двумя каналами 4, расположенными выше осевой линии, для подачи (отвода) масла поступающего от золотникового распределителя 17. При этом корпус 1 является корпусом дополнительного силового цилиндра, состоящего из: корпуса 1, первой боковой крышки 2, второй боковой крышки 3, первого поршня 5, штока 7 с проушиной 13. Слева и справа корпус 1 закрывается боковыми крышками 2, 3 соединяющимися с корпусом 1 с помощью резьбовых соединений и выполняющих функцию герметизации силового цилиндра и для его соединения с картером ведущего моста. Внутри корпуса 1 располагается первый поршень 5, который одновременно является корпусом основного силового цилиндра, состоящего из первого поршня 5, второго поршня 6, штока 7 с болтовым соединением 12 и проушиной 13. На противоположных краях первого поршня 5 высверлены две вертикальные проточки 10, предназначенные для подачи (отвода) масла во внутреннюю полость первого поршня 5 при его крайних положениях относительно корпуса 1. При перемещении одна из проточек 10 совмещается с одним из каналов 4. В нижней части, относительно осевой линии первого поршня 5 высверлены две Г-образные проточки 11, соединяющие внутренние полости корпуса 1 с внутренними полостями первого поршня 5. Проточки выполнены таким образом, что они открыты при нейтральном положении второго поршня 6 и поочередно перекрываются при его смещении. С левой стороны первого поршня 5 расположена первая крышка 8, а справа вторая крышка 9. Длина первого поршня 5 составляет более одной третьей длины корпуса 1. Второй поршень 6 перемещается внутри первого поршня 5, являющегося для него корпусом. Второй поршень 6 крепится к штоку 7 посредством болтового соединения 12. При этом шток 7 одним концом присоединен к поршню 6, а другим концом с помощью проушины 13 к поворотному кулаку переднего ведущего моста автомобиля. Оба канала 4 гидравлически соединены с полостями золотникового распределителя 17.
Силовой цилиндр работает следующим образом. При повороте рулевого колеса 20 (фиг. 2) из нейтрального положения управляющее воздействие передается через рулевой механизм 19 к рулевому приводу 21 и золотниковому распределителю 17. Золотниковый распределитель 17, смещаясь, направляет рабочую жидкость от насоса 15 в одну из полостей корпуса Г (фиг. 1), являющимся корпусом дополнительного силового цилиндра. Поскольку проточки 10 перекрыты масло через одну из Г-образных проточек заполнит внутреннюю полость первого поршня 5 и будет воздействовать на второй поршень 6. При этом произойдет смещение второго поршня 6, которое вызовет соответствующее перемещение управляемых колес 18 (фиг. 2). Усилие на рулевом колесе 20 в этом случае будет соответствовать стандартному усилию автомобиля семейства «УРАЛ». При этом поршень 6 будет смещаться до тех пор, пока не перекроет одно из отверстий 11. В результате одна из внутренних полостей основного первого поршня 5 окажется запертой, что будет препятствовать дальнейшему перемещению поршня 6 относительно первого поршня 5.
При дальнейшем повороте рулевого колеса 20 (фиг. 2) под действием давления рабочей жидкости, подаваемой насосом 16 посредством распределителя 17, начнет смещаться первый поршень 5, являющийся корпусом основного силового цилиндра. Первый поршень 5, совместно со вторым поршнем 6 и общим штоком 7, поворачивает управляемые колеса 18. При этом рабочая жидкость из противоположной внутренней полости корпуса 1 будет вытесняться в бак 15 через распределитель 17. Так будет продолжаться до тех пор, пока первый поршень 5 не займет крайнее положение.
После того как поршень 5 займет крайнее положение, посредством первого канала 3 или второго канала 4, одна из внутренних полостей поршня 5 соединится с баком 15 через распределитель 17. Дальнейший поворот рулевого колеса 20 и соответствующее ему смещение распределителя 17 приведут к тому, что рабочая жидкость от насоса 16 будет подаваться через полость корпуса 1 и одно из Г-образных отверстий 11 во внутреннюю полость первого поршня 5. При этом будет смещаться поршень 6 и шток 7, вытесняя через открывшуюся проточку 10 масло в бак 15.
При повороте рулевого колеса в обратном направлении рулевое управление работает алогичным способом.
Предложенный силовой цилиндр с переменной нагрузочной характеристикой позволит уменьшить усилие на рулевом колесе при больших углах поворота рулевого колеса и, следовательно, повысить маневренность автомобиля.
Установка предлагаемого силового цилиндра вместо существующего не приведет к перекомпановке мест расположения всех элементов рулевого управления.
Литература:
1. Антонов С.Л., Трофимов В.А. и др. Автомобили УРАЛ моделей-4320-01, -5557 устройство и техническое обслуживание - M.: транспорт, 1994.
2. Васильченков В.Ф. Военные автомобили. Конструкция и расчет - Рыбинск - Рязань 1997.
3. Краткий автомобильный справочник. - 10 изд. - М.: Транспорт, 1985. - 220 с. (Гос. НИИ АТ).