Шестеренный насос гидроусилителя руля грузовых автомобилей и автобусов
Предполагаемая полезная модель относится к области гидромашиностроения и может использоваться в качестве гидронасоса в гидросистемах рулевого управления большегрузных машин и автобусов или источника постоянного расхода, не зависимого от частоты вращения привода, в системах гидроавтоматики. Отличается от известных конструкций шестеренных насосов гидроусилителя руля грузовых автомобилей и автобусов тем, что: 1. Насос выполнен моноблочно с регулятором расхода (РР), ранее устанавливаемым отдельно от насоса и соединяемого с насосом и масляным баком посредством рукавов высокого давления, тройников и металлических трубопроводов, занимая тем самым полезную площадь в моторном отсеке. 1. Подшипники скольжения выполнены не в виде гладко стенного цилиндра с наружным диаметром, равным расточке корпус насоса под шестерни, и цилиндрическим хвостовиком меньшего диаметра, помещаемого при сборке насоса в глухие, соединенные с зоной всасывания насоса, расточки в крышках, а частично равным диаметру цилиндрического хвостовика, но усиленные ребрами жесткости, причем цилиндрический торец оребренной части подшипника выполнен с радиальными пазами для слива рабочей жидкости из зоны трения или утоплен относительно ребер жесткости, а диаметры вершин ребер меньше диаметра расточки корпуса. 2. Оребренные подшипники образуют между собой в расточке корпуса дополнительную емкость, сообщенную с зоной низкого давления насоса (зоной всасывания или входа). В существующих насосах дополнительная емкость образуется глухими расточками в крышках насоса, куда помещаются хвостовики подшипников, и которые каналами, соединяющими эти расточки, соединяется с зоной низкого давления насоса. При новом исполнении подшипников толстостенная нижняя крышка заменяется тонкостенной, например, вырубленной из листового проката. 3. 3-образные манжеты компенсаторов с плоским дном заменены на манжеты с треугольным дном, выступающем за габариты расточки компенсатора, куда они устанавливается, что снижает усилие предварительного поджима компенсатора к торцам шестерен при сборке насоса и повышает механический КПД насоса. Ранее для обеспечения гарантированного поджима компенсаторов к торцам шестерен при сборке приходилось прилагать большее усилие, деформируя выступающий арочный каркас 3-образной манжеты с плоским дном.
Предполагаемая полезная модель относится к области гидромашиностроения.
Известна конструкция шестеренного насоса по а.с. СССР № 794253, кл. F 04 C 2/04, содержащая подшипники в виде гладко стенного цилиндра с хвостовиком меньшего диаметра, устанавливаемого в расточку дна корпуса или нижней крышки, компенсаторы и устанавливаемые в выполненные в них расточки манжеты 3-образной формы с плоским дном, выступающих выше расточки и деформируемых при сборке насоса по основному арочному каркасу, обеспечивая предварительный поджим компенсаторов к торцам шестерен и не высокую точность изготовления деталей по высоте.
Недостатком конструкции является неподвижность подшипников в расточке корпуса и его неспособность устанавливаться соосно с цапфой шестерни, изгибающейся пропорционально нагрузке, и большое осевое усилие для деформации корпуса манжеты, приводящее к повышению крутящего момента для вращения шестерен и снижению механического КПД.
Известна конструкция шестеренного насоса по а.с. СССР № 794252, кл. F 04 C 2/04, содержащая подшипники, отверстия для цапф в которых выполнены под углом, компенсирующем изгиб цапф шестерен под нагрузкой.
Недостатком данной конструкции являются невозможность выбора угла расточки отверстия под цапфы для разных режимов нагружения насоса. При одних режимах угол наклона может совпасть с углом расточки, при другом нет.
Известна конструкция Полезной модели согласно Свидетельству № 2603 на Полезную модель «Шестеренный насос», содержащая крышки насоса, выполненные из различных материалов, в том числе и штампованные из стального листа толщиной 3-4 мм, но предусматривающие изготовление глухих отверстий для установки хвостовика подшипника и отвода утечек в зону низкого давления (всасывания насоса).
Недостатком данной Полезной модели является неподвижность гладко стенных подшипников и не возможность изготовления плоской крышки (задней) из листового материала без его деформации для изготовления глухих отверстий, а также не возможность установки в корпусе регулятора расхода.
Известна конструкция гидросистемы рулевого управления автомобилей АМО «ЗИЛ» и ОАО «Камаз», содержащая шестеренный насос и регулятор расхода, соединенные между собой рукавами высокого давления, тройниками и металлическими трубопроводами.
Недостатком такой гидросистемы является не продуктивное заполнение моторного пространства, создающее проблемы для обслуживания и модернизации вспомогательного оборудования, устанавливаемого на двигатель, генератора, стартера и т.д.
Предполагаемая полезная модель повышает надежность и долговечность гидросистемы рулевого управления.
Достигается это тем, что:
- насос выполнен моноблочно с регулятором расхода, вход в который соединен с выходом насоса, а канал управления по давлению от выхода насоса к клапану предохранительному РР осуществляется пазом, расположенным на торце корпуса со стороны нижней крышки и сверлениями от него, а перепуск рабочей жидкости регулятором расхода при его срабатывании от выхода насоса ко входу через сверление от РР в дополнительную емкость, образованную оребренными наружными цилиндрическими поверхностями подшипника;
- наружная цилиндрическая поверхность подшипников скольжения выполнена частично равного диаметра цилиндрическому хвостовику, но усиленна ребрами жесткости, причем диаметры вершин ребер меньше диаметра расточки корпуса, а цилиндрический торец оребрен-ной части подшипника выполнен с пазами для слива рабочей жидкости из зоны трения или утоплен относительно ребер.
- дно 3-образных манжет, устанавливаемых в расточки компенсаторов, выполнено треугольным с вершиной, выступающей за габариты расточки компенсатора.
- крышка нижняя выполнена плоской и отштампована из листового материала.
Общий вид насоса представлен на фиг.1, конструкция РР и каналов управления и слива на фиг.2-5, варианты втулок на фиг.6 и 7, а З-образная манжета, установленная в компенсаторе, на фиг.8.
Шестеренный насос гидроусилителя руля состоит из: (фиг.1) крышки верхней (1), корпуса (2) и установленных в нем компенсаторов (3), 3-образных манжет (4), шестерни ведущей (5) и ведомой (6), подшипников скольжения (7) левых и правых, маслосъемной манжеты (8) в крышке верхней, крышки нижней (9) и уплотнительных колец (10); (фиг.2-5) регулятора расхода, состоящего из золотника (11) и возвратной пружины (12) и установленного в золотнике клапана предохранительного, состоящего из дроссельной втулки (13), шарика (14) и регулируемой пружины (15). Канал управления регулятора расхода по давлению выполнен сверлениями (16), от выхода насоса, продольным пазом (17) по торцу корпуса насоса со стороны нижней крышки и сверлением (18) от паза к торцу дроссельной втулки (13). Перепуск рабочей жидкости при срабатывании регулятора расхода от выхода насоса в дополнительную емкость (19), соединенную со входом в насос (20) посредством сверления (21).
Для компенсации конструкционного зазора в пакете металлических деталей (3, 5, 6, и 7), устанавливаемых в корпус (2), и для предварительного поджима компенсаторов (3) к торцам шестерен (5 и 6) при сборке насоса 3-образная манжета (4) устанавливается в компенсатор (3) с гарантированным припуском по высоте, равным Е, см. фиг.8. Деформация манжеты с плоским
дном на величину Е гарантирует поджим, но вызывает большое усилие, т.к. деформируются основной П-образный каркас манжеты. Деформация же треугольного дна, без деформации П-образного каркаса манжеты, потребует значительно меньшего усилия, что обеспечит снижение усилия трения и повышение механического КПД.
Подшипник скольжения, фиг.6, выполнен с ребрами жесткости, концы которых выступают за габариты длины внутреннего отверстия. На фиг.7, с этой же целью, вместо удлинения ребер на величину, достаточную для прохождения утечек из зоны трения цапфы в подшипнике, в обечайке подшипника со стороны торцов ребер выполнены открытые пазы, сечение которого достаточно для прохождения вышеуказанных утечек.
На выходе насоса установлен штуцер (22) с дроссельным отверстием (23), от которого давления в гидросистеме поступает к дросселирующей вставке (13) регулятора расхода.
Насос работает следующим образом:
Рабочая жидкость, поступающая на вход насоса (20) из масляного бака, переносится во впадинах между зубьев шестерен в зону высокого давления, образуемую за счет выдавливания жидкости из впадин одной шестерни зубьями другой шестерни. При этом часть жидкости из зоны высокого давления поступает под 3-образные манжеты (4), которые за счет гидравлического упора в торцы подшипников (7) прижимают компенсаторы (3) к торцам шестерен (5 и 6). Рабочая жидкость, находящаяся в зоне низкого давления, (вход) насоса, заполняет все пустоты насоса, образованные ребрами жесткости подшипников (7), обеспечивая тем самым охлаждение подшипников и снижение шума от контакта зубьев шестерен, передаваемое через цапфы на подшипники, а затем на корпус насоса.
При повышении давления нагнетания происходит прогиб шестерни в цапфах, которые при неподвижных подшипниках скольжения перекашиваются во внутреннем отверстии подшипника и линейный взаимный контакт поверхностей цапфы и внутреннего отверстия подшипника превращается в 2-х точечный, на входе цапфы в подшипник и на выходе диаметрально. При этом допускаемая для данного материала сила трения многократно возрастает и происходит задир из-за разрушения масляного клина. Чтобы повысить подвижность подшипника в его соединении с корпусом, т.е. возможности поворота относительно оси расточки на угол, достаточный для компенсации прогиба шестерни, часть наружной поверхности выполнена в виде ребер жесткости, наружный диаметр которых меньше наружной поверхности подшипника. Тогда при одном и том же зазоре в соединении подшипника и корпуса угол поворота подшипника будет больше при меньшей длине наружной поверхности.
Рабочая жидкость, проходящая через зону трения цапфы и подшипника из зацепления зубчатых венцов поступает к крышкам насоса, где через зазор, образованный выступами ребер, или паз в обечайке подшипника поступает на вход насоса.
Рабочая жидкость под давлением, величина которого определяется сопротивлением дороги, поступает через штуцер 22 с дросселирующим отверстием 23 в гидросистему рулевого управления и одновременно: к золотнику 11 регулятора расхода и дроссельной втулки 13 клапана предохранительного через сверление 16, продольный паз 17 и сверление 18.
Пока давление в гидросистеме рулевого управления не превышает настройку клапана предохранительного золотник 11 находится в крайнем положении, определяемьм пружиной возврата 16 и равновесием давлений перед золотником и за ним, 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.2) в канал 21, соединенный со входом. Давление перед клапаном падает и за счет давления жидкости на золотник 11 со стороны выхода насоса, золотник перемещается, открывая слив в канал 21. 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 дроссельного отверстия 23 штуцера 22 происходит задержка высокого давления и золотник под его действием и усилием пружины возврата возвращается в исходное положение.
1. Шестеренный насос гидроусилителя руля грузовых автомобилей и автобусов, содержащий корпус с двумя крышками верхней и нижней с глухими расточками и каналами для отвода утечек, шестерни ведущую и ведомую с цапфами, помещенными в подшипники цилиндрической формы диаметром, равным диаметру расточки корпуса под шестерни, и хвостовиком меньшего диаметра, устанавливаемого в глухие расточки крышек с каналами для отвода утечек в зону низкого давления, компенсаторы с установленными в их расточках 3-образными манжетами с плоским дном, выступающем над расточкой, вход и выход, соединенный трубопроводами с регулятором расхода, отличающийся тем, что часть цилиндрической поверхности подшипника выполнена с диаметром равным диаметру хвостовика и усилена ребрами жесткости, диаметр вершин которых меньше диаметра расточки корпуса, а цилиндрический торец оребренной части подшипника выполнен с пазами для слива рабочей жидкости из зоны трения или утоплен относительно ребер жесткости, что способствует образованию дополнительной емкости внутри насоса, соединенной с входом в насос.
2. Насос по п.1, отличающийся тем, что регулятор расхода встроен в корпус насоса моноблочно, причем, вход в регулятор расхода соединен непосредственно с выходом насоса, а выход через сверления и продольный паз в торце корпуса насоса со стороны нижней крышки с дополнительными емкостями у крышек насоса.
3. Насос по п.1, отличающийся тем, что дно манжеты выполнено треугольным, вершина которого выступает над расточкой компенсатора.
4. Насос по п.1, отличающийся тем, что крышка нижняя выполнена из листового материала плоской, без глухих расточек и каналов.
