СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГООСНОЙ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2003 года по МПК B62D7/14 

Изобретение относится к облаcти транспортного машиностроения и может быть использовано при проектировании, конструировании и модернизации машин с колесным движителем, имеющих передние и задние или все управляемые колеса.

Известны многоосные колесные машины с передними и задними управляемыми колесами (БАЗ 5937, 5939), система рулевого управления которых состоит из рулевого механизма, рулевого привода и гидравлического усилителя рулевого управления.

Система гидравлического усилителя рулевого управления состоит из бака масляного; насоса основного масляного; клапана предохранительного; гидроусилителей (2 шт); клапана управления гидроусилителями; золотника; клапана обратного шарикового; фильтра; насоса масляного дублирующего, (см. Техническое описание и инструкцию по эксплуатации колесных шасси 5937 и 5939, рис. 85, с. 125).

Машины с такой системой рулевого управления обладают хорошими показателями поворачиваемости, но недостаточными показателями устойчивости движения. При достижении скорости движения 30-40 км/ч на криволинейных участках происходит занос кормы машины в связи с ударными нагрузками, возникающими при передеформации эластичных шин. Это опасно с точки зрения соблюдения требований по безопасности движения и может привести к потере устойчивости движения многоосной колесной машины.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение устойчивости движения многоосной колесной машины по криволинейной траектории.

Это достигается тем, что дополнительно установлен клапан управления гидроусилителем задних управляемых колес, который обеспечивает запаздывание поворота задних управляемых колес относительно поворота передних за счет увеличения высоты цилиндрических частей золотника (Н) и ширины кольцевых проточек (L) в корпусе распределителя рулевого управления, в пропорции, обеспечивающей величину этого запаздывания 5-6 градусов.

Система рулевого управления многоосной колесной машины, включающая бак масляный, насос основной масляный, клапан предохранительный, гидроусилители передних и задних управляемых колес, клапан управления гидроусилителем передних управляемых колес с золотником, рулевое колесо, связанное через рулевой механизм с рулевой сошкой, воздействующей на золотник клапана управления гидпоусилителем передних управляемых колес, и продольную тягу, дополнительно снабжена клапаном управления гидроусилителем задних управляемых колес, выполненным с возможностью обеспечения запаздывания поворота задних управляемых колес относительно передних за счет увеличения высоты цилиндрических частей золотника и ширины кольцевых проточек в корпусе клапана управления гидроусилителем задних управляемых колес в пропорции, обеспечивающей величину этого запаздывания 5-6 градусов, при этом продольная тяга соединена с золотником гидроусилителя задних управляемых колес.

Если необходимо совершить поворот, водитель поворачивает управляемые колеса. Передние управляемые колеса нагружаются в контакте боковой силой, направленной в сторону поворота шины, и получают боковую деформацию, направление которой не изменится к после того, как возникнет боковая инерционная сила, приложенная к центру масс машины. Это приведет к тому, что в процессе поворота не происходит передеформации шин передних управляемых колес в боковом направлении.

Задние колеса поворачиваются в сторону, противоположную повороту передних колес. Нижняя часть тора шины, находящаяся в контакте с опорной поверхностно, деформируется наружу от поворота, создавая боковую силу в контакте шины с опорной поверхностью, направленную от центра мгновенного поворота. Далее, по мере входа машины в поворот, появляется боковая инерционная сила, действующая на корпус машины и направленная также наружу от поворота. Данная боковая сила начинает перемещать корму машины в боковом направлении наружу от центра поворота. Шины задних колес начинают передеформироваться.

Во время движения из-за отсутствия опоры в боковом направлении происходит ускоренный разгон кормы вбок. Этот разгон завершается инерционным ударом, при котором контакт шины с опорной поверхностью нагружается силой, большей, чем требуется для уравновешивания кормовой составляющей боковой инерционной силы, приложенной к центру масс. Борясь с заносом и поворачивая колеса в направлении, противоположном заносу, водитель не в состоянии правильно оценить уровень требуемых корректирующих воздействий из-за существенного времени реакции машины на отработку сигнала. Это приводит к перерегулированию, и процесс потери устойчивости движения начинается в противоположном направлении.

Характер зависимостей при неустановившемся повороте машин со схемой управления 1-0-3 показан на фиг.2, где
j_у.зад - ускорение на задней управляемой оси;
θ_l и θ_зад - углы поворота колес первой и задней осей.

На фиг.2 (график А) отчетливо видно, что при отсутствии механизма, обеспечивающего запаздывание поворота задних управляемых колес, происходит изменение направления бокового ускорения с отрицательного на положительные значения. При использовании механизма запаздывания поворота задних управляемых колес на 5-6 градусов (график Б), относительно поворота передних управляемых колес этого не происходит.

Характер этого процесса может быть описан уравнением коэффициента коррекции, учитывающего изменение бокового увода при качении колеса в режиме неустановившегося увода
q_{у.неуст}=1-е^А
где

V - поступательная скорость движения центра колеса, м/с;
l_k - длина площадки контакта колеса с опорной поверхностью, мм:
δ - угол бокового увода эластичного колеса под воздействием боковой силы, рад.

Наиболее опаской ситуацией является положение, где боковая сила в контакте задних колес и кормовая составляющая боковой инерционной суды машины совпадают по направлению, что ликвидирует возможность появления боковой опоры для кормовой составляющей Целесообразно не поворачивать сразу задние управляемые колеса, необходимо подождать, когда возникнет боковая инерционная сила, приложенная к центру масс машины. Процесс перейдет в положение, где кормовая реакция получит боковую опору в контакте задних колес, а боковая сила под задними колесами будет направлена к центру мгновенного поворота. В этот момент нужно поворачивать задние управляемые колеса и совершать поворот фактически со всеми управляемыми колесами. Задние колеса будут заранее деформированы в нужном направлении (к центру мгновенного поворота), и в последующих этапах поворота шины уже не будут претерпевать передеформации и, следовательно, не возникнут условия для ударного наложения контакта под задними управляемыми колесами, приводящие к заносу.

Поэтому для устойчивого движения во время неустановившегося поворота многоосной колесной машины необходимо в конструкцию привода ввести запаздывание поворота задних колес по отношению к повороту передних колес. Для этого и предлагается использовать систему рулевого управления с запаздыванием поворота задних управляемых колес относительно поворота передних на 5-6 градусов.

Изобретение поясняется фиг 1, 2 и 3, где
1. Бак масляный.

2. Насос основной масляный.

3. Клапан предохранительный.

4. Гидроусилитель - 2шт. (передних управляемых колес и задних управляемых колес).

5. Клапан управления гидроусилителем передних управляемых колес.

6. Золотник.

7. Клапан обратный шариковый.

8. Фильтр - 2 шт.

9. Насос масляный дублирующий.

10. Клапан управления гидроусилителем задних управляемых колес.

11. Рулевое колесо.

12. Рулевой механизм.

13. Рулевая сошка.

14. Продольная тяга.

Дополнительно установлен клапан управления гидроусилителем задних управляемых колес, который обеспечивает запаздывание поворота задних управляемых колес относительно передних за счет увеличения высоты цилиндрических частей золотника (Н) и ширины кольцевых проточек (L) в корпусе распределителя рулевого управления, в пропорции, обеспечивающей величину этого запаздывания 5-6 градусов (фиг 1).

Работает эта система рулевого управления следующим образом. При повороте рулевого колеса 11 его крашение через рулевой механизм 12 передается на рулевую сошку 13, которая, воздействуя на золотник 6 клапана управления гидроусилителем передних управляемых колес 5, открывает гидравлические магистрали гидроусилителя поворота передних управляемых колес 4, а его шток через систему рычагов поворачивает передние управляемые колеса. Одновременно с поворотом передних управляемых колес происходит перемещение передней части продольной тяги 14, которая в свою очередь перемещает золотник клапана управления гидроусилителем задних управляемых колес 10. Золотник клапана управления гидроусилителем задних управляемых колес выполнен более длинным, по сравнению с золотником 6 клапана управления гидроусилителем передних управляемых колес 5, и имеет большую высоту цилиндрических частей и большую ширину цилиндрических проточек в корпусе клапана управления задними управляемыми колесами, обеспечивающих полное перекрытие гидравлических магистралей, идущих к гидроусилителю поворота задних управляемых колес 10 на величину 5-6 градусов (величину становления неустановившихся процессов качения эластичного колеса).

При прохождении этой величины, обозначенной на фиг. 1 θ_зад рабочая жидкость из клапана управления гидроусилителем задних управляемых колес 10 поступает в штоковую или поршневую полости гидроусилителя поворота задних управляемых колес 4 (в зависимости от направления вращения рулевого колеса).

Предлагаемая система рулевого управления многоосной колесной машины позволяет осуществлять запаздывание начала поворота задних управляемых колес на величину становления неустановившихся процессов качения эластичного колеса, что, безусловно, повысит устойчивость движения колесных машин, имеющих передние и задние или все управляемые колеса.

Предложенная система рулевого управления содержит известные элементы, функционирующие в характерных для них режимах, что свидетельствует об удовлетворении критерию "промышленная применимость".

Литература
1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации колесных шасси БАЗ 5937 и 5939.- М: Воениздат, 1986, с. 121, 124-127.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано при проектировании, конструировании и модернизации машин с колесным типом движителя, имеющих передние и задние или все управляемые колеса. В системе управления установлен клапан управления гидроусилителем задних управляемых колес, который обеспечивает запаздывание поворота задних управляемых колес относительно передних, за счет увеличения высоты цилиндрических частей золотника и ширины кольцевых проточек в корпусе клапана управления гидроусилителем задних управляемых колес, в пропорции, обеспечивающей величину этого запаздывания 5-6^o. Техническим результатом является повышение устойчивости движения многоосной колесной машины по криволинейной траектории. 3 ил.

Система рулевого управления многоосной колесной машины, включающая бак масляный, насос основной масляный, клапан предохранительный, гидроусилители передних и задних управляемых колес, клапан управления гидроусилителем передних управляемых колес с золотником, рулевое колесо, связанное через рулевой механизм с рулевой сошкой, воздействующей на золотник клапана управления гидроусилителем передних управляемых колес, и продольную тягу, отличающаяся тем, что она снабжена клапаном управления гидроусилителем задних управляемых колес, выполненным с возможностью обеспечения запаздывания поворота задних управляемых колес относительно передних, за счет увеличения высоты цилиндрических частей золотника и ширины кольцевых проточек в корпусе клапана управления гидроусилителем задних управляемых колес в пропорции, обеспечивающей величину этого запаздывания 5-6^o, при этом продольная тяга соединена с золотником гидроусилителя задних управляемых колес.