Рулевое управление транспортного средства Советский патент 1990 года по МПК B62D5/20 

Изобретение Относится к машиностро ению и может быть использовано для „ управления тихоходными транспортными средствами, например для управления погрузчиком, экскаватором.

Целью изобретения является улучшение управляемости и повышение на- дежности.

На фиг. J представлена принципиальная схема рулевого управления; на фиг. 2 - схема блока управлени/; на Фиг. 3 - схема соединения первого или второго гидродвигателя, выполненного в виде гидроцилиндра, с гидроцилиндром поворота1, на Фиг. 4 - схема соединения первого или второго гидродвигателя, выполненного в виде гидромото- pa, с гидроцилиндром поворота.

Рулевое управление транспортного средства содержит (Фиг.1) блок 1 управления, насос-дозатор 2, кинематически связанный с рулевым колесом 3, а гидравлически - с гидродвигателем 4 и через обратные клапаны 5 и 6 - с насосом 7. Гидродвигатель 4 кинематически связан с золотником дроссельного гидрораспределителя 8, корпус которого кинематически связан с гидроцилиндром 9 поворота колес 10 И 11 переднего моста транспортного средства. Рулевое колесо 3 кинематически связано также с насосом-дозатором 12, соединенным с четырехлинейным трехпозиционным гидрораспределителем 13, а через обратные клапаны 14 и 15 - с насосом 7. Выход гидро-

5

Q

о

5 -Q

5

распределителя 13 соединен с гидродвигателем 16, кинематически связанным с золотником дроссельного гидрораспределителя 17, корпус которого кинематически связан с гидроцилиндром 18 поворота колес 19 и 20 заднего моста.

Г идродвигатель 16 снабжен фиксатором среднего положения колес 19 и 20, выполненным в виде гидроцилиндра 21 одностороннего действия с пружиной 22. Шток этого гидроцилиндра при помощи ролика 23 взаимодействует с пазом 24 гидродвигателя 16. Рабочая полость гидроцилиндра 21 через двухпозиционный трехлинейный гидрораспределитель 25 соединена с насосом 7 и гидробаком 26. Гидродвигатель 16 снабжен датчиком среднего положения колес 19 и 20 заднего моста, вы- - полненным в виде конечного выключателя 27 и взаимодействующего с ним .кулачка 28.

В гидролинии насос-дозатор 2 - гидродвигатель 4 установлен двухпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель 29, а в гидролинии насос-дозатор 12 - гидрораспределитель . 13 - двухпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель 30. Передний мост снабжен датчиком 31 углового положения правого колеса 11, а задний мост датчиками 32 и 33 углового положения левого 19 и правого 20 колес . Блок управления связан с opra- I

нами 34-38 управления гидрораспределителей 29, 30, 13 и 25.

Блок 1 управления (фиг.2) содержит переключатель 39 режимов работы управления на один из трех режимов: Транспортный режим (поворачиваются только колеса 10 и 11), Малый рй диус поворота (колеса 10 и 11 поворачиваются в одну, а колеса 39 и 20 в другу сторону)s Краб (все четыре колеса поворачиваются в одну сторону элементы 40 и 41 сравнения сигналов oLft jj., ,оЈ3/ , поступавших с датчиков 31-33 (фиг.1), устройство 42 (фиг.2) для визуального наблюдения за установкой колес 19 и 20 (фиг.1) в среднюю позицию, выполненное, например, в виде электролампочки. Блок 1 уп- равления содержит также логический элемент И 43 (Фиг.2) и три логических элемента ИЛИ 44-46.

Элементы 40 и 41 сравнения связаны с переключателем 40 режимов и датчиками 31-33 (фиг.1) углового положе- ния колес 11, 19 и 20. Переключатель 39 (фиг.2) режимов связан с органами 36 и 37 управления гидрораспределителем 13, через элемент ИЛИ 44 (фиг.2) - с органом 38 (фиг.1) управ- ления гидрораспределителем 25, а через элемент И 43 (Фиг.2) - с указателем среднего положения колес 19 я 20 (фиг.1). Выходы элементов 40 и 41 (фиг.2) сравнения связаны с органами 34 и 35 управления гидрораспределителей 29 и 30 (Фиг.1) через элементы ИЛИ 45 и 46 (фиг.2). Датчик среднего положения колес 1 9 и 20 (фиг.1) связан с вторым входом элемента И 43 (фиг.2).

Гидродвигатель 16 (фиг.1) снабжен механизмом возврата колес 19 и 20 в среднюю позицию, выполненным в виде пружин 47 и 48, кинематически связанных с подвижным органом этого гидродвигателя. Выходы насоса-дозатора 2 через обратные клапаны 49 и 50 связаны с рабочими полостями гидроцилиндра 9 поворота, а насос 7 через обратный клапан 51 соединен с гидробаком 26. В линии нагнетания насоса 7 установлены обратный 52, редукционный 53 и предохранительный 54 клапаны .

В качестве гидродвигателей 4 и 16 в управлении могут быть применены гидроцилиндр 55 (фиг.З) или гидромотор 56 (фиг.4) В первом случае шток

гидроцилиндра 55 может быть жестко закреплен при помопти хомута 57 к штоку 58 гидроцилиндра поворота и установлен в направляющей 59, закрепленной к этому гидроцилиндру. Во втором случае к штоку 58 гидроцилиндра поворота жестко закреплен гидромотор 56, который кинематически, например, посредством рейки 60 взаимодействует с золотником дроссельного гидрораспределителя 8 или 1 7 (фиг . 1) . Рейка 60 установлена в направляющих 61-63 (фиг.4), жестко закрепленных к гидромотору 56 и гидроцшшндру. Паз 24 (фиг.1) в этом случае может быть выполнен на рейке 60 (фиг.4). Блок 1 управления может быть выполнен также в виде бортовой электронной вычислительной машины. Датчики 31-33 вырабатывают сигналы Jnn , cLjj . пропорциональные углам поворота колес 11, 19 и 20 от нейтрального по- На выходе переключателя 39 блока 1 управления выраба- Х„ . X,. выходе

сигналы

ложения.

(фиг.2)

тываются сигналы Y

элементов 40 и 46

f 2. 5 3

сравнения Y3

Z

Y4 , Yj-, элемента И 43 - сиг- элементов ИЛИ 44-46 - сигна- конечного выключателя

f , X.J-, Х ,

фиг.1) - сигнал X

Z дискретных

6

Сигналы Х могут принимать значения: 0 и 1.

Рулевое управление может быть собрано из стандартных узлов и деталей. Органы 34-38 управления гидрораспределителями 29, 30, 13 и 25 могут представлять собой электромагниты, датчики 31-33 углового положения колес

И, Г9 и 20 - системы сельсин-датчик - сельсин-приемник. Элементы 40 и 41 сравнения могут быть выполнены на базе суммирующих блоков аналоговой

вычислительной машины, выполняющих операцию вычитания. Логические элементы И 43, ИЛИ 44-46 могут быть выполнены электрическими по известным схемам и выбраны стандартными. Эти

элементы реализуют логические функции И, ИЛИ, представленные в табл.1 и 2 соответственно.

Таблица 1

Элементы 40 и 4J сравнения представляют собой функциональные блоки, вырабатываемые сигналы при разрешаю- |0 щих сигналах Хд - 1 или Х 1 в зависимости от значения

an

) °Цл

, , которые представлены в табл.3 и 4 соответственно.

Т а б л и и а 3

о

fin

3 «.„ 3л Wnn

Зп

Таблица 4

С целью обеспечения безопасности движения транспортное средство должно быть оборудовано устройствами, разрешающими выключение переключателя 39 в положение Малый радиус поворо- та и Краб только при остановленном транспортном средстве или движении со скоростью, обеспечивающей безопасность движения. Переключатель 39 позволяет переключать управление в режимы Малый радиус поворота и Краб только с положения Транспортный режим при среднем положении колес переднего моста.

Рулевое управление транспортного средства работает следующим образом.

Работа управления может осуществляться в трех режимах: Транспортный режим, Малый радиус поворота, Краб. Транспортный режим, при ко- тором колеса заднего моста установлены в средней позиции, используется при передвижении транспортного средства, например экскаватора-погрузчика, с объекта на объект. Режим Ма- лый радиус поворота, при котором колеса переднего и заднего моста поворачиваются в разные стороны, используется при работе, например, погруз0

,.

0

25

30

$40

45

CQ 5с чиком тти экскаватором для увеличения маневренности в стесненных условиях, для движения по малому радиусу пово- . рота. Режим Краб1 , при котором все колеса машины поворачиваются в одну сторону, может, например, использоваться при работе погрузчиком в режиме набора грунта в ковш, при установке машины вплотную к обочине, стене, для выполнения работ экскаваторным оборудованием в условиях ограниченного пространства и др.

При работе в транспортном режиме управление транспортным средством осуществляется только за счет поворота колес 10 и 11 переднего моста. Переключатель 39 (фиг.2) режима .работы блока 1 управления устанавливают в положение Транспортный режим. Сигналы на выходе переключателя 39 Yf 1, Хг X, О. Сигналы на выходе элементов 40 и 41 сравнения Y2 Y3 Y Y.J- О (табл.3 и 4). Следовательно, на выходе логических элементов ИЛИ 44-46 вырабатываются Xf Уг Xf О (табл.2). Так как сигналы на органах 34-38 управления равны нулю, гидрораспределители 29 и 30 устанавливаются под действием пружин в левой (Фиг.1), гидрораспределитель 25 - в нижней, а 13 - в средней позициях. Насос 7 из гидробака-26 подает рабочую жидкость ,к дроссельным гидрораспределителям 8 и 17, насосам-дозаторам 2 и 12, гидродвигателям 4 и 16. Так как рабочие полости гидродв игателя 16 через гид- рораспределитель 13 соединены между собой, под действием пружины гидродвигатель устанавливается в позицию, соответствующую среднему положению колес 19 и 20. Гидродвигатель воздействует на золотник дроссельного гидрораспределителя 17, в результате чего гидроцилиндр 18 устанавливает колеса 19 и 20 в среднее положение, гидроцилиндр фиксирует это положение гидродвигателя 16, а конечный выключатель 27 подает сигнал Х6 1 на блок 1 управления. Так как при этом сигнал Yf 1 (переключатель 39 ус- . тановлен в положение Транспортный режим, фиг.2), сигнал Z 1 (табл.1) подается на устройство 42, разрешающее водителю транспортного средства движение в этом режиме.

При повороте рулевого колеса 3 (фиг.1), например, по часовой стрел

ке давление в правой (фиг.1) полости гидродвигателя 4 возрастает, в резултате чего корпус двигателя 4 начинает перемещаться вправо. Из левой полости гидродвигателя рабочая жидкость подается к насосу-дозатору,2. Гидродвигатель 4 через кинематическую цепь воздействует на золотник дроссельного гидрораспределителя 8, в результате чего от насоса 7 жидкость подается в поршневую полость гидроцилиндра 9, а из штоковой полости сливается в гидробак 26. Колеса 10 и И поворачиваются вправо. При этом скорость движения гидроцилиндра 9 поворота прямо пропорциональна угловой скорости рулевого-колеса 1; Рабочие полости насоса-дозатора 12 через гидрораспределитель 13 соединены между собой. Редукционный клапан 52 настроен на заданное давление подпитки системы управления, предохранительный клапан 54 защищает системы от перегрузки. При повороте рулевого колеса 3 против -часовой стрелки управление работает аналогично .

При работе управления в режиме :Малый радиус поворота переключа-

тель 39 (фиг.2) режимов блока J управления устанавливают в это положение с положения Транспортный режим при предварительной установке колес переднего моста в среднее положение. На выходе переключателя 39 (Фиг.2) режимов работы образуются сигналы Y, О, Хг 1 , Х3 0. Так. -как «Lna 3л , то сигналы на выходе элемента 40 сравнения Yz Y - 0 {табл.3),

а так как

ходе

J

элемента

X, 0, то сигналы на вы

41 сравнения Y,

V

0 (табл.4). Поэтому сигналы на выходе логических элементов ИЛИ 45 и

X - 0 (табл.2). Так как сиг1, X 0, то на выходе ло46 Yf

налы X,j|

гического элемента ИЛИ 44 образуется

сигнал X. 1 (табл.2).

Сигнал X. 1 подает команду на орган 38 (фиг.1) управления, который переключает гидрораспределитель 25 в верхнюю позицию. Рабочая жидкость от насоса 7 через гидрораспределител 25 подается в рабочую полость гидроцилиндра 21, в результате чего ролик 23 выходит из паза 24, обеспечивая возможность движения гидродвигателя 16. Одновременно сигнал X. 1 поступает на орган 36 управления, который

5

Q

0

переключает гидрораспределитель 13 в правую (фиг.1) позицию. Поскольку сиг налы Х 0, гидрораспределители 29 и 30 установлены в левых позициях .

При повороте рулевого колеса 3, например, по часовой стрелке давление в правой (фиг.1) полости гидродвигателя 4 и левой полости гидродвигателя 16 возрастает, в результате чего корпуса этих -гидродвигателей начинают перемещаться соответственно вправо и влево. Из левой полости гидродвигателя 4 и правой полости гидродвигателя |16 рабочая жидкость подается к насо- |сам-дозаторам 2 и 12. Гидродвигатели воздействуют на золотники дроссельных гидрораспределителей 8 и 17, в результате чего гидроцилиндры 9 и 18 поворачивают колеса 10 и 11 вправо, а колеса 19 и 20 - влево. Датчики 3133 подают сигналы ,Л.за

п

в элементы 40 и 41 сравнения

5 (фиг.2) блока 1 управления. Так как

Y4

сигнал У 0, то сигналы (табл.4) и в режиме Малый радиус поворота используются сигналы eLna

и J. 0

35

0

45

0

5

гп

поступающие с датчиков 31 и

33 (фиг.1) углового положения колес 31 и 20. Если сигнал «I,,,, больше Л зп то на выходе элемента 40 сравнения (фиг.2) вырабатываются сигналы Y} - 1 , Y3 О (табл.3), сигнал: на выходе логического элемента ИЛИ 45 Xj- 1 (табл.2). Сигнал Х 0, поскольку сигналы Yr 0 (табл.2). Сигна Ху 1 поступает к органу (фиг.) управления, который переключает гидрораспределитель 29 в правую позицию. Гидродвигатель 4 останавливается-, поворот колес 10 и И прекращается, а колеса 19 и 20 продолжают поворачиваться, пока не обеспечится равенство сигналов п„ иА3„ ,.„„ сЦл . Как только это равенство установится, сигнал Y.f 0 и поворот всех колес осуществляется далее до положения требуемого радиуса поворота.

Если сигнал at пп меньше сигнала , то (фиг.2) сигналы Y О,

(табл.3), g О, ХҐ 1

Xi (табл.2). На орган 35 (фиг.1) управ-,

ления поступает сигнал Х 1 , гидрораспределитель 30 переключается в правую позицию. Гидродвигатель 16 останавливается, поворот колес 19 и 20 прекращается, а колеса 10 и 11 продолжают поворачиваться, пока сигналы о(

fln

.Ј

зп

11 Как

только это равенство установится, сигналы YЈ Yj 0 (фиг,2, табл.3), сигнал Х4 0 и поворот всех колес осуществляется далее одновременно, до положения требуемого радиуса поворота.

При работе управления в режиме Краб|: переключатель 39 (фиг.2) устанавливают в это положение с положения Транспортный режим при предварительной установке колес переднего моста в среднее положение. На выходе переключателя 39 образуются

сигналы Y

1

ot

О, X, О, У.

1 . Так

зп

i 3 то сигналы на выходе

Y, - О

элемента 41 сравнения т., - ij- (табл.4), а так как Х 0, то сиг- калы на выходе элемента 40 сравнения Y Ґ3 0 (табл.3), На выходе блока 1 управления вырабатываются сигналы X, Х3 1, Х2 Х 0. Гидрораспределитель 25 под действием сигнала Х 1 переключается в верхнюю,

J5 го колеса 3. При этом рабочая жидкость из гидробака 26 через обратный клапан 51, клапаны 5 и 6 поступит к гидродвигателю 4, а через клапаны 49 или 50 - непосредственно к поло20 стям гидроцилиндра 9. Причем рабочая жидкость будет поступать в гидроцилиндр Как через дроссельный гидрорас пределитель 8, так и через обратные клапаны 49 или 50, что увеличивает

30

а гидрораспределитель 13 под действи- 25 надежность работы управления, ем сигнала X, 1 - в левую по схеме

Фиг.1 позиции. Ролик 23 гидроцшшнд-Формула изобретения

ра 21 выводится из паза 24 гидродвигателя 16.

При повороте рулевого колеса 3, например, по часовой стрелке насосы- дозаторы 2 и 12 подают рабочую жидкость в правые (фиг.1) полости гидродвигателей 4 и 16,.в результате чего колеса 10, И, 19 и 20 поворачиваются вправо. Датчики 31 и 32 подают сигналы Јпп и ci Jrt в элемент 41 (фиг,2) сравнения блока управле1. Рулевое управление транспортного средства, содержащее насос- дозатор, кинематически связанный с рулевым колесом и гидравлически соединенный с задающим органом, связанным с гидрораспределителем поворота,

35 который гидравлически соединен с гидроцилиндром поворота колес переднего моста, с насосом и с гидробаком, при этом насос-дозатор через обратные клапаны соединен с насосом,

ния. Если сигнал «С

ли

больше сигнала з л , то сигналы У4 1, Ys О (табл.4), Yf 1, Х4 0 (табл.2). Орган-34 управления переключает гидраспределитель 29 в правую (фиг.1) позицию, пока не исчезнет рассогласование в углах поворота колес, после чего сигнал Х J и все колеса поворачиваются одновременно до достижения требуемого их угла поворота.

При повороте рулевого колеса 3 про-тив часовой стрелки работа управления происходит аналогично.

В режиме Малый радиус поворота используются датчики 31 и 33, расположенные по одному борту транспортного средства с его внутренней стороны, так как в этом случае желательно равенство углов поворота между внутренними колесами двух мостов. В режиме Краб для измерения углов поворота

12

используются датчики 31 и 32, расположенные по диагонали транспортного средства, так как в этом случае угол поворота правого колеса переднего моста должен соответствовать углу поворота левого колеса заднего моста. При этом направления векторов силы тяги переднего и заднего мостов совпадают, что предотвращает занос машины .

При выходе из строя насоса 7 в транспортном режиме аварийное управление будет осуществляться от рулево5 го колеса 3. При этом рабочая жидкость из гидробака 26 через обратный клапан 51, клапаны 5 и 6 поступит к гидродвигателю 4, а через клапаны 49 или 50 - непосредственно к поло0 стям гидроцилиндра 9. Причем рабочая жидкость будет поступать в гидроцилиндр Как через дроссельный гидрорас пределитель 8, так и через обратные клапаны 49 или 50, что увеличивает

1. Рулевое управление транспортного средства, содержащее насос- дозатор, кинематически связанный с рулевым колесом и гидравлически соединенный с задающим органом, связанным с гидрораспределителем поворота,

который гидравлически соединен с гидроцилиндром поворота колес переднего моста, с насосом и с гидробаком, при этом насос-дозатор через обратные клапаны соединен с насосом,

и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повы- шения надежности работы и улучшения управляемости, оно снабжено устройством поворота колес заднего моста,

выполненным в виде дополнительного насоса-дозатора, связанного с рулевым колесом и гидравлически соединенного с первой и второй линиями трех- позиционного четырехлинейного гидрораспределителя, а через дополнительные обратные клапаны - с насосом, третья и четвертая линии гидрораспределителя соединены с дополнительным задающим органом, связанным с

дополнительным гидрораспределителем поворота, гидравлически соединенным с гидроцилиндром поворота колес, заднего моста, при этом задающие органы выполнены в виде гидродвигателей,

трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель выполнен с возможностью соединения его первой и второй линий, а также третьей и четвертой линий в нейтральной позиции, первой с третьей и второй с четвертой лини- гями в одной его крайней позиции и первой с четвертой и второй с третьей линиями в другой крайней позиции, а на гидродвигателе заднего моста установлен фиксатор среднего положения колес, выполненный в виде подпружиненного гидроцилиндра, взаимодействующего с пазом на корпусе гидродвигателя, полость со стороны, противоположной действию пружины через двух- позиционный трехлинейный гидрораспределитель , соединена с насосом и гидробаком.

2.Рулевое управление по п. 1, о отличающееся тем, что в линиях, соединяющих оба насоса-дозатора с гидродвигателями переднего и заднего мостов, установлено по одному двухпозиционному четырехлинейному гидрораспределителю, в одной позиции соединяющих насосы-дозаторы с гидродвигателями, а в другой - соединяющих полости насос-дозаторов между собой.

3.Рулевое управление по пп.1 и-2, отличающееся тем, что оно снабжено датчиками углового положения колес переднего и заднего мостов и датчиком среднего положения колес заднего моста, а блок управления выполнен в виде переключателя, соединенного с трехпозиционным четырехлинейным гидрораспределителем, выполненным с электроуправлением, через первый элемент ИЛИ - с двухпозици нным трехлинейным гидрораспределителем, через элемент И - с датчиком среднего положения кол.ес заднего моста, входы элементов сравнения соединены с датчиками углового положения колес переднего и заднего мостов, а выходы элементов сравнения через второй и третий элементы ИЛИ соединены с двух- позиционным четырехлинейным гидрораспределителем ,

20

5

0

4. Рулевое управление по пп.1-3, отличающееся тем, что оно снабжено обратными клапанами аварийного управления, один из которых установлен между напорной гидрелчч iei насоса и гидробаком с возможностью подачи рабочей жидкости от гидробака, а два остальных - между полостями гидроцилиндра поворотя колес переднего моста и соответствующими гидролиниями насос-дозатора, причем оба они установлены с возможностью подачи рабочей жидкости в,соответствующую полость гидроцилиндра поворота .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для управления тихоходными транспортными средствами, например погрузчиками-экскаваторами. Цель изобретения - улучшение управляемости и повышение надежности. Рулевое управление содержит блок 1 управления, насосы-дозаторы 2 и 12, кинематически связанные с рулевым колесом 3, гидравлически - с гидродвигателями 4 и 16 и через обратные клапаны 5,6,14,15 - с насосом 7. Гидродвигатели 4 взаимодействуют с дроссельными гидрораспределителями 8 и 17, корпуса которых кинематически связаны с гидроцилиндрами 9 и 18 поворота колес 10 и 11, 19 и 20 переднего и заднего мостов. В гидролинии насос-дозатор 12 - гидродвигатель 16 установлен трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель снабжен фиксатором и датчиком среднего положения колес 19 и 20. Фиксатор выполнен в виде подпружиненного гидроцилиндра 21, взаимодействующего роликом 23 с пазом 24 гидродвигателя 16. Гидроцилиндр через двухпозиционный трехлинейных гидрораспределитель 25 соединен с насосом 7 и гидробаком 26. Датчик среднего положения представляет собой конечный выключатель 27, взаимодействующий с кулачком 28. В гидролиниях управления колесами 10 и 11, 19 и 20 установлены гидрораспределители 29 и 30. Колеса 11, 19 и 20 кинематически связаны с датчиками 31-33 их углового положения. Блок 1 управления обеспечивает работу управления в трех режимах: транспортный режим (колеса 19 и 20 неподвижны), малый радиус поворота (колеса 10 и 11 поворачиваются в одну, а колеса 19 и 20 - в другую сторону), "краб" (все четыре колеса поворачиваются в одну сторону). 4 ил., 4 табл.

Фие.2

Фие.З

Редактор л. Гратилло

Составитель В. Ионова Техред А.Кравчук

Заказ 809

Тираж 447

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

ФиеЛ

Корректор Н.Король

Подписное