Система рулевого управления транспортного средства

 

1. СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая гидрораспределитель рулевого управления, гидравлически соединенный с гидронасосом, с гидробаком и исполнительным гидроцилиндром поворота , механически соединенным с секциями ыарнирно сочлененного транспортного средства, рулевое колесо, кинематически связанное с датчиком поворота рулевого колеса, и датчик поворота секций шарнирно сочлененного транспортного средства, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества управления за счет увеличения быстродействия системы, она снабжена блоком управления , состоящим из двух инверторов; трех логических элементов НЕ, двух сумматоров, трех схем сравнения, четырех логических элементов И к двух логических элементов ИЛИ, гидрораспределитель рулевого управления выполнен электроуправляемым, а датчики поворота рулевого колеса и секций шарнирно сочлененного транспортного средства.- в виде потенциометров , при этом выход одного потен-. циометра датчика поворота рулевого колеса соединен с входом первого сумматора и через первый инвертор с входом второго сумматора, выход датчика поворота секций соединен с другим входом второго сумматора и через второй инвертор - с другим входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первой схемы сравнения, вход второй сравнения соединен с выходом другого потенциометра датчика поворота рулевого колеса, вход третьей схемы сравнения соединен с выходом второго сумматора, а ее выход - с входами первого логического1 элемента НЕ и первого логического элемента И, выход второй схемы сравнения соединен с входами второго логического элемента НЕ, второго и третьего логических элементов И, выход первой схемы сравнения соединен с входами четвертого логического элемента И и третьего логического элемента НЕ, выходы первого, второго т и третьего логических элементов НЕ соединены соответственно с другими входами первого, второго и третье- , го логических элементов И, а выход второго логического элемента НЕ соединен такж с другим входом первого логического элемента И, а выходы первого, второго, третьего и четверсо оо того логических элементов И соединены соответственно с входами первого и второго логических элементов ИЛИ, выходы которых соединены с электромагнитами : электроуправляемоел го гидрораспрёделителя рулевого управления . 2. Система поп, 1, отличающаяся тем, что,она снабжена двухпозиционным электромагнитным клапаном, дополнительной схемой сравнения и кинематически связанным с рулевым колесом дополнительным силовйм гидроцилиндром, полости которого соединены между собой через двухпозиционный электромагнитный клапан , электрически соединенный с выходом дополнительной схемы сравнения, вход которой соединен с выходом первого сумматора.

„„SU„„1133157 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК g В 62 D 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 } 3592869/27-11 (22 ) 19.05 ..83 (46) 07.01.85. Бюл. 9 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) Е.A.Poìàí÷èê, Э.В.Саркисян, Н.В.Богдан и В.В.Гуськов (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 629.113.014.5 (088.8) (56) 1, Патент АнГлии Р 1282527, кл. В 7 Н, 1970. (54)(57) 1. СИСТЕМА РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая гидрораспределитель рулевого управления. гидравлически соединенный с гидронасосом, с гидробаком и исполнительным гидроцилиндром поворота, механически соединенным с ceicциями шарнирно сочлененного транспортного средства, рулевое колесо, кинематически связанное с датчиком поворота рулевого колеса, и датчик .поворота секций шарнирно сочлененного транспортного средства, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества управления за счет увеличения быстродействия системы, она снабжена блоком управления, состоящим из двух инверторов, трех логических элементов НЕ, двух сумматоров, трех схем сравнения, четырех логических элементов И и двух логических элементов ИЛИ, гидрораспределитель рулевого управления выполнен электроуправляемым, а датчики поворота рулевого колеса и секций шарнирно сочлененного транспортного средства. — в виде потенциометров, при этом выход одного потен-. циометра датчика поворота рулевого колеса соединен с входом первого сумматора и через первый инвертор— с входом второго сумматора, выход датчика поворота секций соединен с другим входом второго сумматора и через второй инвертор — с другим входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первой схемы сравнения, вход второй схемы сравнения соединен с выходом дру1=ого потенциометра датчика поворота рулевого колеса, вход третьей схемы сравнения соединен с выходом второго сумматора, а ее выход — с входами первого логическогц элемента НЕ и первого логического элемента И, выход второй схемы сравнения соединен с входами второго логического элемента НЕ, второГо и третьего логических элементов И, выход первой схемы сравнения соединен с входами четвертого логического элеЯ мента И и третьего логического элемента НЕ, выходы первого, второго и третьего логических элементов НЕ соединены соответственно с другими ( входами первого, второго и третьего логических элементов И, а выход д второго логического элемента НЕ соеI динен также.с другим входом первого >иаира логического элемента И, а выходы первого, второго, третьего и четвер- того логических элементов И соеди- фЭ иены соответственно с входами пер- Р вого и второго логических элементов ИЛИ, выходы которых соединены с электромагнитами: электроуправляемо- { д

ro гидрораспределителя рулевого управления. 3

2. Система по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что,она снабжена двухпозиционным электромагнитным клапаном, дополнительной схемой сравнения и кинематически связанным с рулевым колесом дополнительным силовым гидроцилиндром, полости которого соединены между собой через двухпозиционный электромагнитный клапан, электрически соединенный с выходом дополнительной схемы сравнения, вход которой соединен с выходом первого сумматора.

1133157

Изобретение относится к автотракторостроению, а именно к системам рулевого управления транспортных средств.

Известна система рулевого управления транспортного средства, со- 5 держащая гидрораспределитель рулевого управления, гидравлически соединенный с, гидронасосом, с гидробаком, и исполнительным гидроцилиндром поворота, механически связанным с секциями шарнирно сочлененного тРанспортного средства, рулевое колесо, кинематически связанное с датчиком поворота рулевого колеса и датчик гпзворота секций шарнирно сочлененного транспортного средства (1 .

Недостатком известной системы является наличие гидравлической об" ратной связи,что приводит к недостаточно высокому быстродействию системы рулевого управления.

Цель изобретения - улучшение качества управления за счет увеличения быстродействия системы.

Поставленная цель достигается тем, что система рулевого управления транспортного средства, содержащая гидрораспределитель рулевого управления, гидравлически соединенный с гидронасосом, с гидробаком и исполнительным гидроцилиндром пово- 30 рота; механически соединенным с секциями шарнирно сочлененного транспортного средства, рулевое колесо, кинематически связанное с датчиком поворота рулевого колеса, и датчик 35 поворота секций шарнирно сочлененного транспортного средства, снабжена блоком управления, состоящим из двух инверторов, трех логических элементов НЕ, двух сумматоров, трех 4О схем сравнения, четырех логических элементов И и;двух Логических элементов ИЛИ, гидрораспределитель.рулевого управления выполнен электроуправляемым, а датчики поворота рулевого колеса и секций. шарнирно сочлененного .транспортного средстваB виде потенциометров, при этом выход одного потенциометра датчика поворота рулевого колеса соединен с входом первого сумматора и через пер- 5О вый инвертор - с входом второго сум1матора,. выхода датчика поворота секций соединен с другим входом второго сумматора и через второй инверторс другим входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первой схемы сравнения, вход второй схемы сравнения соединен с выходом другого потенциометра датчика поворота рулевого колеса, вход третьей 60 схемы сравнения соединен с выходом второго сумматора, а ее выход - с входами первого логического элемен« та HE и первого логического элемента И, выход второй схемы сравнения 65 соединен с входами второго логического элемента НЕ, второго и третьего логических элементов И, выход первой схемы сравнения соединен с входами четвертого логического элемента И и третьего логического элемента HE" выходы первого, второго и третьего логических элементов НЕ соединены соответственно с другими входами первого, второго и третьего логических элементов И, а выход второго логического элемента НЕ соединен также с другим входом первого логи" ческого элемента И, а выходы первого, второго, третьего и четвертого логических элементов И соединены соответственно с входами первого и второго логических элементов ИЛИ, выходы которых соединены с электромагнитамн электроуправляемого гидрораспределителя рулевого управления.

Система снабжена двухпозиционным электромагнитным клапаном, дополнительной схемой сравнения и кинематически связанным с рулевым колесом дополнительным силовым гидроцилиндром, полости которого соединены между собой через двухпозиционный электромагнитный клапан, электрически соединенный с выходом дополнительной схемы сравнения, вход которой соединен с выходом первого сумматора.

На фиг.1 изображена схема рулевого управления транспортного средства; на фиг,2 — функциональная схема электронного блока управления.

Система рулевого управления транспортного средства содержит рулевое колесо 1; гидронасос 2, распределитель 3 рулевого управления, исполнительный гидроцилиндр 4, связанный с полурамами 5. Кроме этого, в систему включены датчик 6 поворота полурам 5, датчик 7 поворота рулевого колеса 1, связанные с блоком 8 управления. Датчик 7 поворота рулевого колеса состоит нз двух потенциометров 9 и 10. Потенциометр 9 служит для определения угла поворота рулевого колеса и соединен с первым входом сумматора 11 и с инвертором 12. Потенциометр 10 служит для определения направления поворота рулевого колеса и соединен с входом схемы 13 сравнения, другой вход которой предназначен для задания порогового уровня А. Логическое устройство 14 блока управления содержит логические элементы НЕ, И и ИЛИ.

Логические элементы ИЛЙ 15 и 16 связаны с соответствующими электромагнитными устройствами 17 и 18 гидро,распределителя 3, а каждый из входов .элемента ИЛИ 15 - с соответствующими выходами элементов И 19 и 20; каждый из входов элемента ИЛИ 16 соединен в свою очередь, с соответствующими выходами элементов И 21 и 22.

1133157

При этом один вход элемента И 19 связан через элемент НЕ 23 с выходом схемы 24 сравнения, а другой его вход — с выходом схемы 13 сравнения и с одним из входов элемента И 21, другой вход которого связан через 5 элемент HE 25 с схемой 26 сравнения и с одним входом элемента И 22. Другой вход последнего соединен с выходом элемента НЕ 27 и с одним входом элемента И 20, второй вход которого 10 соединен с выходом схемы 24 сравнения. При этом один из входов схемы 24 сравнении связан с выходом сумматора 11, первый вход схемы 26 сравнения соединен с выходом суммато ра 28; другие входы указанных схем сравнения служат для задания пороговых уравнений.

В свою очередь, один вход сумматора 28 связан с датчиком 6 поворота полурам и через инвертор 29 — .с вторым. входом сумматора 11, а другой вход сумматора 28 соединен с инвертором 12. Кроме того, система снабжена дополнительной схемой 30 сравнения, двухпозиционным электромагнитным клапаном 31, дополнительным силовым гидроцилиндром 32, кинематически связанным с рулевым колесом, причем полости силового гидроцилиндра 32 соединены между собой через двухпозиционный электромагнитный клапан 31, управляемый от схемы 30 сравнения, один вход которой предназначен для задания порогового уровня В, а другой связан с выходом сумматора 11. 35

Сиденье 33 водителя выполнено вращающимся вокруг своей оси. Переключатель 34 служит для подачи питания к потенциометру 10 датчика 7 поворота рулевого колеса. 40

Система рулевого управления работает следующим образом.

При повороте рулевого колеса 1 на угол А как в правую, так и в левую ! сторону от нейтрального положения 45 датчик 7 с помощью потенциометра 9 вырабатывает электрический аналоговый сигнал положительной полярности, пропорциональный величине угла < поворота рулевого колеса. Точно так . датчик 6 вырабатывает аналоговый электрический сигнал, пропорциональный величине угла,В поворота полурам.

При движении транспортного средства вперед и повороте рулевого колеса 1 от нейтрального положения вправо угол 4С поворота рулевого колеса увеличивается с опережением по сравнению с углом„в поворота полу,рам 5 (-вследствие того, что на срабатывание гидравлической системы ру- 60 левого управления требуется определенное время ), пока разница 4.- Я, определяемая в сумматоре 11, превышает пороговый уровень А, равный, например, нулю, на выходе схемы 24 сравнения формируется сигнал рассогласования (логическая "1" ), который передается через логическое устройство 14 на правый электромагнит 17 гидрораспределителя 3.

В это же время на выходе сумматора 28 имеет отрицательный сигнал (так такс(),8), не превышающий пороговый уровень схемы 26 сравнения, следствие чего íà его выходе сигнал рассогласования отсутствует, что соответствует логическому "0", который через логическое устройство 14 пере- дается на левый электромагнит 18 гидрораспределителя 3. В таком случае (когда на правом электромагните логическая "1", а на левом логический

"0"); гидрораспределителя 3 занимает положение III. В этом положении левая полость силового гидроцилиндра 4 соединяется с гидронасосом, а правая — с сливом, в результате чего поршень указанного силового гидроцилиндра перемещается вправо, и полурамы 5 поворачиваются вправо. Когда угол Р поворота полурам сравняется с углом поворота рулевого колеса, т.е. когда д-- Я = 0 (при этом,в— — с(.также равно 0, то на выходах схем 24 и 26 сравнения сигналы рассогласования отсутствуют, и логические "0" передаются через логическое устройство 14 на правый и левый электромагниты гидрораспределителя 3, что переводит последний в положение Т, в котором все выходы золотника 3 и полости силового гидроцилиндра 4 заперты, т.е. полурамы 5 зафиксированы в нужном положении..

При возврате рулевого колеса 1 в нейтральное положение уменьшение угла б(поворота рулевого колеса опережает уменьшение угла,8 поворота полурам 5. В этом случае на выходе сумматора 11 имеем. отрицательный сигнал, не превышающий пороговый уровень A схемы 24 сравнения, следовательно, на выходе последней сигнал рассогласования отсутствует. Та-. ким образом, логический "0" с выхода схемы 24 сравнения через логическое устройство 14 поступает на правый электромагнит 17 гидрораспределителя 3. В это же время сумматор 28 определяет величину, пропорциональную /3-d a, если она превышает пороговый уровень схемы 26 сравнения, то на выходе последней появляется сигнал рассогласования, который через логическое устройство 14.воздействует на левый электромагнит 18 гидрораспределителя 3. Последний зани- мает положение II при котором перемещение .поршня силового гидроцилинд ра 4 (за счет давления жидкости, подаваемой через гидрораспределитель 3 в правую полость силового гидроцилиндра 4) и поворот полурам 5 про1133157

35 исходит в обратную сторону. Как только углы с4 и Я сравняются, сигнал рассогласования на выходе схемы 26 сравнения исчезает, а на обоих электромагнитах гидрораспределителя 3 присутствуют логические "0", что пере- 5 водит последний в положение 1, при котором полости силового гидроцилиндра 4 заперты и полурамы 5 зафиксированы в нужном положении. При возврате рулевого колеса 1 в нейтральное положение движок потенциометра 9 перемещается в свое среднее положение, и питание на блок 8 управления не подается. При этом гидрораспределитель 3 находится в положении Х

Так работает предлагаемая система при повороте рулевого колеса в правую сторону и возврате его в нейтральное положение.

Логическое устройство 14 служит для обеспечения поворота транспортного средства в левую сторону. Оно осуществляет инвертирование сигналов, поступающих на соответствующие электромагниты гидрораспределителя 3 от схем 24 и 26 сравнения только в том случае, если рулевое колесо 1 поворачивают от нейтрального. положения влево. Если же его повора чивают от нейтрального положения

30 вправо, то логическое устройство 14 вышеуказанные сигналы не инвертирует, и работа предлагаемой системы происходит, как описано выше.

Направление поворота рулевого колеса 1 определяется с помощью по.тендиометра 10 датчика 7 и схемы 13 сравнения. При повороте рулевого колеса 1 вправо от нейтрального положения движок потенциометра 10 пере- 40 мешается также вправо, и на вход схемы 13 сравнения подается электрический сигнал отрицательной полярности через переключатель 34, который при начальной установке сиде - 45 нья 33 водителя находится в верхнем положении (фиг.21. При возврате рулевого колеса 1 (до достижения им нейтрального положения ) полярность вышеуказанного сигнала остается отрицательной, а следовательно, не превышает заданного порогового уровня,, равного нулю, и сигнал рассогласования на выходе схемы 13 сравнения отсутствует, При повороте рулевого колеса влево от нейтрального положения движок отенциометра 10 перемещается влево, и на вход схемы 13 сравнения поступает электрический сигнал положительной полярности, которая не меняется до 60 возврата рулевого колеса 1 в его нейтральное положение. В этом случае положительный электрический сигнал на входе схемы 13. сравнения превышает нулевой сигнал ее порогового уров-65 ня и на выходе схемы 13 сравнения вырабатывается сигнал рассогласования, соответствующий логической "1".

Логическое устройство 14 работает следующим образом.

При повороте вправо, как было описано выше, на выходе схемы 24 сравнения имеем логическую "1", которая инвертируется элементом НЕ 23 в логический "0", и последний поступает на один вход элемента И 19. На другой вход этого элемента поступает логический "0" с выхода схемы 13 сравнения. Известно, что в таком случае на выходе элемента И 19 также будет "0". На входы элемента И 20 напротив поступают логические "1", которые дают "1" и на его выходе.

При этом на входах элемента ИЛИ 15 ,будут логические "0" и "1", что приведет к формированию логической "1"

Ф на выходе этого элемента, которая и будет воздействовать на правый электромагнит 17 гидрораспределителя 3.

Таким образом, показано, что сигнал, имеющийся на выходе схемы 24 сравнения, в случае поворота рулевого колеса от нейтрального положения вправо логическим устройством 14 не инвертируется.

Аналогично можно показать, что в этом случае и при возврате рулевого колеса 1 в нейтральное положение, сигнал, имеющийся на выходе схемы 26 сравнения, также логическим устройством 14 не инвертируется. При повороте рулевого колеса влево от нейтрального положения, как указывалось выше, на выходе схемы 13 сравнения формируется сигнал рассогласования (логическая "1"р. Так как при повороте влево увеличение угла ССповорота рулевого колеса также опережает увеличение угла Р и разностьЫ-,В превышает заданный пороговый уровень,то на выходе схемы 24 сравнения будет логическая "1".

Элемент НЕ 23 инвертирует эту "1" в логический "0", который поступает на вход элемента И 19, на другой вход этого элемента поступает логическая "1" с выхода схемы 13 сравнения. В результате на выходе элемента И 19 и на одном входе элемен". та ИЛИ 15 будет логический "0". На входы элемента И 20 поступают логическая "1" с выхода схемы 24 сравнения и логический "0" с выхода элемента НЕ 27. При этом на выходе элемента И 20 и на другом входе элемента ИЛИ 15 будет логический "0". Логические нули на обоих входах элемента ИЛИ 15 дают логический "0" и на его выходе, а значит и на правом электромагните 17 гидрораспределителя 3, В это же время, на выходе схемы 26 сравнения присутствует логический

1133157

"0", так как величина P — + меньше заданного порогового уровня. Этот логический "0" поступает на один вход элемента И 22, на другой вход которого приходит логический "0" с выхода элемента НЕ 27, следовательно, на выходе элемента И 22 и на одном входе элемента ИЛИ 16 также будет присутствовать логический "0". На входы элемента И 21 напротив поступают логические "1" с выхода элемента НЕ 25 и с выхода схемы 13 сравнения. В результате на выходе элемента И 21 и на втором входе элемента ИЛИ 16 присутствует логическая

"1". Следовательно, и на выходе элемента ИЛИ 16 будет логическая "1", которая воздействует на левый электромагнит 18.гидрораспределителя 3.

В таком случае (когда на правом электромагните .гидрораспределителя 3 присутствует логический "0", а на левом — логическая "1") гидрбраспределитель 3 занимает положение II, В этом положении он соединяет правую полость силового гидроцилиндра 4 с гидронасосом 2, а левую - со сливом. В результате поршень силового гидроцилиндра 4 перемещается влево и полурамы 5 поворачиваются влево.

Как только углы,В и с сравняются, сигнал рассогласования на выходе схемы 24 сравнения исчезает, т.е. логическая "1" на этом выходе сменяется логическим "0"; который инвертируется элементом НЕ 23 в логическую "1" и последняя поступает на один вход элемента И 19; На другом входе этого элемента, как указывалось выше, имеется логическая "1". Следовательно, на выходе элемента И 19 и на входе элемента ИЛИ 15 присутствует логическая "1". Аналогично можно показать, что на входах элемента 20 будет присутствовать логические "0" и "1", следовательно, на выходе элемента И 20 и на другом входе элемента ИЛИ 15 будет логический ."0".

Логические "0" и "1" на входах элемента ИЛИ 15 дают логическую "1" на его выходе, а следовательно, и . на входе правого электромагнита гидрораспределителя 3. Так как в рассматриваемом случае (когда,Я 4) сигнал рассогласования на выходе схемы 26 сравнения отсутствует, то как и в описанном выше случае, на левом электромагните 18 гидрораспределителя 3 остается логическая

"1". Таким образом, на обоих электромагнитах гидрораспределителя 3 присутствуют электрические сигналы (логические ".1"), что вызывает переключение гидрораспределителя 3 в положение 7, при котором все его выходы и полости силового гидроци" линдра 4 заперты, что обеспечивает фиксацию полурам 5 в нужном положении.

При реверсивном управлении (транспортное средство движется назад) сиденье водителя вместе с рулевым ко5 лесом поворачивается на 180, а пе= о реключатель 34 переводится в нижнее положение, что приводит к изменению полярности напряжения питания потенциометра 10 на противоположное.

Следовательно, при повороте рулевого колеса 1 в оаво и возврате его до достижения нейтрального положения, на вход схемы 13 сравнения поступа.ет положительный электрический сигнал, а при повороте рулевого колеса 1 влево и последующем возврате его до достижения нейтрального положения — отрицательный электрический сигнал от потенциометра 10 °

B результате на выходе схемы 13 сравнения сигналы также поменяются на противоположные: при повороте ру= левого колеса вправо от нейтрального положения на указанном выходе будет логическая "1", при его повороте влево от нейтрального положения — логи ческий "0". Так как работа блока 8 происходит аналогично вышеописанной, то на выходах логического устройства 14 и на обоих электромагнитах гидЗ0 рораспределителя 3 сигналы также поменяются на противоположные (там, где была логическая "1", присутствует логический "0", и наоборот, где был логический "0", появляется логи35 ческая "1" 1. При этом гидрораспреде литель 3 срабатывает таким ббразом, что приводит к соответствию поворота полурам 5 повороту рулевого коле- са 1.

40 Имитация усилия на рулевом, колесе происходит следующим образом, При повороте рулевого колеса 1 в ту или иную сторону на угол A будет перемещаться поршень силового гидроцилиндра 32, перегоняя жидкость из одной его полости в другую, создавая тем самым усилие на рулевом колесе 1 пропорционально скорости поворота последнего. Одновременно в схеме 30 сравнения происходит сопоставление разницы углов 0 поворота рулевого колеса 1 иф полурам 5 с пороговым уровнем В, и при превышении порогового уровня (например, при большом сопротивлении повороту — препятствии ) с помощью электромагнита 31 блокируют. силовой гидроцилиндр 32.

В этом случае силовой гидроцилиндр 32 будет заблокирован до тех пор, пока гидросистема не повернет полура60 мы 5 (увеличивая угол j5} или пока водитель.не повернет рулевое колесо 1 в сторону уменьшения угла OL (за счет податливости привода между рулевым колесом 1 и поршнем силового гидроцилиндра 32).

1133157 путем увеличения быстрообратной связи систе70 У1

Фиг. Г

Составитель В.Калмыков

Редактор Е.Лушникова Техред С. Мигунова Корректор И.Муска

Ф,Заказ 990б/18 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Экономический эффект предложенной системы рулевого управления достигается за счет улучшения качества управления действия мы.