Система управления транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению . Цель - повышение безопасности движения транспортного средства при повороте . В системе управления рулевое колесо 1 связано с датчиком нагрузки рычагами 17 регулирования передаточного числа трансмиссии и тормозной системой с воз.можностью снижения скорости и торможения пропорционально кривизне линии поворота и толкающей силе. Дифференциал между полуосевыми шестерня.ми содержит одну двойную шестерню, установленную с возможностью волнового движения при регулировании разности скоростей. Сигнал об изменении нагрузки на выходе трансмиссии обратным знако.м вводится в механизмы управления и торможения с учетом угла поворота рулевого колеса 1. При движении в тяговом, нейтральном и тормозном режимах пропорционально кривизне линии поворота снижается скорость, причем на уклоне торможение осуществляется пропорционально повороту рулевого колеса 1 и отрицательному моменту от толкающих сил. Часть выходного сигнала нагрузки и торможения обратным знаком проходит через рулевое колесо 1 и корректируется для ввода на вход управления. 1 з. п. ф-лы, 7 ил. I СО 678 со о сд 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 В 60 К 41/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ л

1".

Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3928832/27-11 (22) 15.07.85 (46) 23.05.87. Бюл. № 19 (75) И. М. Гаджимурадов (53) 629.113 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1079477, кл. В 60 К 17/02, 1981. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к транспортному. и сельскохозяйственному машиностроению. Цель — повышение безопасности движения транспортного средства при повороте. В системе управления рулевое колесо 1 связано с датчиком нагрузки рычагами 17 регулирования передаточного числа трансмиссии и тормозной системой с возможностью снижения скорости и торможения пропорционально кривизне линии поворота и толкающей силе. Дифференциал между полуосевыми шестернями содержит одну двойную шестерню, установленную с возможностью волнового движения при регулировании разности скоростей. Сигнал об изменении нагрузки на выходе трансмиссии обратным знаком вводится в механизмы управления и торможения с учетом угла поворота рулевого колеса I. При движении в тяговом, нейтральном и тормозном режимах пропорционально кривизне линии поворота снижается скорость, причем на уклоне торможение осуществляется пропорционально повороту рулевого колеса l и отрицательному моменту от толкающих сил.

Часть выходного сигнала нагрузки и торможения обратным знаком проходит через ру- Я левое колесо 1 и корректируется для ввода на вход управления. 1 з. и. ф-лы, 7 ил.

1311954

Изобретение относится к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к системам управления транспортными средствами.

Цель изобретения — повышение безопасности движения транспортного средства при повороте.

На фиг. 1 показана система управления транспортного средства, вариант механической связи рулевого управления с трансмиссией и тормозным приводом; на фиг. 2— схема исполнительного элемента механизма поворота в виде дифференциала с шестерней волнового движения; на фиг. 3 — схема датчика момента нагрузки в виде планетарного механизма, работающего в качестве муфты сцепления (направление моментов обозначено знаками плюс и минус); на фиг. 4 — предлагаемая система, вариант гидравлической связи элементов системы управления; на фиг. 5 — то же, вариант электрической связи элементов управления; на фиг. б — схема дифференциала с шестерней волнового движения в период поворота; на фиг. 7 — схема шестерни волнового движения.

Система управления транспортного средства содержит рулевое колесо 1, рычаг 2, тягу 3 связи с распределителем 4, тормоз 5 с рычагом б управления, рычаг 7 управления тяги 8, пропущенной через ролик 9 и соединенной с рычагом 10, пружину 11, колодку

12 — держатель рычага 6, пружины 13 связи с рамой, гибкую тягу 14, пропущенную через ролики 15, коробку 16 скоростей с рычагом 17 и пружиной 18 управления, педаль 19 поворота роликов 20 и рычаг 21 управления рычагом 22 тормоза 23, пружину 24 и шкив 25 тормоза трансмиссии, главную передачу 26 в виде двух конических шестерен привода корпуса 27 дифференциала, полуось 28 колеса 29, полуосевую шестерню 30, связанную с зубьями шестерни 31, ролик 32 на валу 33 гидромотора 34, трубками 35 связанного с распределителем, и полуось 36 колеса 37.

Датчик момента нагрузки имеет тормоз 5 шкива 38 солнечной шестерни 39, приводимой сателлитом 40 от коронной шестерни 41 двигателя.

Гидравлическая связь между элементами системы включает в себя гидроцилиндр

42, связанный трубками 43 с гидроцилиндрами 44 и 45 датчика и управления коробки 16, трубку 46 связи датчика и руля с гидроцилиндром 47 привода тормоза 23 (фиг. 4).

При электрической связи элементов системы управлени4 (фиг. 5) около датчика нагрузки имеется рычаг-движок сопротивлений 48 аналогового блока 49 суммирования сигналов датчика и руля 1, а также сопротивления 50 и 51 в виде реостатов, электромагнит 52 управления тормозом и

55 усилитель 53 управления коробкой 16 скоростей. Следящая связь элементов системы управления может быть выполнена из пневмоприводных средств с питанием от пневмосистемы тормозов.

Межбортовой дифференциал (фиг. 6) в корпусе 27 имеет зубья 54 для передачи крутящего момента двойной шестерне 31, постоянно связанной с шестерней 30 полуоси 28 с шестерней 55 бортового редуктора, упор

56, подшипники 57, полость 58 для волнового движения шестерни 31, крышку. 59, шаровой конец 60, зубья 61 и 62 (фиг. 7),полуосевую шестерню 63 полуоси 36 с шестерней 64 другого бортового редуктора. В дифференциале установлены также подшипник 65, кривошип 66 с осью 67, на которой размещена шестерня 68, имеются пазы 69 для зубьев 54 корпуса 27. Система управления содержит двигатель, тормоза колес, фиксаторы рычагов и педали, соединительные детали и регулировочные гайки, как известные системы.

Рычаг 6 может включить и выключить тормоз 5, рычаг 7 — включить и выключить связь с рулевым колесом 1 тяги 8 и рычага 10, им можно вручную тормозить и регу.пировать степЕнь влияния руля на трансмиссию и тормоз, рычаг 7 также может работать в качестве ручного задатчика скорости. Тормоз 5 относительно рамы может поворачиваться вправо положительным крутящим моментом и влево отрицательным (фиг. 3). Рулевое колесо 1 может управлять распределителем 4 для поворота направляющих колес и подачи жидкости в гидромотор 34 для регулирования разности скоростей колесной и гусеничной машин при повороте. Одновременно рулевое колесо 1, поворачивая рычаг 2 с роликом 9, может при повороте влево и вправо сильнее затянуть гибкую тягу 8 (трос) и через рычаг 10 регулировать натяжение гибкой тяги 14 управления коробкой 16. Педалью 19 и рычагом 21 можно затянуть тягу 14 и повернуть рычаги 22 влево при торможении. Пружины сжатия 11, 24 и 13 и растяжения 18, поддерживая натяжение гибких тяг 8 и 14, могут поворачивать рычаги в обратную сторону. В качестве коробки скоростей можно использовать любое средство регулирования передаточного числа, включая насос с регулируемым объемом рабочих полостей гидрообъемной трансмиссии. Рычаг 17 является органом управления, имеет люфт в левом и правом конечных положениях и может включить скорость. Рычаг 10 имеет педаль для ножного управления при работе в качестве ножного акселератора скорости при отключении автоматического управления или желании водителя управлять.

При ручном и автоматическом управлении люфт рычага 17 коробки и зазор рыча1311954

1О

20 га 22 тормоза подбираются так, чтобы в тяговом режиме скорость регулировалась в пределах люфта и зазора в тормозе.

В тормозном режиме тормоз работает в пределах люфта рычага 17. Поэтому коробка скоростей может работать в тяговом режиме и. увеличивать скорость, не тормозя до максимальной скорости, после чего подтормаживать.

Межбортовым дифференциалом может регулироваться разность скоростей бортов путем поворота вала 33 гидромотором, электромотором или механическим приводом, регулируемым рулем. Гидромашина в дифференциале выполняется с рабочими полостями около шестерни 31 по типу волновых гидромашин. Гидромашина, корпус которой связан с полуосью 36, а ротор — с валом, вращает кривошип 66, т. е. может быть генератором волнового движения при повороте. Шестерня 31 может передавать крутящий момент от корпуса 27 к полуосевым шестерням 30 и 63 при любом движении (вперед, назад) и совершать волновое движение вокруг сферы (шара) 60 и упора 56 при регулировании разности скоростей движителей потоком энергии от механизма поворота. Зубья 61 и 62 (не равны), поэтому при волновом движении шестерни 30 и 63 может тянуть в разные стороны в зависимости от направления вращения кривошипа 66 с шестерней 68. Вал 33 можно вращать вправо и влево, следовательно, шестерня 31 при волновом движении может ускорить ход одного движителя и замедлить другого, а при вращении в другую сторону вала 33 наоборот.

При волновом движении шестерня 31 может обкатывать одновременно зубья каждой полуосевой шестерни. В любом случае шестерни 30, 31 и 63 имеют непрерывный контакт зубьев и суммируют потоки энергии вала и корпуса на шестерне 31 в ведущем режиме и толкающих сил в режиме торможения от движителей. Шестерня 31 с каждой из шестерен 30 и 63 составляет волновой редуктор при повороте в любую сторону и жесткую зубчатую муфту для потока энергии от корпуса 27 к движителям.

В зацеплении находится одновременно большое число зубьев шестерен, следовательно, может передаваться большой поток энергии.

В дифференциале имеются два входа энергии. и два выхода, причем каждый вход можно регулировать для согласования скорости движения с разностью скоростей с учетом кривизны линии. Скорости движителей определяются только входами. Поэтому двоякое влияние внешних условий в горной зоне не может изменить курс.

Дифференциал состоит из трех жестких шестерен, при волновом движении средней могут образоваться два волновых редукто25

55 ра для двух бортов и жесткая муфта связи с коробкой при прямолинейном движении.

Гидромотор 34 можно заменить электромотором и установить между валом 33 и полуосью 36. Возможна иная установка.

Связи между элементами системы управления могут передать сигналы в виде силы тяги троса при замкнутом соединенйи или тросом с пружиной для обратного действия.

При выполнении гидравлической связи сигнал передается в виде разности давлений жидкости около поршней цилиндров 44, 45 и 47. При выполнении электрической связи использованы элементы преобразования сигнала в виде напряжения и тока и преобразования электрических величин в механические, и наоборот. Суммирование сигналов можно обеспечить в аналоговом блоке. В любом случае сигнал на входе является частью выходного сигнала с обратным знаком.

Система работает следующим образом.

При повышении момента нагрузки в тяговом режиме лента тормоза 5 поворачивается и, сжимая пружины 13, перемещает тягу 14 вправо, рычаг 17 пружиной 18 тоже вправо в сторону снижения скорости.

При снижении момента нагрузки пружина 13 тянет тягу 14, рычаг 17 н пружину 18 и повышает скорость. Тормоз в этом режиме не тормозит в связи с люфтом. Рулевое колесо 1 при правом или левом повороте, одинаково поворачивая ролик 9, затягивает тягу 8, поворачивает рычаг 10 с роликами 15 влево, ослабляя тягу 14, позволяет пружине 18 повернуть рычаг 17 вправо в сторону снижения скорости. Рычагом 6 можно выключить тормоз 5 при остановке самоходного средства и плавно включить при трогании с места. Рычагом 7 можно затянуть тягу 8 и включить управление трансмиссией от руля (колеса 1) путем перемещения влево и ослабить тягу 8 перемещением вправо при выключении. Каждое положение фиксируется. Рулевое колесо 1 при повороте направо перемещает золотник распределителя 4 и подает жидкость к направляющим колесам или в гидромотор 34, скорость колеса 29 повышается, а колеса 37 снижается.

Тягами 8 и 14 и рычагом 10 скорость снижается. При повороте влево, наоборот, колесо 29 ускоряет ход, а колесо 37 замедляет при одновременном снижении скорости движения. При прямолинейном движении ролик 9 занимает положение минимального натяжения тяги и пружина 11 рычагом 10 и его роликами 15 затягивает тягу 14, что допускает наибольшую скорость, соответствующую моменту нагрузки тормоза 5.

В тяговом режиме всякое изменение момента нагрузки на тормозе 5 вызывает изменение скорости и момента и устраняет сигнал.

1311954

В нейтральном режиме знак касательных сил изменяется, а в тормозном режиме изменяется знак момента нагрузки. Скорость достигает допустимого значения, определяемого рычагом 7, тормоз 5 отрицательным моментом нагрузки поворачивается влево, тянет тягу 14 влево, рычаг 17 достигает зоны люфта (возможности коробки исчерпываются), рычаги 22 прижимают колодки тормоза 23 к шкиву и торможением пропорционально отрицательному моменту тяга 14 предотвращает дальнейшее повышение скорости. Чем больше толкающая сила и их отрицательный момент, тем большей силой тормозит тормоз 23.

При нажатии на педаль 19 или воздействии на рычаг 21 в любом режиме тормоз 23 тормозит машину.

В варианте гидравлической связи элементов при повышении нагрузки датчик давит на жидкость в цилиндре в бесштоковой полости и поворачивает, рычаг 17 вправо, скорость снижается. При снижении нагрузки, наоборот, давление в штоковых полостях цилиндров 44 и 45 повышается и рычаг поворачивается влево в сторону повышения скорости. При повороте рулевого колеса 1 жидкость из цилиндра 42 подается в цилиндры 44 и 45, и рычаг!7 перемещается вправо в сторону снижения скорости. Различие объемов жидкости в трубках 43 и 46 компенсируется объемом цилиндра 47 в пределах большого люфта органа управления рычагом 22 (зазором). Возможна установка компенсатора (гидроаккумулятора), но различие объемов и температурное расширение с учетом зазоров можно компенсировать регулировкой тормоза.

При движении в тормозном режиме тормоз поворачивается влево, сжимая пружины 13, создавая давление в трубках 46, цилиндром 47 тормозит тормоз 23. Тормозная сила пропорциональна отрицательному моменту, и дальнейшее повышение скорости исключается. Чем сильнее тормозится тормоз 23, тем ниже сигнал датчика. Это обеспечивает следящее действие по принципу отрицательной обратной связи.

В варианте электрической связи элементов системы управления при повышении нагрузки сопротивление 50 регулирует ток и напряжение на входе аналогового блока 49, и выходное напряжение в усилителе 53 вызывает снижение скорости в коробке 16 скоростей. При снижении скорости, наоборот, ток в сопротивлении 50 и напряжение на входе и выходе блока 49 снижается, скорость возрастает. Независимо от этого при повороте рулевого колеса 1 регулируется сопротивление в блоке 49 в сторону снижения скорости. При работе в тормозном режиме датчик включает цепь сопротивления

51 и регулирует в нем ток пропорционально

5 !

О !

50 отрицательному моменту. Этот ток в электромагните 52 преобразуется в силу действия на рычаг 22 и торможения. Чем больше толкающие силы и их момент, тем больший ток проходит через сопротивление 51 и тем эффективнее торможение. Если торможение усиливается, сигнал снижается и перерегулирование исключается.

Независимо от этого при повороте рулевого колеса вправо и влево рычагом 2 снижается сопротивление, и с повышением тока в электромагните 52 и эффективности торможения снижается скорость.

Таким образом рулевое колесо 1 рычагом 2 регулирует сопротивление 48 в цепях управления трансмиссией и тормозом.

Сигнал об изменении моментной нагрузки по значению и знаку от датчика при любом варианте выполнения связи корректируется рулевым управлением и отрабатывается механизмами управления коробки скоростей механической трансмиссии, насоса в гидрообъемной трансмиссии и тормозами во всех случаях так, что часть выходного сигнала обратным знаком поступает на вход системы управления. Такое управление всегда действует в сторону устранения сигнала и стабилизации режима движения в различных условиях при двояком влиянии внешних сил. Снижение скорости движения рулевым колесом пропорционально углу поворота обеспечивает безопасность работы при повороте, а ограничение скорости на уклоне — при работе в горной зоне.

Разность скоростей регулируется межбортовым дифференциалом путем подачи жидкости распределителем 4 в гидромотор 34. Г1ри повороте вправо и влево соответствующее вращение вала 33, кривошипа 66 и оси 67 с шестерней 68 вызывает волновое движение шестерни 31 вперед или назад, ускорение одного и замедление другого движителя и поворот машины. Когда скорость корпуса 27 равна нулю, волновое движение шестерни 31 вызывает вращение шестерен 30 и 63 во взаимно противоположных направлениях и соответствующий поворот радиусом, равным нулю. При правом повороте колеса 1 жидкость вызывает вращение вала и волновое движение шестерни назад, шестерни 30 и 55 вращаются относительно корпуса вперед, ведомая шестерня и движитель — назад. Одновременно относительно корпуса 27 шестерни 63 и 64 вращаются назад, а левый движитель — вперед, т. е. левый забегает и поворачивает гусеничную машину с бортовым редуктором вправо.

Г!ри повороте влево забегает правая гусеница и т. д.

При прямолинейном движении вместе с корпусом одинаково вращаются дисковая шестерня 31, полуосевые шестерни 30 и 63 и движители. Крутящий момент передается

1311954

23 чиг.4 по реакциям местности. При вращении вала 33 исполнительным элементом механизма поворота шестерня 31 зубьями 61 обкатывается по шестерням полуосей и ускоряет ход одной, замедляя другой, а движители поворачивают машину в соответствии с направлением поворота рулевого колеса 1.

Соотношение скоростей корпуса 27 и вала 33 определяет соотношение скоростей движителей и кривизну линии поворота. При торможении корпуса радиус поворота снижается до нуля.

Формула изобретения

1. Система управления транспортного средства, преимущественно сельскохозяйственного трактора, имеющего тормоз и рулевое управление, содержащая датчик нагрузки двигателя, представляющий собой охватывающую одно из звеньев трехзвенного планетарного механизма тормозную ленту, один конец которой подпружинен относительно остова транспортного средства и связан гибкой тягой, охватывающей коромысло с роликами и рычагом, с подпружиненным органом управления коробкой передач, вход которой связан с другим звеном планетарного механизма, третье звено которого связано с двигателем, отличающаяся тем, что, с целью повышения безопасности движения транспортного средства при повороте, орган управления тормозом связан гибкой тягой, охватывающей коромысло с роликами и рычагом, с органом управления коробкой передач, с рычагом первого из упомянутых коромысел, выполненным подпружиненным, и с рулевым управлением, при этом другой конец тормозной ленты выполнен подпружиненным относительно остова транспортного средства.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что рулевое управление включает в себя

15 рулевое колесо с колонкой, связанной через ролик с гибкой тягой, реверсивный гидрораспределитель, подвижный элемент которого кинематически связан с колонкой, а выходы его — с гидромашиной, выполненной с дифференциалом привода бортовых движителей транспортного средства, имеющим волновую шестерню связи полуосевых шестерен, для обеспечения разности скоростей бортов при повороте транспортного средства.

1311954

Фиг. b

Составитель С. Белоусько

Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 3 837/17 Тираж 599 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугпская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Г1роектная, 4