Электрогидравлическое устройство рулевого управления транспортного средства

 

Изобретение относится к устройствам рулевого управления транспортного средства. Цель изобре тения - повьппение чувствительности устройства . Устройство содержит насос 1, обратные клапаны 3 и 4, гидробак 5, рулевой вал 7, механически связанный с золотником распределительного устройства 8, гидравлически связанного с дозирующим гидромотором 9, который механически связан с золотником обратной связью 10, дополнительный гидроуправляемый гидрораспределитель 11, гидроцилиндр 20, гидроуправляемый напорный клапан 34, четьфехлинейный электрогидравлический усилитель 36, первая линия которого соединена с (Л JS со 00 00 о а

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1И

А1 (51) 4 В 62 D 5/06 6/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3998604/25-11 (22) 14. 10. 85 (46) 15.09.87. Бюл. Ф 34 (71) Всесоюзный научно — исследовательский и проектно-конструкторский институт промышленных гидроприводов и гидроавтоматики, Научно-производственное объединение по тракторостроению, Одесский филиал Научно-производственного объединения по тракторостроению и Производственное объединение "Харьковский тракторный завод им. С.Орджоникидзе" (72) В,А.Макей, А,Я,Оксененко, Ю.И.Чмилевский, С.Л.Абдула, Л.А.Вайнштейн, П,Е,Перельцвейг, В.И.Иргл и В.Л.Кассап (53) 629, 1 13 .0 14 . 5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 1180291, кл, В 62 D 5/06, 18.01.84. (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО

СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к устройствам рулевого управления транспортного средства. Цель изобретения— повышение чувствительности устройства. Устройство содержит насос 1, обратные клапаны 3 и 4, гидробак 5, рулевой вал 7, механически связанный с золотником распределительного устройства 8, гидравлически связанного с дозирующим гидромотором 9, который механически связан с золотником обратной связью 10, дополнительный гидроуправляемьтй гидрораспределитель 11, гидроцилиндр 20, гидроуправляемый напорный клапан 34, четырехлинейный электрогидравлический усилитель 36, первая линия которого соединена с наI

Рб 1б

133 порной гидролинией, вторая — с гидробаком, а третья и четвертая — со входами клапана ИЛИ 41, гидролинии

39, 40 и 42, усилитель 43, датчики положения 45, курса 46 и крена 48 гидролинии 50 и дополнительный трехпозиционный подпружиненный гидрораспределитель 49, При подаче рабочей жидкости золотник гидроуправляемого гидрораспределителя 11 смещается и подает рабочую жидкость в одну иэ полостей гидроцилиндра 20, вторая полость которого сообщена со сливом.

7306

В режиме автоматического управления при отклонении транспортного средства от заданной траектории датчик курса 46 вырабатывает сигнал отклонения, который усиливается на усилителе 43 и поступает на электрогидравлический усилитель 36, золотник которого смещается, а рабочая жидкость поступает через гидрораспределитель 11 в одну из полостей гидроцилиндра 20, вторая полость которого соединяется со сливом, 2 з ° и. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, конкретно к гидроприводам рулевого управления транСпортных средств, в частности колесных. .)

Цель изобретения — повышение чувствительности.

На фиг. 1 приведены принципиальная гидравлическая и структурная эле10 ктрическая схемы предложенного электрогидравлического устройства; на фиг. 2 — конструкция гидроуправляемого гидрораспределителя.

Устройство содержит насос 1 предо15 хранительный клапан 2, обратные клапаны 3 и 4, гидробак 5, клапан 6 постоянного потока, рулевой вал 7, механически связанный с золотником гидрораспределителя 8, дозирующий гидро20 мотор 9, связанный с золотником гидрораспределителя 8 с помощью механической обратной связи 10, дополнительный гидроуправляемый гидрораспределитель 11, имеющий управляющие полости 12 и 13, переменные дроссели

14 и 15 (см. фиг. 2), гидроклапан 16, имеющий полости 17 и 18 и переменный дроссель 19, образованный кромкой золотника и кольцевой расточкой в кор30 пусе клапана, гидроцилиндр 20, имеющий поршень 21, полости 22 и 23 и шток 24, соединенный с рабочими органами системы автоматического вождения.

Канал питания распределительного устройства 8 соединен через напорную гидролинию 25 и клапан 6 постоянного потока с насосом 1„ канал слива соединен через сливные гидролинии 26 и

27 с гидробаком 5, а два выходных канала распределительного устройства соединены через рабочие гидролинии

28 и 29 с полостями 12 и 13 гидроуправляемого распределителя 11. Дополнительный гидроуправляемый распределитель 11 соединен гидролиниями 30 через переменный дроссель 19, обратный клапан 4 и гидролинию 31 с насосом 1, а рабочими гидролиниями 32 и 33 — с гидроуправляемым гидрораспределителем, Гидролиния 25 скоммутирована с гидрораспределителем 8 через гидроуправляемый напорный клапан 34 и с напорной гидролинией 35 электрогидравлического усилителя 36, выходные каналы которого через гидролинии 37 и 38 сообщены с рабочими линиями 32 и 33. Гидролинии 39 и 40 связывают между собой золотники гидрораспределителя 11.

Дополнительно рабочие гидролинии

32 и 33 через клапан ИЛИ 41 и линию

42 сообщены с полостью управления гидроуправляемого напорного клапана 34 со стороны действия пружины.

Элемент сравнения усилителя 43 сигналов рассогласования через тумблер 44 связан с выходом датчика 45 положения, с выходом датчика 46 курса — через тумблер 47, кроме того, он соединен с выходом датчика 48 крена.

Выходные каналы усилителя 43 сообщены с входами электромеханических

3 1ЗЗ7 преобразователей электрогидравлического усилителя 36 пропорционального действия °

Рабочие гидролинии 28 и 29 имеют возможность коммутироваться с рабо5 чими линиями 32 и 33 через трехпозиционный подпружиненный гидрораспределитель 49 в периоды вращения вала

7 рулевого колеса.

Гидролиния 40 сообщается со слив- 10 ной гидролинией 27.

При работе предложенной системы в режиме ручного управления тумблеры

44 и 47 могут находиться в произвольном положении. Питание усилителя 43 15 выключено. При отсутствии управляющего воздействия рулевого вала 7 золотник распределительного устройства

8 находится в нейтральном положении.

При этом часть потока рабочей жид-20 кости от насоса 1 через клапан 6 постоянного потока и гидролинию 25 поступает в гидрораспределитель 8 и из него по гидролиниям 26 и 27 — в гидробак 5. !5

Остальная часть потока, создаваемая насосом, сбрасывается на слив клапаном 6 в гидробак, при этом золотники гидроуправляемого гидрораспределителя 11 запирают полости 22 30 и 23 гидроцилиндра 20.

При повороте рулевого колеса в какую-либо сторону золотник гидрораспределителя 8 смещается от нейтрального положения и рабочая жидкость начинает поступать в гидромотор 9, а из него в зависимости от направления поворота рулевого колеса — в рабочие гидролинии 28 и 29, Золотник трехпозиционного гидрораспределителя 40

49 смещается, перекрывая гидролинии

37 и 38 и сообщая рабочие линии 32 и

33 соответственно с рабочими гидролиниями 28 и 29.

При прохождении рабочей жидкости. 45 через гидромотор 9 вызывается его вращение и благодаря механической обратной связи 10 происходит перемещение золотника в противоположную сторону. Таким образом осуществляет- 50

I ся обратная связь, обеспечивающая регулирование скорости вращения гидромотора в соответствии со скоростью вращения рулевого колеса.

При подаче рабочей жидкости в одну из рабочих гидролиний 28 или 29 один иэ золотников гидроуправляемого распределителя 11 сместится под дей306 4 ствием давления и рабочая жидкость через переменный дроссель 14 поступает в одну иэ полостей гидроцилиндра 20.

Одновременно рабочая жидкость от насоса 1 будет поступать в гидролинии 30 и 39 через обратный клапан 4, переменный дроссель 19 гидроклапана

16 и далее через переменный дроссель

15, смежный с дросселем 14, в одну из полостей гидроцилиндра 20.

Вторая полость гидроцилиндра через второй переменный дроссель 15 сообщена сливными гидролиниями 27 и 40 с гидробаком.

При смещениях золотников гидроуправляемого гидрораспределителя рабочая жидкость под давлением, определяемым усилием предварительного поджатия пружин, поступает в полость 17 гидроклапана 16, смещает его золотник, увеличивая площадь дросселя 19, обеспечивающего подвод рабочей жидкости к переменным дросселям 15. Поскольку выход дросселя 19 сообщен гидролинией с противоположной полостью гидроклапана, на дросселях 15 поддерживается постоянный перепад. В результате любое изменение величины потока на дросселе 14, вызываемое вращением рулевого колеса, будет приводить к соответствующему пропорциональному изменению потока, проходящего через смежные дроссели 15. В момент прекращения вращения рулевого вала 7 золотник распределительного устройства 8 под действием обратной связи 10 становится в среднее положение и золотники распределителя под действием пружин становятся в крайнее положение, герметизируя полости 22 и 23 гидроцилиндра 20, что исключает самопроизвольный поворот транспортного средства. Благодаря наличию гидравлической связи между торцовыми полостями со стороны пружин гидроуправляемого распределителя 11 обеспечивается обратная связь по на- . грузке на штоке гидрораспределителя

20 и исключается самопроизвольное вращение вала рулевого колеса при резком возрастании нагрузки на штоке гидроцилиндра.

Работа системы в режиме аварийного управления сводится к следующему.

Питание усилителя сигналов рассогласования выключено. Подача рабочей жидкости в гидроцилиндр осущест5 1337 вляется с помощью гидромотора 9, который в этом случае работает как гидронасос, приводимый во вращение от рулевого вала, Подача рабочей жидкости в гидроцилиндр осуществляется так

5 же, как и в режиме ручного управления, однако поступление рабочей жидкости в .гидролинии 30 и 39 через переменный дроссель 19 отсутствует.

Рабочая жидкость в распределитель

8 и гидромотор 9 поступает через обратный клапан 3 из гидробака или гидролинии 27, Для исключения перетекания рабочей жидкости через смежный переменный дроссель 15 по гидролиниям 30 и 39, через гидроклапан 16, клапан б и насос 1 в гидробак, в гидролинии 31 установлен обратный клапан 4.

Работа системы автоматического вождения в режиме автоматического управления сводится к следующему.

Тумблеры 44 и 47 установлены в положение Закрыто, при этом вклю- 25 чено питание усилителя 43 сигналов рассогласования.

При отсутствии управляющих и возмущающих воздействий, что соответствует движению транспортного средства Зд согласно заданной траектории, работа системы сводится к следующему.

Золотник распределительного устройства 8 находится в нейтральном положении, Величина сигналов рассогласования на усилителе 43 равна нулю, что соответствует нейтральному положению золотника электрогидравлического усилителя 36. Золотник трехпозиционного гидрораспределителя 49 нахо- 4о дится в -среднем положении, и полости

12 и 13 гидрораспределителя 11 сообщены с гидробаком 5, при этом золотники гидрораспределителя находятся под действием пружин в крайнем поло 45 женин. Часть потока рабочей жидкости от насоса 1 через клапан 6 и гидролинию 25 поступает к распределителю 8 и через него по гидролиниям 26 и 27 в гидробак 5, Остальная часть потока сбрасывается в гидробак через клапан

6. Величина давления в гидролиниях

35 и 25 определяется усилием поджатия пружины гидроклапана 34 и местным сопротивлением гидравлического тракта. Давление в гидролинии 31 несколько увеличено за счет усилия пружины клапана 6 постоянного потока.

306

При отклонениях транспортного средства от заданной траектории, определяемой следом транспортного средства (бороздой, следом маркера и т.д,), датчик 46 курса вырабатывает сигнал отклонения, который усиливается на усилителе 43 сигналов рассогласования и поступает на вход одного из электромеханических преобразователей электрогидравлического усилителя 36. Золотник последнего смещается, и рабочая жидкость поступает в одну иэ рабочих линий 32 или 33, а другая — через трехпозиционный гидрораспределитель 49, электрогидравлический усилитель 36, гидролинию 26 и 27 сообщается с гидробаком 5.

Один из золотников гидроуправляемого распределителя 11 смещается, при этом поток рабочей жидкости от электрогидравлического усилителя 36 через переменный дроссель 14 поступает в одну из полостей гидроцилиндра

20, вторая полость которого через переменный дроссель 15 гидролинии 27 и 40 сообщается с гидробаком 5.

Одновременно рабочая жидкость от насоса 1 поступает в первую полость через смежный переменный дроссель 15, гидролинии 30 и 39, переменный дроссель 19 гидроклапана 16, обратный клапан 4 и гидролинию 31. Поскольку поток рабочей жидкости от электрогидравлического усилителя 36 под давле— нием поступает в полость 17 гидроклапана 16, выход которого сообщен гидролинией с противоположной полостью, то перед смежным дросселем

15 поддерживается постоянный перепад, что обеспечивает пропорциональность потоков рабочей жидкостй на переменных дросселях 14 и 15, В результате любое изменение величины потока на дросселе 14 будет приводить к соответствующему пропорциональному изменению потока, проходящего через смежный дроссель 15, а следовательно, и потока рабочей жидкости, поступающей в первую полость гидроцилиндра, Под действием перепада давления на поршне гидроцилиндра

20 происходит перемещение указанного поршня, а следовательно, и поворот рабочих органов системы и транспортного средства в целом. Поворот транспортного средства происходит до тех пор, пока величина сигнала датчика курса будет скомпенсирована ве7 личиной сигнала датчика положения.

Таким образом, транспортное средство стремится к сохранению заданной траектории движения.

При появлении потока рабочей жид1337 кости на выходе электрогидравлического усилителя 36 под действием перепада давлений запорный элемент клапана

ИЛИ 41 переключается и сообщает соответствующую рабочую линию 32 или

33 через гидролинию 42 с торцовой полостью гидроклапана 34 со стороны пружины, что приводит к автоматическому изменению давления питания на выходе насоса в зависимости от изменения нагрузки на рабочих органах

15 системы рулевого управления транспортного средства. Кроме того, на рабочих кромках электрогидравлического усилителя 36 сохраняется постоянный перепад давления, что стабилизует скоростные пОказатели системы в целом.

При многократном повторении движения относительно заданной траектории (например, во время пахоты, 20

25 культивации, севе и т,д,) происходит накопление ошибок, что приводит к деформированию траектории движения.

С целью реализации возможности ручного исправления траектории механику-водителю необходимо вращать рулевое колесо. При этом под действием перепада давлений в рабочих гидролиниях 28 и 29 золотник трехпозиционного гидрораспределителя 49 смещается, отсекая гидролинии 37 и 38, связанные с выходом электрогидравличес35 кого усилителя 36, и сообщая напорную

45 рабочую гидролинию 28 или 29 с соответствующей полостью 12 или 13; при этом полость второго золотника гидроуправляемого распределителя сообщается с гидробаком 5 через трехпозиционный гидрораспределитель и .гидролинию 27. Дальнейшая работа систеляющего воздействия с рулевого колеса золотник трехпозиционного гидрораспределителя под действием центрирующих пружин возвращается в исход50 ное положение и система с режима ручного управления переходит в режим ав55 томатического вождения по скорректированной траектории.

При движении по наклонным участкам пути, вызывающим поперечный крен мы аналогична работе системы в режиме ручного управления. При снятии управ306 8 транспортных средств, происходит изменение траектории движения. В целях реализации автоматической корректировки траектории движения в системе установлен датчик 48 крена, выходной сигнал которого пропорционален углу крена. Сигнал усиливается на усилителе 43 и поступает на вход одного из электромеханических преобразователей электрогидравлического усилителя 36, что приводит к повороту транспортного средства до тех пор, пока сигналы датчиков курса и положения не компенсируют наведенное возмущение.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

1. Электрогидравлическое устройство рулевого управления транспортного средства, содержащее гидрораспределитель, механически связанный с рулевым колесом и с дозирующим гидромотором и гидравлически соединенный напорной гидролинией с насосом, сливной — с гидробаком, исполнительными гидролиниями — с дозирующим г ромотором, а рабочими гидролиниями с гидроуправляемым гидрораспределителем, гидравлически соединенным с гидробаком, гидроцилиндром поворота, выходом гидроуправляемого клапана, вход которого соединен с напорной гидролинией насоса через установленный в ней клапан постоянного потока, четырехлинейный электрогидравлический усилитель пропорционального действия, первая линия которого соединена с напорной гидролинией насоса, вторая — с гидробаком, а третья и четвертая — с входами клапана ИЛИ, сообщенными с рабочими гидролиниями гидроуправляемого гидрораспределителя, а выход клапана ИЛИ соединен с линией управления гидроуправляемого клапана, установленного в напорной гидролинии Между гидрораспределителем и четырехлинейным электрогидравлическим усилителем пропорционального действия, и датчики курса движения и крена транспортного средства и положения штока гидроцилиндра поворота, электрически соединенные с входами управления четырехлинейного электрогидравлического усилителя пропорционального действия, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабl0

3 7:306

15 40

Составитель В.Калмыков

Редактор А.Долинич Техред Л.Олийнык Корректор А.Зимокосов

Заказ 4089/18 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4

9 t3 жено дополнительным гидроуправляемым гидрораспределителем, выполненным в виде расположенных в корпусе двух подпружиненных золотников, торцовые полости управления которых со стороны пружин соединены гидролиниями с полостями исполнительного гидроцилиндра, а противоположные торцовые полости — с рабочими гидролиниями гидроуправляемого гидрораспределите ля, причем в одной из позиций ка>кдого гидроуправляемого гидрораспределителя их торцовые полости через дроссели переменного сечения сообще— ны между собой.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что третья и четвертая линии четырехлинейного электрогидравлического усилителя пропор5 ционального действия выполнены с возможностью последовательной коммутации через гидроуправляемый гидрораспределитель с его рабочими гидролиниями.

3. Устройство по п. 1, о т л и !

О ч а ю ш е е с я тем, что упомянутые дроссели переменного сечения выполнены в виде осевых сквозных прямоугольных прорезей, расположенных на тор— цах золотников,илысок,выполненных на

15 торцах рабочихпоясков золотников.