Рулевое управление колесного транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами

 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к рулевым управлениям транспортных средств с передними и задними управляемыми колесами. Рулевое управление колесного транспортного средства содержит кинематически связанные между собой рулевой привод и рулевой усилитель передних управляемых колес. Рулевой привод передних управляемых колес состоит из рычагов и тяг, кинематически связывающих рулевое колесо через рулевой механизм с передними управляемыми колесами. Рулевой усилитель передних управляемых колес состоит из гидравлически связанных бака, насоса, распределителя и силового цилиндра. Рулевой привод передних управляемых колес кинематически связан с рулевым приводом и рулевым усилителем задних управляемых колес посредством муфты переменной длины. Рулевой усилитель задних управляемых колес состоит из гидравлически связанных бака, насоса, распределителя и силового цилиндра. Рулевой привод задних управляемых колес состоит из рычагов и тяг, кинематически связанных с задними управляемыми колесами и с муфтой переменной длины, и оснащен средством возврата задних управляемых колес в нейтральное положение, представляющим собой пружинный стабилизатор. Муфта переменной длины выполнена в виде силового цилиндра, имеющего два поршня, один из которых кинематически связан с рулевым приводом и рулевым усилителем передних управляемых колес, а другой - с рулевым приводом и рулевым усилителем задних управляемых колес. Посередине корпуса муфты переменной длины выполнено всего одно отверстие, посредством которого муфта переменной длины гидравлически соединена с двухпозиционным распределителем, управляемым датчиком скорости. Двухпозиционный распределитель выполнен трехлинейным таким образом, что в одном из его положений соединяются между собой первая и третья линии, а в другом - вторая и третья. При этом первая линия двухпозиционного распределителя гидравлически соединена с насосом рулевого усилителя задних управляемых колес, вторая линия - с баком, а третья - с муфтой переменной длины. Технический результат заключается в повышении эффективности рулевого управления колесного транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами за счет снижения энергозатрат на привод насоса рулевого усилителя задних управляемых колес. 1 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к рулевым управлениям транспортных средств с передними и задними управляемыми колесами.

Известно рулевое управление колесного транспортного средства, содержащее рулевой привод и рулевой усилитель передних управляемых колес, кинематически связанные с рулевым колесом через рулевой механизм, а посредством муфты переменной длины, выполненной в виде силового цилиндра, гидравлически связанного с двухпозиционным распределителем, управляемым датчиком скорости, с рулевым усилителем и рулевым приводом задних управляемых колес, оснащенным устройством возврата задних управляемых колес в нейтральное положение. При этом двухпозиционный распределитель выполнен двухлинейным таким образом, что в одном из положений обе линии соединены между собой, а в другом заперты (RU, пат. 2137649, кл. В 62 D 6/02, 7/14, 1999).

Недостаток известного рулевого управления состоит в том, что при движении колесного транспортного средства со скоростью больше критической двухпозиционный распределитель, управляемый датчиком скорости, соединяет полости муфты переменной длины между собой. В результате этого задние управляемые колеса поворачиваются с запаздыванием по отношению к передним управляемым колесам для обеспечения устойчивого движения колесного транспортного средства. Величина запаздывания при этом определяется величиной перемещения поршня муфты переменной длины из среднего в одно из крайних положений в зависимости от направления поворота.

При уменьшении скорости до величины меньше критической двухпозиционный распределитель, управляемый датчиком скорости, блокирует муфту переменной длины, запирая ее полости, и поворот передних и задних управляемых колес в этом случае происходит одновременно, обеспечивая тем самым высокую маневренность. Однако блокировка муфты переменной длины произойдет вне зависимости от положения ее поршня. Например, когда задние управляемые колеса повернуты на некоторый угол. В результате этого нарушится дальнейшее кинематическое соответствие между поворотом передних и задних управляемых колес, обеспечиваемое только лишь в среднем положении поршня муфты переменной длины. Это в свою очередь приведет к тому, что колесное транспортное средство будет двигаться при нейтральном положении рулевого колеса и передних управляемых колес, а задние управляемые колеса будут повернуты на некоторый угол, т.е. будет совершаться поворот колесного транспортного средства и водитель будет вынужден постоянно корректировать траекторию движения до тех пор, пока поршень муфты переменной длины не займет среднее положение в результате увеличения скорости колесного транспортного средства больше критической при нейтральном положении рулевого колеса и передних управляемых колес.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является рулевое управление колесного транспортного средства, содержащее рулевой привод и рулевой усилитель передних управляемых колес, кинематически связанные с рулевым колесом через рулевой механизм, а посредством муфты переменной длины, выполненной в виде силового цилиндра, гидравлически связанного с двухпозиционным распределителем, управляемым датчиком скорости, с рулевым усилителем и рулевым приводом задних управляемых колес, оснащенным устройством возврата задних управляемых колес в нейтральное положение. При этом в корпусе муфты переменной длины выполнены два дополнительных отверстия, открытых при нейтральном положении и одном закрытом из них при смещении поршня, которые гидравлически связаны посредством дросселя с баком, а два основных отверстия муфты переменной длины гидравлически связаны через последовательно соединенные двухпозиционный распределитель, управляемый датчиком скорости, и делитель потока с насосом рулевого усилителя задних управляемых колес. (RU, пат. 2105688, кл. В 62 D 5/06, 1998 -прототип).

Указанное рулевое управление лишено недостатков, присущих ранее описанному аналогу, благодаря наличию двух дополнительных отверстий в корпусе муфты переменной длины, связанных посредством дросселя с баком, и гидравлической связи двух основных отверстий посредством двухпозиционного распределителя, управляемого датчиком скорости, и делителя потока с насосом рулевого усилителя задних управляемых колес. Перечисленные элементы рулевого управления обеспечивают блокирование муфты переменной длины только лишь в среднем положении ее поршня, сохраняя тем самым кинематическое соответствие поворота передних и задних управляемых колес при движении со скоростью меньше критической.

Недостатком этого рулевого управления является наличие повышенных энергозатрат на привод насоса рулевого усилителя задних управляемых колес, обусловленное необходимостью обеспечения постоянного расхода рабочей жидкости через муфту переменной длины для ее блокировки в нейтральном положении.

Изобретение направлено на повышение эффективности рулевого управления колесного транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами за счет снижения энергозатрат на привод насоса рулевого усилителя задних управляемых колес.

Решение поставленной задачи достигается тем, что рулевое управление колесного транспортного средства, содержащее рулевой привод и рулевой усилитель передних управляемых колес, кинематически связанные с рулевым колесом через рулевой механизм, а посредством муфты переменной длины, выполненной в виде силового цилиндра, гидравлически связанного с двухпозиционным распределителем, управляемым датчиком скорости, с рулевым усилителем и рулевым приводом задних управляемых колес, оснащенным устройством их возврата в нейтральное положение. При этом муфта переменной длины, выполненная в виде силового цилиндра, дополнительно снабжена вторым поршнем, который кинематически связан с рулевым приводом и рулевым усилителем передних управляемых колес, а шток первого поршня - с рулевым приводом и рулевым усилителем задних управляемых колес. Кроме того, посредине корпуса муфты переменной длины выполнено всего одно отверстие, посредством которого муфта переменной длины гидравлически соединена с двухпозиционным распределителем, управляемым датчиком скорости. Двухпозиционный распределитель, в свою очередь, выполнен трехлинейным таким образом, что в одном из его положений соединены первая и третья линия, а в другом - вторая и третья. При этом первая линия гидравлически соединена с насосом рулевого усилителя задних управляемых колес, вторая линия - с баком, а третья - с муфтой переменной длины.

Предлагаемое рулевое управление отличается тем, что посредине корпуса муфты переменной длины выполнено всего одно отверстие, посредством которого муфта переменной длины гидравлически соединена с одной из линий двухпозиционного распределителя, управляемого датчиком скорости. Двухпозиционный распределитель, в свою очередь, выполнен трехлинейным таким образом, что в одном из его положений соединены первая линия, связанная с насосом рулевого усилителя задних управляемых колес, и третья линия, связанная с муфтой переменной длины, а в другом - вторая, связанная с баком, и третья линии. Кроме того, муфта переменной длины, поршень которой кинематически связан с рулевым приводом и рулевым усилителем задних управляемых колес, дополнительно снабжена вторым поршнем, связанным с рулевым приводом и рулевым усилителем передних управляемых колес.

Силовой цилиндр с двумя поршнями и одним отверстием посредине, а также двухпозиционный трехлинейный распределитель широко известны, однако при их введении в указанной связи с остальными элементами рулевое управление проявляет новые свойства. В частности, в результате того, что муфта переменной длины дополнительно снабжена вторым поршнем, а в ее корпусе выполнено всего одно отверстие, посредине посредством которого муфта переменной длины гидравлически соединена с третьей линией двухпозиционного распределителя, первая линия которого соединена с насосом, а вторая - с баком, энергия насоса рулевого усилителя задних управляемых колес будет затрачиваться на блокирование муфты переменной длины только лишь в первоначальный момент времени до тех пор, пока ее поршни не займут крайние положения, обеспечив тем самым необходимое кинематическое соответствие между поворотом передних и задних управляемых колес, за счет чего и обеспечивается более высокая эффективность рулевого управления.

На чертеже представлена схема рулевого управления колесного транспортного средства.

Рулевое управление колесного транспортного средства (фигура) содержит кинематически связанные между собой рулевой привод и рулевой усилитель передних управляемых колес. Рулевой привод передних управляемых колес состоит из рычагов и тяг, кинематически связывающих рулевое колесо 1 через рулевой механизм 2 с передними управляемыми колесами 3. Рулевой усилитель передних управляемых колес состоит из гидравлически связанных бака 4, насоса 5, распределителя 6 и силового цилиндра 7. Рулевой привод передних управляемых колес кинематически связан с рулевым приводом и рулевым усилителем задних управляемых колес, посредством муфты переменной длины 8. Рулевой усилитель задних управляемых колес состоит из гидравлически связанных бака 4, насоса 9, распределителя 10 и силового цилиндра 11. Рулевой привод задних управляемых колес состоит из рычагов и тяг, кинематически связанных с задними управляемыми колесами 12 и с муфтой переменной длины 8, и оснащен средством возврата 13 задних управляемых колес 12 в нейтральное положение, представляющим собой пружинный стабилизатор. Муфта переменной длины 8 выполнена в виде силового цилиндра, имеющего два поршня 14 и 15, один из которых (14) кинематически связан с рулевым приводом и рулевым усилителем передних управляемых колес 3, а другой (15) - с рулевым приводом и рулевым усилителем задних управляемых колес 12. Посредине корпуса муфты переменной длины 8 выполнено отверстие, посредством которого муфта переменной длины гидравлически соединена с двухпозиционным распределителем 16, управляемым датчиком скорости 17. Двухпозиционный распределитель выполнен трехлинейным таким образом, что в одном из его положений соединяются между собой первая и третья линии, а в другом - вторая и третья. При этом первая линия двухпозиционного распределителя 16 гидравлически соединена с насосом 9 рулевого усилителя задних управляемых колес, вторая линия - с баком 4, а третья - с муфтой переменной длины 8.

Датчик скорости 17 выполнен в виде генератора постоянного тока, имеющего привод от трансмиссии колесного транспортного средства. Выход генератора постоянного тока соединен через усилитель с входом электрического ключа, подающего напряжение питания на обмотку электромагнита двухпозиционного распределителя 16, в случае, если частота вращения генератора превышает установленное значение, соответствующее критической скорости по устойчивости против заноса.

Рулевое управление колесного транспортного средства работает следующим образом: При повороте рулевого колеса 1 управляющее воздействие передается через рулевой механизм 2 на распределитель 6, который в соответствии с направлением поворота соединяет насос 5 и бак 4 с рабочими полостями силового цилиндра 7 передних управляемых колес 3. Одновременно с поворотом передних управляемых колес 3 происходит перемещение поршня 14 муфты переменной длины 8, кинематически связанного с рулевым приводом передних управляемых колес.

Если колесное транспортное средство движется со скоростью ниже критической по условию устойчивости против заноса, то под управлением датчика скорости 17 двухпорционный распределитель 16 находится в положении, в котором первая и третья линии соединяют между собой насос 9 и отверстие, выполненное в середине муфты переменной длины 8, а вторая линия, соединенная с баком 4, заперта (см. чертеж). В этом случае рабочая жидкость от насоса 9 поступает в полость между поршнями 14 и 15 муфты переменной длины 8 до тех пор, пока они не займут крайние положения, т.е. штоки поршней 14 и 15 не выдвинутся на максимально возможную величину. После этого муфта переменной длины 8 оказывается заблокированной, а подача рабочей жидкости из насоса 9 в ее полость прекращается, сокращая тем самым энергозатраты на привод. Поскольку полость муфты переменной длины 8 находится под давлением рабочей жидкости, величина которого пропорциональна сопротивлению поворота задних управляемых колес 12, то управляющее воздействие от рулевого привода передних управляемых колес передается через заблокированную муфту переменной длины 8 к рулевому приводу задних управляемых колес и кинематически связанному с ним распределителю 10 рулевого усилителя задних управляемых колес. Распределитель 10, смещаясь из нейтрального положения, соединяет полости силового цилиндра 11 с насосом 9 и баком 4 таким образом, что происходит поворот задних управляемых колес 12 в соответствующем направлении.

Вследствие того, что поршни 14 и 15 муфты переменной длины 8 взаимно заблокированы, включение распределителей 6 и 10 происходит одновременно и, следовательно, передние 3 и задние 12 управляемые колеса поворачиваются без запаздывания, за счет чего обеспечивается высокая маневренность колесного транспортного средства без дополнительных затрат энергии на блокировку муфты переменной длины 8. При этом будет всегда обеспечена кинематическая согласованность поворота передних 3 и задних управляемых колес 12.

Если же движение колесного транспортного средства происходит со скоростью выше критической по условию заноса, то под давлением датчика скорости 17 двухпозиционный распределитель 16 соединяет межпоршневое пространство муфты переменной длины 8 с баком 4. При этом, если колесное транспортное средство движется прямолинейно, то распределитель 10 и задние управляемые колеса 12 удерживаются в нейтральном положении устройством возврата 13. В случае поворота рулевого колеса 1 распределитель 6, смещаясь, подключает рабочие полости силового цилиндра 7 к насосу 5 и баку 4 таким образом, что происходит поворот передних управляемых колес 3 в необходимом направлении. Но поскольку полость муфты переменной длины 8 соединена с баком 4, то смещение распределителя 10 не происходит до тех пор, пока рабочая жидкость не вытеснится из муфты переменной длины 8 в бак 4 и поршни 14 и 15 не соприкоснутся. Только лишь после этого управляющее воздействие от рулевого привода передних управляемых колес будет передаваться к распределителю 10, который свяжет насос 9 и бак 4 с соответствующими полостями силового цилиндра 11, поворачивая задние управляемые колеса 12, но уже с запаздыванием по отношению к передним управляемым колесам 3. В результате запаздывания поворота задних управляемых колес 12 и будет обеспечена более высокая устойчивость транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами.

При освобождении рулевого колеса 1 распределитель 6 в результате усилия центрирующих и реактивных элементов занимает нейтральное положение. Под действием стабилизирующих моментов передние управляемые колеса 3 возвращаются в нейтральное положение, перемещая при этом поршень 14 муфты переменной длины 8. Поскольку воздействие на распределитель 10 со стороны муфты переменной длины 8 прекращается, то устройство возврата 13 задних управляемых колес 12 переключает его таким образом, что он направляет рабочую жидкость в одну из полостей силового цилиндра 11, возвращая и задние управляемые колеса 12 в нейтральное положение. Колесное транспортное средство переходит к прямолинейному движению. Если при этом скорость движения ниже критической по условию устойчивости против заноса, то рабочая жидкость поступает в муфту переменной длины 8 от насоса 9 через двухпозиционный распределить 16, раздвигая поршни 14 и 15 муфты переменной длины 8 и обеспечивая тем самым при необходимости синхронность и кинематическую согласованность поворота передних 3 и задних управляемых колес 12.

Таким образом, изобретение обеспечивает высокую маневренность и поворотливость транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами за счет устранения запаздывания поворота задних управляемых колес в случае движения со скоростью ниже критической по условию устойчивости против заноса при незначительных затратах энергии на привод насоса рулевого усилителя задних управляемых колес, необходимых для блокирования муфты переменной длины, за счет чего и достигается повышение эффективности рулевого управления.

Формула изобретения

Рулевое управление колесного транспортного средства, содержащее рулевой привод и рулевой усилитель передних управляемых колес, кинематически связанные с рулевым колесом через рулевой механизм, а посредством муфты переменной длины, выполненной в виде силового цилиндра, гидравлически связанного с двухпозиционным распределителем, управляемым датчиком скорости, с рулевым усилителем и рулевым приводом задних управляемых колес, оснащенным устройством их возврата в нейтральное положение, отличающееся тем, что муфта переменной длины дополнительно снабжена вторым поршнем, который кинематически связан с рулевым приводом и рулевым усилителем передних управляемых колес, в то время как первый поршень соединен с рулевым приводом и рулевым усилителем задних управляемых колес, причем в корпусе муфты переменной длины выполнено всего одно отверстие, расположенное посередине, посредством которого муфта переменной длины гидравлически соединена с двухпозиционным распределителем, управляемым датчиком скорости, при этом двухпозиционный распределитель выполнен трехлинейным, таким образом, что в одном из его положений соединены первая линия, связанная с насосом рулевого усилителя задних управляемых колес, и третья линия, связанная с муфтой переменной длины, а в другом - вторая линия, связанная с баком, и третья линия, связанная с муфтой переменной длины.

РИСУНКИ

Рисунок 1