Управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес
Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к рулевым управлениям колесных транспортных средств. Колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес содержит управляемые колеса, установленные на поворотных кулаках. Поворотные кулаки шарнирно установлены посредством шкворней на балке и соединены посредством двух поворотных рычагов и шарниров с разрезной поперечной тягой, разрезная поперечная тяга, в свою очередь, выполнена с возможностью изменения ее длины за счет вращения соединительной гайки. Соединительная гайка кинематически связана с поршнем силового гидроцилиндра, корпус которого закреплен неподвижно на разрезной поперечной тяге с возможностью перемещения вдоль ее оси. Корпус силового гидроцилиндра выполнен в виде герметичного цилиндра, во внутренних продольных пазах которого расположены две неподвижные подпружиненные лопасти, соприкасающиеся с наружной поверхностью соединительной гайки, расположенной внутри него, и образующие совместно с подпружиненными лопастями четыре рабочие полости силового цилиндра. Управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес дополнительно снабжен датчиками положения управляемых колес, датчиком вертикальной нагрузки и давления воздуха в шинах и контроллером, входы которого соединены с соответствующими датчиками, а выход - с распределительным устройством, соединяющим по сигналу контроллера источник энергии (насос) с соответствующим объемом внутри силового гидроцилиндра. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и уменьшении габаритов. 3 ил.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к рулевым управлениям колесных транспортных средств.
Известен управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес, содержащий управляемые колеса, установленные на поворотных кулаках. Поворотные кулаки шарнирно установлены посредствам шкворней на балке и соединены посредствам двух поворотных рычагов и шарниров с разрезной поперечной тягой. Разрезная поперечная тяга, в свою очередь, выполнена с возможностью изменения ее длины за счет вращения соединительной гайки. Управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес снабжен двумя силовыми цилиндрами одностороннего действия, дросселем и энергоаккумулятором, при этом корпус одного из силовых цилиндров закреплен неподвижно на разрезной поперечной тяге с возможностью перемещения вдоль ее оси, кинематически связан с соединительной гайкой, а гидравлически через дроссель - с энергоаккумулятором и вторым силовым цилиндром, поршень которого соединен с подрессоренной массой, а корпус - с неподрессоренной массой колесного транспортного средства. Поршень первого силового цилиндра выполнен в виде подвижных подпружиненных лопастей, установленных в продольных пазах на наружной поверхности соединительной гайки, а его корпус выполнен в виде герметичного цилиндра, во внутренних продольных пазах которого расположены две неподвижные подпружиненные лопасти, соприкасающиеся с наружной поверхностью соединительной гайки, расположенной внутри него, и образующие совместно с подвижными подпружиненными лопастями две рабочие полости силового цилиндра, при этом соединительная гайка и корпус первого силового цилиндра связаны между собой возвратной пружиной, препятствующей их вращению относительно друг друга (Патент РФ №2186703, МПК В 62 D 17/00, 2002).
Недостаток известного управляемого колесного модуля заключается в больших габаритах, что обуславливает громоздкость конструкции и сложность его компоновки. Кроме того, как показали результаты специально проведенного исследования, существует оптимальное значение углов установки управляемых колес, при котором затраты энергии на их качение и, следовательно, износ пневматических шин и расход топлива будут минимальными. При этом величина угла схождения управляемых колес прямо пропорционально синусу угла их развала и длине контакта пневматической шины и обратно пропорциональна радиусу колеса (Редчиц С.В., Плотников В.И. и др. Расчет оптимального соотношения углов развала и схождения управляемых колес // Автомобильная промышленность. - 2000. - №11. - С.15-16.). В свою очередь, длина контакта и радиус колеса определяются вертикальной нагрузкой на него и давлением воздуха в шинах: при увеличении нагрузки и (или) снижении давлении воздуха в шинах длина контакта увеличивается, а радиус уменьшается, и наоборот. Таким образом, для обеспечения оптимального режима качения управляемых колес угол их схождения должен изменяться не только с увеличением (уменьшением) нагрузки, но и при изменении давления воздуха в шинах, что не обеспечивается конструкцией известного управляемого колесного модуля.
Технический результат направлен на расширение функциональных возможностей управляемого колесного модуля с изменяемыми углами установки управляемых колес и уменьшение его габаритов.
Технический результат достигается тем, что управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес, содержащий управляемые колеса, установленные на поворотных кулаках, шарнирно установленных посредством шкворней на балке и соединенных посредством двух поворотных рычагов и шарниров с разрезной поперечной тягой, разрезная поперечная тяга, в свою очередь, выполнена с возможностью изменения ее длины за счет вращения соединительной гайки. Соединительная гайка кинематически связана с поршнем силового гидроцилиндра, корпус которого закреплен неподвижно на разрезной поперечной тяге с возможностью перемещения вдоль ее оси. Корпус силового гидроцилиндра выполнен в виде герметичного цилиндра, во внутренних продольных пазах которого расположены две неподвижные подпружиненные лопасти, соприкасающиеся с наружной поверхностью соединительной гайки, расположенной внутри него, и образующие совместно с подпружиненными лопастями четыре рабочие полости силового цилиндра, при этом управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес дополнительно снабжен датчиками вертикальной нагрузки, давления воздуха в шинах и положения управляемых колес, а также контроллером, входы которого соединены с соответствующими датчиками, а выходы - с распределительным устройством, соединяющим по сигналу контроллера источник энергии (насос) с соответствующим объемом внутри силового гидроцилиндра.
Отличительными признаками является то, что управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес дополнительно снабжен датчиками вертикальной нагрузки, давления воздуха в шинах и положения управляемых колес, а также контроллером, входы которого соединены с соответствующими датчиками, а выходы - с распределительным устройством, соединяющим по сигналу контроллера источник энергии (насос) с соответствующим объемом внутри силового гидроцилиндра.
На фиг.1 представлена схема управляемого колесного модуля с изменяемыми углами установки управляемых колес, на фиг.2 - схема установки соединительной гайки и силового гидроцилиндра, на фиг.3 - силовой гидроцилиндр с соединительной гайкой (вариант).
Управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес (фиг.1) содержит управляемые колеса 1, установленные на поворотных кулаках. Поворотные кулаки шарнирно установлены посредствам шкворней 2 на балке 3 и соединены посредством двух поворотных рычагов 4 и шарниров с разрезной поперечной тягой 5. Разрезная поперечная тяга 5 выполнена с возможностью изменения ее длины за счет вращения соединительной гайки 6. Соединительная гайка 6 кинематически связана с поршнем силового гидроцилиндра 7, корпус которого закреплен неподвижно на разрезной поперечной тяге 5 с возможностью перемещения вдоль ее оси (например, шлицевым соединением). Силовой гидроцилиндр 7 имеет связь с распределительным устройством 8, состоящим из электромеханического привода на три положения 9 (электромагнит или шаговый двигатель) и трехпозиционного гидрораспределителя 10, причем распределительное устройство связано с источником энергии (насосом) 11 и контроллером 12, входы которого соединены с датчиками положения управляемых колес 13, вертикальной нагрузки 14 и давления воздуха в шинах 15. В качестве указанных датчиков могут быть использованы приборы потенциометрического, индуктивного, магнитоэлектрического, либо пьезоэлектрического типа. Контроллер 12 представляет собой микроЭВМ, содержащую аналого-цифровой преобразователь 16, воспринимающий сигналы датчиков, постоянное запоминающее устройство 17, хранящее программу обработки данных, процессор 18, выполняющий необходимые вычисления, оперативное запоминающее устройство 19, используемое для хранения результатов промежуточных вычислений, цифроаналоговый преобразователь 20, формирующий сигнал управления распределительным устройством, и блок питания 21.
Управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес работает следующим образом.
Изменение давления воздуха в шинах, вертикальной нагрузки на управляемые колеса 1 или их положения приводит к изменению выходных параметров соответствующих датчиков 13, 14, и 15. Электрический сигнал, снимаемый контроллером 12 с указанных датчиков, преобразуется аналого-цифровым преобразователем 16 в цифровой вид и передается процессору 18, который на основе программы, хранящейся в постоянном запоминающем устройстве 17, рассчитывает оптимальное значение угла схождения управляемых колес в каждом конкретном случае. Результаты расчета преобразуются цифроаналоговым преобразователем 20 в сигнал управления распределительным устройством. Трехпозиционный гидрораспределитель 10, перемещаясь, соединяет источник энергии (насос) 10 с соответствующим объемом силового гидроцилиндра 7 (фиг. 2, 3), в результате чего поворот подвижных лопастей 22 гидроцилиндра 7 вызывает поворот соединительной гайки 6. Проворачиваясь, соединительная гайка 6 свинчивается (навинчивается) с обеих половин разрезной поперечной тяги 5, изменяя, тем самым, ее длину, что влечет за собой соответствующее изменение угла схождения управляемых колес 1.
Источник энергии (насос), гидрораспределитель, контроллер, датчики положения управляемых колес, вертикальной нагрузки и давления воздуха в шинах широко известны, однако при их введении в указанной связи с остальными элементами управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес проявляет новые свойства. В частности, в результате того, что распределительное устройство связано с гидроцилиндром и источником энергии (насосом), а также связано с выходом контроллера, входы которого соединены с соответствующими датчиками, угол схождения управляемых колес будет автоматически регулироваться при изменении вертикальной нагрузки, положения управляемых колес и давления воздуха в шинах. При этом, благодаря тому, что применяется источник энергии (насос), значительно уменьшаются габариты гидроцилиндра, в результате чего улучшается компоновка управляемого колесного модуля с изменяемыми углами установки управляемых колес на транспортном средстве.
Таким образом, предлагаемый управляемый колесный модуль обеспечивает постоянное автоматическое регулирование угла схождения управляемых колес в зависимости от вертикальной нагрузки, давления воздуха в шинах и положения управляемых колес.
Управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес, содержащий управляемые колеса, установленные на поворотных кулаках, шарнирно установленных посредством шкворней на балке и соединенных посредством двух поворотных рычагов и шарниров с разрезной поперечной тягой, которая выполнена с возможностью изменения ее длины, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен датчиками вертикальной нагрузки, давления воздуха в шинах и положения управляемых колес, а также контроллером, входы которого соединены с соответствующими датчиками, а выход - с распределительным устройством, соединяющим по сигналу контроллера источник энергии (насос) с соответствующим объемом внутри силового цилиндра.
