Устройство управления автомобилем

Авторы патента:

B62D7/14 - с осями поворота, расположенными более чем в одной плоскости, поперечной к продольной оси транспортного средства, например управление всеми колесами

Владельцы патента RU 2517396:

Семенов Александр Алексеевич (RU)

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Устройство управления автомобилем содержит приводную шестерню, рейку, продольные рулевые тяги, жестко закрепленные к рейке, рычаги, поворотные кулаки, с установленными на них колесами. Устройство управления автомобилем содержит блок управления с джойстиком, соединенный с усилителем электрического сигнала. Сигнал передается на три исполнительных устройства: на исполнительные двигатели, на соленоид газа и соленоид тормоза. На валу исполнительных двигателей закреплены шестерни, связанные с передней и задней зубчатыми рейками привода поворота передних и задних колес автомобиля. На валу исполнительных двигателей установлены датчики угла поворота, связанные обратной связью с синхронизатором, обеспечивающим согласование угла поворота колес с заданным углом отклонения рукоятки джойстика. Соленоид газа связан с рычагом дроссельной заслонки карбюратора. Достигается улучшение управляемости автомобилем. 2 ил.

Устройство управления автомобилем предназначено для обеспечения управляемости автомобиля. Основной способ поворота колесных машин - поворот управляемых колес в горизонтальной плоскости. Обычно в качестве управляемых используют передние колеса. Известно, что чем меньше радиус поворота, больше предельная скорость изменения кривизны траекторий характерных точек и меньше энергии затрачивается на управление, тем лучше управляемость и поворачиваемость колесной машины. Поэтому автомобили военного назначения имеют управляемые передние и задние колеса (ЗИЛ-130ЛМ, колесные шасси 5921, 5922). Для этого на машинах установлены распределители управления поворотом и гидроцилиндры передних и задних колес.

Известны системы управления модели 4WS фирм Nissan (Skyline), Hondo. (Prelude), Mazda (626), Mitsubishi (Galant и Sigma) и Toyota (Celled). Наиболее простую по устройству систему 4WS предложила Hondo (сайт Интернета www.autosazeta.corn). В ней кинематическая связь между передней и задней рулевыми рейками осуществлялась механическим способом. Перемещением рулевых тяг задних колес заведовал эксцентрик согласующего механизма, заставлявший колеса поворачиваться сначала в одну, а затем - по мере увеличения угла поворота руля - в другую сторону. Система Hondo была не только простой, но и недорогой, весила всего 150 Н, однако ее эффективность и точность в работе этой системы далеки от идеала.

Из известных наиболее близкой по технической сущности является система рулевого управления боевой бронированной колесной машины с установкой на машине продольной тяги, соединяющей передние и задние управляемые колеса (или пары колес) и состоящей из двух частей, соединяемых между собой через коромысло, имеющее прорезь, радиус которой равен длине задней части продольной тяги, при этом ось коромысла неподвижно закреплена на корпусе машины (патент №2198812, опубл. 20.02.2003 г.). Однако она обладает недостатком - отсутствием или нехваткой реактивного усилия на руле. В этом чаще всего "виноват" гидроусилитель - он слишком активно помогает водителю, убирая ту часть возвращающего усилия, которая и обеспечивает "чувство автомобиля".

Предлагаемое изобретение направлено на расширение функциональных свойств устройства путем введения возможности изменения кинематической связи для передних и задних колес.

Это достигается тем, что в устройстве управления автомобилем, содержащем сошку, продольную рулевую тягу, рычаг, поворотный кулак, два одинаковых рычага и поперечную рулевую тягу, связывающую между собой оба колеса, согласно предлагаемому изобретению в качестве рулевого колеса применен блок управления с джойстиком, соединенный с усилителем электрического сигнала, связанного с синхронизатором, соединенный с исполнительными двигателями, на которых закреплены шестерни, связанные с передней и задней зубчатыми рейками привода поворота передних и задних колес автомобиля, а также соленоидами газа и тормоза.

В системе управления используют электрические исполнительные элементы - джойстик, соединенный с усилителем электрического сигнала и синхронизатором и управляющий исполнительными двигателями рулевого управления передних и задних колес. Он же приводит в действие электрическое управление подачи газа и тормозных устройств.

Введение предлагаемого типа управления обеспечивает следующие преимущества:

- независимость работы усилителя от оборотов двигателя автомобиля;

- информативность (самонастройка усилителя руля на скорость автомобиля);

- независимость работы усилителя руля от температурных перепадов;

- экономичность: усилитель руля потребляет энергию только при вращении руля, в отличие от гидроусилителя, при котором рабочая жидкость всегда циркулирует по трубам, на что тратится дополнительная энергия;

- коэффициент полезного действия электродвигателя превышает КПД гидронасоса;

- повышенная вероятность безотказной работы за счет исключения конструкции шлангов, ремней, прокладок, сальников, жидкостей;

- повышенная симметричность руля (отсутствие разницы вращающего усилия при левом и правом поворотах руля).

На фиг.1 изображена схема управления автомобилем, а на фиг.2 - функциональная схема управления.

Устройство управления автомобилем содержит:

1 - блок управления с джойстиком;

2 - усилитель электрического сигнала;

3 - синхронизатор угла поворота двигателей;

4 - исполнительный двигатель M1;

5 - датчик угла поворота;

6 - передняя зубчатая рейка поворотного механизма передних колес;

7 - передние колеса автомобиля;

8 - задние колеса автомобиля;

9 - задняя зубчатая рейка поворотного механизма задних колес;

10 - исполнительный двигатель М2;

11 - датчик угла поворота;

12 - зубчатая шестерня;

13 - соленоид томоза;

14 - соленоид газа.

Работает устройство управления автомобилем следующим образом.

При повороте, развороте, парковке ручка джойстика отклоняется влево или вправо (в зависимости от направления поворота). Электрический сигнал с джойстика усиливается и подается на исполнительные двигатели. Двигатели через шестерню перемещают рейку и поворачивают в цапфах колеса. Колеса могут поворачиваться в разные стороны, обеспечивая поворот с малым радиусом, либо в одну сторону, обеспечивая параллельное движение поперек дороги (при точной парковке). Датчики вращения на валу двигателей снимают сигнал рассогласования углов между колесами, который подается в синхронизатор (фиг.2), тем самым обеспечивая одинаковые углы поворота колес. Синхронизатор представляет собой следящий привод, контролирующий сигнал рассогласования угла поворота переднего и заднего рулевых приводов. Он включает датчики углов поворота 5,11, блока синхронизатора 2.

Для увеличения подачи топливно-воздушной смеси ручка джойстика отклоняется вперед - сигнал с джойстика поступает на усилитель. Усиленный сигнал подается на соленоид, который обеспечивает движение привода дроссельной заслонки, соответственно увеличивая или уменьшая количество подаваемого топлива в двигатель.

Торможение производится путем нажатия кнопки на ручке джойстика через переменный резистор. При этом скорость торможения пропорционально зависит от скорости нажатия. Электрический сигнал с джойстика поступает на усилитель. С него напряжение прикладывается к соленоиду тормоза, обеспечивая движение привода тормоза колес.

Применение систем управления всеми четырьмя колесами преследует три цели. Первая - получить переменную чувствительность автомобиля к повороту руля. При езде по городским улицам - лучше иметь более чувствительное рулевое управление, чтобы не вращать рулевое колесо при каждом маневре. А на автостраде "острый" руль может вызвать проблемы - машина будет слишком резко реагировать даже на небольшие подруливания. Вторая цель - улучшить маневренность автомобиля при парковке или развороте в стесненных городских условиях. Третья - повысить курсовую устойчивость при резких маневрах на высокой скорости.

Устройство управления автомобилем, содержащее приводную шестерню, рейку, продольные рулевые тяги, жестко закрепленные к рейке, рычаги, поворотные кулаки с установленными на них колесами, отличающееся тем, что используется блок управления с джойстиком, соединенный с усилителем электрического сигнала, передаваемого на три исполнительных устройства: первое - на исполнительные двигатели, на валу которых закреплены шестерни, связанные с передней и задней зубчатыми рейками привода поворота передних и задних колес автомобиля, на валу исполнительных двигателей установлены датчики угла поворота, связанные обратной связью с синхронизатором, обеспечивающим согласование угла поворота колес с заданным углом отклонения рукоятки джойстика, второе - на соленоид газа, связанный с рычагом дроссельной заслонки карбюратора, третье - на соленоид тормоза.

Похожие патенты:

Рулевой рычажный механизм // 2445224

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к рулевому механизму для транспортного средства. .

Поворотный кулак для транспортного средства // 2433924

Изобретение относится к поворотному кулаку для колеса транспортного средства, в частности автомобиля, с участком (1) крепления подшипника ступицы колеса, служащим для закрепления этого подшипника, и с участком (2) крепления направляющих звеньев подвески колеса, служащим для закрепления этих звеньев, причем участок (1) крепления подшипника ступицы колеса относительно участка (2) крепления направляющих звеньев подвески колеса установлен с возможностью упругого поворота с помощью пружинного средства или с помощью упругодеформируемого связующего участка.

Способ вождения машинно-тракторного агрегата // 2340502

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к способам вождения машинно-тракторного агрегата. .

Узел приводного управляемого колеса // 2269446

Изобретение относится к узлам базовых шасси транспортных и технологических машин и может быть использовано в транспортном и технологическом машиностроении. .

Мост с поворотными колесами // 2266840

Изобретение относится к транспортному машиностроению. .

Система рулевого управления транспортного средства со всеми управляемыми колесами // 2240943

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на сельскохозяйственных тракторах. .

Система рулевого управления боевой бронированной колесной машины // 2198812

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к рулевому управлению машин со всеми управляемыми колесами. .

Система рулевого управления колесной машины // 2198811

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано при проектировании, конструировании и модернизации машин с колесным типом движителя.

Система рулевого управления многоосной колесной машины // 2196696

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано при проектировании, конструировании и модернизации машин с колесным типом движителя, имеющих передние и задние или все управляемые колеса.

Управляемое устройство для перевозки грузов // 2189918

Изобретение относится к управляемым устройствам для перевозки грузов. .

Рулевая система управления всеми колёсами трактора // 2545157

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Рулевая система управления всеми колесами трактора содержит руль с насосом-дозатором, управляющие каналы которого сообщены маслопроводами с гидроцилиндром поворота передних колес, и гидроусилитель поворота задних колес. Гидроусилитель поворота задних колес включает сигнальный гидроцилиндр, чьи полости сообщены маслопроводами с управляющими каналами насоса-дозатора параллельно гидроцилиндру поворота передних колес. Шток сигнального гидроцилиндра соединен с сжатой на пороговое усилие центрирующей пружиной с возможностью еще большего сжатия сигнальным гидроцилиндром при заданном давлением в нем и соединен с задними колесами через гидрораспределитель. Управляющие каналы гидрораспределителя сообщены с гидроцилиндром поворота задних колес. Достигается улучшение управляемости трактора. 1 ил.

Система рулевого управления транспортного средства // 2554728

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Система рулевого управления состоит из двух независимых рулевых колес. Одно рулевое колесо расположено внутри другого. Основное рулевое колесо крепится на полый вал, внутри которого расположен дополнительный внутренний вал. Дополнительное рулевое колесо имеет меньший диаметр по отношению к основному и крепится на внутренний вал. Основной вал имеет меньшую длину, чем внутренний, и крутящий момент от него передается при помощи шестерен. Достигается повышение управляемости транспортного средства за счет независимого управления передними и задними колесами. 2 ил.

Трактор-универсал с шарнирно соединёнными полурамами // 2576847

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Трактор-универсал содержит подрессоренный передний ведущий мост и шарнирно соединенные полурамы с возможностью их взаимного поворота рулевым устройством. Шарнирно соединенные полурамы связаны автоматическим стабилизатором их взаимной соосности. Передний ведущий мост трактора соединен с рессорами с возможностью его поворота гидроцилиндрами вокруг расположенного между рессорами вертикального шарнира посредством жестко соединенных с балкой моста правого и левого подвесов. Одна из вертикальных стенок каждого подвеса касается внутренних кромок рессоры и выполнена цилиндрической с радиусом по формуле где L - расстояние между серединами правой и левой рессоры, b - ширина рессоры, ±h - асимметричное смещение к одной из рессор вертикального шарнира поворота моста, причем знак «плюс» применяют для подвеса, расположенного дальше от вертикального шарнира поворота моста, знак «минус» применяют для подвеса, расположенного ближе к вертикальному шарниру поворота моста. Достигается точное вождение трактора по рабочему гону на пропашных работах. 3 ил.