Система рулевого управления автопоезда

(19) 62 Э 13 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ЕТ ЫТИЯСАНИЕ ИЗОБРЕТБ ИО Е,; А ЕЛЬСТ К дВТОЕСКОМ СВИ АВЛ СТЕМА РУЛЕВООПОЕЗЛА(57) Из му маш му уира ных ав в констр многозве изобрете вшинов(21) 484 (22) 20.0 (46) 23.0 (71) Мо институт (72) Г. И В. В. Па (53) 629. (56) Авт11313 В. В. уВ. Титов088,8)детельство ССС62 Г) 13/00, 1984 обретение отностроениювлению автотобусов, иукииях сисгнных транспния являетс анспортнок рулево- сочлененьзоваться правления тв. Целью маневренносится к тр в частности поездов или монист испо ем рулевогоортных сре,н я улучшение1474016 ности автопоезда на переходных режимах криволинейного движения путем регулирования скорости поворота управляемых колес прицепного звена в зависимости от положения колес тягача и копира. Система рулевого управления снабжена компен. сируюгцим гидроцилиндром 8, соединенным с одной стороны с качающимся рычагом 2 копира, механизмом регулирования производительности насосной установки, связанным с компенсирующим гидроцилиндром (его штоком) с другой стороны, а также управляющим гидроцилиндром 17, гидравлически управляемыми двухпозиционными 15, 16 и трехпозиционным 14 гидрораспределителями. Сигналами управления является давление жидкости в гидроусилителе тягача, передаИзобретение относится к транспортномумашиностроению, в частности к рулевомууправлению автопоездов или сочлененных автобусов, и может использоваться в конструкциях систем рулевого управления многозвенных транспортных средств.Цель изобретения -- уменьшение маневренности автопоезда на переходных режимах криволинейного движения путем регулирования скорости поворота управляемыхколес прицепного звена в зависимости отположения колес тягача и копира,На чертеже показана принципиальнаясхема системы рулевого управления автопоезда.Система имеет копир 1, связанный с качающимся рычагом 2 посредством ролика 3.Рычаг 2 шарнирно соединен со штоком задающего гидроцилиндра 4, гидравлическисвязанного с силовым гидроцилиндром 5прицепного звена (условно показан один цилиндр), который посредством рулевой трапеции 6, состоящей из шарнирно соединенных тяг и рычагов, соединен с управляемыми колесами 7 (условно показано одно колесо).С другой стороны рычаг 2 связан скорпусом компенсирующего гидроцилиндра 8,который с противоположной стороны штокомсоединен с органом 9 регулирования производительности реве)кивного объемного насоса 10. Параллельно последнему ус.тановленнасос 11 постоянной производительности.Насосы 10 и 11 образуют насосную установку и посредством обратного гидроклапана 12 и системы гидроклапанов 13гидросистемы управления связаны с силовым гидроцилиндром 5. В общей гидросистеме рулевого управления имеется четырехлинейный трехпозиционный гидроуправляемыйгидрораспределитель 14, первый двухпози 5 10 15 20 25 30 ваемое в общую гидросистему через кла пан 21 и гидролинию 39, и задающего гидроцилиндра 4, а также давление в гидролинии 41, связывающей напорную полость силового гидроцилиндра 5 с соответствующей полостью гидроцилиндра 17. Для блокировки системы используется электроуправляемый двухпозиционный гидрораспределитель 33, установленный в магистралях, соединяющих противоположные полости гидроцилиндра 8 через гидрораспределители 14 и 15 с полостями гидроцилиндра 4. Гидрораспределитель 16, корпус которого связан со штоком гидроцилиндра 17, служит для соединения со сливом соответствующих гидролиний от гидрораспределителя 14. 1 з. п, ф-лы, 1 ил. 2ционный четырехлинейный гидроуправляемый гидрораспределитель 15 с подпружиненным корпусом и второй гидрораспределитель 16, Корпус гидрораспределителя 16 связан со штоком управляющего гидроцнлиндра 7, а гидролиниями - с одной стороны последовательно с регулятором 8, потока и гидроклапаном 19 прямого действия соединяющим гидрораспределитель 16 с гидробаком через первую линию первой позиции. С другой линией гидрораспреде. лителя 14 связана гидросистема тягача и одновременно вторая, разомкнутая в первой позиции линия гидрораспределитсля 16 и под пружиненная штоковая полость управляк- щего гидроцилиндра 7, неподпружиненная штоковая полость которого соединена гидравлически со второй выходной линией гидрораспределителя 16 и гидросистемой 20 управления.Система гидроуправляемых клапанов 13 обеспечивает работу насоса О при реверсировании его гидролиний, а гидросистема тягача соединена с указанной линией гидро- распределителя 14 посредством гидроуправляемых клапанов 21, установленных в гидролииях от напорных полостей силового гидроцилиндра усилителя рулевого управления тягача (на чертеже используется сокращенный термин цилиндр) и работающих по принципу разности давлений. Гидро. клапаны обеспечивают поток рабочей жидкости только от тягача. Полностью гидро- система тягача не показана, поскольку общеизвестна и имеет гидроусилитель с обратной связью. Невосполнимые расходы рабочей жидкости в системе рулевого управления авто- поезда отсутствуют, поскольку гидросистемы тягача и прицепного звена объединены взобщую систему, т. е. имеют общий гидробак.Гидрораспределитель 15 соединен с подпружиненными поршневыми полостями гидроупоров 22 и 23, штоковые полости которых связаны с гидробаком, Это осуществляется с помощью общей гидролинии 24, связывающей гидроупоры 22 или 23 с устройством переключения гидрораспределителя 15, установленного в гидролиниях 25 и 26. При отсутствии воздействия от гидро- упоров гидрораспределитель 15 за счет пружины удерживается в позиции, показанной на чертеже.Гидролинии 25 и 26 связывают через открытые линии гидрораспределителя 15 напорные полости задающего гидроцилиндра 4 с устройствами переключения гидрораспределителя 14.Гидрораспределитель 14 своими выходными линиями при помощи обратных гидро- клапанов 27 - 30, установленных в параллельных ветвях, и гидродросселей 31 и 32, а также открытых линий четырехлинейного двухпозиционного электроуправляемого гидрораспределителя 33 соединен с полостями гидроцилиндра 8.Механизм 9 регулирования производительности объемного насоса 1 О имеет поводок 34, который посредством тяги 35 соединен с коромыслом 36, имеющим пружины 37 и 38 растяжения, удерживающие его в нейтральном положении. Коромысло 36 шарнирно соединено со штоком компенсирующего гидроцилиндра 8.Для связи гидроагрегатов системы рулевого управления автопоезда служат гидро- линии 39 - 44. Причем гидросистема 20 содержит следующие гидроагрегаты: исполнительный гидроцилиндр 45, связанный штоком с одной стороны с пружинным стабилизатором, а с другой - через компенсатор (позиции условно не даны) с золотником управляющего гидрораспределителя 46, Пружинный стабилизатор служит для повышения точности отслеживания угла складывания и облегчения сцепки тягача и прицепного звена. Система 20 включает также два гидроуправляемых гидроклапана 47, установленных в напорных гидролиниях, т. е. параллельных ветвях, связывающих гидролинию 41 от управляющего гидро- цилиндра 17 и напорные полости силового гидроцилиндра 5 прицепного звена. Управляющий гидрораспределитель 46 корпусом механически связан с рычагом обратной связи (ОС) рулевой трапеции 6 прицепного звена. Управление гидрораспределителем 46 обеспечивается при помощи дистанционного привода с кинематической и гидравлической связью, состоящей из задающего гидроцилиндра 4, исполнительного гидроцилиндра 45, подпиточного устройства известной конструкции, и блоком ее гидроклапанов (не показаны). Система55 роиства закрываются, отключая систему дистанционного привода гидрораспределителя 46 и поддерживая в его сливной гидролинии давление за счет наличия гидро 10 15 20 25 30 35 40 45 50 имеет также предохранительные гидроклапаны общеизвестного исполнения. В системе 20 имеется также гидроклапан прямого действия, соединяющий соответствующие полости гидрораспределителя 46 с гидробаком.Система рулевого управления автопоезда работает в двух режимах.В первом режиме электромагнит гидро распределителя 33 обесточен и он нахо дится в позиции, в которую передвинут пружиной его корпус. При этом обе полости гидроцилиндра 8 закольцованы и отключены от подводящих гидролиний, связывающих этот гидроцилиндр с выходами гидрораспределителя 14. При повороте автопоезда и перемещении рычага 2, перемещающего корпус гидроцилиндра 8, жидкость из одной его полости перетекает в другую, а коромысло 36 за счет пружин 37 и 38 удер. живается в нейтральном положении, а объемный насос 1 О развивает нулевую производительность. При этом система рулевого управления автопоезда работает аналогично известным; поворот колес 7 прицепного звена осуществляется за счет силовых гидро- цилиндров 5 и одного насоса 11 постоянной производительности, связанного через гидроклапан 12, гидролинию 42 и гидро- распределитель 46 с соответствующей полостью гидроцилиндра 5. При изменении угла складывания автопоезда поворачивается копир 1, перемещается ролик 3 в его пазу, заставляя поворачиваться рычаг 2 и, следовательно, перемещаться шток задающего гидроцилиндра 4. В этом случае клапаны подпитки закрыты. Исполнительный гидроцилиндр 45 открывает гидрораспределитель 46, и рабочая жидкость от насоса 11 поступает под давлением к силовым гидро- цилиндрам 5, которые через систему рыча. гов и тяг рулевой трапеции 6 поворачивают колеса 7. Последние при этом поворачиваются на соответствующий угол, при котором гидрораспределитель через обратную связь приходит в исходное положение.В прямолинейном движении электромагнит гидрораспределителя 33 обесточен, насос 1 О развивает нулевую производительность, а система 20 обеспечивает прямолинейное движение колес 7. Клапаны подпитки открыты, соединяя систему дистанционного привода с гидробаком. В этом случае возможные утечки пополняются, а рассогласование в действии задающего 4 и исполнительного 45 гидроцилиндров, которое могло произойти в результате утечек, устраняется за счет пружины стабилизатора, приводящей шток гидроцилиндра 45 в нейтральное положение. При возникновении угла складывания между тягачами и прицепным звеном клапаны подпиточного уст- и5 10 15 20 клапана прямого действия, имеющего пружину,Во втором режиме электромагнит гидро- распределителя 33 включен, что может выполнить водитель при необходимости, Гидро- распределитель находится в позиции, приведенной на чертеже. Линии гидрораспределителя связывают полости компенсирующего гидроцилиндра 8 с выходными гидролиниями гидрораспределителя 14.При входе автопоезда в поворот вначале поворачиваются колеса тягача и возрастает давление рабочей жидкости в силовом гидроцилиндре гидроусилителя тягача, величина которого пропорциональна моменту сопротивления повороту его колес. При этом открывается один из гидроклапанов 21, распространяя это давление на гидролинию 39. В первый момент колесаприцепного звена еще движутся прямолинейно, поэтому в напорной полости силового гидроцилиндра 5 давление жидкости практически отсутствует. Гидрораспределитель 46 находится в среднем положении, а поступающая к нему по гидролинии 42 рабочая жидкость от насосной установки проходит на слив через гидроклапан прямого действия.По мере поворота копира 1, например, против часовой стрелки шток задающего гидроцилиндра 4 перемещается вправо, вытесняя за счет поршня жидкость в гидро- линии 44. В ту же сторону перемещается и корпус компенсирующего гидроцилиндра 8. Гидролинии 44 за счет открытых пружиной линий гидрораспределителя 15 соединены посредством гидролиний 25 и 26 с устройствами переключения гидрораспределителя 14. Последний передвигается вправо в первую позицию с прямоточными линиями и одновременно переключается гидрораспределитель 46 за счет своего гидроцилиндра 45, обеспечивая проход жидкости от насосной установки к соответствующей полости силового гидроцилиндра 5 и поворот колес 7 прицепного звена. По гидро- линии 39 гидросистема тягача связана с гидросистемой прицепного звена, Пока давление жидкости, поступающей по гидролинии 41 при открытии гидроклапанов 47, недостаточно, чтобы передвинуть поршень гидроцилиндра 17, гидрораспределитель 16 находится в первой позиции, как показано на чертеже, а от силового гидроцилиндра гидроусилителя тягача рабочая жидкость через соответствующий гидроклапан 21, гидролинию 39, открытую линию первой позиции гидрораспределителя 14, гидроклапан 27, гидродроссель и открытый гидрораспределитель 33 поступает в левую полость компенсирующего гидроцилиндра 8. Поступающая в гидроцилиндр 8 рабочая жидкость при перемещении его корпуса вправо заставляет с большей скоростью в ту же сторону перемещаться и его поршень и шток, поворачивающий коромысло 36. Вслед 25 30 35 40 45 50 55 ствие этого объемный насос 1 О развивает дополнительную подачу, заставляя поршень силового гидроцилиндра 5 также перемещаться с большей скоростью, чем при работе только одного насоса 11, При этом на переходных режимах криволинейного движения колеса 7 прицепного звена поворачиваются быстрее, лучше отслеживая траекторию тягача, уменьшая поворотную ширину автопоезда и тем самым улучшая его маневренность. Из правой полости компенсирующего гидроцилиндра 8 по аналогичной цепочке гидроагрегатов, через гидро- линии 40, первую линию первой позиции гидрораспределителя 16, регулятор потока и гидроклапан 19 прямого действий жидкость поступает в гидробак, Регулятор 18 потока поддерживает определенный расход жидкости и, следовательно, заданную при его настройке скорость перемещения штока компенсирующего гидроцилиндра 8, необходимую по условиям эксплуатации автопоезда. По мере входа автопоезда в поворот и уменьшения радиуса поворота прицепного звена увеличивается момент сопротивления повороту колес 7 и, следовательно, повышается давление в напорной полости силового гидроцилиндра 5. При достижении. некоторого рабочего давления, превышающего усилие пружины, открывается один из клапанов 47 и жидкость из силового гидроцилиндра 5 по гидролинии 41 под некоторым давлением поступает в подпружиненную полость управляющего гидроцилиндра 17. Когда усилие от давления рабочей жидкости в неподпружиненной полости гидроцилиндра 17 больше суммарного усилия пружины этого гидроцилиндра и усилия от давления жидкости в гидролинии 39, связанной с гидросистемой тягача, поршень гидроцилиндра 17 передвигается и переключает гидрораспределитель 16 во вторую позицию. При этом оказываются попарно соединенными гидролинии 40, 41 и 39 с гидролинией, связывающей гидрораспределитель 16 через регулятор 18 потока и гидроклапан 19 с гидро- баком, Рабочая жидкость от силового гидроцилиндра 5 прицепного звена по гидро- линиям 41 и 40, через открытую линию первой позиции гидрораспределителя 14, гидроклапан 28, гидродроссель 32 и открытую линию гидрораспределителя 33 поступает в правую полость компенсирующего гидроцилиндра 8, препятствуя ранее имеющемуся потоку жидкости. Поршень гидро- цилиндра 8 при этом перемещается влево, поворачивая коромысло 36 в противоположную сторону и уменьшая подачу дополнительного насоса 10. При установившемся по радиусу повороте автопоезда давление рабочей жидкости в напорных гидролиниях силовых гидроцилиндров тягача и прицепного звена стабилизируется, поршень25 30 формула изобретения 35 компенсирующего гидроцилиндра 8 занимает определенное положение, гидрораспределитель 46 за счет обратной связи занимает нейтральное положение и соответствующий гидроклапан 47 закрывается.Отбор некоторой части рабочей жидкости от насоса гидроусилителя тягача компенсируется восполнением из общего гидро- бака, а маневренность тягача не уменьшается за счет резервирования по расходу насоса его гидроусилителя.Производительность объемного насоса 1 0 ограничена перемещением поводка 34 (может использоваться, например, аксиальнопоршневой насос с наклонным блоком цилиндров) . Перемещение этого поводка ограничено гидроупорами 22 или 23. При взаимодействии поводка 34, например, с гидроупором 23 шток его перемещается, вытесняя жидкость в гидролинию 24, заставляя тем самым гидрораспределитель 15 перемещаться во вторую позицию, преодолевая сопротивление его пружины. При этом входные линии гидрораспределителя 15, связанные с гидролиниями 44 задающего гидроцилиндра 4, оказываются запертыми, а выходные - закольцованными, Давление жидкости в управляющих гидролиниях 25 и 26 уравнивается, поэтому гидрораспределитель 14 передвигается в нейтральное положение. При входе автопоезда в поворот и при изменении направления поворота, например, по часовой стрелке шток задающего гидроцилиндра 4 перемещается влево, а работа гидросистемы при включенном электромагните гидрораспределителя 33 и первой позиции гидрораспределителя 15 аналогична.При выходе автопоезда из поворота вначале увеличивается радиус траектории поворота управляемых колес тягача, а затем и прицепного звена, Следовательно, вначале уменьшаются момент сопротивления повороту колес тягача и давление рабочей жидкости в его силовом гидроцилиндре. Копир 1 поворачивается в противоположную сторону, чем при входе автопоезда в поворот. В ту же сторону, что и копир 1, поворачивается рычаг 2, вызывая соответствующее перемещение корпуса гидроцилиндра 8, Если копир поворачивается по часовой стрелке, то давление рабочей жидкости, вытесняемой из задающего гидроцилиндра 4, передаваясь по гидролинии 26, заставляет гидрораспределитель 14 переместиться во вторую позицию (влево на чертеже). За счет разности давлений гидроклапаны 21 закрыты, а гидрораспределитель 16 находится во второй позиции за счет давления рабочей жидкости, распространяемого через открытый гидроклапан 47 и гидролинию 41 на неподпружиненную штоковую полость управляющего гидроцилиндра 17, Гидролинии 41 и 40 5 О 5 20 40 45 50 55 соединены, а жидкость из напорной полости силового гидроцилиндра 5 прицепного звена через реверсивную линию второй позиции гидрораспределителя 14 и группу указанных гидроагрегатов поступает в левую полость компенсирующего гидроцилиндра 8, заставляя его поршень перемещаться вправо навстречу ходу корпуса этого гидроцилиндра. Из правой полости гидро- цилиндра 8 жидкость по известной цепочке гидроагрегатов, через гидролинии 39, вторую линию второй позиции гидрораспределителя 16, регулятор 18 потока и гидро- клапан 19 прямого действия поступает в гидробак. В зависимости от относительных скоростей перемещения поршня и корпуса компенсирующего гидроцилиндра 8 можно добиться увеличения производительности насосной установки за счет дополнительной подачи объемного насоса 1 О. В результате возросшей производительности колеса 7 прицепного звена быстрее стремятся в состояние, соответствующее прямолинейному движению автопоезда. Водитель может вмешиваться в процесс управления, обесточивая электромагнит гидрораспределителя 33. Приъналичии приводов управления можно регулировать проходные сечения гидродросселей 31 и 32 и регулятора 18 потока. Это можно обеспечить и путем применения автоматизированных систем управления. Работоспособность системы обеспечивается тем, что в параллельных гидролиниях, нагример, 44, 25 и 26 жидкость находится в замкнутых объемах. 1. Система рулевого управления авто- поезда, состоящего из тягача и прицепного звена, содержащая гндроусилитель тягача с силовым цилиндром, копир, качающийся рычаг, кинематически связанный одновременно с копиром и штоком задающего гидроцилиндра, соединенного своими полостями при помощи гидролиний управления с исполнительным гидроцилиндром прицепного звена, шток которого с одной стороны связан с пружинным стабилизатором, а с другой - с управляющим гидрораспределителем, соединенным гидро- линиями с насосом постоянной производительности, гидробаком через гидроклапан прямого действия и силовым гидроцилиндром прицепного звена, связанным с системой рычагов поворота его колес, отличающаяся тем, что, с целью улучшения маневренности автопоезда на переходных режимах криволинейного движения путем регулирования скорости поворота управляемых колес прицепного звена в зависимости от положения колес тягача и копира, она снабжена компенсирующим и управляющим гидроцилиндрами, четырехлиней 1474016ным двухпозиционным электроуправляемым гидрораспределителем с пружиной его возврата во вторую позицию, двумя четырех- линейными двухпозиционными гидроуправляемыми гидрораспределителями, первый из которых выполнен с пружиной его возврата в первую позицию, а второй корпусом связан с управляющим гидроцилиндром, выполненным с подпружиненной штоковой полостью со стороны этого гидрораспределителя, четырехлинейным трехпозиционным гидроуправляемым гидрораспределителем, двумя гидроупорами и дополнительным объемным насосом переменной производительности, соединенным гидролиниями с установленными в них гидроуправляемыми гидроклапанами с напорной гидролинией насоса постоянной производительности, компенсирующий гидроцилиндр своим подвижным корпусом шарнирно связан с качающимся рычагом копира, а штоком с противоположной стороны - с органом регулирования производительности дополнительного объемного насоса переменной производительности, взаимодействующим в крайних положениях с гидроупорами, напорные полости которых связаны общей управляющей гидролинией с устройством переключения первого четырехлинейного двухпозиционного гидроуправляемого гидрораспределителя, установленного в гидролиниях управления четырехлинейного трехпозиционного гидрораспределителя, соединенных с гидролиниями управления исполнительным гидроцилиндром прицепного звена и связывающих напорные полости задающего гидроцилиндра с устройствами переключения четырехлинейного трехпозиционного гидро- управляемого гидрораспределителя, в свою очередь входными гидролиниями с одной стороны связанного с первой входной гидро- линией второго четырехлинейного двух- позиционного гидрораспределителя, а с другой - одновременно со вторбй гидролинией упомянутого двухпозиционного гидро- распределителя, подпружиненной штоковой полостью его управляющего гидроцилиндра и с напорными полостями силового гидро- цилиндра гидроусилителя тягача, причем второй четырехлинейный двухпозиционный гидроуправляемый гидрораспределитель в первой позиции выполнен с первой проходной и второй разомкнутой линиями, а во второй - с реверсивно расположенными линиями, четырехлинейный трехпозиционный гидроуправляемый гидрораспределитель выполнен в нейтральной позиции с закольцованными выходными и запертыми входными линиями, а в крайних - с реверсивным расположением линий во второй позиции и с проточным расположением линий в первой позиции, первый четырех.35 40 50 55 10 15 20 2530 линейный двухпозиционный гидроуправляемый гидрораспределитель выполнен с проходными линиями в первой подпружиненной позиции, запертыми входными и закольцованными выходными линиями во второй его позиции, четырехлинейный двухпозиционный электроуправляемый гидрораспределитель, установленный в параллельных гидролиниях, соединяющих обе полости компенсирующего гидроцилиндра с выходными линиями упомянутого четырехлинейного трехпозиционного гидроуправляемого гидро- распределителя, выполнен с проходными линиями в первой позиции, запертыми входными и закольцованными выходными линиями во второй позиции, причем в каждой упомянутой параллельной гидролинии установлен гидродроссель, своим входом и выходом связанный с параллельно и противоположно установленными двумя обратными гидроклапанами, второй четырех- линейный двухпозиционный гидроуправляемый гидрораспределитель в первой позиции первой линией посредством гидролинии с установленными последовательно регулятором потока и гидроклапаном прямого действия соединен с гидробаком, а второй - с гидролинией, гидравлически связывающей штоковую полость управляющего гидро- цилиндра и напорные полости силового гидроцилиндра прицепного звена, причем упомянутая гидролиния также имеет параллельные ветви с размещенными в каждой из них гидроуправляемыми гидроклапанами, снабженными подпружиненными корпусами с гидроуправлением от напорных полостей силового гидроцилиндра прицепного звена, а упомянутая связь четырехлинейного трехпозиционного гидроуправляемого гидрораспределителя с напорными полостями силового гидроцилиндра гидро- усилителя тягача выполнена посредством общей гидролинии также с установленными в параллельных ветвях гидроуправляемыми по разности давлений гидроклапанами. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что механизм регулирования производительности дополнительного объемного насоса выполнен в виде механических тяг, коромысла, подпружиненного с двух сторон пружинами и имеющего опору в средней части, и поводка, взаимодействующего в крайних положениях с одним из .гидро- упоров, а сами гидроупоры выполнены в виде гидроцилиндров и снабжены подпружиненными поршнями, штоки которых выполнены с возможностью взаимодействия с упомянутым поводком, а поршневые полости соединены в общую гидролинию управления первым четырехлинейным двухпозицион. ным гидрораспределителем.