Рулевое управление с изменяемым передаточным числом

Рулевое управление с изменяемым передаточным числом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ПЕРЕЛАТОЧНЫМ ЧИСЛОМ, содержащее связанный с рулевым колесом блок формирования сигналов углов поворота,управляемых колес с задатчиком и приводы поворота управляемых колес, включающие датчики обратной связи и исполнительные механизмы, выходные валы которых связаны с осями поворота колес и датчиками обратной связи, отличающееся тем, что, сцелью повышения маневренности и. эффективности управления колесным транспортным средством на малых скоростях движения, блок формирования сигналов углов поворота управляемых колес содержит преобразователи сигналов, пропорциональных продольным и поперечным координатам осей поворота управляемых колес, и сумматоры, Ч1.СЛО которых в два раза меньше числа управляемых колес, привод поворота одного из управляемых колес дополнительно содержит датчик скорости, связанный с осью поворота этого колеса, и ключ, соединенный одним из входов с датчиком обратной связи, а выходом - с исполнительным механизмом, при этом рулевое управление снабжено блоком изменения углового передаточного числа от скорости движения, состоящим из делителя напряжения, умножителя , узла сравнения, порогового элемента, двустороннего ограничителя величины большего сигнала скорости , узла выбора большей величины сигнала скорости, двух датчиков скорости и сумматора сигнала прямой пропорциональности и сигнала рассогласования , выход которого соединен с первь1м входом делителя напряжения, выход умножители соединен с первым (Л входом узла сравнения, выход которого соединен с первым входом сумматора сигнала Прямой пропорциональности и сигнала рассогласования, второй вход которого соединен с выходом задатчика, вторые входы делителя И умножителя соединены через двусторонний ограничитель величины большего сигнала скорости, узел выбора большей величины сигнала скорости с датчиками скорости, вход преобразователя сигналов, пропорциональных продольным координатам управляемых колес, соединен с выходом делителя, .выход датчика скорости соединен с :О первым входом умножителя, а выход порогового элемента - с ключом.

(29) (22) CO)03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(52) В 62 0 5/04 . g a р ч.) °:

F I b E

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (3 -, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

fj)IQJ+g, 1.14) г

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3565654/27-11 (22) 09.03.83 (46) 30.06.84. Бюл. )) 24 (72) М.И. Ахмедов (53) 629.113.014.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 709448, кл. В 62 0 5/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

742232, кл. В 61 2) 5/04 (прототип). (54) (57) РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ПЕРЕДАТОЧНЫМ Ч()СЛОМ, содержащее связанный с рулевым колесом блок формирования сигналов углов поворота управляемых колес с эадатчиком и приводы поворота управляемых колес, включающие датчики обратной связи и ис))олнительные механизмы, выходные валы которых связаны с осями поворота колес и датчиками обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения маневренности и эффективности управления колесным транспортным средством на малых скоростях движения, блок формирования сигналов углов поворота управляемых колес содержит преобразователи сигналов, пропорциональных продольным и поперечным координатам осей поворота управляемых колес, и сумматоры, число которых в два раза меньше числа управляемых колес, привод поворота одного иэ управляемых колес дополнительно содержит датчик скорости, связанный с осью поворота этого колеса, и ключ, соединенный одним из входов с датчиком обратной связи, а выходом — с исполнительным механизмом, при этом рулевое управление снабжено блоком изменения углового передаточного числа от скорости движения, состоящим из делителя напряжения, умножителя, узла сравнения, порогового элемента, двустороннего ограничителя величины большего сигнала скорости, узла выбора большей величины сигнала скорости, двух датчиков скорости и сумматора сигнала прямой пропорциональности и сигнала рассогласования, выход которого соединен с с первым входом делителя напряжения, выход умножителя соединен с первым входом узла сравнения, выход которого соединен с первым входом сумматора сигнала прямой пропорциональности С и сигнала рассогласования, второй вход которого соединен с выходом задатчика, вторые входы делителя и умножителя соединены через двусторонний ограничитель велИчины большего сигнала скорости, узел выбора большей величины сигнала скорости с датчиками скорости, вход преобразователя сигналов, пропорциональных продольным координатам управляемых колес, соединен с выходом делителя, 1 ..выход датчика скорости соединен с ,первым входом умножителя, а выход порогового элемента — с ключом.

1100179

Изобретение относится к рулевым устройствам колесного шасси и может применяться в самоходных шасси различного назнаЧения, в частности в колесных большегрузных шасси, работающих преимущественно в маневровом.режиме.

Известна гидравлическая система рулевого управления транспортного средства, состоящая из задающего устройства, согласующего устройства, 10 регулирующего дросселя, насоса, бака, гидроцилиндров и датчика скорости, в которой осуществляется зависимость углового передаточного числа от скорости движения 1.!1. 15

Недостатками гидравлической системы являются, во-первых, изменение первоначально установленной рулевым колесом величины поворота управляемых колес при изменении скорости движения, во-вторых, несовершенство работы механического датчика скорости, в-третьих, изменение углового передатОчного числа происходит на всем интервале скоростей движения как при переднем, так и при заднем ходах.

Известно также рулевое управление с изменяемым передаточным числом, содержащее связанный с рулевым колесом блок формирования сигналов 30 углов поворота управляемых колес с задатчиком и приводы поворота управляемых колес, включающие датчики обратной связи и исполнительные механизмы, выходные валы которых связа- 35 ны с осями поворота колес и датчиками обратной связи 1 2 1.

Недостатком известного устройства является отсутствие осуществления изменения углового передаточного чис- 40 ла в зависимости от скорости движения транспортного средства, что ограничивает маневренность и снижает эффек тивность управления колесным транспортным средством на Ма Нх скоростях 45 .движения.

Цель изобретения — повышение маневренности и эффективности управления колесным транспортным средством на малых скоростях движения.

Поставленная цель достигается тем, что в рулевом управлении с изменяемым передаточным числом, содержащем связанный с рулевым колесом блок формирования сигналов углов поворота управляемых колес с задатчиком и приводы поворота управляемых колес, включающие датчики обратной связи и исполнительные механизмы, выходные валы которых связаны с осями поворота колес и датчиками 60 обратной связи, блок формирования сигналов углов поворота управляемых колес содержит преобразователи сигналов, пропорциональных продольным и поперечным координатам осей поворо- 65 та управляемых колес, и сумматоры, число которых в два раза меньше числа управляемых колес, привод поворота одного иэ управляемых колес дополнительно содержит датчик скорости, связанный с осью поворота этого колеса, и ключ, соединенный одним из входов с датчиком обратной связи, а выходом — с исполнительным механизмом, при этом рулевое. управление снабжено блоком изменения углового передаточного числа от скорости движения, состоящим из делителя напряжения, умножителя, узла сравнения, порогового элемента, двустороннего ограничителя величины большего сигнала скорости, узла выбора большей величины сигнала скорости, двух датчиков скорости и сумматора сигнала прямой пропорциональности и сигнала рассогласования, выход которого соединен с первым входом делителя напряжения, выход умножителя соединен с первым входом узла сравнения, выход которого соединен с первым входом сумматора сигнала прямой пропорциональности и сигнала рассо.— гласования, второй вход которого соединен с выходом задатчика, вторые входы делителя и умножителя соединены через двусторонний ограничитель величины большего сигнала скорОсти, узел выбора большей величины сигнала скорости — с датчиками скорости, вход преобразователя сигналов, пропорциональных продольным координатам управляемых колес, соединен с выходом делителя, выход датчика скорости соединен с первым входОм умножителя, а выход порогового элемента— с ключом.

На фиг. 1 изображена структурная схема рулевого устройства; на фиг.2 схема шасси.

Управляемое колесо движущегося транспортного средства поворачивается вокруг оси поворота A на угол где ч — параметр, зависящий от скорости движения, L.„<В/2 — координаты оси поворотаколеса в прямоугольных координатах ХОУ, и — радиус поворота.

При изменении величины R в диапазоне о дробь 4/ч 4„/(R-В/я/ изменяется в диапазоне О(-3L, /ч В/2. Такого же изменения дроби можно достичь, одновременно изменяя L„ H h/2 от нуля до конечной величины, а ив от конечной величины до нуля. Меняя параметр ч, можно получить для одних и тех же значений „, 8/2 и R различные величины угла .6,, т.е. осуществить зависимость углового

1100179 передаточного числа рулевого управления от скорости движения, но при этом изменение величины угла е, не происходит, если ч меняется при фиксированных „, ия и и этот принцип заложен в рулевое 5 управление.

Рулевое колесо валом связано с задатчиком 1 двух сигналов, которые при повороте рулевого колеса изменяются в прямой и обратной пропорцио- 10 нальности: первый — от нуля до максимума, а второй — от максимума до нуля.

Первый сигнал задатчика 1 подается на преобразователь 2, который 15 преобразует сигнал прямой пропорциональности в сигналы, пропорциональные поперечным координатам 6/2 и

-bt2 . Второй сигнал задатчика 1 обратной пропорциональности подается на первые входы сумматоров 3, количество которых в два раза меньше количества управляемых колес. Выходы преобразователя 2 подсоединяются к вторым входам сумматоров 3.

Выходы сумматоров 3 подсоединены к второму входу датчика 4 обратной связи каждого привода 5 поворота управляемого колеса 6..

Кроме преобразователя 2, первый сигнал эадатчика 1 подается одновременно на вход датчика 7 скорости, на первый вход сумматора 8 сиг- нала прямой пропорциональности и сигнала рассогласования, на второй вход органа 9 сравнения и на вход 35 порогового элемента 10. На второй вход сумматора 8 поступает с органа

9 сравнения сигнал рассогласования, являющийся разностью значений задающего сигнала прямой пропорциональ- 40 ности и сигнала, пропорционального углу поворота управляемого колеса и данной скорости движения. Выход сумматора 8 сигнала прямой пропорциональности и сигнала рассогласования 45 является первым входом делителя 11.

На второй вход делителя 11 через двусторонний ограничитель 12 величины большего сигнала скорости и узел 13 выбора большей величины сигнала скорости поступает сигнал скорости с датчика 14 или 15 скорости.

Сигнал с делителя 11 подается на преобразователь 16, который преобразует его в сигналы, пропорциональные частному значений продольных координат и скорости, т.е.Ь„/v u t.(ч, которые подаются попарно на первые входы датчиков 4 обратной связи. Ро-. тор датчика обратной связи соединен с осью поворота управляемого колеса. 60

Выход датчика 4 обратной связи соединен с входом усилителя 17 мощности на трех управляемых колесах непосредственно, а на оставшемся управляемом, колесе — через ключ 18, работой кото рого управляет пороговый элемент 10.

С осью поворота этого же управляемого колеса связан ротор датчика 7 скорости, преобразующего углы поворота управляемого колеса в частное значений сигнала прямой пропорциональности и сигнала, пропорциональйого скорости. Усилитель 17 мощности управляет исполнительным приводом

19, состоящим из мотора и редуктора, выходной вал которого соединен с осью поворота колеса.

Выход датчика 7 скорости соединен с входом умножителя 20, на второй вход которого поступает такой же сигнал, как на второй вход делителя

11,.т.е. сигнал скорости. Выход умножителя 20 подключен к первому входу органа 9 сравнения. Задатчик

1, преобразователи 2 и. 16 и сумматоры 3 образуют блок 21 формирования сигналов углов поворота управляемых колес, датчик 4 обратной связи, усилитель 17 мощности и исполнительный привод 19 образуют приводы 5 поворота трех- управляемых колес, а с ключом 18 и датчиком 7 скорости привод 5 поворота оставшегося управляемого колеса, делитель 11, умножитель 20, орган 9 сравнения, сумматор 8 сигнала прямой пропорциональности и сигнала рассогласования, пороговый элемент 10, двусторонний ограничитель 12 величины большего сигнала скорости, узел 13 выбора большей величины сигнала скорости и датчики 14 и 15 скорости образуют блок

22 изменения углового передаточного числа в зависимости от скорости движения.

Представленная схема может быть выполнена на переменном или постоянном токе.

В случае переменного тока в качестве задатчика двух сигналов и датчиков обратной связи используются синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы. Для датчика обратной связи входами являются обмотки возбуждения и квадратурная, а выходом— косинусная обмотка. В качестве преобразователей используются трансформаторы напряжения, у которых число витков вторичных обмоток соответственно пропорционально величинам координат „, L, В/1, — 8/2 . Функции датчика скорости выполняет транс-форматор напряжения с переменным коэффициентом трансформации, подчинякщегося в зависимости от величины поворота ротора гиперболическому закону от скорости, т.е. s)÷ при повороте как в одну, так и в другую сторону от положения равновесия, в качестве датчиков скорости используются асинхронные тахогенераторы переменного тока.

1100179

10

Π— «О щах ю О ддх

При этом на выходах преобразователей 2 и 16 сигналы пропорциональны величинам о в.,р-u„„â,))2, О)»; U

В случае постоянного тока в качестве задатчика двух сигналов используется сдвоенный потенциометр.

Функции преобразователей выполняют делители напряжения, при этом напряжения должны быть пропорциональны 5 величинам координат ).„, ),, 8/г -B/ .

В качестве датчиков обратной связи используется сдвоенный синусно-косинусный потенциометр, при этом выходом являются последовательно соединенные обмотки синусная одного н косинусная другого потенциометров., В качестве датчика скорости используется потенциометр, выходное напряжение которого зависит от поворота 15 ротора по закону 1)v при повороте как в одну, так и в другую сторону, в качестве датчиков скорости используются тахогенераторы постоянного тока.

Пля двух вариантов выполнения схемы в качестве делителя и умножителя используются диодные функциональные преобразователи, выполняющие математические операции деления и умножения, в качестве двусторонне25 го ограничителя величины большего сигнала скорости — диодный двусторонний ограничитель, в качестве ор. гана сравнения — соответствующее диодное вычитающее устройство, в ка- 30 честве органа выбора большей величины сигнала скорости — диодный ограничитель по минимуму, на вход ко.торого поступает сигнал с одного датчика скорости, а сигнал другого 35 датчика скорости является напряжением смещения эт6го диодного ограничителя.

Рассмотрим работу схемы рулевого управления для двух случаев: пово- 40 рот колесного транспортного средства на постоянной скорости движения и изменение скорости движения при фиксированном повороте рулевого колеса.

Функционирование рулевого устройства 4 в общем случае сводится к комбинации

45 этих двух ситуаций. .датчики скорости располагаются на двух крайних противоположных управляемых колесах, датчик 7 скорости и ключ располагаются на одном из этих двух колес.

При повороте рулевого колеса от нуля до максимума, .движущегося с постоянной скоростью ч колесного транспортного средства, на выходах эадатчика 1 сигналы плавно изменяются в диапазоне.

На выходе сумматоров 3 и на втором входе датчиков 4 обратной связи (и „-о.в,р) — (o-и„,„в,.р), На первом входе датчиков обратной связи

Од ах )

0L;

Пороговый элемент 10 реагирует на изменение сигнала прямой пропорциональности и сигналом " 1" открывает ключ 18. На выходе датчика обратной связи при обработке следящим приводом нулевого сигнала имеем

Г (0(,;

Б 8,.iU „-ОВ/2)-«Б9;(„ )=0

/0

«ьЭ,)О tl „„В;)2)-«а9 "Ä )=0.

При этом углы поворота колес равны

На выходе датчика 7 скорости имеем сигнал, меняющийся в диапазоне

Ч ч.

Оь,с,х -U

При этом аналогично для скорости ч„ угол поворота управляемых колес

После умножителя 20, умножающего .сигнал на ч, имеем сигнал, изменяющийся в пределах

0 ОХ! и поэтому на выходе узла 9 сравнения сигнал отсутствует, следовательно, при нулевом положении рулевого колеса управляемые колеса параллельны оси ОХ, а при крайнем положении рулевого колеса оси вращения управляемых колес пересекаются в точке О, и в зависимости от скорости ч .движения имеем различные угловые передаточные числа для рулевого управления. Величина напряжения скорости может меняться в диапазоне v ч

1 i 8 таК. который задан нижним и верхним пределом двустороннего ограничителя величины напряжения большего сигнала скорости. Пусть при фиксированном повороте рулевого колеса происходит изменение скорости движения от ч, до ч2 тогда на выходах эадатчика 1 имеем

1100179

e; =arctic

VL; и, (а „-u)-OВ;g

Скорость ч, сменяется на скорость 5 и, но угол поворота управляемых колес не меняется, поскольку ключ

18 закрыт нулевым сигналом с порогового элемента 10, поэтому, 10

UL. и в любой момент открывания ключа произойдет резкое .самопроизвольное изменение угла управляемых колес.

Чтобы этого не случилось, происходит автоматическое восстановление знака равенства следующим образом: с выхода датчика 7 скорости сигнал Ulv„, соответствующий углу поворота данного управляемого колеса, поступает на умножитель 20, умножающий его на и, после чего на первом входе органа 9 сравнения имеем Ulv„v . На выходе органа сравнения и на входе сумматора 8 сигнала прямой пропорциональности и сигнала рассогласования имеем сигнал U(vz/v„- !. С выхода сумч. и матора сигнал у, „и > дели- 30 и

1 телем 11 превращается в сигнал ч и, аналогично первому случаю, угол поворота управляемых колес

6,. = агс( ч2 (40 т.е. при изменении скорости движения, имея зафиксированный угол поворота рулевого колеса, заданный сигнал прямой пропорциональности изменяется таким образом; что величина вышеприведенной дроби не меняется. Следовательно, нарушение соответствия угла поворота управляемых колес установленному положению рулевого колеса при измененйи скорости не происходит.

При повороте руля в другую сторону все происходит аналогичным обра-зом, только сигнал скорости в данном случае будет сниматься с другого датчика скорости. Это следует из того, что узел 13 выбора пропускает сигнал, соответствующий большей из линейных скоростей, которыми обладают два передних управляемых колеса.

Таким образом, на малых скоростях движения, которыми характеризуется маневровый режим работы колесного . транспортного, средства, имеем уменьшение углового передаточного числа или уменьшение отношения величины поворота рулевого колеса к углу поворота управляемых колес.

Сравнивая предлагаемое устройство с рулевыми управлениями автомобилей — самосвалов большой и особо большой грузоподъемности, можно, отметить, что известные рулевые управления не обеспечивают изменения углового передаточного числа от скорости движения.

Использование предлагаемого рулевого управления позволит сократить время работы водителя с рулевым колесом при выполнении маневра на погрузочно-разгрузочных операциях, что при перевозках на небольшие расстояния повышает производительность подвижного состава.

1100179 одпн сное аж

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä,óë.ÏðoåêTíàÿ,4