Устройство рулевого управления транспортного средства

Устройство рулевого управления транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (и>734049 (б1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 30J 277 (21) 2562109/27-11 с присоединением заявки М

В 62 D 7/14//

В 62 D 13/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 150580 Бюллетень М918

Дата опубликования описания 150580 (53) УДК 629. 113..028(088.8) (72) Авторы изобретения

В.В. Бухтеев, И.X. Пахтер, В.И. Соловьев и Г.Д. Цейтлин (71) 3 в ив ител ь

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский автомобильный и автомоторный институт (54 ) УСТРОИСТВО РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к области транспортной техники- и, в частности, к рулевым управлениям трансйортных средств, снабженных передними и задними управляемыми колесами.

Известно устройство рулевого управления транспортного средства, со. держащее запоминающий узел с носителем информации и задающим и считывающим элементами, перемещающимися 10 относительно носителя информации с равными скоростями .(1).

Известное устройство не обеспечивает следования задних колес по траектории передних, так как задние коле- 15 са поворачиваются )тосле перемещения транспортного средства на заданное расстояние, которое остается постоянным независимо от кривизны и формы траектории, что отрицательно сказы- 7(} вается на маневренности транспортного средства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство рулевого управления транспортно25 го средства, содержащее запоминающий узел с носителем информации, выполненным в виде замкнутой цепи, задающим и считывающим элементами и при«iодами их перемещения относительно 3Q носителя информации, датчик пути, связанный с приводом перемещения задакхцего элемента, датчики приведенных углов поворота передних и задних колес относительно соединительной. рамы транспортного средства и следящий привод поворота задних колес относительно соединительной рамы, включающий в себя блок сравнения, связанный с исполнительным механизмом (2).

Это устройство обеспечивает запоминание последовательных значений радиусов кривизны траектории пе" редних колес и поворот задних колес на соответствующий угол после перемещения транспортного средства на расстОяние, определяемое соотношением скоростей движения передних и задних колес.

Однако устройство не обеспечивает слежение за положением задних колес и их возвращение на требуемую траекторию после случайного отклонения, что отрицательно сказывается на маневренности и проходимости транспортного средства.

Цель изобретения — повышение маневренности и проходимости транспорт ного средства.

734049

Указанная цель достигается тем, что устройство рулевого управления транспортного средства снабжено дополнительным блоком сравнения и блоком суммирования устананленными в следящем приводе, гироскопическим . цатчикам угла поворота соединительной рами относительно неподвижной в пространстве оси, сумматорами пос ледовательных значений углов поворота соединительной рамы и передних и задних колес, функциональным преабразователеМ, включающим в себя ,,сумматоры функций последовательных значений суммарного угла поворота сое-; динительной рамы и передних колес и считываемого, угла, подключенные вхоI 15 дамй к вйходам блоков изменения знака, а ныходами — ко входам делителя .и квадраторон, подключенных ныхада-» ми ко входам блока сложения, блоком сравнения, подключенным одним из вхо 20 дов к выходу блока сложения функционального преобразователя, блоком постоянного коэффициента, подключенным к другому входу блока сравнения, блоками вычисления функций последона- 25 тельных значений суммарного угла поворота соединительной рамы и передних колес и считываемого угла, блбком обратйых преобразований, вход которого подключен к выходу делителя функционального преобразователя, и ключами, управляющие входи одного и другогО иэ которых подключены к датчику пути, сигнальные - соатнетсгненно к датчику приведенного угла поворота передних колес и гироскопическому датчику, а выходы - ко входам сумматора последовательных значений приведенных углов поворота передних колес и соединительной рамы, выход которого соединен с задаю-4О щим элементом,запоминающего узла и через блоки вычисления функций последовательных значений суммарного угла поворота соецинительной рамы и передних колес — со входами сумматоров этих функций Функционального преобразователя, выхац блока сравнения соединен с приводом перемещения считывающего элемента запоминающего, узла и с управляющими входами третьего, чет. у вертого, пятого и шестого ключей, сигнальные входы которых соединены соответственно с датчиком приведенного угла поворота задних колес гироскопическим датчиком, считывающим элементом запоминающего узла и выходом блока обратных преобразований, выходы третьего и четвертога ключей соединены с сумматором последовательных значений приведенных уг лон поворота задних колес и саеди- фо нительной рамы, выход ксигорого соеДИНЕН С ОДНИМ .:РИЗ ВХОДОВ ПЕРВОГО блока сравнения следящего привода, другой вход которого соединен с выходом пятого ключа, соединенным у через блоки вычисления. функций пос- ледовательных значейий считываемого угла со входами блоков изменения знака функционального преобразователя, выходы четвертого и шестого ключей соединены са входами второго блока сравнения следящего привода, входы блока суммирования которого подключены к выходам его обоих блоков сравнения, а ныход - к исполнительному механизму.

Этим достигается определение по хорде участка траектории, по которому должны перемещаться в каждый данный момент задние колеса, постоянное слежение эа положением этих колес и их возвращение на требуемую т жектарию после случайного отклонения.

На фиг. 1 схематически показано транспортное средства, снабженное передними и задними уйранляемыми колесами; на фиг. 2 схематически показана транспортное средство, снабженное передними и задними колесами, установленными на поворотных осях; на фиг. 3 схематически показано транспортное средство, снабженное передними и задними управляемыми колесами, объединенными в переднюю и заднюю поворотные тележки; на фиг. 4 схема- тически показано положение транспортного средства при движении передних и задних. колес по одной траектории и при смещении задних колес с траектории передних; на фиг. 5 показана функциональная схема устройства рулевого управления.

Транспортное средство содержит соединительную раму 1, связанную в точках и и В соответственно с передними и задними управляемыми колесами 2 и 3.

Колеса перемещаются по траектории 4, условно разбитой на ряд последовательных элементарных участков 5, длина каждого из которых составляет величину AS. Порядковые номера участков 5, отсчитываемые от точки начала движения передних колес, обозначены индексам ) . Индексами tn и 6 обозначены соответственно номера элементарных участков 5 траектории 4, на которых находится передняя точка A соединительной.,рамы 1 и на которых должна находиться задняя точка В этой рамы. Расстояние по хорде между участками ni и 6 равно длине L соединительной рамы 1.

В общем случае, в результате случайного отклонения, задние колеса могут находиться в точке Вщ, расположенной вне траектории 4 перемещения йередних.колес 2 (индекс точки В определяется номером участка 5 траектории 4, на котором находится в данный момент передняя точка A соединительной рамы 1) .

734049

Устройство рулевого управления транспортного средства содержит запоминающий узел б с и си-.елем информации 7, выполненным в виде замкнутой цепи, задающим 8 и считывающим 9 элементами и приводами 10, 11 перемещения этих элементов относительно носителя информации 7, Датчик 12 пути связан с приводом 10 перемещения задающего элемента 8. Датчики 13 и

14 фиксируют приведенные углы поворота соответственно передних и задних колес 2 и 3 относительно соединительной рамы l. Следящий привод 15 предназначен для поворота задних колес 3 относительно соединительной рамы 1. Привод 15 имеет блок 16 сравнения и исполнительный механизм 17. В следящем приводе 15 установлены также дополнительный блок 18 сравнения и блок 19 суммирбвания. Гироскопический датчик 20 фиксирует угол поворота соединительной рамы 1 относительно неподвижной в пространстве оси х . Сумматоры 21 и 22 осуществляют суммирование последовательных значений углов поворота соединительной рамы 1 и приведенных углов поворота передних 2 и задних 3 колес.

Функциональный преобразователь 23 содержит сумматоры 24 и 25 функций последовательных значений суммарно- го угла поворота .соединительной рамы 1 и передних колес 2 и считываемого угла. Делитель 26 обеспечивает деление полученных сумм, квадраторы

27 и 28 осуществляют возведение этих сумм в квадрат, а блок 29 сложения сложение полученных квадратов сумм.

Блоки 30 и 31 служат для изменения на обратный знака функций последовательных значений считываемого угла.

Блок 32 сравнения обеспечивает сопоставление сигнала с выхода блока

29 сложения функционального преобразователя 23 с сигналом от блока 33 постоянного коэффициента. Блоки 34, 35, 36 и 37 служат для вычисления функций синуса и косинуса последовательных значений суМмарного угла поворота соединительной рамы 1 и передних колес 2 и считываемого угла.

Вход блока 33 обратных преобразований соединен с выходом делителя

26 функционального преобразователя 23.

Устройство содержит также ключи

39, 40, 41, 42, 43 и 44. Датчик 12 пути связан с управляющим входом ключей 39 и 40. Сигнальные входы этих ключей соединены соответственно с датчиком 13 приведенногоугла поворота передних колес и гироскопическим датчиком 20. Выходы ключей 39 и 40 соединены с сумматором

21 последовательных значений приведенного угла поворота передних колес 2 и угла поворота соединительной рамы 1, выход которого соединен с задающим элементом 8 запоминающего

5 !

О

1S

35 узла б и через блоки 34 и 35 вычисле ния функций суммарного угла — с сумматорами 24, 25 этих функций функционального преобразователя 23.

Выход блока 32 сравнения соединен с приводом 11 перемещения считывающего элемента 9 и с управляющими входами третьего ключа 41, четвертого ключа 42, пятого ключа 43 и шестого ключа 44. Сигнальные входы этих ключей соединены соответственно с датчиком 14 приведенного угла поворота задних колес, гироскопическим датчиком 20, считывающим элементом 9 запоминающего узла б и выходом блока

38 обратных преобразований. Выходы третьего ключа 41 и четвертого ключа 42 соединены со входами сумматора 22 последовательных значений приведенного угла поворота задних колес .

3 и угла поворота соединительной рамы 1, выход которого соединен с одним из входов блока 16 сравнения следящего привода 15, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа

43, соединенным через блоки 36, 37 вычисления функций последовательных значений считываемого угла с блоками 30, 31 изменения знака функционального преобразователя 23. Выход четвертого ключа 42 соединен с первым входом дополнительного блока 18 сравнения следящего привода 15, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа 44. Выходы блоков 16 и

18 сравнения следящего привода 15 соединены с исполнительным механизмом ,17 через блок 19 суммирования. устройство работает следующим образом.

В рассматриваемый момент времени передняя точка А и задняя В соедини-: тельной рамы 1 располагаются соответственно на элементарных участках п и 8 траектории 4.

При движении транспортного средства датчик 2 пути срабатывает при перемещении передних колес 2 на кажд1 отрезок 5 траектории 4, длина которого равна величине а Б . Импульс датчика 12 открывает ключи 39 и 40, а также приводит в действие привод

l0, обеспечивая перемещение на один шаг задающего элемента 8 относительно носителя лнформации 7. При срабатывании ключей 39 и 40 в сумматор

21 от датчиков 13 и 20 поступают текущие значения приведенного угла

Ч д, поворота передних колес 2 относительно соединительной рамы 1 и угла 8 поворота соединительной рамы относительно оси х координат, который:осуществляет суммирование последовательных значений указанных углов для получения выражения но квадрату длины хорды между участ.

734049.Ч, +.в (5)

Выражение (5) определяет дейст15 вительное значение суммарного приведенного угла поворота задних колес 3 относительно оси х координат.

Результат вычисления по выражению (5) из сумматора 22 передается в блок 16 сравнения следящего привода 15 для сопоставления со значением угла Чр, поступающим из считывающего элемента 9 запоминающего

Угла 6. Элемент 9 при своем перемещении обеспечивает считывание очередного значения угла Е и стирание этого значения с носителя информации 7.

Указанное значение угла было записано на носителе информации

7 с помощью задающего элемента 8 в момент, когда передние колеса находились в точке 1 траектории 4, и определяет действительное для этоМ5 го момента значение приведенного угла поворота колес относительно оси х координат.

Значение угла ЧЕ из считывающего элемента 9 подается в блоки 36, 37 для вычисления значений синуса и косинуса: Яп Е, со 1) Е Знак полученных значений функций изменяется на обратный в блоках 30, 31 изменения знака преобразователя 23. Значения МИ 98, алоэ ЧЕ из блоков

30, 31 поступают соответственно на входы сумматоров Z4, 25 для вычитания из функций Последовательных значений суммарного приведенного угла 1 и получения выражений (1) и (2) .

Результаты вычислений по выражениям (1) и (2) из сумматоров 24 и 25 поступают в делитель 26, осуществляющий их деление для получения выра55 >кения:

le 51П Ф,Д ОР ) (6) .RcosЧ.

j--е

60 где ОР— расчетное значение угла

Рrn поворота соединительной рамы 1 относительно оси х координат, полученное иэ условия следования задних колес по траектории перет(них

65 колес. (3) Значение суммы (3) пропорционально квадрату длины хорды между участками 5 траектории 4, имеющими порядковые номера Й и m.

Результат вычисления по выраж нйю 5 (3) сравнивается в блоке 32 с величиной коэффициента,на выходе блока 33, имеющего для данного транспортного средства постоянное значение: (Ъ )>

Результат вычйсления по выражению (3) достигает значения (4) или несколько превосходит его в момент, когда передние колеса 2 удалены по траектории 4 от точки 3, в которой находятся задние колеса 3, на расстояние, составляющее по хорде величину Ь, В этот момент блок 32 вырабатывает импульс, открывающий ключи 41, 42, 43 и 44, а также приводящий в дейстхами 5 траектории 4, имеющими порядковые номера (;. и Ф ч в =, () где Чщ — суммарный приведенный угол поворота передних колес 2 относительно оси x координат.

Из сумматора 21 значения суммарного угла Ч1>1 поступают в задающий элемент 8 запоминающего узла 6 и фиксируются на носителе информации

7. Одновременно с этим в блоках

3 4 и 35 вычисляются значения синуса и косинуса суммарного угла 81È М1>1, Соь Чщ,поступающие в функциональный преобразователь 23.

Сумматоры 24 и 25 преобразователя 23 суммируют значения синуса и косинуса соответственно с поступившими ранее функциями последовательных значений суммарного угла для получения выражений:

-.; 51t1 1 -:> 3. . СОБИ, ) -е j: je где Ч вЂ” -значение суммарного приведенного угла поворота передних колес 2 относительно оси х коор динат, зафиксированное на элементарном участке

5 траектории 4, имеющем порядковый номер 3

Результаты, вычислений по выражениям (1) и (2) пропорциональны юе ю проекциям соответственно на оси . х и у координат отрезка траектории 4, заключенного между точками 0 и и . Эти результаты, полученные в сумматорах 2, 25, возводятся в квадрат,в квадраторах 27, 28 и затем суммируются в блоке 29 сложения для получения выражения: 2 ю Е созЧ . вие привод 11, который обеспечивает перемещение на один шаг считывающего элемента 9 относительно носителя информации 7.

При этом в сумматор 22 поступают текущие значения приведенного угла98 поворота задних колес 3 относительно соединительной рамы 1 и угла б>11поворота соединительной рамы относительно оси х координат. Сумматор 22 осуществляет суммирование значений этих углов для получения выражения:

734049

10 значение угла 9р получается в блоке 38 обратных преобразований, откуда оно подается в дополнительный блок 18 сравнения следящего привода 15. В блоке 18 значение 9 р сопоставляется с действительным значением угла 6 дповорота соединительной рамы 1 относительно оси х координат, поступающим из датчика 20.

Блок 16 сравнения следящего привода 15 вырабатывает сигнал рассогласования в случае, если значение приведенного угла поворота задних колес

3 относительно оси x координат отличается от значения угла, под которым располагались передние коле="à 2, когда они находились в точке6 траектории 4. Дополнительный блок

18 сравнения вырабатывает сигнал рассогласования в случае отклонения задних колес 3 от траектории 4.

Сигналы рассогласования, выработанные блоками 16 и 18 сравнения, алгебраически суммируются н блоке

19, откуда суммарный сигнал поступает в исполнительный механизм 17 следящего привода 15, осуществляющий поворот задних колес 3 относительно соединительной рамы 1 для устранения рассогласования.

Технико-экономическая эффективность изобретения обуславливается улучшением маневренности транспортных средств, повышением безопасности движения, снижением стоимости строительства специальных дорог, предназначенных для движения длиннобазных многоосных транспортных средств, а также повышением проходимости транспортных средств на грунтах с низкой несущей способностью за счет совмещения колей передних и задних колес и уменьшения сопротивления движению.

Формула изобретения

Устройство рулевого управления транспортного средства, преимущественно длиннобаэного, содержащее запоминающий узел с носителем информации, выполненным в виде замкнутой цепи, задающим и считывающим элементами и приводами их перемещения относительно носителя информации, датчик пути, связанный с приводом перемещения задающего элемента, датчики приведенных углов поворота передних и задних колес относительно соединительной рамы транспортного средства и следящий привод поворота задних колес относительно соединительной рамы, включающий в себя блок сравнения, связанный с исполнительным механизмом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения маневренности и проходимости транспортного

ЗО

50

60 средства, оно снабжено дополнительным блоком сравнения и блоком суммирования, установленными в следящем приводе, гироскопическим датчиком угла поворота соединительной рамы относительно неподвижной в пространстне оси, сумматорами последовательных значений углов поворота соединительной рамы и передних и задних колес, функциональным преоб.разователем, включающим в себя сумматоры Функций последовательных значений суммарного угла поворрта соединительной рамы и передних колес и считываемого угла, подключенные входами к выходам блоков изменения знака, а выходами — ко входам делителя и кнадраторон, подключенных выходами ко входам блока сложения, блоком сравнения, подключенным одним из входов к выходу блока сложения функционального преобразователя, блоком постоянного коэФФициента, подключен-. ньм к другому входу блока сравнения, блоками вычисления функций последовательных значений суммарного угла поворота соединительной рамы и передных колес и считываемого угла, блоком обратных преобразований, вход которого подключен к выходу делителя функционального преобразователя, и ключами, управляющие входы одного и другого из которых подключены к датчику пути, сигнальные — соответственно к датчику приведенного угла поворота передних колес и гироско5 пическому датчику. а выходы — ко входам сумматора последовательных значений приведенных углов поворота передних колес и соединительной рамы, выход которого соединен с задающим элементом запоминающего узла и через блоки вычисления функций последовательных значений суммарного угла поворота соединительной рамы и передних колес — со входами сумматоров этих функций функционального преобразователя, выход блока сравнения соединен с приводом перемещения считывающего элемента запоминающего узла и с управляющими входами третьего, четвертого, пятого и шестого ключей, сигнальные входы которых соединены соответственно с датчиком приведенного угла поворота задних колес, гироскопическим датчиком, считывающим элементом запоминающего узла и выходом блока обратных преобразований, выходы третьего и четвертого ключей соединены с сумматором последовательных значений приведенных углов поворота задних колес и соединительной рамы, выход которого соединен с одним из входов первого блока сравнения следящего привода, другой вход которого соединен с выходом пятого ключа, соединенны, через блоки вычисления функций последовательных значений счи11

12

734049 тываемого угла со входами блоков изменения знака функционального преобразователя, выходы четвертого и шестого ключей соединены со входами второго блока сравнения следящего

Ърйвсда, вхсды блока суммирования .которого подключены к выходам его обоих блоков сравнения,а выход - к исполнительному механизму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское

В 235547, кл,, В

2, Авторское

Р 446448у кл. В тотип) . свидетельство СССР

62 D13/00,,1967 ° свидетельство СССР

62 D 7/00, 1971 (про

Составитель Л. Цобан

Редактор Т. Лотарева. Техред H.Áàáópêà

Корректор С.Шекмар

Заказ 1982/26 . Тираж 730

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4