RU2157774C2

RU2157774C2 - Wheeled vehicle steering gear

Info

Publication number: RU2157774C2
Application number: RU98116630A
Authority: RU
Inventors: П.Б. Лупанов; А.Г. Егоренков; Е.В. Хомченко
Original assignee: Военный автомобильный институт
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2000-10-20

Abstract

FIELD: transport engineering; hydraulically operated steering gears of vehicles with front and rear steered wheels. SUBSTANCE: wheeled vehicle steering gear has three-position distributor coupled hydraulically with pump and hydraulic tank and with working spaces of slave hydraulic cylinders of front and rear steered wheels. Main distributor is coupled mechanically with steering wheel and rod of front steered wheel actuator. Rear steered wheel actuator is mechanically coupled with neutral position stabilizer of rear steered wheels. Auxiliary distributor with open neutral is installed in hydraulic line between main distributor and slave hydraulic cylinder of rear wheels and it is controlled by steering wheel angle turning angle transmitter. EFFECT: improved stability of movement and maneuverability of vehicle with front and rear steered wheels. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к рулевым управлениям транспортных средств с передними и задними управляемыми колесами. The invention relates to the field of transport engineering, in particular to the steering of vehicles with front and rear steered wheels.

Известна система рулевого управления транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами, содержащая распределитель рулевого управления, гидравлически соединенный с гидронасосом, гидробаком и посредством рабочей гидролинии - со штоковой полостью исполнительного гидроцилиндра, кинематически связанного с передними управляемыми колесами, поршневая полость которого соединена с поршневой полостью исполнительного гидроцилиндра, кинематически связанного с задними управляемыми колесами (Колесное шасси 5937 и 5939, Воениздат, 1986, с. 58). A known steering system of a vehicle with front and rear steered wheels, comprising a steering distributor hydraulically connected to a hydraulic pump, a hydraulic tank and, via a working hydraulic line, to a rod cavity of an actuating hydraulic cylinder kinematically connected to front steering wheels, a piston cavity of which is connected to a piston cavity of the actuator a hydraulic cylinder kinematically connected to the rear steered wheels (Wheel chassis 5937 and 5939, Military Publishing, 1986, p. 58).

Основными недостатками системы является низкая устойчивость движения транспортного средства на высоких скоростях и наличие системы тяг, соединяющих переднюю и заднюю рулевые трапеции и ухудшающие компоновочные свойства транспортного средства. The main disadvantages of the system are the low stability of the vehicle at high speeds and the presence of a traction system connecting the front and rear steering trapezoid and impairing the layout of the vehicle.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе является система рулевого управления транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами, содержащая распределитель рулевого управления, гидравлически соединенный с гидронасосом, гидробаком и посредством рабочей гидролинии со штоковой полостью исполнительного гидроцилиндра, кинематически связанного с передними управляемыми колесами, поршневая полость которого гидравлически соединена через пятилинейный двухпозиционный распределитель с поршневой полостью исполнительного гидроцилиндра, кинематически связанного с задними управляемыми колесами. Двухпозиционный распределитель кинематически связан с датчиком скорости, что позволяет на высоких скоростях движения отключать управление задними колесами (SU 943063, кл. B 62 D 5/06, опубл. 19.07.1982). Closest to the technical nature of the claimed system is a vehicle steering system with front and rear steered wheels, comprising a steering distributor hydraulically connected to a hydraulic pump, a hydraulic tank and through a working hydraulic line with a rod cavity of an actuating hydraulic cylinder kinematically connected to the front steered wheels, a piston the cavity of which is hydraulically connected through a five-line on-off distributor with piston strips Tew executive hydraulic cylinder kinematically connected to the rear steered wheels. The on-off distributor is kinematically connected to the speed sensor, which allows the rear wheels to be switched off at high speeds (SU 943063, class B 62 D 5/06, published on July 19, 1982).

Недостатком данной системы является недостаточная маневренность транспортного средства на высоких скоростях движения, вызванная отключением задних управляемых колес и управлением транспортным средством только c помощью задних управляемых колес. The disadvantage of this system is the lack of maneuverability of the vehicle at high speeds, caused by turning off the rear steered wheels and driving the vehicle only with the help of the rear steered wheels.

Изобретение направлено на повышение устойчивости движения и маневренности транспортных средств с передними и задними управляемыми колесами. The invention is aimed at improving the stability of movement and maneuverability of vehicles with front and rear steered wheels.

Решение поставленной задачи достигается тем, что рулевое управление транспортного средства содержит основной четырехлинейный трехпозиционный распределитель рулевого управления, двумя линиями гидравлически соединенный с насосом и баком и посредством двух других гидролиний - с полостями исполнительного гидроцилиндра, кинематически связанного c передними управляемыми колесами c одной стороны и полостями исполнительного гидроцилиндра, кинематически связанного с задними управляемыми колесами и со стабилизатором нейтрального положения задних управляемых колес c другой, и снабжено четырехлинейным трехпозиционным вспомогательным распределителем c открытой нейтралью, управляемым датчиком угла поворота рулевого колеса и стабилизатором нейтрального положения задних управляемых колес, причем вспомогательный распределитель первой гидролинией через основной распределитель соединен с насосом, второй - с баком, а третьей и четвертой - со штоковой и поршневой полостями исполнительного гидроцилиндра задних управляемых колес соответственно, при этом вторая гидролиния вспомогательного распределителя через открытую нейтраль соединена с его четвертой гидролинией, а первая - с третьей, а в двух других позициях вспомогательного распределителя полости исполнительного гидроцилиндра задних управляемых колес через основной распределитель соединены с насосом и баком для обеспечения возможности изменения направления поворота задних управляемых колес в противофазе с передними управляемыми колесами. The solution to this problem is achieved by the fact that the steering of the vehicle contains the main four-line three-position steering distributor, two lines hydraulically connected to the pump and tank and through two other hydraulic lines - with the cavities of the actuating hydraulic cylinder kinematically connected with the front steered wheels on one side and the cavities of the executive a hydraulic cylinder kinematically connected with rear steered wheels and with a neutral stabilizer I have the rear steered wheels with another one, and is equipped with a four-line three-position auxiliary distributor with open neutral, controlled by a steering angle sensor and a stabilizer of neutral position of the rear steered wheels, the auxiliary distributor being connected to the pump through the main distributor through the main distributor, the second with the tank and the third and the fourth - with the rod and piston cavities of the actuating hydraulic cylinder of the rear steered wheels, respectively, while the second hydraulic line aids of the distributor through the open neutral is connected to its fourth hydraulic line, and the first to the third, and in the other two positions of the auxiliary distributor, the cavities of the actuating hydraulic cylinder of the rear steered wheels are connected through the main distributor to the pump and tank to provide the possibility of changing the direction of rotation of the rear steered wheels in antiphase with front steered wheels.

Заявляемое рулевое управление отличается наличием дополнительно введенного элемента: вспомогательного распределителя с открытой нейтралью, имеющим привод от датчика угла поворота. Вспомогательный распределитель и датчик угла поворота рулевого колеса известны, однако при их введении в указанной связи с остальными элементами, рулевое управление проявляет новые свойства. В частности, в результате того, что вспомогательный распределитель, имеющий открытую нейтраль, первой гидролинией через основной распределитель соединен с насосом, второй - с баком, а третьей и четвертой - со штоковой и поршневой полостями исполнительного гидроцилиндра задних управляемых колес соответственно, поворот задних и передних управляемых колес происходит следующим образом. В диапазоне угла поворота передних управляемых колес до значения 0,1-0,2 рад поворот задних управляемых колес происходит одновременно с передними в том же направлении (синфазно), а при достижении передними колесами угла 0,1-0,2 рад задние колеса меняют направление своего поворота и поворачиваются в противофазе с передними. Это возможно благодаря тому, что датчик угла поворота рулевого колеса выполнен в виде постоянного магнита, установленного на подвижной части рулевого привода и трех магнитоуправляемых контактов, закрепленных на корпусе транспортного средства вдоль траектории перемещения постоянного магнита таким образом, что постоянный магнит расположен против магнитоуправляемого контакта при нейтральном положении передних управляемых колес и против одного из двух крайних магнитоуправляемых контактов при повороте рулевого колеса на угол, соответствующий повороту передних управляемых колес на угол 0,1-0,2 рад. Каждый из двух крайних магнитоуправляемых контактов соединен с S-входами двух D-триггеров, R-входы которых соединены с центральным магнитоуправляемым контактом. Прямые выходы триггеров соединены посредством усилителей тока с электронными ключами, которые, в свою очередь, соединены с электромагнитами управления вспомогательного распределителя. Это позволяет поворачивать задние управляемые колеса в сторону, противоположную повороту передних колес и возвращать их в нейтральное положение. Кроме того, в качестве механизма, возвращающего задние колеса в нейтральное положение, используется стабилизатор, связанный со штоком исполнительного гидроцилиндра задних управляемых колес. The inventive steering is characterized by the presence of an additionally introduced element: auxiliary distributor with open neutral, driven by a rotation angle sensor. The auxiliary distributor and the steering angle sensor are known, however, when introduced in this connection with other elements, the steering exhibits new properties. In particular, as a result of the fact that the auxiliary valve having an open neutral is connected to the pump through the main valve through the main valve, the second to the tank, and the third and fourth to the rod and piston cavities of the rear hydraulic actuator hydraulic cylinders, respectively, the rear and front steered wheels is as follows. In the range of the angle of rotation of the front steered wheels to a value of 0.1-0.2 rad, the rotation of the rear steered wheels occurs simultaneously with the front in the same direction (in phase), and when the front wheels reach an angle of 0.1-0.2 rad, the rear wheels change the direction of their turn and turn in antiphase with the front. This is possible due to the fact that the steering angle sensor is made in the form of a permanent magnet mounted on the movable part of the steering drive and three magnetically controlled contacts fixed to the vehicle body along the path of movement of the permanent magnet so that the permanent magnet is located against the magnetically controlled contact with neutral the position of the front steered wheels and against one of the two extreme magnetically controlled contacts when turning the steering wheel by an angle, respectively Leica Geosystems front steering wheels at an angle of 0.1-0.2 rad. Each of the two extreme magnetically controlled contacts is connected to the S-inputs of two D-flip-flops, the R-inputs of which are connected to a central magnetically controlled contact. The direct outputs of the triggers are connected by means of current amplifiers to electronic keys, which, in turn, are connected to the control electromagnets of the auxiliary distributor. This allows you to turn the rear steered wheels in the opposite direction to the front wheels and return them to the neutral position. In addition, as a mechanism that returns the rear wheels to a neutral position, a stabilizer is used that is connected to the rod of the actuating hydraulic cylinder of the rear steered wheels.

На чертеже представлена схема управления колесного транспортного средства. The drawing shows a control circuit of a wheeled vehicle.

Рулевое управление колесного транспортного средства содержит насос 1, гидравлически связанный с гидробаком 2 и с первой гидролинией основного трехпозиционного распределителя 3. Вторая гидролиния трехпозиционного распределителя 3 гидравлически связана с баком 2. Третья гидролиния основного распределителя 3 гидравлически соединена с поршневой полостью исполнительного механизма 4 передних управляемых колес и со второй гидролинией вспомогательного распределителя 5. Вторая гидролиния вспомогательного распределителя 5 через открытую нейтраль гидравлически связана с его четвертой гидролинией и поршневой полостью исполнительного гидроцилиндра 6 задних управляемых колес. Четвертая гидролиния основного распределителя 3 гидравлически связана со штоковой полостью исполнительного механизма 4 передних управляемый колес и с первой гидролинией вспомогательного распределителя 5. Первая гидролиния вспомогательного распределителя 5 через открытую нейтраль гидравлически связана с его третьей гидролинией и штоковой полостью исполнительного гидроцилиндра 6 задних управляемых колес. Основной распределитель 3, кроме того, кинематически связан с рулевым колесом 7, штоком исполнительного механизма 4 передних управляемых колес и передними управляемыми колесами 8. Исполнительный механизм 6 задних управляемых колес кинематически связан со стабилизатором нейтрального положения 9 задних управляемых колес и задними управляемыми колесами 10. Вспомогательный распределитель 5 управляется датчиком угла поворота рулевого колеса 11, который представляет собой постоянный магнит, установленный на подвижной части рулевого привода и три магнитоуправляемых контакта, закрепленных на корпусе транспортного средства вдоль траектории перемещения постоянного магнита таким образом, что постоянный магнит расположен против магнитоуправляемого контакта при нейтральном положении передних управляемых колес и против одного из двух крайних магнитоуправляемых контактов при повороте рулевого колеса на угол, соответствующий повороту передних управляемых колес на угол 0,1-0,2 рад. Каждый из двух крайних магнитоуправляемых контактов соединен с S-входами двух D-триггеров, R-входы которых соединены с центральным магнитоуправляемым контактом. Прямые выходы D-триггеров соединены посредством усилителей тока с электронными ключами, которые, в свою очередь, соединены с электромагнитами управления вспомогательного распределителя. The steering of the wheeled vehicle includes a pump 1, hydraulically connected to the hydraulic tank 2 and to the first hydraulic line of the main three-position valve 3. The second hydraulic line of the three-position valve 3 is hydraulically connected to the tank 2. The third hydraulic line of the main valve 3 is hydraulically connected to the piston cavity of the actuator 4 of the front steering wheels and with the second hydraulic line of the auxiliary distributor 5. The second hydraulic line of the auxiliary distributor 5 through the open neut the steering wheel is hydraulically connected to its fourth hydraulic line and the piston cavity of the actuating hydraulic cylinder 6 of the rear steered wheels. The fourth hydraulic line of the main distributor 3 is hydraulically connected to the rod cavity of the actuator 4 of the front steering wheels and to the first hydraulic line of the auxiliary distributor 5. The first hydraulic line of the auxiliary distributor 5 is hydraulically connected through its open neutral to the third hydraulic line and the rod cavity of the actuator hydraulic cylinder 6 of the rear steering wheels. The main distributor 3, in addition, is kinematically connected with the steering wheel 7, the actuator rod 4 of the front steered wheels and the front steered wheels 8. The actuator 6 of the rear steered wheels is kinematically connected with the neutral stabilizer 9 of the rear steered wheels and the rear steered wheels 10. Auxiliary the distributor 5 is controlled by a steering angle sensor 11, which is a permanent magnet mounted on the movable part of the steering gear and three magnetically controlled contacts fixed on the vehicle body along the path of movement of the permanent magnet so that the permanent magnet is located against the magnetically controlled contact when the front steered wheels are in neutral and against one of the two extreme magnetically controlled contacts when the steering wheel is rotated by an angle corresponding to the rotation of the front steered wheels at an angle of 0.1-0.2 rad. Each of the two extreme magnetically controlled contacts is connected to the S-inputs of two D-flip-flops, the R-inputs of which are connected to a central magnetically controlled contact. The direct outputs of the D-flip-flops are connected by means of current amplifiers to electronic keys, which, in turn, are connected to the control electromagnets of the auxiliary distributor.

Рулевое управление транспортного средства работает следующим образом. The steering of the vehicle operates as follows.

При прямолинейном движении и в диапазоне поворота передних управляемых колес до значения 0,1-0,2 рад. центральный магнитоуправляемый контакт датчика 11 угла поворота рулевого колеса замкнут, а крайние магнитоуправляемые контакты разомкнуты. В результате этого R-входы D-триггеров соединены с "землей" и D-триггеры находятся в сброшенном состоянии и на их выходах присутствует сигнал "О". Следовательно, электронные ключи заперты, а электромагниты вспомогательного распределителя 5 обесточены и вспомогательный распределитель 5 находится в нейтральном положении, соединяя штоковую и поршневую полости исполнительного механизма 6 задних управляемых колес со штоковой и поршневой полостями исполнительного механизма 4 передних управляемых колес. Это обеспечивает прямолинейное движение и синфазный c передними поворот задних управляемых колес 10 в диапазоне поворота передних колес до величины 0,1-0,2 рад. With rectilinear movement and in the range of rotation of the front steered wheels to a value of 0.1-0.2 rad. the central magnetically controlled contact of the steering angle sensor 11 is closed, and the extreme magnetically controlled contacts are open. As a result of this, the R-inputs of the D-flip-flops are connected to ground and the D-flip-flops are in the reset state and the signal “O” is present at their outputs. Therefore, the electronic keys are locked, and the electromagnets of the auxiliary distributor 5 are de-energized and the auxiliary distributor 5 is in the neutral position, connecting the rod and piston cavities of the actuator 6 of the rear steered wheels with the rod and piston cavities of the actuator 4 of the front steered wheels. This provides rectilinear movement and in-phase with the front rotation of the rear steered wheels 10 in the range of rotation of the front wheels to a value of 0.1-0.2 rad.

При повороте рулевого колеса 7, управляющее воздействие передается на основной распределитель 3, который в соответствии с направлением поворота соединяет насос 1 и бак 2 с рабочими полостями исполнительного механизма 4 передних управляемых колес. Происходит поворот передних управляемых колес 8, в процессе которого подвижные детали рулевого привода перемещаются относительно корпуса транспортного средства. При этом перемещается и постоянный магнит датчика 11 угла поворота рулевого колеса. При повороте управляемых колес на угол 0,1 рад. постоянный магнит размыкает центральный магнитоуправляемый контакт, и в зависимости от направления поворота передних управляемых колес 8 замыкает один из крайних магнитоуправляемых контактов. В результате на S-входы одного из D-триггеров поступает сигнал, принудительно переключая D-триггер в единичное состояние. Вследствие этого выходной сигнал триггера через усилитель воздействует в зависимости от направления поворота на один из электронных ключей, открывает его и тем самым включает один из электромагнитов управления вспомогательного распределителя 5. Вспомогательный распределитель 5 соединяет рабочие полости исполнительного механизма 6 задних управляемых колес через включенный основной распределитель 3 с насосом 1 и баком 2 таким образом, что задние управляемые колеса меняют направление своего поворота, поворачиваются в противофазе c передними до достижения максимального угла поворота. Такой алгоритм поворота задних колес обеспечивает необходимую по условиям безопасности устойчивость движения и маневренность транспортного средства. When turning the steering wheel 7, the control action is transmitted to the main distributor 3, which, in accordance with the direction of rotation, connects the pump 1 and tank 2 with the working cavities of the actuator 4 of the front steered wheels. There is a rotation of the front steered wheels 8, during which the moving parts of the steering gear are moved relative to the vehicle body. At the same time, the permanent magnet of the steering angle sensor 11 also moves. When turning the steered wheels at an angle of 0.1 rad. a permanent magnet opens the central magnetically controlled contact, and depending on the direction of rotation of the front steered wheels 8 closes one of the extreme magnetically controlled contacts. As a result, a signal arrives at the S-inputs of one of the D-flip-flops, forcibly switching the D-flip-flop to a single state. As a result, the output signal of the trigger through the amplifier acts on one of the electronic keys, depending on the direction of rotation, opens it and thereby turns on one of the control electromagnets of the auxiliary distributor 5. The auxiliary distributor 5 connects the working cavities of the actuator 6 of the rear steered wheels through the included main distributor 3 with pump 1 and tank 2 so that the rear steered wheels change their direction of rotation, turn in antiphase c in front of them up to the maximum steering angle. Such an algorithm for turning the rear wheels provides the necessary road safety and maneuverability of the vehicle.

Возврат передних 8 и задних 10 управляемых колес в нейтральное положение вызывает перемещение постоянного магнита датчика угла поворота рулевого колеса в сторону центрального магнитоуправляемого контакта. При замыкании центрального магнитоуправляемого контакта произойдет сброс D-триггера, и следовательно, отключение электромагнита вспомогательного распределителя 5. В результате этого вспомогательный распределитель 5 под воздействием пружинного стабилизатора 9 занимает нейтральное положение. The return of the front 8 and rear 10 steered wheels to the neutral position causes the permanent magnet of the steering angle sensor to move towards the central magnetically controlled contact. When the central magnetically controlled contact is closed, the D-flip-flop will be reset, and therefore, the electromagnet of the auxiliary distributor 5 will be disconnected. As a result, the auxiliary distributor 5 takes a neutral position under the influence of the spring stabilizer 9.

Заявляемое изобретение направлено на повышение устойчивости движения и маневренности транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами. The claimed invention is aimed at improving the stability of movement and maneuverability of a vehicle with front and rear steered wheels.

Claims

Steering of a wheeled vehicle, comprising a main four-line three-position steering distributor, two lines hydraulically connected to the pump and tank and through two other hydraulic lines - with the cavities of the actuating hydraulic cylinder kinematically connected with the front steered wheels on one side and the cavities of the actuating hydraulic cylinder kinematically connected with rear steered wheels and with neutral stabilizer rear steered wheels with other characterized in that it is equipped with a four-line three-position auxiliary distributor with open neutral, controlled by a steering angle sensor and a stabilizer of neutral position of the rear steered wheels, the auxiliary distributor is connected to the pump through the main distributor through the main distributor, the second to the tank, and the third and fourth with the rod and piston cavities of the actuating hydraulic cylinder of the rear steered wheels, respectively, while the second auxiliary auxiliary distribution line the divider through the open neutral is connected to its fourth hydraulic line, and the first to the third, and in the other two positions of the auxiliary distributor, the cavities of the actuating hydraulic cylinder of the rear steered wheels are connected to the pump and tank through the main distributor to provide the possibility of changing the direction of rotation of the rear steered wheels in antiphase with the front steering wheels.