RU2794243C1

RU2794243C1 - Vehicle steering system

Info

Publication number: RU2794243C1
Application number: RU2022127360A
Authority: RU
Inventors: Степан Степанович Волков; Андрей Владимирович Нечаев; Сергей Васильевич Степанов; Николай Леонидович Пузевич; Сергей Владимирович Демихов; Сергей Александрович Шевченко; Вадим Владимирович Газзаев
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2023-04-13

Abstract

FIELD: transport equipment.

SUBSTANCE: development of steering systems for automated and robotic transport equipment and aircraft, as well as remote-controlled power rotary mechanisms of stationary devices. The vehicle steering system comprises a steering wheel, a hydraulic system with a hydraulic pump and two hydraulic cylinders. The hydraulic cylinders are made in the form of a power hydraulic system in a single housing and contain pistons with power carriers and are united by a total volume of working fluid between the pistons, distributing the force load on the carrier symmetrically in opposite directions. The system is additionally equipped for switching the direction of rotation with a spool with a traction relay, electrically controlled by turning the steering wheel to the contacts of the selected direction of movement, and the power moment of rotation and the rate of its change are controlled by a variable resistance in the excitation circuit of the hydraulic pump electric motor and controlled contact switching on the wheel by electromagnets.

EFFECT: creating a steering mechanism controlled manually or automatically by electrical signals without the use of mechanical force.

1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области транспортной техники и может быть использовано при создании рулевых систем автоматизированной и роботизированной транспортной техники и летательных аппаратов, а также дистанционно-управляемых силовых поворотных механизмов стационарных устройств.The present invention relates to the field of transport technology and can be used to create steering systems for automated and robotic transport equipment and aircraft, as well as remote-controlled power rotary mechanisms of stationary devices.

Система рулевого управления транспортного средства, содержащая рулевое колесо, два гидроцилиндра с силовыми поршнями, гидронасос, емкость с рабочей жидкостью, соединенная с гидронасосом, золотник-гидропереключатель, гидравлически соединенный с гидронасосом, гидроцилиндрами и емкостью для рабочей жидкости, электродвигатель, соединенный с гидронасосом, устройство передачи силы от гидроцилиндров к осям колес транспортного средства [Автомобиль Урал-532301 и его модификации. Руководство по эксплуатации 53231 - 3902035 РЭ (издание первое). ОАО «Автомобильный завод «Урал». Миасс, УралАЗ, 2002. 233 с.].The steering system of the vehicle, containing the steering wheel, two hydraulic cylinders with power pistons, a hydraulic pump, a reservoir with a working fluid connected to the hydraulic pump, a spool-hydraulic switch hydraulically connected to the hydraulic pump, hydraulic cylinders and a reservoir for the working fluid, an electric motor connected to the hydraulic pump, a device transmission of force from the hydraulic cylinders to the axles of the wheels of the vehicle [Ural-532301 car and its modifications. Operation manual 53231 - 3902035 OM (first edition). OAO Automobile Plant Ural. Miass, UralAZ, 2002. 233 p.].

В известном рулевом механизме поворот колес осуществляется силовым поворотом рулевого колеса, при котором создается повышенное давление в гидравлической системе рулевой колонки в одну из сторон поворота, которое путем гидроусиления создает необходимый поворотный момент на выходной сошке рулевой колонки.In the known steering mechanism, the wheels are turned by power turning of the steering wheel, which creates increased pressure in the hydraulic system of the steering column in one of the sides of the turn, which, by hydraulic boosting, creates the necessary turning moment on the output arm of the steering column.

При поворотах рулевого колеса сошка поворачивается вправо-влево на 30-40 град, угловых. К концу сошки соединена возвратно-поступательно перемещаемая штанга в направлениях поворачиваемых колес. На концах штанги слева и справа симметрично расположены поворотные кулисы, жестко связанные с штангой и с рычагами колесных стоек, соединенных с корпусом транспортного средства шаровыми опорами и свободно поворачиваемых в горизонтальной плоскости. Для преобразования горизонтального поворотного момента сошки рулевой колонки в возвратно поступательное перемещение штанги, а затем в симметричный поворотный момент рычагов колесных стоек и соответственно колесных осей, для прочности устройства и точности передачи поворотного момента от сошки к колесным осям система штанг, кулис и рычагов соединены в трапецию с изменяющимся пространственным положением. Передача поворотного момента от сошки рулевой колонки к колесным осям осуществляется преобразованием через поступательно возвратное движение в устройстве передачи движения.When turning the steering wheel, the bipod turns left and right by 30-40 degrees, angular. A reciprocating rod is connected to the end of the bipod in the directions of the swivel wheels. At the ends of the rod on the left and right, there are symmetrically located rotary wings, rigidly connected to the rod and to the levers of the wheel racks, connected to the vehicle body by ball bearings and freely rotated in a horizontal plane. To convert the horizontal turning moment of the bipod of the steering column into a reciprocating movement of the rod, and then into a symmetrical turning moment of the levers of the wheel racks and, accordingly, the wheel axles, for the strength of the device and the accuracy of transferring the turning moment from the bipod to the wheel axles, the system of rods, wings and levers are connected into a trapezoid with changing spatial position. The transfer of the turning moment from the bipod of the steering column to the wheel axles is carried out by the transformation through the forward and return movement in the motion transmission device.

Силовое поворотное воздействие на колеса в сравнении с силовым воздействием на рулевое колесо усиливается за счет соотношения площадей в гидросистеме и соотношения длин рычагов в механическом устройстве рулевого механизма, тем не менее в известной системе рулевое управление осуществляется приложением силы на рулевое колесо.The rotary force on the wheels in comparison with the force on the steering wheel is enhanced by the ratio of areas in the hydraulic system and the ratio of the lengths of the levers in the mechanical device of the steering mechanism, however, in the known system, steering is carried out by applying force to the steering wheel.

Недостатком известной системы рулевого управления является необходимость первичного механического силового воздействия на рулевое колесо, которое затем усиливается гидроусилителем и рычажными устройствами. Автоматизация известного рулевого механизма, соединение его с электронными системами управления для беспилотного управления транспортными средствами требует разработки дополнительных устройств перевода механической силы управления в электрические управляющие сигналы, то есть создания буферного устройства электропривода.The disadvantage of the known steering system is the need for a primary mechanical force on the steering wheel, which is then enhanced by the hydraulic booster and lever devices. Automation of the known steering mechanism, its connection with electronic control systems for unmanned control of vehicles requires the development of additional devices for converting the mechanical control force into electrical control signals, that is, the creation of an electric buffer device.

Техническое решение предполагаемого изобретения направлено на создание рулевого механизма, управляемого вручную или автоматически электрическими сигналами без применения механической силы.The technical solution of the proposed invention is aimed at creating a steering mechanism controlled manually or automatically by electrical signals without the use of mechanical force.

Техническое решение достигается тем что система рулевого управления транспортного средства, содержащая рулевое колесо, два гидроцилиндра с силовыми поршнями, гидронасос, емкость с рабочей жидкостью, соединенная с гидронасосом, золотник-гидропереключатель, гидравлически соединенный с гидронасосом, гидроцилиндрами и емкостью для рабочей жидкости, электродвигатель, соединенный с гидронасосом, устройство передачи силы от гидроцилиндров к осям колес транспортного средства, при этом гидроцилиндры выполнены в виде силовой гидросистемы в едином корпусе, содержат поршни с силовыми водилами, гидроуплотнители на выходе водил из цилиндров, гидрошунты, соединяющие разделенные поршнями объемы гидроцилиндров и имеющие дифференциальные по давлению клапаны, входные гидропроводы с электромагнитными клапанами на запирание, и соединены гидравлически выходными объемами, а также соединены входными объемами посредством электромагнитного на отпирание дифференциального двунаправленного клапана, и магнитоуправляемые герконы средних положений поршней и водил с двумя парами нормально разомкнутых контактов каждый (контакты на корпусе, магниты на водилах),The technical solution is achieved by the fact that the steering system of the vehicle, containing the steering wheel, two hydraulic cylinders with power pistons, a hydraulic pump, a container with a working fluid connected to the hydraulic pump, a spool-hydraulic switch hydraulically connected to the hydraulic pump, hydraulic cylinders and a container for the working fluid, an electric motor, connected to the hydraulic pump, a device for transmitting power from the hydraulic cylinders to the axles of the vehicle wheels, while the hydraulic cylinders are made in the form of a power hydraulic system in a single housing, contain pistons with power carriers, hydraulic seals at the output of the carriers from the cylinders, hydraulic shunts connecting the volumes of the hydraulic cylinders separated by the pistons and having differential pressure valves, inlet hydraulic lines with electromagnetic valves for locking, and are connected hydraulically by the outlet volumes, and also connected by the inlet volumes by means of an electromagnetic differential bidirectional valve for unlocking, and magnetically controlled reed switches of the middle positions of the pistons and carriers with two pairs of normally open contacts each (contacts on the body , magnets on carriers),

при этом золотник-гидропереключатель выполнен осесимметричной формы с цилиндрическим поршнем с двумя секторными каналами на боковой поверхности и корпусом с четырьмя гидропроводами, соединяющими золотник-гидропереключатель с емкостью для рабочей жидкости, с гидронасосом и с входами гидроцилиндров,at the same time, the spool-hydraulic switch is made of an axisymmetric shape with a cylindrical piston with two sector channels on the side surface and a housing with four hydraulic lines connecting the spool-hydraulic switch with a reservoir for working fluid, with a hydraulic pump and with hydraulic cylinder inputs,

при этом емкость для рабочей жидкости содержит аварийный клапан и выпускной дифференциальный клапан,at the same time, the reservoir for the working fluid contains an emergency valve and an outlet differential valve,

при этом гидронасос имеет второй выход, соединенный обратным гидропроводом с емкостью для рабочей жидкости, на котором содержит электромагнитный дифференциальный клапан на отпирание с регулируемым гидросопротивлением,while the hydraulic pump has a second outlet connected by a return hydraulic line to a reservoir for the working fluid, on which it contains an electromagnetic differential valve for unlocking with adjustable hydraulic resistance,

при этом электродвигатель выполнен по типу с питанием постоянным током, с параллельным возбуждением, с балластным резистором,in this case, the electric motor is made according to the type with direct current supply, with parallel excitation, with a ballast resistor,

при этом рулевое колесо выполнено с неподвижным основанием и с поворотным колесом и содержит три магнитоуправляемых геркона положения поворотного колеса и колес транспортного средства: «движение прямо», «поворот направо», «поворот налево» с двумя парами нормально разомкнутых контактов каждый, потенциометр со средней точкой, расположенный на основании и с ползунком на поворотном колесе, соединяемый в цепь обмотки возбуждения электродвигателя последовательно с контактами герконов положения рулевого колеса, нажимной электрический контакт управления электромагнитными клапанами и фиксации положения водил гидроцилиндров и колес транспортного средства, механический фиксатор положения рулевого поворотного колеса на любом угле поворота и возвратный механизм поворотного колеса в положение «движение прямо»,at the same time, the steering wheel is made with a fixed base and with a swivel wheel and contains three magnetically controlled reed switches for the position of the swivel wheel and the wheels of the vehicle: “straight ahead”, “turn right”, “turn left” with two pairs of normally open contacts each, a potentiometer with an average point, located on the base and with a slider on the rotary wheel, connected to the excitation winding circuit of the electric motor in series with the contacts of the reed switches for the position of the steering wheel, a push-button electrical contact for controlling the electromagnetic valves and fixing the position of the carriers of the hydraulic cylinders and vehicle wheels, a mechanical lock for the position of the steering rotary wheel on any angle of rotation and the return mechanism of the swivel wheel to the “straight ahead” position,

и дополнительно содержитand additionally contains

зубчатую реечно-колесную пару, закрепленную колесом к поршню золотника-гидропереключателя,a gear rack and pinion wheel pair fixed by a wheel to the piston of the spool-hydraulic switch,

тяговое реле с тремя обмотками и одним сердечником, соединенным с рейкой зубчатой пары,traction relay with three windings and one core connected to the rack of the gear pair,

три реле включения с нормально разомкнутыми контактами, соединенными последовательно в цепи питания трех обмоток тягового реле, и с обмотками, соединенными последовательно с контактами герконов положения рулевого колеса,three switching relays with normally open contacts connected in series in the power circuit of the three windings of the traction relay, and with windings connected in series with the contacts of the steering wheel position reed switches,

три геркона положения сердечника тягового реле с нормально замкнутыми контактами, соединенными в цепи питания реле включения обмоток тягового реле, при этом геркон среднего положения дополнительно содержит нормально замкнутые контакты, соединенные в цепь питания обмотки возбуждения электродвигателя, нормально замкнутые контакты, соединенные в цепь включения балластного резистора, нормально замкнутые контакты, соединенные в цепь питания обмотки электромагнитного клапана гидронасоса и нормально разомкнутые контакты, соединенные в цепь питания обмотки реле возврата,three reed switches for the position of the traction relay core with normally closed contacts connected in the power supply circuit of the relay for turning on the windings of the traction relay, while the middle position reed switch additionally contains normally closed contacts connected to the power circuit of the excitation winding of the electric motor, normally closed contacts connected to the switching circuit of the ballast resistor , normally closed contacts connected to the power supply circuit of the hydraulic pump solenoid valve winding and normally open contacts connected to the power supply circuit of the return relay winding,

реле возврата поршней и водил в среднее положение, а колес транспортного средства в положение «прямо», содержащее нормально замкнутые контакты, соединенные в цепь питания реле включения средней обмотки тягового реле, нормально разомкнутые контакты, соединенные в цепь питания правой и левой обмоток тягового реле через нормально разомкнутые контакты герконов соответственно левого и правого водил гидроцилиндров, нормально разомкнутые контакты самоудержания, соединенные последовательно в цепь питания собственной обмотки параллельно с нормально разомкнутыми контактами геркона среднего положения тягового реле и последовательно с параллельно соединенными контактами герконов среднего положения водил гидроцилиндров,the piston return relay and drove to the middle position, and the vehicle wheels to the “straight” position, containing normally closed contacts connected to the power circuit of the relay for turning on the middle winding of the traction relay, normally open contacts connected to the power circuit of the right and left windings of the traction relay through normally open contacts of the reed switches of the left and right carriers of the hydraulic cylinders, respectively, normally open self-holding contacts connected in series to the power supply circuit of their own winding in parallel with the normally open contacts of the reed switch of the middle position of the traction relay and in series with the contacts of the reed switches of the middle position of the carrier of the hydraulic cylinders connected in parallel,

а также реле включения электромагнитных клапанов, содержащее нормально разомкнутые контакты, соединенные в цепь питания электромагнитных клапанов на входах гидроцилиндров и между цилиндрами и нормально замкнутые контакты, соединенные в цепь питания электромагнитного клапана электродвигателя параллельно с контактами геркона среднего положения тягового реле,as well as a relay for switching on electromagnetic valves, containing normally open contacts connected to the power supply circuit of electromagnetic valves at the inputs of hydraulic cylinders and between cylinders and normally closed contacts connected to the power supply circuit of the electric motor solenoid valve in parallel with the contacts of the reed switch of the middle position of the traction relay,

при этом водила гидросистемы соединены с устройством передачи силы от гидроцилиндров к осям колес транспортного средства.at the same time, the carriers of the hydraulic system are connected to the device for transmitting force from the hydraulic cylinders to the axles of the vehicle wheels.

На чертеже приведена функциональная схема системы рулевого управления транспортного средства.The drawing shows a functional diagram of the steering system of the vehicle.

Система рулевого управления транспортного средства (далее - система) содержитThe vehicle steering system (hereinafter referred to as the system) contains

рулевое колесо 61,steering wheel 61,

силовую гидросистему с двумя объединенными гидроцилиндрами 22, 23 с поршнями 24, 27 соответственно и силовыми дифференциально линейно перемещающимися водилами 5, 8,power hydraulic system with two combined hydraulic cylinders 22, 23 with pistons 24, 27, respectively, and power differentially linearly moving carriers 5, 8,

устройство 6 передачи силы от гидроцилиндров 22, 23 к осям 2, 11 колес 1, 12 транспортного средства, преобразующее линейную силу водил 5, 8 в поворотный момент осей 2, 11 передних колес 1, 12 в комплексе с рулевой трапецией, содержащейся в этом устройстве 6. (далее - «устройство преобразования силы»),device 6 for transmitting force from hydraulic cylinders 22, 23 to axles 2, 11 of wheels 1, 12 of the vehicle, converting the linear force of carriers 5, 8 into the turning moment of axles 2, 11 of front wheels 1, 12 in combination with the steering trapezoid contained in this device 6. (hereinafter referred to as "force conversion device"),

гидронасос 38,hydraulic pump 38,

емкость 41 с рабочей жидкостью (далее - емкость), соединенную с гидронасосом 38прямым 47 и обратным 37 гидропроводами,container 41 with working fluid (hereinafter referred to as the container) connected to the hydraulic pump 38 by direct 47 and reverse 37 hydraulic lines,

золотник-гидропереключатель 60 (далее - золотник)переключения гидронасоса 38 и емкости 41 к гидроцилиндрам 22, 23 силовой гидросистемы 7,spool-hydraulic switch 60 (hereinafter referred to as the spool) for switching the hydraulic pump 38 and tank 41 to the hydraulic cylinders 22, 23 of the power hydraulic system 7,

четыре гидропровода 48, 49,50, 52, соединяющих золотник 60 с гидронасосом 38, с входами 28, 31 гидроцилиндров 22, 23 и с емкостью 41 для рабочей жидкости,four hydraulic lines 48, 49.50, 52 connecting the spool 60 with the hydraulic pump 38, with the inputs 28, 31 of the hydraulic cylinders 22, 23 and with the reservoir 41 for the working fluid,

тяговое реле К6 с магнитным сердечником 54, тремя электрическими обмотками L5, L6, L7 и тремя магнитоуправляемыми герконами К3, К4, К5 положения сердечника 54 с нормально замкнутыми контактами К3.1, К3.2, К4.1, К4.2, К4.3, К4.4, К4.5, К5.1, К5.2 предназначено для переключения золотника 60 по трем положениям (здесь и далее под понятием «геркон» подразумевается герконовое реле с одной и более парами контактов, в данной системе управляемые постоянными магнитами),traction relay K6 with a magnetic core 54, three electric windings L5, L6, L7 and three magnetically controlled reed switches K3, K4, K5 of the position of the core 54 with normally closed contacts K3.1, K3.2, K4.1, K4.2, K4. 3, K4.4, K4.5, K5.1, K5.2 is designed to switch the spool 60 in three positions (hereinafter, the term "reed switch" means a reed switch with one or more pairs of contacts, in this system controlled by permanent magnets ),

три реле включения К7, К8, К9 обмоток L5, L6, L7 тягового реле К6, в цепи питания которых соединены контакты К3.1, К4.1, К5.1 герконов К3, К4, К5 положения сердечника 54,three switching relays K7, K8, K9 of the windings L5, L6, L7 of the traction relay K6, in the power circuit of which the contacts K3.1, K4.1, K5.1 of the reed switches K3, K4, K5 of the core position 54 are connected,

колесно-реечную пару 55, 56, соединенную колесом 56 с поршнем53 золотника 60, а рейкой 55 - с сердечником 54 тягового реле К6,wheel-and-rack pair 55, 56, connected by wheel 56 to piston 53 of spool 60, and by rail 55 to core 54 of traction relay K6,

электродвигатель 43 постоянного тока с параллельным возбуждением с обмоткой L5 ОВ, механически соединенный валом через муфту 44 с валом 45 гидронасоса 38,DC electric motor 43 with parallel excitation with winding L5 OB, mechanically connected by a shaft through a coupling 44 with a shaft 45 of the hydraulic pump 38,

электромагнитные клапаны 32 L1, 36 L2 (нормально открытые) на входах 28, 31 гидроцилиндров 22, 23, электромагнитный дифференциальный клапан 40 L4 (нормально закрытый) на обратном гидропроводе 37 насоса 38, электромагнитный (на отпирание) дифференциальный двунаправленный клапан 34 L3 между входными объемами «Л» и «П» гидроцилиндров 22, 23 и дифференциальные клапаны 29, 30, 39, 42, 46 для управления гидропотоками в гидропроводах и гидроцилиндрах (Прим.: дифференциальный клапан - клапан закрывающий или открывающий канал под действием разности давлений и направления потока жидкости),solenoid valves 32 L1, 36 L2 (normally open) at the inputs 28, 31 of hydraulic cylinders 22, 23, electromagnetic differential valve 40 L4 (normally closed) on the return hydraulic line 37 of pump 38, electromagnetic (for unlocking) differential bidirectional valve 34 L3 between inlet volumes "L" and "P" hydraulic cylinders 22, 23 and differential valves 29, 30, 39, 42, 46 for controlling hydraulic flows in hydraulic lines and hydraulic cylinders (Note: a differential valve is a valve that closes or opens a channel under the influence of a pressure difference and the direction of fluid flow ),

реле управления К14 электромагнитными клапанами 32 L1, 36 L2, 40 L4, 34 L3 контактами К14.1, К14.4, К14.2, К14.3 соответственно и с нормально замкнутыми контактами К14.5, соединеннымипоследовательно с контактами К4.5 параллельно балластному резистору R1, предназначенное для фиксации угла поворота рулевого поворотного колеса 61 колес 1,12,control relay K14 for solenoid valves 32 L1, 36 L2, 40 L4, 34 L3 with contacts K14.1, K14.4, K14.2, K14.3, respectively, and with normally closed contacts K14.5 connected in series with contacts K4.5 parallel to the ballast resistor R1, designed to fix the angle of rotation of the steering wheel 61 wheels 1.12,

реле возврата К13 колес 1, 12 в положение «движения прямо».relay for returning K13 wheels 1, 12 to the “straight ahead” position.

Гидронасос 38 выполнен в гидрообъемном варианте для обеспечения высоких давлений в гидросистеме и содержит впускной дифференциальный клапан 46 в трубопроводе 47 от емкости 41 и электромагнитный клапан 40 избыточного давления в обратном трубопроводе 37 из насоса 43 в емкость 41, срабатывающий под действием избыточного давления и управляемый магнитным полем электрической обмотки L4. Емкость 41 для рабочей жидкости содержит атмосферный клапан 39 и впускной клапан 42 для обратного потока жидкости из золотника 60.The hydraulic pump 38 is made in a hydrostatic version to provide high pressures in the hydraulic system and contains an inlet differential valve 46 in the pipeline 47 from the tank 41 and an excess pressure solenoid valve 40 in the return pipeline 37 from the pump 43 to the tank 41, which is triggered by the action of excess pressure and controlled by a magnetic field electrical winding L4. The reservoir 41 for the working fluid contains an atmospheric valve 39 and an inlet valve 42 for the reverse flow of fluid from the spool 60.

Золотник 60 содержит корпус 59 и поворотно-подвижный поршень 53, который содержит два секторных канала 51, 58 на одной окружности поршня 53. Короткий канал 51 высокого давления соединяет гидропровод 50 насоса 38 поочередно с входными гидропроводами 52, 49 цилиндров 22, 23 силовой гидросистемы 7, расположенными на корпусе 59 по обе стороны под углом 45° от него. Длинный канал 58 низкого давления в секторе 225° соединяет поочередно входные гидропроводы 52, 49 цилиндров 22, 23 сосливным гидропроводом 48, соединенным к корпусу 59 золотника 60 диаметрально противоположно насосному гидропроводу 50. Поршень 53 золотника 60 имеет три рабочих положения: 1) гидропровод 50 от насоса 38 соединен коротким каналом 51 с гидропроводом 49 правого гидроцилиндра 23, а гидропровод 52 от левого гидроцилиндра 22 соединен длинным каналом 58 с гидропроводом 48 к емкости 41; 2) насос 38 соединен коротким каналом 51 поршня 53 золотника 60 с левым гидроцилиндром 22, а правый гидроцилиндр 23 соединен длинным каналом поршня 53 с емкостью 41; 3) среднее положение поршня 53 между первыми двумя положениями по углу, при котором все трубопроводы заглушаются поверхностью поршня 53, разделены друг от друга и не сообщаются через секторные каналы 51, 58 поршня 53 золотника 60. Эти три положения поршня 53 золотника 60 обеспечиваются поворотом зубчатого колеса 56 золотника 60 рейкой 55 на 90° через 45°. Угол между гидропроводами 52, 49 и соответственно углы секторных каналов 51, 58 поршня 53 могут иметь и другие значения. Предельные значения углов определяются соотношением размеров сечения гидропроводов диаметра поршня золотника. По отмеченным положениям поршень золотника переключается с помощью тягового реле К6 посредством реечной передачи 55, 56 и штока 57.The spool 60 includes a housing 59 and a rotary-movable piston 53, which contains two sector channels 51, 58 on the same circumference of the piston 53. A short channel 51 of high pressure connects the hydraulic line 50 of the pump 38 in turn with the input hydraulic lines 52, 49 of the cylinders 22, 23 of the power hydraulic system 7 located on the body 59 on both sides at an angle of 45° from it. The long channel 58 of low pressure in the 225° sector connects in turn the inlet hydraulic lines 52, 49 of the cylinders 22, 23 with a drain line 48 connected to the body 59 of the spool 60 diametrically opposite to the pump hydraulic line 50. The piston 53 of the spool 60 has three operating positions: 1) the hydraulic line 50 from pump 38 is connected by a short channel 51 to the hydraulic line 49 of the right hydraulic cylinder 23, and the hydraulic line 52 from the left hydraulic cylinder 22 is connected by a long channel 58 to the hydraulic line 48 to the tank 41; 2) the pump 38 is connected by a short channel 51 of the piston 53 of the spool 60 with the left hydraulic cylinder 22, and the right hydraulic cylinder 23 is connected by a long channel of the piston 53 with the tank 41; 3) the average position of the piston 53 between the first two positions in the angle at which all pipelines are muffled by the surface of the piston 53, are separated from each other and do not communicate through the sector channels 51, 58 of the piston 53 of the spool 60. These three positions of the piston 53 of the spool 60 are provided by turning the gear wheels 56 of the spool 60 with a rail 55 at 90 ° through 45 °. The angle between the hydraulic lines 52, 49 and, accordingly, the angles of the sector channels 51, 58 of the piston 53 may have other values. The limiting values of the angles are determined by the ratio of the dimensions of the section of the hydraulic lines to the diameter of the spool piston. According to the marked positions, the spool piston is switched using the traction relay K6 by means of rack and pinion 55, 56 and rod 57.

Тяговое реле К6 посредством золотника 60 переключает гидронасос 43 и емкость 41 к входам 28, 31 гидроцилиндров 22, 23.The traction relay K6, through the spool 60, switches the hydraulic pump 43 and the tank 41 to the inputs 28, 31 of the hydraulic cylinders 22, 23.

Зубчатая рейка 55 приводится в действие тяговым реле К6, имеющим три отдельные обмотки L5, L6, L7, и один магнитный сердечник 54. Положение сердечника 54 устанавливается магнитным полем одной из включенных обмоток и фиксируется механическими устройствами, например парой ««шарик-пружинка-лунка», после чего ток обмотки выключается контактами собственного реле. После отключения обмотки положение сердечника 54 устойчиво сохраняется фиксатором, имеющимся под каждой обмоткой L5, L6, L7 тягового реле К6. Датчиками положения сердечника 54 являются герконы К3, К4, К5 с нормально замкнутыми контактами К3.1, К4.1, К5.1, через которые подается ток на обмотки реле включения К7, К8, К9 обмоток L5, L6, L7 тягового реле К6. Конструкционно герконы К3, К4, К5 располагаются на внутреннем каркасе обмоток L5, L6, L7 тягового реле К6. Токи на реле включения подаются герконами рулевого колеса. Например, при среднем положении рулевого поворотного колеса 61 через контакты К12.1 геркона К12 подается ток на реле включения К8, который замыкает контакты К8.1 и подает ток обмотку L6 тягового реле К6. Магнитное поле этой обмотки втягивает сердечник 54 в середину реле под обмотку L6, который посредством штока 57 и реечной передачи 55, 56 устанавливает поршень 53 золотника 60 в среднее положение. В этом положении локальный постоянный управляющий магнит на сердечнике 54 вводит в действие геркон положения К4, который размыкает свои контакты К;4.1, соединенные в цепь питания реле включения К8 данной обмотки. Ток обмотки L6 отключается, а положение сердечника 54 закрепляется фиксатором. Аналогичным образом включаются в действие другие обмотки L6, L7 тягового реле К6, золотник 60 при этом переключает подачу рабочей жидкости в гидросистему 7 и ее слив в емкость 41. Для разъединения действия на герконы в тяговом реле К6 одновременно управляющего локального магнита (на рисунке не показан) на сердечнике 54, продольных полей обмотки и сердечника, для большей надежности герконы могут быть расположены вне тягового реле К6 на золотнике 60, а управляющий магнит на рейке 55.The toothed rack 55 is actuated by a traction relay K6, which has three separate windings L5, L6, L7, and one magnetic core 54. The position of the core 54 is set by the magnetic field of one of the included windings and is fixed by mechanical devices, for example, a ball-spring-hole pair ”, after which the winding current is turned off by the contacts of its own relay. After turning off the winding, the position of the core 54 is stably maintained by the latch located under each winding L5, L6, L7 of the traction relay K6. Core position sensors 54 are reed switches K3, K4, K5 with normally closed contacts K3.1, K4.1, K5.1, through which current is supplied to the windings of the switching relay K7, K8, K9 of the windings L5, L6, L7 of the traction relay K6. Structurally, the reed switches K3, K4, K5 are located on the inner frame of the windings L5, L6, L7 of the K6 traction relay. The currents on the switching relay are supplied by the reed switches of the steering wheel. For example, when the steering wheel 61 is in the middle position, through the contacts K12.1 of the reed switch K12, current is supplied to the switch-on relay K8, which closes the contacts K8.1 and supplies current to the winding L6 of the traction relay K6. The magnetic field of this winding draws the core 54 into the middle of the relay under the winding L6, which by means of the rod 57 and the rack and pinion 55, 56 sets the piston 53 of the spool 60 to the middle position. In this position, the local permanent control magnet on the core 54 activates the position reed switch K4, which opens its contacts K; 4.1, connected to the power supply circuit of the switch-on relay K8 of this winding. The winding current L6 is turned off, and the position of the core 54 is fixed with a latch. Other windings L6, L7 of the traction relay K6 are switched on in a similar way, while the spool 60 switches the supply of working fluid to the hydraulic system 7 and drains it into the tank 41. To disconnect the action on the reed switches in the traction relay K6, a simultaneously controlling local magnet (not shown in the figure ) on the core 54, the longitudinal fields of the winding and the core, for greater reliability, the reed switches can be located outside the traction relay K6 on the spool 60, and the control magnet on the rail 55.

Силовая гидросистема 7 имеет симметричную конструкцию и содержит два гидроцилиндра 22, 23 с поршнями 24, 27 и силовыми водилами 5, 8, соединенными к механизму 6 преобразования силы водил в поворотные моменты сил колес 1, 12 транспортного средства, три отдельных гидрообъема: два входных объема цилиндров (левого «Л» и правого «П») и объем высокого давления «В» соединенных цилиндровых запоршневых объемов с водилами. Гидросистема содержит два гидрошунта 25, 26, соединяющих входные объемы «Л» и «П» с объединенным запоршневым объемом «В» и имеющих однонаправленные дифференциальные на отпирание по давлению клапаны 29, 30, два входа 28, 31 в цилиндры 22, 23, два электромагнитных клапана 32 L1, 36 L2, соединенных к входам 28, 31 цилиндров 22, 23 и к гидропроводам 52, 49, идущим к золотнику 60, электромагнитный на отпирание дифференциальный двунаправленный клапан 34 L3, установленный между входными объемами «Л» и «П» цилиндров 22, 23, два уплотнителя 20, 21 по высокому давлению на выходах водил 5, 8 из цилиндров 22, 23 в соединениях «водило-корпус», а также корпус 7 для крепления к несущей раме или к корпусу транспортного средства, два магнитоуправляемых геркона К1, К2 с двумя парами нормально разомкнутых контактов (магнит на водиле 5, 8, контакты герконов на корпусе 7 (гидросистемы). Магнитоуправляемые герконы К1, К2 устанавливаются так, что в среднем симметричном положении поршней 24, 27 и соответственно крепежных концов водил 5, 8 и устройство 6 передачи силы в состоянии движения транспортного средства «прямо», их контакты нормально разомкнуты. При повороте поршни 24, 27 в гидроцилиндрах 22, 23 уходят из среднего положения. Поршень цилиндра стороны поворота втягивает водило в цилиндр, и геркон этой стороны замыкается, а противоположный остается в нормально разомкнутом состоянии. Оба геркона разомкнуты только при движении в прямом направлении. Поршни цилиндров при этом находятся в средних положениях. Дифференциальные клапаны 29 30 в гидрошунтах 25, 26 открываются только в направлении от входного пространства цилиндров к пространству «В» (высокого давления), объединенное для обоих цилиндров и поддерживают в нем предельно высокое давление, создаваемое во входных объемах. Рабочая жидкость в объеме «В» передает силу перемещаемого насосом поршня одного цилиндра поршню другого цилиндра. При этом создается симметричная дифференциальная (в противоположных направлениях) пара равных сил на водилах 5, 8, выполняющих работу по повороту колес 1, 12 и по выдавливанию рабочей жидкости из другого цилиндра.The power hydraulic system 7 has a symmetrical design and contains two hydraulic cylinders 22, 23 with pistons 24, 27 and power carriers 5, 8 connected to the mechanism 6 for converting the force of the carriers into the turning moments of the forces of the wheels 1, 12 of the vehicle, three separate hydraulic volumes: two input volumes cylinders (left "L" and right "R") and high pressure volume "B" of the connected cylinder piston volumes with carriers. The hydraulic system contains two hydraulic shunts 25, 26, connecting the inlet volumes "L" and "P" with the combined piston volume "B" and having unidirectional pressure differential valves 29, 30, two inputs 28, 31 to the cylinders 22, 23, two solenoid valves 32 L1, 36 L2 connected to inlets 28, 31 of cylinders 22, 23 and to hydraulic lines 52, 49 going to spool 60, solenoid for unlocking differential bidirectional valve 34 L3 installed between inlet volumes "L" and "P" cylinders 22, 23, two seals 20, 21 for high pressure at the outlets of carriers 5, 8 of cylinders 22, 23 in the "carrier-body" connections, as well as housing 7 for attachment to the carrier frame or to the vehicle body, two magnetically controlled reed switches K1, K2 with two pairs of normally open contacts (magnet on carrier 5, 8, contacts of reed switches on housing 7 (hydraulic systems). 8 and the power transmission device 6 in the vehicle driving state "straight", their contacts are normally open. When turning the pistons 24, 27 in the hydraulic cylinders 22, 23 leave the middle position. The piston of the swing side cylinder draws the carrier into the cylinder, and the reed switch of this side closes, while the opposite side remains in the normally open state. Both reed switches are open only when moving in the forward direction. The pistons of the cylinders are in the middle positions. Differential valves 29 30 in hydraulic shunts 25, 26 open only in the direction from the inlet space of the cylinders to space "B" (high pressure), combined for both cylinders and maintain the extremely high pressure created in the inlet volumes. The working fluid in the volume "B" transfers the force of the piston of one cylinder moved by the pump to the piston of another cylinder. This creates a symmetrical differential (in opposite directions) pair of equal forces on the carriers 5, 8, performing the work of turning the wheels 1, 12 and squeezing the working fluid out of another cylinder.

Электромагнитные клапаны 32 L1, 36 L2 на входах 28, 31 цилиндров 22, 23 служат для стабилизации положений поршней 24, 27 для обеспечения постоянства заданного угла поворота колес 1, 12. При их (клапанов) закрывании рабочая жидкость замыкается в цилиндре. Одновременно с запиранием входов 28, 31 цилиндров 22, 23 открывается электромагнитный клапан 34 L3, разделяющий пространства «Л» и «П», что приводит к выравниванию давлений во входных пространствах «Л» и «П» цилиндров 22, 23, установлению силового равновесия в гидросистеме и стабилизации положений водил 5, 8, а соответственно положения поворота колес 1, 12. Давление в объеме «В» всегда равно наибольшему давлению, создаваемым в насосом в гидросистеме в реальном масштабе времени. Давление во объединенных клапаном входных пространствах после закрытия входных клапанов равно или меньше половины давления в объеме «В».The solenoid valves 32 L1, 36 L2 at the inputs 28, 31 of the cylinders 22, 23 are used to stabilize the positions of the pistons 24, 27 to ensure the constancy of the given angle of rotation of the wheels 1, 12. When they (the valves) are closed, the working fluid closes in the cylinder. Simultaneously with the locking of the inputs 28, 31 of the cylinders 22, 23, the electromagnetic valve 34 L3 opens, separating the spaces "L" and "P", which leads to equalization of the pressures in the input spaces "L" and "P" of the cylinders 22, 23, the establishment of a force balance in the hydraulic system and stabilization of the positions of the carriers 5, 8, and, accordingly, the position of rotation of the wheels 1, 12. The pressure in the volume "B" is always equal to the highest pressure created in the pump in the hydraulic system in real time. The pressure in the inlet spaces united by the valve after closing the inlet valves is equal to or less than half the pressure in the volume "B".

Устройство 6 передачи силы водил 5, 8, преобразующее линейную силу водил 5, 8 содержит рулевую трапеции и систему рычагов. Преобразование линейной силы водил и соответственно устройства 6 в поворотный момент колес 1, 12 транспортного средства осуществляется последовательно тягами 14, 18, рычагами 13, 18 и осями 2, 11, установленными на подвесках 4, 9 со свободным вращением на шкворнях 3, 10.The device 6 for transmitting the force of the carrier 5, 8, which converts the linear force of the carrier 5, 8, contains a steering trapezoid and a lever system. The transformation of the linear force of the carrier and, accordingly, the device 6 into the turning moment of the wheels 1, 12 of the vehicle is carried out sequentially by rods 14, 18, levers 13, 18 and axles 2, 11 mounted on suspensions 4, 9 with free rotation on the pins 3, 10.

Рулевое колесо 67 содержит поворотное колесо 61 с магнитом управления 63 герконами и с двумя электрическими контактами (ползунками)65, 66, соединенными друг с другом и контактирующими с потенциометром и с токопроводящим электродом 64, неподвижное основание 62 с тремя парами герконов К10, К11, К12 положения поворотного колеса 61 («прямо», «налево», «направо»), управляемыми магнитом 63, и вспомогательные механические устройства. На основании расположены также дуговой потенциометр (реостат) R2 с автономными половинками R2Л и R2П с оконечными выводами «В» и «С» и со средней точкой «А», кольцевой электрод 64 с контактной поверхностью, соединенный с бортовой сетью, и нажимной нормально разомкнутый контакт S2, соединенный с обмоткой реле включения К14 электромагнитных клапанов 32 L1, 34 L3, 36 L2, 37 L4. При повороте поворотного колеса 61 его контакты (ползунки) 61 и 66 скользят соответственно по потенциометру R2 и по электроду 64. При этом ползунок 65 потенциометра R2 оказывается постоянно соединенной со средней точка потенциометра и соответственно с бортовой сетью. Скользящий контакт 66 с электродом 64 могут быть заменены свободно перемещаемым гибким проводником.The steering wheel 67 contains a rotary wheel 61 with a control magnet 63 reed switches and with two electrical contacts (sliders) 65, 66 connected to each other and in contact with a potentiometer and a conductive electrode 64, a fixed base 62 with three pairs of reed switches K10, K11, K12 position of the rotary wheel 61 ("straight", "left", "right") controlled by the magnet 63, and auxiliary mechanical devices. On the base there is also an arc potentiometer (rheostat) R2 with autonomous halves R2L and R2P with terminals "B" and "C" and with a midpoint "A", a ring electrode 64 with a contact surface connected to the on-board network, and a pressure normally open contact S2 connected to the winding of the switching relay K14 of solenoid valves 32 L1, 34 L3, 36 L2, 37 L4. When turning the rotary wheel 61, its contacts (sliders) 61 and 66 slide, respectively, along the potentiometer R2 and along the electrode 64. In this case, the slider 65 of the potentiometer R2 is constantly connected to the middle point of the potentiometer and, accordingly, to the on-board network. The sliding contact 66 with the electrode 64 can be replaced by a freely movable flexible conductor.

Рулевое колесо содержит механическое устройство фиксации угла поворота и возвратные пружины в нулевое положение (на рисунке не приведены).The steering wheel contains a mechanical device for fixing the angle of rotation and return springs to the zero position (not shown in the figure).

Одни контакты (нормально разомкнутые) К10.1, К11.1, К12.1 герконов положения К10, К11, К12 поворотного колеса 61 («прямо», «налево», «направо») (расположены внутри реле К10, К11, К12) и соединены в цепи питания обмоток реле включения К7, К8, К9, контакты которых подают питание на обмотки L5, L6, L7 тягового реле К6. Контакты К11.2 предназначены для связи с цифровыми устройствами, на рисунке не показаны (как и контакты К11.1).One contacts (normally open) K10.1, K11.1, K12.1 of the reed switches of the position K10, K11, K12 of the rotary wheel 61 (“straight”, “left”, “right”) (located inside the relay K10, K11, K12) and are connected in the power circuit of the windings of the switching relay K7, K8, K9, the contacts of which supply power to the windings L5, L6, L7 of the traction relay K6. Contacts K11.2 are intended for communication with digital devices, not shown in the figure (as well as contacts K11.1).

Другие пары нормально разомкнутых контактов К10.2, К12.2 герконов К10 и К12 положений поворотного колеса («налево», «направо») соединены между крайними контактами «В» и «С» потенциометрами обмоткой возбуждения L5 ОВ электродвигателя 43. Потенциометр R2 с переменным сопротивлением позволяет изменять ток возбуждения и соответственно частоту оборотов и момент вращения электродвигателя 43.Other pairs of normally open contacts K10.2, K12.2 of the reed switches K10 and K12 of the rotary wheel positions (“left”, “right”) are connected between the extreme contacts “B” and “C” by the potentiometers by the excitation winding L5 OB of the electric motor 43. Potentiometer R2 with variable resistance allows you to change the excitation current and, accordingly, the speed and torque of the electric motor 43.

Для возврата колес 1, 12 транспортного средства из состояния поворота в положение «прямо» система рулевого управления содержит реле возврата К13, которое срабатывает при возврате рулевого поворотного колеса в положение «прямо» из любого состояния поворота и возвращает с помощью герконов К1, К2 гидроцилиндров 22, 23 сердечник 54 тягового реле К6 в среднее положение (движения «прямо»).To return the wheels 1, 12 of the vehicle from the turn state to the “straight” position, the steering system contains a return relay K13, which is triggered when the steering wheel is returned to the “straight” position from any turn state and returns hydraulic cylinders 22 using reed switches K1, K2 , 23 core 54 of the traction relay K6 to the middle position (movement "straight").

Реле возврата К13 поршней 22, 23, и водил 5, 8 в среднее положение, а колес 1, 12 транспортного средства в положение «прямо» содержит нормально замкнутые контакты К13.3, соединенные в цепь питания реле включения К8 средней обмотки L6 тягового реле К6, нормально разомкнутые контакты К13.2, соединенные в цепи питания левой L5 и правой L7 обмоток тягового реле К6 через нормально разомкнутые контакты герконов К2 и К1 соответственно правого 8 и левого 5 водил гидроцилиндров 23, 22, а также нормально разомкнутые контакты К13.1 самоудержания, соединенные последовательно в цепь питания собственной обмотки К13 параллельно с нормально разомкнутыми контактами К4.3 геркона К4 среднего положения тягового реле К6 и последовательно с параллельно соединенными контактами К1.1, К2.2 герконов К1, К2 среднего положения водил 5, 8 гидроцилиндров 22, 23.The return relay K13 of pistons 22, 23, and drove 5, 8 to the middle position, and the wheels 1, 12 of the vehicle to the "straight" position contains normally closed contacts K13.3 connected to the power supply circuit of the switch-on relay K8 of the middle winding L6 of the traction relay K6 , normally open contacts K13.2, connected in the power supply circuit of the left L5 and right L7 windings of the traction relay K6 through the normally open contacts of the reed switches K2 and K1, respectively, of the right 8 and left 5 carriers of the hydraulic cylinders 23, 22, as well as the normally open contacts K13.1 of self-retention connected in series to the power supply circuit of its own winding K13 in parallel with the normally open contacts K4.3 of the reed switch K4 of the middle position of the traction relay K6 and in series with the parallel connected contacts K1.1, K2.2 of the reed switches K1, K2 of the middle position of the carrier 5, 8 hydraulic cylinders 22, 23.

Механизм преобразования линейной силы водил в силы поворотных моментов колес может быть выполнен на базе известных технических решений преобразования направления действия силы сошки рулевой колонки. В предполагаемом изобретении силовая гидросистема развивает две равные по величине и противоположно направленные в любой момент времени силы на водилах, изменяющиеся по направлениям в зависимости от направления поворота. Механизм преобразования формирует дифференциальные силы водил в равные в любой момент времени силы поворота осей колес.The mechanism for converting the linear force of the carrier into the forces of the turning moments of the wheels can be made on the basis of known technical solutions for converting the direction of action of the force of the bipod of the steering column. In the proposed invention, the power hydraulic system develops two equal and oppositely directed forces at any time on the carriers, changing in directions depending on the direction of rotation. The transformation mechanism forms the differential forces of the carriers into equal forces of rotation of the axles of the wheels at any time.

В рассматриваемой конструкции рулевого управления силовое воздействие на исполнительный механизм системы рулевого управления (на рулевую трапецию) может осуществляться в разных вариантах. Наиболее простым является соединение водилы одного гидроцилиндра со штангой рулевой трапеции. В сравнении с поворотно-силовым воздействием сошки на линейно перемещающуюся штангу линейное действие водилы предлагаемой гидросистемы предпочтительнее. В соединении «сошка-штанга» поворотное движение преобразуется в линейное, а в соединении «водило-штанга» возвратно-поступательное линейное движение водилы передается непосредственно штанге трапеции. В такой конструкции передаточный механизм системы рулевого управления остается полностью неизменным. При этом конструкционных излишков в гидросистеме не оказывается, так как гидросистема работает как единый составной гидроцилиндр, а водило второго гидроцилиндра будет играть роль датчика. Затраты энергии электродвигателя и гидронасоса полностью реализуются на водиле одного используемого гидроцилиндра.In the considered design of the steering, the force effect on the actuator of the steering system (on the steering linkage) can be carried out in different ways. The simplest is the connection of the carrier of one hydraulic cylinder with the rod of the steering trapezoid. In comparison with the rotary force effect of the bipod on a linearly moving rod, the linear action of the carrier of the proposed hydraulic system is preferable. In the “bipod-rod” connection, the rotational movement is converted into a linear one, and in the “carrier-rod” connection, the reciprocating linear movement of the carrier is transmitted directly to the trapezoid bar. In this design, the transmission mechanism of the steering system remains completely unchanged. At the same time, there are no structural surpluses in the hydraulic system, since the hydraulic system operates as a single composite hydraulic cylinder, and the carrier of the second hydraulic cylinder will play the role of a sensor. The energy costs of the electric motor and hydraulic pump are fully realized on the carrier of one used hydraulic cylinder.

Так как рулевая трапеция предназначена на симметричное силовое воздействие на оси правого и левого колес посредством жесткой штанги, то конструкционно можно соединять водилы цилиндров к левой и правой сторонам трапеции с обеспечением общего центра поворотов колес. На рисунке устройство распределения сил и моментов на колеса приведено без детализации под единой позицией 6, так как является исходной конструкцией транспортного средства. Механизм 6 содержит поперечную штангу, связанную с тягами 14, 18, перемещаемыми штангой через шарнирно-подвижные элементы рулевой трапеции налево или направо. Оси 2, 11 передних колес 1, 12 установлены на передних подвесках 4, 9 с помощью вертикальных шкворней 3, 10 и свободно поворачиваются в горизонтальной плоскости. К осям 2, 11 жестко закреплены рычаги 13, 19. При однонаправленном (например, налево при повороте направо) силовом воздействии тяг 14, 18 на рычаги 13, 19, оси 2, 11 поворачиваются в горизонтальной плоскости как радиусы с центром на вертикальных шкворнях 3, 10 в подвесках 4, 9. При этом из-за подвижности элементов трапеции относительно друг друга оси 2, 11 колес 4, 10 поворачиваются, оставаясь каждая в направлении радиуса поворота относительно общего центра движения по окружности поворота машины. Из-за разных радиусов движения колес 1, 12 их оси 2, 11 относительно корпуса 7 поворачиваются тягами 14, 18 на разные углы. Ось 11 колеса 12 стороны поворота поворачивается относительно корпуса машины 6 на больший угол. Это достигается преобразованием дифференциальной силы водил 5, 8 рулевой трапецией механизма 6 преобразования силы.Since the steering trapezoid is designed for symmetrical force action on the axles of the right and left wheels by means of a rigid rod, it is structurally possible to connect the cylinder carriers to the left and right sides of the trapezoid with a common center of wheel rotation. In the figure, the device for distributing forces and moments to the wheels is shown without detailing under a single position 6, since it is the original design of the vehicle. The mechanism 6 contains a transverse rod connected to the rods 14, 18, moved by the rod through the articulated elements of the steering trapezoid to the left or right. The axles 2, 11 of the front wheels 1, 12 are mounted on the front suspensions 4, 9 with the help of vertical pins 3, 10 and freely rotate in a horizontal plane. The levers 13, 19 are rigidly fixed to the axes 2, 11. With a unidirectional (for example, to the left when turning right) force action of the rods 14, 18 on the levers 13, 19, the axes 2, 11 rotate in the horizontal plane as radii centered on the vertical pins 3 , 10 in suspensions 4, 9. At the same time, due to the mobility of the elements of the trapezoid relative to each other, the axles 2, 11 of the wheels 4, 10 turn, each remaining in the direction of the turning radius relative to the common center of movement along the turning circle of the machine. Due to the different radii of movement of the wheels 1, 12, their axles 2, 11 relative to the body 7 are rotated by rods 14, 18 at different angles. The axis 11 of the wheel 12 of the turning side rotates relative to the machine body 6 at a larger angle. This is achieved by converting the differential force of the carriers 5, 8 by the steering trapezium of the force conversion mechanism 6.

Система рулевого управления транспортного средства работает следующим образом (далее - система). Она используется в четырех основных режимах работы автомобиля: стояние на месте, движение прямо, повороты направо и налево при движении и при стоянии. При поворотах налево и направо имеются три режима: поворот автомобиля с увеличивающимся углом поворота колес 1, 12 (с уменьшающимся радиусом поворота), поворот с постоянным радиусом поворота, и возврат к режиму движения «прямо» или поворот с увеличивающимся радиусом поворота (уменьшающимся углом) Эти режимы осуществляются при трех положениях поршня 53 золотника 60, соответственно при трех статических состояниях тягового реле К6 и при разных положениях ползунка 65 потенциометра R2 на рулевом колесе 67. Поворотное колесо 61 при управлении имеет три положения: «прямо», «налево», «направо». Рулевое колесо при повороте (в любую сторону) движется с увеличением угла, с уменьшением угла, а может быть зафиксировано при постоянном угле. При управлении движением автомобиля имеет значение и скорость изменения угла поворота рулевого колеса. Гидравлическая, электрическая, магнитная и механическая подсистемы устройства рулевого управления обеспечивают все режимы управления движением транспортного средства, подготовки к движению и завершения движения.The steering system of the vehicle operates as follows (hereinafter referred to as the system). It is used in four basic modes of vehicle operation: standing still, driving straight ahead, turning right and left while driving and standing still. When turning left and right, there are three modes: turning the vehicle with increasing steering angle of wheels 1, 12 (with decreasing turning radius), turning with a constant turning radius, and returning to the “straight” mode or turning with an increasing turning radius (decreasing angle) These modes are carried out at three positions of the piston 53 of the spool 60, respectively, at three static states of the traction relay K6 and at different positions of the slider 65 of the potentiometer R2 on the steering wheel 67. The rotary wheel 61 has three positions during control: “straight”, “left”, “ right". The steering wheel when turning (in any direction) moves with an increase in angle, with a decrease in angle, and can be fixed at a constant angle. When driving a car, the speed of change in the angle of rotation of the steering wheel is also important. The hydraulic, electrical, magnetic and mechanical subsystems of the steering device provide all modes of vehicle movement control, preparation for movement and completion of movement.

Рассмотрим основные режимы работы системы рулевого управления. Система подключается к бортовой сети выключателем питания S0.Consider the main modes of operation of the steering system. The system is connected to the on-board network by the power switch S0.

Пусть рулевое поворотное колесо 61 до включения находилось в положении «прямо» (в нулевом положении), тогда тяговое реле К6 и золотник 60 находятся тоже в средних положениях («прямо»). Поршень 53 золотника находится в среднем положении - гидропроводы 52, 50, 49, 48 не сообщаются с каналами 51, 58 и заглушены поверхностью поршня 53. Вся силовая гидросистема 7 находится в статическом гидравлически изолированном состоянии, поршни 24, 27 и водила 5, 8 в средних положениях.Let the steering wheel 61 be in the “straight” position (in the zero position) before switching on, then the traction relay K6 and the spool 60 are also in the middle positions (“straight”). The piston 53 of the spool is in the middle position - the hydraulic lines 52, 50, 49, 48 do not communicate with the channels 51, 58 and are muffled by the surface of the piston 53. The entire hydraulic power system 7 is in a static hydraulically isolated state, the pistons 24, 27 and carrier 5, 8 are middle positions.

Если рулевое поворотное колесо находится в среднем положении «движение прямо», сердечник 54 тягового реле К6 из любого положения возвращается в среднее положение (рассмотрено ниже). В результате этого сердечник 54 включает контакты К4.2 геркона К4, и ток подается на обмотку возбуждения L5 ОВ электродвигателя 43, а размыканием контактов К4.5 в цепь обмотки возбуждения L5 ОВ электродвигателя 43 включается балластный резистор R1, уменьшающий величину тока возбуждения.If the steering wheel is in the middle position "straight ahead", the core 54 of the traction relay K6 from any position returns to the middle position (discussed below). As a result, the core 54 turns on the contacts K4.2 of the reed switch K4, and the current is supplied to the excitation winding L5 OB of the electric motor 43, and by opening the contacts K4.5 in the circuit of the excitation winding L5 OB of the electric motor 43, the ballast resistor R1 is switched on, reducing the magnitude of the excitation current.

Контактами К4.4 ток подается на обмотку L4 электромагнитного клапана 40, который открывается, иначинают непрерывно работать электродвигатель 43 и гидронасос 38. Рабочая жидкость из емкости 41 втягивается через гидропровод 47 и клапан 46 в насос 38 и выпускается обратно в емкость 41 через электромагнитный клапан 40 L4 c небольшим дроссельным сопротивлением. Этот клапан 40 L4 открывается либо электромагнитным способом, либо вследствие повышения давления в насосе 38 выше заданного уровня давления в цилиндрах 22, 23 в процессе работы. В положении «прямо» клапан 40 L4 открывается замкнутыми контактами К4.4 геркона К4 тягового реле К6. Они соединены параллельно контактам К14.2 реле блокировки К14, предназначенной для управления электромагнитными клапанами. Прокачка жидкости по малому кругу вхолостую обеспечивает готовность всей гидросистемы к работе. Сопротивление дроссельной диафрагмыв клапане 40 L4 создает насосу 38 и электродвигателю 43 небольшую нагрузку. В этом холостом режимеработы насоса уменьшенный ток возбуждения обеспечивает работу электродвигателя в ненагруженном режиме, но подготовленным к быстродействующим операциям.Contacts K4.4 current is supplied to the winding L4 of the solenoid valve 40, which opens, and the electric motor 43 and the hydraulic pump 38 start to work continuously. L4 with small throttle resistance. This valve 40 L4 opens either electromagnetically or by increasing the pressure in the pump 38 above a predetermined pressure level in the cylinders 22, 23 during operation. In the “straight” position, valve 40 L4 opens with closed contacts K4.4 of the reed switch K4 of the traction relay K6. They are connected in parallel with contacts K14.2 of the blocking relay K14, designed to control solenoid valves. Pumping liquid in a small circle idle ensures the readiness of the entire hydraulic system for operation. The resistance of the throttle diaphragm in the valve 40 L4 creates a small load on the pump 38 and the electric motor 43. In this idle pump mode, the reduced excitation current keeps the motor running unloaded, but prepared for high-speed operation.

Действие «поворот направо». Рулевое поворотное колесо 61 поворачивают направо. В начале поворота под действием магнита 63 рулевого колеса замыкаются контакты К12.1 геркона К12 и подается ток на обмотку реле К9, контакты К9.1 которого замыкаются и подают ток питания на правую обмотку L5 тягового реле К6. Магнитный сердечник 54 тягового реле К6 из любого произвольного положения втягивается в правое положение под обмотку L7 и посредством штока 57, рейки 55 и колеса 56 поворачивает поршень 53 золотника 60 против часовой стрелки в крайнее левое положение. При этом поршень 53 соединяет коротким каналом 51 насос 38 через гидропроводы 50, 52 к входу 28 левого гидроцилиндра 22, а длинным каналом 58 через гидропроводы 49 и 48 соединяет емкость 41 к входу (выходу) 31 правого гидроцилиндра 23.Right turn action. The steering wheel 61 is turned to the right. At the beginning of the turn, under the action of the magnet 63 of the steering wheel, the contacts K12.1 of the reed switch K12 are closed and current is supplied to the coil of the relay K9, the contacts K9.1 of which are closed and supply current to the right winding L5 of the traction relay K6. The magnetic core 54 of the traction relay K6 from any arbitrary position is drawn into the right position under the winding L7 and, by means of the rod 57, the rail 55 and the wheel 56, turns the piston 53 of the spool 60 counterclockwise to the extreme left position. In this case, the piston 53 connects the pump 38 with a short channel 51 through the hydraulic lines 50, 52 to the inlet 28 of the left hydraulic cylinder 22, and with a long channel 58 through the hydraulic lines 49 and 48 connects the container 41 to the inlet (outlet) 31 of the right hydraulic cylinder 23.

Перемещение сердечника 54 из среднего положения тягового реле К6 от катушки L6 и геркона К4 отпускает контакты реле К4 в нормальные положения. Размыкание К4.2 отключает ток возбуждения электродвигателя 38, размыкание контактов К4.4 отключает ток обмотки L4, и электромагнитный клапан 40 L4 запирается.Moving the core 54 from the middle position of the traction relay K6 from the coil L6 and the reed switch K4 releases the contacts of the relay K4 to normal positions. Opening K4.2 turns off the excitation current of the motor 38, opening contacts K4.4 turns off the current of the winding L4, and the solenoid valve 40 L4 is closed.

Одновременно магнит 63 рулевого поворотного колеса 61 в положении поворота «направо» замыкает на основании 62 рулевого колеса 67 еще одну пару контактов К12.2 геркона К12, которыми соединяет вывод «В» левой половины R2П потенциометра R2 к обмотке возбуждения L5 ОВ электродвигателя 37. Средняя точка «А» потенциометра соединена с источником питания «+».At the same time, the magnet 63 of the steering wheel 61 in the “right” turn position closes on the base 62 of the steering wheel 67 another pair of contacts K12.2 of the reed switch K12, which connects the output “B” of the left half R2P of the potentiometer R2 to the excitation winding L5 OB of the electric motor 37. Average point "A" of the potentiometer is connected to the power supply "+".

Обмотка возбуждения L5 ОВ гидронасоса 38 получает питание, и электродвигатель 43 посредством насоса 38 через гидропроводы 50, 52 и канал 51 нагнетает рабочую жидкость во входном объеме «Л» левого гидроцилиндра 22. При этом электромагнитный двунаправленный дифференциальный клапан 34 закрывается давлением в входном объеме «Л», а дифференциальный клапан 25 в гидрошунте 29 открывается только в случае, если давление в запоршневом объеме «В» меньше давления во входном объеме «Л», нагнетаемом гидронасосом 38. Давление во входном объеме «П» правого гидроцилиндра цилиндра 23 равно давлению в емкости 41, то есть равно атмосферному давлению. Поэтому в установившемся режиме давление в объемах «Л» и «В» определяется силовой реакцией концов водил 5, 8, дифференциальной силой воздействия симметричных и противоположно направленных сил на концах водил 5, 8. Время нарастания и предельная величина силы водил определяется мощностью гидрообъемного насоса 38.The excitation winding L5 OB of the hydraulic pump 38 receives power, and the electric motor 43 through the pump 38 through the hydraulic lines 50, 52 and channel 51 injects the working fluid in the inlet volume "L" of the left hydraulic cylinder 22. In this case, the electromagnetic bidirectional differential valve 34 is closed by pressure in the inlet volume "L ”, and the differential valve 25 in the hydraulic shunt 29 opens only if the pressure in the piston volume “B” is less than the pressure in the inlet volume “L” pumped by the hydraulic pump 38. The pressure in the inlet volume “P” of the right hydraulic cylinder of cylinder 23 is equal to the pressure in the tank 41, that is, equal to atmospheric pressure. Therefore, in the steady state, the pressure in the volumes "L" and "B" is determined by the force reaction of the ends of the carriers 5, 8, the differential force of the action of symmetrical and oppositely directed forces at the ends of the carriers 5, 8. The rise time and the limit value of the force of the carriers are determined by the power of the hydrostatic pump 38 .

При увеличении угла поворота рулевого поворотного колеса 61 (по часовой стрелке) ползунок 65, соединенный через контакт (ползунок) 66 и проводящее кольцо 64 со средней точкой «А» потенциометра, уменьшает величину сопротивления левой половины R2Л потенциометра R2, что приводит к увеличению тока обмотки возбуждения L5 ОВ электродвигателя 37 и соответственно к увеличению последовательно момента вращения двигателя 37, давления во входном объеме «Л» левого гидроцилиндра 17, линейной силы на водилах 7 и 13 гидроцилиндров 17 и 18 соответственно, момента поворота рулевой трапеции в механизме 6 и момента поворота осей 2, 11 передних колес 1, 12 автомобиля. При повышенном давлении в входном объеме «Л» левого гидроцилиндра и в случае меньшего давления в запоршневом объеме высокого давления «В» дроссельный клапан в шунте открывается и давление в объемах «Л» и «В» выравнивается. В процессе работы при изменяющихся давлениях в гидроцилиндрах 22, 23 давление в объеме «В» поддерживается на уровне максимального значения в гидросистеме. Такое положение объединяет поршни 24, 27 гидроцилиндров 22, 23 и жидкость в межпоршневом объеме по силовому действию в единое целое.With an increase in the angle of rotation of the steering wheel 61 (clockwise), the slider 65, connected through the contact (slider) 66 and the conductive ring 64 with the midpoint "A" of the potentiometer, reduces the resistance value of the left half R2L of the potentiometer R2, which leads to an increase in the winding current excitation L5 OB of the electric motor 37 and, accordingly, to increase in succession the torque of the motor 37, the pressure in the input volume "L" of the left hydraulic cylinder 17, the linear force on the carriers 7 and 13 of the hydraulic cylinders 17 and 18, respectively, the moment of rotation of the steering trapezoid in the mechanism 6 and the moment of rotation of the axles 2, 11 front wheels 1, 12 car. With an increased pressure in the inlet volume "L" of the left hydraulic cylinder and in the case of a lower pressure in the high-pressure piston volume "B", the throttle valve in the shunt opens and the pressure in the volumes "L" and "B" equalizes. During operation at varying pressures in the hydraulic cylinders 22, 23, the pressure in the volume "B" is maintained at the level of the maximum value in the hydraulic system. This position combines the pistons 24, 27 of the hydraulic cylinders 22, 23 and the liquid in the inter-piston volume in terms of force action into a single whole.

При повороте направо давление, создаваемое гидронасосом 38 во входном объеме «Л» левого цилиндра 22, оказывает силовое действие на поршень 24 левого цилиндра, которое через рабочую жидкость объема «В» передается на поршень 27 правого цилиндра 23 в направлении его входа 31. Силовым действием поршня 27 правого цилиндра 23 выдавливается рабочая жидкость в емкость 41, и водило 8 поршня 27 втягивается в цилиндр 23. Силовое действие рабочей жидкости во входном объеме «Л» на поршень 24 уравновешивается силовой реакцией поворачиваемых колес, передаваемой устройством 6 преобразования силы на водила 5, 8 гидроцилиндров 22, 23.When turning to the right, the pressure created by the hydraulic pump 38 in the inlet volume "L" of the left cylinder 22 exerts a force on the piston 24 of the left cylinder, which is transmitted through the working fluid of the volume "B" to the piston 27 of the right cylinder 23 in the direction of its inlet 31. Force action piston 27 of the right cylinder 23, the working fluid is squeezed out into the container 41, and the carrier 8 of the piston 27 is drawn into the cylinder 23. The force action of the working fluid in the inlet volume "L" on the piston 24 is balanced by the force reaction of the turning wheels transmitted by the force conversion device 6 to the carrier 5, 8 hydraulic cylinders 22, 23.

Таким образом, увеличение угла поворота рулевого поворотного колеса 61 приводит к увеличению мощности электродвигателя, скорости нарастания и предельной величины давления рабочей жидкости во входном объеме «Л» левого гидроцилиндра 22, скорости и силы перемещения водил 5, 8, передаваемой механизму преобразования 6, формирующую однонаправленную силу на штанге рулевой трапеции (на рисунке не показана). Штанга трапеции через подвижные элементы трапеции перемещает тяги 14, 18, налево, которые рычагами 13, 19 поворачивают оси 2, 11 колес 1, 12 вокруг шкворней 3, 10 в подвесках 4, 9 в горизонтальной плоскости направо. Сила и скорость поворота увеличиваются с увеличением угла поворота рулевого поворотного колеса 61.Thus, an increase in the angle of rotation of the steering wheel 61 leads to an increase in the power of the electric motor, the rate of increase and the limiting value of the pressure of the working fluid in the inlet volume "L" of the left hydraulic cylinder 22, the speed and force of movement of the carrier 5, 8 transmitted to the conversion mechanism 6, forming a unidirectional force on the steering trapezoid bar (not shown in the figure). The trapezium rod through the movable elements of the trapezoid moves the rods 14, 18 to the left, which, with levers 13, 19, turn the axles 2, 11 of the wheels 1, 12 around the pins 3, 10 in the suspensions 4, 9 in the horizontal plane to the right. The force and speed of rotation increase with increasing angle of rotation of the steering wheel 61.

В любом угловом положении рулевого колеса 61 гидронасос 38 создает силовое действие на поршневую систему гидроцилиндров 22, 23 и соответственно на водила 5, 8 поршней 24, 27. Вследствие этого происходит увеличение угла поворота колес 1, 12 автомобиля, радиус поворота непрерывно уменьшается. Для установления неизменного радиуса поворота необходимо на достигнутом угле поворота колес 1, 12 и соответственно положения поршней 24, 27 гидроцилиндров 22, 23 остановить перемещение поршней в цилиндрах. Для этого с помощью электромагнитных клапанов 32 L1, 36 L2 закрываются входы гидроцилиндров и для выравнивания давлений во входных объемах «Л» и «П» открывается электромагнитный клапан 34 L3. Это осуществляется нажатием рулевого колеса 67. При этом замыкается ключ S2 и подается питание на реле включения К14 электромагнитных клапанов 32 L1, 36 L2, 34 L3, 40 L4. Рабочая жидкость блокируется в гидросистеме с максимальным давлением в объеме «В» и усредненным давлением в сообщающихся объемах «Л» и «П». В нажатом состоянии положение рулевого поворотного колеса 61 фиксируется механическими фиксаторами (на схеме не приведены); при этом угловое положение колес и соответственно радиус поворота остаются постоянными. Состояние неизменного угла поворота колес 1, 12 завершают поворотом рулевого поворотного колеса 61 в любую сторону, в частности, на установку колес в положение «прямо». При этом механизм рулевого колеса выталкивает поворотное колесо 61 вверх и отпускает контакт S2.In any angular position of the steering wheel 61, the hydraulic pump 38 creates a force action on the piston system of the hydraulic cylinders 22, 23 and, accordingly, on the carriers 5, 8 of the pistons 24, 27. As a result, the angle of rotation of the wheels 1, 12 of the vehicle increases, the turning radius continuously decreases. To establish a constant turning radius, it is necessary to stop the movement of the pistons in the cylinders at the achieved angle of rotation of the wheels 1, 12 and, accordingly, the position of the pistons 24, 27 of the hydraulic cylinders 22, 23. To do this, with the help of solenoid valves 32 L1, 36 L2, the inlets of the hydraulic cylinders are closed and the solenoid valve 34 L3 is opened to equalize the pressures in the inlet volumes "L" and "P". This is done by pressing the steering wheel 67. This closes the key S2 and energizes the switch-on relay K14 of the solenoid valves 32 L1, 36 L2, 34 L3, 40 L4. The working fluid is blocked in the hydraulic system with the maximum pressure in the volume "B" and the average pressure in the communicating volumes "L" and "P". In the pressed state, the position of the steering wheel 61 is fixed by mechanical locks (not shown in the diagram); while the angular position of the wheels and, accordingly, the turning radius remain constant. The state of a constant angle of rotation of the wheels 1, 12 is completed by turning the steering swivel wheel 61 in any direction, in particular, to set the wheels to the "straight" position. At the same time, the steering wheel mechanism pushes the rotary wheel 61 upwards and releases contact S2.

Возврат колес в положение «движение прямо» осуществляется поворотом рулевого поворотного колеса 61 в среднее положение, в положение «прямо». Из незафиксированного состояния на любом угле поворота при отсутствии внешнего воздействия (руки) рулевое колесо устанавливает в исходное положение (движение прямо) возвратный механический пружинный механизм (на чертеже не показан). При возврате в нулевое положение и ненажатом состоянии рулевого колеса 61 контакты S2 разомкнуты и питание реле К14 отключено, все электромагнитные клапаны находятся в исходных состояниях. Магнит 63 рулевого колеса контактами К12.2 отключает ток на обмотку возбуждения L5 ОВ электродвигателя 38, включает геркон К11, который замыкает свои контакты К11.1 и подает питание на обмотку реле включения К8, который контактами К8.1 подает ток на среднюю обмотку L6 тягового реле К6. Сердечник 54 тягового реле К6 втягивается под обмотку L6 и включает геркон К4, контакты К4.1 которого размыкаются и отключают ток на обмотку L6. Положение сердечника закрепляется механическим фиксатором. При перемещении в среднее положение сердечник тягового реле посредством штока и реечной передачи переключает поршень золотника тоже в среднее положение. Все гидропроводы (48, 50, 52, 49) заглушаются поршнем 53 золотника 60; положения поршней 24, 27 цилиндров 22, 23 фиксируются в том состоянии, в каком были до переключения золотника 60.The return of the wheels to the "straight" position is carried out by turning the steering swivel wheel 61 to the middle position, to the "straight" position. From an unfixed state at any angle of rotation in the absence of external influence (hands), the steering wheel sets to its original position (direct movement) a returnable mechanical spring mechanism (not shown in the drawing). When returning to the zero position and the steering wheel 61 is not pressed, contacts S2 are open and relay K14 is turned off, all solenoid valves are in their original states. The magnet 63 of the steering wheel with contacts K12.2 turns off the current to the excitation winding L5 OB of the electric motor 38, turns on the reed switch K11, which closes its contacts K11.1 and supplies power to the winding of the switch-on relay K8, which contacts K8.1 supplies current to the middle winding L6 of the traction relay K6. The core 54 of the traction relay K6 is pulled under the winding L6 and turns on the reed switch K4, the contacts K4.1 of which open and turn off the current to the winding L6. The position of the core is fixed by a mechanical lock. When moving to the middle position, the core of the traction relay switches the spool piston also to the middle position by means of the rod and rack and pinion. All hydraulic lines (48, 50, 52, 49) are muffled by the piston 53 of the spool 60; the positions of the pistons 24, 27 of the cylinders 22, 23 are fixed in the state in which they were before switching the spool 60.

При среднем положении сердечника тягового реле третья пара контактов К4.3 геркона К4 подает ток на электромагнитный клапан 32 L4, который соединяет насос с емкостью, и перекачка рабочей жидкости будет происходить, минуя гидросистему, напрямую из насоса в емкость.With the middle position of the traction relay core, the third pair of contacts K4.3 of the reed switch K4 supplies current to the solenoid valve 32 L4, which connects the pump to the tank, and the pumping of the working fluid will occur, bypassing the hydraulic system, directly from the pump to the tank.

В среднем положении сердечника 54 в тяговом реле К6 одновременно с контактами К4.1 замыкаются контакты К4.2, размыкаются контакты К4.5, и ток на обмотку возбуждения L5 ОВ электродвигателя 38 подается через резистор R1. Реле К4 замыкает контакты К4.4, и открывается электромагнитный клапан 40 L4. Гидронансос 38 в малонагруженном режиме при уменьшенной мощности электродвигателя 43 в ждущем режиме перекачивает рабочую жидкость по гидропроводам 47 и 37 по малому кругу (по байпасной линии). При этом замыкаются контакты К4.3 в цепи питания реле возврата К13 колес 1, 12 в «положение прямо» и создают условия к действию этого реле. Так как рулевое колесо 61 установлено в нулевое положение с положения какого-то угла поворота, то колеса 1, 12 остались в положении «поворот», а водилы 5, 8 гидроцилиндров 22, 23 соответственно в несимметричном состоянии. После возвратарулевого колеса 61 с положения «поворот направо» в положение «прямо» в гидросистеме правое водило 8 остается втянутым в правый цилиндр 5, а левое водило 8выдвинутым из цилиндра 23 больше, чем среднее положение. В таком положении контакты К1.1 геркона К1 на левом водиле5 остаются разомкнутыми, а контакты К2.1 и К2.2 геркона К2 на правом водиле 22 оказываются замкнутыми. Через эти контакты К2.2 и контакты К4.3 реле К4 (сердечник 54 в середине, а колеса в повороте) получает питание реле возврата К13 и включает контакты самозахвата К13.1 (до первого выключения), а также контакты К13.2. Последовательно соединенные с контактами К13.2 замкнутые контакты К2.2 геркона К2 водилы 8 правого цилиндра 23 соединяют левую обмотку L5 тягового реле К6 к бортовой сети питания, которая своим магнитным полем притягивает сердечник 54 в левое положение под обмотку L5. При этом из-за ухода сердечника 54 контакт К4.3 размыкается, но реле захвата К13 сохраняет соединенность к бортовой цепи своими контактами самозахвата К13.1. Из-за ухода сердечника 54 со среднего положения контакты К4.1 замыкаются и вместе с контактами К11.1 готовы к подаче тока на обмотку L6 тягового реле К6, но реле К13, включившись к бортовой сети, размыкает контакты К13.3 и не пропускает ток питания на обмотку L6. При переходе сердечника 54 в левое положение под обмотку L5 шток 57 с рейкой 55 поворачивают зубчатое колесо 56 и поршень 53 золотника 60 по часовой стрелке. Поршень 53 соединяет коротким каналом 51 насос 38 к входу 31 правого цилиндра 23, а емкость 41 к входу 28 левого цилиндра 22. С уходом сердечника 54 из середины тягового реле К6 контакты К4.4 отключают ток обмотки L4, и электромагнитный клапан 40 L4 закрывается; контакты К4.5 замыкаются, и через контакты К14.4 реле К14 управления электромагнитными клапанами подается на обмотку L5 ОВ полный ток возбуждения в обход резистора R1. Насос 38 полной мощностью создает давление во входном объеме «П» правого цилиндра 23 и перемещает поршень 27 и через жидкость объема «В» поршень 24 в средние положения. Как только на правом водиле 8 контакты К2.1 и К2.2 геркона К2 разомкнутся, а контакты геркона К1 еще не замкнутся (среднее положение поршней и водил) реле возврата К13 отключается, ток на обмотку L5 отключается, контакты К13.1 размыкаются Контакты К13.3 замыкаются, реле К8 срабатывает и подает контактами К8.1 ток на среднюю обмотку L6 тягового реле К6. Сердечник 54 втягивается под обмотку L6 в среднее положение, выключает контакты К4.1 и ток реле К8 отключается, размыкаются контакты К8.1 и отключается ток обмотки L6. При этом геркон К4 размыкает контакты К4.5 резистора R1, замыкает контакты К4.4 питания обмотки L4 электромагнитного клапана 40 L4. Клапан 40 открывается и перекачка жидкости пойдет вхолостую по малому кругу. Насос не выключается для обеспечения готовности к следующей операции по управлению. Однако ток на катушку возбуждения L5 ОВ уменьшается соединением в цепь возбуждения резистора R1 путем размыкания нормально замкнутых контактов К4.5 реле К4 и контактов К14.5 реле К14. Ток возбуждения уменьшается также при блокировке угла поворота включением реле К14 и размыканием нормально замкнутых контактов К14.5.In the middle position of the core 54 in the traction relay K6, simultaneously with the contacts K4.1, the contacts K4.2 close, the contacts K4.5 open, and the current to the excitation winding L5 OB of the electric motor 38 is supplied through the resistor R1. Relay K4 closes contacts K4.4, and the solenoid valve 40 L4 opens. The hydraulic pump 38 in low-load mode with a reduced power of the electric motor 43 in standby mode pumps the working fluid through the hydraulic lines 47 and 37 in a small circle (along the bypass line). At the same time, contacts K4.3 are closed in the power supply circuit of the relay for returning K13 of wheels 1, 12 to the “straight position” and create conditions for the operation of this relay. Since the steering wheel 61 is set to the zero position from the position of some angle of rotation, the wheels 1, 12 remained in the “turn” position, and the carriers 5, 8 of the hydraulic cylinders 22, 23, respectively, were in an asymmetric state. After the return of the steering wheel 61 from the "right turn" position to the "straight" position in the hydraulic system, the right carrier 8 remains retracted into the right cylinder 5, and the left carrier 8 is extended from the cylinder 23 more than the middle position. In this position, the contacts K1.1 of the reed switch K1 on the left carrier 5 remain open, and the contacts K2.1 and K2.2 of the reed switch K2 on the right carrier 22 are closed. Through these contacts K2.2 and contacts K4.3, relay K4 (core 54 in the middle, and the wheels in turn) receives power from the return relay K13 and turns on the self-locking contacts K13.1 (until the first shutdown), as well as contacts K13.2. Connected in series with contacts K13.2, closed contacts K2.2 of reed switch K2 carrier 8 of the right cylinder 23 connect the left winding L5 of the traction relay K6 to the on-board power supply, which, with its magnetic field, attracts the core 54 to the left position under the winding L5. At the same time, due to the departure of the core 54, contact K4.3 opens, but the capture relay K13 remains connected to the onboard circuit with its self-capture contacts K13.1. Due to the departure of the core 54 from the middle position, contacts K4.1 close and, together with contacts K11.1, are ready to supply current to the winding L6 of the traction relay K6, but relay K13, having turned on to the on-board network, opens contacts K13.3 and does not pass current power supply to the winding L6. When the core 54 moves to the left position under the winding L5, the rod 57 with the rail 55 is rotated by the gear wheel 56 and the piston 53 of the spool 60 clockwise. The piston 53 connects the short channel 51 pump 38 to the input 31 of the right cylinder 23, and the tank 41 to the input 28 of the left cylinder 22. With the departure of the core 54 from the middle of the traction relay K6, the contacts K4.4 turn off the current of the winding L4, and the electromagnetic valve 40 L4 closes; contacts K4.5 close, and through the contacts K14.4 of the relay K14 for controlling solenoid valves, the full excitation current is supplied to the winding L5 OB, bypassing the resistor R1. Pump 38 with full power creates pressure in the inlet volume "P" of the right cylinder 23 and moves the piston 27 and piston 24 through the liquid volume "B" to the middle positions. As soon as the contacts K2.1 and K2.2 of the reed switch K2 open on the right carrier 8, and the contacts of the reed switch K1 have not yet closed (the middle position of the pistons and carriers), the return relay K13 is turned off, the current to the L5 winding is turned off, the contacts K13.1 open Contacts K13 .3 are closed, relay K8 is activated and supplies current through contacts K8.1 to the middle winding L6 of traction relay K6. The core 54 is pulled under the winding L6 to the middle position, turns off the contacts K4.1 and the current of the relay K8 is turned off, the contacts K8.1 open and the current of the winding L6 is turned off. In this case, the reed switch K4 opens the contacts K4.5 of the resistor R1, closes the contacts K4.4 of the power supply of the winding L4 of the solenoid valve 40 L4. The valve 40 opens and the pumping of liquid will go idle in a small circle. The pump is not switched off to be ready for the next control operation. However, the current to the excitation coil L5 OB is reduced by connecting resistor R1 to the excitation circuit by opening normally closed contacts K4.5 of relay K4 and contacts K14.5 of relay K14. The excitation current also decreases when the angle of rotation is blocked by turning on relay K14 and opening normally closed contacts K14.5.

Действие «поворот налево» осуществляется операциями, симметричными повороту направо, а именно рулевое поворотное колесо 61 поворачивают направо. Магнит 61 замыкает контакты К10.1 реле К10 и включает через контакты К3.1 реле К7, которое контактами К7.1 подает ток на обмотку L5 тягового реле К6. Сердечник 54 втягивается магнитным полем под обмотку L5 и посредством штока 57 и рейки 55 поворачивает колесо 56 и поршень 53 по часовой стрелке в крайнее правое положение. При этом короткий канал 51 поршня 53 соединяет гидронасос 38 через гидропроводы 50 и 49 и электромагнитный клапан 36 L2 к входу 31 гидроцилиндра 23. Длинный канал 58 поршня 53 соединяет вход 28 гидроцилиндра 22 через электромагнитный клапан 32 L1, гидропроводы 52, 48, клапан 42 с емкостью 41. Гидронасос 38 нагнетает рабочую жидкость в во входной объем «П» левого цилиндра, а также восполняет потерю давления в пространстве «В» через шунт 26 и дифференциальный клапан 30. Уплотнители 20, 21 поддерживают давление в объеме «В». Давление рабочей жидкости в объеме «Л» создает силу, воздействующую на поршень 27, который выдвигает водило 8 из гидроцилиндра 23. Контакты реле К2 остаются разомкнутыми. Давлением в объеме «В» поршень 24 гидроцилиндра 22 перемешается к входу 28 и вытесняет рабочую жидкость из входного объема «Л» левого цилиндра 22. Водило 5 втягивается в гидроцилиндр 22 и контакты реле К1 замыкаются. Движение водилы 8 наружу и водилы 5 внутрь гидроцилиндров создают симметричное силовое действие на рулевую трапецию поворотного механизма 6. Величина сил на концах водил 5, 8 зависит от силы противодействия поворотного механизма 2 и в пределе ограничивается мощностью электродвигателя 43 гидронасоса 38. При этом толкатели 14, 19 перемещаются направо и посредством жестко соединенных и рычагов 13, 19 сосями 2, 10 поворачивают колеса 1, 12 на подвесках 4, 9 и шкворнях 3, 10 налево.The "left turn" action is carried out by operations symmetrical to the right turn, namely, the steering wheel 61 is turned to the right. Magnet 61 closes contacts K10.1 of relay K10 and turns on relay K7 through contacts K3.1, which, by contacts K7.1, supplies current to winding L5 of traction relay K6. The core 54 is drawn by the magnetic field under the winding L5 and by means of the rod 57 and the rail 55 turns the wheel 56 and the piston 53 clockwise to the extreme right position. In this case, the short channel 51 of the piston 53 connects the hydraulic pump 38 through the hydraulic lines 50 and 49 and the solenoid valve 36 L2 to the inlet 31 of the hydraulic cylinder 23. The long channel 58 of the piston 53 connects the inlet 28 of the hydraulic cylinder 22 through the solenoid valve 32 L1, hydraulic lines 52, 48, valve 42 with with a capacity of 41. The hydraulic pump 38 pumps the working fluid into the inlet volume "P" of the left cylinder, and also compensates for the pressure loss in the space "B" through the shunt 26 and the differential valve 30. The seals 20, 21 maintain pressure in the volume "B". The pressure of the working fluid in the volume "L" creates a force acting on the piston 27, which pushes the carrier 8 out of the hydraulic cylinder 23. The contacts of the relay K2 remain open. By pressure in the volume "B" the piston 24 of the hydraulic cylinder 22 is moved to the input 28 and displaces the working fluid from the input volume "L" of the left cylinder 22. The carrier 5 is drawn into the hydraulic cylinder 22 and the relay contacts K1 are closed. The movement of the carrier 8 outward and the carrier 5 inside the hydraulic cylinders create a symmetrical force action on the steering link of the rotary mechanism 6. The magnitude of the forces at the ends of the carrier 5, 8 depends on the counteraction force of the rotary mechanism 2 and is limited to the limit by the power of the electric motor 43 of the hydraulic pump 38. In this case, the pushers 14, 19 move to the right and by means of rigidly connected levers 13, 19 axles 2, 10 turn the wheels 1, 12 on suspensions 4, 9 and pins 3, 10 to the left.

Увеличение угла поворота рулевого поворотного колеса 61 увеличивает скорость и силу поворота. При этом ползунок 65 потенциометра R2 перемещается по правой половинке резистора R2П, уменьшает его сопротивление, ток возбуждения и увеличивает момент вращения электродвигателя 43.Increasing the angle of rotation of the steering swivel wheel 61 increases the speed and force of the turn. In this case, the slider 65 of the potentiometer R2 moves along the right half of the resistor R2P, reduces its resistance, the excitation current and increases the torque of the motor 43.

Для постоянства радиуса поворота на любом угле поворота колес рулевое колесо фиксируют нажатием и включением ключа S2. Возврат колес в положение «движение прямо» осуществляется возвратом рулевого поворотного колеса 61 в среднее положение принудительно рукой или автоматически пружинным механизмом, иди электрическими сигналами. Процесс возврата колес в положение «прямо» аналогичен возврату колес из положения «поворот направо»For a constant turning radius at any angle of rotation of the wheels, the steering wheel is fixed by pressing and turning on the key S2. The return of the wheels to the “straight ahead” position is carried out by returning the steering wheel 61 to the middle position forcibly by hand or automatically by a spring mechanism, or by electric signals. The process of returning the wheels to the "straight" position is similar to returning the wheels from the "right turn" position.

Фактически работа гидросистемы с двумя гидроцилиндрами аналогична работе двустороннего гидроцилиндра с одним составным поршнем «металл-жидкость-металл». Промежуточное жидкостное поршневое звено в гидросистеме позволяет располагать гидроцилиндры под любым углом в компланарных или колинеарных плоскостях. При этом силовое действие водил цилиндров симметрично по величине и противоположно по перемещениям в цилиндрах. Такая гидросистема имеет широкие возможности по преобразованию направления силовых действий.In fact, the operation of a hydraulic system with two hydraulic cylinders is similar to the operation of a two-way hydraulic cylinder with one metal-liquid-metal composite piston. The intermediate liquid piston link in the hydraulic system allows hydraulic cylinders to be positioned at any angle in coplanar or collinear planes. In this case, the force action of the carrier of the cylinders is symmetrical in magnitude and opposite in displacements in the cylinders. Such a hydraulic system has ample opportunities to change the direction of force actions.

В рассматриваемой конструкции рулевого управления силовое воздействие на исполнительный механизм системы рулевого управления (на рулевую трапецию) может осуществляться в разных вариантах. Наиболее простым является соединение водилы одного гидроцилиндра со штангой рулевой трапеции. В сравнении с поворотно-силовым воздействием сошки на линейно перемещающуюся штангу действие водилы предлагаемой гидросистемы предпочтительнее. В соединении «сошка-штанга» поворотное движение преобразуется в линейное, а в соединении «водило-штанга» возвратно-поступательное линейное движение водилы передается непосредственно штанге трапеции. В такой конструкции передаточный механизм системы рулевого управления остается полностью неизменным. При этом конструкционных излишков в гидросистеме не оказывается, так как гидросистема работает как единый составной гидроцилиндр, а водило второго гидроцилиндра в таком варианте конструкции будет играть роль датчика. Затраты энергии электродвигателя и гидронасоса полностью реализуются на водиле одного используемого гидроцилиндра.In the considered design of the steering, the force effect on the actuator of the steering system (on the steering linkage) can be carried out in different ways. The simplest is the connection of the carrier of one hydraulic cylinder with the rod of the steering trapezoid. In comparison with the rotary force effect of the bipod on a linearly moving rod, the action of the carrier of the proposed hydraulic system is preferable. In the “bipod-rod” connection, the rotational movement is converted into a linear one, and in the “carrier-rod” connection, the reciprocating linear movement of the carrier is transmitted directly to the trapezoid bar. In this design, the transmission mechanism of the steering system remains completely unchanged. At the same time, there are no structural surpluses in the hydraulic system, since the hydraulic system operates as a single composite hydraulic cylinder, and the carrier of the second hydraulic cylinder in this design option will play the role of a sensor. The energy costs of the electric motor and hydraulic pump are fully realized on the carrier of one used hydraulic cylinder.

Так как рулевая трапеция предназначена на симметричное силовое воздействие на оси правого и левого колес посредством жесткой штанги, то конструкционно можно соединять водилы цилиндров к левой и правой сторонам трапеции с обеспечением общего центра поворотов колес. На рисунке устройство распределения сил и моментов на колеса приведено без детализации под единой позицией 2, так как является исходной конструкцией транспортного средства.Since the steering trapezoid is designed for symmetrical force action on the axles of the right and left wheels by means of a rigid rod, it is structurally possible to connect the cylinder carriers to the left and right sides of the trapezoid with a common center of wheel rotation. In the figure, the device for distributing forces and moments to the wheels is shown without detailing under a single position 2, since it is the original design of the vehicle.

Приведенный вариант схемы системы рулевого управления, построенный на релейных устройствах имеет высокую надежность, так как герконы обладают высоким быстродействием и надежностью работы в любых климатических условиях. Вариант конструкции на релейных устройствах построен для большей наглядности демонстрации работоспособности системы.The given version of the steering system scheme, built on relay devices, has high reliability, since reed switches have high speed and reliability in any climatic conditions. The design variant on relay devices is built for greater clarity of demonstrating the system's operability.

Отличительной особенностью технического решения в предполагаемом изобретении является управление рулевой системой электрическими сигналами без применения механической силы. Повороты рулевого колеса можно автоматизировать электронным переключением поворотов направо, налево, а скорости поворотов можно регулировать изменением сопротивления половинок потенциометра электронным способом.A distinctive feature of the technical solution in the proposed invention is the control of the steering system by electrical signals without the use of mechanical force. Steering wheel turns can be automated by electronic switching of turns to the right, left, and the speed of turns can be controlled by changing the resistance of the halves of the potentiometer electronically.

Так как электронным аналогом электромеханических реле являются транзисторные ключи, то приведенная схема может быть полностью на электронных ключах, формирующие существенно более широкие функциональные возможности системы.Since transistor switches are the electronic analogue of electromechanical relays, the above circuit can be completely based on electronic switches, which form a significantly wider functionality of the system.

Электромагнитные герконы и реле можно заменить электронными ключами без изменений принципа и алгоритмов работы системы. Управление электронными ключами может осуществляться с помощью быстродействующих алгоритмов и микропроцессорных систем. Разработанная система может быть использована для управления движением других механических устройств и в частности в роботизированных устройствах.Electromagnetic reed switches and relays can be replaced by electronic keys without changing the principle and algorithms of the system. Electronic keys can be managed using high-speed algorithms and microprocessor systems. The developed system can be used to control the movement of other mechanical devices and, in particular, in robotic devices.

Все алгоритмы режимов эксплуатации предполагаемого изобретения могут быт переведены простым образом на микропроцессорную форму исполнения.All algorithms of operating modes of the proposed invention can be translated into a microprocessor form of execution in a simple way.

Сопоставительный анализ показал, что разработанная система рулевого управления транспортного средства приводится в действие вручную или автоматически электрическими сигналами без применения механической силы.A comparative analysis showed that the developed vehicle steering system is actuated manually or automatically by electrical signals without the use of mechanical force.

Claims

The steering system of the vehicle, containing the steering wheel, two hydraulic cylinders with power pistons, a hydraulic pump, a reservoir with a working fluid connected to the hydraulic pump, a spool-hydraulic switch hydraulically connected to the hydraulic pump, hydraulic cylinders and a reservoir for the working fluid, an electric motor connected to the hydraulic pump, a device transmission of force from the hydraulic cylinders to the axles of the vehicle wheels, characterized in that the hydraulic cylinders are made in the form of a power hydraulic system in a single housing, contain pistons with power carriers, hydraulic seals at the outlet of the carriers from the cylinders, hydraulic shunts connecting the volumes of the hydraulic cylinders separated by the pistons and having differential pressure valves , input hydraulic lines with electromagnetic valves for locking, and are connected hydraulically by output volumes, and also connected by input volumes by means of an electromagnetic differential bidirectional valve for unlocking, and magnetically controlled reed switches of the middle positions of the pistons and carriers with two pairs of normally open contacts each, in which the contacts are placed on the body , and the magnets are on the carriers,

at the same time, the spool-hydraulic switch is made of an axisymmetric shape with a cylindrical piston with two sector channels on the side surface and a housing with four hydraulic lines connecting the spool-hydraulic switch with a reservoir for working fluid, with a hydraulic pump and with hydraulic cylinder inputs,

at the same time, the reservoir for the working fluid contains an emergency valve and an outlet differential valve,

at the same time, the hydraulic pump has a second outlet connected by a return hydraulic line to a reservoir for the working fluid, on which it contains an electromagnetic differential valve for unlocking with adjustable hydraulic resistance, while the electric motor is made according to the type with direct current supply, with parallel excitation, with a ballast resistor,

at the same time, the steering wheel is made with a fixed base and with a swivel wheel and contains three magnetically controlled reed switches for the position of the swivel wheel and the wheels of the vehicle: “straight ahead”, “turn right”, “turn left” with two pairs of normally open contacts each, a potentiometer with an average point, located on the base and with a slider on the rotary wheel, connected to the excitation winding circuit of the electric motor in series with the contacts of the reed switches for the position of the steering wheel, a push-button electrical contact for controlling the electromagnetic valves and fixing the position of the carriers of the hydraulic cylinders and vehicle wheels, a mechanical lock for the position of the steering rotary wheel on any angle of rotation and the return mechanism of the swivel wheel to the “straight ahead” position,

and additionally contains

a gear rack and pinion wheel pair fixed by a wheel to the piston of the spool-hydraulic switch,

traction relay with three windings and one core connected to the rack of the gear pair,

three switching relays with normally open contacts connected in series in the power circuit of the three windings of the traction relay, and with windings connected in series with the contacts of the steering wheel position reed switches,

three reed switches for the position of the traction relay core with normally closed contacts connected in the power supply circuit of the relay for turning on the windings of the traction relay, while the middle position reed switch additionally contains normally closed contacts connected to the power circuit of the excitation winding of the electric motor, normally closed contacts connected to the switching circuit of the ballast resistor , normally closed contacts connected to the power supply circuit of the hydraulic pump solenoid valve winding and normally open contacts connected to the power supply circuit of the return relay winding,

the piston return relay and drove to the middle position, and the vehicle wheels to the “straight” position, containing normally closed contacts connected to the power circuit of the relay for turning on the middle winding of the traction relay, normally open contacts connected to the power circuit of the right and left windings of the traction relay through normally open contacts of the reed switches of the left and right carriers of the hydraulic cylinders, respectively, normally open self-holding contacts connected in series to the power supply circuit of their own winding in parallel with the normally open contacts of the reed switch of the middle position of the traction relay and in series with the contacts of the reed switches of the middle position of the carrier of the hydraulic cylinders connected in parallel,

as well as a relay for switching on electromagnetic valves, containing normally open contacts connected to the power supply circuit of electromagnetic valves at the inputs of hydraulic cylinders and between cylinders, and normally closed contacts connected to the power supply circuit of the electromagnetic valve of the electric motor in parallel with the contacts of the reed switch of the middle position of the traction relay,

at the same time, the carriers of the hydraulic system are connected to the device for transmitting force from the hydraulic cylinders to the axles of the vehicle wheels.