СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТОМ КОЛЕС ЗАДНЕЙ ОСИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к задней поворотной оси грузового транспортного средства.
Известна система рулевого управления транспортного средства со всеми управляемыми колесами, содержащая рулевую трапецию передних управляемых колес, связанную с рулевым механизмом, рулевую трапецию задних управляемых колес с гидравлическим приводом, связанную с рулевым механизмом через насос-дозатор. Гидрораспределитель управления поворотом задних управляемых колес содержит дополнительную секцию. Гидравлический привод управления поворотом задних управляемых колес имеет гидрораспределитель автоматического возврата задних управляемых колес в нейтральное положение, корпус которого жестко связан через рычаг с рулевой трапецией задних управляемых колес, а золотник - с пружинным демпфером (см. патент №RU 2240943, МПК B62D 7/14, опубл. 27.11.2004 г.).
Недостатком известного технического решения является невозможность блокирования колес задней оси.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является рулевое управление колесного транспортного средства, содержащее основной четырехлинейный трехпозиционный распределитель рулевого управления, двумя линиями гидравлически соединенный с насосом и баком и посредством двух других гидролиний - с полостями исполнительного гидроцилиндра, кинематически связанного с передними управляемыми колесами с одной стороны и полостями исполнительного гидроцилиндра, кинематически связанного с задними управляемыми колесами и со стабилизатором нейтрального положения задних управляемых колес с другой, рулевое управление снабжено четырехлинейным трехпозиционным вспомогательным распределителем с открытой нейтралью, управляемым датчиком угла поворота рулевого колеса и стабилизатором нейтрального положения задних управляемых колес, вспомогательный распределитель первой гидролинией через основной распределитель соединен с насосом, второй - с баком, а третьей и четвертой - с штоковой и поршневой полостями исполнительного гидроцилиндра задних управляемых колес соответственно, при этом вторая гидролиния вспомогательного распределителя через открытую нейтраль соединена с его четвертой гидролинией, а первая - с третьей, а в двух других позициях вспомогательного распределителя полости исполнительного гидроцилиндра задних управляемых колес через основной распределитель соединены с насосом и баком для обеспечения возможности изменения направления поворота задних управляемых колес в противофазе с передними управляемыми колесами (см. патент №RU 2157774, МПК B62D 5/06, опубл. 20.10.2000 г.).
Недостатками известного технического решения являются невозможность блокирования колес задней оси; невозможность управления максимальным углом поворота в зависимости от угла поворота колес передней оси и скорости движения транспортного средства, что влияет на безопасность движения и невозможность обеспечения синхронности поворота колес передней и задней осей, что может повлиять на маневренность транспортного средства.
Была поставлена задача, повысить эксплуатационные качества системы управления поворотом колес задней оси транспортного средства.
Технический результат совпадает с поставленной задачей и достигается тем, что в системе управления поворотом колес задней оси транспортного средства, содержащей четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель, гидравлически соединенный двумя линиями с насосом и баком, и двумя другими линиями - с полостями исполнительного гидроцилиндра, механически связанного с управляемыми колесами задней оси, датчик угла поворота колес передней оси и систему центрирования колес задней оси, четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель выполнен пропорциональным с электроуправлением, исполнительный гидроцилиндр - сдвоенным, а система центрирования колес задней оси образована дополнительным гидрораспределителем с гидрозамками и гидропневмоаккумулятором, кроме того система снабжена датчиком угла поворота колес задней оси и устройством блокирования колес задней оси, выполненным в виде гидрозамков.
Исполнение четырехлинейного трехпозиционного гидрораспределителя пропорциональным с электроуправлением обеспечило плавное регулирование величины подаваемого в исполнительный гидроцилиндр расхода жидкости, а наличие датчика угла поворота колес задней оси позволило повысить точность регулирования за счет обратной связи управления, что позволяет улучшить работу гидравлической системы и повысить ее долговечность, увеличить степень безопасности системы, снизить величину внутренних утечек, улучшить работу всех компонентов системы и повышает точность и удобство управления транспортным средством в эксплуатации.
Выполнение исполнительного гидроцилиндра сдвоенным обеспечило центрирование и блокирование колес задней оси только гидравлической энергией, без использования дополнительных механических элементов.
Образование системы центрирования колес задней оси дополнительным гидрораспределителем с гидрозамками и гидропневмоаккумулятором позволило упростить систему электронного управления, снизить энергопотребление процесса центрирования и повысить надежность системы управления.
Наличие датчика угла поворота колес задней оси позволило отслеживать фактический угол поворота колес задней оси и корректировать контроллером для обеспечения заданной пропорциональности углов поворота колес передней и задней осей при различных скоростях движения транспортного средства.
Наличие гидрозамков, обеспечивающих блокирование колес задней оси, также позволило упростить систему электронного управления и повысить надежность системы управления.
Все вышеперечисленные признаки в совокупности позволили повысить эксплуатационные качества системы управления поворотом колес задней оси транспортного средства.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Заявляемая полезная модель поясняется схемой системы управления поворотом колес задней оси транспортного средства.
Система управления поворотом колес задней оси транспортного средства содержит гидравлический привод управления колесами задней оси, состоящий из насоса 1, бака 2 рабочей жидкости, четырехлинейного трехпозиционного гидрораспределителя 3, исполнительного гидроцилиндра 4, рулевой трапеции колес 5 задней оси, системы центрирования и устройства блокирования колес 5 задней оси.
Система управления является электронной и образована контроллером (не показан), управляющим электродвигателем 6 насоса 1, гидрораспределителями 3, 7, 8, датчиками 9, 10 угла поворота колес передней и задней осей соответственно, датчиком 11 давления, датчиком температуры (не показан) и датчиком скорости транспортного средства (не показан).
Четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель 3 выполнен пропорциональным с электромагнитным управлением и гидравлически соединен первой линией с гидравлическим насосом 1 через напорный фильтр 12 и обратный клапан 13. Насос 1, в свою очередь, гидравлически связан с баком 2. Второй линией трехпозиционный пропорциональный гидрораспределитель 3 гидравлически соединен с гидравлическим баком 2 через сливной фильтр 14 с обратным клапаном, третьей линией - через гидрозамки 15 с поршневыми полостями исполнительного гидроцилиндра 4, а четвертой линией - через гидрозамки 15 со штоковыми полостями исполнительного гидроцилиндра 4.
Исполнительный гидроцилиндр 4 выполнен сдвоенным, и содержит два цилиндра со штоками, которые соединены при помощи соединительного корпуса. Исполнительный гидроцилиндр 4 механически связан с колес 5 задней оси через рулевую трапецию.
Система центрирования колес 5 задней оси образована дополнительным четырехлинейным двухпозиционным гидрораспределителем 7 с гидрозамками 16 и гидропневмоаккумулятором 17. Гидрозамки 15 и 16 служат для запирания полостей испольнительного гидроцилиндра 4, тем самым обеспечивая блокирование колес 5 задней оси.
Система управления поворотом колес задней оси транспортного средства работает следующим образом.
При прямолинейном движении транспортного средства и в диапазоне угла поворота управляемых колес передней оси до заданного диапазона нечувствительности ±2°, контроллер не формирует управляющий сигнал на электромагниты пропорционального гидрораспределителя 3 и исполнительный гидроцилиндр 4 находится в нейтральном положении. Это обеспечивает прямолинейное движение и синфазный с колесами передней оси поворот колес 5 задней оси.
При повороте рулевого колеса (не показано) и осуществлении поворота колес передней оси на угол больше заданного диапазона нечувствительности ±2°, датчик 9 угла поворота колес передней оси формирует сигнал, поступающий на контроллер. При этом контроллер формирует управляющие сигналы на включение электродвигателя 6 насоса 1 и один из электромагнитов пропорционального гидрораспределителя 3, соответствующий направлению поворота колес передней оси транспортного средства. Пропорциональный гидрораспределитель 3 соединяет рабочие полости исполнительного гидроцилиндра 4 колес 5 задней оси с насосом 1 через обратный клапан 13 и напорный фильтр 12 и баком 2 таким образом, что колеса 5 задней оси меняют направление своего поворота, поворачиваются в противофазе с колесами передней оси до достижения заданного контроллером угла поворота, определяемого углом поворота колес передней оси и скоростью движения транспортного средства. Такой алгоритм поворота колес 5 задней оси обеспечивает необходимую по условиям безопасности устойчивость движения и маневренность транспортного средства.
Угловая скорость поворота колес передней оси определяет силу тока управляющего сигнала на электромагниты гидрораспределителя 3, что в свою очередь определяет расход жидкости подаваемой в исполнительный гидроцилиндр 4 поворота колес 5 задней оси и угловую скорость поворота колес 5 задней оси. Дроссельное регулирование расхода рабочей жидкости, подаваемой в исполнительный гидроцилиндр 4, обеспечивается за счет переливного клапана 18, предварительно настроенного на минимальное давление, требуемое для поворота колес 5 задней оси при максимальном сопротивлении дорожной поверхности с максимальной скоростью.
По выходному сигналу с датчика 10 осуществляется обратная связь управления поворотом колес 5 задней оси, в результате чего скорость и угол поворота колес 5 задней оси корректируются для обеспечения заданной пропорциональности углов поворота колес передней и задней осей при различных скоростях движения транспортного средства.
Прекращение процесса поворота колес передней оси обуславливает отсутствие выходного сигнала с датчика 9. Управляющий сигнал с электромагнита гидрораспределителя 3 и подается управляющий сигнал на гидрораспределитель 7, для разгрузки насоса 1, насос 1 отключается с, заданной в контроллере, задержкой по времени, что исключает частые пуски электродвигателя 6, снижающих его ресурс. При этом, в случае если насос 1 отключен, рабочая жидкость из гидропневмоаккумулятора 17 поступает в исполнительный гидроцилиндр 4, тем самым перемещая его штоки в нейтральное положение, обеспечивая возврат колес 5 задней оси в прямую направленность. Падение давления в линии ниже заданного значения, обуславливаемого недостаточностью объема гидропневмоаккумулятора 17 для прямолинейной установки колес 5, отслеживается датчиком давления 11. При этом контроллер формирует сигнал на включение насоса 1 и после достижения требуемого давления в системе управляющий сигнал с гидрораспределителя 7 снимается, происходит запирание полостей исполнительного гидроцилиндра 4 гидрозамками 15, 16 и фиксация колес 5 задней оси в прямой направленности. Для снижения потребляемой мощности при холостой работе насоса 1 подается управляющий сигнал на гидрораспределитель 8, соединяющий линию нагнетания с линией слива. Защиту пропорционального гидрораспределителя 3 от загрязнений, ведущих к снижению точности управления системы, обеспечивает напорный фильтр тонкой фильтрации 12.
Для обеспечения безопасности движения транспортного средства при его поворотах максимальный угол поворота колес 5 задней оси ограничивается в зависимости от скорости движения транспортного средства, индикатором которой служит сигнал с датчика скорости движения транспортного средства.
Изменение направления поворота колес передней оси приводит к процессу аналогичному описанному выше.
Заявляемая полезная модель направлена на повышение эксплуатационных качеств системы управления поворотом колес задней оси транспортного средства.