СИСТЕМА СЛЕДЯЩЕГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА ЗАДНЕГО УПРАВЛЯЕМОГО МОСТА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к рулевым приводам управления задней поворотной осью 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.).
Также известно 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 известных технических решении 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.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является система управления поворотом колес задней оси транспортного средства по патенту RU №171744, содержащая четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель, гидравлически соединенный двумя линиями с насосом и баком, и двумя другими линиями с полостями исполнительного гидроцилиндра, механически связанного с колесами задней оси, датчик угла поворота колес передней оси и систему центрирования колес задней оси, при этом четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель выполнен пропорциональным с электроуправлением, исполнительный гидроцилиндр выполнен 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.
Недостатком ближайшего аналога является низкая управляемость и маневренность транспортного средства в аварийных ситуациях, в том числе, связанных с отказом электронного управления гидроприводом заднего управляемого моста.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является улучшение технических характеристик повышенной проходимости, управляемости и маневренности посредством обеспечения устойчивости транспортного средства от опрокидывания при подруливании системы управления поворотом колес заднего управляемого моста, а также возможность выполнения принудительной установки и фиксации управляемых колес в ручном режиме.
Технический результат достигается тем, что система следящего гидравлического привода заднего управляемого моста транспортного средства содержит принудительную систему установки и фиксации колес в положение «прямо», образованную дополнительными гидрораспределителями дискретного управления, а также возможностью принудительного управления поворотом управляемых задних колес в ручном режиме.
Заявляемое техническое решение поясняется схемой следящего гидравлического привода моста транспортного средства (Фиг. 1).
Система следящего гидравлического привода заднего управляемого моста транспортного средства содержит насос 1, бак 2 рабочей жидкости, гидрораспределитель напорной магистрали 3 с разгрузочным гидроклапаном 4, четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель 5, исполнительный гидроцилиндр 6, рулевой трапеции колес 7 заднего моста, систему центрирования, принудительной установки и фиксации колес 7 заднего управляемого моста транспортного средства в положении «прямо».
Система принудительной установки и фиксации задних колес 7 управляемого моста образована дополнительными дискретными четырехлинейными двухпозиционными гидрораспределителями 8, 9, и двухлинейными двухпозиционными гидрораспределителями 10, 11, которые служат для запирания полостей исполнительного гидроцилиндра 6, тем самым обеспечивая блокирование колес 7 заднего моста.
Четырехлинейный трехпозиционный золотниковый гидрораспределитель 5, выполненный в пятикамерном корпусе с пропорциональным ШИМ управлением, гидравлически соединен двумя линиями с гидрораспределителем напорной магистрали 3 и баком 2 и двумя другими линиями с полостями исполнительного гидроцилиндра 6, механически связанного с колесами задней оси 7.
Исполнительный гидроцилиндр 6 выполнен в одном корпусе, конструктивно состоит из двух симметрично расположенных гидроцилиндров с двумя независимыми штоками, что позволяет обеспечить установку и фиксацию управляемых колес в положение «прямо» заднего моста за счет только гидравлической системы, без использования дополнительных механических элементов.
Система следящего гидравлического привода моста транспортного средства является электронной и содержит электронный контроллер (не показан), обрабатывающий значения датчика угловой скорости поворота руля 12, датчиков угла поворота колес переднего 13 и заднего 14 моста, датчиков температуры и датчиков давления подающей гидравлической магистрали (не показаны), датчиков скорости транспортного средства (не показан) и управляющий коробкой отбора мощности 15 (КОМ), приводящей в работу насос 1, и гидрораспределителями 8, 5, 9, 10, 11. Дополнительные гидрораспределители 8, 9, 10, 11 входят в систему ручного управления полноприводным управляемым задним мостом, с максимально возможным углом поворота колес, что повысило управляемость и маневренность при движении автомобиля задним ходом, а также сократила угол разворота автомобиля.
Датчик 12 угла поворота рулевого колеса, а также датчики угла поворота колес переднего и заднего мостов 13, 14 позволяют отслеживать фактические углы и угловую скорость поворота, тем самым обеспечивать с помощью контроллера заданный угол и скорость поворота задних колес согласно запрограммированного алгоритма.
Система следящего гидравлического привода заднего управляемого моста работает следующим образом.
Автоматическое пропорциональное управление задним управляемым мостом осуществляется контроллером, в соответствии с условиями графика отношения углов поворота колес и скорости автомобиля. При прямолинейном движении транспортного средства в пределах угла поворота передних колес 19, до ±5°, колеса заднего управляемого моста заблокированы в положении «прямо».
При повороте руля, обеспечивающего превышение угла поворота передних колес выше ±5°, контроллер подает управляющие сигналы на включение коробки отбора мощности 15 и гидрораспределитель напорной магистрали 3, открывающий подачу рабочей жидкости от гидробака 2 с помощью насоса 1 через фильтр напорный 16 на управляющие гидрораспределители 8, 5, 9. При этом датчик угловой скорости 12 рулевого колеса определяет значения направления, угловой скорости и угла поворота передних колес. Эти значения являются важной составляющей для ПИД регулятора контроллера, формирующего на выходе ШИМ управление пропорциональным гидрораспределителем 5 с двумя электромагнитными клапанами, который регулирует скорость заполнения полостей исполнительного гидроцилиндра 6 для обеспечения заданного угла и скорости поворота колес 7 заднего моста, на заданный угол и направление согласно заданного алгоритма, и отслеживается датчиком угла поворота заднего моста 14.
Пропорциональный гидрораспределитель 5 управляет потоками насыщения полостей исполнительного гидроцилиндра 6, механически связанным с колесами заднего управляемого моста, соединяя их с напорной магистралью, образованной насосом 1, обратным клапаном 17, гидрораспределителем 5, напорным фильтром 16, баком 2 и сливной магистралью через сливной фильтр 18 в бак 2.
Пропорциональный гидрораспределитель 5, соединяющий рабочие полости исполнительного гидроцилиндра 6 заднего управляемого моста с напорной магистралью, образованной насосом 1, обратным клапаном 17, гидрораспределителем 3, напорным фильтром 16, баком 2, и сливной магистралью через сливной фильтр 18 в бак, управляет потоками насыщения полостей исполнительного гидроцилиндра 6, механически связанным с рулевой трапецией заднего управляемого моста, таким образом, что колеса 7 заднего управляемого моста меняют направление своего поворота, и поворачиваются в противофазе с колесами переднего моста 19, до достижения заданного угла поворота, рассчитанного контроллером согласно заданного алгоритма в зависимости от угла поворота колес переднего моста 19, и скорости движения транспортного средства. Такой алгоритм поворота колес 7 заднего моста обеспечивает необходимую проходимость, управляемость и маневренность, а также устойчивость транспортного средства, предотвращая опрокидывание.
Скорость угла поворота и направление передних колес определяется датчиком угловой скорости рулевого колеса. Обработав эти данные, контролер выдает управляющий сигнал насыщения обмотки электромагнита требуемого электроклапана гидрораспределителя 5, который в свою очередь подает требуемый объем потока рабочей жидкости, в исполнительный гидроцилиндр 6 поворота колес 7 заднего управляемого моста, задавая при этом их угловую скорость поворота.
Регулирование необходимого давления и расхода рабочей жидкости, подаваемой в исполнительный гидроцилиндр 6, обеспечивается за счет разгрузочного гидроклапана 4, предварительно настроенного на отсечку превышения давления, требуемого для поворота колес 7 заднего управляемого моста с целью обеспечения заданной скорости поворота колес 7, даже при максимальном сопротивлении сложного грунта дороги.
При нахождении датчика угла поворота переднего моста в пределах угла диапазона нечувствительности ±5°, золотник гидрораспределителя 5, контроллером устанавливается в нейтральном положении, при этом отсекая полости подачи и слива, а также запирает рабочие полости исполнительного гидроцилиндра 6, блокируя их в закрытом состоянии. Также контроллер отключает гидрораспределитель 3, при этом отсекая полость подачи рабочей жидкости в пропорциональный гидрораспределитель 5, перераспределяя поток рабочей жидкости от насоса 1 на слив в бак 2, и с небольшой задержкой по времени отключает клапан КОМ 15, для повышения ресурса шестеренного насоса 1.
Если в движении автомобиля при автоматическом управлении системой гидравлического привода заднего управляемого моста произойдет сбой электронной системы управления (обрыв датчик скорости, датчика давления, датчиков углов поворота колес, и т.д.), срабатывает аварийная система принудительной установки и фиксации управляемых колес в положение прямо заднего управляемого моста. Что снижает риск и повышает безопасность управления транспортного средства с задним управляемым мостом.
Система принудительной установки и фиксации управляемых колес в положение прямо заднего управляемого моста работает следующим образом. Контроллер включает коробку отбора мощности 15, приводящую в работу насос 1, создающего давление в напорной магистрали. Также одновременно с электроклапаном КОМ 15 контроллер включает гидрораспределитель 3, который переключает напорную магистраль через обратный клапан 17 на гидрораспределители 8, 9, 10, 11, которые устанавливают штоки исполнительного гидроцилиндра 6 в такое положение (шток А втянут полностью, шток В полностью выдвинут), которое обеспечивает установку положения колес заднего моста в положение прямо. При достижении заданного показания датчика давления напорной магистрали, что свидетельствует установки штоков в нужное положение, или через 7 секунд (в случае неисправности датчика давления) контроллер выключает гидрораспределители 8, 9, 10, 11, которые запирают полости наполнения гидроцилиндра 6, тем самым блокируя гидроцилиндр 6 в таком положении. В данной гидравлической схеме реализован ручной режим управления принудительной установки и фиксации колес заднего управляемого моста в положении «прямо» с участием и без участия контроллера посредством электрических переключателей управления: «ручное управление», «влево», «вправо», «прямо».