Рулевая система поворота транспортного средства

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в гидравлических системах рулевого управления транспортных средств.
Известна система рулевого управления транспортного средства со всеми управляемыми колесами [патент на полезную модель РФ № 216863 U1, B62D 7/14, 04.10.2022, Бюл. № 28], содержащая рулевые трапеции переднего и заднего мостов, гидробак, гидронасос, два электродвигателя, два гидроцилиндра с электромеханическими приводами, преобразователи углового положения в цифровой код вала рулевого механизма и вала механизма управления задними управляемыми колесами, выполненные на основе кода Грея, цифровым компаратором величин, согласно полезной модели система снабжена преобразователем угла поворота механизма управления передними управляемыми колесами в цифровой код, выполненным на основе кода Грея и переключателем входов в цифровой компаратор с возможностью переключения сигнала между исполнительными механизмами передних и задних колес, при этом поворот передних и задних колес может осуществляться по различным закономерностям в зависимости от поворота рулевого колеса.
Недостатком данной системы рулевого управления является низкая маневренность транспортного средства, так как нет возможности получения малых радиусов поворота транспортного средства из-за ограниченного количества режимов поворота его колес.
Наиболее близкой к заявленной рулевой системе является рулевая система поворота транспортного средства [патент РФ № 215945 U1 B62D 7/14, B62D 12/00, 11.01.2023, Бюл. № 2], содержащая рулевое колесо, рулевые трапеции передней и задней полурам, гидробак, гидронасос, гидроцилиндры изменения положения колес передней и задней полурам, гидроцилиндры поворота полурам, согласно полезной модели система снабжена датчиками углов поворота рулевого колеса, полурам, колес передней и задней полурам и четырьмя гидрораспределителями с электромеханическим приводом золотников.
Недостатки данной конструкции заключаются в сложности и дороговизне конструкции, в необходимости постоянно поддержания стабильного уровня питающего сигнала, в низкой надежности работы системы управления, так как при выходе из строя контроллера или сбое программного обеспечения происходит отказ всей системы, что может привести к потере управляемости и устойчивости транспортного средства и, в конечном итоге, к аварийной ситуации.
Задачей полезной модели является улучшение устойчивости и маневренности транспортного средства за счет применения взаимосвязанных способов поворота колес передней и задней полурам и полурам с различными функциональными зависимостями между углами поворота колес передней и задней полурам и полурам.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является улучшение устойчивости и маневренности транспортного средства за счет выбора необходимых режимов управления поворотом полурам и колес передней и задней полурам в функциональной зависимости между поочередным изменением углов поворота полурам и колес передней и задней полурам.
Технический результат достигается тем, что рулевая система поворота транспортного средства, содержащая рулевое колесо, гидроусилитель, гидробак, гидронасос, переднюю и заднюю полурамы, рулевые трапеции передней и задней полурам, гидроцилиндр изменения положения передних колес относительно передней полурамы, гидрораспределитель механизма управления поворотом передних колес с электромеханическим приводом золотника, преобразователь углового положения золотника гидрораспределителя механизма управления поворотом передних колес в цифровой код, выполненный на основе кода Грея, гидроцилиндр изменения положения задних колес относительно задней полурамы, гидрораспределитель механизма управления поворотом задних колес с электромеханическим приводом золотника, преобразователь углового положения золотника гидрораспределителя механизма управления поворотом задних колес в цифровой код, выполненный на основе кода Грея, гидроцилиндры поворота полурам относительно друг друга, цифровой компаратор величин, переключатель входов в цифровой компаратор с возможностью переключения сигнала между исполнительными механизмами полурам и рулевого управления колес передней и задней полурам, согласно полезной модели система снабжена пальцем соединения полурам, составляющим шлицевое соединение через проушину с задней полурамой и шарнирное соединение через проушину с передней полурамой и преобразователем угла поворота пальца соединения полурам в цифровой код, выполненным на основе кода Грея.
На фиг. 1 изображена схема рулевой системы поворота транспортного средства; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1; на фиг. 3 - блок-схема узла кодирования угла поворота; на фиг. 4 - варианты взаимного положения управляемых колес и полурам.
Заявляемая рулевая система поворота транспортного средства содержит рулевое колесо 1, гидроусилитель 2, гидронасос 3, гидробак рабочей жидкости 4, гидроцилиндр 5, гидрораспределитель 6 с электромеханическим приводом золотника 7, преобразователь 8 угла поворота золотника гидрораспределителя 6 в цифровой код, рулевую трапецию 9 для изменения положения передних колес относительно передней полурамы 10 и проушину 11 передней полурамы 10.
Рулевая система поворота транспортного средства содержит гидроцилиндр 12, гидрораспределитель 13 с электромеханическим приводом золотника 14, преобразователь 15 угла поворота золотника гидрораспределителя 13 в цифровой код, рулевую трапецию 16 для изменения положения задних колес относительно задней полурамы 17 и проушину 18 задней полурамы 17.
Рулевая система содержит гидроцилиндры 19 для изменения горизонтального положения полурам 10 и 17 относительно друг друга, вертикально установленный в проушины 11 и 18 палец 20 соединения полурам 10 и 17.
Рулевая система оборудована преобразователем 21 угла поворота вертикально установленного в проушины 11 и 18 пальца 20 соединения полурам 10 и 17 в цифровой код, цифровым компаратором величин 22 и переключателем входов 23 в цифровой компаратор величин 22.
Заявляемая рулевая система поворота транспортного средства предусматривает три варианта взаимного положения полурам и управляемых колес передней и задней полурам и работает следующим образом.
Вариант I.
Переключатель входов 23 находится в положении, обеспечивающем подачу сигнала на один из входов компаратора 22, при этом поворот полурам 10 и 17 относительно друг друга на угол γ является функцией угла поворота α рулевого колеса 1 , а положение передних колес относительно передней полурамы 10 находится в функциональной зависимости от положения полурам 10 и 17 относительно друг друга ; в этом случае канал гидрораспределителя 13, подающий рабочую жидкость к гидроцилиндру 12, закрыт, и задние колеса находятся в нейтральном положении относительно задней полурамы 17.
При вращении рулевого колеса 1 в ту или иную сторону на угол α полурамы 10 и 17 посредством гидроусилителя 2, гидронасоса 3, гидроцилиндров 19 поворачиваются на некоторый угол γ относительно друг друга. На тот же угол γ поворачивается вертикально установленный в проушины 11 и 18 полурам 10 и 17 палец 20 соединения полурам 10 и 17, имеющий шлицевое соединение с проушиной 18 и шарнирное - с проушиной 11.
Палец 20 соединения полурам 10 и 17 при вращении дает сигнал на установленный на его валу преобразователь 21 угла поворота пальца 20 в цифровой сигнал и на преобразователе 21 изменяется цифровой код. При этом цифровой код на преобразователе 8 угла поворота золотника гидрораспределителя 6 в цифровой код остается неизменным. Цифровой компаратор величин 22 сравнивает два цифровых кода с преобразователей 8 и 21, и определяет направление воздействия электромеханического привода 7 на золотник гидрораспределителя 6 - в какую сторону вращать.
Выходной сигнал компаратора 22 включает электродвигателя 7 и вращает его в необходимую сторону. Электродвигатель 7 поворачивает золотник гидрораспределителя 6 и одновременно установленный на нем вал преобразователя 8. Через открытые каналы гидрораспределителя 6 рабочая жидкость поступает в соответствующие полости гидроцилиндра 5 и рулевая трапеция 9 поворачивает передние колеса относительно передней полурамы 10. Вращение вала электродвигателя будет происходить до тех пор, пока цифровой компаратор величин 22 не определит равенство кодов с преобразователей 8 и 21. При равенстве кодов электродвигатель 7 остановится и прекратится поворот передних колес относительно передней полурамы 10.
Вариант II.
Переключатель входов 23 находится в положении, обеспечивающем подачу сигнала на один из входов компаратора 22, при этом поворот полурам 10 и 17 относительно друг друга на угол γ является функцией угла поворота α рулевого колеса 1 , а положение задних колес относительно задней полурамы 17 находится в функциональной зависимости от положения полурам 10 и 17 относительно друг друга ; в этом случае канал гидрораспределителя 6, подающий рабочую жидкость к гидроцилиндру 5, закрыт, и передние колеса находятся в нейтральном положении относительно передней полурамы 10.
При вращении рулевого колеса 1 в ту или иную сторону на угол α полурамы 10 и 17 посредством гидроусилителя 2, гидронасоса 3, гидроцилиндров 19 поворачиваются на некоторый угол γ относительно друг друга. На тот же угол γ поворачивается вертикально установленный в проушины 11 и 16 полурам 10 и 17 палец 20 соединения полурам 10 и 17, имеющий шлицевое соединение с проушиной 18 и шарнирное - с проушиной 11.
Палец 20 соединения полурам 10 и 17 при вращении дает сигнал на установленный на его валу преобразователь 21 угла поворота пальца 20 в цифровой сигнал и на преобразователе 21 изменяется цифровой код. При этом цифровой код на преобразователе 15 угла поворота золотника гидрораспределителя 13 в цифровой код остается неизменным. Цифровой компаратор величин 22 сравнивает два цифровых кода с преобразователей 15 и 21, и определяет направление воздействия электромеханического привода 14 на золотник гидрораспределителя 13 - в какую сторону вращать.
Выходной сигнал компаратора 22 включает электродвигатель 14 и вращает его в необходимую сторону. Электродвигатель 14 поворачивает золотник гидрораспределителя 13 и одновременно установленный на нем вал преобразователя 15. Через открытые каналы гидрораспределителя 13 рабочая жидкость поступает в соответствующие полости гидроцилиндра 12 и рулевая трапеция 16 поворачивает задние колеса относительно задней полурамы 17. Вращение вала электродвигателя будет происходить до тех пор, пока цифровой компаратор величин 22 не определит равенство кодов с преобразователей 15 и 21. При равенстве кодов электродвигатель 14 остановится и прекратится поворот задних колес относительно задней полурамы 17.
Вариант III.
При отключении переключателем входов 23 компаратора 22 поворот полурам 10 и 17 относительно друг друга на угол γ осуществляется гидросистемой посредством рулевого колеса 1, гидронасоса 4, гидроусилителя 3, гидроцилиндров 19 и является функцией угла поворота  рулевого колеса 1 ; в этом случае каналы гидрораспределителей 6 и 13, подающие рабочую жидкость к гидроцилиндрам 5 и 12, закрыт, и передние, задние колеса находятся в нейтральном положении относительно, соответственно, передней 10 и задней 17 полурам.
Таким образом, предлагаемая система рулевого управления позволяет получить различные варианты изменения положения колес и полурам, что значительно улучшает устойчивость и маневренность транспортного средства.