RU2160205C2 - Steering gear of vehicle with front and rear steerable wheels - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering; hydraulically controlled steering gears. SUBSTANCE: proposed steering gear has steering wheel mechanically coupled through steering mechanism with front wheel distributor housing. Front wheel distributor spool is hydraulically coupled with pump and steering hydraulic booster tank and front wheel slave hydraulic cylinder and is mechanically coupled with hydraulic cylinder rod and front wheel steering linkage. Rear wheel distributor housing is mechanically coupled with front wheel steering linkage, and its spool is hydraulically coupled with pump and steering hydraulic booster tank, and rear wheel slave hydraulic cylinder and is mechanically coupled with hydraulic cylinder rod and rear wheel steering linkage. Novelty in design of steering gear is use of Maltese cross mechanism consisting of two cranks with cogs and cross installed on axle immovably coupled with vehicle frame. Cranks are connected with front wheel steering linkage, and cross, with rear wheel steering linkage. EFFECT: improved rigidly of rear wheel steering linkage, simplified design of steering linkage providing control of angular velocity of turning of rear steerable wheels. 1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к рулевым управлениям транспортных средств с гидроприводом. The invention relates to transport machinery, in particular to the steering of vehicles with hydraulic drive.

Известно рулевое управление /А.С. СССР N 710854, МПК В 62 D 5/06, 1978/ транспортного средства со всеми управляемыми колесами, содержащее насос, бак, привод управления передними колесами, включающий рулевой механизм, кинематически связанный с рулевым колесом и гидравлически соединенный с насосом, баком и исполнительным гидроцилиндром передних управляемых колес, кинематически связанным с последними, и привод управления задними колесами, включающий гидравлический распределитель, соединенный с насосом, баком и исполнительным гидроцилиндром задних управляемых колес, кинематически связанный с последними. Кроме того, рулевой привод снабжен продольной рулевой тягой с двумя упорами, обеспечивающими запаздывание поворота задних управляемых колес относительно передних, необходимое для обеспечения устойчивости движения транспортного средства. В результате наличия свободного хода продольной тяги создается зона нечувствительности, в пределах которой на золотник гидравлического распределителя привода задних управляемых колес не будет подаваться управляющее воздействие. Положение задних колес в пределах этой зоны может стать неопределенным, зависящим от внешних условий. Для устранения этого недостатка система снабжена пружиной двустороннего действия и двумя двуплечими рычагами, удерживающими задние управляемые колеса в положении, соответствующем прямолинейному движению. The steering is known / A.C. USSR N 710854, IPC В 62 D 5/06, 1978 / of a vehicle with all steered wheels, comprising a pump, a tank, a front-wheel drive, including a steering gear, kinematically connected to the steering wheel and hydraulically connected to the pump, tank and executive hydraulic cylinder front steered wheels kinematically connected to the latter, and a rear wheel control drive including a hydraulic distributor connected to a pump, a tank and an actuating hydraulic cylinder of the rear steered wheels, kinematically associated with the latter. In addition, the steering drive is equipped with a longitudinal steering draft with two stops, which ensure the delay in turning the rear steered wheels relative to the front wheels, necessary to ensure the stability of the vehicle. As a result of the free-wheeling of the longitudinal thrust, a dead zone is created within which a control action will not be applied to the spool of the hydraulic distributor of the drive of the rear steered wheels. The position of the rear wheels within this zone may become uncertain, depending on external conditions. To eliminate this drawback, the system is equipped with a double-acting spring and two two-arm levers holding the rear steered wheels in a position corresponding to rectilinear movement.

Недостатками данного рулевого управления являются низкая жесткость рулевого привода, обусловленная наличием свободного хода в продольной рулевой тяге, что неблагоприятно влияет на управляемость и устойчивость движения транспортного средства, наличие зоны нечувствительности включения гидравлического распределителя привода задних управляемых колес и повышенное сопротивление повороту задних колес, обусловленное наличием пружины двустороннего действия. The disadvantages of this steering are the low stiffness of the steering drive due to the presence of free wheeling in the longitudinal steering draft, which adversely affects the controllability and stability of the vehicle, the deadband of the inclusion of the hydraulic distributor of the drive of the rear steered wheels and the increased resistance to rotation of the rear wheels due to the presence of a spring bilateral action.

Наиболее близким по технической сущности является рулевое управление /Патент РФ N 2059498, МПК В 62 D 7/14, 1996/ транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами, содержащее рулевое колесо, кинематически связанное через рулевой механизм с корпусом распределителя передних колес, золотник которого гидравлически связан с насосом и баком гидроусилителя, исполнительным гидроцилиндром передних колес и кинематически связан с штоком гидроцилиндра и рулевым приводом передних колес, с которым кинематически связан корпус распределителя задних колес, золотник которого гидравлически связан с насосом и баком гидроусилителя исполнительным гидроцилиндром задних колес и кинематически связан со штоком гидроцилиндра и рулевым приводом задних колес; редуктором, состоящим из корпуса, закрепленного на раме транспортного средства, ведущей и ведомой зубчатых реек, по крайней мере, одна из которых выполнена с переменных шагом, и соединенных с рулевыми приводами передних и задних управляемых колес соответственно и шестерней, установленной на оси в корпусе редуктора. Регулирование угловой скорости поворота задних управляемых колес осуществляется за счет переменного передаточного числа редуктора рулевого привода. The closest in technical essence is the steering / RF Patent N 2059498, IPC В 62 D 7/14, 1996 / of a vehicle with front and rear steered wheels, containing a steering wheel kinematically connected through the steering mechanism to the front wheel distributor housing, whose spool hydraulically connected to a pump and a hydraulic booster tank, an actuating hydraulic cylinder of the front wheels and kinematically connected to a hydraulic cylinder rod and a steering gear of the front wheels, to which the distributor housing is kinematically connected I am of the rear wheels, the spool of which is hydraulically connected to the pump and the hydraulic booster tank by the executive hydraulic cylinder of the rear wheels and kinematically connected to the hydraulic cylinder rod and the steering gear of the rear wheels; a gearbox consisting of a housing mounted on the frame of the vehicle, a driving and driven gear racks, at least one of which is made with variable pitch, and connected to the steering drives of the front and rear steered wheels, respectively, and a gear mounted on an axis in the gear housing . The angular speed of rotation of the rear steered wheels is controlled by the variable gear ratio of the steering gear reducer.

Недостатком данного рулевого управления является сложность конструкции редуктора рулевого привода, так как для нарезки зубьев реек с переменным шагом необходимо специальное оборудование. Кроме того, трудно обеспечить необходимую зависимость угла поворота задних управляемых колес от передних из-за конструкционных ограничений по степени изменения длины шага рейки. The disadvantage of this steering is the complexity of the design of the steering gear reducer, since special equipment is necessary for cutting the teeth of the racks with variable pitch. In addition, it is difficult to provide the necessary dependence of the angle of rotation of the rear steered wheels from the front due to structural restrictions on the degree of change in the length of the stride of the rack.

Изобретение направлено на повышение жесткости рулевого привода задних управляемых колес, упрощение конструкции рулевого привода, обеспечивающего регулирование угловой скорости поворота задних управляемых колес. The invention is aimed at increasing the stiffness of the steering wheel of the rear steered wheels, simplifying the design of the steering gear, providing control of the angular speed of rotation of the rear steered wheels.

Решение поставленной задачи достигается тем, что рулевое управление транспортного средства дополнительно снабжено мальтийским механизмом, состоящим из двух кривошипов с цевками и креста, установленных на осях, неподвижно связанных с рамой транспортного средства, причем кривошипы соединены с рулевым приводом передних колес, а крест - с рулевыми приводами задних колес. The solution to this problem is achieved by the fact that the steering system of the vehicle is additionally equipped with a Maltese mechanism, consisting of two cranks with pins and a cross mounted on axles fixedly connected to the frame of the vehicle, the cranks being connected to the steering gear of the front wheels and the cross to the steering rear wheel drive.

Заявляемая система отличается наличием дополнительно введенного элемента: мальтийским механизмом, состоящим из двух кривошипов с цевками и креста, установленных на осях, неподвижно связанных с рамой транспортного средства, и его связи с остальными элементами рулевого управления. Дополнительно введенный механизм, установленный в рулевом приводе задних управляемых колес, позволяет обеспечить запаздывание их поворота по отношению к передним без снижения жесткости рулевого привода по сравнению с прототипом, имеющим свободный ход, обеспечиваемый конструкцией рулевой тяги. Кроме того, отсутствие конструктивного свободного хода устраняет зону нечувствительности включения гидравлического распределителя задних колес, что в свою очередь исключает необходимость применения стабилизирующей пружины двустороннего действия, которая увеличивает сопротивление повороту задних управляемых колес. Это позволяет уменьшить непроизводительные затраты мощности насоса гидроусилителя. The inventive system is characterized by the presence of an additionally introduced element: the Maltese mechanism, which consists of two cranks with handles and a cross mounted on axles fixedly connected to the frame of the vehicle, and its connection with other steering elements. An additionally introduced mechanism installed in the steering wheel of the rear steered wheels allows delaying their rotation with respect to the front wheels without reducing the stiffness of the steering wheel in comparison with the prototype, which has free travel provided by the steering link design. In addition, the lack of constructive freewheel eliminates the deadband of the inclusion of the hydraulic distributor of the rear wheels, which in turn eliminates the need for a double-acting stabilizing spring, which increases the resistance to rotation of the rear steered wheels. This allows you to reduce unproductive power consumption of the power steering pump.

На чертеже представлена схема рулевого управления транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами. The drawing shows a diagram of the steering of a vehicle with front and rear steered wheels.

Рулевое управление транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами содержит рулевое колесо 3, кинематически связанное через рулевой механизм 2 с корпусом распределителя 4, золотник которого кинематически связан с исполнительным гидроцилиндром 1 и рулевым приводом передних управляемых колес, с которым кинематически связаны кривошипы мальтийского механизма 9, который через крест кинематически связан с корпусом распределителя 7 задних управляемых колес, золотник которого кинематически связан с исполнительным гидроцилиндром 6 и рулевым приводом задних управляемых колес. Кроме того, рулевое управление содержит насос 5, обеспечивающий подачу рабочей жидкости из бака 11 в распределители 4 и 7, гидравлически связанные с цилиндрами 1, 6 соответственно и баком 11 через фильтр 10. The steering of a vehicle with front and rear steered wheels comprises a steering wheel 3 kinematically connected via a steering mechanism 2 to a distributor housing 4, the spool of which is kinematically connected to an actuating hydraulic cylinder 1 and a steering drive of the front steered wheels, to which the cranks of the Maltese mechanism 9 are kinematically connected, which through the cross is kinematically connected to the distributor housing of the 7 rear steered wheels, whose spool is kinematically connected to the actuator 6 Indra and steering gear of rear steering wheels. In addition, the steering includes a pump 5, which supplies the working fluid from the tank 11 to the valves 4 and 7, hydraulically connected to the cylinders 1, 6, respectively, and the tank 11 through the filter 10.

Рулевое управление работает следующим образом. Steering works as follows.

При отсутствии управляющих воздействий на рулевое колесо и прямолинейном движении транспортного средства золотники распределителей 4 и 7 находятся в нейтральном положении, сообщая напорные магистрали насоса 5 со сливом. Фиксация креста мальтийского механизма в неподвижном положении при отсутствии управляющих воздействий осуществляется запирающими дугами b и d. In the absence of control actions on the steering wheel and the rectilinear movement of the vehicle, the spools of the valves 4 and 7 are in the neutral position, communicating the pressure lines of the pump 5 with a drain. Fixing the cross of the Maltese mechanism in a fixed position in the absence of control actions is carried out by locking arches b and d.

При повороте рулевого колеса 3 управляющее воздействие передается через рулевой механизм 2 распределителю 4, смещая его корпус относительно золотника, открывая доступ рабочей жидкости, закачиваемой из бака 11 насосом 5 к рабочим полостям гидроцилиндра 1. Одна из полостей гидроцилиндра 1 сообщается с напорной магистралью насоса, другая со сливом, в результате чего перемещается шток гидроцилиндра 1, вызывая поворот передних управляемых колес, перемещение золотника распределителя 4 и кривошипов механизма 9. Цевка одного из кривошипов (в зависимости от направления поворота) входит в зацепление с крестом механизма 9, вызывая его поворот относительно своей оси, что ведет к смещению корпуса распределителя 7 относительно его золотника, открывая доступ рабочей жидкости, закачиваемой из бака 11 насосом 5 к рабочим полостям гидроцилиндра 6. Одна из полостей гидроцилиндра 6 сообщается с напорной магистралью насоса, другая - со сливом, в результате чего перемещается шток гидроцилиндра 6, вызывая поворот задних управляемых колес и перемещение золотника распределителя 7, обеспечивая таким образом обратную связь по перемещению. When the steering wheel 3 is turned, the control action is transmitted through the steering mechanism 2 to the distributor 4, displacing its housing relative to the spool, opening up the access of the working fluid pumped from the tank 11 by the pump 5 to the working cavities of the hydraulic cylinder 1. One of the cavities of the hydraulic cylinder 1 communicates with the pressure line of the pump, the other with a drain, as a result of which the rod of the hydraulic cylinder 1 moves, causing the front steered wheels to rotate, the spool of the distributor 4 and the cranks of the mechanism 9 move. The yoke of one of the cranks (depending axes from the direction of rotation) engages the mechanism 9 with the cross, causing it to rotate about its axis, which leads to the displacement of the distributor housing 7 relative to its spool, allowing access of the working fluid pumped from the tank 11 by the pump 5 to the working cavities of the hydraulic cylinder 6. One of the cavities of the hydraulic cylinder 6 communicates with the pressure line of the pump, the other with the drain, as a result of which the rod of the hydraulic cylinder 6 moves, causing the rear steered wheels to rotate and the spool of the distributor 7 to move, thus providing basic feedback on moving.

Обеспечение плавного регулирования величины запаздывания поворота задних управляемых колес осуществляется за счет особенностей конструкции мальтийского механизма. Ensuring smooth regulation of the amount of delay in turning the rear steered wheels is carried out due to the design features of the Maltese mechanism.

Claims (1)

Рулевое управление транспортного средства с передними и задними управляемыми колесами, содержащее рулевое колесо, кинематически связанное через рулевой механизм с корпусом распределителя передних колес, золотник которого гидравлически связан с насосом и баком гидроусилителя, исполнительным гидроцилиндром передних колес и кинематически связан со штоком гидроцилиндра и рулевым приводом передних колес, с которым кинематически связан корпус распределителя задних колес, золотник которого гидравлически связан с насосом и баком гидроусилителя исполнительным гидроцилиндром задних колес и кинематически связан со штоком гидроцилиндра и рулевым приводом задних колес, отличающееся тем, что оно снабжено мальтийским механизмом, состоящим из двух кривошипов с цевками и креста, установленных на осях, неподвижно связанных с рамой транспортного средства, причем кривошипы соединены с рулевым приводом передних колес, а крест - с рулевыми приводами задних колес. Steering of a vehicle with front and rear steered wheels, comprising a steering wheel kinematically connected through a steering mechanism to the front wheel distributor housing, the spool of which is hydraulically connected to the pump and the hydraulic booster tank, the front hydraulic cylinder and kinematically connected to the hydraulic cylinder rod and the front steering wheel drive wheels to which the rear wheel distributor housing is kinematically connected, the spool of which is hydraulically connected to the pump and the hydraulic tank of the castor with an actuating hydraulic cylinder of the rear wheels and kinematically connected with the hydraulic cylinder rod and the steering gear of the rear wheels, characterized in that it is equipped with a Maltese mechanism consisting of two cranks with handles and a cross mounted on axles fixedly connected to the vehicle frame, and the cranks are connected to front-wheel drive, and the cross - with rear-wheel steering.