Система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины

Авторы патента:

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в тракторах, самоходных машинах, полугусеничных тягачах и транспортерах.

Технический результат полезной модели направлен на снижение габаритных и массовых показателей колесно-гусеничной машины и увеличение полезного кузовного объема, что имеет существенное значение для высокомобильной машины, а также повышение надежности работы системы курсового управления за счет упрощения ее конструкции.

Технический результат достигается тем, что система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины, содержащая рулевое управление колесного движителя, обеспечивающее с помощью системы тяг и рычагов оппозитный поворот управляемых колес, и механизм поворота гусеничного движителя, выполненный виде высокомоментных электродвигателей постоянного тока, установленных на каждой из полуосей привода ведущих колес гусеничного движителя, причем якорь встроен в полуось, а статор - в кожух полуоси моста, при этом командный элемент устройства регулирования величины тормозного момента электродвигателей соединен с тягой рулевого привода управляемых колес таким образом, что изменение значения тормозного момента при повороте машины пропорционально углам поворота управляемых колес.

Известна самоходная машина, содержащая двигатель, соединенный через коробку передач и раздаточную коробку с механизмом поворота, выполненным в виде двойного дифференциала, фрикционного вариатора, связанного со второй полуосевой шестерней дифференциала, соединенного с рулевым колесом, и маломоментного фрикциона на водиле дифференциала [Авторское свидетельство СССР №1311954, МПК В60К 41/28, 1987].

Недостатком данной конструкции является большие потери мощности в тормозных фрикционах при повороте, относительно малый КПД вследствие большого скольжения между дисками вариатора, узкий диапазон регулирования радиусов поворота из-за малого диапазона изменения передаточных чисел дискового фрикционного вариатора. Кроме того, практически постоянная работа фрикционов при движении по бездорожью приводит к преждевременному выходу из строя данных механизмов и снижению надежности конструкции, а импульсный режим поддержания заданной кривизны траектории движения приводит к дополнительным нагрузкам на элементы трансмиссии.

Известен механизм поворота гусеничной машины, содержащий механическую систему рулевого управления с бортовыми фрикционами и установленную параллельно ей электронную систему, состоящую из датчика угла поворота рулевого вала, цифрового спидометра, устанавливающего линейную скорость транспортного средства, блока управления, определяющего радиус поворота транспортного средства при движении и выдающего от аккумулятора и генератора подзарядки требуемый ток разной полярности, но одинакового значения на исполнительные механизмы в виде высокомоментных

электродвигателей постоянного тока, замедляющих или ускоряющих тяговый момент, распределяемый от двигателя мостовым дифференциалом, установленных на каждой из полуосей мостов транспортного средства, причем якорь встроен в полуось, а статор - в кожух полуоси моста, а последовательно им включены нормально замкнутые электромагнитные муфты [Патент РФ №2279370, МПК В62D 11/18, 2005].

Недостатком данной конструкции является то, что при использовании комбинированного (например, колесно-гусеничного) движителя ухудшается управляемость машины, поскольку не обеспечивается кинематически согласованная работа различных элементов движения (колес и гусениц) при их одновременном использовании в процессе движения по криволинейной траектории, а также низкая надежность работы системы управления курсовым движением вследствие наличия большого количества электронных элементов блоков управления (датчика угла поворота рулевого вала, цифрового спидометра, электромагнитных муфт и т.п.).

Наиболее близким технических решением, выбранным в качестве прототипа, является самоходная машина с комбинированным движителем, содержащая двигатель, связанный через коробку передач и раздаточную коробку с колесным и гусеничным движителями, при этом привод гусеничного движителя дополнительно снабжен гидрообъемным механизмом поворота, включающим в себя регулируемый гидронасос, гидромотор, связанный с солнечными шестернями левого и правого суммирующих планетарных рядов, причем устройство регулирования подачи гидронасоса имеет кинематическую связь с тягой рулевого привода управляемых колес [Патент РФ №2297355, МПК В62D 11/24, 2006].

Недостатком данной конструкции является наличие сложных, громоздких и дорогостоящих агрегатов и узлов (гидрообъемного механизма поворота и суммирующих планетарных рядов), уменьшающих полезный объем кузова машины, снижающих надежность работы системы управления курсовым движением и увеличивающих габариты и массу транспортного средства.

Отличительными признаками от прототипа является то, что командный элемент устройства регулирования величины тормозного момента электродвигателей соединен с тягой рулевого привода управляемых колес таким образом, что изменение значения тормозного момента при повороте машины пропорционально углам поворота управляемых колес.

На рисунке представлена система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины.

Система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины включает рулевое колесо 1 с рулевой колонкой, рулевой механизм 2, соединенный через сошку рулевого привода с продольной рулевой тягой 3, управляющей перемещением поперечных рулевых тяг 4 и 5, внутри которых установлены корпусы золотников распределительных устройств 6 и 7, соединенные трубопроводами 8 и 9 с насосом 10, закачивающим рабочую жидкость

из бака 11. Золотники 6 и 7 в зависимости от своего положения управляют потоком жидкости, направляя его в ту или иную полость силовых цилиндров 12 и 13, штоки которых через рычаги 14 соединены с управляемыми колесами и с поперечными тягами задней 15 и передней 16 рулевых трапеций. В тоже время продольная рулевая тяга 3 кинематически связанна с тягой 17 управления командным элементом 18 устройства регулирования величины тормозного момента 19 электродвигателей постоянного тока 20 и 21, якори которых встроены в полуоси 22 и 23, обеспечивающие передачу крутящего момента от дифференциала 24 через бортовые передачи 25 на ведущие колеса гусеничного движителя 26.

Система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины работает следующим образом. В нейтральном положении рулевого колеса, соответствующем прямолинейному движению машины, крутящий момент от тягового двигателя через коробку передач, раздаточную коробку поступает на корпус дифференциала 24, обеспечивая вращения валов 22 и 23 привода солнечных шестерен бортовых передач 25 и, соответственно, ведущих колес 26 левого и правого бортов, с одинаковой скоростью.

При этом командный элемент 18 устройства регулирования величины тормозного момента 19 электродвигателей 20 и 21 находится в нейтральном положении, исключающем подачу тока от источника электрической энергии (АКБ или генератора) на соответствующие обмотки электродвигателей 20 и 21. В результате обе полуоси 22 и 23, в которые встроены якори электродвигателей 20 и 21, не испытывают сопротивления вращению вследствие отсутствия тормозного момента и вращаются с одинаковой угловой скоростью,

При воздействии водителя на рулевое колесо 1, рулевой механизм 2 через сошку рулевого привода и продольную рулевую тягу 3 вызывает смещение поперечных рулевых тяг 4 и 5 соответственно передней и задней управляемых осей с установленными в них корпусами золотников 6 и 7. При этом золотники, смещаясь в осевом направлении, обеспечивают подачу рабочей жидкости из бака 11 через насос 10 в те или иные полости гидравлических

силовых цилиндров 12 и 13, что приводит к повороту управляемых колес.

В то же время перемещение продольной тяги 3 рулевого привода через жестко связанную с ней тягу 17 вызывает изменение положения командного элемента 18, при перемещении которого замыкается цепь подачи тока от источника электрической энергии на обмотку соответствующего электродвигателя (левого или правого, в зависимости от направления поворота рулевого колеса) и создается тормозной момент, в результате чего частота вращения отстающей (внутренней по отношению к центру поворота) гусеницы уменьшается пропорционально углам поворота управляемых колес.

При этом частота вращения другой полуоси привода гусеничного движителя противоположенного борта за счет свойств симметричного конического дифференциала 24 увеличивается, обеспечивая разницу скоростей вращения гусениц, необходимую для осуществления поворота с радиусом, определяемым углами поворота управляемых колес передней и задней осей.

Таким образом, обеспечивается согласованный поворот колесно-гусеничной машины путем совместной реализации колесной и бортовой схем поворота при уменьшении габаритных и массовых показателей машины и увеличении ее полезного кузовного объема, а также повышение надежности работы системы управления курсовым движением за счет упрощения ее конструкции.

Система управления курсовым движением колесно-гусеничной машины, содержащая рулевое управление колесного движителя, обеспечивающее с помощью системы тяг и рычагов оппозитный поворот управляемых колес, и механизм поворота гусеничного движителя, выполненный виде высокомоментных электродвигателей постоянного тока, установленных на каждой из полуосей привода ведущих колес гусеничного движителя, причем якорь встроен в полуось, а статор - в кожух полуоси моста, отличающаяся тем, что командный элемент устройства регулирования величины тормозного момента электродвигателей соединен с тягой рулевого привода управляемых колес таким образом, что изменение значения тормозного момента при повороте машины пропорционально углам поворота управляемых колес.