Сервопривод системы рулевого управления
Изобретение относится к области автомобилестроения и предназначено для использования в электромеханических системах рулевого управления транспортных средств повышенной проходимости и грузоподъемности. Сервопривод содержит датчик момента на рулевом колесе, последовательно соединенные элемент сравнения, регулятор тока и электродвигатель. Выход регулятора тока связан со входом измерителя фактического значения тока электродвигателя, выход которого подключен к первому входу элемента сравнения. При этом выход датчика момента через нелинейное звено соединен с пропорционально-интегральным регулятором, выход которого связан со вторым входом элемента сравнения и вторым входом нелинейного звена. Нелинейное звено включает в себя три параллельных канала и сумматор. Каждый канал содержит компаратор, усилительное звено и множительное устройство с двумя входами. В каждом канале выходы усилительного звена и компаратора соединены с соответствующими входами множительного устройства, входы всех усилительных звеньев соединены и являются входом нелинейного звена, выходы всех множительных устройств соединены со входами сумматора, выход которого является выходом нелинейного звена. Наличие трех каналов в нелинейном звене обеспечивает постоянство момента на руле независимо от текущих суммарных значений сил трения в рулевом механизме и момента сопротивления повороту управляемых колес со стороны дороги, преодолеваемых сервоприводом. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области автомобилестроения и предназначено для использования в электромеханических системах рулевого управления транспортных средств повышенной проходимости и грузоподъемности.
Известен сервопривод системы рулевого управления [1] с регулированием тока электродвигателя в соответствии с выходным сигналом блока задания, в котором сигнал с датчика момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу, преобразуется с коэффициентом передачи, изменяющимся в зависимости от скорости автомобиля. Недостатком этого сервопривода, наиболее заметным в случае его использования на автомобилях с высокой проходимостью и грузоподъемностью, является существование зависимости установившегося момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу, от текущих значений сил трения в рулевом механизме и момента сопротивления повороту управляемых колес, действующего на них со стороны дороги. Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого изобретения, является обеспечение удобства управления автомобилем с высокой проходимостью и грузоподъемностью за счет поддержания установившегося значения момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу, на заданном постоянном уровне, не зависящем от изменяющихся дорожных условий и технического состояния транспортного средства. Указанная задача решается тем, что в сервоприводе системы рулевого управления, содержащем датчик момента на рулевом колесе, последовательно соединенные элемент сравнения, регулятор тока и электродвигатель, в котором выход регулятора тока связан со входом измерителя фактического тока электродвигателя, выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, выход датчика момента через нелинейное звено соединен с пропорционально-интегральным регулятором, выход которого связан со вторым входом элемента сравнения и вторым входом нелинейности. Предусмотрено, что упомянутое нелинейное звено включает в себя три параллельных канала и сумматор, каждый канал содержит компаратор, усилительное звено и множительное устройство с двумя входами, причем в каждом указанном канале выходы усилительного звена и компаратора соединены с соответствующими входами множительного устройства, входы всех усилительных звеньев соединены и являются входом нелинейного звена, выходы всех множительных устройств соединены со входами сумматора, выход которого является выходом нелинейного звена, причем в первом канале усилительное звено имеет зону нечувствительности, равную заданному установившемуся значению момента, прикладываемому водителем к рулевому колесу, а передаточная характеристика компаратора такова, что единичный уровень на его выходе соответствует входному сигналу, абсолютное значение которого меньше установленного порога срабатывания, определяемого уровнем собственных шумов и дрейфа нуля схемы, во втором и третьем каналах усилительные звенья имеют линейные передаточные характеристики, смещенные по оси абсцисс на значение, равное указанной зоне нечувствительности, соответственно в положительную и отрицательную стороны, а передаточные характеристики компараторов таковы, что единичный уровень на выходе соответствует входному сигналу, большему положительного значения упомянутого порога срабатывания и меньшему отрицательного значения этого порога соответственно. На фиг. 1 изображена функциональная схема сервопривода системы рулевого управления, на которой: 1 - датчик момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу; 2 - нелинейное звено; 3 - пропорционально-интегральный регулятор; 4 - элемент сравнения; 5 - регулятор тока электродвигателя; 6 - электродвигатель сервопривода; 7 - измеритель фактического значения тока электродвигателя. На основе значения Т момента на руле, поступающего с датчика момента 1 через нелинейное звено 2 на пропорционально-интегральный регулятор 3, последний вырабатывает сигнал Iзад задания, с которым сравнивается сигнал Iос обратной связи, сформированный из текущего значения Iдв тока электродвигателя измерителем фактического значения тока электродвигателя 7. Полученная в устройстве сравнения 4 разность
11, 12, 13 - компоненты нелинейного звена, образующие три канала преобразования входного сигнала Т в выходной сигнал зад;
14, 15, 16 - компараторы;
17 - сумматор. Схема работает следующим образом. В исходном, нейтральном состоянии привода, соответствующем произвольному положению свободно отпущенного неподвижного рулевого колеса, момент Т = 0 и заданное значение тока электродвигателя Iзад = 0, при этом на выходе компаратора 14 сигнал Р14 = 1 и к пропорционально-интегральному регулятору 3 подключено усилительное звено 11. На выходах компараторов 15 и 16 сигналы Р15 = 0, Р16 = 0 и усилительные звенья 12 и 13 отключены. Пусть при повороте рулевого колеса в любую сторону от исходного свободного положения момент Т, развиваемый водителем, по абсолютной величине не превосходит заданного максимального значения Тмакс: |T|





Мmр - суммарный момент трения, преодолеваемый сервоприводом;
Т[1], Т- моменты, прикладываемые водителем к рулевому колесу в известном [1] и в предлагаемом сервоприводах соответственно. Диаграммы на фиг.3 показывают, что в режиме поворота колес на месте установившийся момент Т, прикладываемый водителем к рулевому колесу, в предлагаемом приводе остается постоянным независимо от текущих суммарных значений сил трения в рулевом механизме и момента сопротивления повороту управляемых колес со стороны дороги, преодолеваемых сервоприводом. На фиг. 4 показаны характеристики сравниваемых сервоприводов в режиме движения автомобиля, где Тбез привода, Т[1], Т - моменты, необходимые для удержания рулевого колеса в положении 90 градусов при различной скорости V движения автомобиля с системой управления без сервопривода, с приводом [1] и с предлагаемым сервоприводом соответственно. Из фиг.4 следует, что использование предлагаемого привода ограничивает максимальный момент на руле на заданном постоянном уровне в широком диапазоне скоростей движения автомобиля. На фиг. 5 и 6 представлены те же характеристики, что и на фиг.3 и 4, но полученные авторами на математической модели реальной системы рулевого управления автомобиля типа "джип". Литература
1. Пат. США 5659473, кл. В 62 D 5/04 от 19.08.97, Noro и др.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
Прежний патентообладатель:
ЗАО "МИГ-Инвестиции в промышленность"
(73) Патентообладатель:
Федеральный научно-производственный центр - закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "Энергия"
Договор № РД0002351 зарегистрирован 26.09.2005
Извещение опубликовано: 20.11.2005 БИ: 32/2005