устройство для соединения полурам сочлененного транспортного средства

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПОЛУРАМ СОЧЛЕНЕННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее установленные между полурамами горизонтальный и вертикальный шарниры, механизм блокировки горизонтального шарнира, выполненный в виде двух гидроцилиндров двухстороннего действия, корпуса которых кинематически связаны с одной, а штоки - с другой частями шарнира, золотниковый распределитель, соединенный посредством трубопроводов с полостями гидроцилиндров и источником текучей среды, два гидроцилиндра слежения и золотниковый механизм, выполненный в виде двух гидроцилиндров, корпуса которых торцами соединены с корпусами гидроцилиндров слежения, а их штоки шарнирно связаны с полурамами, причем одноименные полости гидроцилиндров слежения соединены магистралями, а их штоки шарнирно соединены с полурамами, при этом золотник распределителя кинематически связан с центробежным регулятором, грузы которого кинематически связаны с приводным валом трансмиссии сочлененного транспортного средства, причем вход золотникового распределителя соединен с выходом источника текучей среды и полостями гидроцилиндров механизма блокировки горизонтального шарнира, а два выхода золотникового распределителя соединены соответственно с надпоршневой и штоковой полостями гидроцилиндров слежения, отличающееся тем, что гидроцилиндры механизма блокировки горизонтального шарнира размещены в продольных, параллельных между собой плоскостях симметрично относительно продольной оси транспортного средства, расположены наклонно к вертикалям и связаны с частями горизонтального шарнира посредством сферических шарниров, причем шарнирное соединение, расположенное на прицепном звене, размещено ниже, чем шарнирное соединение, расположенное на моторном звене.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортным средствам, конкретно к устройствам для соединения полурам сочлененных транспортных средств.

Известно устройство для соединения полурам сочлененного транспортного средства, содержащее шарнирный орган, установленный между полурамами и состоящий из горизонтального (продольно-углового) и вертикального шарниров, а также механизм для блокировки горизонтального шарнира, корпус которого кинематически связан с одной, а шток - с другой частью горизонтального шарнира, при этом полости гидроцилиндра связаны с золотниковым распределителем текучей среды, корпус которого кинематически связан с одной, а золотник - с другой частью вертикального шарнира, при этом золотниковый распределитель текучей среды трубопроводом связан с источником давления.

Недостатком названного устройства является его низкая эффективность из-за невозможности автоматизирования блокировки продольного шарнира при повороте сочлененного транспортного средства в зависимости от скорости движения, что существенно снижает поперечную устойчивость транспортного средства, а также его средние скорости движения.

В изобретении по авторскому свидетельству N 1546331, которое принято за прототип, описано устройство для соединения полурам транспортного средства, содержащее шарнирный орган, установленный между полурамами и состоящий из горизонтального (продольно-углового) и вертикального шарниров, а также механизм для блокировки горизонтального шарнира, который выполнен в виде двух гидроцилиндров двухстороннего действия, корпусы которых кинематически связаны с одной, а штоки - с другой частью горизонтального шарнира, при этом полости гидроцилиндров гибкими трубопроводами связаны с золотниковыми устройствами, корпусы которых торцами соединены с полурамами сочлененного транспортного средства, причем одноименные полости гидроцилиндров соединены трубопроводами, при этом корпус одного из гидроцилиндров слежения соединен с корпусом золотникового распределителя текучей среды, золотник которого кинематически связан с центробежным регулятором, при этом грузы центробежного регулятора кинематически связаны с приводным валом трансмиссии транспортного средства, а золотниковый распределитель текучей среды трубопроводами связан с источником давления. Блокировка гидроцилиндров осуществляется в зависимости от скорости движения транспортного средства.

В заявке N 4955162/11(031368), ВАТТ, предлагается дополнительно к вышеназванному обеспечить автоматическое изменение угла между продольными осями полурам, соответствующее блокировке шарнира в зависимости от угловой скорости складывания звеньев.

Недостатком данных устройств является невозможность перераспределения вертикальных нагрузок по бортам транспортного средства, предотвращающих крен или опрокидывание грузового звена сочлененного транспортного средства, что снижает поперечную устойчивость транспортного средства, а также его средние скорости движения.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных свойств сочлененного транспортного средства путем обеспечения перераспределения вертикальных нагрузок на колеса разных бортов транспортного средства в зависимости от угла между продольными осями полурам после блокирования горизонтального шарнира.

Цель достигается тем, что гидроцилиндры блокирования горизонтального шарнира устанавливаются под углом к вертикальной оси сочлененного транспортного средства и параллельно его оси на сферических шарнирах, при этом шарнир на грузовом звене расположен ниже, чем шарнир на моторном звене. В результате при блокировании гидроцилиндров и дальнейшем увеличении угла складывания гидроцилиндр выступает в качестве жесткого рычага, кинематически связанного с моторным и грузовым звеньями, поэтому часть усилия складывающих гидроцилиндров расходуется на увеличение нагрузки на колесах внутреннего борта грузового звена.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: сферических шарниров крепления гидроцилиндров блокирования горизонтального шарнира.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими решениями показывает, что гидравлические цилиндры блокировки, устройства обеспечения автоматизации угла между продольными осями полурам (в плане), соответствующего блокированию горизонтального шарнира в зависимости от скорости движения и угловой скорости складывания звеньев, известны.

Однако установка гидравлических цилиндров блокирования горизонтального шарнира под углом к вертикальной оси сочлененного транспортного средства позволяет получить активный стабилизатор поперечной устойчивости, активность которого заключается в способности нагружать колеса внутреннего по отношению к центру поворота борта сочлененного транспортного средства, что позволяет повысить поперечную устойчивость сочлененного транспортного средства и увеличить средние скорости движения. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 представлена гидравлическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема расположения гидроцилиндров блокирования горизонтального шарнира, гидроцилиндров слежения, золотниковых устройств и гидроцилиндра управляющего относительно полурам сочлененного транспортного средства.

Передняя 1 и задняя 2 полурамы сочлененного транспортного средства соединены шарнирным органом 3, состоящим из горизонтального (продольно-углового) и вертикального шарниров. Устройство снабжено источником 4 давления, двумя золотниковыми устройствами 5, двумя гидроцилиндрами 6 слежения двухстороннего действия, золотниковыми распределителями 7 текучей среды, центробежным регулятором 8, управляющим гидроцилиндром 9, исполнительным гидроцилиндром 10 и двумя гидроцилиндрами 11 блокировки двухстороннего действия.

Каждое золотниковое устройство 5 имеет корпус 12, золотник 13, а также отверстия 14 в корпусе 12, которые соединены трубопроводами 15 с полостями одного из гидроцилиндров 11 блокировки.

Каждый гидроцилиндр 6 слежения имеет корпус 16, соединенный торцом с корпусом 12 золотникового устройства, и шток 17 с поршнем. Шток золотника 13 шарнирно соединен с одной частью, а шток 17 - с другой частью вертикального шарнира. Одноименные полости гидроцилиндров 6 слежения соединены трубопроводами 18.

Золотниковый распределитель 7 имеет корпус 19, в котором выполнены входной канал 20, связанный трубопроводом 21 с источником 4 давления, выходные каналы 22 и 23, соответственно соединяющие золотниковые полости 24 с подпоршневой 25 и надпоршневой 26 полостями гидроцилиндра 6 слежения, а также разгрузочные каналы 27, соединяющие полости 24 золотника 28 со сливным трубопроводом 29. Корпус 10 соединен с корпусом 16 одного из гидроцилиндров 6 слежения. С одной стороны золотника 28 размещается центробежный регулятор 8 и исполнительный гидроцилиндр 10.

Центробежный регулятор 8 имеет корпус 30, шарнирно связанный с одной из полурам сочлененного транспортного средства, а также грузы 31, укрепленные шарнирно на траверсе 32, которая кинематически связана с приводным валом трансмиссии с помощью ведущей 33 и ведомой 34 шестерен. Грузы 31, снабженные рычагами 35, опираются на упор 36 золотника 28 через шарикоподшипники 37, вследствие чего центробежные силы грузов 31, передаваемые рычагами 35 на упор 36, воспринимаются пружиной 38.

Корпус 39 каждого гидроцилиндра 11 блокировки имеет кинематическую связь с одной, а шток 40 - с другой частью горизонтального шарнира.

Гидроцилиндры 6 слежения и золотниковые устройства 5 соединены с полурамами сочлененного транспортного средства через шарниры 55 и 56.

Исполнительный гидроцилиндр 10 установлен на корпусе 19 центробежного регулятора 8, при этом поршень 64 связан с золотником 28 центробежного регулятора.

Гидроцилиндр 9 имеет корпус 41, шарнирно связанный с полурамой 2 грузового звена, и поршень 42, в котором выполнено дросселирующее отверстие 43. Через дросселирующее отверстие 43 проходит стержень 44 переменного сечения, который крепится к торцам корпуса 41. Шток поршня 42 связан с полурамой 1 моторного звена через шарнир 54, а корпус - с полурамой грузового звена через шарнир 66. В корпусе 41 выполнено пять отверстий. Два из них, выполненные в торцах корпуса 41, соединены трубопроводами 45 и 46 с отверстиями в корпусе золотникового клапана 47. Отверстие 62 в середине корпуса 41 соединено трубопроводом 48 с торцом корпуса золотникового клапана 47. Два отверстия в боковой части корпуса 41 соединены трубопроводами с отверстием в корпусе гидроцилиндра 10 и подпитывающим трубопроводом 49.

Золотниковый клапан 47 имеет золотник 50 и поршень 51, которые соединены общим штоком, а также пружину 52, прижимающую поршень к торцу корпуса клапана таким образом, что отверстие в боковой стенке 53, связанное трубопроводом 65 с отверстием в торце корпуса исполнительного гидроцилиндра 10, перекрывается золотником 50.

Устройство для соединения полурам сочлененного транспортного средства работает следующим образом.

При прямолинейном движении сочлененного транспортного средства с небольшой скоростью рабочая среда от источника 4 давления через трубопровод 21 по каналу 22 золотникового распределителя 7 текучей среды подается к золотнику 28. В связи с незначительными величинами центробежных сил, действующих на грузы 31, рычаги 35 удерживаются в статическом положении усилием пружины 38. Золотник 28 находится в статическом положении и перекрывает канал. Поскольку полости 25 и 26 гидроцилиндров слежения разобщены золотником 28, гидроцилиндры 6 слежения заблокированы. При повороте полурам сочлененного транспортного средства относительно друг друга вокруг горизонтального шарнира рабочая среда свободно перетекает из одной полости каждого гидроцилиндра 11 блокировки в другую и горизонтальный шарнир разблокирован. При повороте сочлененного транспортного средства налево полурамы складываются относительно вертикального шарнира и образуют между своими продольными осями угол (фиг. 2). Расстояние между шарнирами 55 и 56л уменьшается, и поскольку гидроцилиндр 6л слежения заблокирован, золотник (12л) перемещается в сторону отверстия 14л. При достижении определенного угла золотник 13л перекрывает отверстия 14л и полости гидроцилиндра 11л блокирования разобщаются. Таким образом гидроцилиндр 11л блокирует горизонтальный шарнир при повороте сочлененного транспортного средства налево. В это время гидроцилиндр 11п блокировки разблокирован, так как шарниры 55п и 56п удаляются друг от друга, и вследствие заблокированного состояния гидроцилиндра 6п слежения золотник (12п) удаляется от отверстий 14п и они остаются открытыми. При повороте сочлененного транспортного средства направо при достижении определенного значения угла золотник 13п перекрывает отверстие 14п и блокируется гидроцилиндр 11п, а гидроцилиндр 11л в этом случае разблокирован. Заданное рабочее давление в системе поддерживается перепускным клапаном 61.

При увеличении скорости прямолинейного движения грузы 31 центробежного регулятора 8 под действием центробежных сил расходятся и их рычаги 35, преодолевая сопротивление пружины 38, перемещают золотник 28 распределителя текучей среды влево. Канал 20 открывается, и рабочая текучая среда под давлением источника 4 давления по каналу 22 перетекает в полости 25 гидроцилиндров 6 слежения, которые между собой соединены гибким трубопроводом 18п. Корпусы 16 гидроцилиндров 6 слежения перемещаются влево и соответственно влево перемещается корпус 19 распределителя 7 текучей среды, следствие чего золотник 28 снова перекрывает канал 20, и гидроцилиндры 6 слежения блокируются. Перемещение корпусов 16 гидроцилиндров 6 слежения вследствие неизменности расстояния между шарнирами 55 и 56 обеспечивает перемещение золотников 13 в сторону отверстий 14. В этом случае при повороте сочлененного транспортного средства налево (направо) золотник 13л (13п) перекрывает отверстия 14л (14п) при меньшем значении угла складывания полурам - .

При снижении скоростей движения центробежные силы, действующие на грузы 31, уменьшаются, что приводит к перемещению золотника 28 распределителя 7 текучей среды вправо. Канал 20 открывается, и рабочая текучая среда под давлением источника 4 давления по каналу 23 перетекает в полости 26 гидроцилиндров 6 слежения. Корпусы 16 гидроцилиндров 6 слежения перемещаются вправо и соответственно вправо перемещается корпус 19 распределителя 7 текучей среды и гидроцилиндры слежения блокируются. Перемещение корпусов 16 вследствие неизменности расстояния между шарнирами 55 и 56 обеспечивает удаление золотников 13 от отверстий 14 и при повороте транспортного средства золотник 13 перекрывает отверстия 14 при большем значении угла складывания полурам .

При повороте СКМ налево (направо) со значительной угловой скоростью складывания звеньев скорость удаления (сближения) шарниров 54 и 66 больше, чем при малых угловых скоростях складывания звеньев. Поршень 42 перемещается относительно корпуса гидроцилиндра 9 влево (вправо) от отверстия 62. Давление рабочей жидкости в полости 58 (57) гидроцилиндра 9 больше, чем в полости 57 (58) вследствие того, что рабочая среда не успевает перетекать через отверстие 43 в поршне 42 из одной полости в другую. Разрежение рабочей жидкости в полости 57 (58( через отверстие 62 по трубопроводу 48 передается в надпоршневое пространство клапана 47 и способствует прижатию поршня 51 к торцу его корпуса, что обеспечивает разобщение трубопроводов. Рабочая жидкость под давлением из полости 58 (57) по трубопроводам поступает в подпоршневое пространство гидроцилиндра 10 и, воздействуя на поршень 64, преодолевая сопротивление пружины 38, перемещает золотник 28 влево. Каналы 20 и 27 золотникового распределителя 7 текучей среды открываются, и рабочая жидкость от источника 4 давления по каналу 22 перетекает в полости 25 гидроцилиндров 6 слежения. Одновременно полости гидроцилиндров 6 слежения сообщаются с емкостью для рабочей жидкости, что вызывает перемещение корпусов 16 и 12 влево и уменьшает расстояние между золотниками 13 и отверстиями 14 золотниковых устройств. При дальнейшем увеличении угла блокировка одного из гидроцилиндров 11 осуществляется при меньших значениях , чем при складывании звеньев с малой угловой скоростью. При выходе СКМ из поворота поршень 42 перемещается по направлению к отверстию 62 гидроцилиндра 9. Через отверстие 43 в поршне 42 проходит неподвижный стержень с плавным утоньшением сечения к средней части. Свободная часть отверстия 43 при положении, когда поршень 42 удален от отверстия 62, меньше, чем когда он находится в средней части корпуса гидроцилиндра 9. За счет этого при выходе из поворота даже с небольшой угловой скоростью складывания звеньев давление в разноименных полостях гидроцилиндра 9 несколько отличается. За счет этого при перемещении поршня 42 к отверстию 62 давление рабочей жидкости в трубопроводе 48 увеличивается, и она, воздействуя на поршень 51 золотникового клапана 47, перемещает золотник 50 влево, открывая отверстия 63. Рабочая жидкость из подпоршневого пространства гидроцилиндра 10 под действием пружины 38 перетекает по трубопроводам 65 и 45, 49 в полость низкого давления гидроцилиндра 9. Поршень 64 прижимается к торцу корпуса гидроцилиндра 10, перемещая золотник 28 относительно корпуса распределителя 7 текучей среды влево. Каналы 20 и 27 золотникового распределителя текучей среды открываются, и она от источника 4 давления по каналу 23 перетекает в полости 26 гидроцилиндров 6 слежения. Одновременно полости 26 гидроцилиндров 6 слежения сообщаются с полостью для рабочей жидкости, что вызывает перемещение корпусов 18 и 12 вправо и изменяет относительное положение золотников 13 и отверстий 14.

Через подпиточные клапаны 59 происходит наполнение системы рабочей текучей средой. Для предохранения системы от чрезмерного повышения давления служат предохранительные клапаны 60.

При дальнейшем увеличении угла между продольными осями звеньев сочлененной колесной машины при заблокированных гидроцилиндрах происходит перераспределение вертикальных нагрузок между колесами наружного и внутреннего бортов, при этом частично компенсируется уменьшение вертикальных нагрузок на колеса внутреннего борта в результате действия центробежных сил. Перераспределение нагрузок происходит следующим образом: заблокированные гидроцилиндры 11 блокировки выступают в качестве жестких рычагов, кинематически связанных с моторным и грузовым звеньями сочлененной колесной машины.

При увеличении угла складывания звеньев происходит изменение относительного угла крена звеньев и перераспределение нагрузок, при этом на внутренней по отношению к центру поворота стороне происходит перераспределение нагрузок от моторного звена к грузовому, а на внешней стороне - от грузового к моторному. В связи с более значительной массой грузового звена дополнительная его стабилизация приводит к увеличению поперечной устойчивости сочлененного транспортного средства.

Использование предлагаемого изобретения позволит обеспечить минимальную разность перераспределения вертикальных реакций опорной поверхности на колеса по бортам в звеньях при криволинейном движении во всем диапазоне скоростей, что существенно улучшит поперечную устойчивость и повысит средние скорости движения, а это приведет к повышению показателей производительности сочлененного транспортного средства при одновременном обеспечении требований безопасности движения.