устройство для соединения звеньев мобильной машины

Формула изобретения

1. Устройство для соединения звеньев мобильной машины, содержащее пластину, подвижные элементы, тяговый элемент, выполненный в виде ступенчатой пластины, закрепленной на заднем звене посредством шарнира, расположенного вдоль продольной оси этого звена, и связанной через вертикальный шкворень подвижного элемента, размещенный в сквозном пазу пластины, с передним звеном, наружная торцовая поверхность которой выполнена по радиусу, исходящему из центра, расположенного на продольной оси переднего звена, при этом стенки сквозного паза пластины выполнены по дугам окружностей с упомянутым центром, а выступы ступенчатой пластины взаимодействуют с наружной торцовой поверхностью пластины, отличающееся тем, что оно снабжено зубчатой шестерней, жестко связанной с валом рулевого колеса переднего звена, установленной на ступенчатой пластине и взаимодействующей с введенным в устройство зубчатым венцом, выполненным на наружной торцовой поверхности пластины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зубчатая шестерня и зубчатый венец связаны через установленные на ступенчатой пластине подвижные элементы, на ребордах роликов которых выполнены зубчатые венцы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для соединения звеньев мобильных машин, например сельскохозяйственных тракторов с полурамами, связанными шарнирно.

Известно устройство для соединения звеньев, а именно передней и задней частей рамы трактора, например Т-150, содержащее вертикальный шарнир, служащий для поворота трактора. Поворот трактора осуществляется за счет складывания частей рамы относительно вертикального шарнира. Передняя часть рамы трактора связана с прицепным звеном - задней частью рамы (см. Трактор Т-150К: Устройство и эксплуатация /Под ред. Б.П. Кашубы и И.А. Коваля. - М.: Колос, 1976, с.194-196).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность, обусловленная большим поперечным смещением прицепного звена при повороте, ухудшающим устойчивость движения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство для соединения звеньев мобильной машины, содержащее тяговый элемент, один конец которого шарнирно закреплен на заднем звене, а другой - на переднем звене. Тяговый элемент выполнен в виде ступенчатой пластины, закрепленной на заднем звене посредством вертикального шарнира, расположенного вдоль продольной оси этого звена и связанного через вертикальный шкворень, размещенный в сквозном пазу пластины, с передним звеном. Пластина связана с передним звеном с помощью горизонтального шарнира. Наружная торцовая поверхность пластины выполнена по радиусу, исходящему из центра, расположенного на продольной оси переднего звена. Стенки сквозного паза пластины выполнены по дугам окружностей с центром, расположенным на продольной оси переднего звена. Выступы ступенчатой пластины взаимодействуют с наружной торцовой поверхностью пластины. В сквозном пазу пластины при изготовлении в ней горизонтальной выемки, пересекающей сквозной паз, размещены подвижные элементы, выполненные в виде ползунов, входящих в этот паз, и шкворня, проходящего через вертикальные отверстия в ступенчатой пластине и ползуне. Для уменьшения трения в элементах устройства пластина может быть выполнена без горизонтальной выемки, сплошной, а ступенчатая пластина - двойной, охватывающей эту пластину. Тогда в сквозном пазу пластины размещен подвижный элемент, выполненный в виде ролика с ребордами и шкворня, а на ступенчатой пластине расположены симметрично на осях подвижные элементы, выполненные в виде роликов с ребордами, взаимодействующие с наружной торцовой поверхностью пластины (см. авторское свидетельство СССР №1027069, М.кл. 4 В 60 D 1/00).

Основным недостатком данного устройства является его низкая эффективность вследствие отсутствия возможности управления углом складывания звеньев мобильной машины.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности устройства для соединения звеньев мобильной машины путем принудительного управления углом складывания звеньев мобильной машины.

Для достижения данного технического результата устройство для соединения звеньев мобильной машины, содержащее пластину, подвижные элементы и тяговый элемент, выполненный в виде ступенчатой пластины, закрепленной на заднем звене посредством шарнира, расположенного вдоль продольной оси этого звена, и связанной через вертикальный шкворень подвижного элемента, размещенный в сквозном пазу пластины, с передним звеном, наружная торцовая поверхность которой выполнена по радиусу, исходящему из центра, расположенного на продольной оси переднего звена, при этом стенки сквозного паза пластины выполнены по дугам окружностей с упомянутым центром, а выступы ступенчатой пластины взаимодействуют с наружной торцовой поверхностью пластины, снабжено зубчатой шестерней, жестко связанной с валом рулевого колеса переднего звена, установленной на ступенчатой пластине и взаимодействующей с введенным в устройство зубчатым венцом, выполненным на наружной торцовой поверхности пластины.

Зубчатая шестерня и зубчатый венец могут быть связаны через установленные на ступенчатой пластине подвижные элементы, на ребордах роликов которых выполнены зубчатые венцы.

Вращение вала рулевого колеса приводит к перемещению зубчатой шестерни по зубчатому венцу, что в свою очередь вызывает изменение положения заднего звена относительно переднего, то есть принудительное изменение угла складывания.

Таким образом, принудительное управление углом складывания звеньев мобильной машины ведет к оптимальному изменению эффективной точки присоединения заднего звена относительно переднего.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен вид сверху на устройство для соединения звеньев мобильной машины, в котором пластина выполнена с выемкой; на фиг.2 - вид сверху на устройство для соединения звеньев мобильной машины при отклонении продольной оси заднего звена от продольной оси переднего звена на значительный угол, превышающий угол между крайними положениям ползунов в сквозном пазу; на фиг.3 - разрез по линии А-А фиг.1; на фиг.4 - вид сверху на устройство для соединения звеньев мобильной машины, в котором пластина выполнена сплошной, а ступенчатая пластина - двойной; на фиг.5 - разрез по линии Б-Б фиг.4; на фиг.6 - разрез по линии В-В фиг.4.

Устройство для соединения звеньев мобильной машины (фиг.1, 2, 3) содержит симметричную относительно продольной оси мобильной машины пластину 1, жестко соединенную с передним звеном 2, например передней частью рамы мобильной машины. В пластине 1 выполнен сквозной паз 3. Стенки сквозного паза 3 образованы дугами окружностей, центр которых находится на продольной оси переднего звена 2 перед пластиной 1 в точке 4. Наружная торцовая поверхность 5 пластины 1 выполнена по дуге, концентричной дугам, образующим сквозной паз 3. Пластина 1 имеет горизонтальную выемку 6, пересекающую сквозной паз 3, открытую со стороны заднего звена 7. Точка 4 является мгновенным центром поворота заднего звена 7 относительно переднего звена 2. В выемке 6 размещен тяговый элемент, выполненный в виде ступенчатой пластины 8, связанный с задним звеном 7 горизонтальным продольным шарниром 9.

Выступы 10 ступенчатой пластины 8 взаимодействуют с наружной торцовой поверхностью 5 пластины 1. Ступенчатая пластина 8 и пластина 1 шарнирно связаны между собой, а ступенчатая пластина 1 - и с передним звеном 2, с помощью подвижных элементов, выполненных в виде ползунов 11, входящих в сквозной паз 3, и вертикального шкворня 12, проходящего через вертикальные отверстия в ступенчатой пластине 8 и ползунов 11. Боковые участки 13 торцевой поверхности 5 сопряжены с последней по окружностям, центры которых лежат на оси шкворня 12, в точках, соответствующих крайним положениям центров подвижных элементов в сквозном вертикальном пазу 3. Шкворень 12 для предотвращения осевых перемещений снабжен стопорным устройством 14 шплинтового типа. Для осуществления возможности принудительного управления торцовая поверхность 5, включающая боковые участки 13, снабжена зубчатым венцом 15. Зубчатая шестерня 16, жестко связанная с валом рулевого колеса 17, имеет возможность взаимодействия с зубчатым венцом 15 пластины 1. Для предотвращения осевых перемещений вала 17 с зубчатой шестерней 16 имеется прижимной элемент 18, жестко закрепленный на выступах 10 ступенчатой пластины 8 при помощи винтовых соединений 19.

Кроме того, обозначено следующее: 20 - максимальный угол между продольными осями центров подвижных элементов в сквозном пазу 3 (крайние положения подвижных элементов в пазу 3); 21 - угол между продольной осью переднего звена 2 и осью симметрии ступенчатой пластины 8, повернутой относительно пластины 1 (угол складывания звеньев мобильной машины); 22 - расстояние между центром концентрических дуг, образующих сквозной паз 3 (точка 4), и поперечной осью симметрии паза 3; 23 - мгновенный центр поворота заднего звена 7 относительно переднего звена 2 при повороте на угол 21; 24 - расстояние между осью симметрии ступенчатой пластины 8, повернутой относительно пластины 1 на угол 24 (точка 23), и продольной осью переднего звена 2.

Кроме того, в устройстве для соединения звеньев мобильной машины (фиг.4, 5, 6) пластина 1 может быть выполнена сплошной, без выемки 6. Для уменьшения трения в элементах устройства трение скольжения заменено трением качения, а ступенчатая пластина 8 - двойной, охватывающей пластину 1. При этом на ступенчатой пластине 8 расположены подвижные элементы, выполненные в виде расположенных симметрично на осях 25 роликов 26 с ребордами, взаимодействующие с торцовой поверхностью 5, включающей боковые участки 13, пластины 1. Оси 25 снабжены стопорными устройствами 27 шплинтового типа. На верхних ребордах роликов 26 выполнены зубчатые венцы 28, взаимодействующие с зубчатой шестерней 16, установленной на валу 17. Подвижный элемент изготовлен также в виде ролика 29 с ребордами, взаимодействующего со шкворнем 12.

Устройство для соединения звеньев мобильной машины работает следующим образом. При движении мобильной машины тяговое усилие от переднего звена 2 передается на пластину 1. Задними стенками сквозного паза 3 тяговое усилие передается через ползуны 11 и шкворень 12 на ступенчатую пластину 8. Ступенчатая пластина 8 через шарнир 9 передает тяговое усилие заднему звену 7. При набегании заднего звена 7 на переднее звено 2 усилие от заднего звена 7 передается через выступы 10 ступенчатой пластины 8 на торцовую поверхность 5 пластины 1 и далее - на переднее звено 2. При повороте мобильной машины, когда угол между передним звеном 2 и задним звеном 7 невелик и близок к половине угла 20, что характерно при движении, близком к прямолинейному, устройство для соединения звеньев мобильной машины компенсирует этот угол скольжением подвижных элементов 11 в сквозном пазу 3 пластины 1 и выступов 10 по поверхности 5. При этом эффективной точкой присоединения заднего звена 7 к переднему звену 2 является точка 4, смещенная вперед на длину 22. Это увеличивает расстояние до эффективной точки 4 присоединения заднего звена 7 относительно переднего звена 2, за счет чего устраняется большое поперечное смещение заднего звена, ведущее, например, к ухудшению устойчивости движения и увеличению величин поперечного ускорения и заноса заднего звена.

Когда угол между передним звеном 2 и задним звеном 7 превысит половину угла 20, например во время разворота на поворотной полосе, подвижные элементы установятся в торце сквозного паза 3, и дальнейший поворот будет возможен только благодаря тому, что ступенчатая пластина 8 поворачивается относительно пластины 1 на угол 21, скользя ступенями 10 по боковым участкам 13, тогда эффективная точка прицепа заднего звена 7 к переднему 2 перемещается в точку 4 и смещается лишь на расстояние 24, которое значительно меньше расстояния 22. При этом улучшается маневренность, уменьшается радиус поворота, достигается совпадение колеи переднего и заднего звеньев.

Устройство для соединения звеньев мобильной машины, пластина 1 которого выполнена сплошной без выемки 6, имеет аналогичный принцип работы с учетом того, что вместо скольжения ползунов 11 (фиг.1, 2, 3) в сквозном пазу 3 происходит перекатывание ролика 29, а взаимодействие ступеней 10 с поверхностью 5, включающей участки 13, пластины 1, заменено трением качения роликов 26 относительно своих осей 25 по поверхности 5 (фиг.4, 5, 6).

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом обеспечивает оптимальное изменение эффективной точки присоединения заднего звена относительно переднего звена путем принудительного управления углом складывания, за счет чего повышается устойчивость мобильной машины, улучшается маневренность, устраняется несовпадение колеи первого и заднего звеньев и уменьшается радиус поворота.