УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОЛЕСАМИ ПРИЦЕПА Российский патент 1995 года по МПК B62D13/04 

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в конструкциях автомобильных и тракторных прицепов с управляемыми передними колесами.

Известно устройство для управления колесами прицепа, содержащее шарнирно установленное на раме дышло, связанное с рулевой трапецией управляемых колес посредством телескопического промежуточного звена, на концах которого размещены вилки и шарниры.

Передаточное отношение такого устройства (отношение угла поворота дышла к углу поворота ведущего рычага рулевой трапеции) обычно выбирается близким к единице и является практически постоянным, не зависящим от положения дышла. При использовании такого устройства на прицепах с управляемыми колесами вследствие податливости элементов привода и наличия зазоров в нем фактическое передаточное отношение устройства при малых углах отклонения дышла значительно превышает единицу. Это приводит к нарушению курсовой устойчивости прицепа появлению в движении периодических поперечных отклонений его рамы (виляниям). Компенсация этого явления путем выполнения элементов устройства, обеспечивающих малое постоянное передаточное отношение, не дает конечного положительного эффекта, поскольку при этом существенно снижается маневренность прицепа при больших углах поворота дышла.

Для достижения технического результата повышения устойчивости прямолинейного движения прицепа в устройстве для управления колесами прицепа использован шлицевой вал, имеющий шарниры неравных угловых скоростей на своих концах, один из которых связан с управляющим элементом устройства, а другой с рулевой трапецией управляемых колес, каждый из шарниров выполнен в виде двух несоосных вилок, сопряженных между собой крестовиной, причем плоскость вилки, связанной с управляющим элементом, в начальном положении (соответствующем прямолинейному движению) совпадает с продольной вертикальной плоскостью симметрии прицепа, а плоскости вилок, соединенных с валом, расположены взаимно перпендикулярно.

Кроме того, для оптимизации зависимости передаточного отношения устройства от угла поворота дышла, по крайней мере, в одном из шарниров неравных угловых скоростей ось вращения одной пары соосных шипов крестовины не перпендикулярна к геометрической оси этих шипов.

Благодаря взаимной перпендикулярности плоскостей обеих вилок, связанных со шлицевым валом, в таком устройстве зависимость передаточного отношения от угла поворота дышла прицепа носит нелинейный характер и при условии первоначального расположения ведущей вилки в продольной вертикальной плоскости прицепа имеет минимальное значение в начальном положении дышла прицепа. При этом малое передаточное отношение устройства при малых углах поворота дышла компенсирует его увеличение вследствие податливости и зазоров в элементах привода управляемых колес и тем самым повышает устойчивость прямолинейного движения прицепа. А увеличение передаточного отношения по мере увеличения угла поворота дышла улучшает маневренность прицепа.

Неперпендикулярность осей вращения одной пары соосных шипов крестовины относительно геометрической оси этих шипов по крайней мере в одном из шарниров позволяет получить оптимальное передаточное отношение устройства с точки зрения устойчивости прямолинейного движения и маневренности прицепа.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 схема установки крестовины в шарнире.

Устройство для управления колесами прицепа содержит шлицевой карданный вал 1, имеющий на концах шарниры 2 и 3 неравных угловых скоростей. Ведущий вал шарнира 2 связан с управляющим элементом (дышлом) 4 устройства, а ведомый вал шарнира 3 с рулевым приводом (рычагом) 5 управляемых колес 6 прицепа. Каждый из шарниров 2 и 3 выполнен в виде двух несоосных вилок соответственно 7 и 8, 9 и 10, сопряженных между собой крестовинами 11 и 12. Причем плоскость вилки 7, связанной с управляющим элементом 4, в начальный момент (в положении прямолинейного движения прицепа) совпадает с продольной вертикальной плоскостью симметрии прицепа. Вилки 8 и 9, непосредственно соединенные с валом 1, лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях.

По крайней мере в одном из шарниров, например в шарнире 2, угол между осью вращения вилки 7 и осью ее шипов может быть не равен прямому.

Устройство работает следующим образом. При движении прицепа тягач с помощью своего тягово-сцепного устройства поворачивает дышло 4 на угол α в плане. При этом вследствие кинематической связи с дышлом 4 поворачивается на тот же угол вокруг оси вращения вилка 7 шарнира 2 неравных угловых скоростей. Вилка 7 в свою очередь посредством крестовины 11 и вилки 8 поворачивает вокруг собственной оси О₁О₁' вал 1, который посредством вилок 9 и 10, а также крестовины 12 шарнира 3 осуществляет поворот рычага 5 рулевой трапеции относительно оси О₂О₂' на угол β. Рычаг 5 с помощью других элементов рулевой трапеции осуществляет поворот управляемых колес 6 прицепа на углы θ₁ и θ₂. Передаточное отношение устройства i_y определяется отношением i_yα/β. С другой стороны, известно, что соотношение между углами α и β в карданной передаче с шарнирами неравных угловых скоростей, в которой плоскости вилок, связанных с валом, взаимно перпендикулярны, определяется зависимостью
tg α= tg β˙cos γ₁˙cos γ₂, где γ₁ и γ₂ углы между осями вращения вилок соответственно 7 и 8; 9 и 10. Таким образом, выражение для передаточного отношения имеет следующий вид
i_y=α/arc tg(tg α/cos γ₁˙cos γ₂).

Выражение для i_y описывает нелинейную функциональную зависимость передаточного отношения от угла поворота дышла α, имеющую минимум при α= 0 (при условии совпадения в этом положении плоскости вилки 7 с продольной вертикальной плоскостью прицепа) и носящую прогрессивно возрастающий характер по мере увеличения угла α.

Ярко выраженная нелинейность зависимости i_y от величины α достигается при значении углов γ₁ и γ₂ более 1 радиана. Однако при этом значительно уменьшается абсолютное значение i_y. Для достижения оптимума между абсолютным значением i_y и степенью нелинейности зависимости i_y от α по крайней мере в одном из шарниров неравных угловых скоростей, например в шарнире 2, (см. фиг.3) вилка 7 устанавливается таким образом, что ось ее вращения OO' образует с геометрической осью О₃О₃' принадлежащей ей пары шипов крестовины 11 угол, не равный 90 град.

Использование предложенного устройства позволяет повысить устойчивость прямолинейного движения прицепа за счет оптимального передаточного отношения привода управляемых колес.

Стендовые испытания макетного образца устройства, смонтированного на шасси прицепа СМЗ-8333, показали достижимость оптимального передаточного отношения для устройства.

Изобретение может быть использовано в автомобильных и тракторных прицепах. Устройство содержит шлицевой карданный вал 1, имеющий шарниры 2 и 3 неравных угловых скоростей на своих концах, один из которых кинематически связан с управляющим элементом 4 устройства, а другой с рулевым приводом 5 управляемых колес 6, причем каждый из шарниров 2 и 3 выполнен в виде двух несоосных вилок 7, 8, и 9, 10, сопряженных между собой крестовинами 11 и 12, плоскость вилки 7, связанной с управляющим элементом 4, в начальном положении (соответствующем прямолинейному движению) совпадает с продольной вертикальной плоскостью прицепа, а плоскости вилок 8 и 10 шарниров, соединенных с валом 1, взаимно перпендикулярны. Ось вращения одной пары соосных шипов крестовин 11 и 12 шарниров по отношению к геометрической оси вращения этих шипов может образовывать угол, отличный от прямого. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОЛЕСАМИ ПРИЦЕПА, содержащее шарнирно установленное на раме дышло, связанное с рулевой трапецией управляемых колес прицепа посредством телескопического промежуточного звена, на концах которого размещены вилки и шарниры, отличающееся тем, что промежуточное звено выполнено в виде шлицевого вала, связанного с дышлом и рулевой трапецией посредством шарниров неравных угловых скоростей, состоящих из несоосных вилок, связанных крестовинами, при этом плоскость вилки, связанной с дышлом в положении, соответствующем прямолинейному движению прицепа, совмещены с продольной вертикальной его плоскостью, а плоскости вилок шарниров, связанных с валом, расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по крайней мере в одном из шарниров неровных угловых скоростей ось вращения одной пары соосных шипов крестовины не перпендикулярна геометрической оси этих шипов.