РУЛЕВОЙ ПРИВОД УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС Российский патент 2001 года по МПК B62D7/14 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для безрельсового транспорта, в частности для колесных тракторов со всеми управляемыми колесами.

Известны приводы управляемых колес тракторов и автомобилей, содержащие рулевой механизм, как с гидроусилителем, так и без гидроусилителя, соединенные с рулевыми трапециями передних и задних управляемых колес посредством кулисного механизма и продольных тяг. Такие приводы управляемых колес обеспечивают при малом угле поворота рулевого колеса поворот только передних колес, а при большем - поворот всех колес /1/.

Недостатком таких приводов является самопроизвольный поворот - колебания задних управляемых колес, вследствие наличия зазоров в кулисном механизме, от случайных боковых реакций, действующих на колеса от неровностей поверхности почвы, что приводит к повреждению рядков растений задними колесами трактора при междурядной обработке почвы. Кроме того, известные приводы управляемых колес тракторов обеспечивают поворот передних и задних колес, как правило, только в разные стороны, что ухудшает маневренность трактора, т. е. при таком повороте всех четырех колес во время отъезда от препятствия задняя часть трактора приближается к препятствию и может произойти столкновение или наезд.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является рулевой привод управляемых колес, содержащий рулевой механизм с гидроусилителем и связанные между собой рулевые трапеции передних и задних управляемых колес. Кроме того, привод содержит гидрораспределитель рулевого управления, кинематически связанный с рулевым колесом и гидравлически соединенный с гидронасосом, гидробаком и гидроцилиндром поворота передних колес и гидрораспределитель управления задними колесами, гидравлически соединенный с дополнительным гидронасосом и с гидробаком, связь рулевых трапеций выполнена в виде трехплечего рычага, одно плечо которого соединено с рулевой трапецией передних управляемых колее, а два других - с рулевой трапецией задних управляемых колес посредством двух продольных тяг, в каждой из которых установлено по одному гидрораспределителю, гидравлически соединенному с гидрораспределителем управления задними колесами, гидробаком и двумя входами двух клапанов ИЛИ, выходы которых соединены с гидроцилиндром поворота задних колес /2/ (прототип).

Недостатками рулевого привода управляемых колес являются сложность конструкции и низкая его работоспособность. Гидрораспределители, установленные на двух продольных тягах, из-за возможного перетекания текущей жидкости из одного гидрораспределителя в другой, способствуют самопроизвольному их включению или выключению при движении транспортного средства, что создает аварийную ситуацию. Кроме того, наличие множества взаимосвязанных гидроузлов, механизмов гидропривода, гидравлических соединений и т.п., представляющих, в совокупности, единый синхроннодействующий гидроузел, часто выходят из строя, перестают выполнять свою функцию из-за недостаточного уплотнения в соединениях, попадания пыли, грязи в гидромагистраль или недостаточного уплотнения плунжерных пар в гидрораспределителях.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение работоспособности привода задних управляемых колес транспортного средства /колесного трактора/.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в рулевом приводе управляемых колес, содержащем рулевой механизм с гидроусилителем и связанные между собой рулевые трапеции передних и задних управляемых колее, согласно изобретению, связь рулевых передних и задних управляемых колес выполнена в виде двуплечего рычага, представляющего собой поворотную кулису с центром поворота, находящимся по середине и на одной оси ее шарнирного соединения с продольной тягой, связанной с рулевой трапецией задних управляемых колес, шарнирно соединенную посредством продольной тяги с рулевой трапецией передних управляемых колес и имеющую направляющий паз и зубчатую рейку, при этом на свободном конце связанной с рулевой трапецией задних управляемых колес продольной тяги, радиус поворота которой эксцентричен радиусу направляющего паза и зубчатой рейки, установлен червячный редуктор с реверсивным электродвигателем для обеспечения перемещения упомянутого свободного конца ее по направляющему пазу посредством зубчатой рейки, находящейся в постоянном зацеплении с червячным редуктором.

Сравнение заявляемого изобретения с прототипом показывает, что новым является то, что кинематическая связь между рулевыми трапециями передних и задних управляемых колес осуществлена двуплечим рычагом, представляющим собой поворотную /качающуюся/ кулису, имеющую направляющий паз и зубчатую рейку, а также наличие на свободном конце продольной тяги рулевой трапеции задних управляемых колес червячного редуктора с реверсивным электродвигателем, находящегося в постоянном зацеплении с зубчатой рейкой для обеспечения перемещения упомянутого свободного конца ее по направляющему пазу посредством зубчатой рейки кулисы и надежной ее фиксации /блокировки/.

В сущности связь пары "кулиса-продольная тяга рулевой трапеции передних управляемых колес" в отдельности, в предлагаемом, беспритязательна - как существующая пара. Кинематическая связь же "кулиса - продольная тяга задних управляемых колес", неразрывно связанная с упомянутой, для специалиста неоспорима и бесспорна как в конструктивном исполнении, так и в синхронности и надежности выполнения технической функции.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна".

Заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как для специалиста является неочевидным и обеспечивает как простоту конструкции по изготовлению, так и повышение надежной работоспособности.

Изобретение соответствует критерию "промышленная применяемость", так как оно может использоваться в транспортном машиностроении.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема описываемого рулевого привода управляемых колес, в общем виде; на фиг. 2 - поворотная /качающаяся/ кулиса с блокирующим устройством, вид в плане и в разрезе; на фиг. 3-5 - схемы вариантов поворота описываемого изобретения.

Рулевой привод управляемых передних 1 и задних 2 колес включает вал 3 рулевого колеса 4 с гидроусилителем 5 и двуплечий рычаг, представлявший поворотную /качающуюся/ кулису 6.

Поворотная кулиса 6 шарнирно соединена продольной тягой 7 и свободным концом продольной тяги 8, соответственно с рулевыми трапециями передних 9 и задних 10 упомянутых управляемых колес 1 и 2.

Поворотная кулиса 6 с остовом транспортного средства - трактора /на черт. не показано/ соединена несущим кронштейном 11 и подвижным, вокруг вертикальной оси, пальцем 12, выполненным в виде стакана, верхняя часть которого жестко соединена с поворотной кулисой 6. Поворотная кулиса 6 имеет форму сегмента с зубчатой рейкой 13 и направляющим пазом, по которому, в соответствии с необходимым вариантом поворота трактора, перемещается и фиксируется свободный конец продольной тяги 8. Перемещение и фиксацию /блокировку/ свободного конца продольной тяги 8 по направляющему пазу поворотной кулисы 6 обеспечивает зубчатая рейка 13, находящаяся в постоянном контакте /зацеплении/ с червячным редуктором 14 с реверсивным электродвигателем 15.

Червячный редуктор 14 с реверсивным электродвигателем 15 закреплены на площадке 16, установленной на свободном конце упомянутой продольной тяги 8.

Центр поворота кулисы 6 находится по середине /на оси пальца 12/ и на одной оси ее шарнирного соединения с продольной тягой 8, связанной с рулевой трапецией задних 10 управляемых колес 2, радиус поворота которой эксцентричен радиусу направляющего паза и зубчатой рейки 13, что способствует свободному перемещению ее по направляющему пазу и постоянному и надежному зацеплению зубчатой рейки 13 с ведомой шестерней червячного редуктора 14 как при установке необходимого вектора поворота задних колес 2, относительно передних колес 1, так и в работе - динамике. Кроме того, постоянное зацепление контактной пары "зубчатая рейка 13 - червячный редуктор 14" обеспечивает надежную и гарантированную блокировку /фиксацию/ кулисы 6 со свободным концом продольной тяги 8, связанной с рулевой трапецией задних 10 управляемых колес 2 от возможного ее перемещения в динамике - движении.

Следует отметить, что между значением величины местоположения свободного конца продольной тяги 8 задних управляемых колес 2 на поворотной кулисе 6 /перемещение свободного конца продольной тяги 8 по направляющему пазу "влево" или "вправо" от среднего " нейтрального ее положения, в зависимости от необходимого способа поворота/ и величиной значения угла поворота задних колес 2, относительно передних, существует прямая пропорциональная зависимость, что положительно сказывается на маневренности транспортного средства - трактора и повышает ее.

Техническая функция, выполняемая кинематической парой "поворотная кулиса 6 - продольная тяга 8" надежна, стабильна и синхронна в работе, с выполняемой функцией управления поворота передних колес 1, так как основное и общее исполнительное звено их связи - поворотная кулиса 6.

Рулевой привод работает следующим образом.

Перед работой, при остановленном тракторе с работающим двигателем и прямо установленными колесами 1 и 2, в зависимости от необходимого варианта поворота трактора, проводится техническая операция по определению местоположения свободного конца продольной тяги 8 перемещением ее по направляющему пазу поворотной кулисы 6.

Перемещение свободного конца продольной тяги 8 /"влево" или "вправо" от среднего, нейтрального ее положения в зависимости от необходимого способа поворота/ осуществляет тракторист /водитель/ из кабины трактора, включив реверсивный электродвигатель 15 с червячным редуктором 14 в действие. При этом, ведомая шестерня, закрепленная на конце выходного вала червячного редуктора 14 и находящаяся в постоянном зацеплении с зубчатой рейкой 13, вращаясь, перемещает упомянутый свободный конец продольной тяги 8 по направляющему пазу кулисы 6 до соответствующего ее местоположения. Закончив эту операцию по установке конца продольной тяги 8 на кулисе 6, тракторист выключает реверсивный электродвигатель.

Техническая операция по установлению свободного конца продольной тяги 8 на кулисе 8 занимает 2-3 минуты.

Направление и местоположение свободного конца продольной тяги 8, с соответствующей градуировкой значения угла поворота задних колес 2, указано на панели - щитке приборов в кабине трактора.

Принцип работы рулевого привода колес заключается в следующем. При повороте рулевого колеса 4 с валом 3 и гидроусилителем 5, кулиса 6 поворачивается вокруг пальца 12, синхронно поворачивая при этом, шарнирно, посредством продольной тяги 7, соединенную рулевую трапецию 9 с передними колесами 1 и рулевую трапецию 10 с задними колесами 2, посредством шарнирно соединенной тяги 8.

Предлагаемый рулевой привод управляемых колес трактора обеспечивает три способа /варианта/ поворота при движении: поворот только передних колес трактора - обеспечивает устойчивость при транспортном режиме и в полевых условиях, особенно при междурядной обработке с/х культур /фиг. 3 - среднее, нейтральное положение свободного конца продольной тяги 8 на кулисе 6/; поворот всех 4^х колес трактора в одну сторону, этот способ поворота называется поворот "крабом" - обеспечивает боковое перемещение без изменения направления продольной оси при отъезде от препятствия /фиг. 4 - "левое" положение свободного конца продольной тяги 8 на кулисе 6/; поворот всех 4^х колес трактора в разные стороны, этот способ поворота называется "классическим" - обеспечивает поворот с минимальным радиусом /фиг. 5 - "правое" положение свободного конца продольной тяги 8 на кулисе 6/.

Следует отметить неограниченную, возможную маневренность трактора с предлагаемым рулевым приводом колес - небольшое перемещение конца тяги 8 по кулисе 6 способствует повороту задних колес трактора на любой угол /больший или меньший/, в зависимости от конструктивного исполнения пары "кулиса - тяга".

Предлагаемое изобретение просто по изготовлению, надежно по работоспособности и эффективно по маневренности - основано на применении малогабаритного, маломощного червячного редуктора и электродвигателя, находящихся на производстве, и может найти применение в транспортном машиностроении, в частности при изготовлении колесных тракторов со всеми управляемыми и ведущими колесами.

Предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию, повысить надежность и работоспособность привода управляемых колес, а также маневренность трактора.

Источники информации
1. А.с. СССР N 189697, МПК B 62 D 5/06, 1968 г.

2. А.с. СССР N 1126482, МПК B 62 D 5/06, 1983 г. /прототип/.

Изобретение относится к тракторному машиностроению и предназначено для безрельсового транспорта, в частности для колесных тракторов со всеми управляемыми и ведущими колесами. Рулевой привод управляемых колес содержит рулевой механизм с гидроусилителем и связанные между собой рулевые трапеции передних и задних колес. Связь рулевых трапеций выполнена в виде двуплечего рычага, состоящего из поворотной кулисы 6 с направляющим пазом и зубчатой рейкой, связанной со свободным концом продольной тяги задних управляемых колес, снабженной червячным редуктором с реверсивным электродвигателем. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении работоспособности. 5 ил.

Рулевой привод управляемых колес, содержащий рулевой механизм с гидроусилителем и связанные между собой рулевые трапеции передних и задних управляемых колес, отличающийся тем, что связь рулевых трапеций передних и задних управляемых колес выполнена в виде двуплечего рычага, представляющего собой поворотную кулису с центром поворота, находящимся по середине и на одной оси шарнирного соединения с продольной тягой, связанной с рулевой трапецией задних управляемых колес, шарнирно соединенную посредством продольной тяги с рулевой трапецией передних управляемых колес и имеющую направляющий паз и зубчатую рейку, при этом на свободном конце связанной с рулевой трапецией задних управляемых колес продольной тяги, радиус поворота которой эксцентричен радиусу направляющего паза и зубчатой рейки, установлен червячный редуктор с реверсивным электродвигателем для обеспечения перемещения упомянутого свободного конца ее по направляющему пазу посредством зубчатой рейки, находящейся в постоянном зацеплении с червячным редуктором.