УПРАВЛЯЕМЫЙ МОСТ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С РУЛЕВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Российский патент 2005 года по МПК B62D5/06 

Предлагаемое изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для обеспечения стабилизации движения колесных транспортных средств.

Уровень техники в рассматриваемой области характеризуется следующим.

Изготовляемые и находящиеся в эксплуатации в настоящее время отечественные и зарубежные автомобили содержат управляемый передний мост, состоящий из балки, поворотных кулаков, рулевых тяг, шарнирных соединений, а также рулевой механизм, включающий редуктор, привод рулевого механизма и гидроусилитель [1, 2].

В наибольшей степени близким к предлагаемому изобретению служит “Управляемый мост колесного транспортного средства” [3], принятый нами за прототип.

Здесь управляемый мост колесного транспортного средства содержит балку с поворотными кулаками, каждый из которых закреплен на балке посредством шарнирных соединений. К балке моста жестко закреплены кронштейны с наклонными опорными площадками, выполненными по дуге окружности с центром, совпадающим с осью шарнирного соединения, а каждый поворотный кулак снабжен опорными элементами, контактирующими с указанными наклонными опорными площадками, при этом опорные элементы размещены так, что при прямолинейном движении транспортного средства они расположены на наклонных площадках в положении устойчивого равновесия.

К основным недостаткам существующих конструкций (аналогов и прототипа) можно отнести следующие:

- ввиду большого числа промежуточных элементов, по которым передаются усилия от рулевого колеса к управляемым колесам (рулевой механизм, вал-сошка, продольные и поперечные тяги с шарнирными соединениями, кулаки, шкворневые соединения и подшипники колес), усиливается износ шарнирных соединений и шин, повышается аварийность подвижного состава;

- значительно увеличивается свободный суммарный ход рулевого колеса, а это приводит к увеличению износа шин, потере устойчивости и стабилизации движения, ухудшению управляемости колесного транспортного средства и, как следствие, к снижению безопасности движения;

- большой угол поворота рулевого колеса при повороте управляемых колес на максимально возможный угол заставляет водителя перекрещивать руки (а это, как известно, запрещено инструкциями по эксплуатации из соображения безопасности движения); указанный недостаток проявляется в большей степени при необходимости резкого изменения направления движения в экстремальных случаях;

- приложение к рулевому колесу значительных усилий (при отсутствии гидроусилителя);

- в условиях бездорожья или плохого состояния автомобильных дорог ударные нагрузки от управляемых колес передаются на рулевое колесо, что ухудшает условия труда водителя;

- при прямолинейном движении водитель, чтобы убрать зазоры в соединениях, вынужден постоянно поворачивать рулевое колесо попеременно в обе стороны на определенный угол в зависимости от технического состояния отдельных узлов рулевого управления и зазоров в соединениях; к примеру, свободный ход рулевого колеса для новых легковых автомобилей колеблется в пределах 16°...30°.

Техническим результатом решения задачи является снижение металлоемкости и стоимости изготовления, а также улучшение эксплуатационных качеств автомобиля, комфортных условий вождения за счет улучшения конструкции, заключающееся в использовании вместо традиционного рулевого механизма механических тяг с шарнирными соединениями, гидромеханических устройств, оказывающих непосредственное воздействие на управляемые колеса через поворотные кулаки.

Для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата управляемый мост колесных транспортных средств с рулевым управлением содержит поворотные кулаки, передающие усилия непосредственно на управляемые колеса моста при повороте влево или вправо, поперечную тягу, рабочие гидроцилиндры, крепящиеся шарнирно с поршневой стороны к балке моста, а со штоковой - к шарнирам поворотных кулаков и поперечной тяги. Причем поперечная тяга имеет постоянную фиксированную длину и не требует регулировки, как это делается в существующих конструкциях мостов.

Рабочий гидроцилиндр включает и себя корпус, поршень, шток, шарниры, клапанное устройство, емкость для масла, шланги высокого давления, шланги низкого давления. Клапанное устройство состоит из корпуса, поршня, пружины, клапана и выполняет функцию слива масла из поршневой полости одного из гидроцилиндров при рабочем ходе другого гидроцилиндра.

Устройство рулевого управления представляет собой механизм, включающий две насосные установки (одна резервная), энергоаккумулятор, гидромеханическое устройство, рулевую колонку с подшипниковой опорой и рулевое колесо.

Гидромеханическое устройство для регулирования подачи рабочей жидкости высокого давления в рабочие гидроцилиндры содержит корпус, гайку-золотник, вал с резьбой на подшипниках, соединенный с рулевой колонкой, продольные направляющие, предотвращающие проворачивание гайки-золотника, шланги высокого и низкого давления.

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существующими отличительными признаками в заявляемом устройстве, и признать предлагаемое решение соответствующим критерию “существенные признаки” изобретением.

На фиг.1 дано схемное изображение управляемого моста колесного транспортного средства при различном его положении. Он содержит управляемые колеса 1, балку моста 2, шкворневое соединение 3, наклонную опорную площадку 4 с роликами 5, расположенными с двух сторон опорных площадок, поворотные кулаки 6, рабочие гидроцилиндры 7, поперечную тягу 8 и шарнирные соединения 9.

На фиг.1а) - положение управляемого моста при повороте вправо.

На фиг.1б) - положение управляемого моста при повороте влево.

На фиг.2 показана совмещенная с подрессоренной и неподрессоренной частями гидравлическая схема управления управляемыми колесами.

Она включает в неподрессоренной части два рабочих гидроцилиндра 1, каждый из которых имеет корпус 2, поршень 3, шток 4, клапанное устройство 5, шарнирные соединения 6, емкость для рабочей жидкости 7.

Клапанное устройство 5 содержит корпус 8, поршень 9, пружину 10, клапан 11.

На подрессоренной части расположены две насосные установки 12, одна из которых выполняет функцию резервной, энергоаккумулятор 13, гидромеханическое устройство управления 14, рулевая колонка 15 с подшипниковой опорой 16 и рулевое колесо 17.

Гидромеханическое устройство управления 14, осуществляющее регулировку подачи масла в рабочие гидроцилиндры, имеет корпус 18, гайку-золотник 19, вал с резьбой 20, продольные направляющие 21 с ребрами жесткости 22. Подача рабочей жидкости под давлением и слив осуществляются по маслопроводам и рукавам 23.

Предлагаемый управляемый мост с рулевым управлением работает следующим образом.

При прямолинейном движении колесных транспортных средств, на примере автомобиля, водитель держит рулевое колесо, не проворачивая его попеременно влево - вправо, так как в этом нет необходимости. Под действием массы подрессоренной части автомобиль не может двигаться не прямолинейно.

Гайка-золотник 19 (см. фиг.2) находится в нейтральном положении и перекрывает входной канал. В этом режиме насосная установка 12 работает в режиме рециркуляции, при этом масло через специальный клапан возвращается в бачок 24 установки. Рабочие гидроцилиндры 1 гасят возникающие ударные нагрузки от неровности дорог, и водитель чувствует себя комфортно.

При повороте влево (вид б) фиг.1) водитель поворачивает на небольшой угол рулевое колесо 17 (см. фиг.2), к примеру, против часовой стрелки. Гайка-золотник 19, не вращаясь, движется поступательно благодаря продольным направляющим 21, открывая постепенно входной канал. Причем, благодаря имеющимся на наружной поверхности гайки-золотника пазам 25 с переменной глубиной выточки, обеспечивается плавное регулирование подачи рабочей жидкости от насоса к рабочим гидроцилиндрам с ростом давления от нуля до максимума. Рабочая жидкость под давлением от насоса 12 поступает по рукавам в правый рабочий гидроцилиндр, см. фиг.1 (смотреть по ходу движения колесного транспортного средства), заставляя поршень со штоком перемещаться, осуществляя поворот правого управляемого колеса влево. Клапан сливного канала правого рабочего гидроцилиндра находится под давлением в положении “Закрыто”. Рабочая жидкость в этот момент от насоса под давлением поступает и в клапанное устройство левого рабочего гидроцилиндра (смотреть по ходу движения колесного транспортного средства), сжимает пружину 10 (см. фиг.2) и открывает клапан 11, давая возможность слива масла из поршневой полости левого рабочего гидроцилиндра 1 в специальную емкость 7, сообщенную с бачком насосной установки 24. Левое управляемое колесо, под воздействием поперечной тяги, поворачивается влево синхронно с правым управляемым колесом. Когда необходимо произвести поворот колес вправо (вид в) фиг.1), операции выполняются в обратном порядке. В этом случае рабочие гидроцилиндры по назначению меняются местами.

Левый рабочий гидроцилиндр работает на выдвижение, осуществляя принудительный поворот левого управляемого колеса вправо и подъем подрессоренной части, а правое управляемое колесо под воздействием поперечной тяги поворачивается вправо, так как из поршневой полости правого рабочего гидроцилиндра рабочая жидкость сливается в емкость.

Важным элементом повышения устойчивости колесного транспортного средства, особенно при движении на закруглениях и с большими скоростями, служат опорные наклонные площадки (фиг.1 Вид А и Вид Б), расположенные по дуге окружности, по которым с двух сторон при повороте управляемых колес обкатываются, к примеру, конические ролики, чем обеспечивается дополнительная пригрузка к массе подрессоренной части колесного транспортного средства.

Использование предлагаемого изобретения позволит снизить металлоемкость и стоимость изготовления, а также улучшить эксплуатационные качества автомобиля, комфортные условия вождения за счет упрощения конструкции, заключающегося в использовании вместо традиционного рулевого механизма механических тяг с шарнирными соединениями, гидравлических устройств, оказывающих непосредственное воздействие на управляемые колеса через поворотные кулаки.

Источники информации

1. Антонов С.Л. Автомобили УРАЛ моделей 4320-01-5557. Устройство и техническое обслуживание, 1994.

2. Высоцкий М.С. и др. Грузовые автомобили, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР N1093596, кл. В 62 Д 7/18, 1984 опубл. (прототип).

Изобретение относится к устройствам для обеспечения стабилизации движения колесных транспортных средств. Управляемый мост с рулевым управлением содержит на неподрессоренной части поворотные кулаки, поперечную тягу, рабочие гидроцилиндры, крепящиеся шарнирно к балке моста и шарнирам поворотных кулаков и поперечной тяги. Рабочие гидроцилиндры через поворотные кулаки непосредственно воздействуют на управляемые колеса при их повороте. На подрессоренной части установлены насосные установки, энергоаккумулятор, рулевой механизм, представляющий устройство, работающее на принципе преобразования вращательного движения рулевого колеса с рулевой колонкой в поступательное движение гайки-золотника, благодаря чему происходит регулирование подачи рабочей жидкости от насоса к гидроцилиндрам для обеспечения поворота управляемых колес. Технический результат заключается в снижении металлоемкости и стоимости изготовления, а также улучшении эксплуатационных качеств транспортных средств, например автомобилей, улучшении комфортных условий для водителя за счет упрощения конструкции. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Управляемый мост колесного транспортного средства с рулевым управлением, включающий балку, поворотные кулаки с колесами, шкворневые соединения, опорные поворотные площадки, жестко связанные с балкой, рулевое колесо, рулевую колонку, рулевой механизм, отличающийся тем, что на неподрессоренной части закреплены рабочие гидроцилиндры, шарнирно установленные между балкой моста и поворотными кулаками, взаимодействующими непосредственно с управляемыми колесами, между поворотными кулаками шарнирно установлена поперечная тяга, имеющая постоянную фиксированную длину, осуществляющая передачу усилия при повороте управляемых колес, а на подрессоренной части установлен рулевой механизм, осуществляющий распределение подачи рабочей жидкости в рабочие гидроцилиндры путем преобразования вращательного движения рулевого колеса с рулевой колонкой в поступательное движение гайки-золотника, имеющей продольные направляющие, располагаемые параллельно валу рулевой колонки.2. Управляемый мост по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности гайки-золотника с двух сторон в секторах, примыкающих к входному маслопроводному каналу, выполнены пазы с переменной глубиной выточки, для обеспечения плавного регулирования подачи рабочей жидкости от насоса к рабочим гидроцилиндрам.3. Управляемый мост по п.1, отличающийся тем, что установленные под заданным углом наклонные опорные площадки, по которым с двух сторон обкатываются, например, конические ролики, при движении транспортного средства на поворотах, осуществляя подъем соответствующих сторон передней подрессоренной части и обеспечивая повышение устойчивости и стабилизации при движении как по прямой, так и на поворотах.4. Управляемый мост по п.1, отличающийся тем, что рабочие гидроцилиндры устанавливаются на неподрессоренной части, обеспечивая гашение ударных нагрузок от управляемых колес.