СОЧЛЕНЕННОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С СОЧЛЕНЕНИЕМ МЕЖДУ ЧАСТЯМИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2015 года по МПК B60D1/32 B60D5/00 B62D47/00 B62D53/08 

Изобретение касается сочлененного транспортного средства с сочленением между частями транспортного средства, причем сочленение включает в себя два вращающихся относительно друг друга сочлененных сегмента и причем сочленение имеет демпфирующее устройство.

Сочлененное транспортное средство с сочленением транспортного средства с демпфирующим устройством для демпфирования ходовых движений обеих связанных сочленением частей транспортного средства известны, в частности, из автотранспортных перевозок как так называемые сочлененные автобусы. При этом сочленение транспортного средства имеет два связанных опорой сочлененных сегмента, которые позволяют изгибаться такому сочлененному транспортному средству, чтобы проходить поворот. Посредством металлорезиновой опоры один из сочлененных сегментов соединен с одной частью транспортного средства, чтобы допустить колебания кузова относительно поперечной оси или также в небольшом объеме колебания кузова относительно продольной оси.

Такое сочленение имеет демпфирующее устройство. Само демпфирующее устройство, как правило, включает в себя два демпфера с поршневыми цилиндрами, которые расположены на обеих сторонах центральной оси транспортного средства или также сочленения транспортного средства на транспортном сочленении. При этом поршень расположен на одном сочлененном сегменте и цилиндр на другом сочлененном сегменте всякий раз вращательно. В частности, тогда, когда при сочлененном транспортном средстве речь идет о так называемом толкателе, предусмотрено управление, которое в зависимости, в частности, от угла поворота, положения обеих частей транспортного средства относительно друг друга, а также от скорости хода устанавливает более или менее жестко сочленение транспортного средства. Это потому, что при толкательном транспортном средстве является приводной самая задняя ось сочлененного транспортного средства. У так называемых тянущих автобусов привод производится посредством последней оси передней части транспортного средства, задняя часть подобно прицепу лишь тянется сзади. При таких тянущих транспортных средствах не требуются такого рода дорогостоящие управления для сочленений. Толкающие транспортные средства применимы в тысячи раз чаще; введенные в эксплуатацию сочленения, включая управление для демпфирующего устройства сочленения, в этом отношении оправдали себя.

Конечно, демпферы с поршневыми цилиндрами являются относительно объемными. За счет размеров такого рода демпферы с поршневыми цилиндрами в настоящее время также эксплуатируются с трудом. При конструировании сочлененных автобусов всегда стараются минимизировать вес, чтобы экономить горючее, а также чтобы соответственно увеличить полезную нагрузку или, по меньшей мере, сохранить равноценной, если принять во внимание, что вес современных автобусов непрерывно увеличивается за счет дополнительных агрегатов, как, например, погрузочных платформ и установок для кондиционирования воздуха.

Лежащая в основе изобретения задача вследствие этого состоит в том, чтобы изготовить демпфирующее устройство с двумя демпферами с поршневыми цилиндрами, демпфирующие свойства которых при уменьшенных конструктивных объемах и уменьшенном весе были равны демпферам с поршневыми цилиндрами, которые известны из состояния техники.

Решение задачи производится посредством признаков отличительной части формулы изобретения 1 в связи с признаками родового понятия. Разработано демпфирующее устройство такого типа, что действующий на сочленение демпфирующий момент при любом угловом положении сочлененных сегментов друг к другу как в положительном, так и в отрицательном направлении вращении при обращении направления вращения, по сути, одинаков. Указывается на то, что демпферы с поршневыми цилиндрами между обоими сочлененными сегментами расположены на сочлененных сегментах на каждой стороне центральной оси сочленения. При поворачивании обоих сочлененных сегментов относительно друг друга один демпфер с поршневым цилиндром находится на наружной стороне и один демпфер с поршневым цилиндром находится на внутренней стороне между обоими изгибающимися сегментами сочленения, причем этот, например правый, демпфер с поршневым цилиндром укорачивается, тогда как наружный, например левый, демпфер с поршневым цилиндром удлиняется. Теперь оказалось, что правый демпфер с поршневым цилиндром, следовательно, демпфер с поршневым цилиндром, который укорачивается, инициирует совершенно другой ход демпфирующего момента, чем левый демпфер с поршневым цилиндром на наружной стороне сочленения транспортного средства. Это происходит, поскольку инициированные демпфирующие моменты изменяются в зависимости от углового положения сегментов друг к другу и в соответствии с изменяющимся плечом рычага и, смотря по обстоятельствам, действующей поверхностью на поршне соответствующего демпфера с поршневым цилиндром. Плечом рычага является расстояние от точки шарнирного соединения демпфера с поршневым цилиндром на сегменте сочленения до средней точки вращающейся опоры, следовательно, оси вращения. Это расстояние является непостоянным на основании движения точки вращающейся опоры на круговой траектории вокруг оси вращения.

Посредством указания отличительной части п.1 формулы изобретения, сообразно которому демпфирующее устройство сконструировано таким образом, что действующий на сочленение демпфирующий момент при любом угловом положении сегментов сочленения друг к другу как в положительном, так и в отрицательном направлении вращения в момент обращения направления вращения является равным или по сути равным, лишь достигается, что оба демпфера с поршневыми цилиндрами при обращении направления вращения в сумме имеют равный момент вращения. Это поведение имеет, впрочем, также крайне положительное влияние на динамику движения; поскольку при демпфирующем устройстве по состоянию техники в ходе демпфирующего момента возникают скачки, которые приводят к резким движениям частей транспортного средства, которые могут компенсироваться только посредством трудоемкой регулировки.

В частности, оба демпфера с поршневыми цилиндрами одного демпфирующего устройства, которые имеют меньший конструктивный объем и меньший вес, чем имеющиеся в наличии по состоянию техники, отличаются тем, что оба демпфера с поршневыми цилиндрами сами располагают средством для компенсации всякий раз прикладываемого действующего демпфирующего момента такого рода, что при каждом угловом положении обоих сочлененных сегментов друг к другу при смене направления вращения, по сути, является равным демпфирующий момент. Это значит, что независимо от углового положения приложенный обоими демпферами с поршневыми цилиндрами с учетом усилия цилиндра и рычага момент демпфирования в сумме всегда, по сути, является равным, но, естественно, различается по угловому положению. То есть демпферы с поршневыми цилиндрами демпфирующего устройства сами имеют средство, посредством которого достигается, по крайней мере, компенсация и в идеальном случае совпадение в ходах демпфирующего момента. Чтобы противодействовать неблагоприятному по состоянию техники отношению между плечом рычага и усилием цилиндра, для компенсации действующего демпфирующего момента обоих демпферов с поршневыми цилиндрами предлагается предусмотреть в поршне, по крайней мере, один обратный клапан с направлением пропускания со стороны цилиндра на сторону штока поршня. То есть компенсация производится чисто механическим способом. Соображение, которое кроется за этой конструкцией, состоит в том, что обнаружено, что действующая поверхность на одной стороне поршня отличается от действующей поверхности на противоположной стороне поршня. Если в этой связи, прежде всего, один раз рассмотреть обычную транспортную сцепку с расположением обычных демпферов с поршневыми цилиндрами по обеим сторонам центральной оси транспортного средства, то действительно, что если правый демпфер с поршневым цилиндром входит, левый демпфер с поршневым цилиндром выходит. У правого демпфера с поршневым цилиндром действует поверхность поршня, то есть поверхность, которая обращена к основанию цилиндра, тогда как у левого демпфера с поршневым цилиндром действует кольцевая поверхность, то есть поверхность поршня за исключением поперечного сечения штанги поршня. Теперь в этой связи для решения проблемы различных поверхностей было бы можно выйти из затруднительного положения за счет того, что минимизируется поперечное сечение штанги поршня. Разумеется, оказалось, что штанга поршня не может минимизироваться без потери механической устойчивости таким образом, что это имеет значительное влияние на различие демпфирующего момента между обоими расположенными противоположно один к другому демпферами с поршневыми цилиндрами во время движения с продольным изгибом. Посредством расположения, по крайней мере, одного обратного клапана, конечно, может иметь место относящаяся к этому компенсация, а именно за счет того, что демпфирующее усилие на поверхности поршня уменьшается, но на кольцевой поверхности остается равным. Свободное поперечное сечение обратного клапана при этом зависит от объема штанги поршня в цилиндре и максимальной скорости хода поршня в цилиндре. То есть если устанавливается большая скорость движения поршня в цилиндре, то должен быть больше размер обратного клапана.

Обнаружено, что посредством расположения такого обратного клапана влияние демпфера с поршневым цилиндром на ход демпфирующего момента обоих демпферов с поршневыми цилиндрами зеркально (зеркально отраженным от плоскости 0°) может становиться равным без необходимости минимизировать штангу поршня. Лишь при угле поворота 0°, то есть при прямом положении обоих сочлененных сегментов друг к другу, усилие и вместе с тем влияние на демпфирующий момент обоих демпферов с поршневыми цилиндрами является равным.

Таким образом, ход демпфирующего момента, например, от -40° до 0° одного демпфера равен ходу демпфирующего момента другого демпфера в интервале, например, от +40° до 0°. То есть, например, при угле +40° демпфирующий момент, который вызывается левым наружным демпфером с поршневым цилиндром, примерно стремится к 0, тогда как демпфирующий момент, который инициируется правым цилиндром, имеет примерно максимальное значение, причем во встречном движении при -40° инициированный левым демпфером с поршневым цилиндром момент также имеет примерно максимальное значение и правый демпфер с поршневым цилиндром является почти бездействующим.

Так как за счет, по крайней мере, одного обратного клапана в основании поршня уменьшен подлежащий перемещению объемный ток, может минимизироваться также объем пространства для накопления гидравлической жидкости, так как через блок управления гидравлики должен перемещаться только дифференциальный объем. Дифференциальный объем является объемом, который протекает за счет обратного клапана в поршне. Из этого следует, что демпфер с поршневым цилиндром согласно изобретению имеет меньший конструктивный объем и, соответственно, меньший вес, чем тот, который имеется по состоянию техники.

С помощью чертежей изобретение ниже объясняется подробнее на примерах.

Фиг.1-4 показывают поворотное сочленение транспортного средства с двумя сочлененными сегментами в различных угловых положениях обоих сочлененных сегментов друг к другу;

Фиг.5 схематически показывает поверхность поршня демпфера с поршневым цилиндром;

Фиг.6 показывает кольцевую поверхность поршня демпфера с поршневым цилиндром;

Фиг.7 показывает действующую поверхность поршня демпфера с поршневым цилиндром с расположенным в поршне обратным клапаном;

Фиг.8 схематически показывает ход демпфирующего момента при обычной конструкции демпфера с поршневым цилиндром;

Фиг.9 схематически показывает ход демпфирующего момента демпфера с поршневым цилиндром с расположенным в поршне обратным клапаном;

Фиг.10 показывает гидравлическое управление обоих демпферов с поршневыми цилиндрами с аварийным демпфированием демпфера с поршневым цилиндром.

В соответствии с Фиг.1-4 сочленение обозначено 1 и имеет два сочлененных сегмента 2 и 3. Оба сегмента сочленения 2 и 3 соединены друг с другом посредством вращающейся опоры 4, причем вращающаяся опора 4 по центру образует мнимую ось вращения сочленения 1. По обе стороны обоих сочлененных сегментов 2, 3 находятся демпферы с поршневыми цилиндрами 10, 11, причем демпфер с поршневым цилиндром 10 расположен на правой стороне сочленения, а демпфер с поршневым цилиндром 11 на левой стороне сочленения, и причем каждый демпфер с поршневым цилиндром поворотно соединен с обоими сочлененными сегментами. Оба демпфера с поршневыми цилиндрами 10, 11 образуют демпфирующее устройство 13. Если для следующих рассмотрений исходить из того, что левый и правый демпферы с поршневыми цилиндрами являются обычными демпферами с поршневыми цилиндрами, следовательно, такие демпферы с поршневыми цилиндрами, не имеют в своем распоряжении обратного клапана в поршне, направление пропускания которого установлено в направлении кольцевой поверхности поршня, то получается ход демпфирующего момента относительно обоих демпферов с поршневыми цилиндрами таким, как он представлен на Фиг.8. Видно, что посредством правого цилиндра достигается совершенно другой ход демпфирующего момента, чем посредством левого цилиндра. При этом видно, что ход кривой, который изображает суммирование демпфирующих моментов в пределах +54°÷-54°, является совершенно другим, чем в интервале -54°÷+54°. Он, по сути, сдвигается потому, что, как уже было изложено, результирующие из демпфирующих усилий в связи с соответствующими плечами рычага HL (левый), HR (правый) хода демпфирующих моментов обоих демпферов с поршневыми цилиндрами являются различными.

Если рассмотреть в противоположность этому Фиг.9, у которого демпферы с поршневыми цилиндрами оборудованы поршнями, которые имеют обратный клапан с направлением пропускания в направлении кольцевого пространства или кольцевой поверхности поршня, видно, что хода демпфирующих моментов, возникающие как из правого цилиндра, так и левого цилиндра, являются зеркально равными. Если изобразить сумму значений отдельных демпфирующих моментов, то получается, что возникающие при этом кривые как в пределах -54°÷+54°, так и в пределах +54°÷-54° идентичны, следовательно, конгруэнтны. Это значит, что при любом угловом положении при обращении направления вращения имеющийся в распоряжении демпфирующий момент как в положительном, так и отрицательном направлении вращения сочленения всегда является равным. Здесь нет никаких скачков момента, которые в итоге оказывают отрицательное влияние на динамику движения, как это уже обсуждалось в другом месте.

Это объяснимо следующим образом: действующая поверхность 7 поршня на стороне штанги поршня (кольцевая поверхность) на поперечное сечение штанги поршня меньше, чем действующая поверхность 8 поршня в направлении основания цилиндра (поверхность поршня). Посредством обратного клапана 17, 17а в каждом демпфере с поршневым цилиндром компенсируется действие различных поверхностей 7, 8 при равном давлении друг к другу таким образом, что результирующие из давления и поверхности усилия являются равными или, по крайней мере, компенсируются. То есть действующая поверхность поршня на Фиг.7 немного уменьшена до поверхности 8а.

Для определения размеров обратного клапана 17, 17а определяющей, конечно, также является скорость движения поршня в цилиндре, то есть вытесняемый за единицу времени объем. При более высокой скорости перемещения обратный клапан относительно свободной площади сечения должен быть больше.

Оба демпфера с поршневыми цилиндрами, которые представлены на Фиг.1-4 и обозначены 10 и 11, всякий раз показывают собственное гидравлическое управление 20, 30 (Фиг.10). Оба представленных управления 20, 30 отличаются тем что, в качестве гидравлического управления 30 делается возможным аварийное демпфирование. Если сначала рассмотреть гидравлическое управление 20 с демпфером с поршневым цилиндром 10, то цилиндр обнаруживает накопительное пространство 15 в качестве накопителя для гидравлической жидкости. Накопительное пространство образуется кольцеобразным пространством вокруг цилиндра; то есть цилиндр является двустенным. Объем накопительного пространства или кольцевого накопителя зависит от перемещаемого через гидравлическое управление объема жидкости. Сам поршень обозначен 16, причем в поршне находится обозначенный 17 обратный клапан. Штанга поршня имеет условное обозначение 14. Пространство поршня, следовательно, пространство, которое направлено к основанию цилиндра, имеет условное обозначение 18, кольцевое пространство имеет условное обозначение 19.

Таким же образом изображен на рисунке левый демпфер с поршневым цилиндром 11, отчего там условные обозначения дополнены буквой а.

Как пространство поршня 18, 18а, так и кольцевое пространство 19, 19а находятся в соединении всякий раз посредством обратного клапана 23, 23а и 24, 24а с накопительным пространством 15, 15а. Кроме того, предусмотрены два расположенных противоходно обратных клапана 21, 21a и 22, 22а, которые также связывают пространство поршня и кольцевое пространство посредством трубопровода 25, 25а с гидравлическим управлением 20, 30.

Если рассмотреть сначала гидравлическое управление 20, то там видно обозначенный 26 пропорциональный клапан ограничения давления. Этот пропорциональный клапан ограничения давления 26 управляется блоком управления (не представлен). Для контроля предусмотрен обозначенный 27 датчик давления. Со стороны выхода пропорциональный клапан ограничения давления 26 снова посредством трубопровода 28 соединен с накопительным пространством 15.

Такой пропорциональный клапан ограничения давления обнаруживает также гидравлическое управление 30 и снабжен условным обозначением 26а. Параллельно включенным к этому пропорциональному клапану ограничения давления 26а является клапан 35, который сконструирован как клапан ограничения давления и который так же, как пропорциональный клапан ограничения давления 26а, находится в соединении с 3/2 ходовым клапаном 32. Со стороны выхода этот 3/2 ходовой клапан 32 посредством трубопровода 33 снова подключен к накопительному пространству 15а.

Для принципа действия, прежде всего, обратимся к гидравлическому управлению 20. Здесь, как уже отмечалось, предусмотрен пропорциональный клапан ограничения давления 26, и в этом отношении демпфирующий момент через пропорциональный клапан ограничения давления является регулируемым. Создание демпфирующего усилия происходит в каждом направлении движения поршня.

Гидравлическое управление 30 обнаруживает, как уже было изложено в другом месте, дополнительно к пропорциональному клапану ограничения давления 26а так называемое аварийное демпфирование. Если пропорциональный клапан ограничения давления 26а выходит из строя, например, за счет того, что пропадает ток, тогда посредством механического 3/2 ходового клапана 32 прерывается протекание к пропорциональному клапану ограничения давления 26а. Он также может активно разрываться посредством блока управления. То есть 3/2 ходовой клапан при нагрузке пружины механически закрывает путь к пропорциональному клапану ограничения давления 26а и открывает путь к клапану ограничения давления 35. Это значит, что при пропадании тока гидравлическое управление автоматически переходит в режим «аварийного демпфирования».

Список условных обозначений:

1 сочленение 2 сочлененный сегмент 3 сочлененный сегмент 4 поворотная опора 7 поверхность поршня на стороне штока поршня (кольцевая поверхность) 8 поверхность поршня на стороне основания цилиндра (поверхность поршня) 10 демпфер с поршневым цилиндром 11 демпфер с поршневым цилиндром 13 демпфирующее устройство 14 штанга поршня 14а штанга поршня 15 накопительное пространство для гидравлической жидкости 15а накопительное пространство для гидравлической жидкости 16 поршень 16а поршень 17 обратный клапан 17а обратный клапан 18 пространство поршня 18а пространство поршня 19 кольцевое пространство 19а кольцевое пространство 20 гидравлическое управление 21 обратный клапан 21а обратный клапан 22 обратный клапан 22а обратный клапан 23 обратный клапан 23а обратный клапан 24 обратный клапан 24а обратный клапан 25 трубопровод 25а трубопровод 26 пропорциональный клапан ограничения давления 26а пропорциональный клапан ограничения давления 27 датчик давления 28 трубопровод 30 гидравлическое управление 32 3/2 ходовой клапан 33 трубопровод 35 клапан ограничения давления

Изобретение относится к сочлененному транспортному средству с сочленением между частями транспортного средства. Сочленение (1) включает в себя два поворотных относительно друг друга сочлененных сегмента (2, 3) и имеет демпфирующее устройство (13). Демпфирующее устройство (13) сконструировано таким образом, что действующий на сочленение (1) демпфирующий момент при произвольном угловом положении сочлененных сегментов (2, 3) друг к другу как в положительном, так и в отрицательном направлении вращения при обороте направления вращения является равным. Демпфирующее устройство (13) имеет два демпфера с поршневыми цилиндрами (10, 11). Каждый из двух демпферов с поршневыми цилиндрами (10, 11) имеет средство для компенсации действующего демпфирующего усилия, так что при каждом угловом положении обоих сочлененных сегментов (2, 3) друг к другу действующий за счет обоих демпферов с поршневым цилиндром (10, 11) демпфирующий момент при обращении направления вращения является равным. Один из демпферов с поршневым цилиндром (10, 11) расположен на каждой стороне средней продольной оси сочленения (1) между двумя сочлененными сегментами (2, 3) на сочлененных сегментах (2, 3). Достигается возможность получения необходимых демпфирующих свойств сочлененного транспортного средства. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Сочлененное транспортное средство с сочленением (1) между частями транспортного средства, причем сочленение (1) включает в себя два поворотных относительно друг друга сочлененных сегмента (2, 3), причем сочленение (1) имеет демпфирующее устройство (13), отличающееся тем, что демпфирующее устройство (13) сконструировано таким образом, что действующий на сочленение (1) демпфирующий момент при произвольном угловом положении сочлененных сегментов (2, 3) друг к другу как в положительном, так и в отрицательном направлении вращения при обороте направления вращения является равным, причем демпфирующее устройство (13) имеет два демпфера с поршневыми цилиндрами (10, 11), причем каждый из двух демпферов с поршневыми цилиндрами (10, 11) имеет средство для компенсации действующего демпфирующего усилия так, что при каждом угловом положении обоих сочлененных сегментов (2, 3) друг к другу действующий за счет обоих демпферов с поршневым цилиндром (10, 11) демпфирующий момент при обращении направления вращения является равным, причем один из демпферов с поршневым цилиндром (10, 11) расположен на каждой стороне средней продольной оси сочленения (1) между двумя сочлененными сегментами (2, 3) на сочлененных сегментах (2, 3).

2. Сочлененное транспортное средство с сочленением (1) между частями транспортного средства по п. 1, отличающееся тем, что для компенсации действующего демпфирующего момента поршень каждого демпфера с поршневым цилиндром (10, 11) имеет, по крайней мере, один обратный клапан (17, 17а) с направлением пропускания со стороны основания цилиндра к стороне штанги поршня.

3. Сочлененное транспортное средство с сочленением (1) между частями транспортного средства по п. 2, отличающееся тем, что свободное сечение обратного клапана (17, 17а) находится в зависимости от объема штанги поршня (14, 14а) в цилиндре и максимальной скорости перемещения поршня (16, 16а) в цилиндре демпфера с поршневым цилиндром (10, 11).

4. Сочлененное транспортное средство с сочленением (1) между частями транспортного средства по п. 3, отличающееся тем, что демпфер с поршневым цилиндром (10, 11) имеет в качестве гидравлического демпфера на своем обхвате накопительное пространство (15, 15а) для гидравлической жидкости.

5. Сочлененное транспортное средство с сочленением (1) между частями транспортного средства по пп. 1-4, отличающееся тем, что демпфер с поршневым цилиндром (10, 11) имеет гидравлическое управление (20, 30).

6. Сочлененное транспортное средство с сочленением (1) между частями транспортного средства по п. 5, отличающееся тем, что гидравлическое управление (20, 30) имеет пропорциональный клапан ограничения давления (26, 26а).

7. Сочлененное транспортное средство с сочленением (1) между частями транспортного средства по п. 6, отличающееся тем, что гидравлическое управление (20, 30) включает в себя датчик давления (27, 27а).

8. Сочлененное транспортное средство с сочленением (1) между частями транспортного средства по пп. 6-7, отличающееся тем, что гидравлическое управление (30), включенное параллельно пропорциональному клапану ограничения давления (26, 26а), имеет клапан ограничения давления (35).

9. Сочлененное транспортное средство с сочленением (1) между частями транспортного средства по п. 8, отличающееся тем, что гидравлическое управление (30) последовательно к клапану ограничения давления (35) и пропорциональному клапану ограничения давления (26, 26а) имеет 3/2 ходовой клапан (32).