ОСЬ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
AXLE OF STEERED WHEELS FOR AGRICULTURAL VEHICLE AND AGRICULTURAL VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к оси управляемых колес для сельскохозяйственных транспортных средств согласно ограничительной части пункта 1 формулы.
Уровень техники
В обычных осях управляемых колес, устанавливаемых на зерноуборочных комбайнах, для привода колес используются, например, радиально-поршневые двигатели большого рабочего объема с прямым приводом, устанавливаемые вблизи рабочих колес. Установка в колеса связана с устройством сложных и дорогостоящих гидравлических соединений.
Кроме того, известны оси управляемых колес, в которых вместо радиально-поршневых двигателей применяются аксиально-поршневые двигатели с двухступенчатым планетарным редуктором. При этом также требуется дорогостоящее и подверженное поломкам гидравлическое подсоединение колес.
Кроме того, в обычных сельскохозяйственных транспортных средствах применяются оси управляемых колес с чисто механическим приводом, которые, вследствие наличия разнообразных механических компонентов, также очень дороги и, в частности, не пригодны для полностью электронного управления.
В ЕР 1466772 В1 описывается приводная система для транспортных средств, в которой по обеим сторонам от двигателя внутреннего сгорания, служащего приводом генератора, расположены два электродвигателя, которые служат приводами отдельных колес и соединены с управляемыми рабочими колесами посредством планетарного редуктора с силовым замыканием. В качестве альтернативы электрическому приводу в этой патентной заявке упоминается гидравлический привод, однако расположение рядом с двигателем внутреннего сгорания заявлено только для электрического привода. Кроме того, даже при использовании гидравлических приводов, установленных в том же месте, необходим вывод дорогостоящего и подверженного поломкам гидравлического соединения наружу к рабочим колесам.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является разработка оси управляемых колес для сельскохозяйственных транспортных средств, в которой можно будет не использовать дорогостоящие и подверженные поломкам трубопроводы, ведущие к колесам.
Эта задача решается признаками оси управляемых колес по пункту 1 формулы изобретения.
Выгодные варианты исполнения изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы.
Таким образом, ось управляемых колес, предлагаемая изобретением, отличается тем, что по меньшей мере два приводных двигателя оси управляемых колес расположены рядом друг с другом, по существу, по центру между рабочими колесами, а с каждой стороны предусмотрен механический приводной механизм, расположенный между приводным двигателем и рабочим колесом.
Такое расположение приводных двигателей в случае использования гидравлических двигателей позволяет значительно упростить гидравлические соединения. Более не требуется прокладка дорогостоящих и подверженных поломкам трубопроводов к рабочим колесам. Кроме того, центральное расположение приводных двигателей в меньшей степени ограничивает монтажное пространство вблизи колес. Благодаря этому становятся возможны дополнительные конструктивные преимущества.
Так, например, можно использовать колеса меньшего размера, которые позволят увеличить угол раскачки или качания оси. В обычных моделях с колесами большего размера, достигающих сопоставимого угла раскачки за счет регулировки высоты, подобная регулировка высоты транспортного средства отсутствует при движении в режиме транспортировки или при работе в поле.
Подключение упрощается, в том числе, в случае применения других приводных двигателей, например электродвигателей, так как электрические соединительные провода, ведущие к рабочим колесам, также подвержены обрывам и связаны с дополнительными затратами.
В выгодном варианте изобретения по меньшей мере два приводных двигателя закреплены на общем элементе центральной оси. Таким образом, подобный элемент центральной оси, который может быть выполнен, например, в виде корпуса, служит несущим элементом одновременно для обоих приводных двигателей. Благодаря центральному расположению между рабочими колесами можно использовать подобный элемент центральной оси для крепления двигателя с обеих сторон. В случае исполнения элемента центральной оси в виде корпуса можно, кроме того, по меньшей мере частично поместить по меньшей мере два приводных двигателя вовнутрь элемента центральной оси, защитив их от загрязнений и внешних механических нагрузок.
В особом варианте изобретения дополнительно предусматривается промежуточный фланец, выполняющий функции монтажного фланца между по меньшей мере одним приводным двигателем и элементом центральной оси. Используя такой промежуточный фланец в качестве крепежного или несущего элемента, например, приводного двигателя, можно упростить монтаж.
Предпочтительно, по обеим сторонам от элемента центральной оси установлен цельный или состоящих из двух и более частей картер моста, предназначенный для установки по меньшей мере части механического приводного механизма. Такой картер моста удлиняет механически жесткую и способную выдерживать нагрузки конструкцию оси управляемых колес наружу в сторону рабочих колес таким образом, что колеса в итоге могут опираться на картеры моста. В то же время часть механического приводного механизма, находящаяся в картерах, будет защищена от загрязнений и механических повреждений.
Кроме того, при использовании боковых картеров моста, состоящих из двух и более частей, можно реализовать гибкое регулирование длины моста и, тем самым, ширины колеи, достигающееся за счет замены деталей или изменения их положения относительно друг друга. Так, например, могут быть предусмотрены две задвигающиеся друг в друга части картера, которые могут соединяться между собой, в частности свинчиваться в нужном положении.
Как уже говорилось, в качестве приводных двигателей могут использоваться как гидравлические, так и электрические двигатели, так как оба типа двигателей позволяют получить преимущества за счет центрального расположения, предусматриваемого изобретением. Кроме того, оба типа приводных двигателей выгодны по сравнению с дорогостоящими механическими компонентами, например дифференциалами, муфтами, редукторами и т.п.
В особенно выгодном варианте в качестве приводных двигателей применяются гидравлические радиально-поршневые двигатели. Радиально-поршневые двигатели отличаются компактной конструкцией и высоким крутящим моментом.
Кроме того, в радиально-поршневых двигателях можно предусмотреть гидравлически активизируемый механизм свободного хода, при котором во время движения по дорогам исключаются потери компрессии без затрат на регулирующую технику. В результате повышается эффективность приводной системы. Благодаря простой гидравлической активизации можно подключать полный привод для рабочего режима и отключать его при движении по дорогам общего пользования. Таким образом, можно реализовать сравнительно большую скорость при движении по дорогам с высоким КПД. Кроме того, этот механизм свободного хода выгоден сам по себе даже без описанных выше признаков, в частности центрального расположения двигателей.
Предпочтительно, механический приводной механизм выполнен таким образом, чтобы он включал карданный вал. Карданный вал в механическом приводном механизме может экономично, надежно и с низкими затратами покрывать большую часть расстояния между расположенным по центру приводным двигателем и рабочим колесом, приводящимся этим двигателем.
При этом в сочетании с вышеупомянутым картером моста этот карданный вал может быть полностью или частично помещен вовнутрь такого картера, что позволит защитить его от загрязнений и механических воздействий.
В предпочтительном варианте изобретения приводной механизм содержит по меньшей мере один понижающий редуктор. При наличии понижающего редуктора можно получить такую же тягу, используя двигатель меньшего объема с повышенной частотой вращения, благодаря чему плотность мощности гидравлических компонентов (в случае использования гидравлического двигателя) увеличится. Таким образом, стоимость изготовления и вес выгодным образом уменьшаются по сравнению с большими колесными двигателями с меньшей частотой вращения.
Выгодным образом, в качестве понижающего редуктора используется планетарный редуктор, расположенный на внешней стороне приводного механизма. Такой планетарный редуктор может быть помещен, например, в колесную опору или ступицу приводимого рабочего колеса, благодаря чему внешняя оболочка опоры или ступицы колеса может быть соединена с ведомым звеном редуктора.
Предпочтительно, используется одноступенчатый планетарный редуктор, что позволяет значительно снизить тепловые потери, обусловленные нагревом смазочного материала, в частности, при движении по дорогам общего пользования, по сравнению с двухступенчатыми или многоступенчатыми редукторами.
В особенно выгодном и простом варианте изобретения ось управляемых колес, описываемая изобретением, отличается не только центральным расположением приводных двигателей, но и наличием приводного механизма, который в качестве соединительного звена между приводным двигателем и рабочим колесом или ступицей колеса содержит только один карданный вал и один редуктор, в частности планетарный редуктор. Таким образом, конструкция упрощается и удешевляется, а затраты могут быть дополнительно снижены за счет того, что в этом случае без дополнительных усилий можно применять компоненты чисто механических приводных систем и приводных механизмов.
Предпочтительно, ось управляемых колес, предлагаемая изобретением, применяется на самоходных сельскохозяйственных машинах, в частности уборочных машинах, тракторах и подобных транспортных средствах.
Краткое описание чертежей
Предлагаемое изобретение детально поясняется ниже на основании варианта исполнения, представленного на чертежах, на которых изображено:
Фиг. 1: перспективный вид оси управляемых колес, описываемой изобретением.
Фиг. 2: вид на ось управляемых колес (см. фиг.1) спереди.
Фиг. 3: схематичное сечение оси управляемых колес (см. фиг.1).
Фиг. 4: увеличенный вид левой половины оси управляемых колес (см. фиг.3).
Осуществление изобретения
Ось 1 управляемых колес содержит элемент 2 центральной оси, на верхней стороне которого имеется гнездо 3 для качающейся опоры оси 1 управляемых колес.
По обеим сторонам от элемента 2 центральной оси закреплено по одному монтажному фланцу 4, 5, к каждому из которых примыкает состоящий из двух частей картер 6, 7 моста. Картер 6, 7 моста состоит из внутренней части 8, 9 картера, которая жестко соединена с элементом 2 центральной оси, в данном случае - привинчена к нему, и внешней части 10, 11 картера, которая может задвигаться в часть 8, 9 картера. На внешних оконечностях внешних частей 10, 11 картеров находятся два крепления 12, 13, в которые устанавливаются две опорные шейки 14, 15, посредством которых ступица 16 колеса опирается на внешние части 10, 11 картера с возможностью регулировки.
Опорные шейки 14, 15 соединены обведенной с наружной стороны вокруг оси 1 управляемых колес тягой 17, которая служит рулевой сошкой и содержит крепление 18, в которое входит поперечная рулевая тяга 19. Угол поворота ступицы 16 колеса регулируется обычным образом, который не описывается подробно в данной заявке.
Внутри элемента 2 центральной оси расположены два радиально-поршневых двигателя 20, 21, которые приводят оба рабочих колеса посредством ступиц 16. Соответствующие картеры 22, 23 двигателей расположены с небольшим смещением относительно оси вращения двигателя и (в представленном варианте исполнения) установлены на монтажный фланец 4 с поворотом на 180°, в результате чего на фиг. 2 и 3 они находятся на различной высоте.
Рассмотрим привод на примере левой стороны оси 1 управляемых колес, показанной на фигуре 4. Правая сторона имеет аналогичную конструкцию.
К картеру 22 двигателя присоединен дисковый кулачок 24 радиально-поршневого двигателя 20, по которому перекатываются радиальные поршни и внутри которого вращается ротор 25 с поршнем. В монтажном фланце 4 установлены два подшипника 26, 27 качения, на которые опирается внутренний вал 28 составного карданного вала 29. На оконечности внутреннего вала 28 закреплен ротор 25, благодаря чему он вместе с внутренним валом 28 опирается на подшипники 26, 27 качения.
Очевидно, что соответствующий радиально-поршневой двигатель 20 можно извлечь из элемента 2 центральной оси вместе с монтажным фланцем 4, после чего к нему откроется доступ со стороны картера 22, 23 двигателя.
Карданный вал 29 содержит, помимо внутреннего вала 28, наружный вал 30, который вместе с внутренним валом 28 образует телескопический карданный вал 29. В области, в которой внутренний вал 28 входит в наружный вал 30, находится кожух 31, заключающий карданный вал 29 в оболочку и защищающий его от загрязнений. Поверхности скольжения телескопически входящих друг в друга внутреннего вала 28 и наружного вала 30, предпочтительно, имеют скользящее покрытие, благодаря чему карданный вал 29 не требует смазки. Такой карданный вал выгоден и может применяться, в том числе, в чисто механических приводах.
На внешней оконечности наружного вала 30 находится карданный шарнир 32, при помощи которого крутящий момент может известным образом передаваться от карданного вала 29 к приводному валу 33 планетарного редуктора 34.
Водило сателлитов планетарного редуктора 34 образует сторону отбора мощности планетарного редуктора 34 и соединяется с соответствующей ступицей 16 колеса.
Представленная на чертежах и описанная выше ось 1 управляемых колес имеет множество преимуществ. Так, ось 1 управляемых колес в смонтированном состоянии представляет собой цельную ось, которая может крепиться на соответствующем транспортном средстве с возможностью раскачивания посредством опорного гнезда 3.
В элементе 2 центральной оси по центру расположены соответствующие приводные двигатели отдельных колес, выполненные в виде радиально-поршневых двигателей 20, 21. Эти двигатели могут легко подключаться и механически соединяются с соответствующими ступицами 16 колес посредством описанного выше приводного механизма.
Части 8, 9 и 10, 11 картера полностью охватывают механический приводной механизм и, тем самым, защищают его от загрязнений и механических повреждений. Благодаря тому что картер 6, 7 моста состоит из двух частей, можно регулировать длину моста и, тем самым, ширину колеи. В представленных вариантах исполнения внутренние части 8, 9 картера привинчены к внешним частям 10, 11 картера в нужных положениях.
Благодаря возможности изменения длины карданного вала 29 в этом варианте исполнения можно дополнительно изменять ширину колеи даже при полностью собранной оси 1.
Выгодным образом используемые радиально-поршневые двигатели 20, 21 оснащены механизмом свободного хода, который позволяет подключать привод оси 1 управляемых колес в рабочем режиме и отключать его в режиме движения по дорогам общего пользования.
Гидравлическое подключение картеров 6, 7 моста, которые могут удобно устанавливаться в элемент 2 центральной оси при помощи промежуточных фланцев 4, 5, осуществляется централизованно в элементе 2 центральной оси, в результате чего отпадает необходимость в прокладке дорогостоящих и склонных к поломкам гидравлических соединений наружу к ступицам 16 колес. Механический приводной механизм осуществляет эффективную передачу крутящего момента от элемента 2 центральной оси к ступицам 16 колес. Благодаря одноступенчатому исполнению планетарного редуктора 34 можно поддерживать на приемлемом уровне тепловые потери при движении по дорогам общего пользования, обусловленные холостым ходом двигателей, несмотря на сравнительно высокую скорость движения по дорогам. Таким образом снижаются потери.
Представленная ось управляемых колес является выгодным вариантом исполнения заявленной оси управляемых колес, может изготавливаться и устанавливаться очень гибко и с минимальными затратами, и в то же время реализует подключаемый полный привод оси управляемых колес.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 ось управляемых колес
2 элемент центральной оси
3 гнездо
4 монтажный фланец
5 монтажный фланец
6 картер моста
7 картер моста
8 внутренняя часть картера
9 внутренняя часть картера
10 внешняя часть картера
11 внешняя часть картера
12 крепление
13 крепление
14 опорная шейка
15 опорная шейка
16 ступица колеса
17 тяга
18 крепление
19 поперечная рулевая тяга
20 радиально-поршневой двигатель
21 радиально-поршневой двигатель
22 картер двигателя
23 картер двигателя
24 дисковый кулачок
25 ротор
26 подшипник качения
27 подшипник качения
28 внутренний вал
29 карданный вал
30 наружный вал
31 кожух
32 карданный шарнир
33 приводной вал
34 планетарный редуктор