Буксирное стабилизирующее устройство одноосного прицепа
TOWING STABILIZING DEVICE OF A SINGLE-AXLE TRAILER

Изобретение относится к автомобиле- и тракторостроению, преимущественно к буксирным устройствам автомобильных и тракторных поездов с одноосными прицепами.
B60D
1/02
Аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому стабилизирующему тягово-сцепному устройству одноосного прицепа является  тягово-сцепное стабилизирующее устройство одноосного прицепа по патенту РФ № 201434, МПК  , 2020 г., содержащее тяговый рычаг, связанный передней частью с автомобилем тягачом через шарнирное крепление, а задней частью неподвижно соединенный с рамой одноосного прицепа, опирающейся через подрессоренную ось и ходовые колеса на опорную поверхность дорожного полотна, при этомтяговый рычаг выполнен из двух частей – передней и задней, соединенных между собой посредством шарнира с поперечной горизонтальной осью, причем  передняя часть тягового рычага соединена шарнирно посредством шкворня,  расположенного в вертикальной продольной плоскости, проходящей через продольную ось одноосного прицепа с вилкой-фланцем, закрепленной на задней части автомобиля-тягача, с возможностью поворота в вертикальной поперечной плоскости, при этом ось шкворня  расположена под углом к поверхности дорожного полотна, а ее нижний конец смещен назад к раме одноосного прицепа.
Взаимосвязи кинематических элементов данного тягово-сцепного стабилизирующего устройства одноосного прицепа при внешних силовых нагрузках на автопоезд обеспечивают возникновение стабилизирующего момента, препятствующего поперечным отклонениям прицепа относительно тягача при прямолинейном движении, что повышает устойчивость движения автопоезда.
Недостаток тягово-сцепного устройства одноосного прицепа проявляется при движении автопоезда по дорогам с неровным продольным профилем, сопровождающемся расположением колес тягача и прицепа на различной высоте от горизонтального положения, и заключается в том, что при движении автопоезда на подъеме – на стадии, когда тягач совершает подъем по наклонному профилю дороги, а одноосный прицеп движется по горизонтальной поверхности, происходит изменение угла складывания между тягачом и прицепом, приводящее к уменьшению угла наклона шкворня к поверхности движения колес прицепа, а следовательно, и уменьшению силового стабилизирующего момента относительно шкворня. Складывание автопоезда в начале движения под уклон также сопровождается уменьшением угла наклона шкворня к поверхности движения прицепа и уменьшением момента стабилизации. Действующие на прицеп боковые внешние силы на этих стадиях движения могут вызывать возникновение поперечных боковых отклонений прицепа и нарушение его устойчивости.
В 60D 1/06
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому буксирному стабилизирующему устройству одноосного прицепа относится стабилизирующее тягово-сцепное устройство одноосного прицепа по патенту РФ № 2744924, МПК , 2021г, содержащее тяговый рычаг, связанный передней частью с автомобилем тягачом через шарнирное крепление, а задней частью неподвижно соединенный с рамой одноосного прицепа, опирающейся через подрессоренную ось и ходовые колеса на опорную поверхность дорожного полотна,  при этом шарнирное крепление передней части тягового рычага к автомобилю тягачу выполнено в виде крестообразного шарнира, снабженного крестовиной, образованной из двух соединенных неподвижно между собой осей, одна из которых расположена в горизонтальной плоскости поперечно тяговому рычагу и соединена посредством поворотной в вертикальной поперечной плоскости вилки-фланца с задней частью автомобиля-тягача, а вторая ось крестовины (шкворень) расположена в вертикальной продольной плоскости,  проходящей через продольную ось одноосного прицепа,  и соединена с тяговым рычагом посредством вилки, жестко закрепленной на конце тягового рычага, при этом шкворень установлен под углом к поверхности дорожного полотна, причем его верхний конец смещен к раме одноосного прицепа.
Данное стабилизирующее тягово-сцепное устройство обеспечивает стабилизацию прямолинейного движения одноосного прицепа за счет образования силового стабилизирующего момента относительно шкворня, расположенного в вертикальной продольной плоскости под углом к поверхности движения прицепа. При этом, недостатки такого устройства подобны недостаткам аналога и заключаются в изменении угла наклона шкворня к вертикали от поверхности движения одноосного прицепа.  При этом угол наклона шкворня, а следовательно, и силовой стабилизирующий момент могут изменяться как в сторону увеличения значений (например, в случае, когда тягач движется на подъем, а колеса прицепа движутся по горизонтальной поверхности), так и в сторону уменьшения значений (например, в начале движения автопоезда под уклон – когда тягач начинает движение под уклон, а прицеп движется по горизонтальному участку дороги).
Поэтому, технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка технического решения буксирного стабилизирующего устройства одноосного прицепа, позволяющего уменьшать боковые горизонтальные колебания (виляние) прицепа при прямолинейном движении в том числе на неровных по высоте продольного профиля дорогах за счет поддержания постоянного угла наклона шкворня поворотной платформы относительно вертикали к поверхности движения колес одноосного прицепа.
Техническая проблема решается за счет того, что в сравнении с техническим решением, принятым за прототип, горизонтальная ось крестовины соединена с тяговым рычагом посредством вилки, жестко соединенной с тяговым рычагом, а шкворень закреплен с возможностью вращения относительно его оси в верхней и нижней проушинах вилки-фланца, закрепленной на задней части тягача с возможностью поворота в поперечной вертикальной плоскости, при этом на верхней проушине вилки-фланца установлен с возможностью продольного перемещения в горизонтальной плоскости ползун, соединенный с вилкой-фланцем посредством рабочего силового цилиндра двухстороннего действия, причем верхний конец шкворня соединен с ползуном посредством шарового шарнира, а нижний конец шкворня соединен с нижней проушиной посредством шарового шарнира с возможностью осевого и кругового перемещений относительно вилки, при этом нижняя проушина вилки-фланца связана с тяговым рычагом посредством подающего силового цилиндра.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
-  фиг. 1 - схема установки буксирного стабилизирующего устройства одноосного прицепа на транспортном поезде - вид сбоку;
- фиг. 2 – схема буксирного стабилизирующего устройства – вид с боку;
- фиг. 3 – схема взаимного расположения тягача и прицепа при движении под уклон;
- фиг. 4 – схема расположения кинематических элементов буксирного стабилизирующего устройства при движении по поверхности с неровным продольным профилем – вид с боку.
Ш
А
В
Б
Г
Буксирное стабилизирующее устройство одноосного прицепа содержит (фиг.1) тяговый рычаг 1, выполненный заодно с рамой 2 прицепа, опирающейся через подрессоренную ось 3 и ходовые колеса 4 на опорную поверхность дорожного полотна. Тяговый рычаг 1  связан передней частью с тягачом 5 через шарнирное крепление , выполненное в виде крестообразного шарнира, снабженного крестовиной (фиг.2), образованной из соединенных неподвижно между собой горизонтальной оси 6 и шкворня 7, при этом горизонтальная ось 6 расположена в горизонтальной плоскости поперечно тяговому рычагу 1 и соединена с тяговым рычагом 1 посредством вилки 8, жестко соединенной с тяговым рычагом 1, а шкворень 7 соединен с тягачом 5 посредством поворотной в вертикальной поперечной плоскости вилки-фланца 9 и расположен в вертикальной продольной плоскости, проходящей через продольную ось одноосного прицепа под углом α к поверхности дорожного полотна, причем  верхний конец шкворня 7 смещен к раме 2 одноосного прицепа и установлен в прорези 10, выполненной в верхней проушине 11 вилки-фланца 9  в продольном направлении с возможностью вращения и перемещения по прорези 10, а нижний конец шкворня 7 соединен с нижней проушиной 12 вилки-фланца 9 посредством шарового шарнира 13 с возможностью вращения и осевого перемещения. На верхней проушине 11 вилки-фланца 9 установлен с возможностью продольного перемещения в горизонтальной плоскости ползун 14, соединенный с вилкой-фланцем 9 посредством рабочего силового цилиндра 15 двухстороннего действия, причем верхний конец шкворня 7 соединен с ползуном 14 посредством шарового шарнира 16. Нижняя проушина 12 вилки-фланца 9 связана с тяговым рычагом 1 посредством подающего силового цилиндра 17. Подающий силовой цилиндр 17 и рабочий силовой цилиндр 15 соединены между собой силовыми магистралями и образуют замкнутую силовую систему. При этом поршневая полость  подающего цилиндра 17 соединена силовой магистралью с поршневой полостью  рабочего цилиндра 15, а штоковая полость  подающего цилиндра соединена силовой магистралью  со штоковой полстью  рабочего цилиндра 15.
Буксирное стабилизирующее устройство одноосного прицепа работает следующим образом.
α
При прямолинейном движении транспортного поезда по поверхности ровного продольного профиля (фиг. 1,2) поршни подающего и рабочего цилиндров 17 и 15, соединенных в замкнутую силовую систему, находятся в среднем положении, при этом величина заданного угла  наклона шкворня 7 остается постоянной. За счет постоянного наклона шкворня образуется силовой стабилизирующий момент относительно оси шкворня, препятствующий боковым отклонениям прицепа в горизонтальной плоскости.
При движении транспортного поезда по неровным дорогам в продольном профиле происходят взаимные угловые перемещения (складывание) тягача и одноосного прицепа в продольной вертикальной плоскости относительно горизонтальной оси 6.
А
В
Г
Б
β
α
При угловом перемещении в продольной плоскости тягача 5 относительно прицепа (фиг. 3) против часовой стрелки, (характерном в начале преодоления склона - когда тягач 5 движется под уклон, а прицеп движется по горизонтальной поверхности, или при преодолении подъема - когда тягач 5 движется по горизонтальной поверхности, а прицеп движется на подъем),  происходит сжатие подающего цилиндра 17 (фиг. 4) и перемещение его поршнем рабочей жидкости из полости  в полсть  рабочего цилиндра 15. При этом поршнем рабочего цилиндра 15 вытесняется рабочая жидкость из штоковой полости  в штоковую полость  подающего цилиндра 17, а шток рабочего цилиндра 15 перемещает ползун 14 и связанный с ним шаровым шарниром верхний конец шкворня 7 в сторону прицепа. За счет перемещения верхнего конца шкворня 7 в сторону прицепа, угол  наклона шкворня 7 относительно тягача 5 увеличивается пропорционально углу  складывания между тягачом 5 и рамой 2 прицепа, а угол  наклона шкворня относительно поверхности движения колес прицепа поддерживается постоянным.  За счет поддержания установки угла α наклона шкворня 7 к поверхности движения прицепа в заданных пределах момент стабилизации остается соответствующим заданному углу α наклона шкворня 7. Соотношение между углом β складывания тягача 5 и рамы 2 прицепа и углом α наклона шкворня 7 обеспечивается кинематическим передаточным числом силовой гидравлической системы между подающим и рабочим цилиндрами 17 и 15.
Б
Г
В
А
α
При противоположном угловом перемещении (на фигурах не показано) тягача относительно прицепа по часовой стрелке, (например - в случае, когда тягач 5 движется на подъем, а прицеп совершает горизонтальное движение) происходит разжатие подающего цилиндра 17 и перемещение его поршнем рабочей жидкости из полости  в полсть  рабочего цилиндра 15. При этом поршнем рабочего цилиндра 15  вытесняется рабочая жидкость из поршневой полости  в полость   подающего цилиндра 17, а шток рабочего цилиндра 15 перемещает ползун 14 и связанный с ним шаровым шарниром 16 верхний конец шкворня 7 в сторону тягача 5. За счет перемещения верхнего конца шкворня 7 в сторону тягача 5 угол  наклона шкворня 7 относительно тягача 5 уменьшается пропорционально углу складывания между тягачом и прицепом. При этом шкворень 7 устанавливается в наклонном положении с заданным углом α к вертикали, опущенной на поверхность движения прицепа.
Технический результат заключается в том, что взаимосвязи кинематических элементов предлагаемого буксирного стабилизирующего устройства одноосного прицепа обеспечивают изменение угла наклона шкворня в зависимости от изменения продольного профиля дорожного полотна и поддержание необходимого угла наклона шкворня к вертикали, опущенной на опорную поверхность движения одноосного прицепа, что позволит стабилизировать прямолинейное движение прицепа на дорогах с неровным продольным профилем и повысить безопасность автопоезда в условиях эксплуатации.