ПОДВЕСКА КАБИНЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AGRICULTURAL VEHICLE CAB SUSPENSION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к подвеске кабины сельскохозяйственного транспортного средства в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
В течение многих лет кабины водителей сельскохозяйственных транспортных средств, таких как тракторы или самоходные уборочные машины, устанавливаются на пружинной подвеске относительно рамы транспортного средства. Эта мера значительно повышает комфорт езды для машиниста транспортного средства, особенно при движении по неровной поверхности.
Сельскохозяйственные транспортные средства обычно базируются на жесткой раме машины, к которой присоединено шасси. При движении по земле как из-за неровностей земли, так и вследствие вибраций при работе (например, вибрации двигателя, вибрации рабочих агрегатов) рама испытывает колебания различного рода. Такие колебания включают продольные и поперечные колебания, представляющие собой поворот рамы машины вокруг продольной оси транспортного средства (крен) или вокруг поперечной оси (тангаж). Кроме того, при движении по неровной поверхности могут происходить перемещения рамы машины в вертикальном или в поперечных направлениях. Эти перемещения могут происходить и при движении по дорогам, но в этом случае они обычно не так интенсивны.
Для того чтобы как можно меньше подвергать машиниста транспортного средства этим раздражающим движениям, известна установка кабины водителя на раме с помощью пружинной подвески, так что движения рамы машины, по меньшей мере, частично демпфируются, что повышает комфорт езды.
Конструкция подвески кабины трактора описана в патентном документе ЕР 0426510 В1. Четыре упруго деформируемых элемента расположены между кабиной и рамой машины. Задняя пара этих элементов соединена с задней частью основания кабины задней балкой. Два передних элемента соединены с передней частью основания кабины с помощью удерживающих элементов, причем удерживающие элементы дополнительно шарнирно соединены с задним поперечным несущим элементом, который жестко прикреплен к раме, с помощью продольных связей, проходящих назад в продольном направлении транспортного средства.
Как это видно на фиг.4 патентного документа ЕР 0426510 В1, удерживающий элемент правого переднего упруго деформируемого элемента, если смотреть в направлении движения транспортного средства, шарнирно соединен с концом соединительного элемента, который расположен примерно по ширине рамы, поперечно продольному направлению транспортного средства. Противоположный конец этого соединительного элемента шарнирно соединен с поперечным несущим элементом, который жестко соединен с транспортным средством.
Описанная подвеска кабины способна, кроме прочего, демпфировать продольное качание кабины (наклоны вперед). При этом передние упруго деформируемые элементы упруго отклоняются, и вследствие их демпфирующей характеристики это продольное качание демпфируется.
Однако можно считать недостатком, что при движениях продольного качания передняя часть кабины отклоняется поперечно относительно продольного направления транспортного средства. Поперечное отклонение происходит вследствие того, что соединительный элемент, соединяющий кабину с передним поперечным несущим элементом, имеет постоянное расстояние между точками шарнирного крепления к кабине и к поперечному несущему элементу. Это поперечное отклонение передней области кабины при движениях продольного качания воспринимается машинистом транспортного средства как раздражающее. Когда соединительный элемент выполнен более коротким из-за наличия небольшого конструктивного пространства, поперечное смещение становится сильнее, поскольку соединительный элемент поворачивается на больший угол при той же деформации упругих пружинных элементов.
Раскрытие изобретения
Соответственно, задачей изобретения является создание подвески кабины указанного типа, которая обеспечивает повышенный комфорт для машиниста транспортного средства.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается посредством подвески кабины по пункту 1 формулы изобретения.
Согласно изобретению в подвеске кабины указанного выше типа соединительный элемент выполнен изменяемым по длине для того, чтобы, по меньшей мере, уменьшать отклонение кабины поперечно направлению деформации при деформации упруго деформируемого элемента. В идеальном случае поперечное отклонение кабины даже полностью предотвращается изменением длины.
Согласно изобретению было установлено, что в подвеске кабины рассматриваемого типа упругая деформация передних упруго деформируемых элементов вызывает поперечное отклонение передней области кабины. Этот эффект, который был признан недостатком, был устранен в соответствии с изобретением путем механической развязки. При этом вместо жесткого соединительного элемента подвеска кабины по изобретению снабжена соединительным элементом, изменяемым по длине. Его продольная адаптация обеспечивает тот результат, что при упругой деформации упруго деформируемого элемента против действия возвратной силы кабина водителя не отклоняется в поперечном направлении или, по меньшей мере, отклоняется меньше. За счет этого повышается комфорт, так как упругая деформация может осуществляться без поперечного смещения кабины.
Конструктивно продольная адаптация соединительного элемента может быть реализована различными путями. Предпочтительно соединительный элемент выполнен в виде демпфера колебаний. При этом соединительный элемент может изменяться по длине, но изменения длины осуществляются контролируемым образом благодаря демпфированию, что способствует устойчивости установки кабины.
Согласно предпочтительному решению по развитию изобретения соединительный элемент содержит пружинно-демпферный блок. В результате соединительный элемент является упруго деформируемым по длине, причем деформация и восстановление осуществляются демпфируемым образом.
Для адаптации к различным требованиям демпфирующая характеристика демпфера колебаний в общем случае может быть изменяемой. При использовании гидравлического демпфера это может осуществляться, например, путем изменения вязкости демпфирующей среды.
Согласно другому предпочтительному решению по развитию изобретения демпфирующая характеристика демпфера колебаний может быть изменяемой в зависимости от одного или нескольких рабочих параметров транспортного средства. Так, например, возможно устанавливать демпфирующую характеристику в зависимости от скорости движения, угла рулевого поворота, уклона земли, числа оборотов двигателя, нагрузки от прицепного устройства, выбора передачи, полезной нагрузки и других параметров, чтобы получать желаемую реакцию соединительного элемента в соответствующей ситуации. Очевидно, что возможна также настройка в зависимости от других компонентов самой подвески кабины.
Для повышения комфорта дополнительно может быть предусмотрено, что с транспортным средством и/или с кабиной связан, по меньшей мере, один датчик, который определяет рабочий параметр транспортного средства, при этом предусмотрена система управления, которая изменяет демпфирующую характеристику демпфера колебаний в зависимости от установленного рабочего параметра.
Конструктивно соединительный элемент может проходить в плоскости, поперечной продольной оси транспортного средства. При этом продольная протяженность соединительного элемента ориентирована по существу поперечно продольной оси транспортного средства, так что при продольных колебаниях кабины водителя ее поперечные отклонения могут быть уменьшены или даже устранены полностью.
Предпочтительно один конец соединительного элемента может быть шарнирно соединен с кабиной, а другой конец соединительного элемента может быть шарнирно соединен с рамой. Для этого соединительный элемент может иметь примерно стержнеобразную форму с двумя концами.
На практике рама транспортных средств обычно имеет два продольных несущих элемента, проходящих параллельно продольному направлению транспортного средства. Конструктивно удобным образом соединительный элемент своим обращенным к раме концом укреплен на переднем поперечном несущем элементе, который перекрывает два продольных несущих элемента рамы.
Устойчивость подвески кабины может быть повышена при сохранении комфорта в том случае, когда предусмотрены несколько продольных связей, проходящих в продольном направлении транспортного средства, один конец которых шарнирно соединен с рамой, а другой конец шарнирно соединен с кабиной.
При использовании рамы в исполнении, по меньшей мере, с двумя продольными несущими элементами продольные связи подвески кабины могут быть выгодным образом укреплены на заднем поперечном несущем элементе, который перекрывает два продольных несущих элемента рамы.
Изобретение осуществимо, если между кабиной водителя и рамой действует один упруго деформируемый элемент. Однако согласно дальнейшему решению по развитию изобретения между кабиной и рамой расположено множество упруго деформируемых элементов, причем первые упруго деформируемые элементы связаны с передней областью кабины, а вторые упруго деформируемые элементы связаны с задней областью кабины. Использование нескольких упруго деформируемых элементов создает возможность индивидуальной поддержки индивидуальных областей кабины водителя, то есть с индивидуальными характеристиками подвески.
В целесообразном примере выполнения передние упруго деформируемые элементы поддерживают кабину и продольные связи, а задние упруго деформируемые элементы поддерживают только кабину водителя.
Следует заметить, что подвеска кабины по изобретению описана дальше на примере трактора. Однако изобретение может использоваться и в других сельскохозяйственных транспортных средствах, таких как самоходные машины (комбайны, машины для уборки кормовых культур и подобные машины).
Краткий перечень чертежей
Далее изобретение будет подробно описано на примерах выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи. Из описания будут также ясны другие особенности и преимущества изобретения. На чертежах:
фиг.1 схематично изображает известную из уровня техники подвеску кабины в двух состояниях,
фиг.2 схематично изображает в двух состояниях подвеску кабины по изобретению,
фиг.3 схематично изображает соединительный элемент подвески кабины по изобретению,
фиг.4 схематично изображает трактор на виде сбоку,
фиг.5 изображает в перспективе пример выполнения подвески кабины в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
На фиг.1 схематично показана известная из уровня техники подвеска 24 кабины в исходном состоянии (сплошные линии) и в смещенном состоянии (штриховые линии). Кабина 22 водителя сельскохозяйственного транспортного средства подвижно установлена на раме 23 транспортного средства. Для этого кабина 22 водителя соединена с рамой 23 с помощью соединительного элемента 26. Соединительный элемент 26 представляет собой компонент в виде стержня, противоположные концы которого шарнирно соединены с рамой 23 и с кабиной 22 водителя.
Для компенсации колебаний рамы 23, которые передаются на раму 23 через шасси, например, при движении по неровной поверхности земли, между кабиной 22 и рамой 23 расположен упруго деформируемый элемент 25, например пружина.
Соединительный элемент 26 ориентирован примерно поперечно относительно предпочтительного направления деформации упруго деформируемого элемента 25, так что кабина 22 водителя может перемещаться относительно рамы 23 против возвратной силы упруго деформируемого элемента 25.
Состояние, возникающее под действием приложения силы (кабина 22 прижимается к раме 23 навстречу обозначенному направлению z), показано штриховыми линиями. В этом случае кабина 22' отклоняется относительно исходного положения кабины 22 навстречу направлению z. Однако вследствие направления с помощью соединительного элемента 26' кабина 22' в смещенном состоянии отклоняется не только навстречу направлению z, но также смещается поперечно в направлении у по отношению к исходному положению кабины 22. Это дополнительное поперечное движение в направлении у обычно воспринимается как раздражающее машинистом транспортного средства, работающим в кабине водителя. На фиг.1 упругий элемент в деформированном состоянии не показан.
В отличие от этого решения на фиг.2 схематично показана подвеска 4 кабины в соответствии с изобретением в ее исходном состоянии (показано сплошными линиями) и в отклоненном состоянии (показано штриховыми линиями). Кабина 2 водителя сельскохозяйственного транспортного средства также установлена на раме 3 транспортного средства. Для этого кабина 2 водителя соединена с рамой 3 с помощью соединительного элемента 6 таким же образом, как и в решении по фиг.1. Однако согласно изобретению соединительный элемент выполнен изменяемым по длине.
Благодаря конструкции соединительного элемента 6, выполненного изменяемым по длине, возможно отклонение кабины 2 водителя навстречу обозначенному направлению z в смещенное положение кабины 2' водителя без ее отклонения в направлении у по отношению к исходному положению. Это достигается за счет того, что соединительный элемент 6' в отклоненном состоянии кабины 2 водителя имеет длину больше, чем соединительный элемент 6 в неотклоненном положении. Вследствие этого устраняется поперечное перемещение кабины 2 водителя в направлении у, которое воспринимается как раздражающее.
На фиг.3 показана возможная конструкция соединительного элемента 6, который может быть использован в подвеске 4 кабины по изобретению. Соответственно, соединительный элемент 6 выполнен примерно в виде стержня с точками шарнирного присоединения на обоих концах и содержит пружинно-демпферный блок 7. Такое выполнение создает возможность продольной адаптации соединительного элемента 6. Кроме того, благодаря его демпфирующей характеристике достигается устойчивость его установки по сравнению с выполнением соединительного элемента 6 просто в виде пружины.
На фиг.4 на виде сбоку схематично показан трактор 1, который представляет пример сельскохозяйственного транспортного средства для использования в нем подвески кабины по изобретению. Трактор имеет передние и задние колеса (позициями не обозначены), соединенные с рамой 3. Кабина 2 водителя установлена на раме 3. Для этого предусмотрена подвеска 4 кабины, которая содержит множество упруго деформируемых элементов 5. Упруго деформируемые элементы 5 предпочтительно выполнены в виде пружинно-демпферных элементов, причем передние элементы 15 расположены под передней областью кабины 2 водителя, а задние элементы 16 расположены под задней областью кабины 2 водителя.
Дальнейшие подробности подвески 4 кабины будут описаны со ссылкой на фиг.5, которая представляет в перспективе подвеску 4 кабины в соответствии с изобретением в одном из примеров выполнения. На фиг.5 показана подвеска 4 кабины трактора без самой кабины в целях ясного представления кинематики конструкции, существенной для изобретения. Показанная на фиг.5 подвеска 4 кабины может использоваться, например, в тракторе 1 по фиг.4.
На фиг.5 два продольных несущих элемента 10, 11, проходящих параллельно продольному направлению FL трактора, образуют часть рамы 3 транспортного средства. Продольные несущие элементы 10, 11 перекрываются задним несущим элементом 9 и передним несущим элементом 8, которые расположены соответственно примерно под задней и передней областями кабины водителя (не показана).
На опорах переднего и заднего несущих элементов 8, 9 расположены в общей сумме четыре упруго деформируемых элемента 5, 15, 16, выполненных в виде пружинно-демпферных элементов. Точки шарнирного присоединения двух задних пружинно-демпферных элементов 16 со стороны кабины соединены друг с другом задней балкой 14, на которой укреплена задняя область непоказанной кабины водителя.
Точки шарнирного присоединения двух передних пружинно-демпферных элементов 15 со стороны кабины соединены с удерживающими элементами 17, на которых укреплена передняя область непоказанной кабины водителя. Для придания устойчивости предусмотрены проходящие с боковых сторон продольные связи 12, 13, задние концы которых шарнирно укреплены на заднем поперечном несущем элементе 9, а передние концы шарнирно прикреплены к удерживающим элементам 17.
Как видно на фиг.5, подвеска 4 кабины далее содержит имеющий примерно стержнеобразную форму соединительный элемент 6, который проходит в плоскости, поперечной продольному направлению FL транспортного средства. Первый конец соединительного элемента 6 со стороны рамы укреплен с возможностью поворота на левой стороне (относительно продольного направления FL транспортного средства) переднего поперечного несущего элемента 8. Соединительный элемент 6 проходит примерно параллельно верхней части переднего поперечного несущего элемента 8 и, таким образом, расположен поперечно по ширине рамы 3. Второй конец соединительного элемента 6 со стороны кабины укреплен с возможностью поворота на правом (относительно продольного направления FL транспортного средства) удерживающем элементе 17. В соответствии с изобретением соединительный элемент 6 выполнен изменяемым по длине. Для этого он содержит пружинно-демпферный блок 7.
Подвеска 4 кабины работает следующим образом. Упруго деформируемые элементы 5 обеспечивают в дополнение к демпфированию бортового качания кабины (поворотов вокруг продольной оси транспортного средства) также демпфирование продольного качания. При наклоне кабины водителя вперед передние пружинно-демпферные элементы 15 сжимаются, то есть упруго деформируются. Соответственно, удерживающие элементы 17 перемещаются вниз. В ходе этого движения вниз соединительный элемент 6 изменяется по длине, чтобы адаптироваться к изменяющемуся расстоянию между точками шарнирного присоединения на переднем поперечном несущем элементе 8 и на правом удерживающем элементе 17 при изменении этого расстояния по мере движения вниз. Благодаря этой адаптации соединительного элемента 6 по длине передняя область кабины водителя не отклоняется поперечно при упругой деформации пружинно-демпферных элементов 15. Это заметно повышает комфорт для машиниста транспортного средства. Такой же благоприятный эффект достигается при движении передней области кабины вверх.
Перечень обозначений
1 Трактор
2 Кабина водителя
3 Рама
4 Подвеска кабины
5 Упруго деформируемый элемент
6 Соединительный элемент
7 Пружинно-демпферный блок
8 Передний поперечный несущий элемент
9 Задний поперечный несущий элемент
10 Левый продольный несущий элемент
11 Правый продольный несущий элемент
12 Левая продольная связь
13 Правая продольная связь
14 Задняя балка
15 Передний пружинно-демпферный элемент
16 Задний пружинно-демпферный элемент
17 Удерживающий элемент
22 Кабина водителя
23 Рама
24 Подвеска кабины
25 Упруго деформируемый элемент
26 Соединительный элемент
FL Продольное направление транспортного средства