УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ КУЗОВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DEVICE FOR VEHICLE BODY STABILISATION

Предлагаемое устройство относится к транспортным средствам с подвижным в поперечном направлении кузовом.
2
Известно устройство для повышения устойчивости движения транспортного средства, содержащее направляющие, закрепленные на раме, по которым при помощи гидроцилиндра может перемещаться кузов. Его перемещение осуществляется при работе системы автоматического управления от датчиков скорости и угла поворота руля пропорционально функции F=f(V/R) (Авторское свидетельство СССР №1412157, кл. B62D 37/04, опубл. 30.03.93).
К недостаткам устройства следует отнести сложность конструкции и существенное увеличение массы транспортного средства.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для стабилизации положения кузова транспортного средства, содержащее дугообразные направляющие, закрепленные на раме транспортного средства поперек продольной оси последнего, ролики, установленные на направляющих и закрепленные посредством кронштейнов на кузове транспортного средства для обеспечения возможности углового поворота кузова, механизм перемещения кузова и датчик дестабилизирующих сил кузова, связанный с механизмом перемещения кузова, при этом датчик дестабилизирующих сил кузова выполнен в виде элемента, заключенного в корпусе, закрепленном в средней части днища кузова посредством кронштейна и зажимного винта и снабжен рычагом и тягой ручного управления его положением относительно горизонтали. Механизм перемещения кузова выполнен в виде гидроцилиндра, закрепленного на раме транспортного средства и установленного шарнирно на оси в средней части рамы вертикального телескопического двуплечего рычага, одно плечо которого связано с серьгой, жестко присоединенной к днищу кузова, а другое со штоком гидроцилиндра. Датчик дестабилизирующих сил кузова выполнен центробежным и электрически связан с гидроцилиндром через электроуправляемый двухпозиционный гидрораспределитель (Авторское свидетельство СССР №1664644, кл. B62D 37/00, B60P 1/00, опубл. 23.07.91).
К недостаткам данного устройства следует отнести существенное увеличение массы транспортного средства, высокая энергоемкость процесса перемещения кузова по дугообразным направляющим, ухудшение стабилизирующих характеристик при загрязнении дугообразных направляющих при эксплуатации кузова (особенно в осенне-весенний период).
Предлагаемое изобретение направлено на повышение надежности конструкции и снижение времени коррекции положения кузова по отношению к раме. Сущность: повышение надежности конструкции и снижение времени коррекции положения кузова за счет его шарнирного крепления на раме в двух позициях и образования замкнутой системы с обратной связью «кузов - груз -мостовая схема - преобразователь сигнала - гидрораспределитель -гидроцилиндр - кузов», когда сигнал рассогласования - различной полярности в зависимости от направления отклонения рамы в поперечной плоскости - с мостовой схемы передается на вход преобразователя сигнала, соединенного с гидрораспределителем, что позволяет осуществлять реверсивное движение управляемого гидрораспределителем штока гидроцилиндра, перемещающего кузов по отношению к раме в сторону, противоположную ее смещению по отношению к горизонтальной поверхности дороги.
Это достигается тем, что в устройстве стабилизации кузова транспортного средства, содержащем раму с колесами, соединенную механизмом обеспечения углового поворота с кузовом, который соединен с механизмом перемещения кузова и датчиком дестабилизирующих сил, согласно предлагаемому изобретению механизм обеспечения углового поворота кузова выполнен в виде двух шарниров, установленных вдоль продольной оси кузова и соединенных одним концом с рамой, а другим - с кузовом; механизм перемещения кузова включает в себя преобразователь сигнала, выполненный, например, в виде двигателя постоянного тока с встроенным редуктором, на валу которого жестко закреплен диск с диаметрально установленным на его торце штифтом, шарнирно соединенным со штоком гидрораспределителя, связанного посредством шлангов с гидроцилиндром, корпус которого шарнирно соединен с рамой, а шток - с кузовом; датчик дестабилизирующих сил содержит мостовую схему, состоящую из трех постоянных сопротивлений и одного переменного сопротивления (реостата), при этом реостат закреплен с возможностью горизонтального и вертикального перемещения на раме транспортного средства, его ползунок подвижно соединен скобой с грузом, подвешенным на ось, закрепленную на кузове, а выход мостовой схемы электрически связан с входом преобразователя сигнала.
Такое выполнение устройства стабилизации кузова транспортного средства обеспечивает повышение эффективности стабилизации в различных погодно-климатических условиях при снижении общей массы устройства.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство стабилизации положения кузова транспортного средства соответствует критерию «новизна», так как имеет существенные отличия от прототипа:
1. механизм обеспечения возможности углового поворота кузова выполнен в виде двух шарниров, установленных вдоль продольной оси кузова и соединенных одним концом с рамой, а другим - с кузовом;
2. механизм перемещения кузова включает в себя преобразователь сигнала, выполненный, например, в виде двигателя постоянного тока с встроенным редуктором, на валу которого жестко закреплен диск с диаметрально установленным на его торце штифтом, шарнирно соединенным со штоком гидрораспределителя, связанного посредством шлангов с гидроцилиндром, корпус которого шарнирно соединен с рамой, а шток - с кузовом;
3. датчик дестабилизирующих сил содержит мостовую схему, состоящую из трех постоянных сопротивлений и одного переменного сопротивления (реостата), при этом реостат закреплен с возможностью горизонтального и вертикального перемещения на раме транспортного средства, его ползунок подвижно соединен скобой с грузом, подвешенным на ось, закрепленную на кузове, а выход мостовой схемы электрически связан с входом преобразователя сигнала.
Технический результат от использования устройства заключается в снижении поперечных колебаний кузова и, как следствие, повышении его устойчивости, что приведет к уменьшению повреждений перевозимого груза.
На фиг.1 представлен общий вид транспортного средства и расположение устройства стабилизации на нем:
1 - кузов;
2 - шарниры;
3 - рама;
4 - колеса;
5 - устройство стабилизации.
На фиг.2 представлен датчик дестабилизирующих сил:
6 - мостовая схема;
7 - скоба (не показана);
8 - груз;
9 - ось;
1
3
4
2
R, R, R - постоянные сопротивления; R - переменное сопротивление (реостата).
2
На фиг.3 представлена схема соединения ползунка реостата R со скобой 7 и грузом 8.
На фиг.4 представлена общая схема преобразователя сигнала:
10 - преобразователь сигнала;
11 - диск;
12 - штифт;
13 - шток гидрораспределителя;
14 - гидрораспределитель;
15 - шланги;
16 - гидроцилиндр;
17 - шток гидроцилиндра.
На фиг.5 представлен принцип работы устройства стабилизации:
а) подготовка к работе;
б) въезд транспортного средства на наклонную поверхность;
в) стабилизация положения кузова;
г) съезд колес транспортного средства с неровности на горизонтальную поверхность.
Устройство стабилизации кузова транспортного средства состоит из механизма обеспечения углового поворота кузова, механизма перемещения кузова и датчика дестабилизирующих сил.
Механизм обеспечения углового поворота кузова состоит из кузова 1, нежестко закрепленного посредством двух шарниров 2, расположенных вдоль его продольной оси, на раме 3 с установленными на ней колесами 4, и соединен с устройством стабилизации 5 положения кузова относительно рамы (фиг.1).
1
3
4
2
2
2
Устройство стабилизации 5 (фиг.2) содержит датчик дестабилизирующих сил, состоящий из мостовой схемы 6, включающей три постоянных сопротивления R, R, R и переменное сопротивления (реостат) R, при этом реостат R закреплен с возможностью горизонтального и вертикального перемещения на раме 3 транспортного средства, а ползунок реостата R соединен скобой 7 с грузом 8, подвешенным на ось 9, закрепленную на кузове 1 (фиг.3).
Выход мостовой схемы 6 электрически связан с входом механизма перемещения кузова, включающего преобразователь сигнала 10, выполненный, например, в виде двигателя постоянного тока с встроенным редуктором, позволяющим осуществлять реверсивное движение вала в зависимости от полярности поступающего сигнала. На валу преобразователя сигнала 10 жестко закреплен диск 11, штифт 12 которого шарнирно соединен со штоком 13 гидрораспределителя 14 (фиг.4). Выход гидрораспределителя 14 посредством шлангов 15 соединен с входом гидроцилиндра 16, корпус которого шарнирно соединен с рамой 3 транспортного средства, а его шток 17 шарнирно соединен с кузовом 1.
Таким образом, образуется замкнутая система с обратной связью по цепочке «кузов 1 - груз 8 - мостовая схема 6 - преобразователь сигнала 10 - гидрораспределитель 14 - гидроцилиндр 16 - кузов 1».
2
1
4
2
3
Работает устройство стабилизации следующим образом. На вход мостовой схемы 6 подается сигнал с бортовой сети автомобиля/трактора, транспортное средство размещается на горизонтальной площадке, и реостат R выставляется в положение, когда электрический сигнал рассогласования плеч RR и RR, выходящий с мостовой схемы 6, становится равным нулю. После этого устройство готово к работе (фиг.5а).
2
2
При движении колес 4 транспортного средства по пересеченной местности сигнал рассогласования мостовой схемы 6 становиться отличным от нуля вследствие перемещения ползунка реостата R, соединенного скобой 7 с грузом 8, который стремится сохранить вертикальное положение на оси 9 из-за действия силы тяжести, направленной к центру Земли (фиг.5б). При этом раскачиванию груза 8 будет препятствовать сила трения (в том числе сила трения покоя) между ползунком и стержнем (проволокой) реостата R.
Сигнал рассогласования с выхода мостовой схемы 6 поступает на вход преобразователя сигнала 10, при этом в зависимости от его полярности, т.е. направления наклона кузова относительно исходной горизонтальной поверхности, ось преобразователя сигнала 10 с закрепленным на ней диском 11 будет поворачиваться по или против часовой стрелки. Поворот диска 11 будет вызывать перемещение шарнирно закрепленного на штифте 12 штока 13 гидрораспределителя 14, приводя к изменению давления в шлангах 15.
2
Изменение давления в шлангах 15 приводит к изменению положения штока 17 гидроцилиндра 16, соединенного с кузовом 1, до тех пор, пока кузов 1 не займет положение относительно рамы 3, в котором ползунок реостата R, соединенный скобой 7 с грузом 8, не вернется в исходное положение, характерное для расположения транспортного средства на горизонтальной поверхности (фиг.5в).
2
2
При съезде колес 4 транспортного средства с неровности на горизонтальную поверхность (фиг.5г) груз 8 через скобу 7 отклоняет ползунок реостата R в противоположную сторону, вызывая появление на выходе мостовой схемы 6 сигнала рассогласования противоположной полярности. Сигнал рассогласования с выхода мостовой схемы 6 поступает на вход преобразователя сигнала 10, при этом ось преобразователя сигнала 10 с закрепленным на ней диском 11 будет поворачиваться в противоположную сторону. Поворот диска 11 будет вызывать перемещение шарнирно закрепленного на штифте 12 штока 13 гидрораспределителя 14, приводя к изменению давления в шлангах 15. Изменение давления в шлангах 15 приводит к изменению положения штока 17 гидроцилиндра 16, соединенного с кузовом 1, до тех пор, пока кузов 1 не займет положение относительно рамы 3, в котором ползунок реостата R, соединенный скобой 7 с грузом 8, не вернется в исходное положение, характерное для расположения транспортного средства на горизонтальной поверхности (фиг.5а).
2
Таким образом, кузов 1 будет принимать горизонтальное положение вне зависимости от направления отклонения рамы 3 транспортного средства - реализуется система с обратной связью, позволяющая постоянно в течение его движения по пересеченной местности поддерживать кузов в горизонтальном положении. При этом небольшие неровности поверхности не будут восприниматься устройством стабилизации вследствие инерционности груза 8, а также наличия силы трения между ползунком и стержнем реостата R.
Предложенное техническое решение было апробировано в лабораторных условиях и показало хорошие результаты.