Стабилизирующее буксирное устройство одноосного прицепа с переменным наклоном шкворня
STABILIZING TOWING DEVICE OF SINGLE-AXLE TRAILER WITH VARIABLE INCLINATION OF KINGPIN

Изобретение относится к автомобильным поездам, преимущественно к устройствам для буксировки одноосного прицепа легковым автомобилем.
В 60D 1/06
Известен стабилизатор устойчивости движения автопоезда по патенту РФ № 2230674, МПК , 2004 г,  предназначенный  преимущественно для легковых автомобилей, агрегатируемых с прицепами, состоящий из дышла,  соединенного через тягово-сцепное устройство с автомобилем, при этом на дышле прицепа с возможностью вращательного движения установлена втулка, взаимодействующая своими торцевыми поверхностями с шайбами, одна из которых жестко закреплена на дышле, а другая размещена на нем подвижно в продольной его плоскости и подпружинена относительно последнего пружиной сжатия,  а упомянутая втулка по периферии снабжена двумя сквозными отверстиями, в которых расположены подвижно цилиндрической формы стержни, подпружиненные также пружинами сжатия относительно ее торцевых частей, причем стержни в отдельности шарнирно соединены с одной из пары шаровых головок тягово-сцепного устройства автомобиля.
Данный стабилизатор обеспечивает возникновение силового момента в буксирном устройстве автомобиля, способствующего возврату прицепа в положение прямолинейного движения тягача за счет сжатия и растяжения цилиндрических пружин. Недостаток стабилизатора заключается в том, что на криволинейных траекториях движения автопоезда с увеличением угла поворота прицепа относительно тягача создаваемый стабилизатором  силовой момент в буксирном устройстве увеличивается за счет изменения длины пружин и препятствует повороту прицепа относительно тягача.
В 60D 1/06
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому стабилизирующему буксирному устройству одноосного  прицепа с переменным наклоном шкворня является  стабилизирующее тягово-сцепное  устройство одноосного прицепа по патенту РФ № 2744924, МПК , 2021г, и предназначенное преимущественно для легковых автомобилей, агрегатируемых с прицепами, 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 с автомобилем-тягачом 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 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 ось крестовины, расположенная в вертикальной продольной плоскости, установлена под углом к поверхности дорожного полотна, причем ее верхний конец смещен к раме одноосного прицепа.
Данное стабилизирующее тягово-сцепное  устройство одноосного прицепа на прямолинейных траекториях движения автопоезда обеспечивает при боковых отклонениях прицепа от траектории тягача появление стабилизирующего момента относительно шкворня буксирного устройства, способствующего возврату колес одноосного прицепа в положение,  соответствующее прямолинейному движению. Недостаток описанного стабилизирующего тягово-сцепного  устройства одноосного прицепа заключается в том, что при повороте автопоезда силовой момент, возникающий относительно оси шкворня, препятствует складыванию автопоезда, необходимому для совершения поворота без скольжения колес прицепа по поверхности движения, что ухудшает маневровые характеристики автопоезда и его безопасность в условиях эксплуатации.
Техническая проблема заключается в том, что взаимосвязи кинематических элементов в  конструктивном решении прототипа и наличие в кинематической цепи тягово-сцепного устройства нерегулируемого в продольной вертикальной плоскости наклона шкворня не позволяют уменьшать силовой момент относительно оси шкворня, действующий на тяговый рычаг на повороте, что вызывает сопротивление повороту прицепа и ухудшает эксплуатационные показатели автопоезда.
Техническая проблема решается за счет того, что в отличие от прототипа на верхней проушине вилки-фланца установлен с возможностью углового и продольного перемещения в горизонтальной плоскости пазовый плоский поворотный кулачок, в пазу которого установлен  смещенный вперед относительно шкворня вертикально закрепленный на вилке-фланце шип, при этом верхний конец шкворня размещен в продольной прорези, выполненной в  верхней проушине вилки-фланца, и соединен с поворотным кулачком посредством шарикового шарнира, обеспечивающего передачу крутящего момента от наклонного в вертикальной продольной плоскости шкворня к кулачку, ось поворота которого расположена вертикально,  а нижний конец шкворня закреплен на нижней проушине вилки-фланца посредством шарового шарнира с возможностью осевого перемещения шкворня.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
-  фиг. 1  - схема установки стабилизирующего тягово-сцепного  устройства одноосного прицепа на автопоезде- вид сбоку;
- фиг. 2 – схема стабилизирующего устройства при движении автопоезда по прямой – вид с боку;
- фиг. 3 -  то же – вид сверху;
-фиг. 4 - схема стабилизирующего устройства при движении автопоезда на повороте – вид с боку;
- фиг. 5 -  то же – вид сверху.
Стабилизирующее буксирное устройство одноосного  прицепа с пере-менным наклоном шкворня содержит тяговый рычаг, выполненный из передней 1 и задней 2 частей (фиг.1), соединенных между собой посредством шарнира с поперечной горизонтальной осью 3, при этом  передняя часть 1 тягового рычага соединена шарнирно посредством шкворня 4 с вилкой-фланцем 5, закрепленной на задней части автомобиля-тягача 6, с возможностью поворота в вертикальной поперечной плоскости, при этом шкворень 4 связан с передней частью 1 тягового рычага неподвижным соединением и расположен в вертикальной продольной плоскости под наклоном к опорной поверхности, причем его верхний конец смещен назад к кузову 7 одноосного прицепа. На верхней проушине 9 (фиг. 2) вилки-фланца 5 установлен с возможностью углового и продольного перемещения в горизонтальной плоскости пазовый плоский поворотный кулачок 10, в пазу 11 которого(фиг. 3) установлен  смещенный вперед относительно шкворня 4, вертикально закрепленный на вилке-фланце 5 шип 12, при этом верхний конец шкворня 4 размещен в продольной прорези 13, выполненной в  верхней проушине 9 вилки-фланца 5, и соединен с поворотным кулачком 10 посредством шарикового шарнира 14, обеспечивающего передачу крутящего момента от наклонного в вертикальной продольной плоскости шкворня 4 к кулачку 10, ось поворота которого расположена вертикально. На верхней плоскости кулачка10 установлена планка 17, соединенная через штифт 12 и шпильку 18 с верхней проушиной 9 вилки-фланца 5, ограничивающая движение кулачка в вертикальном направлении. Нижний конец шкворня 4 закреплен на нижней проушине 15 вилки-фланца 5 посредством шарового шарнира 16 с возможностью осевого перемещения шкворня 4 относительно нижней проушины 15.
Стабилизирующее буксирное устройство одноосного  прицепа с пере-менным наклоном шкворня работает следующим образом.
Тяговый рычаг прицепа передней частью 1 присоединяется посредством буксирного устройства  к тягачу 6 (фиг.1).  При движении по прямой верхний конец шкворня 4 смещен от вертикали к кузову 7 прицепа (фиг.2) на величину, соответствующую разности длин между максимальным и минимальным радиусами кулачка (в формализованном виде – величине подъема толкателя кулачкового механизма), а шип 12, закрепленный на верхней проушине 9 вилки-фланца 5 и расположенный в пазу 11 кулачка 10, контактирует с вершиной кулачка (фиг.3),при этом нагрузка от кузова 7 прицепа распределяется между ходовыми колесами равномерно.
При возникновении боковых отклонений (вилянии) прицепа на прямолинейной траектории движения тягача 6, тяговый рычаг  отклоняется относительно автомобиля-тягача 6, поворачивая неподвижно закрепленный на его переднем конце 1 шкворень 4 и связанный с ним через шариковыйшарнир14 кулачок 10.  При этом в результате наклона шкворня 4 в вертикальной продольной плоскости поворот тягового рычага относительно автомобиля-тягача 6 происходит в горизонтальной плоскости и в вертикальной поперечной тяговому рычагу плоскости.  В результате воздействия силы тяжести в буксирном устройстве  возникает скручивающий  момент, действующий на тяговый рычаг относительно его продольной оси и образуется стабилизирующий момент относительно оси шкворня 4, способствующий возврату тягового рычага в положение прямолинейного движения. При этом шип 12 контактирует с кулачком 10 в секторе с максимальным радиусом профильной образующей поверхности кулачка. Это обеспечивает расположение шкворня 4 с наибольшим наклоном, что в свою очередь способствует возникновению стабилизирующего момента, необходимого для гашения колебаний прицепа при прямолинейном движении автопоезда.
При повороте автопоезда тяговый рычаг поворачивается относительно автомобиля-тягача 6, поворачивая неподвижно закрепленный на его переднем конце шкворень 4 и связанный с ним через шариковый шарнир 14 кулачок 10 (фиг.4,5).В результате взаимодействия кулачка 10 с шипом, расположенным в профильном пазу 11 этого кулачка, происходит смещение кулачка 10 и связанного с ним через шариковый шарнир 14 верхнего конца шкворня 4, установленного в продольной прорези13 верхней проушины 9 вилки-фланца 5, вперед по ходу тягача 6. При этом шкворень 4, установленный шарнирно в нижней проушине 15, совершает поворот в продольной вертикальной плоскости, а также осевое перемещение вниз относительно нижней проушины 15 вилки-фланца 5.
Технический результат заключается в том, что уменьшение угла наклона шкворня при повороте автопоезда позволяет уменьшать  силовой момент относительно оси шкворня, препятствующий повороту прицепа относительно тягача, что облегчит условия поворота автопоезда - снизит силовые нагрузки в сцепном устройстве, позволит уменьшить боковое скольжение колес прицепа на повороте и износ шин.