ПОЛЗУН С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ЦИЛИНДРОМ
SLIDE WITH HYDRAULIC CYLINDER

Изобретение касается механизма перемещения для расположенного на автомобиле-тягаче седельно-сцепного устройства, содержащего основание, по меньшей мере, с двумя направляющими, установленными по направлению движения автомобиля, перемещаемую каретку, которая несет седельно-сцепное устройство и взаимодействует с направляющими, а также моторизированный приводной агрегат.
Механизмы перемещения известны, например, из публикаций DE-AS 1780488, ЕР 0503954 А1 или DE 19944684 C1.
Далее, из публикации WO 02/070328 А1 известен механизм перемещения, имеющий две направляющие с зубчатыми рейками, на которых размещена перемещаемая каретка, несущая седельно-сцепное устройство. На каретке расположено блокирующее приспособление с фиксирующими колодками, которые входят в зацепление с зубчатыми рейками.
Ставшие известными до настоящего времени механизмы перемещения рассчитаны на то, что установку расстояния между автомобилем-тягачом и полуприцепом следует производить перед началом движения автомобиля. Также показывалось, что зазор или промежуточное пространство, возникающее между передней частью полуприцепа и кабиной водителя автомобиля-тягача, во время движения автомобиля приводит к аэродинамическим завихрениям, влияющим на аэродинамическое сопротивление движению и, тем самым, на расход топлива седельного автопоезда.
Для того чтобы противодействовать этому эффекту, часто на кабине водителя автомобиля-тягача монтируются ветроотражатели, чтобы прицельно направлять поток воздуха над зазором. Более того, в принципе, целесообразно выполнять зазор или промежуточное пространство по возможности малым. С другой стороны, слишком малый установленный зазор мог бы привести при движении автомобиля по кривой или под действием перегрузок, возникающих при торможении седельного автопоезда, к удару передней части полуприцепа или ее угла по кабине водителя.
Также могут возникнуть ситуации, когда целесообразно обеспечить большой зазор с тем, чтобы, например, создать место для агрегатов или улучшить доступ к линиям обеспечения и местам их соединений на неподвижном автомобиле.
С помощью известных механизмов перемещения возможно, вообще-то, изменение зазора между автомобилем-тягачом и полуприцепом - водитель должен открыть механическую часть механизма перемещения, затем изменить величину зазора посредством перемещения автомобиля-тягача, снова заблокировать механическую часть и убедиться в надлежащем состоянии ее блокировки. Перемещение седельно-сцепного устройства и, таким образом, полуприцепа относительно автомобиля-тягача может осуществляться с помощью моторизированного приводного агрегата. Этот процесс требует определенного навыка и может приводить к значительным нагрузкам на организм водителей. К тому же, это возможно только тогда, когда автомобиль неподвижен, и невозможно во время движения автомобиля.
Поэтому задачей изобретения является создание механизма перемещения, с помощью которого во время движения автомобиля можно устанавливать величину зазора между автомобилем-тягачом и полуприцепом, приспособленную к соответствующей дорожной ситуации.
Согласно изобретению задача решается с помощью механизма перемещения, у которого моторизированный приводной агрегат выполнен из гидравлического цилиндра, подключенного к гидравлическому контуру.
Посредством моторизированного приводного агрегата становится возможным изменять положение седельно-сцепного устройства с помощью гидравлического цилиндра и во время езды в нормальных условиях движения. Величина зазора и, следовательно, и величина промежуточного объема между кабиной водителя и полуприцепом, может быть индивидуально адаптирована в зависимости от дорожной ситуации так, что расстояние может выбираться при более медленном движении, например, при маневрировании или на стоянке - большим, а при быстрой езде по автомагистрали и с незначительными углами вращения рулевого колеса - малым. Вследствие этого значительно уменьшаются завихрения воздуха между автомобилем-тягачом и полуприцепом, в частности, при быстрой езде. Величина перемещения каретки и, соответственно, седельно-сцепного устройства, неподвижно закрепленного на ней, составляет, преимущественно, 150…300 мм, особенно предпочтительно - 200 мм или оптимально - 250 мм.
Существенное преимущество изобретения заключается в том, что перемещение можно производить быстро, в частности, тогда, когда водитель реагирует очень поздно. Это, к примеру, наблюдается в случае, когда водитель въезжает в поворот с очень большой скоростью и сильно тормозит только в последний момент. Другие ситуации так называемого экстренного торможения представляют собой внезапное торможение до полной остановки или резкий объездной маневр седельного автопоезда. Для того чтобы избежать удара полуприцепа по автомобилю-тягачу, зазор между автомобилем-тягачом и полуприцепом должен в кратчайший срок увеличиться до достаточно большой величины посредством подвода давления к гидравлическому цилиндру. Скорость перемещения каретки должна была бы составлять, по меньшей мере, 20 мм/с или, предпочтительно, 30 мм/с.
Для этого гидравлический цилиндр должен был бы быть оснащен собственным гидравлическим контуром, который по своим геометрическим размерам соответствует гидравлическому цилиндру и в каждой дорожной ситуации за промежуток времени менее 1 секунды создает достаточное рабочее давление для экстренного торможения. Следовательно, гидравлический контур должен иметь также собственный гидравлический насос, имеющий, преимущественно, желаемое потребление мощности от электросети - менее 1000 ватт. Объемная подача рабочей жидкости может составлять от 8 до 12 л/мин, особенно предпочтительно - 10 л/мин. При выборе типа насоса рассматриваются шиберные насосы, шестеренчатые насосы или аксиально-поршневые насосы.
Преимущественно, гидравлический цилиндр воздействует первой концевой частью на каретку, а второй концевой частью может быть установлен на неподвижно закрепленном компоненте автомобиля-тягача. При этом гидравлический цилиндр должен был бы взаимодействовать с кареткой со стороны кабины водителя и, следовательно, с ее передней частью, с тем, чтобы зона накатывания на седельно-сцепном устройстве оставалась свободной и гидравлический цилиндр не повреждался при сцеплении с полуприцепом.
Оказалось выгодным, если неподвижно закрепленный компонент принимает вид основания. Основание может быть снабжено, наряду с направляющими, также траверсами, по меньшей мере, со стороны концевых зон для повышения жесткости. Они делают возможным модульное построение и могут, кроме того, использоваться в качестве опоры для второй конечной части гидравлического цилиндра.
Преимущественно, гидравлический цилиндр выполнен по схеме двойного действия, так чтобы один цилиндр мог использоваться как для поступательного движения, так и для возвратного движения каретки.
Частной формой исполнения гидравлического цилиндра двойного действия являются гидравлический цилиндр с двусторонним штоком и/или дифференциальный цилиндр. У гидравлического цилиндра с двусторонним штоком одинаковые объемы рабочей жидкости как выдавливаются из цилиндра, так и снова подводятся к нему по другой магистрали. Это особенно выгодно, если не имеются в наличии промежуточный или компенсационный баки.
Предпочтительно, гидравлический контур содержит клапан управления, который регулирует величину перемещения гидравлического цилиндра. Этот клапан управления может быть подключен к электронному блоку управления и получать оттуда сигнал на перемещение каретки. Блок управления управляет клапаном управления как при перемещении каретки в нормальных условиях движения, так и при внезапном экстренном торможении.
Для своевременно распознавания экстренного торможения блок управления может быть подключен к блоку управления автомобиля. Для этого может запрашиваться информация по скорости движения и, таким образом, в нормальных условиях движения регулируется зазор между автомобилем-тягачом и полуприцепом. Современные автомобили-тягачи обычно оснащены системой «ассистент при торможении», регулирующей интенсивность замедления на основании собственного параметра автомобиля. Выдаваемые при этом сигналы пригодны, в частности, в качестве входного сигнала для блока управления, чтобы идентифицировать экстренное торможение и инициировать очень быстрое возвратное движение каретки для увеличения величины зазора.
Преимущественным образом, каретка фиксируется с геометрическим замыканием в квазистационарном рабочем состоянии на направляющих при помощи фиксирующих колодок, расположенных на ней, причем фиксация прекращается только во время перемещения каретки. Отсюда следует то преимущество, что гидравлический цилиндр во время движения автомобиля и после того как установлен предусмотренный зазор между автомобилем-тягачом и полуприцепом - не повреждается большими усилиями, возникающими при нормальных условиях движения. Более того, на гидравлический контур действует противодавление, так что снижается упругое действие контура и почти стационарная гидравлическая система находится в готовности, под высоким давлением. Вследствие этого при экстренном торможении еще больше снижается время реакции гидравлической системы.
Для управления фиксирующими колодками на каретке может быть размещен регулирующий орган, посредством которого фиксирующие колодки перемещаются в положение разблокировки и в положение блокировки, причем для этого в качестве регулирующего органа подходит, в частности, пневматический цилиндр.
Предпочтительно пневматический цилиндр может быть подключен к системе обеспечения сжатым воздухом автомобиля-тягача. Подача воздуха к пневматическому цилиндру должна производиться через электромагнитный клапан. Электромагнитные клапаны, преимущественно, соединены с блоком управления, так что перемещение фиксирующих колодок положения разблокировки или блокировки на логическом уровне замкнуто на функцию перемещения гидравлического цилиндра.
Это конструктивное исполнение позволяет реализовать очень малые времена реакции в случае экстренного торможения и вдобавок может быть просто смонтировано, так как система обеспечения сжатым воздухом на автомобиле-тягаче уже имеется в наличии и может выбираться разомкнутый пневматический контур.
В первой форме исполнения гидравлический контур также построен как разомкнутый контур.
При этом между насосом и клапаном управления должно быть расположено устройство аккумуляции давления, особенно предпочтительно, пневмогидроаккумулятор. Также если в продаже уже имеются быстроразгоняющиеся насосы, то посредством установки устройства аккумуляции давления создается возможность еще значительнее уменьшить время реакции всего механизма перемещения, что, в частности, в случае экстренного торможения очень важно.
В качестве клапана управления рассматривается как особенно предпочтительный 4/3-ходовой клапан.
Предпочтительно между насосом и клапаном управления расположено реле давления. Реле давления выдает электрический сигнал, который инициируется при достижении предварительно выбранной величины давления. В реле давления могут в качестве элемента, передающего давление, применяться поршни, мембраны и сильфонные трубки. С помощью реле давления производится, вообще, ввод управляющего и регулирующего сигналов в гидравлический контур, передача опознанных величин давления, например, на блок управления и автоматическое ограничение давления. Последнее, в частности, достигается, если реле давления управляет работой насоса. Это управление может реализоваться непосредственно через линию управления от реле давления к насосу или косвенно через линию управления к блоку управления и оттуда к насосу.
В форме исполнения с разомкнутым гидравлическим контуром за клапаном управления между подводящим и отводящим трубопроводами гидравлического цилиндра должен быть расположен 2/2-ходовой клапан с обратным клапаном. Эта компоновка делает возможным действие функции «Сохранение при сбое» (Fail-Save-Funktion), благодаря которой при сбое в работе системы гидравлический цилиндр растягивается один под действием внешних сил и таким образом устанавливается больший зазор между автомобилем-тягачом и полуприцепом. В функцию «Сохранение при сбое» (Fail-Save-Funktion), при необходимости, следует включить работу фиксирующих колодок и, соответственно, их регулирующего органа.
Во второй альтернативной форме исполнения гидравлический контур может быть построен также как замкнутый контур.
Предпочтительно, насос может переключаться в двух направлениях подачи и подавать соответствующий объем рабочей жидкости под давлением внутрь гидравлического цилиндра в зависимости от желаемого направления перемещения штока поршня. Переключение направления перемещения и, таким образом, управление гидравлическим цилиндром при использовании нерегулируемого насоса может производиться сменой направления вращения насоса. При использовании регулируемого насоса управление гидравлическим цилиндром может производиться регулированием направления подачи.
При экстренном торможении ускоренное перемещение гидравлического цилиндра против направления движения автомобиля может быть инициировано посредством предварительно сжатого упругого элемента.
Независимо от выбора замкнутого или разомкнутого контура, из соображений безопасности между насосом и клапаном управления должен быть расположен клапан ограничения давления.
Для лучшего понимания изобретение поясняется далее подробнее с помощью 8 изображений на чертежах. При этом изображены на:
фиг.1 - вид сбоку на седельный автопоезд с максимальной величиной зазора между автомобилем-тягачом и полуприцепом при прямолинейном движении автомобиля;
фиг.2 - вид сверху на седельный автопоезд с максимальной величиной зазора между автомобилем-тягачом и полуприцепом при движении автомобиля по кривой;
фиг.3 - вид, согласно фиг.1, с уменьшенной величиной зазора;
фиг.4 - вид сбоку на механизм перемещения;
фиг.5 - вид сверху на механизм перемещения;
фиг.6 - вид снизу на механизм перемещения;
фиг.7 - схематический чертеж подключений механизма перемещения с разомкнутым гидравлическим контуром;
фиг.8 - схематический чертеж подключений механизма перемещения с замкнутым гидравлическим контуром.
На фиг.1 показан вид сбоку обычного седельного автопоезда с автомобилем-тягачом 1 и сцепленным с ним при помощи седельно-сцепного устройства 2 полуприцепом 23 при прямолинейном движении. Автомобиль-тягач 1 имеет кабину 25 водителя, задняя стенка 25а которой образует с передней частью 26 полуприцепа зазор 24. В изображенном положении автомобиля-тягача 1 и полуприцепа 23 величина зазора 24 составляет около 600 мм.
Зазор 24 необходим для того, чтобы и при поворачивающем автомобиле-тягаче 1 оставался в наличии достаточный промежуток между передней частью 26 полуприцепа и задней стенкой 25а кабины водителя, как видно на увеличенном виде сверху на фиг.2. При расположенных под углом друг к другу автомобиле-тягаче 1 и полуприцепе 23 величина зазора 24 уменьшилась примерно на 250 мм.
На фиг.3 изображен вид сбоку седельного автопоезда при прямолинейном движении, причем величина зазора 24 значительно уменьшена посредством перемещения седельно-сцепного устройства 2 в направлении 4 движения автомобиля. Это рационально, в частности, при движении по автомагистралям, так как здесь выше скорость движения и делается особенно хорошо заметным ожидаемое уменьшение аэродинамического сопротивления движению. В то же время, при движении по автомагистралям используются лишь незначительные углы вращения рулевого колеса автомобиля-тягача 1.
Уменьшение или, при необходимости, увеличение величины зазора 24 становится возможным при использовании описываемого в изобретении механизма перемещения согласно фиг.4. Седельно-сцепное устройство 2 закреплено неподвижно на каретке 6 с помощью двух опорных кронштейнов 27, из которых на виде сбоку на фиг.4 можно видеть только передний. Каретка 6 установлена с возможностью перемещения по основанию 3 по направлению 4 движения автомобиля и в противоположном направлении. Основание 3 собирается из двух расположенных параллельно друг другу направляющих 5 и закрепляющихся на них в их концевых зонах передней и задней траверс 28а, 28b. На передней траверсе 28а в качестве моторизированного приводного агрегата 7 закреплен гидравлический цилиндр 9, шток поршня 9а которого выступает назад и со стороны концевой части соединен с кареткой 6. При перемещении штока поршня 9а на такую же величину продольно смещается каретка 6 и, таким образом, также седельно-сцепное устройство 2.
На фиг.5 показан вид сверху на механизм перемещения, причем особенно хорошо можно видеть расположение гидравлического цилиндра 9 на основании 3 рамной конструкции. Для того чтобы разгрузить гидравлический цилиндр 9 при движении автомобиля, на направляющих 5 и каретке 6 выполнены средства блокировки, с помощью которых может производиться расцепляемое геометрически замкнутое соединение между кареткой 6 и основанием 3. Со стороны направляющих 5 речь идет о зубчатом профиле 29, который может быть выполнен на обращенных друг к другу внутренних сторонах направляющих 5.
На виде снизу, фиг.6, на каретке 6 предусмотрены расположенные напротив друг друга фиксирующие колодки 14, которые, согласно фиг.5, могут синхронно входить в зацепление с зубчатым профилем 29 для геометрически замкнутой блокировки каретки 6. Блокировка и разблокировка фиксирующих колодок 14 осуществляется через регулирующий орган 15. Регулирующий орган 15 находится между опорными кронштейнами 27 на верхней стороне каретки 6 под седельно-сцепным устройством 2.
Взаимодействие отдельных компонентов в разомкнутом гидравлическом контуре 8 поясняется с помощью схематического изображения на фиг.7. С помощью гидравлического контура 8 должен перемещаться гидравлический цилиндр 9 и, соответственно, его шток 9а поршня (см. фиг.4-6). Особо резкое перемещение каретки 6 (см. фиг.4-6), в случае экстренного торможения, должно быть гарантированно обеспечено, в частности, по направлению стрелки 30.
Для этого насос 10 соединен с гидравлическим цилиндром 9 подающим трубопроводом 18а. Второй, отводящий, трубопровод 18b проходит от гидравлического цилиндра 9 к баку обратной подачи 32. Между насосом 10 и гидравлическим цилиндром 9 находится клапан 11 управления, к которому подсоединены оба трубопровода 18а, 18b.
Во время движения автомобиля насосом 10 создается давление в подающем трубопроводе 18а гидроцилиндра 9. Для того чтобы сделать возможным особо быстрое перемещение штока 9а поршня (см. фиг.4-6) в направлении 30 перемещения, в подающем трубопроводе 18а расположено устройство 16 аккумуляции давления. Благодаря этому в случае экстренного торможения сразу же становится доступен аккумулятор достаточного давления, так что может перекрываться небольшое замедление при разгоне насоса 10 и каретка 6 с расположенным на ней седельно-сцепным устройством перемещается без задержки.
При достижении заданного уровня давления в подающем трубопроводе 18а или снижении давления там же ниже заданного уровня это давление распознается с помощью реле давления 17, и насос отключается или приводится в действие.
Во время движения седельного автопоезда величина перемещения гидравлического цилиндра 9 регулируется положением клапана 11 управления. Для этого клапан 11 управления соединен с блоком 12 управления, который берет на себя вместе с управлением гидравлическим контуром 8 также и управление регулирующим органом 15. Внутри блока 12 управления находится внутрисистемный логический запрос о положении седельно-сцепного устройства 2 на основании 3 в зависимости от скорости движения автомобиля-тягача 1. В случае экстренного торможения, в блоке 12 управления также генерируется управляющий сигнал. Наличие экстренного торможения обнаруживается благодаря коммутации блока 12 управления с блоком 13 управления автомобиля-тягача или через так называемую систему «Ассистент при торможении».
За клапаном 11 управления подающий трубопровод 18а соединен с отводящим трубопроводом 18b байпасным трубопроводом с 2/2-ходовым клапаном 19 и обратным клапаном 20, запирающим в направлении отводящего трубопровода 18b. Благодаря такой компоновке при сбое в работе системы седельно-сцепное устройство 2 с кареткой 6 отжимается в направлении 30 перемещения посредством внешних сил, действующих на полуприцеп 23, таких как набегающий поток воздуха и сопротивление качению, вследствие чего после меньшего времени движения седельного автопоезда устанавливается максимальная величина зазора 24 между автомобилем-тягачом 1 и полуприцепом 23. При таком нагружении каретка 6 иногда бьет по задней траверсе 28b (см. фиг.4-6), так что эта траверса может подвергаться воздействиям сильнее, чем передняя траверса 28а, и, соответственно, должна быть надежно закреплена на направляющих.
Возможное повышение давления рабочей жидкости в подающем трубопроводе 18а сбрасывается через клапан 22 ограничения давления в бак 32 обратной подачи.
Фиг.8 показывает альтернативную форму исполнения механизма перемещения с замкнутым гидравлическим контуром 8, в котором использован насос 10, переключаемый по направлению подачи. Направление подачи соответствует желаемому направлению пути перемещения гидравлического цилиндра 9, так что подающий и, соответственно, отводящий трубопроводы 18а, 18b вследствие этого нагружены давлением переменного направления в зависимости от направления перемещения гидравлического цилиндра. Оба трубопровода 18а, 18b взаимосвязано предохранены с помощью клапана 22 ограничения давления. В случае необходимости быстрого начала экстренного торможения ускоренное обратное перемещение в направлении 30 перемещения инициируется посредством предварительно сжатого упругого элемента 21, который воздействует на гидравлический цилиндр 9 или непосредственно на каретку 6.
Повышение при определенных обстоятельствах давления рабочей жидкости в работающих в качестве всасывающего трубопровода, подающем или отводящем трубопроводах 18а, 18b сбрасывается через 3/3-ходовой клапан 31, срабатывающий от давления.
Перечень позиций
1 Автомобиль-тягач
2 Седельно-сцепное устройство
3 Основание
4 Направление движения автомобиля
5 Направляющие
6 Каретка
7 Моторизированный приводной агрегат
8 Гидравлический контур
9 Гидравлический цилиндр
9а Шток поршня
10 Насос
11 Клапан управления
12 Блок управления
13 Блок управления автомобиля-тягача
14 Фиксирующая колодка
15 Регулирующий орган
16 Устройство аккумуляции давления, пневмогидроаккумулятор
17 Реле давления
18а Подающий трубопровод гидроцилиндра
18b Отводящий трубопровод гидроцилиндра
19 2/2-ходовой клапан
20 Обратный клапан
21 Упругий элемент
22 Клапан ограничения давления
23 Полуприцеп
24 Величина зазора автомобиль-тягач/полуприцеп
25 Кабина водителя
25а Задняя стенка кабины водителя
26 Передняя часть полуприцепа
27 Опорный кронштейн
28а Передняя траверса
28b Задняя траверса
29 Зубчатый профиль на направляющей
30 Направление перемещения при экстренном торможении
31 Срабатывающий от давления 3/3-ходовой клапан
32 Бак обратной подачи