ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С КАЧАЮЩЕЙСЯ ХОДОВОЙ ОСЬЮ
CARRIER WITH SWINGING AXLES

Область техники
Настоящее изобретение относится к транспортному средству с качающейся осью в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Из патентного документа DE 102007025598 А1 известна выполненная в виде зерноуборочного комбайна сельскохозяйственная рабочая машина, задняя ходовая ось которой расположена на шасси комбайна с возможностью качания. В варианте выполнения содержащая управляемые колеса задняя ходовая ось укреплена на шасси с помощью качающихся рычагов. Геометрия качающихся рычагов подобрана таким образом, что задняя ходовая ось может совершать качание вокруг виртуальной оси качания, причем качание одновременно вызывает смещение задней ходовой оси поперечно направлению движения сельскохозяйственной рабочей машины. Это смещение имеет тот эффект, что устраняется столкновение управляемых колес с колесами смежных с ними участков шасси, так что неровности грунта не приводят к снижению возможностей угла поворота колес. Поскольку вызванное качанием поперечное смещение происходит только на неровной поверхности, возможный угол поворота колес зависит от имеющихся в распоряжении свободных пространств от управляемых колес до обшивки шасси. С увеличением размера машины это имеющееся свободное пространство значительно уменьшается, поскольку, с одной стороны, более сложные рабочие органы сельскохозяйственной рабочей машины требуют большего конструктивного пространства, и, с другой стороны, повышенные массы машины требуют более крупных колес. В результате это приводит к тому, что уменьшается возможный максимальный угол поворота колес в плоскости.
Из патентного документа ЕР 1154925 известна другая конструкция качающейся ходовой оси, в которой задняя ходовая ось шарнирно укреплена на шасси сельскохозяйственной рабочей машины с помощью поворотной оси, так что колеса задней ходовой оси могут следовать по неровностям грунта. Однако эта широко распространенная конструкция качающихся ходовых осей имеет тот недостаток, что при наличии неровностей задняя ходовая ось перемещается вокруг оси качания по круговой траектории, так что верхние области лежащих выше по склону ходовых колес перемещаются в направлении к обшивке шасси. Для предотвращения столкновения в ЕР 1154925 предложена конструкция ходовой оси, в которой, с одной стороны, опорные цапфы расположены перед осевыми шейками по направлению переднего хода и одновременно управляемые колеса закреплены в корпусе ходовой оси телескопическим образом. Хотя такое положение опорных цапф и дает возможность увеличить угол поворота колес в узких пределах, действительный эффект достигается за счет того, что при рабочем ходе ходовые колеса могут выдвигаться из задней ходовой оси в боковые стороны, так что они занимают положение на большем удалении от обшивки шасси. Такой процесс перенастройки сложен, поскольку для этого машина должна быть поднята, по меньшей мере, в области задней ходовой оси. Кроме того, до объезда поля трудно оценить, на какие неровности поверхности грунта следует рассчитывать, так что выдвинутое положение управляемых колес может не совпадать с действительными неровностями поверхности, по которой предстоит движение. В результате несмотря на измененное положение опорных цапф на неровном рельефе может происходит столкновение управляемых колес с частями обшивки шасси.
Раскрытие изобретения
Соответственно, задачей изобретения является устранение недостатков известных решений уровня техники и создание конструкции ходовой оси (заднего моста), которая как на ровном, так и на неровном рельефе позволяет устанавливать больший угол поворота управляемых колес без столкновения управляемых колес с шасси транспортного средства.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет отличительных признаков по пункту 1 формулы изобретения.
Согласно изобретению транспортное средство содержит, по меньшей мере, одну относящуюся к шасси несущую ходовые колеса переднюю ходовую ось (передний мост) и расположенную по направлению переднего хода за передней ходовой осью несущую, по меньшей мере, два управляемых колеса заднюю ходовую ось (задний мост), причем задняя ходовая ось шарнирно соединена с шасси с возможностью качания поперечно направлению движения и содержит, по меньшей мере, один корпус ходовой оси (корпус моста), а участки шасси расположены, по меньшей мере, частично вблизи колес задней ходовой оси, при этом задняя ходовая ось соединена с шасси с помощью устройства качания (устройства маятникового наклона), обеспечивающего возможность смещения задней ходовой оси, ориентированного поперечно направлению движения, а каждое колесо задней ходовой оси соединено с корпусом задней ходовой оси с помощью поворотного устройства, обеспечивающего возможность смещения каждого колеса, ориентированного поперечно направлению движения. Благодаря этому как на ровном, так и на неровном рельефе для транспортного средства обеспечивается возможность установки большого угла поворота колес без столкновения управляемых колес с шасси транспортного средства.
В предпочтительном примере осуществления изобретения устройство качания (маятниковое устройство) выполнено в виде шарнирно-рычажного механизма, причем определяемое поперечным наклоном перемещение соединительных звеньев шарнирно-рычажного механизма вызывает смещение задней ходовой оси, ориентированное поперечно направлению движения. Такое выполнение имеет то особое преимущество, что положение задней ходовой оси непосредственно реагирует на конкретный поперечный наклон поверхности, так что независимо от крутизны наклона всегда предотвращается столкновение управляемых колес с шасси.
В следующем предпочтительном примере осуществления изобретения столкновение управляемых колес с шасси также надежно предотвращается за счет того, что смещение задней ходовой оси вызывает увеличение расстояния от находящегося в направлении смещения колеса до смежного участка шасси, в то время как другое колесо поворачивается под смежный с этим колесом участок шасси.
В предпочтительном решении по развитию изобретения соединительные звенья выполнены в виде попарно расположенных рычагов, каждый из которых соединен с корпусом ходовой оси (корпусом заднего моста) и шасси посредством верхних и нижних шарниров, причем расстояние между верхними шарнирами рычагов меньше расстояния между их нижними шарнирами. Такая конструкция имеет то особое преимущество, что даже на неровном рельефе в ней остается правильным распределение сил, так что опорные нагрузки транспортного средства коротким путем передаются на землю. Этот эффект усиливается также за счет того, что в дальнейшем предпочтительном примере осуществления изобретения верхние и нижние шарниры каждого из попарно расположенных рычагов имеют одинаковое расстояние друг от друга и это расстояние меньше расстояния между их нижними шарнирами.
В предпочтительном решении по развитию изобретения поворотное устройство выполнено в виде шарнирно-рычажного механизма, причем активизация перемещения звеньев шарнирно-рычажного механизма вызывает смещение колес задней ходовой оси относительно корпуса ходовой оси, ориентированное поперечно направлению движения. Такая конструкция адаптации управляемых колес на корпусе ходовой оси имеет, прежде всего, то преимущество, что непосредственно в зависимости от выбранного угла поворота колес происходит поперечное смещение положения этих управляемых колес, причем изменение бокового положения тем больше, чем больше угол поворота.
В дальнейшем решении по развитию изобретения простая и экономичная конструкция шарнирно-рычажного механизма достигается в том случае, когда шарнирно-рычажный механизм поворотного устройства содержит, по меньшей мере, следующие звенья:
- относящуюся к каждому колесу и укрепленную на задней ходовой оси поворотную опору,
- опорную цапфу, установленную с возможностью поворота в поворотной опоре,
- переходящий в осевую шейку поворотный кулак, который соединен с возможностью поворота с опорной цапфой и несет осевую шейку соответствующего колеса,
- причем опорная цапфа расположена перед относящимся к ней поворотным кулаком относительно направления переднего хода.
Благодаря тому что каждый шарнирно-рычажный механизм поворотного устройства содержит относящийся к поворотной опоре элемент крепления поперечной рулевой тяги для соединения с возможностью поворота с поперечной рулевой тягой, в поворотном устройстве простым образом интегрируется принудительное обратное возвращение управляемых колес на прямую колею хода.
Технически проверенным и конструктивно простым путем рулевое управление управляемыми колесами реализовано посредством того, что для задней ходовой оси предназначен выполненный в виде подъемного цилиндра двухстороннего действия цилиндр рулевого управления, который укреплен на корпусе заднего моста в фиксированном положении и соединен с возможностью поворота с поперечными рулевыми тягами.
В дальнейшем решении по развитию изобретения большой угол поворота колес без опасности столкновения с шасси транспортного средства достигается в том случае, когда колеса задней ходовой оси в положении максимального угла поворота занимают положение, в котором внутреннее колесо имеет переднюю кромку, которая расположена вблизи смежного этому колесу участку шасси, а задняя кромка наружного колеса расположена вблизи смежного этому колесу участку шасси.
В предпочтительном примере осуществления изобретения транспортное средство имеет малый круг поворота и, соответственно, высокую маневренность в том случае, когда в положении максимального угла поворота внутреннее колесо имеет радиус поворота меньше радиуса поворота наружного колеса.
Ввиду того что сельскохозяйственные машины имеют очень ограниченное конструктивное пространство, а размер их шин постоянно растет, описанные эффекты проявляются, особенно когда транспортное средство выполнено в виде сельскохозяйственной рабочей машины, в особенности в виде зерноуборочного комбайна.
Дальнейшие предпочтительные примеры осуществления являются предметом защиты в зависимых пунктах.
Краткий перечень чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения, не налагающие каких-либо ограничений. На чертежах:
фиг.1 изображает сельскохозяйственную рабочую машину на виде сбоку,
фиг.2 изображает заднюю ходовую ось по изобретению на виде спереди по стрелке А на фиг.1,
фиг.3 изображает заднюю ходовую ось по изобретению на виде сверху.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показана выполненная в виде зерноуборочного комбайна 2 сельскохозяйственная рабочая машина 1. В передней части машины за навесным аппаратом 3 расположена передняя ходовая ось 5 машины с ходовыми колесами 4, причем ходовые колеса 4 жестко соединены с ходовой осью 5 и приводятся активным приводом. В задней области сельскохозяйственной рабочей машины 1 за передней ходовой осью 5 расположена задняя ходовая ось 7, несущая управляемые колеса 6, причем управляемые колеса 6, как это будет подробно описано далее, по меньшей мере, частично расположены вблизи участков 8 шасси 9 сельскохозяйственной рабочей машины 1.
На фиг.2 подробно показана задняя ходовая ось 7 по изобретению. Задняя ходовая ось 7 содержит корпус 10 ходовой оси, который шарнирно соединен с шасси 9 сельскохозяйственной рабочей машины 1 с помощью устройства 11 качания, как это будет описано далее. Кроме того, каждое из управляемых колес 6а, 6b задней ходовой оси 7 соединено с корпусом 10 ходовой оси с помощью поворотного устройства 12, которое будет описано ниже.
Устройство 11 качания образовано шарнирно-рычажным механизмом 13, который содержит расположенные парами выполненные в виде поворотных подвесок рычаги 14, 15, причем каждый рычаг 14, 15 с помощью верхнего шарнира 16, 17 укреплен на шасси 9 с возможностью поворота. Кроме того, на каждом рычаге 14, 15 имеется нижний шарнир 18, 19, с помощью которого соответствующий рычаг 14, 15 прикреплен с возможностью поворота к корпусу 10 задней ходовой оси 7. При этом верхние и нижние шарниры 16-19 расположены относительно друг друга таким образом, что расстояние 20 между верхними шарнирами 16, 17 меньше расстояния 21 между нижними шарнирами 18, 19 попарно расположенных рычагов 14, 15.
В зависимости от поперечного наклона поверхности 22 поля к направлению FR движения рычаги 14, 15, образующие соединительные звенья 23, 24 шарнирно-рычажного механизма 13, поворачиваются вокруг верхних шарниров 16, 17 по круговым траекториям 25, 26, обозначенным на фиг.2. Одновременно задняя ходовая ось 7 совершает качание вокруг виртуальной оси 27 качания, пространственное положение которой определяется текущим положением рычагов 14, 15. Это качание задней ходовой оси 7 вокруг виртуальной оси 27 качания одновременно приводит к смещению 28 задней ходовой оси поперечно направлению FR движения. Смещение 28 задней ходовой оси 7 приводит к тому, что расстояние 29 от находящегося спереди по направлению смещения колеса 6а до смежного участка 8а шасси 9 увеличивается, в то время как другое колесо 6b поворачивается под смежный с ним участок 8b шасси 9, так что значительно снижается опасность столкновения между управляемыми колесами 6а, 6b задней ходовой оси 7 и шасси 9 при рулевом управлении в наклонном положении сельскохозяйственной рабочей машины 1. Особенно надежное и правильное в аспекте распределения усилий качание задней ходовой оси 7 достигается в том случае, когда два рычага 14, 15 имеют одинаковые размеры, то есть в каждом рычаге 14, 15 расстояние 30 между верхними и нижними шарнирами 16-19 одинаково и это расстояние 30 меньше расстояния 20 между верхними шарнирами 16, 17 соседних рычагов 14, 15.
На фиг.3 подробно показано поворотное устройство 12, которое соединяет соответствующее колесо 6а, 6b с корпусом 10 задней ходовой оси 7. Поворотное устройство 12 выполнено в виде шарнирно-рычажного механизма 31, причем активизация шарнирно-рычажного механизма 31, который будет описан далее, приводит к смещению 32 колес 6а, 6b задней ходовой оси 7 относительно корпуса 10 ходовой оси поперечно направлению FR движения.
В показанном примере выполнения поворотное устройство 12 содержит в первую очередь жестко соединенные с корпусом 10 ходовой оси вилочные поворотные опоры 33 для поворотной установки опорных цапф 34 соответствующего колеса 6а, 6b. Каждая опорная цапфа 34 охвачена с возможностью свободного поворота соответствующим поворотным кулаком 35 с отходящим от него под углом элементом 36 для крепления поперечной рулевой тяги, причем поворотный кулак 35 на своем свободном конце переходит в осевую шейку 37, на которой установлено соответствующее колесо 6а, 6b задней ходовой оси 7. Согласно изобретению каждая опорная цапфа 34 расположена перед относящимся к ней поворотным кулаком 35 относительно направления FR переднего хода сельскохозяйственной рабочей машины 1. Далее, элементы 36 для крепления поперечных рулевых тяг на своих свободных концах шарнирно соединены с поперечными рулевыми тягами 38. Каждая поперечная рулевая тяга 38 шарнирно соединена своим другим концом с цилиндром 39 рулевого управления, выполненным в виде подъемного цилиндра двухстороннего действия, причем цилиндр 39 рулевого управления укреплен на корпусе 10 задней ходовой оси 7 в фиксированном положении. При подаче давления в цилиндр 39 рулевого управления его поршневой шток 40 выдвигается или втягивается, так что колеса 6а, 6b задней ходовой оси 7 могут перемещаться между положениями, показанными на фиг.3 сплошными и штриховыми линиями. Таким образом, в показанном примере выполнения поворотные опоры 33, опорные цапфы 34, поворотные кулаки 35 с относящимися к ним осевыми шейками 37, элементы 36 для крепления поперечных рулевых тяг, поперечные рулевые тяги 38, а также цилиндр 39 рулевого управления образуют звенья 41 поворотного устройства 12 по изобретению.
При этом длины звеньев 41 скоординированы друг с другом таким образом, что колеса 6а, 6b задней ходовой оси 7 в представленном на фиг.3 положении максимального угла поворота занимают положение, в котором находящееся внутри колесо 6а имеет переднюю кромку 42, которая расположена вблизи смежному этому колесу 6а участку 8 шасси 9, а задняя кромка 43 наружного колеса 6b расположена вблизи смежного колесу 6b участку 8 шасси 9. Соотношение размеров звеньев 41 выбрано таким, что в представленном на фиг.3 положении максимального угла поворота внутреннее колесо 6а имеет радиус 44 поворота меньше радиуса 45 поворота наружного колеса 6b. Другими словами, два управляемых колеса 6а, 6b задней ходовой оси 7 до достижения своего максимального угла поворота при рулевом управлении проходят различные углы поворота, так что даже при максимальном угловом положении поворота при рулевом управлении надежно предотвращается столкновение колес с участками 8 шасси 9.