МЕХАНИЗМ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ СОЧЛЕНЕННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
STEERING MECHANISM FOR AN ARTICULATED VEHICLE

Настоящее изобретение относится к механизмам рулевого управления сочлененных транспортных средств и может найти конкретное применение в грузовых транспортных средствах, таких как вилочные погрузчики.
Уровень техники
Сочлененные транспортные средства, такие как вилочные погрузчики, используемые в ограниченных пространствах, должны работать в условиях наименьшей возможной ширины, и их рулевые механизмы должны быть разработаны так, чтобы свести к минимуму пространство, необходимое для маневра.
Пример рулевого механизма можно найти в WO 02/20333, где рулевая тележка на переднем конце погрузчика несет на себе подъемные вилки и соединена с задней частью погрузчика вертикальным валом, который установлен с возможностью поворота в выступе в передней части шасси. Цепь, обернутая вокруг вала, может натягиваться в любом направлении парой рулевых цилиндров, расположенных в задней части погрузчика, для управления транспортным средством.
Раскрытие изобретения
Предложено сочлененное транспортное средство, включающее:
первую часть кузова;
вторую часть кузова;
удлиненный выступ, выступающий из конца вышеупомянутой первой части кузова в направлении вышеупомянутой второй части кузова;
пару рулевых цилиндров, установленных таким образом, что они частично или полностью расположены в вышеуказанном удлиненном выступе или на нем;
поворотный элемент, расположенный на конце удлиненного выступа, дальнем от первой части кузова, и функционально соединенный со второй частью кузова таким образом, что поворот этого поворотного элемента вызывает изменение угла между первой и второй частями кузова, и таким образом, первая и вторая части кузова шарнирно сочленены друг с другом вокруг вышеуказанного дальнего конца удлиненного выступа; и
по меньшей мере одно звено, соединяющее поворотный элемент с рулевыми цилиндрами таким образом, что под действием рулевого цилиндра соединительное звено поворачивает поворотный элемент;
в котором два рулевых цилиндра расположены один над другим таким образом, что они пересекаются между собой.
Транспортное средство по настоящему изобретению имеет более компактную и маневренную систему рулевого управления, благодаря расположению рулевых цилиндров друг над другом или на удлиненном выступе. Благодаря такой конструкции выступ может быть очень узким - не намного шире, чем сами рулевые цилиндры, и это позволяет тележке или второй части кузова при повороте влево или вправо близко поворачиваться к осевой линии погрузчика.
Предпочтительно, рулевые цилиндры расположены по направлению к концу удлиненного выступа, ближнего к первой части кузова.
Предпочтительно, ширина удлиненного выступа уменьшается от более широкой на дальнем конце до более узкой там, где друг над другом расположены цилиндры.
Преимущество такой конструкции состоит в том, что узкий участок позади дальнего конца удлиненного выступа лучше вмещает вторую часть кузова в крайних положениях. Преимуществом того, что выступ шире на дальнем конце, где установлен поворотный элемент, является то, что доступный для управления погрузчиком крутящий момент тем больше, чем больше диаметр поворотного элемента.
Предпочтительно, механизм включает по меньшей мере одно соединительное звено, соединяющее первый из пары рулевых цилиндров с поворотным элементом, и отдельное второе соединительное звено, соединяющее второй из пары рулевых цилиндров с поворотным элементом.
Кроме того, предпочтительно, первое и второе соединительные звенья соединены с поворотным элементом в соответствующих точках крепления таким образом, что соединительные звенья проходят от соответствующего цилиндра к соответствующей точке крепления, охватывая поворотный элемент в противоположных направлениях с окружным перекрытием между ними.
Таким образом обеспечено то преимущество, что поворотный элемент может поворачиваться любым из соединительных звеньев более чем на 90 градусов, что позволяет управлять погрузчиком в диапазоне значительно больше чем 180 градусов, например 210 градусов или более.
Предпочтительно, первое и второе соединительные звенья разнесены на поворотном элементе по вертикали.
Благодаря тому, что первое и второе соединительные звенья разнесены по вертикали, они не создают помех друг другу или не перекрываются, и, кроме того, прилагаемое усилие направлено исключительно по касательной к поворотному элементу и не имеет вертикальной составляющей.
Предпочтительно, поворотным элементом является вал, установленный на подшипнике, расположенный вертикально и проходящий через вышеупомянутый дальний конец удлиненного выступа.
Предпочтительно, каждое соединительное звено частично охватывает вал по окружности и прикреплено к нему.
Предпочтительно, рулевые цилиндры расположены под углом друг к другу, и каждый цилиндр направлен по касательной к противоположным сторонам окружности поворотного элемента.
Предпочтительно, рулевые цилиндры выбраны из гидравлических цилиндров и линейных исполнительных механизмов. Наиболее предпочтительно, они представляют собой гидравлические цилиндры. Изобретение применимо в любом приводном механизме, который может быть использован для натяжения соединительного звена, если этот приводной механизм имеет удлиненную, узкую форму, такую как у гидравлического цилиндра или линейного исполнительного механизма.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет дополнительно проиллюстрировано с помощью следующего описания вариантов его осуществления, приведенных в качестве примера со ссылкой на следующие прилагаемые фигуры чертежей, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе транспортного средства согласно изобретению;
Фиг. 2-4 представляют собой виды сверху транспортного средства в различных рулевых положениях;
Фиг. 5 представляет собой вид транспортного средства сбоку;
Фиг. 6 представляет собой вид сверху;
Фиг. 7 представляет собой вид сбоку рулевого механизма транспортного средства по Фиг. 1;
Фиг. 8 представляет собой вид сверху рулевого механизма;
Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе транспортного средства, демонстрирующий рулевой механизм на месте;
Фиг. 10 представляет собой вид части транспортного средства сверху, демонстрирующий рулевой механизм на месте;
Фиг. 11 представляет собой схему, демонстрирующую транспортное средство в различных рулевых положениях в процессе эксплуатации;
Фиг. 12 представляет собой гидравлическую схему.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг. 1 показан обозначенный в целом позицией 10 вилочный погрузчик, имеющий заднюю часть кузова 12 и переднюю часть кузова 14. Мачта 18 на передней части погрузчика несет на себе вилки 16, в то время как кабина водителя 20 расположена в задней части.
Как показано на фиг. 2-4, удлиненный выступ 22 выходит из переднего конца 24 задней части кузова, а передняя часть кузова может шарнирно поворачиваться вокруг дальнего конца 26 удлиненного выступа 22 (см. фиг. 3 и 4). На фиг. 2 транспортное средство показано в положении движения прямо вперед, в то время как на фиг. 3 оно показано в положении поворота направо, а на фиг. 4 - налево.
Фиг. 5 и 6 представляют собой вид сбоку и сверху, соответственно, транспортного средства 10, при повороте налево. Как можно видеть на фиг. 5, задняя часть 12 транспортного средства имеет пару задних колес 28 (одно из которых видно), которые не являются управляемыми. Рулевое управление осуществляется путем поворота всей передней части кузова 14, которая образует рулевую тележку, опирающуюся на пару передних колес 30, вокруг вертикальной оси поворота 32, показанной на виде сверху на фиг. 6. В равной степени может использоваться одно переднее колесо.
На фиг. 7 и 8 показаны виды рулевого механизма сбоку и сверху, соответственно. Первый рулевой цилиндр 34 установлен над вторым цилиндром 36, так что, если смотреть сверху (см. фиг. 8), они пересекаются между собой. Рулевые цилиндры 34, 36 установлены на заднем, ближнем конце удлиненного выступа 22. В качестве альтернативы они могут быть установлены на задней части кузова транспортного средства таким образом, чтобы они выходили в удлиненный выступ 22.
Небольшую часть 38 передней части кузова можно увидеть на фиг. 8, обратив внимание, что на фигуре она показана полностью повернутой влево. Рулевое управление осуществляется путем поворота вала 40, который установлен в подшипнике (не показан) и проходит вертикально через удлиненный выступ 22 на его дальнем конце 26, и этот поворот осуществляется с помощью пары соединительных звеньев (цепей) 42 и 44. Цепь 42 соединяет поршневой шток 46 поршня гидравлического цилиндра (не показан), установленного в нижнем рулевом цилиндре 36, с точкой крепления 48 на валу 40. Аналогично, цепь 44 соединяет поршневой шток 50 поршня гидравлического цилиндра (не показан), установленного в верхнем рулевом цилиндре 34, с точкой крепления 52 на валу 40. Как видно из рисунка, цепи, поршневые штоки и точки крепления разнесены по вертикали так, что они не создают помех друг для друга.
На фиг. 7 и 8 рулевой механизм показан в положении полного поворота передней части погрузчика влево. Поршневой шток 46 нижнего рулевого цилиндра 36 полностью втянут, вследствие чего поршневой шток 50 верхнего рулевого цилиндра 34 полностью выдвинут, а верхняя цепь 44 полностью охватывает вал 40.
Для установки рулевого механизма в положение движения прямо вперед поршневой шток 50 должен быть гидравлически наполовину втянут в цилиндр 34, при этом поршневой шток 46 будет наполовину вытянут из цилиндра 36, и вал будет повернут приблизительно на 95 градусов по часовой стрелке. Продолжение втягивания поршневого штока 50 вызовет дальнейшее перемещение точки крепления 52 цепью 44 по часовой стрелке до тех пор, пока поршневой шток 50 не будет полностью втянут, поршневой шток 46 не будет полностью выдвинут, и передняя часть погрузчика не будет полностью повернута вправо.
На фиг. 9 и 10 показан рулевой механизм на месте в погрузчике, сначала в перспективном виде (фиг. 9), а затем в плане (фиг. 10), обе фигуры с вырезом, чтобы показать механизм. На фиг. 9 показан вал 40, в то время как на фиг. 10 также показаны верхний рулевой цилиндр 34, его поршневой шток 50 и цепь 44.
На фиг. 11 показан вилочный погрузчик 10 в условиях эксплуатации в узком проходе 52, транспортирующий поддоны 54. Погрузчик показан в трех положениях: с передней частью, повернутой влево (позиция 60), установленной прямо (позиция 62) и повернутой влево (позиция 64). Преимущество заключается в том, что благодаря расположению рулевых цилиндров друг над другом удлиненный выступ 22 может быть сделан очень узким и, следовательно, передний конец может поворачиваться влево или вправо на больший угол по сравнению с обычными вилочными погрузчиками.
На фиг. 12 показана гидравлическая схема рулевого механизма транспортного средства. Рулевой двигатель в виде обычного орбитального рулевого блока 70 имеет четыре порта Р, Т, R и L. Порты R и L соединены со сторонами поршневых штоков гидравлических цилиндров 34 и 36, соответственно, порт Р соединен с источником 72 гидравлического масла, находящегося под давлением, и порт Т соединен с резервуаром 74. Соответствующие обратные клапаны 76 включены последовательно в каждую гидравлическую линию, соединяющую блок 70 с цилиндрами 34 и 36, и соответствующие клапаны сброса давления 78 соединены параллельно с клапанами 76. Блок 70 выполнен с возможностью переключения, так что порт Р по выбору может быть соединен с цилиндром 34 через порт R или с цилиндром 36 через порт L, или может быть не соединен ни с одним цилиндром. Когда порт Р соединен с одним из портов R или L, другой порт L или R соединен с портом Т.
Начиная с положения прямолинейного движения, когда порт Р соединен с портом R, масло под давлением нагнетается в цилиндр 34 со стороны поршневого штока через соответствующий обратный клапан 76.
Это вызывает втягивание поршневого штока 50, который при этом сматывает цепь 44 с вала 40. Поскольку цепь 44 соединена с валом в точке крепления 52, это движение цепи вызывает поворот вала 40, и, следовательно, второй части погрузчика по часовой стрелке для поворота вилочного погрузчика направо.
Аналогичным образом, когда порт Р соединен с цилиндром 36, масло под давлением нагнетается в цилиндр 36 через соответствующий обратный клапан 76 для втягивания поршневого штока 46 и, соответственно, поворота вала 40 против часовой стрелки для поворота вилочного погрузчика налево.
В каждом случае, чтобы поршневой шток 50 или 46 мог втягиваться, когда масло под давлением подается в соответствующий цилиндр 34 или 36, необходимо, чтобы масло могло вытекать из другого цилиндра 36 или 34 соответственно, чтобы поршневой шток другого цилиндра мог выдвигаться. Это обусловлено тем, что общее расстояние между поршневыми штоками 46 и 50, измеренное вдоль цепей 42 и 44 и вокруг вала 40, является фиксированным. Это достигается в каждом случае за счет клапанов сброса давления 78, которые позволяют гидравлическому маслу вытекать из цилиндра в резервуар 74, когда порт цилиндра R или L соединен с портом Т, и давление масла в нем превышает определенное пороговое значение, установленное клапаном сброса давления. Это обеспечивает постоянное натяжение цепей 42 и 44, даже если длина цепей увеличивается с течением времени, и гарантирует высокую точность рулевого управления.
Скорость действия рулевого механизма определяет диаметр вала 40, диаметр гидравлических цилиндров 34 и 36 и рабочий объем рулевого двигателя 70. Хотя, согласно вышеизложенному, для соединения гидравлических цилиндров с валом используются цепи, можно использовать любое удлиненное, по существу неупругое, гибкое соединительное звено, такое как стальной трос.
Преимущество вышеописанного варианта осуществления заключается в том, что рулевое управление, благодаря отсутствию слабины в системе, остается точным и контролируемым, даже когда компоненты подвергаются износу с течением времени. Кроме того, скорость рулевого управления является постоянной для всех углов поворота рулевой тележки 14, что позволяет использовать систему во всем диапазоне рулевого управления, приблизительно 210 градусов. Кроме того, рулевой двигатель 70 обеспечивает гидравлическое торможение, так что никакого отдельного рулевого тормоза не требуется.
В целом сочлененное транспортное средство имеет первую часть кузова, вторую часть кузова и удлиненный выступ, выходящий из первой части кузова в направлении второй части кузова. Два рулевых цилиндра установлены так, что они частично или полностью расположены в или на удлиненном выступе, и расположены друг над другом так, что они пересекаются между собой, тем самым, сужая выступ к ближнему к первой части кузова концу, что позволяет поворачивать вторую часть кузова ближе к центральной линии погрузчика. Поворотный вал второй части кузова установлен на дальнем конце удлиненного выступа и поворачивается с помощью пары соединительных звеньев, таких как цепи, каждая из которых соединена с валом и с соответствующим рулевым цилиндром. Цепи оборачиваются вокруг вала с перекрытием по окружности, хотя они разнесены по вертикали. Это окружное перекрытие позволяет достичь величин угла поворота, которые значительно больше 180 градусов (т.е. из крайнего левого в крайнее правое положение и обратно, сравните фиг. 3 и 4).
Изобретение не ограничено вариантом(ами) осуществления, описанным в данном документе, но может быть изменено или модифицировано без отступления от объема настоящего изобретения.