Стабилизирующее тягово-сцепное устройство прицепа с переменным поперечным наклоном шкворня
STABILIZING TRAILER HITCH WITH VARIABLE TRANSVERSE INCLINATION OF KINGPIN

Изобретение относится к автомобильным и тракторным прицепам, преимущественно к тягово-сцепным устройствам автотракторных поездов с прицепами.
Аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому стабилизирующему тягово-сцепному устройству прицепа с переменным поперечным наклоном шкворня является автомобильный двухосный низкорамный прицеп-шасси МАЗ-5207В, содержащий раму, состоящую из двух лонжеронов, соединённых между собой поперечинами, переднюю ось, состоящую из балки двутаврового сечения, с управляемым колёсами, каждое из которых связано через поворотные цапфы, соединенные посредством шкворней с балкой передней оси. При этом поворот управляемых колес осуществляется через систему тяг и рычагов, связанных с дышлом, а шкворни поворотных цапф установлены под наклоном в продольной и поперечной плоскостях.
Поперечный угол наклона шкворня обеспечивает стабилизирующий эффект, проявляющийся в способности управляемых колес сохранять нейтральное положение при движении прицепа независимо от наличия небольших толчков, передающихся на колеса от неровностей дороги. В случае поворота прицепа его передняя часть стремится подняться вверх, в то время как под действием силы тяжести прицепа колеса стремятся вернуться в нейтральное положение, т. е. в положение для движения по прямой.
Недостаток заключается в том, что за счет поперечного наклона шкворней поворотных цапф не обеспечивается возникновение силового стабилизирующего момента относительно вертикальной оси шарнирного соединения тягового рычага с тягачом, способствующего стабилизации  прямолинейного движения прицепа.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому стабилизирующему тягово-сцепному устройству прицепа с переменным поперечным наклоном шкворня является стабилизирующее буксирное устройство одноосного прицепа с регулируемым наклоном шкворня по патенту РФ № 2771088, кл. В60D 1/02,  2022г., содержащее тяговый рычаг, выполненный из передней и задней частей, соединенных между собой посредством шарнира с поперечной горизонтальной осью, при этом передняя часть тягового рычага шарнирно соединена посредством шкворня с вилкой-фланцем, закрепленной на задней части тягача с возможностью поворота относительно тягача в вертикальной поперечной плоскости, причем шкворень закреплен в верхней и нижней проушинах вилки-фланца под наклоном к опорной поверхности в вертикальной продольной плоскости таким образом, что его верхний конец смещен назад к кузову одноосного прицепа, при этомтягач снабжен гидросистемой с источником давления гидравлической жидкости и содержит элемент системы рулевого управления, кинематически связанный с золотником трехпозиционного распределителя, причем на верхней проушине вилки-фланца установлен с возможностью продольного перемещения в горизонтальной плоскости ползун, соединенный с вилкой-фланцем посредством силового цилиндра двухстороннего действия, управляемого трехпозиционным золотниковым распределителем, а верхний конец шкворня соединен с ползуном посредством шарнира с горизонтальной поперечной осью, при этом нижний конец шкворня установлен с возможностью осевого перемещения внутри качающейся цилиндрической кулисы, соединенной посредством горизонтальной поперечной оси качания с нижней проушиной вилки-фланца.
Данное стабилизирующее буксирное устройство одноосного  прицепа с регулируемым наклоном шкворня позволит повысить устойчивость прямолинейного движения прицепа и автопоезда в целом за счет создания силового стабилизирующего момента относительно шкворня при отклонении прицепа от прямолинейной траектории движения, при этом в качестве недостатков следует отметить необходимость наличия гидросистемы на тягаче, что в свою очередь приводит к усложнения конструкции и снижает надежность работы стабилизирующего устройства. Кроме того, использование в кинематической схеме буксирного устройства продольного наклона шкворня может способствовать значительным изменениям силового момента (уменьшению момента или возрастанию) относительно шкворня при складывании звеньев транспортного поезда в продольной плоскости (например, на не ровных дорогах), что в свою очередь может отрицательно сказываться на управляемости и устойчивости транспортного поезда.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание стабилизирующего тягово-сцепного устройства прицепа, не требующего наличия гидросистемы или иной силовой системы на тягаче и не изменяющего значения силового стабилизирующего момента относительно шкворня, соединяющего тяговый рычаг с тягачом при складывании звеньев транспортного поезда в продольной плоскости.
Техническая проблема решается за счет того, что шкворень крестовины расположен вертикально, а на верхней проушине вилки-фланца установлен ползун цилиндрической формы с возможностью вращения относительно вертикальной оси и возможностью поперечного  перемещения относительно верхней проушины в горизонтальной плоскости, при этом ползун снабжен зубчатым венцом, находящимся в зацеплении с зубчатой рейкой неподвижно закрепленной на верхней проушине поперечно тягачу впереди шкворня, причем  верхний конец шкворня соединен с ползуном посредством шарикового шарнира, а нижний конец шкворня соединен с нижней проушиной вилки-фланца шаровым шарниром с возможностью осевого и углового перемещений шкворня относительно нижней проушины вилки-фланца.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
- фиг. 1 - схема установки стабилизирующего тягово-сцепного устройства прицепа с переменным поперечным наклоном шкворня на транспортном поезде, вид сбоку;
- фиг. 2 - схема стабилизирующего устройства, вид с боку;
- фиг. 3 - то же, вид сверху;
- фиг. 4 - схема стабилизирующего устройства, вид со стороны тягового рычага при отклонении прицепа от прямолинейной траектории тягача.
Стабилизирующее тягово-сцепное устройство прицепа с переменным
поперечным наклоном шкворня (фиг. 1) содержит тяговый рычаг 2, задней частью неподвижно соединенный с рамой 3 одноосного прицепа 4, опирающейся через подрессоренную ось и ходовые колеса 5 на опорную поверхность дороги, а передней частью связанный с тягачом 1 через шарнирное крепление 6, выполненное в виде крестообразного шарнира, снабженного крестовиной, образованной из расположенных взаимно перпендикулярно шкворня 10 (фиг.2,3) и горизонтальной оси 11, соединенных неподвижно между собой, причем горизонтальная ось 11 крестовины расположена в горизонтальной плоскости поперечно тяговому рычагу 2 и соединена с тяговым рычагом 2 через проушины 18 и 19 вилки 13, жестко закрепленной на конце тягового рычага 2. При этом шкворень 10 установлен вертикально в продольной плоскости, проходящей через продольную ось одноосного прицепа 4, а его  верхний конец расположен в поперечной  прорези 16, выполненной на верхней проушине 8 с возможностью вращения и перемещения шкворня 10 вдоль этой прорези, а нижний конец шкворня 10 соединен с нижней проушиной 9 вилки-фланца 7 шаровым шарниром 12 с возможностью вращения, а также осевого и углового перемещений шкворня 10 относительно нижней проушины 9. На верхней проушине 8 вилки-фланца 7 установлен с возможностью вращения относительно вертикальной оси и возможностью поперечного  перемещения относительно верхней проушины 8 в горизонтальной плоскости ползун 15 цилиндрической формы, снабженный зубчатым венцом 17, находящимся в зацеплении с зубчатой рейкой 14, неподвижно закрепленной на верхней проушине 8 поперечно тягачу 1 впереди шкворня 10, при этом  верхний конец шкворня 10 соединен с ползуном 15 посредством шарикового шарнира, обеспечивающего передачу крутящего момента от шкворня 10 к ползуну 15.
Стабилизирующее тягово-сцепное устройство прицепа с переменным поперечным наклоном шкворня работает следующим образом.
Тяговый рычаг 1 передней частью присоединяется посредством тягово-сцепного устройства 6 к тягачу (фиг.1).
При прямолинейном движении шкворень 10 крестовины расположен вертикально в продольной вертикальной плоскости, проходящей через середину оси колес 5 прицепа (фиг.2,3), и нагрузка от веса прицепа распределяется между ходовыми колесами равномерно.
При отклонении прицепа от траектории прямолинейного движения тягача и при повороте автопоезда, например влево по ходу движения, тяговый рычаг 2 поворачивается относительно тягача 1 (фиг.4.). При этом шкворень 10, связанный с тяговым рычагом 2 через горизонтальную ось 11, совершает поворот относительно нижней и верхней проушин 9 и 8 и передает крутящий момент на цилиндрический ползун 15, установленный на верхней проушине 8 через шариковый шарнир, связывающий верхний конец шкворня 10 с ползуном 15. Ползун 15, связанный через расположенный на его боковой цилиндрической поверхности зубчатый венец 17 с зубчатой рейкой, поперечно закрепленной на верхней проушине 8, перемещается влево – в сторону центра поворота транспортного поезда. При смещении ползуна 15 происходит наклон шкворня 10 от вертикали на угол α в вертикальной поперечной плоскости. В результате наклона шкворня 10 происходит наклон оси 11 крестовины относительно горизонтальной плоскости и возникает скручивающий (торсионный) момент на тяговом рычаге 2, действующий относительно его продольной оси. Под действием силы тяжести прицепа относительно шкворня 10 появляется силовой стабилизирующий момент, способствующий возврату шкворня 10 в вертикальное положение, обеспечивающий установку колес прицепа в положение прямолинейного движения по траектории тягача.
Технический результат заключается в том, что такое выполнение   предлагаемого стабилизирующего тягово-сцепного устройства прицепа с переменным поперечным наклоном шкворня позволит повысить улучшить стабилизацию прямолинейного движения колес прицепа, повысить устойчивость прямолинейного движения прицепа и автопоезда в целом, что в свою очередь позволит повысить безопасность автопоезда в эксплуатационных условиях.
В качестве преимуществ можно отметить возможность использования предлагаемого стабилизирующего тягово-сцепного устройства для стабилизации колес передней колесной тележки двухосного прицепа с поворотной осью ходовых колес.