Устройство для амортизации виляния автоприцепа, буксируемого самоходным транспортным средством - RU2264305C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение касается устройства для амортизации виляния прицепа, входящего в состав автотранспортного комплекса, состоящего из самоходного автотранспортного средства и присоединенного к нему прицепа, при этом данное устройство дополнительно является предохранительным средством на случай обрыва сцепного устройства.

Оно предназначено, в частности, для обеспечения устойчивости на дороге транспортного комплекса, состоящего из автомобиля, буксирующего прицеп с центральными осями, называемый также сбалансированным прицепом.

Специалистам известны риски и опасности, связанные с вилянием автоприцепов, в частности, при движении на спуске при повышенных скоростях.

Такое виляние может привести к опрокидыванию прицепа или к его заносу поперек дороги в так называемое "положение портфеля".

Существуют многочисленные устройства для ограничения амплитуды виляния.

В частности, имеются боковые телескопические штанги, обладающие амортизационным эффектом. Эти штанги устанавливают по обе стороны вдоль сцепного устройства и соединяют одним концом посредством шарового шарнира с задней частью автомобиля, а другим концом посредством шарового шарнира - со сцепным устройством.

Наличие таких штанг обеспечивает достаточное ограничение для виляния с небольшой амплитудой, но не гарантирует безопасности в случае прицепов большого размера и с повышенной нагрузкой.

Из DE 2527673 известно устройство для амортизации виляния прицепа, в котором сила, прижимающая фрикционные элементы дышла, является регулируемой.

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование устройства по патенту DE 2527673. Средства в соответствии с настоящим изобретением могут дополнительно являться предохранительным узлом, образующим временное сцепное соединение в случае обрыва сцепного устройства.

Для достижения этой задачи амортизирующее устройство содержит дугообразную жесткую или упругую амортизирующую площадку, взаимодействующую с фрикционным устройством, установленным на конце дышла, при этом оба конца площадки переходят в удлинитель, обеспечивающий жесткое или шарнирное соединение с неподвижной задней частью автомобиля. Фрикционное устройство состоит из плоских трущихся конструкций, приводимых в контакт трения со сторонами дугообразной площадки посредством приводного средства, создающего силу сближения этих конструкций. Величина этой силы сближения может меняться, что позволяет получать амортизацию, необходимую в данной создавшейся ситуации. Такое изменение происходит достаточно просто и автоматически путем обратной связи приводного средства с пневматическими подвесками прицепа и/или со значением скорости данного транспортного комплекса.

В случае транспортного комплекса, не содержащего пневматические подвески, влияние имеет только скорость, либо применяют специальный датчик для получения уровня загрузки прицепа.

Из уровня техники известно устройство для амортизации виляния, описанное в заявке FR 2044031 А, состоящее из металлического сектора диска и скобы, закрепленной на дышле и оснащенной двумя фрикционными колодками. Эти колодки тесно прижимаются к обеим сторонам сектора диска посредством упругого устройства, создавая путем трения торможение при повороте дышла относительно буксирующего транспортного средства для ограничения виляния прицепа.

Без учета износа амортизация, обеспечиваемая такой системой, имеет заранее определенные пределы, которые зависят только от силы упругости, действующей на фрикционные колодки и, соответственно, на площадку сектора.

Из заявок DE 2527673 A, DE 7718934 U, CH 765858 A известны аналогичные устройства, в которых сила, прижимающая элементы, является регулируемой.

В амортизационном устройстве в соответствии с настоящим изобретением сила, прижимающая трущиеся конструкции к дугообразной площадке, не является постоянной. Она меняется и тем самым интенсивность амортизации виляния становится зависимой от загрузки прицепа и/или от скорости. Известно, что, чем больше вес груза, находящегося в прицепе, тем быстрее возникает виляние и тем оно становится опаснее, так как при этом увеличивается инерция прицепа. Устройство в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно увеличивает эффект амортизации в этих обстоятельствах. Действительно, чем больше нагружен прицеп, тем больше задействованы подвески и тем больше амортизационное устройство прижимает трущиеся конструкции к дугообразной площадке, увеличивая тем самым силу трения.

Когда же прицеп пуст или недозагружен, его инерция уменьшается. В этом случае достаточно даже слабой амортизации. Подвески задействованы в меньшей степени, и связанное с подвесками устройство в соответствии с изобретением сокращает силу, прижимающую трущиеся конструкции, уменьшая, таким образом, силу трения и, соответственно, интенсивность амортизации. Такие изменения достигаются просто, быстро и полностью автоматически.

Известно также, что увеличение скорости приводит к более опасному вилянию. Поэтому необходимо учитывать значения скорости и значение давления подвесок для обеспечения улучшенной обратной связи.

Возможно также ограничивать виляние, используя одну или другую из указанных переменных величин. Разумеется, если используются подвески другого типа, то невозможно использовать пневматический привод, и для учета уровня загрузки необходимо использовать специальный датчик.

Такая зависимость интенсивности амортизации от перевозимого в прицепе груза и/или от скорости позволяет решить еще одну задачу - уменьшить износ трущихся конструкций и продлить таким образом срок службы устройства.

Точно так же интенсивность амортизации может меняться, причем автоматически, в зависимости от дорожных условий, то есть от рельефа и состояния дороги, по которой движется автомобиль, и от условий движения: ускорений, торможения, действия центробежных сил.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением имеет дополнительное преимущество: благодаря конструкции зажимного узла намного облегчается обслуживание устройства, например замена фрикционных колодок, а также присоединение и отсоединение прицепа. В амортизационных системах, известных из уровня техники, для осуществления необходимых монтажно-демонтажных работ приходилось преодолевать постоянную упругую возвратно-прижимную силу, например пружины. При использовании устройства в соответствии с настоящим изобретением достаточно убрать давление зажима, чтобы беспрепятственно проводить такие работы.

Кроме того, в случае использования пневматического средства для создания силы, прижимающей трущиеся конструкции, изобретение позволяет автоматически компенсировать зазор, образующийся от износа трущихся конструкций, посредством воздействия соответствующим давлением на пневматический привод.

В последнем случае уже в самой энергии текучей среды пневматической системы заложена некоторая постепенность или гораздо меньшая резкость при воздействии сил, что обусловлено пневматическим эффектом, сопровождающим каждое действие.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в нижеследующем описании, приведенном в качестве неограничительного примера, со ссылками на чертежи, на которых:

Фиг.1 - общий вид сверху и сбоку в перспективе задней части автомобиля и сцепного устройства прицепа, оборудованных устройством для амортизации виляния в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - вид сверху задней части автомобиля и сцепного устройства, оборудованных устройством для амортизации виляния в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 - вид сбоку задней части автомобиля и сцепного устройства, оборудованных устройством для амортизации виляния в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.4 - изображение в поперечном разрезе по линии IV-IV фиг.2 варианта выполнения амортизационного устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5 - упрощенная схема пневматического контура управления устройством для амортизации виляния, показывающая его непосредственную связь с пневматической системой подвесок прицепа.

Фиг.6 - схема пневматического контура управления устройством для амортизации виляния, показывающая его обратную связь с пневматической системой подвесок прицепа посредством датчика давления с учетом скорости посредством датчика скорости.

Устройство для амортизации виляния установлено на задней части 1 шасси или кузова автомобиля, соединенного с прицепом через дышло 2, шарнирно соединенное с механическим узлом, обычно называемым сцепным крюком 3. Амортизационное устройство содержит амортизационную площадку 4 дугообразной формы, предпочтительно в виде дуги окружности, с центром на сцепном крюке 3. Амортизационная площадка 4 представляет собой жесткую металлическую плиту или упругую пластину, то есть достаточно гибкую, чтобы деформироваться и восстанавливать свое первоначальное состояние после прекращения внешнего воздействия. Каждый из концов площадки переходит в удлинители 5 и 6 для соединения с задней частью шасси, к которой она прикреплена. В соответствии с представленным вариантом выполнения кронштейн площадки заканчивается свободными концами 7 и 8, каждый из которых шарнирно соединен с неподвижной частью посредством поворотного шарнира 9 или 10, обеспечивающего по меньшей мере одно поворотное движение вокруг оси 11, поперечной по отношению к продольной оси автомобиля.

При варианте выполнения площадки в виде упругой пластины концы площадки закреплены на шасси, и их деформация позволяет гасить толчки при угловых колебаниях в продольной и поперечной плоскостях.

В предпочтительном варианте в соединительных шарнирах 9 и 10 используют шаровые опоры для обеспечения нескольких степеней свободы и гашения угловых колебаний в продольной плоскости в сочетании с угловыми колебаниями в поперечной плоскости, или применяют любое соответствующее средство для обеспечения достаточного отклонения поворотной оси при колебаниях в продольной плоскости.

Шарнирное соединение концов кронштейна амортизационной площадки 4 осуществляют на конструкционном блоке 12, закрепленном по отношению к шасси автомобиля, например, но не исключительно, на механическом узле 13, на котором установлен сцепной крюк 3.

В соответствии с представленным вариантом выполнения амортизационная площадка 4 является более или менее толстой плитой или пластиной, выполненной из упругого материала, например из металла, установленной в лежачем положении, то есть в плоскости, параллельной дышлу, при этом по меньшей мере ее рабочая часть выполнена в виде дуги окружности. Она содержит две плоские трущиеся стороны: нижнюю сторону 14 и верхнюю сторону 15. Эта амортизационная площадка расположена по обе стороны дышла 2, пересекая его, например, поверху рядом с его передним концом 16. В верхней части переднего конца 16 дышла 2 установлено фрикционное устройство 17, предназначенное для амортизации виляния путем прижимания фронтальных плоских сторон 18 и 19 фрикционных колодок 21 и 22 соответственно к сторонам 14 и 15 амортизационной площадки 4 путем воздействия одной или нескольких прижимающих сил, например пневматических/ой сил/ы.

Можно также по-другому располагать или сопрягать трущиеся поверхности на сторонах 14 и 15 площадки 4 или наносить на стороны этой амортизационной площадки фрикционное покрытие.

Для обеспечения эффективной работы, то есть, чтобы гарантировать эффективность контакта плоских сторон фрикционных колодок к плоским сторонам амортизационной площадки 4, определяемая последней плоскость является по существу параллельной плоскости кронштейна, на котором закреплено фрикционное устройство 17.

Что касается соединения между амортизационной площадкой 4 и шасси, то для безопасности над каждым из шарнирных соединений 9 и 10 может быть выполнена щель 20, перпендикулярная оси 11 поворота. В случае значительных угловых колебаний в поперечной плоскости, например при наклонах, пальцы шарнирных соединений 9 и 10 могут скользить в щелях 20 и принимать различное по высоте положение относительно друг друга.

В предпочтительном варианте сцепной крюк должен находиться как можно ближе к плоскости, определяемой амортизационной площадкой.

Хотя в рамках настоящего изобретения для обеспечения работы фрикционного устройства наиболее предпочтительной является пневматическая энергия, следует иметь в виду, что можно также использовать и любые другие типы энергии, в частности энергию любой другой текучей среды, а также электрическую энергию.

Далее следует подробное описание фрикционного устройства 17 в соответствии с вариантом выполнения, показанным на фиг.4. В данном случае речь идет о фрикционном устройстве с использованием пневматической энергии.

Фрикционное устройство 17, установленное в стреле дышла 2, содержит ряд элементов, последовательно наложенных друг на друга по обе стороны амортизационной площадки 4. Фрикционное устройство 17 является устройством зажимного типа с зажимными губками 23 и 24, на которых установлены верхняя фрикционная колодка 21 и нижняя фрикционная колодка 22, например фрикционные накладки.

Верхняя зажимная губка 23 содержит на своей внешней стороне запорную пластину 25 и на внутренней стороне - фрикционную колодку 21. Нижняя зажимная губка 24 содержит большее количество элементов. Она также содержит запорную пластину 26 с внешней стороны и фрикционную колодку 22 с внутренней стороны. Под распределительной пластиной 28, соприкасающейся с нижней фрикционной колодкой 22, установлен пневматический привод 27.

Под действием давления пневматический привод 27 действует на распределительную пластину 28 силой, направленной вверх и передаваемой на нижнюю фрикционную колодку 22, покрывающую распределительную пластину 28. Эта сила перемещает нижнюю фрикционную колодку 22 вверх и прижимает ее к поверхности 15 амортизационной площадки 4. Амортизационная площадка 4 оказывается зажатой между двумя фрикционными колодками 21 и 22. В случае виляния прицепа передвижение амортизационной площадки 4 относительно дышла амортизируется за счет трения между поверхностями 14, 15 амортизационной площадки и поверхностями 18, 19 фрикционных колодок.

Распределительная пластина 28 позволяет распределить силу, создаваемую пневматическим приводом 27 и воздействующую на фрикционную колодку 22, для повышения эффективности работы и обеспечения равномерного износа колодки, которая является сравнительно хрупкой деталью.

Пневматический привод 27 представляет собой пневматическую гармошку с одной воздушной камерой, в которую через впускное-выпускное отверстие 29 поступает сжатый воздух. Давление сжатого воздуха расширяет камеру, создавая силу, направленную вверх на нижнюю пластину и заставляющую трущиеся поверхности сближаться. Естественно, что пневматический привод может отличаться от представленного в рассматриваемом варианте, но не выходить при этом за рамки настоящего изобретения. Например, это может быть гармошка типа применяемой в подвесках или в любой воздушной камере, такой как пожарный рукав или плоский шланг. Можно также предусмотреть варианты выполнения настоящего изобретения с другим типом пневматического привода, например, в виде пневматического домкрата.

В соответствии с другим вариантом выполнения пневматическая сила может действовать не на нижнюю трущуюся поверхность, а на верхнюю трущуюся поверхность, прижимая ее к амортизационной площадке 4.

Составные части фрикционного устройства 17 удерживаются вместе прижатыми друг к другу посредством одного или нескольких крепежных элементов, таких как соединительные штанги 30, обеспечивающих блокирование верхней запорной пластины 25 посредством опорных шайб, закрепленных на верхней пластине стопорными шплинтами 31 с предохранительными кольцами. Под действием силы пневматического давления верхняя пластина 25 упирается в опорные шайбы.

При износе колодок 21 и 22 их толщина уменьшается, и вследствие этого сила трения об амортизационную площадку становится более слабой. Однако благодаря пневматическому устройству в соответствии с настоящим изобретением износ автоматически компенсируется, так как по мере износа давление не изменяется. В отличие от классических систем, в которых требуется механическое регулирование путем затягивания средств крепления, в данном случае такая операция происходит постоянно и автоматически.

Когда износ колодок 21 и 22 становится чрезмерным и требуется их замена, обслуживание фрикционного устройства 17 в соответствии с настоящим изобретением намного облегчается по сравнению с обычным устройством. В самом деле, достаточно выпустить воздух из пневматического привода 27 для прекращения действия силы, прижимающей различные элементы, и простого снятия фрикционных колодок, начиная с верхней. В классической системе такие монтажно-демонтажные работы требуют гораздо больших усилий, так как приходится преодолевать постоянно действующую упругую силу прижимания.

В соответствии с существенным признаком настоящего изобретения пневматический привод 27 соединен с пневматическим контуром подвесок прицепа и/или грузовика, например, непосредственно путем отвода от трубопровода питания подвесок или через приводной контур, содержащий по меньшей мере один датчик давления, установленный в контуре подвесок прицепа и/или грузовика, и модуль управления. Давление сжимающей жидкости внутри пневматического привода 27 может таким образом изменяться в зависимости от параметров подвесок, отражающих нагрузку прицепа или грузовика или нагрузку обоих одновременно. В предпочтительном варианте это обеспечивает автоматическое и постоянное согласование амортизации виляния, в частности, с весом прицепа.

Необходимо отметить, что значения скорости транспортного средства также учитываются либо альтернативно вместо значений давления в подвесках, либо в совокупности с ними.

Значения скорости могут учитываться, начиная от самых низких или только от некоторого порога с дальнейшим возрастанием амортизации после этого порога.

Для этого на прицепе и/или грузовике установлен специальный датчик или используют уже имеющуюся на грузовике схему, выдающую значения скорости, например значения, выдаваемые контуром управления торможением, называемым ABS.

На фиг.5 и 6 схематически показаны два примера выполнения контура управления амортизационным устройством.

Пневматические подвески прицепа питаются сжатым воздухом от компрессора через буферный резервуар, а затем через модуль управления и контроля.

На фиг.5 и 6 подвески схематически изображены в виде гармошек, а модули и датчики в виде прямоугольников.

В соответствии с основным вариантом, показанным на фиг.5, сжатый воздух, используемый для управления пневматическим приводом 27, поступает через отвод в питающем трубопроводе подвесок и подается на амортизационное устройство, например, через адаптационный модуль. Сжатый воздух служит рабочей средой для пневматического привода 27, в который он поступает через отверстие 29. Получаемый амортизационный эффект зависит от моментального пневматического давления в питающем трубопроводе подвесок.

Сжатый воздух может также поступать из пневматического контура автомобиля или грузовика.

Осуществление такого основного варианта позволяет получить первичную приводную систему, достаточную для того, чтобы амортизация зависела от воздействия пневматических подвесок прицепа и/или грузовика, отражающего загрузку прицепа и/или грузовика. Так, в случае возрастания веса прицепа и/или грузовика давление в пневматическом приводе также возрастает, увеличивая силу прижимания и, следовательно, амортизацию.

В данном варианте выполнения предпочтительно, чтобы давление в гармошках подвесок прицепа и в пневматическом приводе было эквивалентным.

В соответствии со вторым вариантом выполнения амортизация обеспечивается приводным контуром в виде петли по схеме, показанной на фиг.6.

На этой схеме видно, что пневматический привод питается рабочей пневматической средой, поступающей под давлением непосредственно от источника сжатого воздуха через отвод, выполненный за буферным резервуаром. Сжатый воздух поступает в пневматический привод по основному трубопроводу через модуль управления, который работает на основе значений или состояния датчика давления, установленного на трубопроводе питания сжатым воздухом подвесок прицепа и/или грузовика. Датчик давления представляет собой преобразователь или любое другое средство, реагирующее на изменение давления, посредством которого или во время работы которого становится возможным приводить в действие модуль управления пневматической энергией, поступающей на пневматический привод. Таким образом, управление амортизационным устройством зависит от работы и состояния подвесок прицепа и/или грузовика.

В соответствии с другим вариантом выполнения датчик давления дополнен датчиком скорости автомобиля, позволяющий учитывать значения скорости для управления усилием прижимания, воздействующим на фрикционные накладки.

В соответствии с еще одним вариантом выполнения амортизационным устройством можно управлять только от датчика скорости.

Пневматический контур может содержать и другие, не показанные на чертежах элементы, например счетное устройство, рассчитывающее среднее значение давления в двух гармошках подвесок для определения давления рабочей среды, подаваемой в амортизационное устройство. Действительно, давление может быть разным в каждой из двух подвесок, в частности, при боковых наклонах.

Можно предусмотреть вариант выполнения устройства в соответствии с настоящим изобретением, в котором пневматический привод 27 может питаться рабочей средой от источника, независимого от контура подвесок, но в котором давление рабочей среды будет рассчитываться в зависимости от параметров этого контура.

Можно также использовать другую энергию или другую рабочую среду, кроме сжатого воздуха, для создания усилия прижимания, например гидравлическую среду или электрическую энергию.

Возможно также выполнение многочисленных вариантов. Например, можно применять дополнительное регулирование давления рабочей среды, осуществляемое пользователем или зависящее от моментальных особых параметров, связанных с условиями движения, и, в частности от амплитуды виляния, в дополнение к значениям скорости.

Согласно закону действия усилия прижимания величина воздействующей силы обратно пропорциональна угловому отклонению между направлением продольной оси автомобиля и направлением продольной оси прицепа.

Разумеется, в данном случае эта сила предпочтительно не должна действовать на поворотах, чтобы дышло во время перемещения было полностью свободным.

Для этого можно предусмотреть вариант выполнения, в соответствии с которым толщина амортизационной площадки 4 может быть неодинаковой, например она может быть больше в центральной части и уменьшаться к концам площадки. Возможен обратный вариант, при котором толщина площадки меньше в центральной части.

Возможны различные варианты конструктивного и технологического характера для выполнения амортизационной площадки 4, фрикционного устройства 17 и для монтажа узла на уровне переднего конца 16 дышла 2.

В частности, можно предусмотреть выполнения механического функционального узла в виде единого конструкционного блока, в котором на уровне переднего конца 16 дышла 2 соединены воедино амортизационная площадка 4 и ее продолжения 5 и 6, каждое из которых заканчивается шарнирным соединением 9 или 10, или выполнено непосредственное крепежное соединение, а фрикционное устройство 17 закреплено на переднем конце 16 дышла 2.

В соответствии с дополнительным вариантом шарнирные соединения 9 и 10 соединены между собой соединительной поперечиной (не показанной на чертежах), содержащей средства крепления, например съемные средства на неподвижной задней части автомобиля.

Таким образом, путем использования съемного соединения этой поперечины с шасси автомобиля или с пластиной, выполненной за одно целое с этим шасси, можно путем зацепления, подвешивания, упора или другим способом устанавливать устройство в соответствии с настоящим изобретением, уже установленное на передний конец дышла на задней части автомобиля каждый раз одновременно с подсоединением прицепа.

Что касается пластины в виде дуги окружности, образующей на части своей длины амортизационную площадку 4, то она в предпочтительном варианте будет иметь следующие признаки.

Технически выбирают как можно больший радиус дуги окружности, обеспечивая тем самым наименьшую силу трения для одного и того же амортизационного момента. Эта минимальная сила трения позволяет уменьшить износ трущихся поверхностей и тем самым значительно сократить расходы по обслуживанию и увеличить срок службы фрикционного устройства. При выборе данного радиуса могут быть также учтены требования к дизайну и положению фрикционного устройства на дышле.

В предпочтительном варианте пластины имеют небольшую толщину для придания ей большей гибкости и способности деформироваться, например, при кручении.

Кроме того, пластина должна иметь возможность радиального смещения, то есть продольного перемещения по отношению к дышлу 2 при выходе из подъемов и спусков на дороге, и занимать удаленное или ближнее положение, соответствующее спуску или подъему.

Эта задача может быть достигнута путем выполнения больших продольных размеров зажимных губок фрикционного устройства 17.

Пневматическое устройство амортизации виляния в соответствии с настоящим изобретением образует совокупность средств, дополнительно обеспечивающих безопасность в случае обрыва сцепного устройства на уровне сцепного крюка.

Действительно, если происходит обрыв механического соединения на уровне сцепного крюка, то установленная с возможностью поворота посредством кронштейна на задней части автомобиля дугообразная амортизационная площадка моментально обеспечивает механическое соединение между автомобилем и прицепом.

Реферат

Изобретение касается области конструирования прицепов и сцепных устройств. Устройство содержит дугообразную амортизационную площадку, на которую воздействует фрикционное устройство, например пневматическое, установленное на конце дышла. Амортизационная площадка соединена, например, посредством шарнира с неподвижной или достаточно упругой, чтобы гасить поперечные и продольные угловые колебания, задней частью грузовика. Фрикционное устройство содержит фрикционные колодки, прижимаемые к амортизационной площадке под воздействием привода, например, пневматического типа. Величина создаваемой прижимающей силы изменяется в зависимости от загрузки прицепа и/или от скорости автомобиля, автоматически адаптируясь к амортизации виляния. Технический результат - изменение режима работы привода в зависимости от давления подвесок и/или скорости автомобиля. 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула