Устройство для стабилизации положения кузова транспортного средства - SU1111679A3

I

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам стабилизации положения кузова транспортного средства.

Изрестно устройство для стабилизации положения кузова транспортного средства, имеющего три колеса, содержащее механизм выравнивания кузова , включающий в себя помещенную в корпус систему шестеренчатых передач , связанную с имеющим привод вращения ведущим валом, кинематически

связанным с промежуточным стержневым элементом, на котором смонтированы две обращенные друг к другу конические щестерни, приводимые во вращение

органом для включения этих шестерен, который связан с маятниковой массой , установленной на горизонтальной продольной оси кузова 11.

Недостатками известного устройства являются низкая надежность и невозможность с помощью его автоматизировать стабилизацию кузова транспорт31

ного средства при возникновении центробежных сил.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем автоматизации стабилизации кузова транспортного средства при возникновении центробежных сил.

Поставленная цель достигается тем 1ЧТО в устройстве для стабилизации положения кузова транспортного средства , содержащем механизм выравнивания кузова, включающий в себя помещенную в корпус систему шестеренчатых передач, связанную с имеющим привод вращения ведущим валом, кинематически связанным с промежуточным стержневым элементом, на котором смонтированы две обращенные друг к другу конические шестерни, приводимые во вращение органом для включения этих шестерен, который связан с маятниковой массой, установленной на горизонтальной продольной оси кузова, корпус механизма выравнивания смонтирован шарнирно на кожухе, охватывающем ось, объединяющую два колеса, с возможностью поворота вокруг горизонтальной продольной оси, а механизм снабжен смонтированным жестко на кожухе зубчатым сектором, который связан через систему понижающих шестеренчатых передач с промежуточным стержневым элементом , представляющим собой ведомый вал, на котором упомянутые обращенные друг к другу шестерни смонтированы свободно.

Привод вращения ведущего вала выполнен в виде передаточного механизма , связанного с двигателем транспортного средства.

Привод вращения ведущего вала выполнен также в виде передаточного механизма, связанного с указанной осью.

Угол зубчатого сектора в два раза больше максимального угла наклона кузова.

Две обращенные шестерни ньносредственно связаны с шестерней ве/ущего вала, которая связана с ним иуфтой свободного хода.

Орган для включения шестерен л- полнен в виде повышающего редуктора, включающего в себя первый рычаг, жестко соединенный одним концом с мчяуниковой массой в центре ее тяжести , а другим концом - шарнирно с кузовом , и контактирующий с двумя муфтами с дисками, смонтированными с

16794

возможностью перемещения вдоль ведомого вала и взаимодействующими со свободно сидящими шестернями, и второй рычаг, одним концом через шарнир . ное звено связанный с закреплённым шарнирно на кузове концом первого рычага , а другим концом - с средней частью первого рычага.

При этом муфты снабжены системой

выбирания люфта, выполненной в виде смонтированных на муфтах элементов, имеющих наклонные поверхности, направленные к второму рычагу, образуя V-образную полость, открытую кверху, и входящих в эту полость под воздействием своего веса грузов, смонтированных с возможностью скольжения на втором рычаге, выполненном в виде двух жестко связанных между собой частей, расположенных по обе

стороны первого рычага.

Муфты также могут быть вьшолнены в виде закрепленной на ведомом валу между свободно сидящими шестернями посредством птицевого соединения втулки из немагнитного металла, в центральной утолщенной части которой размещены постоянные магниты и которая разделена на две симметричные части шайбой из магнитного материала , а крайние участки втулки меньшей толщины охвачены кольцевыми полостями, заполненными порошком магнитного металла и ограниченными в

5 поперечном направлении с одной стороны боковыми поверхностями шестерен, а с другой - центральной частью муфты , и в радиальном направлении смонтированными соосно с немагнитной

0 втулкой концевыми втулками из немагнитного металла, наружная поверхность которых, имеющая толщину, равную толшине центральной части втулки из немагнитного металла, покрыта

5 слоем из магнитного металла, при

этом соосно указанным втулкам с возможностью скольжения вдоль их наружных поверхностей под действием центробежных сил смонтировано кольцо из

9 .магнитного металла, ширина которого равна ширине центральной части втулки из немагнитного материала, которая связана с вторым рычагом.

Устройство для стабилизации может

5 быть снабжено приспособлением предварительного управления отклонением маятниковой массы, приводимым в действие водителем. S приспособление предварительного отклонения маятниковой массы выполнено в виде криншт(2йна, одним концо связанного с сиденьем водителя, которое шарнирно смонтировано на горизонтальной оси кузова, а другим концом - шарнирно с вертикальной стойкой, которая, одним ия концов также шарнирно связала с корпусом и на которой смонтирована опорная площадка с опорной криволинейной по верхностью под маятниковую массу. Устройство для стабилизации такж может быть снабжено приспособлением для корректирования воздействия бокового ветра, выполненным в виде пластины, кинематически связанной с первым рычагом. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, разрез по горизонталь ной плоскости, проходящей через горизонтальную ось кузова; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - частичный разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - положение ме ханизмов устройства, при наклонном положении кузова; на фиг. 6 - показан вариант выполнения муфт; на фиг. 7 - схематическое изображение приспособления предварительного управления отклонением маятниковой ма сы; на фиг. 8 - то же, приспособлен для корректирования воздействия бокового ветра. Устройство по изобретению предна начено для транспортной машины, уравновешенной на трех колесах. Такая транспортная машина содержит кузов 1, имеющий возможность поворо та относительно продольной оси. Кузов 1, схематически показанный штрихпунктирной линией, жестко соединен с корпусом 2, имеющим возможность вращения относительно кожуха который охватывает ось колес 4. Наклоном шасси управляет ведущий вал 5, приводимый во вращение с бол шей скоростью в одном направлении либо непосредственно двигателем, не показанным на рисунках, либо через ось 4, например, посредством устройства, передающего движение, к торое может быть размещено внутри к жуха 3. Вал 5 вращается в подшипнике 6, установленном на стакане 7, смонтированном на корпусе 2. Наклоном шасси управляет механиз который в показанном примере состои 96 из шестерни 8, смонтированной на оси 9, установленной в корпусе 2 и приводимой во вращение ведущим валом 5 в одном или в другом направлеНИИ посредством системы шестеренчатых передач и двух муфт, причем упомянутая шестерня 8 зацепляется с зубчатым сектором 10, жестко связаннын с кожухом 3. Угол зубчатого сектора 10 вдвое повышает максимальный угол наклона кузова, система шестеренчатых передач состоит из шестерни 1 1 с коническим зубом, зацепляющейся с соответствующей шестерней 12, установленной на конце ведомого вала 13, установленного в корпусе 2 и перпендикулярного валу 5. Ведомый вал 13 пр иводится во вращение ведущим валом 5 в двух направлениях посредством двух расцепляемых соединительных муфт, что позволяет ему, как видно на чертежах ,управлять вращением шестерни 8 в одном или в другом направлении и,следовательно, наклоном в одну или в другую сторону от средней плоскости. Обе расцепляег ш соединительные муфты 14 расположены по обе стороны от центра ведомого вала 13. Каждая соединительная муфта 14 включает в работу одну из шестерен 15, свободно вращающихся на конце вала 13, которые снабже;ны фрикционной наклядкой, которая может взаимодействовать с диском сцепления 16, связанным с ведомым валом 13, например, посредством шлицов , позволяющих ему перемещаться аксиально по упомянутому валу. Обе, шестерни 15 установлены на подшипниках, несомых корпусом 2, и зацепляются с одной и с другой стороны с шестерней 17, вращаемой валом 5 так, что обе шестерни 15 вращаются в противоположных направлениях . Таким образом, видно, что, упавляя сцеплением одного или другого из дисков 16 с соответствующей шестерней 15, обеспечивают привод ведущим валом 5 ведомого вала 13 в одном или в другом направлении вращения . В состоянии покоя сцепления 17 ;расцеплены и вращательное движение ведущего вала 5 не передается ведомому валу 13. Сцепление одной или другой из соединительных муфт 14 с шестернями 16 управляется отходом маятниковой массой в ту или иную сторону от средней плоскости. Таким образом, усилие сцепления пропорционально отходу маятниковой массы и, следовательно , наклону, необходимому для компенсации центробежной силы. Во избежание перегрузки транспортной машины вес маятниковой массы должен быть достаточен для создания необходимого сцепного усилия. Поэтому согласно изобретению использована система мультипликации усилий изображенная схематически на чертежах . С целью увеличения чувствительности маятниковой массы размещают ось ее качания несколько возможно дальше от ее тяжести. Для этого используют мнимую ось качания, причем маятниковая масса 18 катится на роликах 19 по цилиндрической поверхности 20 большого радиуса, выполненной в днище 2, ось которой преимущественно лежит в средней плоскости кузова 1. Перемещение маятниковой массы 18 преобразуется в сцепное усилие одной или другой расцепляемых соединительных муфт посредством системы рычагов с большим передаточным отношением. Действительно, маятниковая масса ша нирно соединена своим центром тяжести с концом первичного рычага 21, который своим другим концом шарнирн соединен с верхней частью корпуса 2 на шарнирной оси 22, параллельной п воротной оси 3, и находится в средней плоскости кузова. Первичный рычаг 21 несет также шарнирную ось 23 помещенную на небольшом расстоянии от шарнирной оси 22 и параллельную ей, и вокруг которой .шарнирно поворачивается верхний конец рычага 24, проходящего между oQont-tn дисками сцепления 16, нижний конец которого шарнирно закреплен на корпусе 2 через шарнирную ось 25, параллельну поворотной оси 3 и помещенную в сре ней плоскости кузова с другой сторо ны ведомого вала 13 относительно ша нирной оси 23, и проходящую через окно, вьтолненное в рычаге 21. Преи мущественно вторичный рычаг 24 сое- тоит из двух ветвей, проходящих по обе стороны ведомого вала 13. Кроме того, в описанном варианте реализации использовано полностью механическое решение. Однако можно использовать также магнитные и гидравлические варианты реализации. На фиг. 6 в качестве примера по казан вариант выполнения муфты магнитного действия. В этом варианте реализации ведомый вал 13, на концах которого также установлены обе шестерни 15, приводимые ведущим валом, окружен выполненной из немагнитного металла, например из меди, втулкой 26, установленной между обеими шестернями 15 и связанной во вращении с валом 13 посредством шлицов. В своей центральной части втулка 26 содержит уширенную часть 27 с наружным диаметром d, разделенную надвое шайбой 28 из магнитного металла, установленной в плоскости симметрии. Кроме того, в центральную часть 27 запрессованы постоянные магниты 29 по обе стороны шайбы 28. Обе крайние части 30 втулки окружены концевыми втулками 31, выполненными из немагнитного металла, на наружные поверхности которых нанесен слой 32 из магнитного металла. Диаметр указанной втулки также равне d, при этом между крайними частями 30 втулки и концевыми втулкаь и 31 образованы две кольцевые полости 33, заполненные порошком из мягкого железа, суспендированньм в масле. Вдоль плоских поверхностей, контактирующих с шестернями цилиндрическими деталями и муфтой, расположены герметизирующие устройства (не показаны). Эти детали таким образом имеют возможность нращательного движения относительно друг друга. ia центральной части 27 большого диаметра и 1дилиидрических деталей, имеющих такой же наружный диаметр, может скользить с весьма малым трением кольцо 34, выполненное из магнитного металла и снабженное и своей центральной части кольцевым пазом 35, в который входят выступы 36, выполненные на двух ветвях рычлга 24, обрамляющего узел и движением которого вправо и влево может управлять маят|Никовая масса, аналогично сказанному. Согласно одному из вариантов кольцо 34 может иметь Достаточный вес, чтобы заменить маятниковую массу, Ширина кольца 34 равна ширине центральной части 27 муфты. Поэтому, Когда система находится в равновесии и рычаг 24 находится в средней плоскости муфты, плоские поверхности кольца 34 совпадают заподлицо с плоскими 91 поверхностями части 27 муфты большого диаметра. Получают порошковое сцепление, действие которого уже известно . Если (фиг. 6) маятниковая масса перемещает рычаг 2Д, например, в одну или в другую сторону от средней плоскости, рычаг 24 приводит в действие кольцо 34, которое постепен но перекрывает одну из втулок 31, по мещенных по обе стороны центральной части (например, силовые линии магни тов 29 могут замкнуться шестерней 14 наружной частью цилиндрической втулки 31, кольцом 34 и шайбой 28). Тогда железный порошок в полости 33 намагничивается и становится пастообраз нь1м,приводя таким образомшестерню 1 5 в вращение, которая постепенно приводит во враш,ение вал 13 благодаря шли цам, соединяющим муфту с валом. Когда вал 13, как бьшо указано, управляет наклоном кузова, стремясь вернуть его среднюю плоскость к цент ру тяжести маятниковой массы, рычаг 24 постепенно возвращается вправо до прихода в положение равновесия, в плоскость симметрии сцепления. Силовые линии более не могут замыкаться следовательно, между зубчать М зацеплением и валом 13 не передается ника кого момента. Использование порошкового сцепления обеспечивает постепенное и безударное наклоняющее движение. Чтобы водитель имел возможность сам воздействовать на степень наклона можно установить второе холостое колесо 37 между ведущим валом 5 и ше терней 17, чтобы последняя могла вра щаться быстрее нала 5 (но не наоборот ). В этом случае водитель может сам выпрямить транспортную машину, если, например, кузов оказался наклоненным при остановке, при останов ленном двигателе, прежде чем сработает система выпрямления положения кузова. Точно так же водитель имеет возможность несколько упреждать действие центробежной силы, вызывающей наклон кузова при входе в кривую, что дополнительно уменьшает время срабатывания. Указанное упреждение успешно обес |Печивается посредством устройства, показанного на фиг. 7. Действительно, человеческое тело обладает преимуществом в сравнении с любым сервомеханизмом в предвидении движения. 9 С этой целью маятниковое устройство управления наклоном выполняют так, чтобы на поведении маятника отражалось воздействие водителя, перемещающего центр своей тяжести, что является обычным при вождении двухколесной машины. При этом водитель может управлять отходом маятниковой массы в одну или в другую сторону от средней плоскости до того, как на нее окажет воздействие центробежная сила. В указанном варианте реализации (фиг. 7) водитель определяет отклонение оси качания маятниковой массы от той стороны средней плоскости, к которой затем будет направлено центробежное усилие. Для этого сиденье 38 водителя установлено с возможностью поворота около горизонтальной оси 39, находящейся в средней плоскости транспортной машины, и подвешено посредством упругих средств 40, обеспечивающих возможность поворота сиденья 38 около его оси 39, когда водитель перемещает свой центр тяжести. Поворот сиденья 38 определяет отклонение в обратном направлении оси качания маятниковой массы. Когда она представляет собой обычный маятник, ось качания может быть подвешена к детали, жестко связанной с сиденьем 38. Однако для увеличения радиуса маятника ось его кач.ания является мнимой, и маятниковая масса 18 может перемещаться на цилиндрической поверхности 41 большогорадиуса. Согласно фиг. 7 цилиндрическую поверхность 41 выполняют на плите 42, которая может слегка наклоняться относительно днища корпуса 2 около поворотной оси 43- Плита 42 составляет одно целое с рычагом 44, идущим вверх от оси 43 перпендикулярно плите и снабженным на своем верхнем конце шарнирной головкой 45, входящей в вилку 46, составляющую одно целое с сиденьем 38 водителя. Наклон сиденья в одном или в другом направлении, например вправо, вызывает наклон плиты 42 и, следовательно, перемещение мнимой оси шарнира в оппозитном направлении , т.е. влево, что воздействует на маятниковую массу так, как воздействовала бы центробежная сила, направленная влево. Поскольку естественным для водителя движением является наклон своего тела внутрь кривой при подходе к ной, это движение вызовет, следовательно, предваритель11 I Hoe движение маятниковой массы наружу до проявления воздействия центробежной силы. Это перемещение маятниковой массы определяет наклон кузова в направлении, заданном водителем , что соответствует нормальному управлению дв.ухколесными машинами. При необходимости можно осуществить блокировку сиденья либо автоматически , когда скорость снижается ниже заданного предела, посредством автоматической системы, осуществляющей также блокировку шарнира, либо посредством устройства, связанного с торможением ручным тормозом, при остановке . Изобретение можно дополнительно усовершенствовать путем оборудования его приспособлением (фиг. 8), воздействующего непосредственно на маятниковую массу, наггример, для внесения поправки на боковой ветер, который может быть опасен для легкой транспортной машины. Такое устройство может состоять просто из пла тины 47, образующей флюгер, закрепленный снаружи корпуса 2 на продолже нии оси 22 рычага 21. Боковой поток воздуха некоторой силы, воздействуюишй через флюгер 47 на положение рычага 21, действует как маятниковая масса 18 и к тому же не контролируется этой массой с созданием реактив ной силы наклона маишны в направлени обратном боковому ветру. Следует заметить, что одновременное использование непосредственного воздействия на первичный рычаг ветра и на ось качания со стороны водителя делает эти два воздействия абсолютно независимыми одно от другого и,следовательно , кумулятивными, что, разуме ется, желательно. Устройство работает следующим образом . Когда кузов 1 и, следовательно, корпус 2 (фиг. 2) ориентированы по направлению мнимой вертикали и центр тяжести массы 18 находится в это вре мя в средней плоскости кузова, оси 22, 23, 25 и шарнирная ось 26 лежат в упомянутой средней плоскости. В этом время рычаг 24 находится в плос кости симметрии вала 13 и на равном расстоянии от обоих дисков сцепления 16. При входе в кривую маятниковая масса 18 испытывает воздействие боко вого усилия F, вызываемого центро912 бежной силой, которое на фиг. 2 направлено влево. Первичный рычаг 21 поворачивается вокруг оси и перемещает ось 23, которая в свою очередь вызывает легкое вращение вторичного рычага 24 в направлении бокового усилия F. При этом рычаг 24 перемещает диск сцепления 16, находящийся с этой же стороны, и последний постепенно осуществляет сцепление вала 13 с соответствующей шестерней 15, вращаемой валом 5. Через шестерни 12, 11 вала 13 и шестерню 15 вращение передается шестерне 8 относительно неподвижного зубчатого сектора 10 и, следовательно , осуществляется наклон кузова 1 в направлении, позволяющей вернуть его среднюю плоскость в направлении мнимой вертикали, проходящей через центр тяжести маятниковой массы. Вторичный рычаг 24 постепенно возвращается в плоскость симметрии вала 13 и, следовательно , управляет постепенным расцеплением диска 16. Расхождение рычагов вызывает некоторое изменение расстояния между различными осями 22, 23 и 25, но эти изменения могут легко поглощаться люфтами шарнирных соединений. Кроме того, вторичный рычаг 24 воздействует на оба диска сцепления через элементы 48, снабженные средствами для выбирания люфта. Как видно на фиг. 3 и 4, вторичный рычаг 24 снабжен двумя грузами 49, установленными с возможностью скольжения одной из ветвей рычага и которые под воздействием своего веса входят в пространство между двумя наклонными поверхностями , выполненными на обоих элементах и образующими V-образную полость , открытую кверху. Элементы 27 упираются в диски 16 через подшипники , и их вращение предотвращается поперечиной 50, связывающей обе ветви рычага 24. Таким образом, оба груза 49 благодаря своему собственному весу выбирают все люфты н постоянно оказывают воздействие весьма легкого усилия приближения дисков сцепления, что позволяет механизму срабатывать с практически нулевым временем срабатывания , и рычаг 24 готов управлять скольжением одного из дисков сцепления с момента отхода маятниковой массы 18 в одну или в другую сторону.

13

Если транспортная машина останавливается , а двигатель вращается, устройство автоматически врзвращает кузов машины к вертикали, если он бьп наклонен, например, при остановке на кривой,

Когда двигатель останавливается, любой наклон .кузова вызывает перемещение маятниковой массы 18 и, следовательно , сцепление соответствующей соединительной муфты, которая стремится вызвать вращение ведущего вала в налравлении, обратном направлению нормального его вращения. Учитывая высокое передаточное число системы шестеренчатых передач, реверсивный момент, воздействие которого испытывает кузов, выражается весьма слабым моментом на ведущем валу 5 и этот момент вообще не способен повернуть двигатель в обратном направлении. Однако, если бы имелась опасность неполучения этих условий, можно было бы установить на ведущий вал 5 холостое противореверсивное колесо 51, опирающееся на кузов, которое помешало бы вращению вала 5 в направлении , обратном направлению его нормального вращения.

Очевидно, что с целью ограничения движения наклона кузова маятниковая масса 18 снабжена выступом 52. Два упора, неподвижные относительно колесной пары и симметричные относительно вертикальной плоскости, проходящей через поворотную ось, могут быть предусмотрены для ограничения

16791Д

движений массы 18, Один из этих упоров может представлять нижнюю поверхность 53 неподвижного зубчатого сектора 10, другой упор (не показан ) состоит в этом случае из симметричного упорного элемента, жестко связанного с этим сектором. Эти упоры воздействуют на массу 18, возвращая ее в плоскость, проходящую через

оси 22 и 25, и ограничивая ее воздействие на наклон кузова.

В некоторых случаях необходимо, чтобы устройство было нереверсируемым. В этом случае редуктор между управляющим валом 13 и шестерней 11 должен быть редуктором типа, например, касательного винта. Ось поворота двойного рычага 24 также нужно установить на эксцентрике для облегчения

регулировки.

Предлагаемое устройство применимо в основном к легким трехколесным транспортным машинам, но может также найти применение в более тяжелых

транспортных машинах, в отношении которых также представляет интерес возможность управлять наклоном машин непосредственно с помощью маятниковой массы и от ведущего вала, приводимого кинетической энергией двигателя или же самой транспортной машины.

Данное устройство имеет высокую надежность стабилизации положения кузова транспортного средства, так как обеспечена автоматизация процесса стабилизации.

cpuz,3

1

. irf

&-&

21

23

LL

x

k 1. w . ч ; С С Гучда

«

is В

Фиг.7