Ведущий мост с подвеской и сельскохозяйственный трактор с указанным мостом - RU2277050C2

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскохозяйственному трактору с ведущим мостом с подвеской и, в частности, к трактору, имеющему независимую заднюю подвеску. Настоящее изобретение также относится к универсальному шарниру для передачи мощности вращательного движения и к ведущему мосту с подвеской для рабочего транспортного средства.

Уровень техники

Сельскохозяйственный трактор предназначен, главным образом, для внедорожного применения, а его конструкция предусматривает подвод мощности, главным образом, к сельскохозяйственным орудиям. Сельскохозяйственный трактор является самодвижущимся средством и создает тяговое усилие в направлении движения, чтобы гарантировать, что прикрепленное к этому трактору и погружаемое в почву орудие будет выполнять возложенную на него функцию. Кроме того, сельскохозяйственный трактор может снабжать упомянутое орудие механической, гидравлической и/или электрической мощностью. При конструировании сельскохозяйственных тракторов обязательно учитывается достаточная нормальная сила, т.е. направленная вниз сила, воздействующая на ведущие колеса с целью создания необходимого тягового усилия. Как правило, в случае трактора с приводом на два колеса это приводит к созданию транспортного средства, у которого задние ведущие колеса больше, чем передние колеса, чтобы эти задние ведущие колеса могли воспринимать требуемую нормальную силу. Сельскохозяйственные трактора отличаются от транспортных средств для перевозки грузов, таких как грузовые автомобили на шасси легковых автомобилей (пикапы) и колесно-гусеничные тягачи, тем, что грузовикам не нужно создавать постоянную тяговую нагрузку. Грузовик создает тяговую нагрузку только в течение периодов ускорения и торможения, причем создание этой тяговой нагрузки связано с массой груза, выдерживаемой ведущими колесами.

Производительность сельскохозяйственного трактора можно увеличить за счет увеличенных скоростей движения в поле и на дороге. Существенным ограничивающим фактором, влияющим на скорость движения сельскохозяйственного трактора, является удобство оператора по время движения по неровным поверхностям. Типичный трактор имеет комплексную конструкцию, в которой задний мост и сцепка объединены в один узел, являющийся частью конструкции несущей рамы. В таком случае между задним мостом и рамой трактора нет подвески. Амортизацию между неровной поверхностью и рамой трактора обеспечивает только прогиб шин. Для того чтобы сделать работу оператора удобнее, использовали также подвески сидений и подвески кабин, но - с ограниченным успехом.

Передний мост, который может быть или не быть ведущим, в типичном случае является неразрезным мостом, установленным на оси на трактор и предназначенным для ограниченного поворота относительно продольной оси. Для тракторов разработаны передние мосты на подвесках, такие как представленный в патенте США №5879016. В этом случае жесткий неразрезной мост, имеющий навесные планетарные бортовые редукторы, подвешен на раме трактора. Доказано, что передние мосты на подвесках обеспечили большее удобство для операторов.

Однако ввиду отсутствия задней подвески значительные нагрузки, возникающие из-за неровной местности, по-прежнему передаются на раму транспортного средства и воздействуют на оператора этого транспортного средства. Скорость трактора, в частности, в поле ограничена ударными нагрузками, которые воздействуют на оператора. Чем сильнее воздействие ударных нагрузок на оператора в кабине, тем быстрее устает оператор. Таким образом, существует потребность в разработке задней подвески для сельскохозяйственного трактора с целью уменьшения усталости оператора, что позволит ему работать большее количество часов и/или работать на большей скорости движения.

Результат одной попытки разработки задней подвески представлен в патенте США №5538264. В данном случае задний неразрезной мост подвешен на раме трактора. Для включения подвески в конструкцию трактора последняя разработана отличающейся от той, которую обычно имеет пропашной трактор сравнимой мощности, по меньшей мере, следующими особенностями: 1) задний мост оснащен навесными планетарными бортовыми редукторами вместо встроенных бортовых редукторов; 2) трактор оснащен четырьмя шинами одинакового размера, причем все они меньше, чем большие задние шины на обычном пропашном тракторе сравнимой мощности и 3) задний мост существенно смещен назад относительно кабины трактора по сравнению с обычным пропашным трактором.

Навесные бортовые редукторы ограничивают регулируемость ширины хода и препятствуют бесступенчатому регулированию ширины хода вдоль оси. Возможны лишь дискретные изменения ширины хода за счет применения отличающихся конфигураций колес и ободов. Из промышленно поставляемых тракторов, воплощающих изобретение согласно патенту США №5538264, лишь трактора наименьшей мощности имеют столь малую ширину хода, как 1524 мм (60 дюймов). Меньшие шины имеют и меньшую грузоподъемность, что приводит к меньшей тяге. Расположение задней оси сзади относительно кабины мешает оператору видеть сцепку. Дополнительный недостаток этой конструкции заключается в том, что сцепка трактора поддерживается мостом с подвеской и поэтому является частью неподрессоренной массы. Отсутствие подвески для сцепки приводит к тому, что прицепные орудия отслеживают вертикальное перемещение шин и моста, а не более стабильные перемещения рамы трактора. Дополнительный недостаток заключается в том, что неразрезной мост не позволяет реализовать независимую подвеску.

В результате всех этих различий между трактором согласно патенту США №5538264 и обычным пропашным трактором, трактор согласно патенту США №5538264 не достигает такого же уровня работоспособности, как обычный пропашной трактор. Трактор согласно патенту США №5538264 позволяет достичь более высоких скоростей движения как в поле, так и на дороге, но при значительных дополнительных затратах на обеспечение должной работоспособности в поле. Трактор согласно патенту США №5538264 предназначен больше для использования в качестве трактора-тягача и для перевозок по дорогам, нежели для полевых работ, обуславливающих необходимость тащить за собой почвообрабатывающее орудие. Следовательно, по-прежнему существует потребность в пропашном тракторе, имеющем заднюю подвеску и одновременно соответствующем работоспособности и рабочим характеристикам обычного пропашного трактора сравнимой мощности с неразрезным задним ведущим мостом без подвески.

Пропашной сельскохозяйственный трактор предназначен для работы в поле и имеет ширину хода, установленную для колес для обеспечения движения между рядами. Обычно это означает, что речь идет о тракторе со столь малой шириной хода, как 1524 мм (60 дюймов), что обеспечивает трактору возможность охватывать с двух сторон два ряда пропашной культуры, отстоящих друг от друга на 762 мм (30 дюймов). Имеется возможность регулирования ширины хода с тем, чтобы ей можно было воспользоваться для конкретного сельскохозяйственного приложения, в котором ширина междурядий отличается от 762 мм (30 дюймов). Можно предусмотреть бесступенчатую регулируемость за счет крепления ступиц колес на мосту в любом месте вдоль длины моста. Этот тип механизма регулирования обуславливает необходимость встроенного планетарного бортового редуктора. Другие механизмы регулирования обуславливают изменение конфигурации ободов и дисков колес для изменения ширины хода.

Малые пропашные трактора, такие как трактора серии JOHN DEERE 6010, имеют номинальные мощности в диапазоне от 49 кВт до 71 кВт (65-95 л.с.). Большие пропашные трактора, такие как трактора серии JOHN DEERE 8010, имеют номинальные мощности в диапазоне от 123 кВт до 175 кВт (165-235 л.с.). Все эти трактора имеют встроенные бортовые редукторы для обеспечения бесступенчато регулируемой ширины хода. У тракторов серии JOHN DEERE 6010 ширина картера дифференциала заднего моста между встроенными планетарными бортовыми редукторами составляет 665 мм (26,2 дюйма). Задняя подвеска должна находиться снаружи от бортового редуктора и изнутри от установочной оснастки колес при ширине хода 1524 мм (60 дюймов), чтобы сохранить у оснащенного подвеской трактора этого типоразмера такие же возможности обработки пропашных культур, как у трактора без подвески.

Раскрытие изобретения.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать сельскохозяйственный трактор, с помощью которого можно решить вышеуказанные проблемы и удовлетворить вышеупомянутые потребности. В частности, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать сельскохозяйственный трактор с задним ведущим мостом с подвеской, удовлетворяющий требованиям к пропашному трактору с регулируемой шириной хода. Кроме того, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать универсальный шарнир и систему подвески, которые сочленяют с возможностью перемещения картера ведущего моста и полуоси транспортного средства с конструкцией несущей рамы.

В соответствии с изобретением упомянутые задачи решены посредством воплощения на практике положений одного из п.п.1, 31 и 34 формулы изобретения.

Другие предпочтительные варианты конструкции и развития изобретения станут ясными из зависимых пунктов формулы изобретения.

В предпочтительном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения на тракторе установлены коробка передач, узел заднего дифференциала и встроенных планетарных бортовых редукторов пропашного трактора сравнимого типоразмера без задней подвески. Трактор, согласно настоящему изобретению, оснащен левым и правым картерами моста с подвеской, каждый из которых прикреплен к картеру бортового редуктора с помощью пары регулирующих рычагов подвески и одного или более подрессоривающих узлов. Левая и правая полуоси установлены в картерах моста с подвеской и сочленены с выходными элементами бортовых редукторов с помощью универсального шарнира равных угловых скоростей, такого как сдвоенный универсальный (карданный) шарнир. Универсальному шарниру равных угловых скоростей придана такая конфигурация, при которой торец выходного элемента бортового редуктора расположен поблизости от встроенного конца полуоси. Остальная часть шарнира - два цапфовых элемента и соединительное звено - выполнены имеющими больший диаметр и радиально окружают концы полуосей. Эта компоновка соединений уменьшает осевую длину универсального шарнира до минимума, гарантируя, что подвеска уместится в имеющемся узком пространстве. Необходим универсальный шарнир относительно больших равных угловых скоростей, потому что он должен располагаться в кинематической цепочке после бортового редуктора, а значит - и передавать большой крутящий момент.

Неподвижный картер моста для моста без подвески и выходящий наружу от бортового редуктора заменен внутренним картером подвески, который крепится к картеру дифференциала. Верхний и нижний регулирующие рычаги проходят от внутреннего картера подвески до картера моста с подвеской. Полуось размещена в картере моста и выступает из него наружу. Колеса установлены на левую и правую полуоси таким же образом, как и в случае моста без подвески, обеспечивая бесступенчатую регулируемость ширины хода. Также сохраняются функциональные возможности сдвоенных шин. Один или более подрессоривающих узлов, проходящих между внутренним картером подвески и картером моста, обеспечивают возможность упругого перемещения моста вверх и вниз относительно рамы трактора. За счет установки подвески на картер дифференциала, а не на картер неподвижного моста в случае моста без подвески, получение моста с подвеской обеспечивается за счет внесения лишь незначительных изменений в мост без подвески. В результате изготовитель может с экономической выгодой предлагать модели тракторов как с подвеской, так и без подвески.

Трактор предпочтительно имеет комплексную конструкцию, в которой центральный картер ведущего моста представляет собой часть конструкции несущей рамы. Но также возможен и вариант, в котором центральный картер крепят к отдельной раме трактора, а картеры моста сочленяют с возможностью перемещения с этой рамой. Сцепку трактора устанавливают на центральный картер, находящийся на раме трактора.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен вид сбоку пропашного трактора.

На фиг.2 представлено перспективное изображение сзади известного заднего ведущего моста без подвески для трактора, показанного на фиг.1.

На фиг.3 представлено перспективное изображение сзади известного заднего ведущего моста без подвески, показанного на фиг.2, при этом левый картер моста удален, чтобы показать встроенный планетарный бортовой редуктор.

На фиг.4 представлен вид сзади левой системы подвески, согласно настоящему изобретению, установленной на картер дифференциала заднего моста, показанного на фиг.2 и 3.

На фиг.5 представлен вид спереди левой системы подвески, показанной на фиг.4.

На фиг.6 представлен разрез через соединительное звено, по существу, вдоль линии 6-6, показанной на фиг.5.

На фиг.7 представлен поперечный разрез через верхний регулирующий рычаг подвески.

На фиг.8 представлен поперечный разрез через нижний регулирующий рычаг подвески.

На фиг.9 представлен фрагмент крепления шарового шарнира верхнего регулирующего рычага к наружному картеру подвески.

На фиг.10 представлен поперечный разрез универсального шарнира, соединяющего планетарный бортовой редуктор с полуосью.

На фиг.11 представлено перспективное изображение с пространственным разнесением деталей универсального шарнира, показанного на фиг.10.

На фиг.12 представлена вертикальная проекция альтернативного конкретного варианта выполнения левой системы подвески, содержащего цилиндр управления задним колесом.

На фиг.13 представлено перспективное изображение с пространственным разнесением деталей типичного механизма регулирования ширины хода для колеса.

На фиг.14 представлена упрощенная электрогидравлическая схема.

На фиг.15 представлен вид сбоку трактора с четырьмя ведущими колесами в сборе.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан сельскохозяйственный пропашной трактор 10. Этот трактор 10 содержит раму 12, узлы 14 передних шин и колес, узлы 16 задних шин и колес и станцию 18 оператора, выполненную в виде кабины. Капот 20 закрывает двигатель 22.

На фиг.2 и 3 показан узел 26 заднего ведущего моста без подвески для трактора 10. Этот узел заднего ведущего моста содержит картер 28 дифференциала, установленный на картер 30 коробки передач и расположенный позади него. Картер 28 дифференциала и картер 30 коробки передач являются частью трансмиссии и жестко прикреплены к раме 12 трактора, вследствие чего они становятся частью этой рамы 12. Таким образом, картер 28 дифференциала является частью конструкции трактора. На верхнюю часть 32 задней поверхности картера дифференциала установлена трехточечная сцепка (не показана), а на нижнюю часть 34 задней поверхности установлен картер механизма отбора мощности (не показан). Выходящий назад вал 36 приводит механизм отбора мощности в действие.

Левый и правый картеры 40, 42 моста поддерживают полуоси 44, 46, выступающие влево и вправо. Левый картер 40 моста установлен на картер 28 дифференциала посредством болтов 48. Этот картер 40 моста прикреплен болтами к кольцевому зубчатому колесу 50 левого встроенного планетарного бортового редуктора 52 (фиг.3). Этот планетарный бортовой редуктор 52 содержит ведомое солнечное зубчатое колесо 54, совокупность зубчатых колес-сателлитов 56 и неподвижное зубчатое колесо 50, которое образует часть картера 28 дифференциала. Водило 172 сателлитов, показанное на фиг.10 и 11, поддерживает зубчатые колеса-сателлиты 56. Водило 172 посажено посредством шпонки на полуось 44 для приведения этой полуоси 44 в движение, когда зубчатые колеса-сателлиты пробегают по кольцевому зубчатому колесу 50. Узел правого планетарного бортового редуктора содержит те же составляющие части, что и узел левого планетарного бортового редуктора 52. Из состава правого бортового редуктора показано лишь кольцевое зубчатое колесо 58.

Подвеска

Подвеска 60 согласно настоящему изобретению изображена на фиг.4, где проиллюстрирована лишь левая сторона. На обеих - левой и правой - сторонах трактора 10 предусмотрена, по существу, одна и та же подвеска 60. Узел подвески 60 содержит внутренний картер 62 подвески, прикрепленный болтами к кольцевому зубчатому колесу 50 бортового редуктора, а не к картеру 40 моста, как в случае моста без подвески, показанного на фиг.2. На внутренний картер 62 подвески установлены верхний и нижний регулирующие рычаги 64, 66 для обеспечения движения поворота относительно верхней и нижней осей 68, 70 (фиг.7 и 8). Своими наружными концами верхний и нижний регулирующий рычаги 64, 66 поддерживают картер 72 моста посредством верхнего и нижнего шаровых шарниров 74, 76. Сочленения верхнего и нижнего регулирующих рычагов 64, 66 с внутренним картером подвески и с картером моста подробнее показаны на фиг.7 и 8 и описаны со ссылками на эти чертежи.

Картер 28 дифференциала, кольцевые зубчатые колеса 50, 58 бортовых редукторов, а также левый и правый картеры 62 подвески образуют хребтообразное тело, именуемое также центральным картером в данном описании. Этот центральный картер прикреплен к раме 12 трактора и является частью конструкции рамы, на которую установлены другие составляющие части транспортного средства, такие как кабина.

Полуось 80 с возможностью вращения поддерживается картером 72 моста и выступает из него в поперечном направлении наружу. Задние колеса и шины 16 трактора 10 установлены на полуось 80, как описано ниже.

Вертикальные нагрузки передаются между внутренним картером 62 подвески и картером 72 моста посредством переднего и заднего гидравлических цилиндров 82, 84. Каждый из этих цилиндров 82, 84 сочленен с внутренним картером 72 подвески посредством вилки 86, тогда как каждый из штоков 88 цилиндров сочленен с картером 72 моста посредством вилки 90. Вилки 86, 90 могут быть выполнены как единое целое с внутренним картером 62 подвески и картером 72 моста или как отдельные элементы, прикрепляемые к этим картерам.

На фиг.4 подвеска 60 показана сзади, а компоненты подвески - в номинальном или центрированном положении относительно рамы 12 трактора. На фиг.5 подвеска 60 показана спереди, а штоки 88 цилиндров 82, 84 показаны выдвинутыми. Такое состояние обуславливает нахождение полуоси 80 в опущенном положении относительно шасси, причем это положение могло бы возникнуть, когда левая шина попала в борозду или рытвину на поверхности грунта. Полуось 80 расположена ниже, чем ось 170 водила 172 сателлитов. Верхний и нижний регулирующие рычаги 64, 66 наклонены вниз, как и универсальный шарнир 150.

Картер 72 моста сочленен с дистальными концами верхнего и нижнего регулирующих рычагов 64, 66 посредством верхнего и нижнего шаровых шарниров 74, 76, соответственно, как подробнее описано ниже. Эти шаровые шарниры допускают поворот относительно, в основном, вертикальной оси, проходящей через шаровые шарниры 74, 76. Чтобы предотвратить это движение поворота и удержать задние шины выровненными с проходящей спереди назад продольной осью трактора 10, с внутренним картером 62 подвески и картером 72 моста на передней стороне подвески (фиг.5 и 6) сочленено соединительное звено 96 фиксированной длины. Это соединительное звено 96 предотвращает движение поворота картера 72 моста относительно вертикальной оси, проходящей через шаровые шарниры 74, 76.

Конструкция и крепление соединительного звена 96 показаны на фиг.6. Звено 96 состоит из двух половин 91, 92, которые окружают передний гидравлический цилиндр 82. Половины прикреплены к поворотным шарам 93 болтами 94 с буртиками. Поворотные шары 93 закреплены в гнездах, имеющихся в установочных шпильках 95. Шпильки 95 ввинчены во внутренний картер 62 подвески и картер 72 моста. Шарогнездовые соединения обеспечивают поворот соединительного звена относительно внутреннего картера 62 подвески и картера 72 моста, когда картер 72 моста перемещается вверх и вниз.

Теперь будет приведено более подробное описание верхнего регулирующего рычага 64 со ссылками на фиг.7. Внутренний конец регулирующего рычага 64 раздвоен, образуя вилку, которая окружает установочную бобышку 98 внутреннего картера 62 подвески. В бобышку 98 запрессован шарнирный палец 100. Комплект 102 подшипников, установленный в каждом зубце вилки, окружает упомянутый шарнирный палец 100. В каждом зубце вилки выполнены канавки 104 под пружинные стопорные кольца, и в каждой из них заключено пружинное стопорное кольцо для фиксации подшипников 102. Шарнирный палец 100 определяет верхнюю ось 68.

Верхний и нижний шаровые шарниры 74, 76 на наружных концах регулирующих рычагов 64, 66 показаны на фиг.7, 8 и 9 и будут описаны со ссылками на эти чертежи. Шаровые шарниры 74, 76 содержат сферические гнезда 132 в регулирующих рычагах 64, 66 на их дистальных концах. Шаровая шпилька 134 имеет сферическую шаровую часть 135 и проходящие в противоположные стороны шпильки 136, 137. Шаровая шпилька 134 зафиксирована в гнезде 132 резьбовой шайбой 138, причем этом способ фиксации шарового шарнира известен.

Шаровые шпильки 134 крепятся к картеру 72 моста посредством пары идентичных установочных блоков 140 (фиг.9). Каждый из установочных блоков 140 имеет пересекающее отверстие 142, через которое проходит одна шпилька шаровой шпильки 134. Каждый установочный блок 140 имеет прорезь 144, идущую наружу от отверстия 142. В сквозных отверстиях, которые проходят в направлении, поперечном относительно пересекающего отверстия 142, расположены болты 146, которые крепят установочные блоки 140 к картеру 72 моста. Болт 146, проходящий через прорезь 144, зажимает установочный блок 140 на шпильке, препятствуя повороту шаровой шпильки 134. Шаровая шпилька 134, вместе с установочными блоками 140 и наружным картером подвески, имеет возможность поворота внутри гнезда 132 на конце регулирующего рычага 64, 66. Внутренний канал 148 в шаровой шпильке 134 обеспечивает смазку шарового шарнира. В проходе 148 на конце шпильки 136 находится пресс-масленка (не показана).

Теперь будет приведено более подробное описание нижнего регулирующего рычага 66 со ссылками на фиг.8. Нижний регулирующий рычаг 66 выполнен, по существу, Y-образным, имеющим переднюю и заднюю лапы 112, 114, по отдельности прикрепленные к внутреннему картеру 62 подвески. Передняя лапа 112 имеет выполненное в ней отверстие 115, в котором размещены комплект 116 сдвоенных конических роликовых подшипников и уплотнения 117. Сквозь комплект 116 подшипников проходит установочный палец 118, который удерживается в подшипниках буртиком 119, находящимся на одном конце пальца 118, и гайкой 120, находящейся на другом его конце. Палец 118 крепится к внутреннему картеру 62 подвески посредством пары болтов 121.

Задняя лапа 114 раздвоена, образуя вилку 122, которая окружает установочную бобышку 123 внутреннего картера 62 подвески. Шарнирный палец 124, втулка 126 и комплект 127 игольчатых подшипников установлены в отверстии 128, имеющемся в упомянутой бобышке, с помощью болта 129. Конец болта 129 ввинчен в одну сторону вилки 122. Оба поворотных сочленения нижнего регулирующего рычага 66 с внутренним картером 62 подвески определяют нижнюю ось 70. Наружный дистальный конец нижнего регулирующего рычага 66 несет узел шарового шарнира 76, который, по существу, идентичен вышеописанному узлу верхнего шарового шарнира 74.

Теперь будет приведено более подробное описание установки полуоси 80 в картер 72 моста со ссылками на фиг.10. Картер 72 моста имеет выступающую внутрь центральную ступицу 160, несущую внутренний и наружный конические роликовые подшипники 162, 164. Полуось 80 оперта с возможностью вращения в картере 72 моста посредством этих подшипников 162, 164. Уплотнения 166, 168 уплотняют подшипники 162,164. Уплотнение 168 контактирует с кольцом 169 на полуоси 80.

Левая и правая стороны подвески 60 механически отделены друг от друга, вследствие чего одна сторона может двигаться, не вызывая механическую передачу движения на другую сторону. Как описано ниже, в предпочтительном конкретном варианте осуществления гидравлические цилиндры 82, 84 перекрестно связаны слева направо таким образом, что движение на одной стороне будет влиять на противоположную сторону. При желании можно отделить левый и правый цилиндры 82, 84 друг от друга.

Универсальный шарнир

Мощность вращательного движения передается от планетарного бортового редуктора 52 на полуось 80 через универсальный шарнир 150 равных угловых скоростей (кардан). Этот шарнир 150 находится между верхним и нижним регулирующими рычагами 64, 66 и между передним и задним гидравлическими цилиндрами 82, 84. Шарнир 150 равных угловых скоростей подробно показан на фиг.10 и 11. Водило 172 сочленено с внутренней обоймой 174 шарнира посредством фиксирующего диска 176 и болта 178. Внутренняя обойма 174 также имеет наружную шпонку 180, которая установлена во внутренний шпоночный паз 182 водила. Внутренняя обойма 174 поддерживается в выступающей наружу ступице 184 внутреннего картера 62 подвески посредством комплекта 186 сдвоенных конических роликовых подшипников. Внутренняя обойма 174 выступает в радиальном направлении наружу на конце ступицы 184 внутреннего картера 62 подвески и образует поясок обратного изгиба, проходящий в осевом направлении внутрь, образуя манжету 196, которая окружает ступицу 184 внутреннего картера 62 подвески. Манжета 196 проходит в осевом направлении внутрь за пределы наружного края комплекта 186 подшипников.

Полуось 80 скреплена посредством шпонки с наружной обоймой 190 и также зафиксирована в ней фиксирующим диском 192 и болтом 194. Наружная обойма 190 тоже выступает в радиальном направлении наружу, а потом образует поясок обратного изгиба, проходящий в радиальном направлении наружу, образуя манжету 198, которая окружает ступицу 160 картера 72 моста. Манжета 198 проходит в осевом направлении наружу за пределы подшипника 162. Внутренняя и наружная обоймы 174, 190 в данном описании также именуются ведущей и ведомой обоймами 174, 190, соответственно.

Шарнир 150 равных угловых скоростей предназначен для расположения наружной обоймы 190 как можно ближе к внутренней обойме 174 для минимизации осевой длины шарнира 150 равных угловых скоростей. Это обеспечивает место, в котором можно установить подшипниковую опору для полуоси 80, и гарантирует компактное расположение узла подвески 60 в имеющемся узком пространстве. Требования к подшипникам, выдвигаемые при реализации опирания полуоси 80, а также при обеспечении минимальной ширины хода, составляющей 1524 мм (60 дюймов), приводят к малому осевому расстоянию между подшипником 162 полуоси 80 и комплектом 186 подшипников внутренней обоймы 174. Обоймы 174, 190 с манжетами, которые расположены вокруг ступиц внутреннего картера 62 подвески и картера 72 моста, обеспечивают размещение остальных компонентов шарнира 150 равных угловых скоростей в радиальном направлении снаружи от ведущего и ведомого валов. В этом заключается отличие от типичного сдвоенного универсального (карданного) шарнира, в котором компоненты в осевом направлении расположены соосно ведущему и ведомому валам. В предпочтительном конкретном варианте осуществления внешняя поверхность 175 внутренней обоймы 174 отстоит от внутренней поверхности 191 наружной обоймы 190 менее чем на 2,54 см (1 дюйм).

Манжета 196 внутренней обоймы 174 имеет две выступающих в радиальном направлении наружу шпильки 200, расположенные диаметрально противоположно друг другу. Шпильки 200 определяют первую ось 202 поворота шарнира. Аналогично, манжета 198 наружной обоймы имеет две выступающих в радиальном направлении наружу шпильки 204, расположенные диаметрально противоположно друг другу и определяющие третью ось 206 поворота шарнира. Шпильки 200 и 204 и оси 202 и 206 параллельны друг другу.

Шарнир 150 также содержит внутренний и наружный круглые «крестовинные» или кольцевые элементы 210, 212. Эти кольцевые элементы 210, 212 используются вместо крестовинных элементов, имеющихся в типичном карданном универсальном шарнире. Кольцевые или крестовинные элементы 210, 212 также именуются в данном описании по их родовому назначению «цапфовыми» элементами 210, 212. Каждый из кольцевых элементов 210, 212 состоит из двух элементов половин, обозначенных позициями 210а, 210b и 212а, 212b. Элементы 210а, 210b, 212а, 212b половин скреплены друг с другом в радиальных плоскостях посредством болтов 214, только один комплект которых показан на фиг.11. При сборке кольцевые элементы 210, 212 образуют отверстия 220, в которых удерживаются наружные кольца 216 подшипников. На шпильках 200 внутренней обоймы 174 находится пара наружных колец 216 подшипников, тогда как на шпильках 204 наружной обоймы 190 находится пара наружных колец 218 подшипников, что обеспечивает возможность поворота кольцевых элементов 210, 212 вокруг осей 202 и 206, соответственно.

Двухэлементная сочленяющая обойма 222 имеет две половины 222а, 222b. Обе половины 222а, 222b соединены друг с другом в осевой плоскости посредством болтов 224. Сочленяющая обойма 222 имеет четыре шпильки, выступающие в радиальном направлении внутрь, это две расположенные изнутри от оси (внутренние) шпильки 226 и две расположенные снаружи от оси (наружные) шпильки 228. Внутренние шпильки 226 определяют вторую ось 232 поворота шарнира, тогда как наружные шпильки 228 определяют четвертую ось 234 поворота шарнира. Внутренние шпильки 226 заключены в отверстиях 238, образуемых внутренним кольцевым элементом 210, тогда как внешние шпильки 228 заключены в отверстиях 240, образуемых наружным кольцевым элементом 212. На внутренних и наружных шпильках 226, 228 соответственно расположены наружные кольца 242, 244 подшипников. Для каждого из наружных колец подшипников предусмотрены пресс-масленки 246.

Шарнир 150 является сдвоенным карданным универсальным шарниром, в котором кольцевые элементы 210, 212 соединены сочленяющей обоймой 222. Регулирующие рычаги 64, 66 подвески регулируют перемещение картера 72 моста относительно внутреннего картера 62 подвески и поддерживают ось 81 полуоси 80, по существу, параллельной оси 170 внутренней обоймы 174. Это поддерживает углы поворота каждого из кольцевых элементов 210, 212 равными друг другу, вследствие чего достигается постоянная или почти постоянная скорость на выходе.

Универсальный шарнир 150 выполнен компактным в осевом направлении за счет того, что крестовинные элементы выполнены в виде колец, вследствие чего обеспечивается возможность перемещения кольцевых элементов 210, 212 и сочленяющей обоймы 222 в радиальном направлении наружу для окружения ведущего и ведомого валов. В этом случае подшипниковая опора для полуоси 80 находится внутри U-образного соединения, а в осевом направлении - между двумя кольцевыми элементами 210, 212. Это обеспечивает получение шарнира, который может воспринимать большой крутящий момент, при одновременной минимизации осевой длины шарнира 150. Способность выдерживать большой крутящий момент необходима потому, что шарнир 150 расположен в кинематической цепочке снаружи или после планетарного бортового редуктора 52. Эта компоновка U-образного соединения относительно подшипников ведущего и ведомого валов оказалась возможной вследствие конфигурации обойм 174, 190, образующих манжеты 196, 198, которые окружают ступицы 160, 184, где установлены соответствующие подшипники.

Конфигурация универсального шарнира 150 также может предусматривать цапфовые элементы, выполненные в виде кольцевых элементов 210, 212, и сочленяющую обойму 222, находящиеся в радиальном направлении изнутри от внутренней и наружной обойм 174, 190. И при этой компоновке подшипники тоже расположены между осями поворота шарнира.

Первая и вторая оси 202, 232 поворота шарнира лежат в общей плоскости, которая расположена изнутри от наружного края комплекта 186 подшипников. Аналогично, третья и четвертая оси 206, 234 поворота шарнира лежат в общей плоскости, которая расположена снаружи от внутреннего края подшипника 162.

Управление задними колесами

На фиг.12 показан альтернативный конкретный вариант выполнения изобретения. Вышеописанное соединительное звено 96 заменено гидравлическим цилиндром 250, имеющим шток 252 цилиндра. Цилиндр 250 расположен перед цилиндром 82 подвески, который пропущен сквозь соединительное звено 96. Шток 252 может быть выдвинут или втянут для изменения расстояния между внутренним картером 62 подвески и картером 72 моста перед полуосью 80. Это обеспечивает поворот картера 62 подвески моста вокруг вертикальной оси, определяемой верхним и нижним шаровыми шарнирами 74, 76. Этот поворот передается задним колесам и шинам 16, что обеспечивает управление задними колесами трактора 10.

Регулирование ширины хода

Теперь, со ссылками на фиг.13, будет описан механизм регулирования ширины хода колес. Полуось 80 служит опорой регулируемому узлу колеса, который содержит ступицу 254. Ступица 254 колеса имеет сужающееся отверстие 256, достаточно большое, чтобы в нем умещался внутренний диаметр полуоси 80 и чтобы вокруг нее образовывалось кольцевое сужающееся отверстие, в котором могли бы разместиться верхняя и нижняя фланцевые втулки 260, 262, оказывающие расклинивающее воздействие внутри сужающегося отверстия 256. Верхняя сужающаяся фланцевая втулка 260 имеет проходящий в радиальном направлении фланец 264 в форме полукруга и проходящую в осевом направлении часть 266 в форме полуконуса. Нижняя сужающаяся фланцевая втулка 262 обладает такой же конфигурацией, как и верхняя фланцевая втулка 260, и имеет проходящий в радиальном направлении фланец 268 в форме полукруга и проходящую в осевом направлении часть 270 в форме полуконуса. Части 266, 270 в форме полуконусов вместе образуют установочную поверхность, имеющую форму усеченного конуса, для ступицы 254. Втулки 260, 262 имеют внутренние поверхности в форме полуцилиндров, которые при затягивании в нужное положение охватывают и зажимают полуось 80.

На полуоси 80 между ступицей 254 колеса и втулками 260, 262 расположена с возможностью скольжения кольцевая манжета 272 для поддержания колеса на надлежащей высоте и предотвращения заедания после извлечения втулок 260, 262 из сужающегося отверстия 256. На ступице 254 выполнены отстоящие друг от друга на некоторый угол резьбовые отверстия 274 под болты. В отверстиях 274 под болты расположены болты 276. Выполненные в форме полукругов фланцы 264, 268 втулок 260, 262 снабжены совокупностью отстоящих друг от друга на некоторый угол резьбовых отверстий 278 под болты. При ввинчивании болтов 276 в отверстия 274 в ступице 254 части 266, 270 в форме полуконусов втягиваются в сужающееся отверстие 256 и прижимаются к полуоси 80. Вместе с полуосью 80 можно использовать любое множество зажимных конструкций, известных в области регулирования ширины хода колес и шин сельскохозяйственных тракторов.

Полуось 80 выполнена с совокупностью зубьев, образующих зубчатую рейку 280 на поверхности полуоси 80. Эта зубчатая рейка используется совместно с цилиндрическим зубчатым колесом, которое не показано, для перемещения ступицы 254 колеса вдоль длины полуоси 80. Зажимной механизм, показанный на фиг.13, обеспечивает бесступенчатую регулируемость вдоль полуоси 80.

Гидравлика подвески

На фиг.14 показана упрощенная схема гидравлической системы подвески. Электронный контроллер 306 регулирует выдвижение штоков 88 цилиндров. Контроллер 306 приводит в действие соленоиды левого и правого гидравлических клапанов 308, 310, направляя рабочую жидкость из насоса 312 в цилиндры 82, 84 и обратно в резервуар. Выдвижение штоков 88 измеряется с помощью левого и правого поворотных потенциометров 314, 316. Эти потенциометры расположены на шарнирном пальце 100 в сочленении верхнего регулирующего рычага 64 с внутренним картером 62 подвески. Потенциометры 314, 316 измеряют положение при повороте верхнего регулирующего рычага 64, которое пропорционально выдвижению штока. Клапаны 308, 310 приводятся в действие для выдвижения или втягивания штоков 88 с целью регулирования горизонтального уровня транспортного средства на основании нагрузки, испытываемой этим транспортным средством. Аккумуляторы 318, 320 давления обеспечивают гидропневматическую подрессоривающую систему для подвески 60. Можно также использовать множество аккумуляторов с разными вместимостями и предварительными нагрузками.

На станции 18 оператора находится переключатель 322, приводимый в действие оператором, когда тот сидит на станции 18 оператора. Переключатель 322 срабатывает лишь тогда, когда трактор 10 стоит или движется с относительно малой скоростью, например менее 2 или 3 км/час. Переключатель 322 используют при сцепке трактора 10 с орудием, в частности с тяговым стержнем 324 трактора (фиг.1). После отцепления орудия в землю часто устанавливают домкратную опору, уменьшая высоту дышла орудия. Переключатель 322 используют для опускания тягового стержня 324 в положение под дышлом орудия, так что само орудие при этом поднимать не приходится. После сцепки с орудием оператор может поднять задний конец трактора с помощью переключателя 322 или, если такой переключатель отсутствует, система выравнивания нагрузки подвески будет выравнивать трактор 10 сразу же после того, как этот трактор 10 начнет двигаться.

Тракторы с 4-мя ведущими колесами

На фиг.15 показан сельскохозяйственный трактор 290 с четырьмя ведущими колесами. Этот трактор 290 содержит переднюю часть 292, имеющую передний ведущий мост 296, и заднюю часть 294, имеющую задний ведущий мост 298. Передняя и задняя части 292, 294 соединены друг с другом посредством сочленения 300, обеспечивающего поворот вокруг вертикальной оси 302 для осуществления рулевого управления. Этот тип трактора с четырьмя ведущими колесами хорошо известен. Трактор 290 является трактором серии 9000 с четырьмя ведущими колесами, поставляемым фирмой John Deere.

Передний и задний ведущие мосты 296, 298 аналогичны мосту, показанному на фиг.2, имеющему центральный картер 28 дифференциала, встроенные планетарные бортовые редукторы 52 и левый и правый картеры 72 моста, выступающие в поперечном направлении наружу для опирания полуосей 44, 46. Оба ведущих моста - передний 296 и задний 298 - могут быть оснащены подвеской 60, согласно настоящему изобретению. Выступающие в поперечном направлении картеры моста заменены внутренними картерами 62 подвески, согласно настоящему изобретению. Система подвески содержит верхние и нижние регулирующие рычаги 64, 66, а картеры 72 мостов установлены на внутренние картеры 62 подвески, как описано выше. Полуоси 44, 46 приводятся в движение посредством вышеописанного универсального шарнира 150. Наличие мостов на подвеске может способствовать повышению комфорта оператора и увеличению скоростей движения. Кроме того, обеспечивая перемещение ведущих колес вверх и вниз относительно рамы 12 трактора, можно упростить сочленение 300. Этому сочленению больше не придется воспринимать крен передней и задней частей 292, 294 трактора 10 относительно друг друга.

В соответствии с настоящим изобретением к картеру 28 дифференциала крепятся компоненты подвески, а сама подвеска 60 содержит левый и правый внутренние картеры 62 подвески, жестко сочлененные с картером 28 дифференциала. В обычном пропашном тракторе картер 28 дифференциала является частью трансмиссии, которая содержит двигатель 22, коробку передач 30 и дифференциал 28. Эти компоненты выполнены с возможностью установки на конструкцию 12 рамы, на которую затем устанавливают передний мост и станцию 18 оператора, или сами могут образовывать конструкцию несущей рамы 12. Регулирующие рычаги 64, 66 и гидравлические цилиндры 82, 84 выполнены с возможностью крепления к картеру 28 дифференциала, внутренним картерам 62 подвески, центральному картеру или конструкции 12 несущей рамы. Формулировки нижеследующей формулы изобретения составлены с учетом этих возможностей.

Хотя изобретение описано в контексте колесного трактора, задние ведущие колеса с подвеской можно предусмотреть и на гусеничном тракторе, гусеница которого может иметь привод трения или механический привод.

Подвеска 60 ведущего моста, согласно настоящему изобретению, реализует конструкцию трактора 10, в котором ведущий мост имеет подвеску. Ведущий мост на подвеске можно использовать в качестве заднего моста в пропашном тракторе, соответствующем характеристикам пропашного трактора без подвески. Кроме того, мост с подвеской можно использовать либо в качестве переднего, либо в качестве заднего моста в шарнирно сочлененном тракторе с 4-мя ведущими колесами.

Изобретение следует считать не сводящимся к вышеописанному конкретному варианту осуществления, а ограничиваемым лишь нижеследующей формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к сельскохозяйственному трактору, главным образом для внедорожного применения. Предложен ведущий мост с подвеской и сельскохозяйственный трактор с мостом, который содержит центральный картер со встроенными бортовыми редукторами и левым и правым картерами моста, подвешенными на нем посредством верхнего и нижнего регулирующих плеч, с полуосями, которые выступают из моста наружу и на которые установлены узлы колес и шин. Между встроенными бортовыми редукторами и полуосями установлен универсальный шарнир равных угловых скоростей. Универсальный шарнир имеет пару цапфовых элементов и сочленяющую обойму, которая радиально окружает ведущую и ведомую обоймы шарнира, вследствие чего осевая длина универсального шарнира минимизируется, обеспечивая размещение колес на полуосях на расстоянии ширины хода, составляющей 1524 мм. Технический результат - возможность использовать ведущий вал на пропашном тракторе, не изменяя конструкцию несущей рамы обычного пропашного трактора с одновременным сохранением характеристик пропашного трактора. 3 н. и 36 з.п. ф-лы, 15 ил.

Формула