Рулевое устройство для транспортного средства со всеми управляемыми колесами

ОП ИСАНИНА ИЗОБРЕТЕН ИЯ 6 ч .с:561687 Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ мнительное к авт. свид-в(23) Приоритет - (43) Опубликовано Государствеииый комитет авета Министров СССР ав делам изобретений(45) Дата опубликования описан отк 72) Автор изобретения(54) РУЛЕВОЕ УСТРОЙСТРЕДСТВА СО ВСЕМИ У автопогрузчиков в стесненных условиях, например на складах, в трюмах кораблей, а также прц движении колесчых машин высокой проходимости по извилистым траекториям, 5 например в горной ц лесистой местности, цпрц разворачивании на площадках, имеющих размеры на 5 - 10 "0 превышающих размеры самого шасси.Цель цзобретенця - создание рулевого 10 устройства, повышающего маневренные всзможностц колесного шасси.Зта дель достигается тем, что рулевоеустройство снабжено дополнительным рулевым валом, дифференциалом, крнвошипамц 1 с механизмами для изменения радиусов врашечця крцвошцпов, Взаимодействующих с къ- лисами, прцводамц, изменяющими положения осей вращения кулис п блокирующим устройством, при этом основной рулевой вал связан 20 с одним звеном дифференциала и с приводамц, изменяющими положение осей зращения кулис, зтсрое звено дифференциала с механизмами дляизменения радиусов вращения кризошцпов, а третье ззено - с дополни тельным рулевым валом и с осямц вращениякризошипов л с блокирующим устройством.С целью изменения положения осц вращение кулисы по закону синуса привод, измеияощий положение осц вращения кулисы, состоит из ползуна, связанного с кулисой, паИзобретение относится к бе 1 у транспорту, а именно к рулевымм колесных транспортных средств с правляемыми колесами.Известно рулевое устройство для транспортного средства со всеми управляемыми колесами, содержашее рулевой вал, связанный передаточными механизмами с осями поворота колес 11.Недостатком такой системы является ограниченный радиус поворота при складывании рамы, а также невозможность выбора направления,движения оносельно шасси.Известно также рулевое устройство для транспортного средства со всеми управляемыми колесами, содержащее основной рулевой вал, связанный с передаточным механизмом, включающим кулисы, оси поворота которых связаны с осями поворота колес 2.Зто рулевое устройство поворачивает часть или зсе колеса на неограниченный угол, точка пересечения продолжения осей вращения колес двигается по выбранной прямой, скрепленой с шасси, от плюс - минус бесконечности до нуля, т. е. до выбранной точки на шасси.Дифференциальное рулевое устройство позволяет повысить маневренные свойства колесного шасси. Однако его маневренные возможности ограничены, например при работе О ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО АВЛЯЕМЪМИ КОЛЕСАМИАЯ = агс 1 д2 45 г; сов о;Я;= агс 1 дЯ - г;з 1 п о;60 лец которой посредством рычага соединен с первым звеном дифференциала, а с целью изменения радиуса вращения кривошипа по закону косинуса механизм для изменения ра диуса,вращения кривошипа состоит из связанной с кривошипом кулисы, палец которой соединен, посредством рычага со вторым звеном дифференциала.Блокирующее устройство состоит из шестерни, на которой установлены роликовые копиры, взаимодействующие с роликовым копиром, связанным с одним из приводов, изменяющим положение осей вращения кулис.Предлагаемое рулевое устройство обеспечивает поворот всех колес шасси на неограниченный угол так, что продолжения осей вращения колес пересекаются в одной точке, изменение направления движения ,относительно шасси в диапазоне 360 с сохранением свойств, указанных в п, 1, криволинейное поступательное движениеи, как следствие перечисленного, рулевое устройство позволяет устанавливать точку пересечения продолжения осей вращения колес относительно шасси практически в любой точке.На фиг. 1 - кинематическая схема рулевого устройства; на фиг. 2 - схема шасси с приводами поворота к каждому колесу; на фиг. 3 - схема поворота при вращении основного рулевого вала; на фиг, 4 - схема поворота при вращении основного и дополнительного рулевых валов; на фиг. 5 - 10 показаны различные маневры шасси.Рулевое устройство состоит из и кривошипно-кулисных механизмов 1, где п - число колес. Каждый кривошипно-кулисный механизм поворачивает одно колесо и состоит из пальца 2, скрепленного с кривошипом 3, выполненным в виде ползуна, расположенного в направляющих 4, соединенных с шестеренчатым приводом кривошипа, который включает в себя шестерню 5, взаимодействующую с шестерней б. Шестерня б скреплена с ведущим валом 7. Вал 7 соединен с аналогичными приводами кривошипов других кривошипно-кулисных механизмов и связан шестернями 8 и 9 с звеном 10 дифференциала 11 и соединен с колесом 12 червячного редуктора, полый червяк 13 которого соединен с основным рулевым колесом 14. Вал 7 через редуктор 15 "вязан с указательной стрелкой 1 б, снабженной неподвижным лимбом 17, Кривошип 3 снабжен механизмом для изменения радиуса вращения кривошипа по закону косинуса, включающим в себя кулису 18, скрепленную с кривошипом 3 и взаимодействующую с пальцем 19, соединенным с рычагом 20. Ось 21 рьгчага 20 скреплена с шестеренчатым приводом, включающим в себя взаимодействующие шестерни 22 и 23. Последняя скреплена с валом 24, связанным с звеном 25 дифференциала 11, а также соединенным с аналогичными механизмами других кривошипно-кулисных механизмов. Ось 21 одновременно является осью поворота кривошипа 3. Палец 2 взаимодействует с кулисой 2 б, ось 27 которойчерез конический редуктор 28, телескопичеокий вал 29 и конический редуктор 30 связаныс поворотной осью 31 колеса 32 шасси 33.5 Ось 27 кулисы расположена в подшипникд34, скрепленном с ползуном 35, Ползун 35снабжен приводом, изменяющим положениеоси вращения кулисы по синусному закону,т. е. изменяющим расстояние между осью 2110 кривошипа 3 и осью 27 вращения кулисы 2 бот нуля до максимального положительногоили отрицательного значения, Соединеннаяс ползуном 35 кулиса 3 б взаимодействует спальцем 37 рычага 38, скрепленного с ведущим валом 39, который связан шестернями40 и 41 с звеном 42 дифференциала 11,а также соединен с червячной шестерней 43, взаимодействующей с червяком 44,который при помощи валика 45, проходя.щего через червяк 13, соединен с дополнительным рулевым колесом 4 б.С валом 7 скреплена шестерня 47, взаимодействующая с шестерней 48, на которой установлены роликовые копиры 49, число которых равно числу кривошипно-кулнсных механизмов,На ползуне 35 первого кривошипно-кулисного механизма установлен роликовый копир50, взаимодействующий с копирами 49. Элементы 47, 48, 49, 50 составляют блокирующееустройство.Как было отмечено выше, залы 7, 24, 39связаны с аналогичными приводами остальных кривошипно-кулисных механизмов руле 35 вого устройства. Все кривошипно-кулисныемеханизмы компонуются единым блоком вкорпусе 51, расположенном на шасси, О гкорпуса 51 вращательное движение телескопическим валом 29 передается к каждому40 колесу 32,Угол поворота колеса имеет следующуюзависимость от радиуса поворота. где К - ,расстояние от направляющей точки0 до прямой, соединяющей оси поворота колес;Й - ,радиус поворота;В - колея.За направляющую точку 0 принят полюс относительного вращения шасси. Переходя к полярным координатам, получим другое выражение для угла поворота колеса где: г; - расстояние от направляющей точки О до оси поворота колеса;о; - угол между принятой осью отсчета 55 ОМ и отрезком г.Целесообразно за ось отсчета принимать продольную ось шасси, параллельную преимущественному направлению движения.При изменении направления движения относительно шасси на угол у угол поворота колеса можно представить в следующей зависимости;Я = б + 90 - агс 1 д Ц 10сов (5; - г)- зп ( 1)ЯЗдесь отношение - при изменении раЯ 15 дцуса поворота от плюс - минус бесконечности до нуля изменяется от нуля до плюс - минус бесконечности. Найденное,выражение воспроизводится кривошипно-кулисным механизмом (см. фиг. 1), у которого кулиса 26 20 поворачивается на уголЯ; = б; + 90 - агс 1 д - , ИГтаз 1 п (с Т) 25Рпри повороте кривошипа 3 на угол (о; - у),где г,; - расстояние между осью 27 вращения кулисы и осью 21 вращения кривошипа 3,р; - радиус кривошипа, т. е. расстояниеот оси 21 вращения до оси пальца 2.б; + 90 - угол, на который предварительно повернут каждый кривошип 3 в исходном ,положении относительно линии перемещения оси 27 кулисы 26,у - угол, на который поворачивают кривошип 3.Так как привод, изменяющий положениеоси вращения кулисы, состоящий из деталей 4035, 36, 37, 38, изменяет величину гот нулядо максимального положительного илц отрицательного значения, определяемого величиной рычага 38 привода, а привод, изменяющий радиус кривошипа, состоящий из деталей 18, 19, 20, одновременно изменяет радиускриворшипа о; от максимального значения,определяемого рычагом 20, до нуля, то отноГт,шение -изменяется от нуля до плюс бесик 50конечности или от нуля до минус бесконечности. Т. е. изменяется так же как и отношенце - в выражении 1. Основное услозне для настройки кривошипно-кулисного механизма - это соблюдение равенстваг г;- во всем диапазоне измененияРрадиуса поворота Л шасси.Угол б; и величина рычага 38, равная 60Гт (гпах), Определяются после того, как нашасси будут выбраны направляющая точкаО и ось отсчета ОМ н определены углы О; ирасстояния г; от направляющей точки О дооси поворота колеса. После этого для упро- б 5щения конструкции рычаги 38 подбираютсяиз условия: г;) гт,+ гДля изменения напразлечця движения огносительно шассц на уголз кривошипнокулнсном механизме необходимо повернуть кулису 26 ц кривошип 3, т. е. шестерню 6 на угол у. Это осуществляется поворотом колеса 14. Вращательное движение передастся через колесо 12 н червяк 13 и шестерню 6, и контролируется стрелкой 16 с лнмбом 17. указывающей поворот крцзошнпа 3, кулисы 26 и колеса 32. Рычаг 20 также повернется на угол у. В этом случае для выражения 1 мы имеем; Р= - "; г;=сопз; у=1 а ф=Я;.+= = Я =у,.В кривошипно-кулцсном мехачнзмелого устройства имеем; рулера = ргтааГт = 0;= уь а рычаги 20 выполняются один аковымц. Затем каждый кривошип 3 поворачивают на угол 90+ б; относнгельно линни перемещения оси 27 кулисы 26, и в этом положении закрепляют на своик валах шестерни 23 и б.Необходимо отметить, что настройка каждого кривошипно-кулцсного механизма ведется по двум, параметрам - б; и г(цлп р,)поэтому взаимное расположечие,колес на шасси может быть самым разлцчныы.В исходном положении рулевого устройстза шасси может двигаться по прямой вдоль его выбранной продольной осц. Прн этом все кривошипы 3 и, следовательно, все кулисы 26 повернуты на угол б; + 90 относительно лшшц перемещения ее оси 27. В этом положении каждый крачзошип удерживается приводом, состоящим из шестерен б, 6, который связан с аналогичными приводами других кривошипно-кулисных механизмов валом 7 и удерживается от вращения колесом 12 и червяком 13. Ось 27 кулисы соосна с осью 21 кривошипа и в этом положении удерживается приводом, рычаг 38 которого находится в нулевом положении. При этом г,; равно нулю. Ось 27 кулисы 26 через конический редуктор 28, вал 29, редуктор 30 удерживаег плоскость качения колеса параллельно выбранной оси отсчета (з данном случае продольной оси шасси). Рычаг 20,привода находится в нулевом положении, обеспечивая максимальную величину радиуса крцвошцпа. Это положение привода, состоящего из деталей 36, 36, 37, 38 и изменяющего положение осц вращения кулисы, н привода, состоящего нз деталей 18, 19, 20 ц изменяющего радиус вращения крцвошнпа фиксируется шестернен 43 и червяком 44.и согласно выражению 1 Ц гт - гтп 1 Рг= Рч 1 Т - Ть и согласно выражению 11 Яшг =б; + 90" - агс 1 д сов (3, - (,) 25г,п-- з 1 п (3; - .(,),Рц Как отмечалось выше, во всех кривошипно-кулисных механизмах соблюдается усло- ЗО зие: 35 которое всегда обеспечивает пересечение осей вращения колес в одной точке, а,радпус поворота шасси будет равен: г;гп 40 Таким образом, осуществляется поворот шасси с радиусом поворота от плюс - минус бесконечности до нуля, 45На фиг. 5 а и б представлено схематически движение параллельно продольной осц шасси и поворот в этом случае. На фпг. 6, 7 а и б - движение относительно продольной оси шасси под углом у и поворот в этом 50 :лучае. На фпг, 8 угол у равен около 87, а радиус поворота - Я меньше г;, т. е. точка пересечения осей вращения колес находится з районе шасси. На фиг. 9,радиус поворота равен нулю, а шасси может вращаться на 55 месте вокруг направляющей точки, при этом направление н скорость вращения регу,чпруются трансмиссией. На фиг. 10 показано криволинейное псступательное движение.В работе крпзошппно-кулисцого механиз ма при Р = г;, т. е. р; = гможет возникнуть такое положение, когда па,чец 2 крпвошипа 8 займет соосное положение с осью 27 кулисы 2 б, Это положение характеризуется неопределенностью, т. е. в этом положении 55 Таким образом, осуществляется изменение направления движения относительношасси на угол от нуля до 360 и криволинейное поступательное движение,Для осуществления поворота с какимлибо радиусом поворачивают колесо 4 б. Приэтом .повернется вал 89, приведет в движениепривод, изменяющий положение оси вращения кулисы, состоящий из деталей 88. 87, 8 б,35, и через дифференциал 11, вал 24 повернет рычаг 20 привода для изменения радиуса 15кризошипа, состоящего из деталей 20, 19, 18.Все это приведет к изменению ги р,.Тотда для кривошипно-кулисного механизма имеем:20 кулиса 2 б может произвольно поворачиваться на 360", Для устранения этого применено блокирующее устройство, в котором каждый копир 49 так расположен на шестерне 48, зацепляющейся с шестерней 47, что прежде, чем в Г кривошипно-кулисном механизме наступит неопределенность, он начнет ззачмодействовать с копиром 50, закрепленном на ползуне 85 первого кривошипно-кулисного механизма. При этом водительповорачивая рулевое колесо, может ощущать упор, для устранения которого следует другое рулевое колесо поверуть на незначительный угол.Блокирующее устройство ограничивает установку точки пересечения осей вращения всех колес в зоне, описываемой радиусом, равным 250 - 400 лл, вокруг оси 81 поворота каждого колеса.При использовании рулевого устройства на тяжелых шасси необходимо для уменьшения усилия на рулевом колесе и снижения нагрузок на детали кривошипно-кулисногэ механизма применять серзопривод колеса 8 А которым должен управлять телескопический вал 29. В этом случае рулевое устройство выполняет функцию задающего блока.Формула изобретения1. Рулевое устройство для транспортного средства со всеми управляемыми колесами, сочержащее основной рулевой вал, связанный с передаточным механизмом, включающим кулисы, оси поворота которых связаны с осями поворота колес, отличающееся тем, что, с целью повышения маневренности, оно снабжено дополнительным рулевым залом, дифференциалом, кривошипами с механизмами для изменения радиусов вращения кривошипов, взаимодействующих с кулисамч, приводами, изменяющими положения осей вращения кулис, и блокирующим устройством, при этом основной рулевой вал связан с одним звеном дифференциала и с приводами, изменяющими положение осей вращечич кулис, второе звено дифференциала связан) с механизмами для изменения радиусов вращения кривошипов, а третье звено - с дополнительным рулевым залом и с осями зрчщения кривошипов и с блокирующим устройством.2. Устройство по п. 1, отличавшееся тем, что, с целью изменения положения оси вращения кулисы по закону синуса, привод, изменяющий по,чожение осп вращения кулисы, состоит из ползуна, связанного с кулисой, палец которой соединен посредстзом рычага с первым звеном дифференциала.3. Устройство по и, 1, отличающееся тем, что, с целью изменения радиуса кризо- шипа по загкону косинуса, механизм для изменения радиуса вращения крпвошппа, состоит из связанной с кризошцпом кулисы, палец которой соединен посредством рычага со вторым звеном дифференциала,561687 10 17 15 4. Устройство по п, 1, отл и ч а юще ес я тем, что блокирующее устройство состоит из шестерни, на которой установлены роликовые копиры, взаимодействующие с роликовым копиром, связанным с одним из приводов, изменяющих положение осей вращения кулис. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Акцептованная заявка Японии47 в 463, кл. 5 (1), 31 (31) от 9.05.1973 г.5 2. Патент Швеции203586, кл. 63 с 47,1965.561687 г.5 оставцтель В. МаринкинаТехрел М. Семенов Тираж итета Совета ений и открыт шская наб., д, 4Тип. Харьк, фил, пред. П актор Э. Шибаева аказ 654/1704ЦНИИП Изд, Мо 672 дарственного кпо делам изобр сква, Ж, Ра