Механізм керування поворотом напівпричепа автопоїзда з електроприводом та зубчастими передачами з різними передаточними числами на кожну вісь

Реферат: Механізм керування поворотом напівпричепа автопоїзда містить по три електродвигуни зі стрічковими гальмівними пристроями зупинки та утримання у нерухомому стані роторів електродвигунів, при припиненні електронною системою подачі до них струму, під час руху UA 109819 C2 (12) UA 109819 C2 причепа по фіксованому радіусу на повороті та при виключених електродвигунах, зубчасті передачі з зубчастими шестернями та зубчастими рейками з різними передаточними числами на кожну вісь, повздовжні тяги, поперечні важелі, рульові трапеції, одну електронну систему керування електродвигунами з електронним блоком керування на несучій системі напівпричепа, трьома датчиками повороту керованих коліс напівпричепа, датчиком кута складання автопоїзда на сідельному пристрої, двома датчиками кута повороту рульового колеса на рульовій колонці, вимикачем рульового керування поворотом напівпричепа, де для керування поворотом коліс кожної осі до рами закріплені електродвигун зі стрічковим гальмівним пристроєм зупинки та утримання у нерухомому стані ротора електродвигуна при припиненні електронною системою керування електродвигунами подачі струму до нього під час руху причепа по фіксованому радіусу на повороті, при вимкнених електродвигунах, та зубчаста передача з зубчастою рейкою, з'єднаною з повздовжньою тягою, яка другим кінцем закріплена до поперечного важеля поворотної цапфи моста. Винахід направлений на покращення маневреності, безпеки руху, комфорту керування, збільшення ресурсу роботи шин напівпричепа автопоїзда. UA 109819 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до механізмів керування транспортними засобами. Аналоги винаходу нам невідомі. У існуючих напівпричепах автопоїздів колеса не керовані, що знижує їх маневреність, безпеку руху, комфорт керування, ресурс роботи шин та вимагає високої кваліфікації водіїв. У таких напівпричепах автопоїздів ускладнений поворот на перехрестях, рух заднім ходом, підтримка заданої тягачем смуги руху на поворотах дороги. Пропонується механізм керування поворотом напівпричепа автопоїзда (Фіг. 1, 2, 3) з електроприводом (електродвигуни з електронною системою керування), зубчастими передачами 17, 22, 27 (Фіг. 2) з різними передаточними числами на кожну вісь, що дозволяє за рахунок застосування електродвигунів 5, 18, 23 (Фіг. 2) (зі стрічковими гальмівними пристроями зупинки та утримання у нерухомому стані роторів електродвигунів під час руху причепа по фіксованому радіусу на повороті та при виключених електродвигунах) та зубчастих передач 17, 22, 27 (Фіг. 2) з різними передаточними числами на балку кожного моста, електронної системи керування електродвигунами 5, 18, 23 (Фіг. 2) з електронним блоком керування 30 (Фіг. 2) на несучій системі напівпричепа, трьома датчиками 28 (Фіг. 3) повороту керованих коліс напівпричепа, датчиком 29 (Фіг. 3) кута складання автопоїзда на сідельному пристрої; двома датчиками 32 (Фіг. 3) кута повороту рульового колеса на рульовій колонці, вимикачем 34 (Фіг. 3) рульового керування поворотом напівпричепа, передавати (або призупиняти передачу) зусилля до рульових тяг і повертати усі колеса 4 напівпричепа 2 (Фіг. 1) автопоїзда на повороті на різний кут в сторону, зворотну напряму повороту рульового колеса 33 (Фіг. 3) та рухатись без ковзання коліс, покращити маневреність, підвищити рівень безпеки руху та комфорт керування. Колеса 4 (Фіг. 2) з'єднуються з балкою моста 7, 9, 11 (Фіг. 2) за допомогою шворнів, які розташовані під деяким кутом уперед до вертикальної площини, що дає можливість стабілізувати положення коліс. На кожній осі встановлені рульові трапеції 8, 10, 12 (Фіг. 2). Важелі 14, 19, 25 (Фіг. 2) поворотних цапф шарнірно поєднують рульові трапеції 8, 10, 12, (Фіг. 2.) з повздовжніми тягами 15, 20, 26 (Фіг. 2) та рейками зубчастих передач 6, 16, 21 (Фіг. 2). Передаточне число зубчастої передачі 27 (Фіг. 2) переднього моста менше, ніж передаточні числа зубчастих передач 22, 17 (Фіг. 2) поворотних цапф середнього та заднього мостів, що примушує колеса середнього моста 9 (Фіг. 2) повертатися на дещо більший кут, ніж колеса переднього моста 7 (Фіг. 2), а колеса заднього моста 11 (Фіг. 2) ще на більший кут, що забезпечує рух коліс напівпричепа по колії коліс тягача. Електронний блок системи керування 30 (Фіг. 3) забезпечує рух коліс напівпричепа по колії коліс тягача в залежності від швидкості руху та кута складання автопоїзда за рахунок затримки включення керування колесами напівпричепа (на час проходження колесами напівпричепа третини відстані І2) при повороту рульового колеса праворуч, або ліворуч від нейтрального положення (прямолінійний рух) та керує подачею струму до електродвигунів 5, 18, 23 (Фіг. 2) та до реле стискання пружин стрічкових гальмівних пристроїв зупинки роторів електродвигунів під час прямолінійного руху та під час руху з фіксованим радіусом повороту. Передаточні числа зубчастих передач 17, 22, 27 (Фіг. 2) для руху коліс напівпричепа на повороті без ковзання та для вибору оптимального типу електродвигунів 5, 18, 23 (Фіг. 2) та зубчастих передач 17, 22, 27 (Фіг. 2), визначаються, якщо прийняти передаточне число рульового механізму тягача за n1, за допомогою наступних залежностей (Фіг. 1): 1) передаточне число зубчастої передачі 27 (Фіг. 2) зусиль до коліс балки переднього моста напівпричепа n2=n1к l2/l1 (Фіг. 1); де к - коефіцієнт врахування обертів електродвигуна при визначенні оптимального типу електродвигуна, що забезпечує поворот керованих коліс напівпричепа на заданий кут; 2) передаточне число зубчастої передачі 22 (Фіг. 2) зусиль до коліс середнього моста напівпричепа n3=n1к l3/l1 (Фіг. 1); де к - коефіцієнт врахування обертів електродвигуна при визначенні оптимального типу електродвигуна, що забезпечує поворот керованих коліс напівпричепа на заданий кут; 3. Передаточне число зубчастої передачі 17 (Фіг. 2) зусиль до коліс заднього моста напівпричепа n4=n1к l4/l1 (Фіг. 1); де к - коефіцієнт врахування обертів електродвигуна при визначенні оптимального типу електродвигуна, що забезпечує поворот керованих коліс напівпричепа на заданий кут. Електродвигуни 5, 18, 23 (рис. 2) приводять у дію зубчасті передачі 17, 22, 27 (Фіг. 2) та зубчасті рейки, які примушують тяги та рульові трапеції рухатись в тому чи іншому напряму та повертати усі керовані колеса на різний кут та забезпечувати рух коліс напівпричепа на повороті дороги без ковзання та по колії коліс тягача. В усіх 11 пунктах нижче наведених джерел інформації відсутні дані про механізм керування поворотом напівпричепа автопоїзда з електроприводом та зубчастими передачами з різними передаточними числами на кожну вісь. 1 UA 109819 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Аналоги винаходу з використанням механізму керування поворотом напівпричепа автопоїзда з електроприводом та зубчастими передачами 17, 22, 27 (Фіг. 2) з різними передаточними числами на кожну вісь нам невідомі. Технічний результат - покращення маневреності, безпеки руху, комфорту керування, збільшення ресурсу роботи шин напівпричепа автопоїзду за рахунок застосування механізму керування поворотом напівпричепа автопоїзду з електроприводом та зубчастими передачами з різними передаточними числами на кожну вісь. Перелік фігур креслення: 1) загальний вигляд збоку автопоїзда з механізмом керування поворотом напівпричепа з електроприводом та зубчастими передачами з різними передаточними числами на кожну вісь наведений на Фіг. 1. На Фіг. 1. наведений автопоїзд з механізмом керування поворотом напівпричепа з електроприводом та зубчастими передачами з різними передаточними числами на кожну вісь у статичному стані під час прямолінійного руху. Значення позначень Фіг. 1: 1 - кабіна тягача; 2 - напівпричіп; 3 - сідельний пристрій напівпричепа; 4 - керовані колеса напівпричепа; 2) вид напівпричепа зверху по розрізу А-А з механізмом керування поворотом напівпричепа з електроприводом та зубчастими передачами з різними передаточними числами на кожну вісь наведений на Фіг. 2. Значення позначень Фіг.2: 2 напівпричіп; 3 - сідельний пристрій напівпричепа; 4 - керовані колеса; 5- електродвигун (зі стрічковим гальмовим пристроєм зупинки ротора) приводу зубчастої передачі 27 переднього моста; 6 - зубчаста рейка зубчастої передачі переднього моста; 7 - балка переднього моста напівпричепа; 8 - рульова трапеція коліс переднього моста; 9 - балка середнього моста напівпричепа; 10 - рульова трапеція середнього моста; 11 - балка заднього моста напівпричепа; 12 - рульова трапеція заднього моста; 13 балон для стисненого повітря гальмівної системи; 14 - поперечний важіль поворотної цапфи заднього моста; 15 - повздовжня тяга шарнірного з'єднання поперечного важеля 14 з зубчастою рейкою 16; 16 - зубчаста рейка зубчастої передачі 17 заднього моста; 17 - зубчаста передача заднього моста; 18 - електродвигун (зі стрічковим гальмовим пристроєм зупинки ротора) приводу зубчастої передачі 17 заднього моста; 19 - поперечний важіль поворотної цапфи середнього моста напівпричепа; 20 - повздовжня тяга шарнірного з'єднання поперечного важеля 19 поворотної цапфи середнього моста напівпричепа з зубчастою рейкою 20; 21 зубчаста рейка зубчастої передачі 22 середнього моста; 22 - зубчастої передачі зусиль до коліс середнього моста 9; 23 - електродвигун (зі стрічковим гальмовим пристроєм зупинки ротора) приводу зубчастої передачі 22 середнього; 24 - поворотна цапфа переднього моста напівпричепа; 25 - поперечний важіль поворотної цапфи переднього моста; 26 - повздовжня тяга шарнірного з'єднання поперечного важеля 25 переднього моста з зубчастою рейкою 6; 27 зубчаста передача переднього моста; 28 - датчики повороту керованих коліс напівпричепа; 29 датчик кута складання автопоїзда; 30 - електронний блок системи керування поворотом напівпричепа; 3) схема механізму керування поворотом напівпричепа з електроприводом та зубчастими передачами з різними передаточними числами на кожну вісь наведений на Фіг. 3. Значення позначень Фіг. 3: 4 керовані колеса; 5 - електродвигун (зі стрічковим гальмовим пристроєм зупинки ротора) приводу зубчастої передачі 27 переднього моста; 6 - зубчаста рейка зубчастої передачі переднього моста; 7 - балка переднього моста напівпричепа; 8 - рульова трапеція коліс переднього моста; 9 - балка середнього моста напівпричепа; 10 - рульова трапеція середнього моста; 11 - балка заднього моста напівпричепа; 12 - рульова трапеція заднього моста; 14 - поперечний важіль поворотної цапфи заднього моста; 15 - повздовжня тяга шарнірного з'єднання поперечного важеля 14 з зубчастою рейкою 16; 16 - зубчаста рейка зубчастої передачі 17 заднього моста; 17 - зубчаста передача заднього моста; 18 електродвигун (зі стрічковим гальмовим пристроєм зупинки ротора) приводу зубчастої передачі 17 заднього моста; 19 - поперечний важіль поворотної цапфи середнього моста напівпричепа; 20 - повздовжня тяга шарнірного з'єднання поперечного важеля 19 поворотної цапфи середнього моста напівпричепа з зубчастою рейкою 21; 21 - зубчаста рейка зубчастої передачі 22 середнього моста; 22 - зубчаста передача зусиль до коліс середнього моста 9; 23 електродвигун (зі стрічковим гальмовим пристроєм зупинки ротора) приводу зубчастої передачі 22 середнього моста; 24 - поворотна цапфа переднього моста напівпричепа; 25 - поперечний важіль поворотної цапфи переднього моста; 26 - повздовжня тяга шарнірного з'єднання поперечного важеля 25 переднього моста з зубчастою рейкою 6; 27 - зубчаста передача переднього моста; 28 - датчики повороту керованих коліс напівпричепа; 29 - датчик кута складання автопоїзда; 30 - електронний блок системи керування поворотом напівпричепа; 31 2 UA 109819 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 акумуляторна батарея; 32 - датчики кута повороту рульового колеса; 33 - рульове колесо; 34 вимикач рульового керування поворотом напівпричепа. При включенні системи живлення електромережі автомобіля струмом та вмикача рульового керування 34 (Фіг. 3) електронний блок керування 30 (Фіг. 3) тільки при повороті рульового колеса 33 (Фіг. 3) під час руху автопоїзда дає сигнал на подачу струму (в одному або іншому напряму) до електродвигунів механізму рульового керування поворотом напівпричепа. Під час прямолінійного руху рульове колесо 33 (Фіг. 3) знаходиться у нейтральному положенні, електронний блок керування 30 (Фіг. 3) не дає сигнал на подачу струму до електродвигунів 5, 18, 23 (рис. 2) механізму рульового приводу і колеса 4 (Фіг. 2) напівпричепа знаходяться в нейтральному положенні (прямолінійний рух). Гальмові пристрої електродвигунів 5, 18, 23 (рис. 2) за рахунок випрямлення пружин, утримують ротори електродвигунів у нерухомому стані. При повороті рульового колеса 33 (Фіг. 3) тягача ліворуч, датчики 32 (Фіг. 3) на рульовій колонці подають сигнал до електронного блока керування 30 (Фіг. 3), який з затримкою (на час проходження колесами напівпричепа третини відстані l2) подає сигнал на подачу струму до електродвигунів 5, 18, 23 (Фіг. 2) механізму керування поворотом напівпричепа, які приводять в дію зубчасті передачі 17, 22, 27 (Фіг. 2) з зубчастими рейками, до яких шарнірно приєднані повздовжні тяги 15, 20, 26, що з'єднані з важелями 13, 19, 25 та рульовими трапеціями 8, 10, 12 з колесами, примушують усі колеса напівпричепа повертатися праворуч, тобто в сторону, зворотну напряму повороту рульового колеса 33 (Фіг. 3). При виході з повороту ліворуч рульове колесо повертається праворуч і датчики на рульовій колонці подають сигнал електронному блоку керування 30, який з затримкою (на час проходження колесами напівпричепа третини відстані 12) подає сигнал на подачу в зворотному напряму струму до електродвигунів 5, 18, 23 (Фіг. 2), механізму керування поворотом напівпричепа, які приводять в дію зубчасті передачі 17, 22, 27 (Фіг. 2) з зубчастими рейками, до яких шарнірно приєднані повздовжні тяги 15, 20, 26, з'єднані з важелями 13, 19, 25 та рульовими трапеціями 8, 10, 12 з колесами, що примушує усі колеса напівпричепа повертатися ліворуч. Електронний блок керування 30 тільки під час повороту рульового колеса подає сигнал на включення подачі струму до втягуючих реле гальмових пристроїв роторів електродвигунів, які стискають пружини гальмівних пристроїв та виключають гальма роторів, що дозволяє електродвигунам 5, 18, 23 (Фіг. 2) працювати. Аналогічно діє механізм керування при повороті автопоїзда праворуч. Під час руху автопоїзда з фіксованим радіусом повороту(час знаходження рульового колеса у фіксованому положенні дорівнює часу проходження колесами напівпричепа більше третини відстані l2), електронний блок керування 30 (Фіг. 2) припиняє подачу струму до електродвигунів 5, 18, 23 (Фіг. 2), ротори електродвигунів гальмуються і всі колеса автопоїзда рухаються по фіксованих колах. При примусовому вимкненні вимикачем 34 рульового керування поворотом напівпричепа, електронний блок керування 30, отримавши сигнал від датчика кутів положення керованих коліс напівпричепа, подає сигнал на подачу струму до електродвигунів 5, 18, 23 (Фіг. 2), які примушують колеса зайняти нейтральне положення. При нейтральному положенні коліс напівпричепа (прямолінійний рух), електронний блок керування 30 подає сигнал на припинення подачі струму, а гальмовий пристрій фіксує положення роторів електродвигунів і колеса напівпричепа стають некеровані. Допомагає стабілізації положення коліс напівпричепа похил шворнів поворотних цапф уперед. В усіх вантажних автомобілях для забезпечення заданого напряму руху ми використовуємо керування передніми колесами, є вже готові виробництва для виготовлення деталей рульового керування. Можна використати деякі деталі від інших вантажних автомобілів (наприклад:тяги). З виготовленням зубчастих редукторів та електродвигунів теж ніяких проблем немає. Датчиків повороту коліс, втягуючих реле у нас теж достатньо. Механізм не складний і має можливості з мінімальними затратами застосовуватись в конструкціях напівпричепів автопоїздів. Джерела інформації: 1. Автомобілі. Навчальний посібник. М.Ю. Основенко, В.П. Сахно. 1992 р. 2. Автомобілі. Основи конструкції, теорія. Навчальний посібник. В.І. Сирота, В.П. Сахно. 2007 р. 3. Автомобиль. Анализ конструкции, елементы расчета. Учебник. В.В. Осепчугов, А.К. Фрумкин. Машиностроение. 1989. - 304 с. 4. Автомобиль. Основы конструкции. Учебник. Н.Н. Вишняков и другие. 5. Автомобілі. Тягово-швидкісні властивості та паливна економічність: Навч. посібник. Сахно В.П., Безбородова Г.Б., Маяк М.М., Шарай С.М. -К.: В-во "КВІЦ", 2004. - 174 с. 3 UA 109819 C2 5 10 15 6. Автомобільні двигуни. Підручник. Ф.І. Абрамчук, Ю.Ф. Гутаревич, К.Є. Долганов, I.I. Тимченко В-во Арістей, 2006. - 476 с. 7. Гібридні автомобілі. Монографія. О.В. Баженов та інші. ХНАДУ, 2008. - 327 с. 8. Краткий автомобильный справочник. -М.: Транспорт, 1985. - 220 с. 10. Основи конструкції автомобілів. Навчальний посібник. В.І. Сирота. В-во Арістей, 2006. 280 с. 9. Основы конструкции автомобиля. Учебное пособие для ВУЗов. Иванов A.M., Солнцев А.И., Гаевский В.В. и др. изд. "За рулем", 2005. - 336 с. 10. Устройство автомобиля. Учебник. Михайловский У.В., Серебряков К.Б., Тур У.Я. -М.: Машиностроение, 1987. - 352 с. 11. Програми самонавчання з вивчення конструкції та принципу дії елементів конструкції автомобіля. Примітка: Всі вище наведені Джерела інформації: не мають інформації про механізм керування поворотом напівпричепа автопоїзда з електроприводом та зубчастими передачами з різними передаточними числами на кожну вісь. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 Механізм керування поворотом напівпричепа автопоїзда з електроприводом та зубчастими передачами з різними передаточними числами на кожну вісь, який включає три електродвигуни зі стрічковими гальмівними пристроями зупинки та утримання у нерухомому стані роторів електродвигунів при припиненні електронною системою подачі до них струму під час руху причепа по фіксованому радіусу на повороті та при виключених електродвигунах, три зубчасті передачі з зубчастими шестернями та зубчастими рейками з різними передаточними числами на кожну вісь, три повздовжні тяги, три поперечні важелі, три рульові трапеції, одну електронну систему керування електродвигунами з електронним блоком керування на несучій системі напівпричепа, трьома датчиками повороту керованих коліс напівпричепа, датчиком кута складання автопоїзда на сідельному пристрої, двома датчиками кута повороту рульового колеса на рульовій колонці, вимикачем рульового керування поворотом напівпричепа, де для керування поворотом коліс кожної осі до рами закріплені електродвигун зі стрічковим гальмівним пристроєм зупинки та утримання у нерухомому стані ротора електродвигуна при припиненні електронною системою керування електродвигунами подачі струму до нього під час руху причепа по фіксованому радіусу на повороті при вимкнених електродвигунах та зубчаста передача з зубчастою рейкою, з'єднаною з повздовжньою тягою, яка другим кінцем закріплена до поперечного важеля поворотної цапфи моста. 4 UA 109819 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5