BR102012017499B1

BR102012017499B1 - AGRICULTURAL MACHINE DIRECTION SYSTEM FOR WORKING IN FRUIT CROPS

Info

Publication number: BR102012017499B1
Application number: BR102012017499-5A
Authority: BR
Inventors: Adilson Fábio Bazucco; Heitor Tenca Bolzan
Original assignee: Máquinas Agrícolas Jacto S.a
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2021-08-24
Also published as: BR102012017499A2

Abstract

sistema de direção de maquina agrícola para trabalho em culturas de frutos, destinado a otimizar as operações de uma máquina agrícola no campo, no que se refere à dirigibilidade, estabilidade e simplicidade de mecanismo, constituída de base fixa (1) e base móvel (2), articuláveis entre si, acionados pelo mecanismo composto de um pistão (5), barra (3) pivotada no eixo (7), e tirante ajustável no comprimento (4). o conjunto é complementado com a base do cubo da roda (6), articulada na base móvel (2), acionada pelo pistão (8), permitindo assim ajustar a altura da máquina com solução independente do sistema de direção, podendo ser acionada simultaneamente a esta. as dimensões e distâncias dos pontos de ancoragem são calculados de forma que a roda interna da máquina, quando realizando uma manobra em curva, gire em um ângulo maior que a roda externa, para compensar a diferença entre os raios de curvatura. o sistema de direção também é ajustado de forma que a cada incremento no deslocamento da haste do pistão (5), ocorre o mesmo deslocamento angular na base móvel (2), para todo o curso da haste do pistão (5).agricultural machine steering system for working on fruit crops, designed to optimize the operations of an agricultural machine in the field, with regard to drivability, stability and simplicity of mechanism, consisting of a fixed base (1) and a mobile base (2 ), articulated to each other, activated by the mechanism composed of a piston (5), bar (3) pivoted on the shaft (7), and length adjustable rod (4). the set is complemented with the base of the wheel hub (6), articulated on the mobile base (2), activated by the piston (8), thus allowing to adjust the height of the machine with a solution independent of the steering system, which can be activated simultaneously to it is. the dimensions and distances of the anchor points are calculated so that the machine's inner wheel, when performing a cornering maneuver, turns at a greater angle than the outer wheel, to compensate for the difference between the bending radii. the steering system is also adjusted so that at each increment in the displacement of the piston rod (5), the same angular displacement occurs in the mobile base (2), for the entire stroke of the piston rod (5).

Description

Refere-se o presente relatório a uma patente de invenção a respeito de um conjunto de soluções construtivas de um sistema de direção que possibilita todas as manobras necessárias para condução de uma máquina agrícola específica para trabalhos em culturas de plantas arbóreas ou arbustivas, definidas aqui, resumidamente, como “pomares”, com soluções mecânicas otimizadas para sincronização das duas rodas diretrizes, através de ligação j hidráulica e também propiciar uniformidade de giro.This report refers to an invention patent concerning a set of constructive solutions for a steering system that enables all the maneuvers necessary to drive a specific agricultural machine for work in tree or shrub crops, defined here, in short, as “orchards”, with optimized mechanical solutions for synchronizing the two guide wheels, through a hydraulic link and also providing uniformity of rotation.

Como é de conhecimento dos técnicos do assunto, as máquinas agrícolas para trabalho em pomares, com quatro rodas, ou melhor, com quatro pontos de apoio no solo, onde a máquina transita “a cavaleiro” sobre as plantas, geralmente apresentam estrutura tipo pórtico, onde as rodas diretrizes de cada um dos lados da máquina exigem mecanismos complexos para o acionamento em conjunto, devido à dificuldade de serem interligadas diretamente. No caso das colhedoras com duas ou mais rodas diretrizes, a interligação entre essas mesmas rodas diretrizes é feita na parte superior do pórtico, onde está posicionado todo o sistema de direção, sendo que as rodas são acionadas por meio de longas colunas verticais. Essas colunas devem ser robustas o suficiente para resistir à carga de torção que ocorre ao se manobrar a máquina, caso contrário, haveria alteração na geometria da direção, comprometendo as manobras.As the technicians know, agricultural machines for working in orchards, with four wheels, or better, with four support points on the ground, where the machine travels "on horseback" over the plants, usually have a gantry-type structure, where the steering wheels on each side of the machine require complex mechanisms to drive together, due to the difficulty of being directly interconnected. In the case of harvesters with two or more guide wheels, the interconnection between these same guide wheels is made at the top of the gantry, where the entire steering system is positioned, and the wheels are activated by means of long vertical columns. These columns must be strong enough to withstand the torsional load that occurs when maneuvering the machine, otherwise there would be a change in the steering geometry, compromising the maneuvers.

Outro problema que ocorre nas soluções de direção atuais é a limitação do raio de giro da máquina, as soluções construtivas existentes não permitem grandes ângulos de abertura, existem limitações de curso, devido aos mecanismos utilizados.Another problem that occurs in current steering solutions is the limitation of the turning radius of the machine, the existing constructive solutions do not allow large opening angles, there are stroke limitations due to the mechanisms used.

Em uma máquina com três rodas, esses problemas, a princípio, não existem, por outro lado, o sistema deve garantir a estabilidade da máquina em qualquer posição de esterçamento, sem risco de acidentes para o usuário ou pessoas ao redor, acidentes estes comuns em veículos com três rodas, inerentemente mais instável que um veículo com quatro apoios.In a machine with three wheels, these problems, in principle, do not exist, on the other hand, the system must guarantee the stability of the machine in any steering position, without risk of accidents for the user or people around, accidents that are common in vehicles with three wheels, inherently more unstable than a vehicle with four supports.

Outro requisito em um sistema de direção de um implement agrícola com essas especificações, é que o sistema de direção deve contemplar uma solução mecânica de ajuste de altura da máquina em relação ao solo, imprescindível para uma maior eficiência da máquina em trabalho no campo, devido às irregularidades do piso (ondulações, buracos, etc.).Another requirement in a steering system of an agricultural implement with these specifications is that the steering system must include a mechanical solution for adjusting the height of the machine in relation to the ground, essential for greater efficiency of the machine in field work, due to to the unevenness of the floor (waves, holes, etc.).

Concluindo, para um desempenho satisfatório nas operações agrícolas, é necessário aprimorar a manobrabilidade da máquina, o sistema de direção deve possibilitar o menor raio de giro possível, para que se possa conduzir a máquina nos espaços estreitos que geralmente são encontrados em propriedades agrícolas, que prezam pelo melhor aproveitamento do solo possível, visando grandes produtividades, além do fato que precisa atender a esse requisito e simultaneamente garantir o alinhamento da máquina em relação ao plano vertical e/ou alinhamento relativo às plantas.In conclusion, for a satisfactory performance in agricultural operations, it is necessary to improve the machine's maneuverability, the steering system must allow the smallest possible turning radius, so that the machine can be driven in the narrow spaces that are usually found on agricultural properties, which they value the best possible use of the soil, aiming at high productivity, in addition to the fact that they need to meet this requirement and simultaneously ensure machine alignment in relation to the vertical plane and/or alignment relative to the plants.

É objetivo da presente invenção prover uma solução construtiva de um sistema de direção que atenda a todos os requisitos citados anteriormente, ou seja: com ação independente, mas que possa ser sincronizada com outra roda diretriz, no caso de um veículo de quatro rodas; que permita o menor raio de giro possível, facilitando as manobras da máquina dentro da área do pomar; que permita a variação de altura da máquina, sem comprometer a dirigibilidade ou a segurança, no que se refere à precisão do mecanismo e a 5 estabilidade da máquina, sem o risco de tombamento.The aim of the present invention is to provide a constructive solution for a steering system that meets all the requirements mentioned above, that is: with independent action, but which can be synchronized with another steering wheel, in the case of a four-wheel vehicle; that allows the smallest possible turning radius, facilitating machine maneuvers within the orchard area; that allows the machine to vary in height, without compromising driveability or safety, with regard to the precision of the mechanism and the stability of the machine, without the risk of overturning.

A seguir, a presente invenção será descrita com referência aos desenhos anexos, nos quais:In the following, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which:

A figura 1 representa uma vista em perspectiva do conjunto de direção de um dos lados da máquina, especificamente o lado esquerdo, posição alinhada (roda dirigida para frente), onde podem ser vistos os componentes principais do sistema, a base fixa 1, que é montada rigidamente ao chassi, este não mostrado na figura; a base móvel 2, barra 3, tirante 4, pistão 5, de dupla ação, com conexão do lado do cilindro 9 e conexão do lado da haste 10, base do cubo da roda 6 e pino 7.Figure 1 represents a perspective view of the steering assembly on one side of the machine, specifically the left side, aligned position (wheel directed forward), where the main components of the system can be seen, the fixed base 1, which is rigidly mounted to the chassis, this not shown in the figure; the movable base 2, bar 3, tie 4, piston 5, double acting, with cylinder side connection 9 and rod side connection 10, wheel hub base 6 and pin 7.

A figura 2 representa uma vista em perspectiva mostrando o lado interno do conjunto, onde, além das peças descritas acima, temos o pistão de ajuste da altura 8.Figure 2 represents a perspective view showing the inner side of the assembly, where, in addition to the parts described above, we have the height adjustment piston 8.

A figura 3 representa uma vista em perspectiva, mostrando o lado inferior do conjunto, destacando como é a interligação do tirante 4: numa extremidade, ligado à base móvel 2 e a outra extremidade ligada à barra 3.Figure 3 represents a perspective view, showing the underside of the assembly, highlighting how the link 4 is interconnected: at one end, connected to the mobile base 2 and the other end connected to the bar 3.

A figura 4 representa uma vista superior, mostrando a posição dos componentes quando a roda está totalmente virada para a esquerda: a haste do pistão 5 está totalmente recuada, a barra 3, consequentemente, girou no sentido horário, fazendo um esforço de compressão no tirante 4. Sendo assim, a base móvel 2 gira no sentido anti-horário, direcionando a máquina para a esquerda.Figure 4 represents a top view, showing the position of the components when the wheel is fully turned to the left: the piston rod 5 is fully retracted, the bar 3 consequently rotated clockwise, making a compressive effort on the tie rod 4. Therefore, the mobile base 2 rotates counterclockwise, directing the machine to the left.

A figura 5, também uma vista superior, mostra uma posição oposta à anterior: a haste do pistão 5, totalmente estendida, faz com que a barra3 gire no sentido anti-horário, tracionando o tirante 4. Consequentemente, a base móvel 2 gira no sentido horário, direcionando a máquina para a direita.Figure 5, also a top view, shows a position opposite to the previous one: the piston rod 5, fully extended, causes the bar 3 to rotate counterclockwise, pulling the tie-rod 4. Consequently, the mobile base 2 rotates in the clockwise, steering the machine to the right.

A figura 6 mostra uma vista lateral, com a haste do pistão 8 totalmente recuada, indicando a posição limite superior da base do cubo da roda 6, posição mais baixa da máquina.Figure 6 shows a side view, with the piston rod 8 fully retracted, indicating the upper limit position of the wheel hub base 6, the lowest position of the machine.

A figura 7 mostra a mesma vista lateral, com a haste do pistão 8 totalmente estendida, indicando a posição limite inferior da base do cubo da roda 6, posição mais alta da máquina.Figure 7 shows the same side view, with the piston rod 8 fully extended, indicating the lower limit position of the wheel hub base 6, the highest position of the machine.

Uma descrição mais completa do processo como um todo seria o seguinte: a linha de pressão primária do circuito de direção, que simplificadamente seria constituída de uma bomba hidráulica e válvula de direção, atuariam sobre o pistão 5, através de uma mangueira conectada à conexão 9, lado do cilindro. Teremos também uma linha de pressão secundária, que seria simplesmente uma ligação por mangueira do conector 10 de um dos pistões 5, diretamente ao outro conector 10, do outro conjunto de direção situado no outro lado da máquina. Essa mangueira deve contornar o pórtico do chassi da máquina, permitindo o vão livre necessário para operação da máquina na cultura.A more complete description of the process as a whole would be as follows: the primary pressure line of the steering circuit, which would simply consist of a hydraulic pump and steering valve, would act on piston 5, through a hose connected to connection 9 , side of the cylinder. We will also have a secondary pressure line, which would simply be a hose connection from the connector 10 of one of the pistons 5, directly to the other connector 10, of the other steering assembly located on the other side of the machine. This hose must go around the machine chassis gantry, allowing the necessary clearance for machine operation in the crop.

Descrevendo apenas um lado da máquina, a posição da haste do pistão 5 determina a direção da máquina, ou seja, numa determinada posição, faz com que a roda montada na base do cubo 6 aponte para frente. Estendendo a haste do pistão 5, este faz girar a barra 3 no sentido anti-horário (olhando de cima), devido a esta ter o centro de giro no pino 7. A rotação da barra 3 faz mover o tirante 4, fixado na sua extremidade. A outra extremidade do tirante 4 está fixada à base móvel 2, fazendo com que esta gire no sentido horário, direcionando a máquina para a direita. Por simetria, o recolhimento da haste do pistão 5 faz com que todo o mecanismo seja acionado no sentido inverso ao descrito acima, fazendo com que a base móvel 2 gire no sentido anti- horário, direcionando a máquina para a esquerda.Describing only one side of the machine, the position of the piston rod 5 determines the direction of the machine, that is, in a certain position, it makes the wheel mounted on the base of the hub 6 point forward. Extending the piston rod 5, this makes the bar 3 rotate counterclockwise (looking from above), because it has the center of rotation on the pin 7. The rotation of the bar 3 makes the rod 4 move, fixed on its far end. The other end of the tie-rod 4 is fixed to the mobile base 2, causing it to rotate clockwise, directing the machine to the right. By symmetry, the retraction of the piston rod 5 causes the entire mechanism to be activated in the opposite direction to that described above, causing the mobile base 2 to rotate counterclockwise, directing the machine to the left.

Voltando à descrição do conjunto completo, pelo fato dos pistões 5 estarem interligados entre si, por mangueira, pelo conector 10 e essa mangueira de interligação estar completamente cheia de óleo, ao acionar um dos 15 pistões 5, pelo conector 9, lado do cilindro, o óleo existente nesse cilindro, lado da haste, é transferido para o outro, ocorrendo a movimentação simultânea das rodas da máquina. O mecanismo, da forma como foi concebido, faz o ajuste do ângulo relativo entre as duas rodas, atendendo ao princípio de um sistema de direção ideal, o princípio de Ackerman, por exemplo. Portanto, as dimensões relativas dos componentes deste mecanismo de direção e a posição de seus pontos de articulação, dos componentes: base fixa 1, base móvel 2, barra 3 e tirante 4, foram calculadas de forma que, ao se movimentar a direção da máquina para qualquer um dos lados, a roda interna vira num ângulo maior que a roda externa, compensando em parte a diferença de raios entre a roda externa e a interna, ao se percorrer uma curva com a máquina.Returning to the description of the complete set, because the pistons 5 are interconnected to each other, by hose, by connector 10 and this interconnection hose is completely filled with oil, when activating one of the 15 pistons 5, by connector 9, side of the cylinder, the oil in this cylinder, on the side of the rod, is transferred to the other, with the simultaneous movement of the machine's wheels. The mechanism, as it was conceived, adjusts the relative angle between the two wheels, complying with the principle of an ideal steering system, the Ackerman principle, for example. Therefore, the relative dimensions of the components of this steering mechanism and the position of its articulation points, of the components: fixed base 1, mobile base 2, bar 3 and tie-rod 4, were calculated so that, when moving the machine direction to either side, the inner wheel turns at a greater angle than the outer wheel, partly compensating for the difference in radius between the outer and inner wheel when driving around a curve with the machine.

Além dessa característica, o mecanismo também foi ajustado para que o deslocamento fosse uniforme, ou seja, para cada incremento de deslocamento da haste do pistão 5, teremos o mesmo deslocamento angular da base móvel 2, para todo o curso da haste do pistão 5.In addition to this feature, the mechanism was also adjusted so that the displacement was uniform, that is, for each increment of displacement of the piston rod 5, we will have the same angular displacement of the mobile base 2, for the entire stroke of the piston rod 5.

A movimentação do pistão 8, de ajuste da altura da máquina,é totalmente independente da atuação do pistão 5, portanto, as duas operações podem ser realizadas simultaneamente, ou seja, é possível manobrar a máquina agrícola para a direita ou para a esquerda e, ao mesmo tempo, erguer ou abaixar as rodas, de acordo com a necessidade ou conveniência de momento.The movement of piston 8, for adjusting the height of the machine, is totally independent of the actuation of piston 5, therefore, the two operations can be carried out simultaneously, that is, it is possible to maneuver the agricultural machine to the right or to the left and, at the same time, raise or lower the wheels, according to the need or convenience of the moment.

Apesar de ter sido descrita e ilustrada uma configuração preferida, cabe salientar que alterações de projeto são possíveis e realizáveis sem que se fuja do escopo da presente invenção.Although a preferred configuration has been described and illustrated, it should be noted that design changes are possible and feasible without departing from the scope of the present invention.

Claims

1 .) "AGRICULTURAL MACHINE STEERING SYSTEM FOR WORKING IN FRUIT CROPS", characterized by fixed base (1), attached to the machine chassis; mobile base (2), pivotable in relation to the fixed base (1); bar (3), with three articulation points, with a fixed point (pivot) on the pin (7), connected to the fixed base (1); tie rod (4), adjustable in length by screw and lock nut; double acting piston (5); wheel hub base (6), moved by the piston (8), double or single acting, working in pairs, composing a steering system with two directional wheels, interconnected synchronously through a hydraulic hose connected to the piston connection (10) (5), and this hydraulic connection does not require any other type of mechanical connection between the steering wheels, so that the steering mechanism works correctly, both in terms of synchronism and in the precision of the steering set.

2.) "AGRICULTURAL MACHINE STEERING SYSTEM FOR WORKING IN FRUIT CROPS", according to description 1, characterized by dimensions and anchorage points of the components, fixed base (1), mobile base (2), bar (3 ) and tie rod (4), constituting a four-bar mechanism, which automatically compensates for the difference in turning radius between the inner wheel and the outer wheel of the steering system.

3.) "AGRICULTURAL MACHINE STEERING SYSTEM FOR WORKING ON FRUIT CROPS", according to descriptions 1 and 2, characterized by a mechanism dimensioned so that for each increment in the displacement of the piston rod (5), a displacement occurs angle, of the same proportion, on the mobile base (2) of the steering system, in any position of the rod.