RU2168437C2

RU2168437C2 - Steering drive of steered wheels

Info

Publication number: RU2168437C2
Application number: RU99116126A
Authority: RU
Inventors: Р.Д. Джавадов; О.С. Марченко; В.В. Бычков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2001-06-10

Abstract

FIELD: tractor engineering. SUBSTANCE: invention relates to railless transport, particularly, to wheeled tractors with all steered and drive wheels. Steered wheels drive has steering mechanism with hydraulic booster and intercoupled steering linkages of front and rear wheels. Coupling of steering linkages is made in form of bell crank consisting of turnable link 6 with guide slot and toothed rack coupled with free end of drag rod of rear steered wheels furnished with worm reduction gear with reversible electric motor. EFFECT: simplified design, improved serviceabilty. 5 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для безрельсового транспорта, в частности для колесных тракторов со всеми управляемыми колесами. The invention relates to a transport mechanical engineering and is intended for trackless transport, in particular for wheeled tractors with all steered wheels.

Известны приводы управляемых колес тракторов и автомобилей, содержащие рулевой механизм, как с гидроусилителем, так и без гидроусилителя, соединенные с рулевыми трапециями передних и задних управляемых колес посредством кулисного механизма и продольных тяг. Такие приводы управляемых колес обеспечивают при малом угле поворота рулевого колеса поворот только передних колес, а при большем - поворот всех колес /1/. Known drives of steered wheels of tractors and automobiles containing a steering mechanism, both with a hydraulic booster and without a hydraulic booster, are connected to the steering trapezoid of the front and rear steered wheels by means of a rocker mechanism and longitudinal rods. Such drives of steered wheels provide for a small angle of rotation of the steering wheel, rotation of the front wheels only, and for a larger angle - the rotation of all wheels / 1 /.

Недостатком таких приводов является самопроизвольный поворот - колебания задних управляемых колес, вследствие наличия зазоров в кулисном механизме, от случайных боковых реакций, действующих на колеса от неровностей поверхности почвы, что приводит к повреждению рядков растений задними колесами трактора при междурядной обработке почвы. Кроме того, известные приводы управляемых колес тракторов обеспечивают поворот передних и задних колес, как правило, только в разные стороны, что ухудшает маневренность трактора, т. е. при таком повороте всех четырех колес во время отъезда от препятствия задняя часть трактора приближается к препятствию и может произойти столкновение или наезд. The disadvantage of such drives is a spontaneous turn - the oscillations of the rear steered wheels, due to the presence of gaps in the rocker mechanism, from random side reactions acting on the wheels from unevenness of the soil surface, which leads to damage to the rows of plants by the rear wheels of the tractor during inter-row tillage. In addition, the known drives of the tractor’s steered wheels provide the front and rear wheels, as a rule, only in opposite directions, which impairs the tractor’s maneuverability, i.e., with all four wheels turning this way when moving away from an obstacle, the rear of the tractor approaches the obstacle and collision or collision may occur.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является рулевой привод управляемых колес, содержащий рулевой механизм с гидроусилителем и связанные между собой рулевые трапеции передних и задних управляемых колес. Кроме того, привод содержит гидрораспределитель рулевого управления, кинематически связанный с рулевым колесом и гидравлически соединенный с гидронасосом, гидробаком и гидроцилиндром поворота передних колес и гидрораспределитель управления задними колесами, гидравлически соединенный с дополнительным гидронасосом и с гидробаком, связь рулевых трапеций выполнена в виде трехплечего рычага, одно плечо которого соединено с рулевой трапецией передних управляемых колее, а два других - с рулевой трапецией задних управляемых колес посредством двух продольных тяг, в каждой из которых установлено по одному гидрораспределителю, гидравлически соединенному с гидрораспределителем управления задними колесами, гидробаком и двумя входами двух клапанов ИЛИ, выходы которых соединены с гидроцилиндром поворота задних колес /2/ (прототип). The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a steering wheel of steered wheels, containing a steering mechanism with power steering and steering trapezoid of the front and rear steered wheels connected among themselves. In addition, the drive contains a steering control valve kinematically connected to the steering wheel and hydraulically connected to the hydraulic pump, a hydraulic tank and a hydraulic cylinder for turning the front wheels, and a hydraulic control valve for the rear wheels hydraulically connected to an additional hydraulic pump and a hydraulic tank, the steering linkage is made in the form of a three-arm lever, one shoulder of which is connected to the steering trapezoid of the front steered ruts, and the other two to the steering trapezoid of the rear steered wheels through two longitudinal rods, in each of which one hydraulic control valve is installed, hydraulically connected to the hydraulic control valve of the rear wheels, the hydraulic tank and two inputs of two OR valves, the outputs of which are connected to the hydraulic cylinder for turning the rear wheels / 2 / (prototype).

Недостатками рулевого привода управляемых колес являются сложность конструкции и низкая его работоспособность. Гидрораспределители, установленные на двух продольных тягах, из-за возможного перетекания текущей жидкости из одного гидрораспределителя в другой, способствуют самопроизвольному их включению или выключению при движении транспортного средства, что создает аварийную ситуацию. Кроме того, наличие множества взаимосвязанных гидроузлов, механизмов гидропривода, гидравлических соединений и т.п., представляющих, в совокупности, единый синхроннодействующий гидроузел, часто выходят из строя, перестают выполнять свою функцию из-за недостаточного уплотнения в соединениях, попадания пыли, грязи в гидромагистраль или недостаточного уплотнения плунжерных пар в гидрораспределителях. The disadvantages of the steering wheel of the steered wheels are the design complexity and its low efficiency. Hydroallocators installed on two longitudinal rods, due to the possible flow of flowing fluid from one valve to another, contribute to their spontaneous switching on or off when the vehicle is moving, which creates an emergency. In addition, the presence of many interconnected hydraulic units, hydraulic drive mechanisms, hydraulic connections, etc., representing, in the aggregate, a single synchronous hydraulic unit, often fail, cease to fulfill their function due to insufficient compaction in the connections, dust, dirt in hydraulic line or insufficient compaction of plunger couples in valves.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение работоспособности привода задних управляемых колес транспортного средства /колесного трактора/. The objective of the invention is to simplify the design and increase the operability of the drive of the rear steered wheels of the vehicle / wheeled tractor /.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в рулевом приводе управляемых колес, содержащем рулевой механизм с гидроусилителем и связанные между собой рулевые трапеции передних и задних управляемых колее, согласно изобретению, связь рулевых передних и задних управляемых колес выполнена в виде двуплечего рычага, представляющего собой поворотную кулису с центром поворота, находящимся по середине и на одной оси ее шарнирного соединения с продольной тягой, связанной с рулевой трапецией задних управляемых колес, шарнирно соединенную посредством продольной тяги с рулевой трапецией передних управляемых колес и имеющую направляющий паз и зубчатую рейку, при этом на свободном конце связанной с рулевой трапецией задних управляемых колес продольной тяги, радиус поворота которой эксцентричен радиусу направляющего паза и зубчатой рейки, установлен червячный редуктор с реверсивным электродвигателем для обеспечения перемещения упомянутого свободного конца ее по направляющему пазу посредством зубчатой рейки, находящейся в постоянном зацеплении с червячным редуктором. The essence of the claimed invention lies in the fact that in the steering drive of the steered wheels containing the steering gear with power steering and the steering trapezoid of the front and rear steered ruts connected between them, according to the invention, the connection of the steering front and rear steered wheels is made in the form of a two-shouldered lever, which is a rotary a link with a center of rotation located in the middle and on the same axis of its articulation with a longitudinal link associated with the steering trapezoid of the rear steered wheels, articulated worm gear with a steering trapezoid of the front steered wheels and having a guide groove and a gear rack, while at the free end of the longitudinal traction connected to the steering trapezoid of the rear steered wheels, the turning radius of which is eccentric to the radius of the guide groove and the gear rack, a worm gearbox with a reversible electric motor is installed to ensure the movement of the aforementioned free end of it along the guide groove by means of a gear rack, which is in constant engagement with the worm gear orom.

Сравнение заявляемого изобретения с прототипом показывает, что новым является то, что кинематическая связь между рулевыми трапециями передних и задних управляемых колес осуществлена двуплечим рычагом, представляющим собой поворотную /качающуюся/ кулису, имеющую направляющий паз и зубчатую рейку, а также наличие на свободном конце продольной тяги рулевой трапеции задних управляемых колес червячного редуктора с реверсивным электродвигателем, находящегося в постоянном зацеплении с зубчатой рейкой для обеспечения перемещения упомянутого свободного конца ее по направляющему пазу посредством зубчатой рейки кулисы и надежной ее фиксации /блокировки/. Comparison of the claimed invention with the prototype shows that the kinematic connection between the steering trapezoid of the front and rear steered wheels is carried out by a two-arm lever, which is a swivel / rocker / link, having a guide groove and a gear rack, as well as the presence of a longitudinal link on the free end the steering trapezoid of the rear steered wheels of the worm gear with a reversible electric motor, which is constantly engaged with the gear rack to ensure movement mentioned of its free end on the guide groove by means of the rack wings and secure it locks / lock /.

В сущности связь пары "кулиса-продольная тяга рулевой трапеции передних управляемых колес" в отдельности, в предлагаемом, беспритязательна - как существующая пара. Кинематическая связь же "кулиса - продольная тяга задних управляемых колес", неразрывно связанная с упомянутой, для специалиста неоспорима и бесспорна как в конструктивном исполнении, так и в синхронности и надежности выполнения технической функции. In fact, the connection of the pair of "rocker-longitudinal traction of the steering trapezoid of the front steered wheels" separately, in the proposed one, is unpretentious - like an existing pair. The kinematic connection of the "link - the longitudinal traction of the rear steered wheels", inextricably linked with the aforementioned, is undeniable for the specialist and indisputable both in the design and in the synchronism and reliability of the technical function.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна". Thus, the claimed invention meets the criterion of "novelty."

Заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как для специалиста является неочевидным и обеспечивает как простоту конструкции по изготовлению, так и повышение надежной работоспособности. The claimed invention meets the criterion of "inventive step", as for a specialist it is not obvious and provides both the simplicity of the design for manufacture and increase reliable performance.

Изобретение соответствует критерию "промышленная применяемость", так как оно может использоваться в транспортном машиностроении. The invention meets the criterion of "industrial applicability", as it can be used in transport engineering.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображена схема описываемого рулевого привода управляемых колес, в общем виде; на фиг. 2 - поворотная /качающаяся/ кулиса с блокирующим устройством, вид в плане и в разрезе; на фиг. 3-5 - схемы вариантов поворота описываемого изобретения. In FIG. 1 shows a diagram of a steering wheel of a steering wheel described in general form; in FIG. 2 - swivel / swing / rocker with a locking device, view in plan and in section; in FIG. 3-5 are diagrams of rotation options of the described invention.

Рулевой привод управляемых передних 1 и задних 2 колес включает вал 3 рулевого колеса 4 с гидроусилителем 5 и двуплечий рычаг, представлявший поворотную /качающуюся/ кулису 6. The steering drive of the steered front 1 and rear 2 wheels includes a shaft 3 of the steering wheel 4 with a power steering 5 and a two-arm lever representing a swivel / rocker / link 6.

Поворотная кулиса 6 шарнирно соединена продольной тягой 7 и свободным концом продольной тяги 8, соответственно с рулевыми трапециями передних 9 и задних 10 упомянутых управляемых колес 1 и 2. The rotary link 6 is pivotally connected by a longitudinal link 7 and the free end of the longitudinal link 8, respectively, with the steering trapezoid of the front 9 and rear 10 of said steered wheels 1 and 2.

Поворотная кулиса 6 с остовом транспортного средства - трактора /на черт. не показано/ соединена несущим кронштейном 11 и подвижным, вокруг вертикальной оси, пальцем 12, выполненным в виде стакана, верхняя часть которого жестко соединена с поворотной кулисой 6. Поворотная кулиса 6 имеет форму сегмента с зубчатой рейкой 13 и направляющим пазом, по которому, в соответствии с необходимым вариантом поворота трактора, перемещается и фиксируется свободный конец продольной тяги 8. Перемещение и фиксацию /блокировку/ свободного конца продольной тяги 8 по направляющему пазу поворотной кулисы 6 обеспечивает зубчатая рейка 13, находящаяся в постоянном контакте /зацеплении/ с червячным редуктором 14 с реверсивным электродвигателем 15. Swivel link 6 with the skeleton of the vehicle - tractor / to hell. not shown / connected by a bearing bracket 11 and movable, around a vertical axis, finger 12, made in the form of a cup, the upper part of which is rigidly connected to the rotary link 6. The rotary link 6 has the shape of a segment with a gear rack 13 and a guide groove, according to which in accordance with the necessary option for turning the tractor, the free end of the longitudinal link 8 is moved and fixed. The gear rack 13 provides movement and fixation / blocking / of the free end of the longitudinal link 8 along the guide groove of the pivot link 6, ahodyaschayasya in constant contact / engagement / worm gear 14 with a reversible electric motor 15.

Червячный редуктор 14 с реверсивным электродвигателем 15 закреплены на площадке 16, установленной на свободном конце упомянутой продольной тяги 8. The worm gear 14 with a reversible electric motor 15 is fixed on a platform 16 mounted on the free end of the said longitudinal rod 8.

Центр поворота кулисы 6 находится по середине /на оси пальца 12/ и на одной оси ее шарнирного соединения с продольной тягой 8, связанной с рулевой трапецией задних 10 управляемых колес 2, радиус поворота которой эксцентричен радиусу направляющего паза и зубчатой рейки 13, что способствует свободному перемещению ее по направляющему пазу и постоянному и надежному зацеплению зубчатой рейки 13 с ведомой шестерней червячного редуктора 14 как при установке необходимого вектора поворота задних колес 2, относительно передних колес 1, так и в работе - динамике. Кроме того, постоянное зацепление контактной пары "зубчатая рейка 13 - червячный редуктор 14" обеспечивает надежную и гарантированную блокировку /фиксацию/ кулисы 6 со свободным концом продольной тяги 8, связанной с рулевой трапецией задних 10 управляемых колес 2 от возможного ее перемещения в динамике - движении. The center of rotation of the wings 6 is located in the middle / on the axis of the finger 12 / and on one axis of its articulation with a longitudinal link 8, connected with the steering trapezoid of the rear 10 steering wheels 2, the turning radius of which is eccentric to the radius of the guide groove and the gear rack 13, which contributes to the free its movement along the guide groove and the constant and reliable engagement of the gear rack 13 with the driven gear of the worm gear 14 both when setting the required rotation vector of the rear wheels 2, relative to the front wheels 1, and in work - din ics. In addition, the constant engagement of the contact pair "gear rack 13 - worm gear 14" provides a reliable and guaranteed locking / fixing / link 6 with the free end of the longitudinal link 8, associated with the steering trapezoid of the rear 10 steering wheels 2 from its possible movement in dynamics - movement .

Следует отметить, что между значением величины местоположения свободного конца продольной тяги 8 задних управляемых колес 2 на поворотной кулисе 6 /перемещение свободного конца продольной тяги 8 по направляющему пазу "влево" или "вправо" от среднего " нейтрального ее положения, в зависимости от необходимого способа поворота/ и величиной значения угла поворота задних колес 2, относительно передних, существует прямая пропорциональная зависимость, что положительно сказывается на маневренности транспортного средства - трактора и повышает ее. It should be noted that between the value of the location of the free end of the longitudinal link 8 of the rear steered wheels 2 on the swing arm 6 / movement of the free end of the longitudinal link 8 along the guide groove is “left” or “right” from its middle “neutral position, depending on the desired method rotation / and the value of the angle of rotation of the rear wheels 2, relative to the front, there is a direct proportional dependence, which positively affects the maneuverability of the vehicle - tractor and increases it.

Техническая функция, выполняемая кинематической парой "поворотная кулиса 6 - продольная тяга 8" надежна, стабильна и синхронна в работе, с выполняемой функцией управления поворота передних колес 1, так как основное и общее исполнительное звено их связи - поворотная кулиса 6. The technical function performed by the kinematic pair of "rotary link 6 - longitudinal link 8" is reliable, stable and synchronous in operation, with the function of controlling the rotation of the front wheels 1, since the main and common executive link of their connection is the rotary link 6.

Рулевой привод работает следующим образом. The steering gear operates as follows.

Перед работой, при остановленном тракторе с работающим двигателем и прямо установленными колесами 1 и 2, в зависимости от необходимого варианта поворота трактора, проводится техническая операция по определению местоположения свободного конца продольной тяги 8 перемещением ее по направляющему пазу поворотной кулисы 6. Before work, when the tractor is stopped with the engine running and the wheels 1 and 2 are directly mounted, depending on the required option for turning the tractor, a technical operation is performed to determine the location of the free end of the longitudinal link 8 by moving it along the guide groove of the swing arm 6.

Перемещение свободного конца продольной тяги 8 /"влево" или "вправо" от среднего, нейтрального ее положения в зависимости от необходимого способа поворота/ осуществляет тракторист /водитель/ из кабины трактора, включив реверсивный электродвигатель 15 с червячным редуктором 14 в действие. При этом, ведомая шестерня, закрепленная на конце выходного вала червячного редуктора 14 и находящаяся в постоянном зацеплении с зубчатой рейкой 13, вращаясь, перемещает упомянутый свободный конец продольной тяги 8 по направляющему пазу кулисы 6 до соответствующего ее местоположения. Закончив эту операцию по установке конца продольной тяги 8 на кулисе 6, тракторист выключает реверсивный электродвигатель. Moving the free end of the longitudinal link 8 / "left" or "right" from its middle, neutral position, depending on the desired method of rotation / is carried out by the tractor driver / driver / from the tractor cab by turning on the reversible electric motor 15 with the worm gear 14 in action. Moreover, the driven gear mounted on the end of the output shaft of the worm gear 14 and is in constant engagement with the gear rack 13, rotating, moves the mentioned free end of the longitudinal link 8 along the guide groove of the link 6 to its corresponding location. Having completed this operation to install the end of the longitudinal rod 8 on the wings 6, the tractor driver turns off the reversible electric motor.

Техническая операция по установлению свободного конца продольной тяги 8 на кулисе 8 занимает 2-3 минуты. The technical operation to establish the free end of the longitudinal rod 8 on the wings 8 takes 2-3 minutes.

Направление и местоположение свободного конца продольной тяги 8, с соответствующей градуировкой значения угла поворота задних колес 2, указано на панели - щитке приборов в кабине трактора. The direction and location of the free end of the longitudinal link 8, with the corresponding graduation of the angle of rotation of the rear wheels 2, is indicated on the panel - instrument panel in the tractor cabin.

Принцип работы рулевого привода колес заключается в следующем. При повороте рулевого колеса 4 с валом 3 и гидроусилителем 5, кулиса 6 поворачивается вокруг пальца 12, синхронно поворачивая при этом, шарнирно, посредством продольной тяги 7, соединенную рулевую трапецию 9 с передними колесами 1 и рулевую трапецию 10 с задними колесами 2, посредством шарнирно соединенной тяги 8. The principle of operation of the steering wheel drive is as follows. When the steering wheel 4 is rotated with the shaft 3 and the hydraulic booster 5, the link 6 rotates around the finger 12, while simultaneously synchronously turning, by means of the longitudinal link 7, the steering trapezoid 9 connected to the front wheels 1 and the steering trapezoid 10 with the rear wheels 2, by means of the articulated connected traction 8.

Предлагаемый рулевой привод управляемых колес трактора обеспечивает три способа /варианта/ поворота при движении: поворот только передних колес трактора - обеспечивает устойчивость при транспортном режиме и в полевых условиях, особенно при междурядной обработке с/х культур /фиг. 3 - среднее, нейтральное положение свободного конца продольной тяги 8 на кулисе 6/; поворот всех 4^х колес трактора в одну сторону, этот способ поворота называется поворот "крабом" - обеспечивает боковое перемещение без изменения направления продольной оси при отъезде от препятствия /фиг. 4 - "левое" положение свободного конца продольной тяги 8 на кулисе 6/; поворот всех 4^х колес трактора в разные стороны, этот способ поворота называется "классическим" - обеспечивает поворот с минимальным радиусом /фиг. 5 - "правое" положение свободного конца продольной тяги 8 на кулисе 6/.The proposed steering drive of the tractor's steering wheels provides three ways / options / rotation when driving: turning only the front wheels of the tractor - provides stability during transport and in field conditions, especially when inter-row cultivation of agricultural crops / Fig. 3 - middle, neutral position of the free end of the longitudinal rod 8 on the wings 6 /; ^x 4 twist all tractor wheels in one direction of rotation, this method is called turn "crab" - provides lateral movement without changing the direction of the longitudinal axis out of obstacles / FIG. 4 - "left" position of the free end of the longitudinal rod 8 on the wings 6 /; rotation of all 4 ^x tractor wheels in different directions, this method of rotation is called "classic" - provides rotation with a minimum radius / Fig. 5 - "right" position of the free end of the longitudinal rod 8 on the wings 6 /.

Следует отметить неограниченную, возможную маневренность трактора с предлагаемым рулевым приводом колес - небольшое перемещение конца тяги 8 по кулисе 6 способствует повороту задних колес трактора на любой угол /больший или меньший/, в зависимости от конструктивного исполнения пары "кулиса - тяга". It should be noted the unlimited, possible maneuverability of the tractor with the proposed steering wheel drive - a slight movement of the end of the rod 8 along the link 6 contributes to the rotation of the rear wheels of the tractor at any angle / greater or less /, depending on the design of the pair of "link - link".

Предлагаемое изобретение просто по изготовлению, надежно по работоспособности и эффективно по маневренности - основано на применении малогабаритного, маломощного червячного редуктора и электродвигателя, находящихся на производстве, и может найти применение в транспортном машиностроении, в частности при изготовлении колесных тракторов со всеми управляемыми и ведущими колесами. The present invention is simple to manufacture, reliable in operability, and efficient in maneuverability - based on the use of a small-sized, low-power worm gear and electric motor in production, and can find application in transport engineering, in particular in the manufacture of wheeled tractors with all steered and driving wheels.

Предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию, повысить надежность и работоспособность привода управляемых колес, а также маневренность трактора. The present invention allows to simplify the design, improve the reliability and performance of the drive of the steered wheels, as well as the maneuverability of the tractor.

Источники информации
1. А.с. СССР N 189697, МПК B 62 D 5/06, 1968 г.Sources of information
1. A.S. USSR N 189697, IPC B 62 D 5/06, 1968

2. А.с. СССР N 1126482, МПК B 62 D 5/06, 1983 г. /прототип/. 2. A.S. USSR N 1126482, IPC B 62 D 5/06, 1983 / prototype /.

Claims

Steering drive of steering wheels, comprising a steering mechanism with a hydraulic booster and steering trapezoid of front and rear steered wheels interconnected, characterized in that the steering link trapezoid of the front and rear steered wheels is made in the form of a two-shouldered lever, which is a rotary link with a rotation center located along in the middle and on the same axis of the swivel joint with a longitudinal link associated with the steering trapezoid of the rear steered wheels, pivotally connected by means of a longitudinal link with the steering trapezoid her front steered wheels and having a guide groove and a gear rack, while at the free end associated with the steering trapezoid of the rear steered wheels of the longitudinal thrust, the turning radius of which is eccentric to the radius of the guide groove and the gear rack, a worm gear with a reversible electric motor is installed to ensure the movement of the mentioned free end it along the guide groove by means of a gear rack, which is in constant engagement with the worm gear.