RU2342480C2 - Направляющее устройство для наземных транспортных средств - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к наземным транспортным средствам с автономной системой управления посредством направляющего блока, бегущего по рельсу. Направляющее устройство состоит из направляющего блока (1) с ребордами для ведения наземного транспортного средства и направляющего рельса (16) с верхней поверхностью (18), по которой катится центральная часть направляющего блока (1). Направляющий блок (1) содержит установленные со свободным вращением на одном и том же валу качения и ведения (2) центральный ролик (6) и по обе стороны от него два фланца или боковые детали (7) и (8). Каждый из этих трех составных элементов направляющего блока (1) свободен во вращении вокруг направляющего вала (2) независимо от других элементов. Поверхность катания (18) направляющего рельса (16) ограничена сбоку двумя продольными закругленными краями (21) и (22). Техническим результатом изобретения является уменьшение неравномерности истирания на различных частях блока, контактирующих с рельсом, а также более высокая устойчивость в состоянии и движении ведомого транспортного средства. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к устройству, состоящему из направляющего блока с ребордами и направляющего рельса, по которому катится направляющий блок, служащий подвижной опорой для наземного транспортного средства.

Центральный направляющий рельс используется различными транспортными средствами. Идет ли речь о промышленных тележках для грузовых операций или о транспорте, составляющем часть манежа, например, на ярмарочных праздниках, или о туристических маршрутах, но также, и особенно, о городском транспорте на пневматических шинах и с автономной системой управления, - все эти транспортные средства используют направляющий блок, перемещающийся по центральному рельсу, чтобы следовать по заданному пути.

Этот направляющий блок служит подвижной опорой, и обязательное требование для такого блока состоит в том, чтобы не сойти с рельса, без чего содержащее его транспортное средство перестанет быть управляемым и станет опасным для окружения, в частности повлечет за собой потенциальные опасности для автомобилистов, пешеходов и всех, кто окажется на траектории движения транспортного средства. Следовательно, наиболее важным становится то, что блок должен иметь надлежащие средства динамической опоры и соответствующую конфигурацию, что позволяло бы постоянно удерживать его на направляющем рельсе.

Другое обязательное требование относится к устойчивости транспортного средства, которая может быть нарушена при слишком большом зазоре между блоком и направляющим рельсом. Этот зазор создает ненадежность в отношении точного направления следования и тем самым приводит к недостаточной устойчивости транспортного средства при движении, в результате чего эксплуатация принимает опасный характер.

Обычно блок с ребордами представляет собой компактную структуру из одной детали или составную, различные части которой образуют единое целое. Корпус ролика имеет центральную вращающуюся часть меньшего диаметра по сравнению с диаметром боковых реборд. При работе корпус блока вращается вокруг горизонтальной оси, опираясь на направляющий рельс своей центральной частью. При перемещении вдоль направляющего рельса корпус блока может одновременно находиться в контакте с несколькими зонами направляющего рельса: с одной стороны центральная часть в контакте с верхней зоной рельса, а с другой стороны внутренняя грань реборды или реборд в контакте с противоположным краем (краями) направляющего рельса. Поскольку линейная скорость блока в различных точках контакта пропорциональна их расстоянию от оси вращения блока, то имеет место расхождение между линейной скоростью в зоне контакта центральной части блока, с одной стороны, и линейной скоростью в зоне контакта реборды (реборд), с другой стороны. Вследствие этого расхождения линейных скоростей блок и/или рельс подвергаются локальному износу в зонах контакта реборд с направляющим рельсом. Это явление имеет место, в частности, но не исключительно, при движении по дуге.

Это расхождение линейных скоростей приводит, чтобы не усугублять износ, к появлению, как минимум, расстояния "D" (фиг.2).

Износ блока и/или рельса имеет следствием образование зазора в соответствующем направлении, что быстро оборачивается неустойчивостью транспортного средства и появлению смещения, представляющего опасность, которая нарастает с увеличением скорости.

Изобретение имеет целью уменьшить эти неудобства за счет создания блока, имеющего конфигурацию и средства, не вызывающие различия линейных скоростей между составными частями блока, а именно между центральной частью и каждой из боковых частей, и тем самым значительно уменьшить износ, так как каждая из этих частей вращается со своей собственной скоростью.

Эта техническая проблема решается тем, что направляющий блок, соответствующий изобретению, содержит два боковых фланца и центральный ролик, причем каждый из этих трех элементов установлен независимо и свободно вокруг общего вала качения и ведения, через который блок связан с направляющим устройством транспортного средства.

Независимость и, следовательно, свобода движения между различными составными частями блока позволяет избежать недостатков, связанных с различием линейных скоростей на уровне зон контакта с рельсом. Тем самым изобретение позволяет уменьшить неравномерность истирания на различных частях блока, контактирующих с рельсом. Оно позволяет также прибегнуть к использованию направляющего рельса, имеющего значительно больший радиус кривизны на уровне стыка этих боковых фланцев с верхней поверхностью катания рельса, что позволяет увеличить поверхность зон контакта с блоком и тем самым перераспределить и уменьшить за счет независимости линейных скоростей износ блока и направляющего рельса.

Минимальный износ пары рельс - блок позволяет гарантировать минимальный зазор в направлении движения и соответственно более высокую устойчивость в состоянии и движении ведомого транспортного средства.

Другие характеристики и преимущества изобретения станут очевидными после ознакомления с нижеследующим подробным описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

фиг.1 представляет собой вид спереди предлагаемого направляющего блока, представленного находящимся в контакте с направляющим рельсом и центрированным на нем;

фиг.2 - вид спереди предлагаемого направляющего блока, представленного находящимся в контакте с направляющим рельсом и децентрированным на нем, причем одна из боковых реборд находится в контакте с направляющим рельсом, и отдельно в увеличенном виде представлена зона, обведенная кружком, где указано расстояние "D" между поверхностью катания и зоной контакта с одним из краев рельса;

фиг.3 - вид сбоку предлагаемого направляющего блока, представленного находящимся в контакте с направляющим рельсом;

фиг.4 - вид в разрезе по линии 4-4 на фиг.3;

фиг.5 - вид в разрезе по линии 5-5 на фиг.3.

Ниже устройство направленного качения с предлагаемыми направляющим блоком и рельсом по данному изобретению подробно описывается со ссылкой на фиг.1-5. Эквивалентные элементы, представленные на различных рисунках, имеют одинаковые цифровые обозначения.

Устройство направленного качения содержит, прежде всего, направляющий блок 1. Последний установлен на валу качения и ведения 2, приводимом направляющим устройством транспортного средства (не показано), на котором вращаются при помощи каждого из подшипников 3, 4 и 5 центральный ролик, имеющий цилиндрическую или выпуклую, например, бочкообразную поверхность, и две боковые детали в виде боковых деталей или фланцев 7 и 8 типа реборд, у которых противоположные боковые поверхности, контактирующие с рельсом, выполнены в виде толстых дисков с коническим или усеченно-коническим наклоном соответственно 9 и 10, сходящихся к центральной части соединения общей цилиндрической или усеченно-конической формы, соответственно 11 и 12.

Преимущество конической формы боковых граней, которые могут входить в контакт с рельсом, позволяет при постоянной форме противоположной поверхности уменьшить размеры зоны контакта. Это преимущество в сочетании с преимуществом отсутствия дифференциальных скоростей между зонами контакта рельса с блоком гарантирует меньший износ.

В результате, при небольшом скосе блока трение становится меньше. Тенденция к сходу с рельса полностью исчезает.

Составные части блока установлены с возможностью вращения на валу 2 качения и ведения следующим образом. Компоненты и внутренние поверхности составных частей блока, а именно центрального ролика 6 и двух фланцев 7 и 8, установлены как единое целое с наружной частью коробок 13, 14 и 15 соответственно роликов 3, 4 и 5, тогда как соответствующие внутренние компоненты каждой коробки неподвижны за счет плотной посадки или иного средства на валу качения и ведения 2 блока 1. В данном варианте реализации составные части установлены с возможностью вращения на валу качения и ведения направляющего ролика, на валу, вокруг которого эти части вращаются, но который остается неподвижным во время вращения и несет на себе эти компоненты.

Описанный выше направляющий блок совместим с направляющим рельсом общей квадратной формы с вертикальными или почти вертикальными фланцами.

Ниже описывается рельс, показанный на чертежах. Разумеется, рельсы близкого или эквивалентного профиля входят в рамки настоящего изобретения, которое включает в себя всю обширную категорию профилей направляющих рельсов.

При работе направляющий блок 1 катится по направляющему рельсу 16 с головкой 17 и с верхней поверхностью катания 18, плоской или слегка выпуклой. Направляющий рельс 16 имеет на своих боковых сторонах две наклонные грани 19 и 20, например, расходящиеся вверх. Поверхность соединения между каждой боковой гранью 19 и 20 и верхней поверхностью катания 18 имеет продольную закругленную форму 21 и 22 с определенным радиусом кривизны. Поскольку направляющий рельс является симметричным, продольные закругленные края 21 и 22, огибающие поверхность катания 18, идентичны.

Ввиду отсутствия дифференциальных линейных скоростей между составными частями блока, что связано со свободой и независимостью вращения каждой из составных частей блока 1, а именно ролика 6 и фланцев 7 и 8, радиус кривизны продольных закругленных краев 21 и 22 может меняться и принимать форму, наилучшим образом приспособленную к эксплуатации, т.е. ту, которая дает больше преимуществ. Так, возможны более выступающие формы, т.е. образующие выступ наружу и имеющие меньший радиус кривизны, что дает меньшее расхождение между линейными скоростями в различных зонах контакта, но лучшее обслуживание направляющего блока.

В общем случае выступающими формами для боковых краев направляющего рельса являются те, которые образуют выступ сбоку или вверх, либо выступ сбоку и вверх.

Все выступающие формы являются вариантами конфигурации продольных закругленных краев 21 и 22 и в этом качестве составляют часть настоящего изобретения.

Форма каждого продольного закругленного края и наклон конической площадки 9 или 10 каждого бокового фланца 7 или 8 таковы, что зона контакта внутренней грани, имеющей наклонную площадку 9 или 10, каждого фланца 7 или 8 на уровне соответствующего закругленного края уменьшена.

Существуют другие формы, имеющие больший радиус кривизны для закругления. Радиус кривизны боковых краев направляющего рельса может принимать любые значения, совместимые с пределами механической прочности материалов, используемых для направляющих рельсов и для боковых деталей или фланцев.

В качестве примера можно указать предел, согласно которому радиус кривизны должен быть на 10% больше ширины ролика 6.

Можно говорить также о вариациях формы боковых граней направляющего рельса, которые могут быть вертикальными или почти вертикальными.

Ширина центрального ролика 6 меньше ширины поверхности катания 18 направляющего рельса, и согласно представленному варианту ближайшие боковые поверхности фланцев расходятся наружу по отношению к ролику, что гарантирует наличие выступов на продольных закругленных краях 21 и 22 направляющего рельса.

Фланцы или боковые детали 7 и 8 с наружной стороны переходят в две поверхности соприкосновения соответственно 23, 24 и 25, 26, выполненные с некоторой конусностью типа волчка или спаренных колес вокруг оси вращения 2 (фиг.4).

При работе направляющий блок центрируется на направляющем рельсе своей центральной частью в виде ролика 6, плоского или несколько выпуклого, например бочкообразного, катящегося по поверхности катания 18 направляющего рельса 16, также плоской или несколько выпуклой.

В случае бокового скоса, например на виражах, коническая грань фланца, вошедшая в контакт с соответствующим боковым краем рельса, обеспечивает, таким образом, динамический боковой упор движения с катящимся и/или скользящим контактом при собственной скорости со смежным закругленным краем направляющего рельса 16. Эта контактирующая грань касается соответствующего закругленного продольного края направляющего рельса и, ввиду независимости движений различных составных частей блока и, следовательно, этого фланца, поверхность упора подвергается лишь незначительному износу.

Таким образом, настоящее изобретение позволяет значительно уменьшить интенсивность истирания, поскольку линейные скорости независимы между собой ввиду свободы вращения различных составных частей направляющего блока 1.

Отсюда следует значительное снижение износа и зазора в соответствующем направлении, а следовательно, и более высокая устойчивость ведомого транспортного средства.

Можно также предвидеть многочисленные варианты предыдущих способов реализации, не выходя за рамки изобретения.

Технология, использованная для установки различных составных частей и их вращения вокруг вала качения и ведения 2, может меняться. Из чертежей можно заключить, что эта технология позволяет предусмотреть упорный гребень на одном из торцов, закрытом в центральной части колпачком, опирающимся на фиксирующую шайбу. С другой стороны сбоку фиксируется комплекс деталей посредством устройства с законтренной гайкой, с запиранием с помощью шпонки или аналогичной детали. Все это закрыто колпачком на валу качения и ведения и связано с ребордой смежной боковой детали.

Claims (14)

1. Направляющее устройство, состоящее из направляющего блока (1) с ребордами для ведения наземного транспортного средства и направляющего рельса (16) с верхней поверхностью (18), по которой катится центральная часть направляющего блока (1), отличающееся тем, что направляющий блок (1) содержит установленные со свободным вращением на одном и том же валу качения и ведения (2) центральный ролик (6) и по обе стороны от него два фланца или боковые детали (7) и (8), причем каждый из этих трех составных элементов направляющего блока (1) свободен во вращении вокруг направляющего вала (2) независимо от других элементов, и тем, что поверхность катания (18) направляющего рельса (16) ограничена сбоку двумя продольными закругленными краями (21) и (22).

2. Направляющее устройство по п.1, отличающееся тем, что центральный ролик (6) является цилиндрическим или несколько выпуклым и имеет ширину меньше ширины поверхности катания (18) направляющего рельса.

3. Направляющее устройство по п.2, отличающееся тем, что центральный ролик (6) является несколько выпуклым, бочкообразного типа.

4. Направляющее устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность катания (18) направляющего рельса является плоской или несколько выпуклой и тем, что ее центральная часть несет на себе центральный ролик (6) направляющего блока.

5. Направляющее устройство по п.1, отличающееся тем, что два фланца или боковые детали (7) и (8) направляющего блока (1) имеют противоположные боковые грани, выполненные в виде дисков с коническим или усеченно-коническим наклоном (9) и (10), сходящиеся к центральной части соединения, соответственно (11) и (12), общей цилиндрической формы, с центральной частью (6) направляющего блока (1).

6. Направляющее устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что форма каждого продольного закругленного края (21) и (22) направляющего рельса (16) и наклон конических граней (9) и (10) каждого фланца или боковых деталей (7) и (8) направляющего блока (1) таковы, что уменьшается каждая зона контакта внутренней поверхности с коническим наклоном каждой боковой детали (7) и (8) на уровне соответствующего продольного закругленного края (21) и (22).

7. Направляющее устройство по п.1, отличающееся тем, что продольные закругленные края (21) и (22) направляющего рельса (16), ограничивающие поверхность катания (18), имеют выступы.

8. Направляющее устройство по п.7, отличающееся тем, что продольные закругленные края (21) и (22) имеют боковые выступы.

9. Направляющее устройство по п.7, отличающееся тем, что продольные закругленные края (21) и (22) имеют выступы вверх.

10. Направляющее устройство по п.7, отличающееся тем, что продольные закругленные края (21) и (22) имеют выступы вбок и вверх.

11. Направляющее устройство по одному из пп.7-10, отличающееся тем, что значение радиуса кривизны продольных закругленных краев (21) и (22) выбирается меньшим, чем предельное значение, определяемое механической прочностью материалов, используемых для рельса и для фланцев.

12. Направляющее устройство по одному из пп.7-10, отличающееся тем, что радиус кривизны продольных закругленных краев (21) и (22) превышает 10% ширины поверхности катания (18).

13. Направляющее устройство по п.12, отличающееся тем, что два фланца или боковые детали (7) и (8) направляющего блока с наружной стороны переходят в две поверхности соприкосновения, выполненные с некоторой конусностью типа волчка или спаренных колес вокруг вала качения и ведения (2).

14. Направляющее устройство по п.1, отличающееся тем, что различные составные части направляющего блока (1) установлены с возможностью вращения различных роликов на валу качения и ведения (2) так, что их движение не зависит от движения других роликов.

Images