Результат интеллектуальной деятельности: ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ЕГО, И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ НАКЛОНА КАБИНЫ, УСТАНОВЛЕННОЙ НА ШАССИ

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к гидравлическому устройству, содержащему поршень и цилиндр, для транспортного средства. Устройство подходит для использования на большегрузных транспортных средствах, таких как тяжелые грузовики и им подобные средства, и может использоваться для соединения шасси или рамы транспортного средства с кабиной для ее наклона или для гидравлической амортизации. В частности, изобретение подходит для транспортного средства, содержащего шасси, на котором установлена кабина, которая в случае удара в переднюю часть транспортного средства должна смещаться назад.

Уровень техники

Для снижения нагрузок, действующих на водителя и на пассажиров, а также для снижения жесткости транспортного средства относительно внешних объектов в случае столкновения используют деформируемые структуры. Деформируемая структура - это конструкция, деформирующаяся при заданной импульсной нагрузке, например, возникающей при столкновении. Деформируемые структуры используются для снижения жесткости конструкций в отношении столкновений и в тех случаях, когда целесообразно, чтобы два компонента, соединенных друг с другом, разъединялись под действием определенной нагрузки. Настоящее изобретение относится к деформируемым структурам, в которых два соединенных компонента должны разделяться под действием определенной нагрузки.

В документе JP 0828346 описан пример транспортного средства, содержащего деформируемую структуру, которая используется в наклоняемой кабине водителя. Транспортное средство содержит кабину, которая опирается на раму с помощью верхней опоры, которая прикреплена к кабине и шарнирно соединена с нижней опорой, прикрепленной к раме. Нижняя опора имеет предел прочности на разрушение, и кабина отсоединяется от рамы при столкновении и может перемещаться назад, пока опора не упрется в ограничитель. При этом верхняя и нижняя опоры полностью отсоединяются друг от друга. Еще одна деформируемая структура для наклоняемой кабины описана в документе WO 03/101809. Транспортное средство, на котором может использоваться настоящее изобретение, имеет обычное шасси и кабину, установленную на шасси, причем возле нижнего конца кабины имеется опорная плита, которая прикреплена к кронштейну кабины. Кабина держится на этом кронштейне. Кронштейн кабины снабжен вертлюжным шарниром. Кронштейн кабины и опорная плита соединены с помощью переднего жесткого соединения, проходящего в направлении транспортного средства, и по меньшей мере одного заднего деформируемого шарнирного соединения, причем в случае лобового удара в переднюю часть транспортного средства кабина смещается назад, и при этом кронштейн кабины поворачивается вокруг вертлюжного соединения, и происходит деформация по меньшей одного заднего деформируемого соединения. Заднее деформируемое соединение содержит шкворень, который прикреплен к кронштейну и проходит сквозь проходную втулку в деформируемой зоне опорной плиты, причем проходная втулка имеет такую форму и такие размеры, что она фиксирует шкворень в радиальном направлении под прямым углом к его продольной оси, и шкворень имеет выступ в форме головки, шайбы или гайки и упирается в деформируемую зону опорной плиты для ее фиксации в продольном направлении. Разрушение деформируемых креплений будет обеспечивать возможность перемещения кабины относительно рамы, а жесткое крепление кабины будет предотвращать полное отделение кабины от опорной плиты.

Хотя структуры, описанные в документе WO 03/101809, обеспечивают эффективное поглощение энергии удара, однако существует потребность в улучшенном устройстве поглощения энергии удара при столкновении при сохранении управления относительным перемещением кабины и конструкции рамы.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является создание устройства, снижающего силовые нагрузки в случае происшествия, связанного с оборудованием или механизмами, содержащими гидравлическое устройство. Устройство может быть использовано, например, для улучшения характеристик поглощения энергии удара в транспортных средствах и предназначено для обеспечения эффективного поглощения энергии удара в случае столкновения. Изобретение особенно подходит для использования на транспортных средствах с наклоняемой кабиной, в которых используется деформируемый соединительный компонент между кабиной и рамой и еще один гидравлический соединительный компонент между кабиной и рамой, который может быть легко модифицирован для получения нужных характеристик поглощения энергии удара.

Вышеуказанные цели могут быть достигнуты с помощью гидравлического устройства по п.1 формулы изобретения. Такое гидравлическое устройство содержит цилиндр и поршень, который по меньшей частично расположен в цилиндре. Поршень выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре, так что общая длина гидравлического устройства, содержащего цилиндр и поршень, может изменяться. Поршень содержит шток и диск, делящий цилиндр в продольном направлении на первую камеру и вторую камеру. За счет увеличения/уменьшения объемов этих камер путем подачи/выпуска гидравлической жидкости можно управлять перемещением поршня в цилиндре и, соответственно, длиной гидравлического устройства. В предложенном гидравлическом устройстве увеличение объема первой камеры цилиндра, соответствующей объему от дистального конца за поршнем и диском поршня, и соответствующее уменьшение объема второй камеры, через которую проходит поршень, будет означать увеличение общей длины гидравлического устройства, то есть поршень выталкивается, так что большая часть поршня выходит из цилиндра, а уменьшение объема первой камеры и соответствующее увеличение объема второй камеры соответствует втягиванию поршня в цилиндр, так что часть поршня, выступающая из цилиндра, уменьшается. Управление положением штока поршня осуществляется путем управления потоками гидравлической жидкости, подаваемой в первую и вторую камеры и выходящей из них. Гидравлическое устройство имеет по меньшей мере первое впускное отверстие в первой камере, через которое гидравлическая жидкость может поступать в эту камеру по первой магистрали, и второе впускное отверстие во второй камере, через которое гидравлическая жидкость может поступать в эту камеру по второй магистрали. Таким образом, гидравлическое устройство, представляющее собой основной гидравлический компонент по настоящему изобретению, - это обычный гидравлический цилиндр, в котором для выдвижения или втягивания поршня осуществляется управление потоком гидравлической жидкости. Кроме вышеописанных конструктивных особенностей гидравлическое устройство по настоящему изобретению снабжено также средством мгновенного сброса давления. Это средство устроено таким образом, что оно реагирует на внешнюю силу, величина которой превышает определенное пороговое значение, что указывает на необходимость сброса давления, и обеспечивает выдвижение или втягивание штока поршня. Средство сброса давления может, например, реагировать на резкое изменение давления или на определенную величину давления в гидравлическом устройстве, то есть, это средство будет срабатывать непосредственно от изменения давления или от его величины, а также может быть приведено в действие пусковым сигналом, указывающим на необходимость мгновенного сброса давления в гидравлическом устройстве, или же может срабатывать непосредственно от относительного перемещения частей, соединенных с гидравлическим устройством. Такой сигнал, указывающий на необходимость быстрого сброса давления, может быть передан какой-либо системой безопасности для системы, содержащей гидравлическое устройство, так чтобы поршень мог перемещаться в цилиндре по существу без противодействия сил, которые обеспечивают нахождение поршня в определенном положении относительно цилиндра. В том случае, когда для приведения в действие предохранительного средства сброса давления используется величина давления, она может быть задана выборочно. Однако эта величина давления не должна быть достаточно большой, чтобы ни одна часть гидравлического устройства не деформировалась и не разрушилась, прежде чем сработает средство сброса давления, и не должна быть слишком малой, чтобы средство сброса давления не срабатывало при штатной работе устройства.

Диск поршня гидравлического устройства может быть выполнен таким образом, чтобы он разрывался или разрушался под действием определенного давления или резкого импульса давления. После разрыва диска поршня гидравлическая жидкость будет свободно перетекать между первой и второй камерами, и практически исчезает сила, ранее удерживающая поршень в определенном положении в цилиндре. Поршень может более или менее свободно перемещаться относительно цилиндра. Достоинство такого решения заключается в том, что в этом случае гидравлическая жидкость не вытекает из цилиндра. Соответственно, при этом практически исчезают гидравлические силы, удерживающие поршень в определенном положении относительно цилиндра, и поршень может легко перемещаться в цилиндре.

Другая возможность создания гидравлического устройства, содержащего механизм сброса давления, заключается в обеспечении первой магистрали и/или второй магистрали механизмом сброса давления, при котором происходит контролируемый разрыв первой и/или второй магистрали под действием возросшего давления в магистрали или в магистралях или в результате действия некоторого предохранительного устройства. Соответственно, можно будет задавать место выпуска из магистрали гидравлической жидкости, так что обеспечивается возможность ее сбора и соответствующего использования. При сбросе давления за счет разрыва первой магистрали шток поршня будет легко вдвигаться в цилиндр, а при сбросе давления за счет разрыва второй магистрали шток поршня будет выдвигаться из цилиндра, причем силы сопротивления перемещению поршня будут минимальны.

Гидравлическое устройство может быть снабжено клапаном сброса давления, установленным в первой и/или во второй магистрали, для обеспечения сброса давления в гидравлическом устройстве. При сбросе давления в первой магистрали силы сопротивления перемещению штока поршня внутрь цилиндра будут минимальны, то есть, поршень можно будет легко вдвигать в цилиндр, а при срабатывании клапана сброса давления во второй магистрали будут минимальны силы сопротивления перемещению поршня из цилиндра, то есть, поршень можно будет легко выдвигать из цилиндра. Понятно, что все вышеописанные средства сброса давления гидравлического устройства могут быть приведены в действие непосредственно повысившимся давлением или импульсом давления в гидравлическом устройстве. Соответственно, в этом случае повысившееся давление или импульс давления будет непосредственно воздействовать на средство сброса давления. Средство сброса давления в гидравлических устройствах может быть также приведено в действие сигналом, указывающим на необходимость мгновенного сброса давления. Еще один механизм приведения в действие средства сброса давления может быть механическим устройством, которое обеспечивает физическое воздействие на нужную часть гидравлической системы в том случае, когда большие нагрузки приводят к изменению общей конфигурации конструкции, частью которой является гидравлическое устройство.

Гидравлическое устройство может быть частью гидравлической системы транспортного средства и может быть использовано, например, в качестве гидравлической подвески или привода для наклона или подъема некоторых частей транспортного средства. Гидравлическое устройство может быть расположено на транспортном средстве, содержащем шасси и кабину, установленную на шасси, причем гидравлическое устройство формирует первый соединительный компонент между кабиной и шасси. В этом случае транспортное средство может также содержать второй соединительный компонент между шасси и кабиной, который выполнен с возможностью деформации в случае лобового столкновения передней части транспортного средства, так чтобы кабина могла перемещаться относительно шасси в направлении его задней части. Эти соединительные компоненты могут быть выполнены и расположены таким образом, что второй соединительный компонент может поворачиваться и первый соединительный компонент, сформированный гидравлическим устройством, может поднимать и опускать кабину относительно шасси, так что первый и второй соединительные компоненты вместе формируют устройство наклона кабины относительно шасси. Вышеописанное гидравлическое устройство может быть, например, частью устройства наклона кабины, описанного в документе WO 03/101809, в котором гидравлическое устройство используется для наклона кабины, установленной на шасси.

В том случае, когда транспортное средство снабжено гидравлическим устройством, содержащим средство сброса давления, и, кроме того, на транспортном средстве имеется устройство обнаружения аварийной ситуации, средство сброса давления может быть соединено с указанным устройством обнаружения аварийной ситуации для приведения в действие привода средства сброса давления. В том случае, когда транспортное средство, имеющее шасси и кабину, соединенную с шасси с помощью вышеописанного гидравлического устройства и соединительного компонента, выполненного с возможностью деформации в случае аварии, вышеуказанное средство сброса давления в гидравлическом устройстве может быть устроено таким образом, чтобы оно приводилось в действие деформацией соединительного компонента между кабиной и шасси.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 - схематический вид гидравлического устройства по настоящему изобретению;

на фиг.2 - схематический вид гидравлического устройства, содержащего средство сброса давления, по первому варианту осуществления изобретения;

на фиг.3 - схематический вид гидравлического устройства, содержащего средство сброса давления, по второму варианту осуществления изобретения;

на фиг.4 - схематический вид гидравлического устройства, содержащего средство сброса давления, по третьему варианту осуществления изобретения;

на фиг.5 - схематический вид гидравлического устройства по настоящему изобретению, установленного на транспортном средстве.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлена схема гидравлического устройства 1 по настоящему изобретению, описанного со ссылками на фиг.2-4, на которых приведены различные варианты устройства, и одинаковые элементы на этих фигурах указаны одинаковыми ссылочными номерами. Гидравлическое устройство по настоящему изобретению содержит цилиндр 2 и поршень 3, расположенный в цилиндре 2. Поршень 3 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре 2. Поршень 3 состоит из штока 4 и диска 5, установленного на центральном конце штока 4 поршня, то есть, на конце штока 4, который находится в цилиндре 2. Шток поршня также имеет дистальный конец 14, находящийся снаружи цилиндра 2. Цилиндр 2 имеет центральный конец 15 с отверстием, через которое проходит шток 4 поршня, и противолежащий дистальный конец 13. Диск 5 поршня делит цилиндр 2 в продольном направлении на первую камеру 6 и вторую камеру 7, причем первая камера 6 формируется диском 5 поршня, стенками цилиндра 2 и дистальным концом 13 цилиндра 2, а вторая камера 7, через которую проходит шток 4 поршня, формируется диском 5 поршня, стенками цилиндра 2 и центральным концом 15 цилиндра. Таким образом, увеличение объема первой камеры 6 и соответствующее уменьшение объема второй камеры 7, происходящие в результате перемещения диска 5 поршня, прикрепленного к штоку поршня, в направлении центрального конца 15 цилиндра 2, соответствует увеличению длины части штока 4 поршня, находящейся снаружи цилиндра 2 и, соответственно, увеличению общей длины гидравлического устройства 1. Уменьшение объема первой камеры 6 и соответствующее увеличение объема второй камеры 7, происходящие в результате перемещения диска 5 поршня, прикрепленного к штоку поршня, в направлении дистального конца 13 цилиндра 2, соответствует уменьшению длины части штока 4 поршня, находящейся снаружи цилиндра 2 и, соответственно, уменьшению общей длины гидравлического устройства 1. Управление положением штока 4 поршня относительно цилиндра 2 осуществляется путем управления потоком гидравлической жидкости, подаваемой насосом 12 через первое впускное отверстие 8 в первую камеру 6 по первой магистрали 9 и через второе впускное отверстие 10 во вторую камеру 7 по второй магистрали 11. Когда гидравлическая жидкость поступает через первое впускное отверстие 8 в первую камеру 6 цилиндра 2 по первой магистрали 9, диск 5 поршня и прикрепленный к нему шток 4 поршня будут выталкиваться, так что общая длина гидравлического устройства 1 будет увеличиваться, и при этом будет также увеличиваться объем первой камеры 6. При этом одновременно гидравлическая жидкость выходит из второй камеры 7, по мере того как ее объем уменьшается. И наоборот, когда гидравлическая жидкость подается через второе впускное отверстие 10 во вторую камеру 7 цилиндра 2 по второй магистрали 11, диск 5 поршня и прикрепленный к нему шток 4 поршня будет втягиваться в цилиндр, так что общая длина гидравлического устройства 1 будет уменьшаться, и при этом объем второй камеры 7 будет увеличиваться, а объем первой камеры 6 будет уменьшаться, по мере того как из нее будет выходить гидравлическая жидкость. Когда движения гидравлической жидкости нет и давления в первой 6 и второй 7 камерах выровнены, общая длина гидравлического устройства 1 будет постоянной, и оно будет удерживаться в этом положении за счет давления гидравлической жидкости в камерах 6, 7, действующего на противолежащие стороны диска 5 поршня. В чрезвычайной ситуации может понадобиться сбросить давление в гидравлическом устройстве 1 для уменьшения силы сопротивления изменению общей длины гидравлического устройства 1. Может потребоваться обеспечить это средство безопасности для уменьшения и/или увеличения общей длины гидравлического устройства 1 при малом сопротивлении изменению его длины.

На фиг.2 представлена конфигурация, в которой гидравлическое устройство 1 может удлиняться или сокращаться, когда срабатывает механизм сброса давления. Диск 5 поршня, используемый в целях настоящего изобретения, реализован в форме разрывного диска. Этот диск выполнен с возможностью разрыва или разрушения в чрезвычайной ситуации, так что будет обеспечиваться сообщение между первой 6 и второй 7 камерами. Даже если гидравлическая жидкость будет находиться в цилиндре 2 под давлением после разрыва или разрушения диска 5, на него не будут действовать силы или будут действовать лишь небольшие силы, направленные на удерживание поршня в его исходном положении, и поршень может перемещаться в любом направлении, то есть, общая длина гидравлического устройства легко может быть уменьшена или увеличена. На фигуре 3 показано другое средство сброса давления, в котором в случае необходимости экстренного сброса давления происходит разрыв второй магистрали 11. После сброса давления во второй магистрали 11 давление во второй камере 7 понизится, и диск 5 поршня сможет легко перемещаться в направлении центрального конца 15 цилиндра 2, так что шток 4 поршня, прикрепленный к диску 5, будет выходить из цилиндра 2, и общая длина гидравлического устройства 1 будет увеличиваться. На фиг.4 представлен третий вариант осуществления изобретения. В этом варианте вторая магистраль 11 снабжена магистралью 16 сброса давления, проходящей между второй магистралью 11 и резервуаром для масла в насосе 12. В магистрали 16 сброса давления имеется клапан 17 сброса давления, который выполнен с возможностью разрушения, когда имеется необходимость в сбросе давления во второй магистрали 11 и, соответственно, во второй камере 7, то есть, результат будет таким же, как и в случае варианта, представленного на фигуре 3. Следует отметить, что клапан 17 сброса давления может быть установлен непосредственно во второй магистрали 11 (или в первой магистрали 9), чтобы не использовать отдельную магистраль 16 сброса давления. Однако для предотвращения дополнительных потерь на трение при штатной работе гидравлического устройства 1, когда поток гидравлической жидкости проходит по второй магистрали 11, использование отдельной магистрали сброса давления может быть целесообразным, хотя в этом случае увеличивается количество трубопроводов.

Понятно, что в случае вариантов, представленных на фиг. 3 и 4, если первая магистраль 9 должна быть снабжена таким же средством сброса давления, то срабатывание этого средства должно обеспечивать уменьшение общей длины гидравлического устройства в условиях отсутствия или минимума внешних сил, действующих на это средство. Таким образом, в зависимости от того, что должно обеспечивать предохранительное средство в гидравлическом устройстве, то есть, увеличение и/или уменьшение общей длины гидравлического устройства, это средство может быть обеспечено в нужном месте, то есть, подсоединено таким образом, чтобы сбрасывать давление во второй магистрали 11 и/или в первой магистрали 9.

Вышеописанные средства сброса давления могут срабатывать непосредственно от давления или в ответ на сигнал, указывающий на необходимость мгновенного сброса давления, и в этом случае средство сброса давления приводится в действие исполнительным механизмом.

На фиг.5 приведена часть схематического изображения транспортного средства 101, содержащего гидравлическое устройство 1, снабженное средством сброса давления, такого как, например, средства сброса давления, описанные со ссылками на фигуры 2-4. Как показано на фигуре 5, транспортное средство содержит шасси 102 и кабину 103, установленную на шасси 102. Гидравлическое устройство 1 формирует первый соединительный компонент 104 между кабиной 103 и шасси 102. Транспортное средство 101 содержит также второй соединительный компонент 105 между шасси 102 и кабиной 103. Второй соединительный компонент 105 устроен таким образом, что он должен деформироваться в случае лобового столкновения передней части транспортного средства, чтобы кабина 103 могла двигаться относительно шасси 102 в направлении заднего конца шасси 102. Кроме того, второй соединительный компонент 105 может поворачиваться. Первый соединительный компонент 104, сформированный гидравлическим устройством 1, обеспечивает поднятие и опускание кабины 103 относительно шасси 102 путем управления потоком гидравлической жидкости в гидравлическое устройство 1 и из него, так что первый и второй соединительные компоненты 104, 105 вместе формируют конструкцию, обеспечивающую наклон кабины 103 относительно шасси 102. Транспортное средство содержит также устройство обнаружения чрезвычайной ситуации (аварии), содержащее блок 106 управления и датчики 107 а, b. Сигналы от датчиков 107b столкновения (определение лобового удара в переднюю часть транспортного средства) и датчика 107a деформации второго соединительного компонента 105 могут использоваться в качестве входных сигналов блока 106 управления, который использует информацию, полученную от датчиков 107a и 107b для принятия решения о передаче запускающего сигнала в исполнительный механизм 108 для приведения в действие средства сброса давления гидравлического устройства 1. В блок 106 управления могут поступать и другие входные сигнала, обеспечивающие принятие решения на приведение в действие средства сброса давления или же можно ограничиться только одним датчиком, например, датчиком 107a деформации для активации средства сброса давления. Вышеописанное использование системы управления, содержащей датчики 107a и 107b для приведения в действие средства сброса давления на транспортном средстве, как показано на фиг.5, не исключает возможности использования средства сброса давления, для которого не нужны датчики и которое приводится в действие предельным давлением или изменением давления в гидравлической системе, то есть, использование вышеописанной системы обнаружения столкновения не является обязательным.

Также понятно, что средство аварийного сброса давления может использоваться в любых транспортных средствах, и гидравлическое устройство может быть использовано не только для наклона кабины, установленной на шасси, но и в других целях, например, в качестве гидравлической подвески.