Шагающее транспортное средство

 

Использование, в транспортных средствах с шагающими движителями Сущность: шагающее транспортное средство содержит опорный корпус, на которой посредством кронштейна закреплены два передних и два задних движителя, выполненных в виде кареток с телескопическими стойками, соединенные бесконечной цепью, силовой привод и призод поворота Две пары ведущих валов соединены через симметричные дифференциалы, при этом два любых вертикальных вала соединены с приводом поворота кинематическими связями Ось поворота и ось ведущего вала совпадают 3 злфлы,7ия

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4930226/11

{22) 22.04.91 (46) 30.1193 Бюл. ¹ 43 — 44 (71) Волгоградский политехнический институт (72) Соболев В.М„ Брискин EC. Григорян Г.Г:, Жога

В.В; Попов АН„Прицкер ВД; Русаковский АЕ

{73) Волгоградский политехнический институт (54) ШАГАКНЦЕЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО (57) Использование: в транспортных средствах с шагающими движителями. Сущность: шагающее транспортное средство содержит опорный корпус, (В) RU (1Ц 2ОО3565 CI (51) 5 В 62 В 57 032 на которой посредством кронштейна закреплены два передних и два задних движителя, выполненных в виде кареток с телескопическими стойками, соединенные бесконечной цепью, силовой привод и привод поворо-а -Две пары ведущих валов соединены через симметричные дифференциалы, при этом два любых вертикальных вала соединены с приводом поворота кинематическими связями Ось поворота и ось ведущего вала совпадают. 3 з.п.флы 7 ил.

2003565

Изобретение относится к транспортным средствам с движителями, иными, чем колесные; в частности к шагающим транспортным средствам.

Известно самоходное транспортное средство. содержащее шагающие опоры в виде механизмов типа "прямило Чебышева", s которых ходовая рама снабжена направляющими, в которых установлены шарниры качалок механизмов, и силовыми гидроцилиндрами, соединенными с этими шарнирами, для повышения эффективности поворота(1).

Недостатком является то, что невозможно обеспечить кинематически точный поворот, что приводит к снижению маневренности эа счет появления бульдозерного эффекта в боковом направлении иэ-3а несоответствия числа степеней свободы числу управляемых связей.

Известно шагающее транспортное средство, в котором для обеспечения возможности поворота введен межбортовой симметричный дифференциал (2), Недостаток предложенного устройства в том, что дифференциальный привод служит для создания тракторного поворота, имеющего проскальзывание опоры по грунту, что приводит к возникновению бульдозерного эффекта в боковом направлении и, следовательно, снижает проходимость и маневренность из-эа несоответствия числа степеней свободы числу управляемых связей, Наиболее близким по техническому решению является многоопорное. шагающее транспортное средство t3), содержащее побортно расположенные ортогональные шагающие опоры, горизонтальные направляющие, кинематически связанные с приводом поворота и установленные с возможностью поворота вокруг вертикальных осей.

Недостатком этого технического решения является то, что наличие восьми опор не позволяет осуществить кинематически точный поворот вследствие того, что число наложенных связей (управлений) не соответствует числу степеней свободы при плоскопараллельном движении транспортного средства из-эа постоянства скоростей побортно расположенных движителей. Это приводит к появлению проскальзывания опор по грунту, что увеличивает энергозатраты и снижает проходимость и маневренность.

Указанный технический результат достигается тем, что в шагающем транспортном средстве, содержащем опорный корпус с кронштейнами, на которых установлены направляющие, кинематически связанные с приводом поворота для двух передних и двух задних движителей, выполненных в виде телескопических стоек, расположенных в каретках соединенных трансмиссией с силовым приводом, а каретки с телескопическими стойками закреплены на лежащей в горизонтальной плоскости бесконечной цепи. охватывающей звездочки на

10 ведущем и ведомом валах, причем ведущие валы передней пары и задней пары движителей соединены между собой мостами с симметричными дифференциалами, входные валы которых соединены с выход15 ными валами симметричного дифференциала трансмиссии, который связан с приводом, при этом каретки установлены друг относительно друга на расстоянии, определяемом из соотношения I=(L+ лб)/и, 20 где 1 — расстояние между каретками, n— число кареток, L — длина шага, d — диаметр звездочки. Шагающее транспортное средство лмеет ведомый вал, выполненный с возможностью горизонтального перемещения относительно направляющей и соединенный с одним концом предварительно поджатой пружины, второй конец которой закреплен на направляющей, а ось поворота горизонтальной направляющей и ось ве30 дущего вала расположены соосно.

Соединение кареток с телескопическими стойками, расположенных в каретках, соединенных трансмиссией с силовым приводом, на лежащей в горизонтальной плоскости бесконечной цепи, охватывающей звездочки на ведущем и ведомом валах, позволяет повысить проходимость шагающего транспортного средства эа счет того, что постоянно в контакте будут находиться

40 четыре опорные стойки, что обеспечивает безусловную статическую устойчивость и снижает давление каждой стойки на грунт.

Соединение ведущих валов передней пары и задней пары движителей между со45 бой мостами с симметричными дифференциалами, входные валы которых соединены с выходными валами симметрично дифференциала трансмиссии, который связан с приводом, вместе с кинематической связью

50 направляющих с приводом поворота позволяет повысить маневренность за счет того, что число наложенных связей становится равным числу степеней свободы и обеспечивается кинематически точный поворот шага55 ющего транспортного средства без проскальзывания опор по грунту вследствие того, два любых вертикальных вала поворачивают принудительно от привода поворота свои горизонтальные направляющие, две другие горизонтальные направля2003565 ющие самопроизвольно устанавливаются на нужный угол путем поворота вместе с вертикальными валами, а каретки перемещаются по направляющим с раэнымискоростями как на разноименных бортах, эа счет соединения каждой пары ведущих валов через симметричные дифференциалы, так и по одному борту эа счет того; что входные валы симметричных дифференциалов соединены с выходными валами симметричного дифференциала, входной вал которого соединен с силовым приводом.

Установка кареток друг относительного друга на расстоянии IlL+a б)/и позволяет обеспечивать постоянство фазы походки на всех движителях.

Выполнение ведомого вала с возможностью горизонтального перемещения и соединение его с пружиной, закрепленной другим концом на направляющей, обеспечивают постоянное натяжение бесконечной цепи.

Смещение оси поворота горизонтальной направляющей в сторону движения при совпадении осей поворота и ведущего вала обеспечивает устойчивость направляющей в горизонтальной плоскости.

На фиг.1 изображено шагающее транспортное средство, общий вид; на фиг.2 — то же, вид спереди; wa фиг.3 — шагающий движитель; на фиг.4 - кинематическая схема трансмиссии шагающего транспортного средства; на фиг.5 — кинематическая схема рулевого привода; на фиг.6 — схема узла соединения кронштейна движителя; на фиг.7 — схема подвески движителя, Шагающее транспортное средство содержит опорный корпус 1, на котором установлены силовой привод 2, центральный симметричный дифференциал 3, кронштейны 4 с закрепленными на них упругими элементами 5, служащими для подвешивания корпуса 1 к ходовой части. Ходовая часть включает в себя четыре шагающих движителя 6 (фиг.3). Шагающий движитель 6 (фиг.3) включает в себя направляющую 7, на которой укреплены фигурный копир 8 и опорный копир (9 фиг.4), а также ведущий вал 10 и ведомый вал 11. На ведущем валу 10 установлены звездочки 12, а на ведомом валу— звездочки 13, соединенные между собой бесконечными цепями 14. На кронштейнах

4 установлены направляющие, кинематически связанные с приводом поворота для двух передних и двух задних движителей, выполненных в виде телескопических стоек

16, расположенных в каретках 15, соединенных трансмиссией с силовым приводом. К бесконечным цепям 14, расположенным в горизонтальной плоскости, присоединены

55 ной вал 33 которого соединен с коробкой перемены передач 34 цепной передачей 35, а коробка передач 34 соединена через редуктор 36 с двигателем 2. Каждая горизонтальная направляющая 7 снабжена кронштейном 37, соединенным с корпусом

50 четыре каретки 15, внутри которых установлены телескопические стойки 16. снабженные роликами 17 для взаимодействия с фигурным копиром 8 и опорным копиром Q.

Длина рабочей части фигурного копира 8 (отмечена штриховой линией) равна длине шага L; грань А копира 8 имеет закругление радиуса r>, для безударного начала перемещения телескопической стойки 16 в рабочее положение, и закругление радиуса r2, для безударного опускания телескопической стойки 16 на опорную поверхность. Наклон грани А определяется высотой подъема ноги h и скоростью движения, для исключения проскальзывания (волочения) телескопической стойки 16 по опорной поверхности путем создания относительной горизонтальной скорости каретки 15 относительно корпуса 1, равной горизонтальной скорости корпуса 1. по направленной в обратную сторону. Расстояние l между каретками определяется из соотношения

1=(L+ л d) jn, где и — количество кареток, d

- диаметры звездочек 12 и 13, Ведомый вал

11 установлен в корпусе 18. имеющем подвижность относительно направляющей 7 и соединен с одним концом предварительно поджатой пружины 19. второй конец которой укреплен на направляющей 7, что позволяет обеспечить постоянное натяжение бесконечных цепей 14. Каждая телескопическая стойка 16 снабжена пружиной 20, второй конец которой закреплен на каретке 15, что обеспечивает постоянный контакт ролика 17 с копиром 8. Ведущие валы передней пары и задней пары движителей соединены между собой мостами с симметричными дифференциалами, входные валы которых соединены с выходными валами симметричной дифференциала трансмиссии, который связан с приводом. Каждый ведущий вал 10 соединен с коническим редуктором 21, вход которого соединен с полуосью 22 {фиг.2), второй конец которой соединен через шарнир Кардана 23 с симметричным дифференциалом 24 передней части и симметричным дифференциалом 25 задней части шагающего транспортного средства, Входной вал

26 дифференциала 24 соединен с выходным валом 27 цепной передачей 28. а входной вал 29 дифференциала 25 соединен с выходным валом 30 цепной передачей 31.

Выходные валы 27 и 30 установлены на симметричном дифференциале 32, вход2003565 конического редуктора 21 с возможностью поворота относительно последнего. На двух, например левых, кронштейнах 37 установлены шкивы 38 и 39, соединенные гибкой связью 40 и 41 с некруглым шкивом 42, соединенным валом 43 со звездочкой 44, соединенной цепью 45 с осью 46 t>óëåâoão колеса 47. Конический редуктор 21 оборудован балансирными рычагами 48, жестко соединенными одним концом с корпусом редуктора 21, а другим концом шарнирно с корпусом 1. Между балансирными рычагами расположена полуось 22. Упругие элементы опираются на балансирные.рычаги

48, что позволяет передавать вес полезной нагрузки через кронштейн 37, направляю« щую 7, копир 8 и ролики 17 на опорные стойки 16, при этом обеспечивая статическую устойчивость транспортного средства.

Вал 43 оборудован ведущими звездочками

49 для взаимодействия с кинематическими связями 40 и 41. Кронштейн 37 оборудован стаканом 50, жестко соединенным с кронштейном 37. В стакане 50 установлены подшипники 51, внутреннее кольцо которых насажена на корпус редуктора 21, при этом за счет жесткого соединения шкива 38 с кронштейном 37, последний установлен соосно с редуктором 21 и имеет подвижность относительно этого редуктора .в горизонтальной плоскости, а, следовательно, и подвижность в горизонтальной плоскости относительно корпуса 1.

Движение многоопорного шагающего транспортного средства происходит следующим образом. При движении по прямой двигатель 2 через редуктор 36. коробку перемены передач 34 и цепную передачу 35 вращает входной вал 33 симметричного дифференциала 32, при этом выходные валы 27 и 30 дифференциала 32 вращаются с одинаковой угловой скоростью. Вал 27 через цепную передачу 28 вращает входной вал 26 дифференциала 24, а. вал 30 через цепную передачу 31 вращает входной вал 29 дифференциала 25, при этом выходные валы дифференциалов 24 и 25 через шарниры

Кардана 23 вращают полуоси 22 передних и задних движителей 6 с одинаковой угловой скоростью. Через конические редукторы 21 вращение передается на ведущий вал 10 каждого движителя 6. Звездочка 12, установленная на ведущем валу 10, начинает перемещать бесконечную цепь 14, вращая тем самым звездочку 13 ведомого вала 11.

Вместе с бесконечной цепью 14 начинает двигаться каретка 15, при этом ролик 17 телескопической стойки 16 входит в контакт с фигурным копиром 6 и, двигаясь по поверхности А, выдвигает стойку 16, преодолевая

30 димость транспортного средства, а также

40

55

10 сопротивление пружины 20, до соприкосновения с опорной поверхностью, Опускание стоки 16 происходит без удара благодаря наличию закругления радиуса гъ После опускания на опорную поверхность стойка 16 остается неподвижной относительно этой поверхности, а перемещаясь вместе с цепью 14 относительно направляющей 7, вызывает перемещение многоопорного шагающего транспортного средства относительно опорной поверхности в сторону, противоположную движению цепи 14 с каретками 15. Остальные каретки 15 движителя б перемещаются с поднятыми вверх пружиной 20 стойками 16, опирающимися роликами 17 на опорный копир 9, Пройдя отрезок L, равный. длине шага, ролик 17 стайки 16 переходит на поверхность Б фигурного копира 8, при этом стойка 16 под действием пружины 20 отрывается от опорной поверхности и, после прохождения поверхности Б приходит в исходное положение. Расстояние между каретками 15 выбрано по зависимости I=(L+ л d)/n, что обеспечивает опускание последующей стойки 16 на опорную поверхность в момент отрыва от последней предыдущей стойки 16, что обеспечивает статическую устоМивость, повышая тем самым прохоцикличность процесса, т.к. после опускания последующей стойки 16 процесс повторяется, При повороте водитель поворачивает рулевое колесо 47 с осью 46, при этом через цепь 45 поворачивается некруглый шкив 42.

Через кинематическую связь 40 он поворачивает шкив 38, а через кинематическую связь 41 поворачивает шкив 39. При этом шкив 38 поворачивает передний левый движитель 6 в сторону поворота через кронштейн 37, а шкив 39 поворачивает задний левый движитель через кронштейн 37 в сторону обратную от поворота, Профиль некруглого шкива обеспечивает необходимое соотношение между углами поворота движителей, определяемое конструктивными параметрами шагающего транспортного средства. Правый передний и правый задний движители 6 самопроизвольно поворачиваются вокруг вертикальной оси за счет усилий передаваемых корпусом 1, а также наличия на каждом из движителей 6 телескопической стойки 16, находящейся в контакте с опорной поверхностью через кронштейны 37 и занимают полажение, соответствующее заданному радиусу поворота, Каретка 15 переднего движителя 6, расположенного ближе к центру поворота (отстающая) начинает двигаться с меньшей

2003565

10

25

cK0pocTblo, уменьшая скорость вращения ведущего вала 10 через цепь 14, редуктор 21 вращает полуось 22 и через шарнир Кардана 23 один выходной вал симметричного дифференциала 24 с меньшей скоростью, при этом другой выходной вал симметричного дифференциала 24 начинает вращаться с большей угловой скоростью и через шарнир Кардана 23, полуось 22, редуктор 21 вращает ведущий вал 10 движителя 6 расположенного дальше от центра поворота (за.бегающей), за счет этого цепь 14 начинает двигаться с большей скоростью и увеличивает скорость движения каретки 15. На заднем отстающем движителе 6 уменьшается скорость движения каретки 15, уменьшается скорость вращения ведущего вала 10, редуктора 21, полуоси 22 и одного выходного вала симметричного дифференциала 25, при этом другой выходной вал симметричного дифференциала 25 начинает вращаться с большей угловой скоростью и через полуось 22, редуктор 21, ведущий вал 10, звездочку 14 увеличивает скорость каретки 15 на заднем забегающем движителе 6. Одновременно с изменением скорости вращения выходного вала симметричного редуктора 24, изменяется (например уменьшается) угловая скорость входного вала 26, через кинематическую связь 28 изменяя угловую скорость выходного вала 27 симметричного редуктора.32, при этом увеличивается угловая скорость выходного вала 30. что через кинематическую связь 31 изменяет (например увеличивает) угловую скорость вращения входного вала 29 симметричного редуктора 25, увеличивая тем самым скорости движения кареток 15 движителей 6 как отстающего, так и забегающего. При этом скорости кареток 15 на каждом движителе 6 приобретают скорости, равные скоростям точек твердого тела, совершающего плоское движение с фиксированным центром поворота. При возвращении рулевого колеса 47 в исходное

Формула изобретения

ШАГАЮЩЕЕ ТРАНСПОРТНОЕ

СРЕДСТВО, содержащее опорный корпус с кронштейнами, на которых установлены направляющие, кинематически связанные с приводом поворота для двух передних и двух задних движителей, выполненных в виде телескопических стоек, расположенных в каретках, соединенных трансмиссией с силовым приводом, отличающееся тем, что каретки с телескопическими стойками закреплены на лежащей в горизонтальной плоскости бесконечной цепи, положение движители 6 левой управляемой стороны посредством оси 46, цепи 45, некруглого шкива 42, кинематических связей

40 и 41, шкивов 38 и 39, кронштейнов 37 возвращаются в исходное положение и через корпус 1 устанавливают в исходное положение движители 6 другой стороны. При этом скорости кареток 15 каждого движителя 6 приобретают одинаковые скорости относительно движителей за счет симметричных дифференциалов 24, 25 и 32. Шагающее транспортное средство приходит в исходное состояние.

Таким образом, постоянная опора шагающего транспортного средства на четыре телескопические стойки повышает проходимость за счет снижения удельного давления на грунт и повышения устойчивости против опрокидывания. Наличие управления двумя движителями накладывает две управляемые связи на шагающее транспортное средство, Наличие двух межбортовых и одного межосевого симметричных дифференциалов накладывает еще одну управляемую связь.

При повороте шагающее транспортное средство обладает тремя степенями свободы, при этом накладывается три управляемых связи, получается, что шагающее транспорт30 ное средство, находясь на четырех точках опоры будет совершать кинематически точный поворот без проскальзывания опор по грунту, что повышает маневренность. Конструкция подвески движителей к корпусу позволяет поворачивать движители перпендикулярно продольной оси корпуса, т,е. совершать движение в поперечном направлении при минимальных(близких к О) радиусах поворота. (56) Авторское свидетельство СССР

N 564205, кл. В 62 D 57/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N 552277333322, кл. В 62 0 57/02, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 821282, кл. В 62 D 57/032, 1981, охватывающей звездочки на ведущем и ведомом валах, причем ведущие валы передней и задней пар движителей соединены между собой мостами с симметричными дифференциалами, входные валы которых соединены с выходными валами симметричного дифференциала трансмиссии, который связан с приводом, 2. Транспортное средство по п,1, отличающееся тем, что каретки установлены одна относительно другой на расстоянии 1, определенным из следующего соотношения:

2003565

38

) = (+ кб)/и, где! - расстояние между каретками; и - количество кареток;

1. - длина шага: . д - диаметр звездочки, 3, Транспортное средство по пп; 1 и 2, отличающееся тем, что ведомый вал выполнен с возможностью горизонтального

Ф перемещения относительно направляющей и соединен с одним концом предварительно поджатой пружины, второй конец которой закреплен на направляющей.

4, Транспортное средство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что ось поворота горизонтальной направляющей и ось ведущего вала расположены соосно.

П

PERIL

2003565

Ф 2 2

Составитель А. Русэковский

Техред М,Моргентал Корректор Е. Папп

Редактор Т. Павловская

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3302

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101