Колесно-шагающее транспортное средство

Изобретение относится к автомобилям высокой проходимости. Каждое колесо (2) связано с корпусом транспортного средства посредством двух балансиров (7, 9). При этом каждое колесо (2) снабжено поворотным рычагом (3), поворотным кулаком (4) с шарниром (5) и вилкой (6). Один балансир (7) подвижно связан с вилкой (6), а дополнительный балансир (9) подвижно связан с поворотным рычагом (3). Балансиры (7, 9) попарно связаны при помощи соосных червячных передач, имеют равную длину и при взаимодействии с поворотным рычагом (3) образуют шарнирный параллелограмм. Поворотные рычаги (3), балансиры (9) и поперечный гидроцилиндр (11) с двухсторонним штоком 10 образуют рулевую трапецию. Техническое решение направлено на повышение управляемости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к автомобилям высокой проходимости.

Известно колесно-шагающее транспортное средство (ТС) Гоу-Девл, состоящее из корпуса, колес с балансирами, их приводов и поворотного устройства ("Колесные автомобили высокой проходимости" И.В.Гринченко, Р.А.Розов и др. М., 1967, стр.225; "Вездеходные колесные и комбинированные движители" Я.С.Агейкин, М., 1972, стр.159-164). Данная конструкция принята за прототип. Ее недостатки:

1. Наличие сочлененного корпуса при повороте определяет равенство углов поворота колес правого и левого бортов, что приводит к проскальзыванию колес в пятне контакта с грунтом, снижению устойчивости ТС, износу шин. Допустимо только при эксплуатации на мягком грунте.

2. Прохождение поворота возможно с пониженной скоростью из-за выноса шарнира и центра тяжести ТС от продольной оси в сторону, противоположную повороту.

3. Сочлененный корпус увеличивает вес и сложность конструкции, уменьшает степень возможности использования ТС. Двухсекционный корпус оказывает повышенное гидро- и аэросопротивление.

4. Наличие двух далеко разнесенных осей определяет малую нагрузочную способность, большой радиус поворота и большой радиус продольной проходимости ТС.

Цель изобретения - повышение технико-эксплуатационных качеств ТС. С этой целью у ТС, состоящего из корпуса, колес с балансирами, их приводов и поворотного устройства, введены дополнительные балансиры и поперечно расположенные гидроцилиндры, каждое колесо снабжено поворотным рычагом, поворотным кулаком с разнесенным шарниром и вилкой, балансир колеса соединен подвижно в окружном направлении с вилкой, а дополнительный балансир жестко связан со штоком гидроцилиндра и со стержнем установленного подвижно в окружном направлении в опоре поворотного рычага, подвижно взаимодействующие поворотный рычаг и два параллельно расположенные и равные по длине балансиры образуют шарнирный параллелограмм, передние (задние) гидроцилиндры объединены в единый цилиндр с общим поршнем и двусторонним штоком, штоки связаны с поршнем в осевом направлении и свободны в окружном, единый гидроцилиндр со штоками, дополнительные балансиры и поворотные рычаги образуют рулевую трапецию.

Новые отличительные признаки по сравнению с прототипом:

1. Введены дополнительные балансиры и поперечно расположенные гидроцилиндры.

2. Каждое колесо снабжено поворотным рычагом, поворотным кулаком с разнесенным шарниром и вилкой.

3. Балансир колеса соединен подвижно в окружном направлении с вилкой, а дополнительный балансир жестко связан со штоком гидроцилиндра и со стержнем, установленным подвижно в окружном направлении в опоре поворотного рычага.

4. Подвижно взаимодействующие поворотный рычаг и два параллельно расположенные и равные по длине балансиры образуют шарнирный параллелограмм.

5. Передние (задние) гидроцилиндры объединены в единый цилиндр с одним поршнем и двусторонним штоком, штоки связаны с поршнем в осевом направлении и свободны в окружном, единый цилиндр со штоками, дополнительные балансиры и поворотные рычаги образуют рулевую трапецию.

На чертеже дан разрез (сечение) по совмещенным в одной плоскости осям колес и оснований балансиров.

ТС содержит корпус 1, колеса 2, снабженные поворотными рычагами 3, поворотными кулаками 4, разнесенными шарнирами 5 и вилками 6

Балансиры 7 каждого колеса 2 соединены подвижно с вилками 6 и жестко связаны с валами 8. Дополнительные балансиры 9 жестко связаны со штоками 10 гидроцилиндра 11 и со стержнями 12, установленных подвижно в окружном направлении в упругих опорах 13 поворотных рычагов 3. Балансиры 7, 9 выполнены равной длины и кинематически попарно связаны при помощи соосных червячных передач, состоящих из червяка 14 и червячного колеса 15, с общим электроприводом. Штоки 10 в поршне 16 цилиндра 11 связаны в осевом направлении и свободны в окружном.

Передние (задние) поворотные рычаги 3 со своими балансирами 9, гидроцилиндром 11 со штоками 10 образуют рулевую трапецию, обеспечивающую согласованный поворот колес 2 левого и правого борта при повороте.

Для поворота ТС масло под давлением подается в соответствующую полость цилиндра 11, а масло из противоположной полости направляется на слив в бак. Усилия от поршня 16 через штоки 10, балансиры 9, стержни 12 с упругой опорой 13 и поворотные рычаги 3 передаются на колеса 2, которые поворачиваются в разнесенных шарнирах 5 вилки 6 на соответствующие углы. После прохождения поворота и сброса давления в цилиндре 11 колеса 2 возвращаются в нейтральное положение за счет стабилизирующих моментов или принудительно гидроцилиндром 11.

При повороте колес 2 упругие опоры 13 компенсируют линейное смещение поворотного рычага 3 относительно стержня 12 и смягчают ударные нагрузки между ними.

Штоки 10 связаны с поршнем 16 в осевом направлении и свободны в окружном, это обеспечивает возможность независимого их вращения. Балансиры 7, 9 равны по длине и параллельны, подвижно связаны с противоположными концами поворотного рычага 3, образуя шарнирный параллелограмм, его фиксация и изменение осуществляются электродвигателем при помощи червячных передач, состоящих из двух соосных червяков 14 с червячными колесами 15, одно из которых жестко связано с валом 8 балансира 7 колеса 2, другое имеет подвижное шлицевое соединение со штоком 10 гидроцилиндра 11, это позволяет иметь переменный клиренс, опускать корпус 1 на грунт, осуществлять подъем одного, двух или всех колес 2.

Повышаются углы преодолеваемых подъемов, спусков, косогоров, обеспечивается удобство погрузки и выгрузки грузов. Преодоление трудных участков пути (болото, ямы) возможно путем вращения любого балансира 7 с колесом 2, путем синхронного вращения или диагонально расположенных балансиров 7, или всех балансиров 7.

Балансиры 7 колес 2 с вилками 6 и валами 8 воспринимают основную нагрузку от колес 2. При нежестких деталях они выполняют роль подвески. Наличие шарнирного параллелограмма позволяет иметь щитки над колесами 2 с надежным креплением и эффективными при любом положении балансиров 7.

На чертеже длина базы ТС - средняя. При повороте задних балансиров 7 на 180° - длина базы наибольшая. При повороте передних балансиров 7 на 180° - длина базы наименьшая.

Прохождение поворотов можно осуществлять с наклоном корпуса 1 в сторону поворота, путем опускания и подъема колес 2 соответствующих бортов. Это позволяет проходить поворот с большей скоростью или с меньшим радиусом.

Передние (задние) колеса 2 благодаря рулевой трапеции имеют жесткую механическую зависимость. Между передними и задними колесами 2 жесткой зависимости нет. Это позволяет в зависимости от условий иметь синфазный или противофазный поворот передних и задних колес, при нормально управляемых передних колесах иметь при большой скорости наиболее благоприятные углы поворота задних колес 2, осуществлять поворот задних колес 2 с запаздыванием, иметь блокированные задние колеса 2.

При большой скорости движения повышаются управляемость и устойчивость ТС.

При езде по бездорожью обеспечивается двухколейность при повороте, повышается проходимость, снижается затрачиваемая на движение мощность.

В экстренных случаях, при опасности столкновения, можно осуществить интенсивное торможение путем опускания корпуса 1 на поверхность дороги (на днище корпуса 1 должны быть накладки).

Привод ТС осуществляется при помощи мотор-колес. Ввиду увеличения величины неподрессорных масс возможно использование шин регулируемого давления или металлоэластичных колес, например по патенту №2245256, альтернативным приводом может быть гидропривод - при помощи гидромотор-колес, или воздушный винт.

При преодолении водных преград возможен подъем всех колес 2 выше уровня воды, опускание ведущих колес 2 на определенную глубину и использование их в качестве движителя и для поворота, при этом единый корпус 1 оказывает минимальное гидро- и аэродинамическое сопротивление. При эксплуатации ТС отпадает необходимость в домкрате. При увеличении на ТС числа осей сохраняются технико-эксплуатационные качества двуосного ТС, увеличиваются нагрузочная способность и возможная ширина преодолеваемого рва. При трехосной равномерной схеме расположения колес (1-1-1) средние колеса не требуют управления (балансир колеса связывается с осью колеса), повышается надежность, при выходе из строя даже трех колес движение возможно, но с меньшей скоростью.

Благодаря наличию шарнирного параллелограмма и рулевой трапеции обеспечивается согласованный поворот всех колес 2, увеличиваются маневренность и скорость прохождения поворотов. Отсутствие жесткой связи между передними и задними колесами 2 дает возможность получения наиболее благоприятной связи между ними в зависимости от условий движения. При большой скорости повышаются управляемость, устойчивость ТС, а при движении по бездорожью повышается проходимость и уменьшаются затраты мощности. Все это повышает уровень технико-эксплуатационных качеств ТС.

Автором изготовлен и испытан макет одного колеса ТС, испытания подтвердили его основные свойства.

1. Колесно-шагающее транспортное средство, состоящее из корпуса, колес с балансирами, их приводов и поворотного устройства, отличающееся тем, что введены дополнительные балансиры и поперечно расположенные гидроцилиндры, каждое колесо снабжено поворотным рычагом, поворотным кулаком с разнесенным шарниром и вилкой, балансир колеса соединен подвижно в окружном направлении с вилкой, а дополнительный балансир жестко связан со штоком гидроцилиндра и со стержнем, установленным подвижно в окружном направлении в опоре поворотного рычага, при этом подвижно взаимодействующие поворотный рычаг и два параллельно расположенных и равных по длине балансира образуют шарнирный параллелограмм.

2. Колесно-шагающее транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что передние (задние) гидроцилиндры объединены в единый цилиндр с общим поршнем и двухсторонним штоком, штоки связаны с поршнем в осевом направлении и свободны в окружном, при этом единый гидроцилиндр со штоками, дополнительные балансиры и поворотные рычаги образуют рулевую трапецию.