Ведущее колесо малогабаритного транспортного средства

Изобретение относится к машиностроению. Ведущее колесо малогабаритного транспортного средства содержит подвижно соединенную с ведущим валом посредством подшипников ступицу, прижимную полумуфту с жестко присоединенной втулкой, ступичную полумуфту, жестко присоединенную к ступице. Ступица выполнена в форме «звезды» с тремя равномерно распределенными по окружности «лучами». На концах лучей подвижно закреплена ось с жестко установленными на ней двумя опорными колесами и ведомым зубчатым шкивом, соединенным зубчатым ремнем с ведущим зубчатым шкивом и направляющими роликами. Ролики установлены на ступице на равном удалении от зубчатого шкива с возможностью регулирования натяжения ремня. Полумуфта закреплена на валу с возможностью осевого перемещения при помощи подвижно установленного на валу прижимного стакана. К стакану прикреплен прижимной рычаг. Втулка выполнена с продольными прорезями, в которых размещены упоры. К верхнему концу каждого упора закреплен один конец пружины, а другой - к прижимной полумуфте с возможностью удержания втулки в положении, при котором прижимная полумуфта находится на максимальном удалении от ступичной полумуфты. Достигается возможность обеспечения передвижения колеса по горизонтальным, наклонным и ступенчатым поверхностям, включая лестницы. 7 ил.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано при проектировании и производстве малогабаритных механических транспортных средств, в том числе инвалидных колясок, предназначенных для передвижения по горизонтальным, наклонным и ступенчатым поверхностям, включая лестницы.

При рассмотрении технической литературы выявлен ряд конструктивных решений, относящихся к указанной проблематике.

Известно шасси для передвижения по различным опорным поверхностям с колесно-шаговыми движителями, каждое из колес которого выполнено в виде закрепленных на ступице опор, оснащенных башмаками и выполненных с возможностью изменения своей длины для возможности перемещения по лестничным маршам различного размера; каждый из колесно-шаговых движителей состоит из трех опор, закрепленных на общем валу симметрично относительно оси вращения вала и наклонно друг к другу, образуя боковые ребра воображаемой пирамиды; вал расположен под углом к опорной поверхности таким образом, чтобы опорной поверхности касались не более двух опор от каждого колесно-шагового движителя одновременно, закреплен с возможностью поперечных движений и кинематически связан с закрепленным на шасси компенсатором колебаний (патент на изобретение RU 2626285, кл. B62D 57/02, B62D 57/032, опубл. 15.08.2017 г., бюл. №23)

Недостатками используемых в данном шасси колес являются:

сложность конструкции, обусловленная необходимостью применения устройства для компенсации колебаний шасси при обеспечении плавности его хода при движении по горизонтальным и наклонным поверхностям;

сложность перемещения шасси по поверхностям, не имеющим твердого покрытия (например, по грунтовой поверхности), вызванная высокой удельной нагрузкой от опор на эти поверхности.

Известно шагающее колесо транспортного средства содержащее жестко связанную с валом многогранную ступицу, по периметру которой равномерно распределены цилиндры, в каждом из которых размещены соосные опорный и демпфирующий поршни, башмаки, закрепленные на опорных поршнях, и перепускные клапаны, распределительные клапаны, дополнительные поршневые цилиндры, что позволяет создать автоматический режим регулирования давления текучей среды, заливаемой в замкнутую систему (патент на изобретение RU 2092368, кл. B62D 57/032, B62D 57/024, опубл. 10.10.1997 г.).

Недостатками данного колеса являются:

ограниченные возможности для применения колеса при спуске по лестницам;

сложность перемещения шасси по поверхностям, не имеющим твердого покрытия, вызванная высокой удельной нагрузкой от опор на эти поверхности.

Известно транспортное средство, каждое из колес которого выполнено с волнообразной и/или зигзагообразной опорной круговой поверхностью и/или со снабженной штырями торцевой стороной опорной круговой поверхностью колеса, закреплено на оси, связанной шарнирно со втулкой, расположенной внутри ступицы колеса, с возможностью вращения и с возможностью поворота продольной плоскости колеса относительно оси колеса на определенный угол в зависимости от места контакта опорной поверхности колеса с профилем препятствия (дороги) (патент на изобретение RU 2537208, кл. В62В 5/02, B62D 57/024, A61G 5/0, опубл. 27.12.2014 г, бюл. №36).

Недостатками используемых в данном транспортном средстве колес являются:

ограниченные возможности для применения колеса при движении по узким проходам, а также по лестницам, имеющим длину гипотенузы треугольника, катетами которого выступают глубина и высота лестничной ступени, равной величине шага волнообразной опорной поверхности колеса или шага торцевой стороны опорной круговой поверхности колеса, снабженной штырями, или превышающей ее;

необходимость уменьшения полезной ширины транспортного средства для обеспечения беспрепятственного изменения угла продольной плоскости каждого колеса относительно его оси.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является многофункциональное кресло-коляска, каждое из опорных колес которого способно принимать форму «звезды», обеспечивающую режим перемещения по плоской поверхности, а также по лестничным пролетам и ступеням различных типов; каждое колесо связано с отдельным валом, а на его оси установлен червячный редуктор; способ перевода колеса из вида «колесо» в вид «звезда» выполнен в виде специального исполнительного механизма: диска с зубьями, при поворачивании которого, тяги, прикрепленные к диску и к лопастям, стягивают свободные концы лопастей к центру, преобразовывая колесо в «звезду» (патент на изобретение RU 2611875, кл. A61G 5/00, опубл. 01.03.2017 г., бюл. №7).

Недостатками используемых в данном многофункциональном кресле-коляске опорных колес являются:

сложность конструкции, обусловленная необходимостью оснащения каждого опорного колеса несколькими (по числу «лучей» «звезды») подвижными элементами, выполненными в виде специальных металлических лопастей с резиновым покрытием, и таким же количеством специальных тяг для раскрытия и сворачивания лопастей при изменении формы колеса;

ограниченные возможности для применения опорных колес при передвижении по поверхностям, не имеющим твердого покрытия (например, по грунтовой поверхности), поскольку попадание грунта между лопастью и «лучом» «звезды» будет затруднять работу специального исполнительного механизма при преобразовании колеса в форму «звезды» или препятствовать такому преобразованию;

ограниченные возможности для применения колеса при спуске по лестницам.

Задача, решаемая в изобретении, заключается в устранении указанных недостатков путем применения технического решения, обеспечивающего простоту и надежность эксплуатации ведущего колеса транспортного средства при его передвижении как по горизонтальным и наклонным поверхностям с твердым и грунтовым покрытиями, так и по ступенчатым поверхностям, включая лестницы.

Технический результат изобретения заключается в разработке конструкции ведущего колеса, реализующей его вращательную и шагающую функции при передвижении как по горизонтальным и наклонным поверхностям с твердым и грунтовым покрытиями, так и по ступенчатым поверхностям, включая лестницы, как при подъеме, так и спуске по ним.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается в результате того, что, согласно изобретению, ведущее колесо малогабаритного транспортного средства содержит подвижно соединенную с ведущим валом посредством подшипников ступицу, выполненную в форме «звезды» с тремя равномерно распределенными по окружности «лучами», на конце каждого из которых подвижно закреплена ось с жестко установленными на ней двумя опорными колесами и ведомым зубчатым шкивом, снабженным при помощи зубчатого приводного ремня подвижной связью с ведущим зубчатым шкивом и попарно распределенными вокруг зубчатого шкива направляющими роликами, которые подвижно установлены на ступице на равном удалении от зубчатого шкива с возможностью регулирования натяжения зубчатого приводного ремня, прижимную полумуфту с жестко присоединенной к ней втулкой, ступичную полумуфту, жестко присоединенную к ступице со стороны, обращенной к прижимной полумуфте, которая закреплена на валу с возможностью осевого перемещения при помощи подвижно установленного на валу прижимного стакана, к которому подвижно прикреплен прижимной рычаг, втулка выполнена с равномерно распределенными по ее окружности продольными прорезями, в каждой из которых размещен жестко закрепленный на валу упор, пружины, один концов каждой из которых закреплен в верхней части упора, а другой конец прикреплен к прижимной полумуфте с возможностью удержания втулки в положении, при котором прижимная полумуфта находится на максимальном удалении от ступичной полумуфты, ограниченном длиной выполненных во втулке продольных прорезей.

Изобретение поясняется фиг. 1-7.

На фиг. 1 изображено ведущее колесо транспортного средства при его передвижении по горизонтальным и наклонным поверхностям, вид спереди.

На фиг. 2 изображено ведущее колесо транспортного средства при его передвижении по ступенчатым поверхностям, вид спереди.

На фиг. 3 изображено ведущее колесо транспортного средства в разрезе, вид сбоку.

На фиг. 4 изображено ведущее колесо транспортного средства в разрезе при его передвижении по ступенчатой поверхности, вид сбоку (фаза I).

На фиг. 5 изображено ведущее колесо транспортного средства в разрезе при его передвижении по ступенчатой поверхности, вид сбоку (фаза II).

На фиг. 6 изображена прижимная полумуфта.

На фиг. 7 изображена полумуфта ступицы.

На фиг. 1-7 применены следующие обозначения:

1 - ступица;

2 - подшипники;

3 - ведущий вал;

4 - опорное колесо;

5 - ось;

6 - ведущий зубчатый шкив;

7 - ведомый зубчатый шкив;

8 - зубчатый приводной ремень;

9 - прижимная полумуфта;

10 - втулка;

11 - ступичная полумуфта;

12 - упор;

13 - пружина;

14 - прижимной стакан;

15 - прижимной рычаг;

16 - направляющий ролик;

17 - радиальный выступ сцепления.

Ведущее колесо малогабаритного транспортного средства работает следующим образом.

Во внутренней полости первой по отношению к приводному механизму (не показан) ведущего вала 3 половины ступицы 1, в вершинах каждого из трех ее «лучей», размещают предварительно установленные на осях 5 ведомые зубчатые шкивы 7, затем попарно устанавливают направляющие ролики 16 с соблюдением следующих расстояний:

от центра оси (не показана) каждого из пары направляющих роликов 16 до центра ступицы 1 равном:

где r1 - радиус ведущего зубчатого шкива 6, м;

от центра оси (не показана) каждого из пары направляющих роликов 16 до линии, соединяющей центр ступицы 1 с центром отверстия оси 5 ведомого зубчатого шкива 7 равном:

где r2 - радиус направляющего ролика 17, м.

Требуемое расстояние между центрами ближайших осей 5 в «трехлучевой» форме «звезды» ступицы 1 определяют по формуле:

где a - глубина лестничной ступени, м;

b - высота лестничной ступени, м.

С учетом действующих строительных норм, расстояние принимают равным 0,4÷0,6 м.

Требуемую длину «лучей» «звезды» ступицы 1 определяют по формуле:

Ведущий зубчатый шкив 6 и ведомые зубчатые шкивы 7 выполняют с одинаковыми радиусами и одинаковым числом зубьев. К внешней поверхности первой по отношению к приводному механизму (не показан) ведущего вала 3 половины ступицы 1 жестко присоединяют ступичную полумуфту 11. Ступичную муфту сцепления 11 и прижимную муфту сцепления 9 выполняют с одинаковыми внешними диаметрами и одинаковыми равномерно распределенными по окружности радиальными выступами сцепления 17.

На ведущий вал 3 устанавливают прижимной стакан 14 с подвижно закрепленным на нем прижимным рычагом 15, втулку 10 с жестко присоединенной к ней прижимной полумуфтой 9. Через каждую из трех равномерно распределенных по окружности втулки 10 прорезей (не показаны) устанавливают и жестко закрепляют на ведущем валу 3 упоры 12, на верхнем конце каждого упора 12 закрепляют один конец пружины 13, а второй ее конец закрепляют на прижимной полумуфте 9. Затем на ведущем валу 3 жестко закрепляют первый по отношению к приводному механизму (не показан) ведущего вала 3 подшипник 2, на котором жестко закрепляют первую по отношению к приводному механизму (не показан) ведущего вала 3 половину ступицы 1, а также на ведущем валу 3 жестко закрепляют ведущий зубчатый шкив 6 и второй подшипник 2. На ведущий зубчатый шкив 6 и ведомые зубчатые шкивы 7 устанавливают зубчатый приводной ремень 8, регулируя его натяжение при помощи направляющих роликов 16. На втором подшипнике 2 жестко закрепляют вторую половину ступицы 1 и присоединяют ее к первой по отношению к приводному механизму (не показан) ведущего вала 3 половине ступицы 1. На краях каждой оси 5 жестко закрепляют опорные колеса 4.

При движении по горизонтальным и наклонным поверхностям с твердым и грунтовым покрытиями вращающий момент от ведущего вала 3 через ведущий зубчатый шкив 6 и зубчатый приводной ремень 8, проходящий между направляющими роликами 16, передают на ведомые зубчатые шкивы 7 и далее, через оси 5, - на опорные колеса 4. При этом, за счет удерживающей силы пружин 13, прижимную полумуфту 9 фиксируют в положении, ограниченном упорами 12, при котором она не находится в сцеплении со ступичной полумуфтой 11, в результате чего крутящий момент на ступицу 1 не передается.

При движении по ступенчатым поверхностям, включая лестницы, как при подъеме, так и спуске по ним, под воздействием прижимного рычага 15 прижимной стакан 14 перемещает втулку 10 с прижимной полумуфтой 9 в соприкосновение со ступичной полумуфтой 11, вращающий момент от ведущего вала 3 через упоры 12, втулку 10 и радиальные выступы сцепления 17, выполненные в прижимной полумуфте 9 и ступичной полумуфте 11, передается на ступицу 1, которая переходит во вращательное движение на подшипниках 2. В результате выполняется шаговое перемещение ведущего колеса малогабаритного транспортного средства.

Таким образом, в результате реализации предложенного технического решения обеспечивается выполнение вращательной и шагающей функций ведущего колеса малогабаритного транспортного средства при его передвижении как по горизонтальным и наклонным поверхностям с твердым и грунтовым покрытиями, так и по ступенчатым поверхностям, включая лестницы, как при подъеме, так и спуске по ним.

Ведущее колесо малогабаритного транспортного средства, содержащее подвижно соединенную с ведущим валом посредством подшипников ступицу, выполненную в форме «звезды» с тремя равномерно распределенными по окружности «лучами», на конце каждого из которых подвижно закреплена ось с жестко установленными на ней двумя опорными колесами и ведомым зубчатым шкивом, снабженным при помощи зубчатого приводного ремня подвижной связью с ведущим зубчатым шкивом и попарно распределенными вокруг зубчатого шкива направляющими роликами, которые подвижно установлены на ступице на равном удалении от зубчатого шкива с возможностью регулирования натяжения зубчатого приводного ремня, прижимную полумуфту с жестко присоединенной к ней втулкой, ступичную полумуфту, жестко присоединенную к ступице со стороны, обращенной к прижимной полумуфте, которая закреплена на валу с возможностью осевого перемещения при помощи подвижно установленного на валу прижимного стакана, к которому подвижно прикреплен прижимной рычаг, втулка выполнена с равномерно распределенными по ее окружности продольными прорезями, в каждой из которых размещен жестко закрепленный на валу упор, пружины, один из концов каждой из которых закреплен в верхней части упора, а другой конец прикреплен к прижимной полумуфте с возможностью удержания втулки в положении, при котором прижимная полумуфта находится на максимальном удалении от ступичной полумуфты, ограниченном длиной выполненных во втулке продольных прорезей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к самоходным транспортным средствам высокой проходимости. Сочлененное транспортное средство с колесно-шагающим движителем включает переднюю и заднюю корпусные секции, левый и правый механизмы поворота продольных рычагов на каждой корпусной секции.

Изобретение относится к производственным транспортировочным устройствам для перевозки грузов внутри производственных помещений, между производственными площадками.

Группа изобретений относится к способу и устройству для передвижения прыжками. Аппарат для передвижения по пересеченной местности состоит из корпуса с жестко закрепленными на нем двумя приводными пневматическими цилиндрами.
Изобретение относится к области транспортирования. Самоуправляемое колесо состоит из нескольких частей и выполнено с возможностью изменения взаимного расположения отдельных его частей, контактирующих с опорной поверхностью.

Изобретение относится к области электротехники и транспортной техники и может быть использовано для перемещения внутри трубопроводов. Самоходное устройство для движения внутри трубопроводов содержит П-образный сердечник и два якоря из ферромагнитного неупругого материала, которые соединены между собой упругими элементами - продольными и поперечными пружинами, закрепленными с помощью упоров на П-образном сердечнике и якорях.

Изобретение относится к общему машиностроению, а более конкретно к транспортным средствам. Устройство для передвижения по ледяной, снежной, водяной, земляной, гравийной, асфальтовой и воздушной поверхности содержит раму, основание, устройство балансировки и маневрирования, пульт управления и торообразную камеру.

Изобретение относится к технике повышенной проходимости, а именно к тракторам, и может быть использовано как в строительных работах, так и в сельском хозяйстве. Трактор включает в себя несущий кузов, установленный на одну или несколько лыж коробчатого сечения со встроенными в них линейными электромагнитными вибраторами.

Колесо (10) содержит два сегмента (15,16), поверхность которых следует сферической поверхности колеса (10), при этом сегменты (15,16) шарнирно установлены, каждый, при помощи поворотной связи (19,20) относительно вала.

Изобретение относится к внедорожной транспортной технике. Внедорожное транспортное средство, передвигающееся прыжками, содержит несущий корпус, двигатель, прыжковый пневмоцилиндр и четыре винтомоторные установки.

Изобретение относится к многозвенным автопоездам гусеничного хода. Большегрузное многозвенное транспортное средство, содержащее головной тягач с гусеничным движителем и прицепные платформы санного типа, связанные сцепками с возможностью разворота платформ относительно соседних.
Наверх