ДВИЖИТЕЛЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1995 года по МПК B60B19/00 B60K17/32 

Изобретение относится к движителям высокой проходимости, в частности к колесам транспортных средств.

Известен движитель транспортного средства, содержащий ступицу и обвод, выполненный в виде секционных опорных элементов, расположенных равномерно по окружности и образующих сплошную беговую дорожку, при этом каждый элемент связан со ступицей шарнирно-рычажным механизмом с гидроприводом (авт. св. СССР N 1079468, кл. В 60 В 19/00, 1984).

Недостатком этого колеса является сложность конструкций ступицы с распределителем жидкости и устройством подвода ее к гидроцилиндрам, а также неудовлетворительная приспосабливаемость обода колеса к рельефу местности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является движитель транспортного средства, содержащий опорно-приводное устройство, связанное с ободом и выполненное в виде цилиндрического корпуса с боковыми крышками, с установленной по его внутреннему периметру шестерней с внутренним зацеплением приводной шестерней, установленной на приводном валу, поддерживающем корпус транспортного средства.

Недостатком этого движителя является низкая приспосабливаемость жесткого обода к поверхности движения и, как следствие, низкие тягово-сцепные качества и общий КПД.

Техническим результатом изобретения является повышение общего КПД движителя за счет применения опорно-приводного устройства и обода, позволяющих изменять мгновенный центр давления и обеспечивать перекатывание движителя с хорошей приспосабливаемостью к рельефу местности и, как следствие, высокими тягово-сцепными свойствами.

Это достигается тем, что в движителе транспортного средства, содержащем опорно-приводное устройство, связанное с ободом и выполненное в виде цилиндрического корпуса с боковыми крышками, с установленной по его внутреннему периметру шестерней с внутренним зацеплением и приводной шестерней, установленной на приводном валу, поддерживающими корпус транспортного средства, обвод выполнен из шарнирно связанных между собой секционных опорных элементов, расположенных по окружности и образующих сплошную беговую дорожку, при этом опорные элементы связаны с опорно-приводным устройством шарнирно-рычажными механизмами с управляющим элементом, который выполнен в виде треугольника, две вершины которого соединены с соседними опорными элементами обвода, а третья через радиальный рычаг с корпусом опорно-приводного устройства.

Кроме того, корпус опорно-приводного устройства снабжен упором, установленным на боковой крышке, обращенной к борту корпуса транспортного средства с возможностью взаимодействия с ограничителем захватом, установленным на борту корпуса транспортного средства. Они обеспечивают перевод работы движителя из режима перекатывания в режим качения при возникновении сложных условий движения (болото, грунт с низкой несущей способностью и др.).

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемая конструкция движителя позволяет реализовать схему перекатывания (фиг. 3) за счет изменения положения мгновенного центра давления (МЦ) и тем самым повысить общий КПД и сделать оправданным применение на таких транспортных средствах системы электропривода.

На фиг. 1 представлен предлагаемый движитель; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 принципиальная схема перекатывания движителя по грунту; на фиг. 4 схема работы движителя на воде.

Движитель транспортного средства содержит обвод 1, соединенный с корпусом опорно-приводного устройства 2 шарнирно-рычажным механизмом 3. Опорно-приводное устройство 2 через приводной узел 4 и ось 5 соединяется с корпусом транспортного средства 6 и мотором-редуктором 7 (фиг. 2).

Обвод 1 состоит из вогнутых упругих элементов (траков) 8 (фиг. 1), частично выполняющих роль рессорной подвески при движении по грунту, связанных между собой проушинами 9 и пальцами 10. Связь обвода 1 с опорно-приводным устройством 2 осуществляется через шарнирно-рычажный механизм 3, состоящий из рычагов 11-13, с одной стороны связанных с обводом 1 через опорные проушины 14, а с другой через управляющий элемент 15, рычаг 11 и проушину 16 с корпусом опорно-приводного устройства 2.

Опорно-приводное устройство 2 (фиг. 2) реализовывает схемы (фиг. 3 и 4), показывающие процесс перекатывания движителя транспортного средства по грунту и его работу на воде, и включает корпус 17, на внутренней поверхности которого закреплены шестерни 18 с внутренним зубьями, крышки 19, соединенные между собой шпильками 20. Шпильки 20 соединяют правую и левую части опорно-приводного устройства 2 между собой.

Подвод крутящего момента к шестерням 18 осуществляется через шестерни 21, свободно установленные на оси 22, опирающиеся через подшипники 23 на корпус 17 и жестко связанные с приводным валом 24. Ось 22 соединяется с корпусом транспортного средства 6.

Движитель работает следующим образом.

Крутящий момент на приводной узел 4 подводится через вал 24 от мотора-редуктора 7.

Режим работы движителя транспортного средства определяется поверхностью движения (дорога, болото, грунт и др.). При работе движителя без участия корпуса транспортного средства 6 (движение по дороге) мгновенный центр давления D, как и у обычного колеса, находится внизу (фиг. 3).

При подведении крутящего момента М к приводному узлу 4 происходит смещение центра масс С вперед (назад) (фиг. 3) с одновременным его перемещением вверх. В этом случае при достижении момента опрокидывания L_оп величиной, равной или большей момента сопротивления перекатывания L_сп (L_оп ≥ L_сп), который определяется из решения уравнений (1, 2 и 3), происходит укладка переднего трака на поверхность с одновременным отрывом заднего.

L_оп=L₁+L₂, (1)
L₁= ± b·r_к·f_с.п·d_d (2)
L₂= ∓ 2 ∫ τ·f·ρ·dF (3) где σ нормальное напряжение в группе, Н/м²;
τ касательное напряжение между вертикальными стенками опорного клина и грунтом, Н/м²;
f_с.п коэффициент сопротивления перекатывания;
f коэффициент трений грунта по грунту;
r_k радиус качения, м;
ρ радиус-вектор мгновенного центра давления;
α угол поворота опорного ключа, град;
F площадь контакта движителя с поверхностью движения, м².

Как видно из формул (1, 2 и 3), моменты L₁ и L₂ определяются нормальным σ и тангенциальным τ напряжением в опорной поверхности, которые создают молекулярные силы расклинивания, определяющие момент сопротивления перекатыванию для связных грунтов, величина которых может быть рассчитана по формуле
M (4) где q статическая постоянная, зависящая от расположения молекул;
Р сила взаимодействия одной пары молекул;
W потеря энергии на сближение и расхождение молекул;
b полуширина плоскости контакта;
r_к радиус качения.

Молекулярным силам расклинивания также сопутствуют и силы трения скольжения.

Осуществление поступательного движения посредством предлагаемого принципа и конструкции движителя предполагает наличие следующего условия: G_тр.ср >> G_движ. где G_тр.ср подвешенная масса; G_движ. масса движителя, т.е. подвешенная масса транспортного средства должна быть значительно больше массы движителя.

При изменении поверхности движения, например при переходе транспортного средства с суши на воду, мгновенный центр вращения D движителя смещается в верхнюю часть опорно-приводного устройства (фиг. 4), а его положение определяется загрузкой и скоростью движения транспортного средства. Возможен и промежуточный режим движения (например, движение по мели).

Для случаев движения, когда сопротивление движению велико (L_оп<L_сп), упор 25, установленный в верхней части крышек 19, стопорится ограничителем 26, установленным на борту транспортного средства 6, а режим перекатывания движителя автоматически переходит в режим качения. В этом случае опорно-приводное устройство работает как передача с внутренним зацеплением.

Однако и в этом случае вертикальная нагрузка транспортного средства создает рычаг с плечом А (фиг. 3) и таким образом компенсирует часть крутящего момента М, подводимого к опорно-приводному устройству.

Изобретение позволяет повысить общий КПД движителя в среднем на 17-20% который можно подсчитать по формуле η η_б ˙ η_х, используя методику расчета (4), за счет уменьшения величины коэффициента буксования δ 1- , определяющего потери мощности на буксование (δ коэффициент буксования), путем применения опорно-приводного устройства, вызывающего перекатывание движителя.

Обвод хорошо копирует рельеф местности, что совместно с эффектом перекатывания движителя обеспечивает высокие тяговосцепные качества, а применение накладок на опорных рычагах обеспечивает поперечную жесткость обвода движителя. При движении по воде они выполняют роль гребных лопаток. Это делает транспортное средство практически универсальным с точки зрения проходимости.

Перечисленные свойства движителя транспортного средства обеспечивают высокую проходимость при минимальных затратах мощности на движение, что определяет их высокую экономичность и эффективность при выполнении работ в труднодоступных местностях. Движитель может быть использован также на специализированных судах.

Осуществление движения за счет эффекта перекатывания позволяет значительно уменьшить отрицательные воздействия на поверхность движения (почву), что с экологической точки зрения очень важно.

Изобретение относится к движителям высокой проходимости, в частности, к колесам транспортных средств. Сущность изобретения: движитель транспортного средства содержит опорно-приводное устройство 2, выполненное в виде цилиндрического корпуса, на внутренней части которого установлен зубчатый механизм с внутренним зацеплением, связанный с приводным валом. К наружной поверхности корпуса опорно-приводного устройства 2 крепится через шарнирно-рычажный механизм 3 обвод 1, состоящий из вогнутых упругих элементов 8, связанных между собой проушинами 9 и пальцами 10. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ДВИЖИТЕЛЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий опорно-приводное устройство, связанное с обводом и выполненное в виде цилиндрического корпуса с боковыми крышками, с установленной по его внутреннему периметру шестерней с внутренним зацеплением и приводной шестерней, установленной на приводном валу, поддерживающим корпус транспортного средства, отличающийся тем, что обвод выполнен из секционных опорных элементов, расположенных по окружности и образующих сплошную беговую дорожку, при этом опорные элементы связаны с опорно-приводным устройством шарнирно-рычажными механизмами с управляющим элементом, который выполнен в виде треугольника, две вершины которого соединены наклонными рычагами с соседними опорными элементами обвода, а третья через резистивный рычаг с корпусом опорно-приводного устройства. 2. Движитель по п.1, отличающийся тем, что корпус опорно-приводного устройства снабжен упором, установленным на его боковой крышке, обращенной к борту транспортного средства с возможностью взаимодействия с ограничителем-захватом, установленным на корпусе транспортного средства.