ШАГАЮЩЕЕ КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1995 года по МПК B62D57/28 

Изобретение относится к движителям повышенной проходимости и может быть применено на транспортных устройствах.

Известно шагающее колесо транспортного средства (авт. св. СССР N 703366, кл. В 60 В 19/00, 1979), содержащее поворотно установленный на неподвижной оси корпуса диск и опорные стойки, выполненные в виде гидроцилиндров, соединенных каналами с распределителем давления текучей среды, гидроцилиндры установлены на поворотных пружинных кольцах и снабжены ограничителями поворота.

Однако в этом техническом решении требуется сложная система гидроизоляции, сложная система очистки штоков гидроцилиндров от грязи, есть большая зависимость гидравлических характеристик от параметров окружающей среды. Наличие, кроме того, двух независимых приводов движения стоек вместе с диском и перемещения стоек относительно диска существенно усложняет конструкцию.

Наиболее близким к предлагаемому является шагающее колесо транспортного средства (авт. св. СССР N 1579796, кл. В 60 В 19/00, 1990), содержащее корпус, установленный с возможностью вращения приводом на оси, закрепленной на корпусе транспортного средства, опорные стойки, закрепленные на валах, установленных в корпусе в диаметрально противоположных направлениях, и механизм поворота стоек относительно корпуса.

Недостаток этого технического решения состоит в том, что за счет отсутствия малых угловых отклонений от положения устойчивого равновесия опорных стоек вследствие того, что механизм поворота стоек относительно корпуса обеспечивает перемещение стоек через положение неустойчивого равновесия и со скоростями значительно большими, чем скорости стоек в положениях, близких к устойчивому равновесию фазе опоры, шагающее колесо обладает большой инертностью, что увеличивает энергозатраты, имеет пиковые нагрузки, за счет пикового изменения приведенного к оси вращения момента инерции, что усложняет конструкцию.

Отмеченные выше недостатки устраняются предлагаемым техническим решением, заключающимся в том, что в шагающем колесе транспортного средства, содержащем корпус, установленный с возможностью вращения приводом на оси, закрепленной на корпусе транспортного средства, опорные стойки, закрепленные на валах, установленных в корпусе в диаметрально противоположных направлениях, и механизм поворота стоек относительно корпуса, механизм поворота стоек образован некруглым зубчатым колесом, установленным неподвижно на указанной оси и зацепленным с некруглыми шестернями, установленными на промежуточных осях и связанных через цилиндрические зубчатые передачи с валами, несущими опорные стойки.

На фиг. 1 изображено шагающее колесо транспортного средства, общий вид; на фиг. 2 кинематическая схема шагающего колеса транспортного средства.

Шагающее колесо транспортного средства состоит из корпуса 1, установленного с возможностью поворота относительно неподвижной оси 2, соединенной с корпусом шасси транспортного средства 3. Внутри неподвижной оси 2 проходит вращающийся вал 4, соединенный одним концом с корпусом 1, а другим с источником вращения. В корпусе 1 установлены в диаметрально противоположных направлениях ведомые оси 5, на которых расположены опорные стойки 6. На ведомых осях 5 смонтированы шестерни 7, взаимодействующие с зубчатыми колесами 8, установленными на промежуточных осях 9. На промежуточных осях 9 установлены также некруглые шестерни 10, взаимодействующие с некруглым зубчатым колесом 11, жестко соединенным с неподвижной осью 2. При этом промежуточные оси 9 устанавливаются в диаметрально противоположных направлениях и совпадают по расположению с ведомыми осями 5, тем самым обеспечивая точное ориентирование некруглых зубчатого колеса и шестерни.

Передаточное отношение некруглой зубчатой передачи, образуемой некруглым зубчатым колесом 11 и некруглой шестерней 10, на участке рабочего хода БВ стойки 6 при фиксированном значении межцентренного расстояния N r₁₁ + r₁₀ выбирает так, чтобы на участке траектории БВ скорость опорной точки относительно неподвижного корпуса была прямолинейной и постоянной. Это выполняется при значении радиуса шестерни 10 промежуточного вала 9 равном
r₁₀= N sin β где β угол наклона стойки 6 к горизонту в фазе опоры;
ϕ угол поворота корпуса 1 в фазе опоры, отсчитанный от вертикали;
R радиус окружности, описываемой ведомой осью 5;
l длина опорной стойки 6;
Н клиренс.

Например, возможны следующие соотношения в относительных величинах (r₁₁ и r₁₁/r₁₀).

На участке переноса выбор профилей колес определяется, например, по соотношению
π(r₁₀+r₁₁) r₁₀dϕ
Передаточное отношение зубчатой передачи, состоящей из зубчатого колеса 8, установленного на промежуточном валу 9, и шестерни 7, установленной на ведомой оси 5, равно 1, при этом зубчатая передача исключает поворот стойки 6 на 360^о вокруг корпуса 1 и вызывает малые угловые отклонения стойки 6 вокруг положения ее устойчивого равновесия.

Шагающее колесо транспортного средства работает следующим образом (фиг. 2).

Вал 4, начиная вращаться, передает вращение на корпус 1, который начинает совершать вращательное движение вокруг неподвижной оси 2. Ведомые оси 5 начинают совершать вращательное движение вместе с корпусом 1 вокруг неподвижной оси 2 и перемещают вокруг неподвижной оси 2 опорные стойки 6, осуществляя тем самым переносное движение опорных стоек 6. Промежуточные оси 9 начинают вместе с корпусом 1 совершать вращательное движение вокруг неподвижной оси 2. Некруглые шестерни 10 начинают перекатываться по некруглому зубчатому колесу 11, при этом промежуточные оси 9 приобретают вращение относительно корпуса 1. Зубчатое колесо 8, вращаясь вместе с промежуточными осями 9, передает вращение через шестерни 7 на ведомые оси 5, которые тем самым получают вращение вокруг собственной оси и поворачивают опорные стойки 6, укрепленные на них, относительно корпуса 1, создавая тем самым относительное движение опорных стоек 6.

Абсолютное движение свободных частей опорных стоек 6, как сумма переносного и относительного движений, представляет собой кривую А (фиг. 1) с прямолинейным опорным участком БВ.

Некруглые зубчатое колесо 11 и шестерни 10 обеспечивают в точке Б скорость, равную продольной скорости транспортного средства, что способствует безударному опусканию опорных стоек на грунт без продольного смятия последнего, а также постоянную, равную продольной скорости транспортного средства, скорость свободных частей опорных стоек 6 на участке траектории БВ для равномерного, без продольных колебаний, движения транспортного средства и для исключения волочения опорных стоек по грунту в точке В траектории и на участке БВ траектории. Когда одна опорная стойка 6 опускается на грунт в точке Б, другая опорная стойка 6 отрывается от грунта в точке В и цикл повторяется.

Для изменения направления движения вал 4 начинает вращаться в обратную сторону.

Использование: изобретение относится к движителям повышенной проходимости и может быть применено на транспортных устройствах. Сущность изобретения: предлагаемое шагающее колесо транспортного средства содержит поворотный корпус 1, связанный с приводом вращения (валом) 4, опорные стойки 6, установленные на осях 5 в диаметрально противоположных направлениях, закрепленных на корпусе 1, и механизм поворота стоек 6 относительно корпуса 1, выполненный в виде неподвижного некруглого зубчатого колеса 11, взаимодействующего с некруглыми шестернями 10, установленными на промежуточных осях 9 снабженных круглыми зубчатыми колесами 8 для взаимодействия с шестернями 7, установленными на ведомых осях 5, несущих опорные стойки 6, движущиеся с малыми угловыми отклонениями от положения устойчивого равновесия. Положительный эффект: упрощение конструкции при одновременном снижении энергозатрат. 2 ил.

ШАГАЮЩЕЕ КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее корпус, установленный с возможностью вращения приводом на оси, закрепленной на корпусе транспортного средства, опорные стойки, закрепленные на валах, установленных в корпусе в диаметрально противоположных направлениях, и механизм поворота стоек относительно корпуса, отличающееся тем, что механизм поворота стоек образован некруглым зубчатым колесом, установленным неподвижно на указанной оси и зацепленным с некруглыми шестернями, установленными на промежуточных осях и связанных через цилиндрические зубчатые передачи с валами, несущими опорные стойки.