КОЛЕСНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2002 года по МПК B62D61/12 

Изобретение относится к транспортным средствам, предназначенным для работы в условиях бездорожья, например планетоходам.

Известно множество конструкций колесных транспортных средств с ориентированной в поперечном направлении рычажной подвеской колес. В качестве типовых примеров подобных подвесок можно привести конструкцию рычажных трапециевидных подвесок колес легковых автомобилей, например автомобилей "Москвич", семейства автомобилей ВАЗ и другие [1] .

Недостатком этих автомобилей является существенное ограничение профильной и опорной проходимости, вызванное в том числе и наличием рычажных направляющих механизмов в зоне дорожного просвета, которые могут являться причиной застревания транспортного средства.

Известно колесное транспортное средство, в котором с целью увеличения опорной и профильной проходимости колеса правого и левого бортов установлены на поперечной балансирной подвеске, а сами колеса занимают большую часть ширины транспортного средства. Это, например, шасси сочлененного транспортного средства, разработанное по патенту России [2] .

Недостатком этого транспортного средства является избыточный вес колес, который не может быть оправдан требованиями опорной проходимости, неудобство размещения полезного груза, перегрузки приводов колес, обусловленные переменными значениями радиуса качения колес в зависимости от положения точки контакта с грунтом по ширине колеса.

Известны колесные транспортные средства, в которых с целью увеличения опорной и профильной проходимости движитель, кроме постоянно используемых колесных осей имеет колесные оси, имеющие два положения - опущенное (рабочее) и поднятое. Это бронеавтомобили "Panar" EBR [3] и БРДМ-2 [4] . Установка поднимающихся колес увеличивает продольную опорную и профильную проходимость, но не улучшает поперечную профильную проходимость.

Известно колесное транспортное средство, содержащее приводные колеса, поперечную рычажную параллелограммную подвеску всех мостов. Это горное шасси "Сакартвело" [5] .

Недостатком такой конструкции с точки зрения проходимости является уменьшение горизонтальной проекции колеи шасси при его поперечной стабилизации на склоне и высокое расположение центра масс шасси.

Известны колесные транспортные средства, устойчивость которых повышена за счет уменьшения высоты расположения центра масс машины. Это низкоклиренсные колесные тракторы повышенной устойчивости МТЗ-82Н и Т-40АН [6] . Низкий клиренс этих тракторов ограничивает их проходимость.

Известны транспортные средства, в которых профильная проходимость увеличена за счет применения механизма поперечной стабилизации и поперечной трапециевидной подвески колес, нижние рычаги которой жестко связаны между собой. Это крутосклонные трактора Т-50К и MTЗ-82K [6] . Необходимость предотвращения застревания не позволяет расположить направляющий механизм подвески ниже уровня верхней части колес. К сожалению такое решение приводит к увеличению высоты расположения центра масс и уменьшению устойчивости транспортного средства. Крутосклонный трактор МТЗ-82К, характеризуемый наличием поперечной рычажной подвески, расположенной по всей ширине дорожного просвета, принят в качестве прототипа.

Сущность изобретения заключается в том, что увеличение опорной и профильной проходимости транспортного средства, его поперечной и продольной устойчивости обеспечивается установкой на нижних рычагах подвески катков, которые защищают нижние рычаги направляющего механизма подвески от удара или упирания о препятствия. Приводы катков позволяют преодолевать препятствия, встречающиеся практически по всей ширине дорожного просвета и превышающие высоту оси опорного катка. С целью уменьшения ударных нагрузок на тяговом приводе при одновременном наезде на препятствия катками и приводными колесами, а также для обеспечения равномерности тягового усилия, реализуемого одновременно приводными колесами и катками, катки соединены кинематическими передачами с соответствующими колесами с передаточным отношением
,
где D - диаметр приводного колеса; d - диаметр катка, k - допустимый коэффициент буксования. Для обеспечения удовлетворительных условий работы транспортного средства необходимо, чтобы k находился в пределах 1±0,2. Выполнение соотношения (1) исключает неравномерность нагрузки тяговых приводов колес и опорно-тяговых катков. Это позволяет сохранять поступательную скорость движения транспортного средства независимо от того, каким опорным элементом - колесом или катком - взаимодействует транспортное средство с грунтом. Установка нижних рычагов направляющих механизмов подвесок внутри катков исключает непосредственное соприкосновение рычагов направляющих механизмов подвески колес с препятствиями.

Жесткое соединение между собой верхних рычагов направляющих механизмов подвесок при отсутствии жесткого соединения их нижних рычагов с установленными на них катками предотвращает соприкосновение рамы транспортного средства с препятствиями, обеспечивает постоянство необходимого дорожного просвета. Это позволяет свести зону дорожного просвета до минимума, т. е. влияние неподвижных элементов корпуса и подвески на проходимость минимально. В случае же наезда транспортным средством на относительно высокое препятствие, это не вызовет застревания. Жесткое соединение верхних рычагов направляющих механизмов позволяет симметрично установить на них жесткую платформу или контейнер с полезной нагрузкой, габарит которого ограничивается по ширине общим габаритом машины. Увеличение поперечной и продольной устойчивости достигается уменьшением высоты расположения полезной нагрузки.

Высота расположения общего центра масс транспортного средства уменьшается за счет уменьшения высоты дорожного просвета, что, соответственно, приводит к уменьшению высоты расположения полезной нагрузки. На оси вращения верхних рычагов подвесок относительно рамы транспортного средства установлен исполнительный привод механизма поперечной стабилизации, позволяющий управлять положением объединенных в одну балку верхних рычагов подвески, поворачивающихся относительно рамы транспортного средства. Это позволяет удерживать положение центра масс транспортного средства при движении по неровностям в положении близком к среднему между вертикальными составляющими нормальных реакций приводных колес противоположных бортов. В свою очередь это сохраняет устойчивость транспортного средства при езде по препятствиям и обеспечивает относительно равномерное распределение нагрузки по колесам.

На фиг. 1 приведен общий вид заявленного транспортного средства. На фиг. 2 показана кинематическая схема поперечной рычажной подвески колес, нижние рычаги направляющих механизмов которой установлены внутри катков, на фиг. 3 показана соответствующая конструктивная схема. На фиг. 4 показана кинематическая схема поперечной рычажной подвески колес, нижние рычаги направляющих механизмов которой установлены внутри катков, а верхние рычаги направляющих механизмов подвесок колес противоположных бортов жестко соединены между собой и выполнены в виде элементов, несущих полезную нагрузку, на фиг. 5 показана соответствующая конструктивная схема. Фиг. 6 иллюстрирует адаптацию заявленного транспортного средства к сложной поверхности с исключением возможности застревания. На фиг. 7 изображен план скоростей приводного колеса и катка при их одновременном контакте с грунтом. На фиг. 8 показано смещение центра масс транспортного средства при работе механизма поперечной стабилизации. Фиг. 9 изображает положение заявленного транспортного средства, при котором тяговое усилие реализуется одновременно приводными колесами и катками. На фиг. 10 показана кинематическая схема передачи вращения от привода колеса к катку.

Устройство состоит из рамы 1, элементов 2, несущих полезную нагрузку 3, приводных колес 4, верхних рычагов 5 направляющего механизма поперечной подвески, нижних рычагов 6 направляющего механизма поперечной подвески, катков 7, привода 8 механизма поперечной стабилизации, приводов 9 колес, карданных передач 10, редукторов катков 11.

Устройство работает следующим образом. При движении транспортного средства по горизонтальной поверхности вращающиеся приводные колеса 4 реализуют необходимое тяговое усилие. При движении по поверхности сложного рельефа (фиг. 6, 8, 9), т. е. имеющей уклон в какую-либо сторону по отношению к направлению движения транспортного средства, эскарпы, контрэскарпы, впадины и отдельные выступающие препятствия, тяговое усилие транспортного средства реализуется как вращающимися приводными колесами 4, так и катками 7, имеющими приводы. Привод катка осуществляется путем передачи вращения от привода колеса 9 через карданную передачу 10 и редуктор катка 11 на каток 7 (фиг. 10).

Привод 8 механизма поперечной стабилизации смещает центр масс транспортного средства в сторону среднего положения между вертикальными составляющими нормальных реакций P₁ и Р₂ приводных колес 4 противоположных бортов на величину Δ (фиг. 2, 3, 8). Поперечные рычажные подвески, не имеющие механизмов поперечной стабилизации, трансформируются в поперечном направлении пассивно и принимают положение, обеспечивающее однозначную адаптацию транспортного средства к местности и равномерное распределение нормальных реакций между приводными колесами 4 (фиг. 4, 5, 6).

Испытания опытного образца транспортного средства заявленного устройства подтвердили ожидаемые показатели его проходимости и устойчивости.

Литература
1. Боровский Б. Е. , Попов М. Д. Водителю 2-го и 1-го класса. Лениздат, 1970.

2. Патент России N 2019463, 1990. Сочлененное транспортное средство и способ изменения направления движения транспортного средства.

3. М. Г. Нерсесян, Ю. В. Каменцева. Бронетанковая техника армий капиталистических государств. Издательство МО СССР, М. , 1964.

4. Боевые колесные машины. Под общей редакцией В. И. Медведкова. М. , 1971.

5. Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1992, N 8.

6. П. A. Амельченко, И. П. Ксеневич. Колесные тракторы для работы на склонах. М. : Машиностроение, 1978 (прототип).

Изобретение относится к транспортным средствам, предназначенным для работы в условиях бездорожья, например планетоходам. Технический результат изобретения: увеличение опорной и профильной проходимости транспортного средства, его поперечной и продольной устойчивости. Достижение заявленного технического результата обеспечивается наличием у предложенного колесного транспортного средства катков, установленных на элементах подвески. При этом катки соединены с ведущими колесами кинематической передачей. Транспортное средство снабжено механизмом поперечной стабилизации для повышения проходимости на склонах. 6 з. п. ф-лы, 10 ил.

1. Колесное транспортное средство, содержащее раму, элементы, несущие полезную нагрузку, приводные колеса, поперечную рычажную подвеску колес с верхними и нижними рычагами направляющего механизма подвески, механизм поперечной стабилизации, отличающееся тем, что на нижних рычагах направляющих механизмов подвески колес установлены катки. 2. Колесное транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что катки имеют приводы. 3. Колесное транспортное средство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что опорные катки соединены с соответствующими приводными колесами кинематическими передачами с передаточным отношением

где D - диаметр приводного колеса;
d - диаметр катка;
k - допустимый коэффициент буксования или юза катка. 4. Колесное транспортное средство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что рычаги направляющих механизмов подвески установлены внутри катков. 5. Колесное транспортное средство по пп. 1 - 4, отличающееся тем, что верхние рычаги направляющих механизмов подвесок колес противоположных бортов жестко соединены между собой. 6. Колесное транспортное средство по пп. 1 - 5, отличающееся тем, что механизм поперечной стабилизации выполнен в виде привода, установленного на оси вращения верхних рычагов подвесок относительно рамы транспортного средства. 7. Колесное транспортное средство по пп. 1 - 6, отличающееся тем, что верхние рычаги направляющих механизмов подвески выполнены в виде элементов, несущих полезную нагрузку.