ШАГАЮЩАЯ ОПОРА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕННОЙ ПРОХОДИМОСТИ Российский патент 2003 года по МПК B62D57/32 

Изобретение относится к шагающим транспортным средствам повышенной проходимости и может быть использовано в самоходных многоопорных транспортных средствах с шагающими движителями.

Известны шагающие опоры для многоопорных самоходных машин и для транспортных средств повышенной проходимости, выполненные в виде шагающей опоры, содержащей несущий корпус, на котором с каждого борта установлены шагающие движители в виде шарнирных четырехзвенников лямбдаобразного типа, снабженные общим башмаком, а также силовой привод и самоблокирующийся межосевой дифференциал (Патент РФ 2063353, М.кл. В 62 D 57/032, 1996 г.).

Недостатками данных шагающих опор являются компоновочная схема с межбортовой дифференциальной связью, не обеспечивающая возможность плавного регулирования радиуса поворота, и невысокая профильная проходимость, обусловленная использованием простейших шагающих движителей лямбдаобразного типа с жесткой траекторией опорной точки.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является устройство в виде шагающей опоры для транспортных средств повышенной проходимости. Шагающая опора содержит несущий корпус, на котором с каждого борта установлены по два шагающих движителя, выполненных в виде шарнирных четырехзвенников лямбдаобразного типа и снабженных башмаками, а также силовой привод, кинематически связанный с кривошипами шагающих движителей (Патент РФ 2063354, М.кл. В 62 D 57/032, 1996 г.).

Недостатками данной шагающей опоры являются невысокая маневренность шагающей опоры из-за бортового способа поворота с фиксированными радиусами, а также невысокая профильная проходимость, обусловленная использованием простейших шагающих движителей лямбдаобразного типа с жесткой траекторией опорной точки и сравнительно небольшой высотой подъема башмака в фазе переноса.

Данная шагающая опора имеет сравнительно невысокий технический уровень, что обусловлено кинематической схемой силового привода шагающих движителей, который не обеспечивает бесступенчатого регулирования радиуса поворота, вследствие чего имеет место невысокая маневренность шагающей опоры. Наличие у известной шагающей опоры, предназначенной для движения по сравнительно ровному грунту, жесткой траектории опорных точек со сравнительно невысокой высотой башмаков в фазе переноса, снижает ее возможности по профильной проходимости и адаптации к неровностям грунта и не позволяет ей эффективно работать в зоне завалов и других подобных условиях.

В этой связи важнейшей задачей является создание многофункциональной компоновочной схемы с бесступенчатым регулированием радиуса поворота и возможностью изменения высоты подъема башмаков в фазе переноса, на базе нового бортового механизма адаптации и поворота, посредством управления траекторией опорных точек шагающих движителей, с принципиально новым рабочим циклом шагающих движителей при прямолинейном движении и повороте на основе моделируемого управления, обеспечивающим регулирование длины и высоты шага шагающих движителей при движении шагающей опоры, что позволяет получить высокую профильную проходимость и улучшить маневренность, тем самым повышаются эксплутационные возможности транспортного средства.

Техническим результатом заявленной конструкции шагающей опоры является создание многофункциональной компоновочной схемы с бесступенчатым регулированием радиуса поворота и возможностью изменения высоты подъема башмаков шагающего движителя в фазе переноса на базе нового бортового механизма адаптации и поворота шагающей опоры, с принципиально новым рабочим циклом шагающих движителей при прямолинейном движении и повороте на основе системы управления опорными точками шагающих движителей при движении шагающей опоры, что значительно повышает профильную проходимость шагающей опоры и обеспечивает улучшение ее маневренности, тем самым значительно улучшаются эксплутационные характеристики шагающей опоры.

Указанный технический результат достигается тем, что шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости, содержащая корпус с побортно установленными на нем шагающими движителями, выполненными в виде плоских шарнирных четырехзвенников лямбдаобразного типа, расположенных в вертикальной плоскости, содержащих криволинейные опоры, снабженные башмаками, шарнирно связанные с кривошипами и с качающимися рычагами, свободные концы которых соединены с корпусом, а также силовой привод, кинематически связанный с шагающими движителями, содержит шагающие движители с моделируемой траекторией шага, расположенные попарно с внешней и внутренней стороны несущих балок правого и левого бортов корпуса шагающей опоры, со сдвигом по фазе на полоборота кривошипа шагающих движителей, и снабженные бортовыми механизмами адаптации и поворота шагающей опоры, выполненными в виде поворотной коленчатой оси, общей для каждой пары шагающих движителей, расположенной на несущей балке перпендикулярно плоскости шарнирных четырехзвенников, при этом оси подвеса качающихся рычагов шагающих движителей шарнирно закреплены на поворотной коленчатой оси, и обеспечивающими управление траекторией опорных точек шагающих движителей и регулирование длины и высоты моделируемого шага путем поворота коленчатой оси и симметричного смещения положения осей подвеса качающихся рычагов каждой пары шагающих движителей, посредством силового гидроцилиндра бортового механизма адаптации и поворота, соединенного рычагом с коленчатой осью.

Создание принципиально новой многофункциональной компоновочной схемы, содержащей шагающие движители с моделируемой траекторией шага на базе нового бортового механизма адаптации и поворота с принципиально новым рабочим циклом шагающих движителей при прямолинейном движении и повороте, на основе моделируемого управления движением опорных точек шагающих движителей, что обеспечивает бесступенчатое изменение бортовых скоростей в широких пределах, путем изменения положения точек крепления качающих рычагов на корпусе шагающей опоры и позволяет реализовать новый рабочий цикл с побортно изменяемой длиной шага шагающих движителей при повороте, что значительно улучшает маневренность шагающей опоры.

Введение в шагающую опору шагающих движителей с изменяемой геометрией шарнирного четырехзвенника позволило создать кинематическую схему привода с симметричным смещением положения осей подвеса качающихся рычагов, что обеспечивает высокую профильную проходимость шагающей опоры.

Введение в шагающую опору силовых гидроцилиндров бортовых механизмов адаптации и поворота шагающих опор обеспечивает дополнительную связь опорных точек шагающих движителей и корпуса шагающей опоры, что позволяет организовать систему горизонтирования корпуса транспортного средства.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид шагающей опоры; на фиг.2 - вид ее в плане; на фиг.3 - схема управления траекторией опорных точек шагающих движителей.

Шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости содержит корпус 1 с побортно установленными на нем шагающими движителями 2 (фиг.1 и 2).

Шагающие движители 2 выполнены в виде плоских шарнирных четырехзвенников лямбдаобразного типа, расположенных в вертикальной плоскости и содержащих криволинейные опоры 3, снабженные башмаками 4, шарнирно связанные с кривошипами 5 и с качающимися рычагами 6, свободные концы которых соединены с корпусом 1. На корпусе 1 также установлен силовой привод 7, выполненный, например, в виде тяговых электродвигателей 8 и бортовых редукторов 9, кинематически связанный с шагающими движителями 2. Для регулирования длины и высоты шага шагающие движители 2 имеют моделируемую траекторию шага, осуществляемую путем изменяемой геометрии шарнирного четырехзвенника.

Введение в шагающую опору шагающих движителей с моделированной траекторией обеспечивает высокую профильную проходимость шагающей опоры.

Шагающие движители 2 с моделируемой траекторией шага расположены попарно с внешней и внутренней стороны несущих балок 10 правого и левого бортов корпуса 1 шагающей опоры. Для чередования опорной фазы и фазы переноса кривошипы 5 шагающих движителей 2 установлены со сдвигом по фазе на полоборота. Это обеспечивает устойчивость шагающей опоры.

Для обеспечения поворота и адаптации шагающей опоры к неровностям грунта шагающие движители 2 снабжены бортовыми механизмами адаптации и поворота 11 шагающей опоры.

Бортовые механизмы адаптации и поворота 11 на основе моделируемого управления движением опорных точек шагающих движителей 2 обеспечивают бесступенчатое изменение бортовых скоростей в широких пределах, что позволяет реализовать новый рабочий цикл с побортно изменяемой длиной шага шагающих движителей 2 при повороте. Это значительно улучшает маневренность шагающей опоры.

Бортовые механизмы адаптации и поворота 11 выполнены в виде поворотной коленчатой оси 12, общей для каждой пары шагающих движителей 2, расположенной на несущей балке 10 перпендикулярно плоскости шарнирных четырехзвенников. При этом оси подвеса 13 качающихся рычагов 6 шагающих движителей 2 шарнирно закреплены на поворотной коленчатой оси 12. Для возможности осуществления поворота коленчатой оси 12 и симметричного смещения положения осей подвеса 13 качающихся рычагов 6 каждой пары шагающих движителей 2, бортовые механизмы адаптации и поворота 11 включают в себя силовой гидроцилиндр 14, установленный на несущих балках 10 и соединенный рычагом 15 с коленчатой осью 12. Путем поворота коленчатой оси 12 и симметричного смещения положения осей подвеса 13 качающихся рычагов 6 каждой пары шагающих движителей 2 осуществляется управление траекторией опорных точек шагающих движителей 2 и регулирование длины и высоты моделируемого шага (фиг.3). В результате повышается профильная проходимость шагающей опоры.

Силовые гидроцилиндры 14 бортовых механизмов адаптации и поворота 11, кроме того, образуют совместно с криволинейными опорами 3 и качающими рычагами 6 шагающих движителей 2 систему горизонтирования корпуса 1, обеспечивающую возможность установки на шагающую опору мощного погрузочного оборудования.

Шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости работает следующим образом. В момент начала движения крутящий момент от тягового электродвигателя 8 силового привода 7 шагающей опоры через бортовые редукторы 9 подается на кривошипы 5 шагающих движителей 2 (фиг.1 и 2). Кривошипы 5 шагающих движителей 2 начинают вращаться и приводят в движение криволинейные опоры 3 и качающиеся рычаги 6, тем самым осуществляя движение шагающих движителей 2. Поскольку как минимум один из каждой пары шагающих движителей 2 находится в опоре на грунт, то за счет взаимодействия башмаков 4 указанных шагающих движителей 2 с грунтом шагающая опора начинает движение.

При движении шагающей опоры шагающие движители 2 последовательно совершают рабочий цикл, включающий фазу опоры на грунт и фазу переноса. Полный рабочий цикл (шаг) осуществляется за один оборот кривошипа 5 шагающего движителя 2.

При прямолинейном движении шагающей опоры шагающие движители 2 правого и левого борта совершают одинаковый рабочий цикл. При движении шагающей опоры по сравнительно ровной поверхности оси подвеса 13 качающихся рычагов 6 шагающих движителей 2 правого и левого борта, благодаря соответствующему положению поворотной коленчатой оси 12 бортового механизма адаптации и поворота 11, занимают положение, при котором опорные точки шагающих движителей 2 движутся по траектории ABCD (фиг.3). Половину цикла работы каждой пары шагающих движителей 2 в этом случае можно подразделить на следующие три основные стадии:
- первый шагающий движитель 2 каждой пары шагающих движителей находится в фазе опоры на грунт в начале рабочего участка ABCD траектории опорной точки, второй - в конце фазы опоры на грунт в точке С траектории и совместно с первым шагающим движителем 2 осуществляет рабочий ход;
- первый шагающий движитель продолжает находиться в фазе опоры на грунт (участок ABCD траектории), достигает точку В и продолжает осуществлять рабочий ход, второй - проходит точку D траектории и начинает фазу переноса (участок DA траектории);
- первый шагающий движитель находится в фазе опоры на грунт и его опорная точка приближается к точке С траектории, второй - завершает фазу переноса, проходит точку А траектории, входит в зацепление с грунтом и начинает осуществлять вместе с первым шагающим движителем рабочий ход.

После достижения опорной точки второго шагающего движителя 2 точки А траектории начинается вторая половина рабочего цикла, аналогичная первой. При этом первый шагающий движитель 2 каждой пары шагающих движителей 2 меняется местом со вторым. После завершения полного рабочего цикла он повторяется.

Указанный рабочий цикл обеспечивает максимальную длину шага и, соответственно, максимальную скорость передвижения. Высота шага H₁ (фиг.3) в этом режиме сравнительно невелика. При этом энергозатраты на подъем корпуса 1 шагающей опоры в каждом цикле (шаге) движения минимальны. С другой стороны небольшая высота шага обуславливает низкую профильную проходимость.

При прямолинейном движении шагающей опоры в маршевом режиме по поверхности со значительными неровностями оператор транспортного средства, для моделирования траектории опорных точек, посредством силовых гидроцилиндров 14 бортовых механизмов адаптации и поворота 11 поворачивает рычагами 15 коленчатые оси 12 бортовых механизмов адаптации и поворота 11 и изменяет (уменьшает высоту), тем самым, положение осей подвеса 13 качающихся рычагов 6 шагающих движителей 2 обоих бортов. Это приводит к видоизменению траектории движения опорных точек шагающих движителей, увеличивает высоту шага и позволяет моделировать шаг в зависимости от условий движения шагающей опоры. Половину цикла работы каждой пары шагающих движителей 2 в этом случае можно подразделить на следующие три основные стадии:
- первый шагающий движитель 2 каждой пары шагающих движителей находится в фазе опоры на грунт в начале рабочего участка A^'B^'C^'D^' траектории опорной точки, второй - в конце фазы опоры на грунт в точке С^' траектории и совместно с первым шагающим движителем 2 осуществляет рабочий ход;
- первый шагающий движитель продолжает находиться в фазе опоры на грунт (участок A^'B^'C^'D^' траектории), достигает точку В^' и продолжает осуществлять рабочий ход, второй проходит точку D^' траектории и начинает фазу переноса (участок D^'A^' траектории);
- первый шагающий движитель находится в фазе опоры на грунт и его опорная точка приближается к точке С^' траектории, второй - завершает фазу переноса, проходит точку А^' траектории, входит в зацепление с грунтом и начинает осуществлять вместе с первым шагающим движителем рабочий ход.

После достижения опорной точки второго шагающего движителя 2 точки А^' траектории начинается вторая половина рабочего цикла, аналогичная первой. При этом первый шагающий движитель 2 каждой пары шагающих движителей 2 меняется местом со вторым. После завершения полного рабочего цикла он повторяется.

Указанный рабочий цикл обеспечивает меньшую скорость передвижения. Высота шага H₂ (фиг.3) при этом увеличивается. С другой стороны имеют место повышенные энергозатраты на подъем корпуса 1 шагающей опоры в каждом цикле (шаге) движения. Поэтому использовать этот режим при движении по сравнительно ровной поверхности нецелесообразно. Увеличенная высота шага обуславливает высокую профильную проходимость.

При осуществлении поворота, например влево, оператор транспортного средства поворотом коленчатой оси 12 посредством силового гидроцилиндра 14 механизма адаптации и поворота 11 шагающей опоры уменьшает высоту осей повеса 13 качающихся рычагов 6 только левого (отстающего) борта. Это приводит к уменьшению длины шага А'В' шагающих движителей 2 указанного борта. В результате скорость движения отстающего борта уменьшается. Поскольку скорость противоположного (забегающего) борта шагающей опоры при этом не изменяется, то транспортное средство начинает двигаться, криволинейно осуществляя поворот.

Таким образом, механизмы адаптации и поворота 11 шагающей опоры позволяет оператору управлять траекторией опорных точек шагающих движителей 2, регулировать высоту шага в зависимости от условий движения и бесступенчато изменять радиус поворота шагающей опоры в широких пределах. Это существенно повышает маневренность транспортного средства и дает ему возможность работать в условиях сильно неорганизованной поверхности.

Механизмы адаптации и поворота 11 шагающей опоры позволяют совместно с криволинейными опорами 3 и качающими рычагами 6 шагающих движителей 2 организовать систему горизонтирования корпуса 1. При неработающем силовом приводе 7 горизонтальность корпуса 1 достигается путем индивидуального поворота коленчатых осей 12 каждой пары шагающих движителей 2 посредством силового гидроцилиндра 14. Это позволяет варьировать высоту шагающего движителя 2, например, для точки K траектории в пределах Н₃ (фиг.3), чем достигается горизонтальная установка корпуса 1 на грунте.

Возможность горизонтальной установки корпуса 1 шагающей опоры позволяет устанавливать на шагающую опору мощное погрузочное оборудование и дает ей возможность работать в условиях большого уклона местности.

Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости предназначена для применения в транспортных средствах, работающих в сложных условиях, причем новая многофункциональная компоновочная схема с моделируемой траекторией шага и принципиально новым рабочим циклом шагающих движителей при прямолинейном движении и повороте на базе впервые разработанного механизма адаптации и поворота с возможностью выполнения функций системы горизонтирования корпуса обеспечивает бесступенчатое изменение радиуса поворота и регулирование длины и высоты шага, что значительно улучшает маневренность и функциональные возможности шагающей опоры и повышает ее профильную проходимость;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений и способов применения;
шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости, воплощенная в заявленном изобретении, при его осуществлении способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Изобретение относится к шагающим транспортным средствам повышенной проходимости и может быть использовано в самоходных многоопорных транспортных средствах с шагающими движителями. Шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости содержит корпус, шагающие движители, силовой привод и несущие балки, на которых попарно установлены шагающие движители. Шагающие движители снабжены бортовыми механизмами адаптации и поворота шагающей опоры. Бортовые механизмы адаптации и поворота выполнены в виде поворотной коленчатой оси, общей для каждой пары шагающих движителей, расположенной на несущей балке перпендикулярно плоскости шарнирных четырехзвенников. Оси подвеса качающихся рычагов шагающих движителей шарнирно закреплены на поворотной коленчатой оси. Бортовые механизмы адаптации и поворота включают в себя силовой гидроцилиндр, установленный на несущих балках и соединенный рычагом с коленчатой осью. Техническим результатом заявленной конструкции шагающей опоры является создание многофункциональной компоновочной схемы с бесступенчатым регулированием радиуса поворота и возможностью изменения высоты подъема башмаков шагающего движителя в фазе переноса на базе нового бортового механизма адаптации и поворота шагающей опоры, с принципиально новым рабочим циклом шагающих движителей при прямолинейном движении и повороте на основе системы управления опорными точками шагающих движителей при движении шагающей опоры, что значительно повышает профильную проходимость шагающей опоры и обеспечивает улучшение ее маневренности, тем самым значительно улучшаются эксплуатационные характеристики шагающей опоры. 3 ил.

Шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости, содержащая корпус с побортно установленными на нем шагающими движителями, выполненными в виде плоских шарнирных четырехзвенников лямбдаобразного типа, расположенных в вертикальной плоскости, содержащих криволинейные опоры, снабженные башмаками, шарнирно связанные с кривошипами и с качающимися рычагами, свободные концы которых соединены с корпусом, а также силовой привод, кинематически связанный с шагающими движителями, отличающаяся тем, что шагающие движители имеют моделируемую траекторию шага, расположены попарно с внешней и внутренней стороны несущих балок правого и левого бортов корпуса шагающей опоры со сдвигом по фазе на пол-оборота кривошипа шагающих движителей и снабжены бортовыми механизмами адаптации и поворота шагающей опоры, выполненными в виде поворотной коленчатой оси, общей для каждой пары шагающих движителей, расположенной на несущей балке перпендикулярно плоскости шарнирных четырехзвенников, при этом оси подвеса качающихся рычагов шагающих движителей шарнирно закреплены на поворотной коленчатой оси, и обеспечивающими управление траекторией опорных точек шагающих движителей и регулирование длины и высоты моделируемого шага путем поворота коленчатой оси и симметричного смещения положения осей подвеса качающихся рычагов каждой пары шагающих движителей посредством силового гидроцилиндра бортового механизма адаптации и поворота, соединенного рычагом с коленчатой осью.