ПОЛНОПРИВОДНАЯ КОЛЕСНАЯ МАШИНА Российский патент 2004 года по МПК B60K17/10 

Данное изобретение относится к самоходным колесным транспортным средствам. Оно касается полноприводных колесных машин с гидрообъемной трансмиссией.

В патентной документации приведены описания различных многоосных колесных машин с гидрообъемной трансмиссией привода колес (см. патент РФ №2141900, МПК В 60 К 17/10; международные заявки №86/04306, МПК В 60 К 17/10; 91/01899, МПК В 60 К 17/356, выданный в Финляндии патент №75308, МПК В 60 К 17/10).

В опубликованной в Великобритании заявке №2073684, МПК В 60 К 17/10 представлена полноприводная шарнирно-сочлененная колесная машина с гидрообъемной трансмиссией, состоящая из передней и задней четырехколесных тележек с балансирной подвеской неуправляемых колес, одно из которых в каждой тележке у каждого ее борта имеет непосредственный привод от гидромотора, а другое колесо имеет цепной привод от этого же гидромотора. Однако в такой колесной машине трудно обеспечить надежный подвод рабочей жидкости под давлением к гидромоторам, расположенным на задней тележке.

Более близкой по технической сущности является полноприводная многоцелевая колесная машина с гидрообъемной трансмиссией, представленная в описании к выданному в США патенту №4600069, НКИ 180-24.02, МПК B 62 D 61/10. Эта машина имеет по меньшей мере шесть неуправляемых колес, равномерно расположенных вдоль рамы по разные ее стороны, на раме впереди установлена пассажирская кабина, за кабиной поперек машины размещены двигатель и насосная станция, состоящая из согласующего редуктора и двух гидронасосов, с которыми трубопроводами соединены два аксиально-поршневых гидромотора, с одним из которых цепной передачей соединены валы привода колес, расположенных у одного борта машины, а с другим гидромотором тоже цепной передачей соединены валы привода колес, расположенных у другого борта машины. Поворот этой машины производится путем вращения колес разных бортов с разной частотой либо путем торможения колес у одного из бортов. Однако при движении машины вне дорог по слабым грунтам это может приводить к значительному повреждению растительного покрова вследствие сдвига грунта колесами.

Решаемая задача - создание экологически надежной многоцелевой полноприводной колесной машины высокой проходимости, оборудованной гидрообъемной трансмиссией привода всех колес, с обеспечением удобства монтажа и технического обслуживания гидромоторов и передаточных механизмов, расположенных в кинематических цепях между гидромоторами и колесами.

Решение этой технической задачи обеспечено тем, что полноприводная колесная машина, содержащая раму с кабиной, передние и задние управляемые колеса и расположенные посредине между ними средние колеса, имеет гидрообъемную трансмиссию для привода всех колес, состоящую из насосной станции, установленной на лонжеронах рамы, и расположенных вдоль рамы гидромоторов, каждый гидромотор закреплен на корпусе отдельного начального редуктора, имеющего цилиндрические шестерни с наружным зацеплением, из которых ведущая шестерня расположена соосно с валом гидромотора, а ведомая шестерня размещена между ведущей шестерней и лонжероном, на котором закреплен корпус редуктора, с ведомым валом начального редуктора через карданную передачу соединен ведущий вал бортового редуктора, а с ведомым валом бортового редуктора через карданную передачу соединен вал колесного редуктора, при этом начальный редуктор снабжен расположенной в его кинематической цепи зубчатой муфтой с пружинным приводом для ее размыкания и пневматическим приводом для замыкания, а ведущий вал бортового редуктора смещен от стенки лонжерона дальше ведомого вала начального редуктора и на нем установлен тормозной диск.

При такой совокупности признаков, характеризующих созданную полноприводную многоколесную машину, у которой каждое ее колесо имеет отдельный привод от отдельного гидромотора через кинематическую цепь, составленную из размещенных порознь начального, бортового и колесного редукторов, соединенных между собой карданными передачами, обеспечено удобство монтажа и технического обслуживания ее агрегатов, что повышает надежность машины. Этот технический результат получен благодаря модульному построению трансмиссии машины.

Насосная станция этой колесной машины состоит из трех аксиально-плунжерных насосов регулируемой производительности, закрепленных на корпусе согласующего редуктора, а гидрообъемная трансмиссия имеет три гидравлических контура, объединяющих каждый основной насос с двумя аксиально-поршневыми регулируемыми гидромоторами привода пары колес машины, расположенных симметрично по разные стороны рамы, при этом трансмиссия снабжена клапанами с ручным управлением, сообщающими гидравлический контур, служащий для привода средних колес машины, с гидравлическими контурами, служащими для привода передних и задних колес. Это повышает удобство управления агрегатами трансмиссии при изменении условий движения машины, в частности при ее движении по пересеченной местности.

На фигуре 1 изображена колесная машина с гидрообъемной трансмиссией, вид сбоку.

На фигуре 2 показана часть колесной машины, расположенная сзади кабины, вид сверху.

На фигуре 3 показана колесная машина в аксонометрии.

На фигуре 4 представлены в аксонометрии агрегаты гидрообъемной трансмиссии машины.

На фигуре 5 показано размещение агрегатов гидрообъемной трансмиссии на раме машины.

На фигуре 6 представлена кинематическая схема привода колеса.

На фигуре 7 дана упрощенная гидравлическая схема гидрообъемной трансмиссии машины.

Колесная машина (фигура 1) содержит раму 1, состоящую из лонжеронов 2 и 3 (фигура 2), имеющих профиль швеллера, и поперечин, соединяющих лонжероны между собой. По разные стороны рамы 1 вдоль лонжеронов 2 и 3 симметрично расположены ведущие колеса 4, 5, 6. Причем передние колеса 4 и задние колеса 6 - управляемые посредством рулевого привода 7, а посредине между этими колесами 4 и 6 расположены неуправляемые средние колеса 5. Все колеса имеют независимую торсионную подвеску на раме на поперечных рычагах 8. На раме 1 впереди установлена пассажирская кабина 9. За кабиной 9 вдоль машины размещен двигатель 10 внутреннего сгорания, закрытый капюшоном 11. Под капюшоном 11 у его задней стенки 12 расположены вентиляторы и теплообменники охлаждения рабочей жидкости гидрообъемной трансмиссии машины. Капюшон 11 снабжен металлическим каркасом, покрытым сверху съемными панелями 13 (фигура 3) для обеспечения возможности доступа к двигателю и теплообменникам для технического обслуживания. Упомянутый каркас представляет собой клетку, защищающую двигатель и теплообменники от случайных повреждений. В боковой стенке 14 капюшона 11 имеются вентиляционные окна с сетчатыми решетками 15, разделенными стойкой, на которой закреплен поручень 16. Ниже решеток 15 имеется ступенька 17, под которой для доступа к ней между передним колесом 4 и средним колесом 5 расположена лестница 18. Лестница 18 отделена от переднего колеса 4 надколесным крылом 19, а от среднего колеса 5 она отгорожена наклонно установленным щитком 20.

Сзади капюшона 11 между средними колесами 5 расположена насосная станция 21 гидрообъемной трансмиссии, состоящая из согласующего редуктора 22 (фигура 4), имеющего привод от двигателя машины через карданную передачу 23, и трех закрепленных на корпусе редуктора 22 реверсивных аксиально-плунжерных гидравлических насосов 24, 25, 26 регулируемой производительности с дистанционным электрическим управлением. Корпус согласующего редуктора 22 имеет форму узкого короба, опирающегося на верхние полки 27 (фигура 5) лонжеронов 2, 3. Насосы 24 и 25 установлены на корпусе редуктора 22 со стороны кабины 9 сзади капюшона 11. Третий насос 26 размещен посредине на обратной стороне корпуса редуктора 22. Насосы 24, 25, 26 имеют привод от входного вала редуктора 22 через зубчатые передачи, шестерни которых размещены внутри корпуса этого редуктора.

Вся насосная станция 21 укрыта кузовом-фургоном (который не показан), размещаемым на раме 1 позади капюшона 11 с обеспечением возможности доступа к насосам из кузова, что повышает удобство их обслуживания в холодное время и в дождливую погоду.

С насосами 24, 25, 26 насосной станции 21 трубопроводами 28 соединены попарно аксиально-поршневые регулируемые гидромоторы 29 и 30, 31 и 32, 33 и 34 раздельного привода колес машины, размещенные вдоль рамы 1 между ее лонжеронами 2 и 3. Гидромоторы установлены на объемных пустотелых кронштейнах 35, 36, каждый из которых выполнен в виде коробки с фланцами 37, 38 у боковых сторон, соединенными со стенкой 39 лонжерона между его верхней и нижней полками. Причем гидромоторы 31 и 32 привода средних колес 5 и гидромоторы 33 и 34 привода задних колес 6 расположены между коробками, образующими кронштейны 35, 36.

Кронштейны 35, 36 служат не только для опоры гидромоторов, но и в качестве корпуса зубчатой передачи, образующей начальный редуктор 40 (фигура 6) в приводе колеса от гидромотора. Редуктор 40 состоит из ведущей цилиндрической шестерни 41, расположенной соосно с валом гидромотора, и ведомой цилиндрической шестерни 42, размещенной между шестерней 41 и стенкой ближайшего лонжерона, на которой закреплен корпус редуктора. Ведомая шестерня 42 свободно установлена на ведомом валу 43 редуктора с возможностью соединения с ним зубчатой муфтой 44. Муфта 44 снабжена пружинным приводом для ее размыкания и пневматическим приводом для замыкания с помощью устройства 45 управления ею. С ведомым валом 43 начального редуктора 40 через карданную передачу 46 соединен ведущий вал 47 бортового редуктора 48, содержащего угловую зубчатую передачу с коническими шестернями. Причем ведущий вал 47 бортового редуктора смещен от стенки 39 лонжерона дальше ведомого вала 43 начального редуктора 40 и на нем установлен тормозной диск 49. Указанное смещение вала 47 обеспечено тем, что корпус бортового редуктора 48 со стороны ближайшего лонжерона имеет соединенный с ним трубчатый участок, внутри которого расположены подшипники ведомого вала 50 редуктора 48. С ведомым валом 50 бортового редуктора через карданную передачу 51 соединен вал колесного редуктора 52, размещенного внутри обода 53 колеса, имеющего сравнительно небольшой диаметр. На ободе 53 установлены крупные эластичные шины 54 с регулируемым давлением воздуха в них, понижаемым при движении по слабому грунту до малой величины для предотвращения повреждения почвы и повышения проходимости машины.

Гидрообъемная трансмиссия имеет три гидравлических контура 55, 56, 57 (фигура 7), объединяющих насос 24 с гидромоторами 29, 30 привода передних колес 4, насос 25 - с гидромоторами 31, 32 привода средних колес 5 и насос 26 - с гидромоторами 33, 34 привода задних колес 6. Эта гидрообъемная трансмиссия снабжена клапанами 58 и 59 с ручным дистанционным управлением, сообщающими гидравлический контур 56, служащий для привода средних колес 5 машины, с гидравлическими контурами 55 и 57, служащими для привода соответственно передних и задних управляемых колес. Подпитка гидравлических контуров рабочей жидкостью производится специальными насосами, которые не показаны.

При движении машины ее двигатель 10 через карданную передачу 23 посредством зубчатых передач согласующего редуктора 22 приводит во вращение аксиально-плунжерные гидравлические насосы 24, 25, 26, которые по трубопроводам 28 подают рабочую жидкость под высоким давлением к аксиально-поршневым гидромоторам привода колес машины. При этом от насоса 24 рабочая жидкость по гидравлическому контуру 52 поступает к гидромоторам 29 и 30 привода передних колес 4, от насоса 25 по гидравлическому контуру 53 она подается к гидромоторам 31, 32 привода средних колес 5, а от насоса 26 она поступает к гидромоторам 33, 34 привода задних колес 6.

От гидромоторов крутящий момент через цилиндрические шестерни 41, 42 с наружным зацеплением и зубчатую муфту 44 начального редуктора 40 и через карданную передачу 46 поступает на ведущий вал 47 бортового редуктора 48, содержащего угловую зубчатую передачу с коническими шестернями. От ведомого вала 50 бортового редуктора 48 крутящий момент через карданную передачу 51 и колесный редуктор 52 подводится к колесу машины.

При необходимости изменения крутящего момента на колесах машины производят с помощью микропроцессорной системы управления от бортовой ЭВМ регулирование производительности насосов 24, 25, 26, в результате чего изменяется создаваемое ими давление рабочей жидкости, подводимой к гидромоторам привода колес 4, 5, 6. При этом регулируют также рабочий объем гидромоторов.

Для выравнивания нагрузки на агрегаты и передаточные механизмы гидрообъемной трансмиссии, для обеспечения одинакового их срока службы гидравлические контуры 55, 56, 57 целесообразно соединять между собой клапанами 58, 59. Тогда во всех трех гидравлических контурах давление рабочей жидкости, создаваемое одновременно тремя насосами, становится одинаковым даже при разнице в производительности насосов, получающейся из-за неизбежной неточности в их регулировании.

На холмистой местности при подъеме машины передним ходом по крутому склону со слабым грунтом, когда уменьшается нагрузка на передние колеса из-за ее перераспределения на средние и задние колеса, возникает опасность буксования передних колес и соответственно остановки машины вследствие падения давления рабочей жидкости в гидравлических контурах. Во избежание этого перед подъемом машины гидравлический контур 55 подачи рабочей жидкости к гидромоторам привода передних колес 4 отключают от гидравлического контура 56 клапаном 58, обеспечивая сохранение силы тяги на средних и задних колесах 5, 6 в случае буксования передних колес 4. После преодоления склона холма гидравлический контур 55 опять соединяют с гидравлическим контуром 56 тем же клапаном 58 и тогда давление жидкости в нем опять уравнивается с давлением в других контурах. Аналогично поступают в случае необходимости движения машины вверх по скользкому склону задним ходом, например для выезда обратно из оврага. В этом случае на время выезда машины отключают гидравлический контур 57, служащий для привода задних колес 6, от гидравлического контура 56 клапаном 59. При движении машины по неровной местности со слабым переувлажненным грунтом, когда возможна пробуксовка любого колеса, клапанами 58, 59 разобщают все гидравлические контуры 55, 56, 57. Так же поступают на пересеченной местности перед переездом машины через рвы, канавы и траншеи.

При необходимости буксировки машины каждый гидромотор отключают зубчатой муфтой 44 от привода колеса путем прекращения подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндр устройства 45 управления этой муфтой. Тогда зубчатая муфта 44 под действием сжатой пружины устройства 45 управления ею, перемещаясь, размыкает кинематическую цепь между гидромотором и колесом.

Торможение машины при необходимости снижения ее скорости движения или остановки, а также при стоянке производят дисковыми тормозами с помощью тормозных колодок, прижимая их к тормозным дискам 49.

При работе гидрообъемной трансмиссии охлаждение рабочей жидкости производится теплообменниками, расположенными под капюшоном 11. Теплообменники обдуваются с помощью вентиляторов потоком воздуха, циркулирующим через окна в капюшоне 11, снабженные сетчатыми решетками 15.

Для обслуживания и ремонта двигателя либо вентиляторов и теплообменников гидрообъемной трансмиссии обслуживающий персонал по лестнице 18, держась за поручень 16, поднимается на ступеньку 17 и снимает верхние панели 13 капюшона 11, чем обеспечивается свободный и удобный доступ к обслуживаемым агрегатам.

Удобство технического обслуживания, ремонта или замены гидромоторов либо редукторов, расположенных на раме в кинематической цепи между гидромоторами и колесными редукторами, обеспечено тем, что они удобно расположены между лонжеронами рамы по отдельности и при необходимости легко могут быть сняты с машины после разъединения их с карданными передачами.

Созданная полноприводная колесная машина многоцелевого назначения благодаря модульному построению ее гидрообъемной трансмиссии имеет рациональную конструкцию, при которой обеспечены технологичность ее промышленного производства и удобство технического обслуживания ее агрегатов. Благодаря непрерывному и плавному подводу крутящих моментов к колесам вследствие использования гидрообъемной трансмиссии для привода всех шести колес, снабженных крупными эластичными шинами, машина способна надежно работать в условиях бездорожья по снежной целине, в песчаной, заболоченной и лесистой местности, в тундре, на лугах с переувлажненным грунтом без необратимого повреждения почвы. Она может использоваться для проведения поисковых и аварийно-спасательных работ, выполняемых силами аварийно-спасательных формирований при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, для проведения работ по ликвидации последствий разлива нефти из магистральных нефтепроводов, для доставки грузов в труднодоступные пункты назначения, для проведения геологоразведочных работ, в качестве самоходного шасси для монтажа специального оборудования при проведении работ в сложных условиях местности, а также в качестве вездеходного тягача.

Изобретение относится к самоходным колесным транспортным средствам, в частности к полноприводным колесным машинам с гидрообъемной трансмиссией. Машина содержит раму с кабиной, передние и задние управляемые колеса и средние колеса, гидрообъемную трансмиссию для привода всех колес. Трансмиссия состоит из насосной станции, и шести гидромоторов, расположенных вдоль рамы между ее лонжеронами. Каждый гидромотор закреплен на корпусе начального редуктора с цилиндрическими шестернями наружного зацепления, снабженного управляемой зубчатой муфтой. С ведомым валом начального редуктора через карданную передачу соединен ведущий вал бортового редуктора, на котором установлен тормозной диск. С ведомым валом бортового редуктора через карданную передачу соединен вал колесного редуктора. Технический результат заключается в обеспечении удобства монтажа и технического обслуживания гидромоторов и передаточных механизмов. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Полноприводная колесная машина, содержащая раму с кабиной, передние и задние управляемые колеса и расположенные между ними средние колеса, гидрообъемную трансмиссию для привода всех колес, состоящую из насосной станции, установленной на лонжеронах рамы, и расположенных вдоль рамы гидромоторов, каждый гидромотор закреплен на корпусе отдельного начального редуктора, имеющего цилиндрические шестерни с наружным зацеплением, из которых ведущая шестерня расположена соосно с валом гидромотора, а ведомая шестерня размещена между ведущей шестерней и лонжероном, на котором закреплен корпус редуктора, с ведомым валом начального редуктора через карданную передачу соединен ведущий вал бортового редуктора, с ведомым валом которого через карданную передачу соединен вал колесного редуктора, при этом начальный редуктор снабжен расположенной в его кинематической цепи зубчатой муфтой с пружинным приводом для ее размыкания и пневматическим приводом для замыкания, а ведущий вал бортового редуктора смещен от стенки лонжерона дальше ведомого вала начального редуктора и на нем установлен тормозной диск.2. Колесная машина по п.1, отличающаяся тем, что насосная станция состоит из трех реверсивных аксиально-плунжерных насосов регулируемой производительности, закрепленных на корпусе согласующего редуктора, а гидрообъемная трансмиссия имеет три гидравлических контура, объединяющих каждый аксиально-плунжерный насос с двумя аксиально-поршневыми регулируемыми гидромоторами привода пары колес машины, расположенных симметрично по разные стороны рамы, при этом трансмиссия снабжена клапанами с ручным управлением, сообщающими гидравлический контур, служащий для привода средних колес машины, с гидравлическими контурами, служащими для привода передних и задних колес.