МЕХАНИЗМЫ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2008 года по МПК B62D7/02 B62D39/00 B62D63/02 F41H7/02 

Изобретение относится к колесным транспортным средствам (КТС) со всеми ведущими управляемыми полноповоротными колесами и кузовом, преимущественно к военной технике.

Известно транспортное средство (авторское свидетельство на изобретение СССР, № 1708685 A1, B62D 7/14, 1989), состоящее из основания (колесной платформы) с не менее чем тремя ведущими управляемыми колесами на вертикальных стойках и круглой открытой платформы (кузовом), на которой установлены двигатель и сидение водителя. Передача крутящего момента от двигателя к колесам производится от центрального редуктора большим количеством конических и цепных передач. При повороте транспортного средства водитель, перебирая руками по раме, жестко соединенной с основанием, поворачивает платформу относительно основания вокруг центральной оси. Поворот колес производится цепными передачами на одинаковый угол и в ту же сторону, что и платформа.

Недостатками данного средства являются: неудовлетворительная компоновка, сложность, низкий КПД, ненадежность работы трансмиссии и привода управления, низкая проходимость, отсутствие амортизации колес и тормозов. Они затрудняют его техническую реализацию, делают ее дорогостоящей и экономически невыгодной.

За прототип принято техническое решение по патенту на изобретение РФ № 2291808, 2006, который устраняет ряд его недостатков.

Колесное транспортное средство, содержащее колесную платформу, поворотный относительно колесной платформы кузов, башню, двигатель со сцеплением и коробкой передач, центральный редуктор, трансмиссию и привод управления. Платформа имеет не менее трех ведущих и полноповоротных управляемых колесных пар. Трансмиссия обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя к колесным парам через первую коническую передачу центрального редуктора, ведомое колесо которой жестко соединено с первой солнечной цилиндрической шестерней, дальше к каждой колесной паре через зубчатые цилиндрические колеса, установленные на колесной платформе, затем на зубчатые колеса, с которыми соединены ведущие валы межколесных дифференциалов колесных пар. Поворот кузова относительно колесной платформы осуществляется от рулевого колеса с валом через цепную передачу и червячный редуктор на вторую коническую передачу центрального редуктора, ведомое колесо которой жестко соединено с колесной платформой. Поворот колес в ту же сторону и на такой же угол, что и поворот кузова, происходит при повороте кузова относительно платформы посредством жестко соединенного с кузовом центрального нижнего вала центрального редуктора и второй солнечной цилиндрической шестерней, которая связана с каждой колесной парой зубчатыми колесами, последнее из которых жестко соединено с поворотными колонками колесных пар. Амортизация колес осуществляется за счет телескопических ведущих валов межколесных дифференциалов и поворотных колонок, пружинных рессор и амортизаторов. Стабилизация башни при поворотах средства относительно сторон света в горизонтальной плоскости достигается путем поворота ее относительно центральной оси кузова в обратную сторону и на такой же угол при помощи соединенного с башней конического колеса, входящего в зацепление с коническим колесом, выполненным совместно с цилиндрическим колесом, которое входит в постоянное зацепление с цилиндрическим колесом, жестко соединенным с ведущим коническим колесом привода поворота кузова.

Особенностью конструкции КТС является невозможность при необходимости движения по двум колеям, так как при поворотах кузова положение колесных пар по отношению к нему постоянно меняется. Такая необходимость может возникнуть при движении по двухколейным мостам, коленным проходам в минных полях, глубокому снегу и других случаях.

Недостатками прототипа являются:

- отсутствие механизма передачи нагрузок, возникающих при движении КТС от колебаний кузова относительно колесной платформы, на детали трансмиссии и привода поворота колес, что снижает надежность и долговечность их работы;

- большая масса деталей трансмиссии и привода поворота колес;

- отсутствие возможности при необходимости движения КТС по двум колеям;

- отсутствие тормозной системы.

Технический результат изобретения - повышение надежности, долговечности, облегчение конструкции трансмиссии и привода поворота колес, обеспечение возможности движения по двум колеям и торможения транспортного средства.

Заявленная конструкция КТС содержит колесную платформу с четырьмя ведущими полноповоротными управляемыми колесными парами, поворотный относительно колесной платформы кузов, башню, двигатель со сцеплением и коробкой передач, центральный редуктор, трансмиссию, привод управления, амортизацию колес, механизм стабилизации башни, два механизма обеспечения возможности движения по двум колеям и тормоза. Между кузовом и колесной платформой установлены опорные ролики. Трансмиссия обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя к колесным парам через первую коническую зубчатую передачу центрального редуктора, ведомое колесо которой жестко соединено с солнечным коническим зубчатым колесом, дальше к каждой колесной паре через две конические зубчатые передачи, соединенные валом, на ведущий вал межколесного дифференциала колесных пар. Поворот колесных пар обеспечен при повороте кузова относительно колесной платформы посредством жестко соединенного с кузовом центрального нижнего вала центрального редуктора и двух цепных передач, ведомые звездочки которых жестко соединены с двумя смежными поворотными колонками колесных пар. При этом нижняя ведущая звездочка установлена жестко на этом валу, а верхняя звездочка установлена на нем свободно и может перемещаться вверх и вниз с фиксацией в этих положениях. Кроме этого, на ее боковых поверхностях имеются дополнительные зубья (кулачки), такие же как и на верхней поверхности нижней звездочки и верхней части колесной платформы. Поэтому при нижнем положении верхней звездочки она соединяется с нижней звездочкой, обеспечивая поворот всех колесных пар, а при верхнем положении она соединяется с колесной платформой, исключая поворот двух смежных колесных пар. Это необходимо для обеспечения возможности движения средства по двум колеям. Вторым механизмом обеспечения возможности движения по двум колеям является ограничитель поворота кузова и двух управляемых колесных пар, который ограничивает их поворот на угол до 180° и состоит из двух упоров, установленных на колесной платформе, и одного подвижного пальца, установленного на днище кузова и имеющего два фиксированных положения. Рабочий тормоз состоит из педали, главного тормозного цилиндра, бака с тормозной жидкостью, трубопроводов, канала в нижнем вале центрального редуктора, центрального распределителя, колесных передатчиков, колесных тормозных механизмов и тормозных дисков (барабанов) колес. Стояночный тормоз установлен между коробкой передач и первой конической зубчатой передачей центрального редуктора.

Конструкция механизмов КТС с четырьмя колесными парами поясняется чертежами, где представлено: на фиг.1 - кинематическая схема трансмиссии и привода поворота колесных пар, вид сбоку (правая колесная пара условно повернута на 90° градусов); на фиг.2 - кинематическая схема трансмиссии, конструкция и места установки опорных роликов и ограничителей поворота кузова, вид сверху без кузова; на фиг.3 - кинематическая схема привода поворота колесных пар, вид сверху без кузова и верхней части колесной платформы; на фиг.4 - схема рабочих тормозов, вид сбоку.

В конструкции КТС без изменения, как у прототипа, остаются: колесная платформа 1 с четырьмя колесными парами 19, кузов 2, башня 3, двигатель со сцеплением и коробкой передач 4, центральный редуктор 5, привод поворота кузова, амортизация колес и механизм стабилизации башни.

Отличия конструкции КТС от прототипа показаны на фиг.1, 2, 3, 4.

Для исключения колебаний кузова 2 при движении относительно колесной платформы 1, что создает дополнительные нагрузки на детали центрального редуктора 5, трансмиссии (например, зубчатых колес 18 и 20) и привода поворота колесных пар 19, значительно снижая надежность и долговечность их работы, между кузовом и колесной платформой установлены опорные ролики 6. Их конструкция и места установки показаны на фиг.1, 2. Каждый опорный ролик состоит из: вилки 7, закрепленной через отверстие в колесной платформе 1, и кузова 2 граверной шайбой 8 и гайкой 9, оси 10, закрепленной на вилке 7 шайбой 11 и шплинтом 12, ролика 13 с подшипником 14, установленных на оси 10. Высота установки опорных роликов регулируется прокладками 15. Опорные ролики 6 устанавливаются в двух плоскостях: на верхней части колесной платформы 1 и на нижней части кузова 2 вблизи их периметра по окружности через 30-120° в количестве 3-12 штук в зависимости от достаточной степени исключения колебаний кузова относительно колесной платформы в движении. На фиг.1, 2 их показано по восемь штук с интервалами через 45°. Для восприятия роликами 13 горизонтальных нагрузок на днище кузова и колесной платформе изготавливаются желоба 16.

Для облегчения конструкции трансмиссии громоздкие цилиндрические передачи прототипа заменяются компактными коническими зубчатыми передачами 20 и 21. Передача крутящего момента от ведомого колеса 17 первой конической зубчатой передачи центрального редуктора 5 производится на жестко соединенное с ним солнечное коническое зубчатое колесо 18 (на фиг.2 оно показано условно), от которого к каждой колесной паре 19, через две конических зубчатых передачи 20 и 21, соединенных валом 22, установленным на колесной платформе 1, а с ведомого колеса передачи 21 на жестко соединенный с ним вал 23, проходящей внутри поворотной колонки 24, и межколесный дифференциал 25 колесных пар 19.

Для обеспечения при необходимости возможности кратковременного движения по двум колеям в конструкции КТС предусмотрены два механизма: первый - отключения от поворота и фиксации двух смежных (например, задних) поворотных колонок 26 колесных пар, который включен в конструкцию привода поворота колесных пар; второй - для ограничения поворота кузова и управляемых колесных пар на угол до 180°.

На фиг.1, 3 показана конструкция привода поворота колесных пар 19. Их поворот в ту же сторону и на такой же угол, что и поворот кузова 2, осуществляется при его повороте относительно колесной платформы 1 посредством жестко соединенного с кузовом центрального нижнего вала 26 центрального редуктора 5 и двух ведущих звездочек 27 и 28 цепных передач, каждая из которых цепью 29 с натяжным устройством 30 передает вращение на ведомые звездочки 31, жестко соединенные с двумя смежными поворотными колонками 24 колесных пар. При этом нижняя ведущая звездочка 27 установлена на валу 26 жестко, а верхняя ведущая звездочка 28 установлена на нем свободно и может перемещаться по нему вверх и вниз с фиксацией в этих положениях, выполняя роль двухсторонней кулачковой муфты сцепления. Для этого на ее верхней и нижней поверхностях имеются дополнительные зубья (кулачки), такие же как и на верхней поверхности звездочки 27 и верхней части колесной платформы 1. Поэтому при нижнем положении звездочки 28 она соединяется со звездочкой 27, обеспечивая поворот всех колесных пар, а при верхнем положении она выходит из зацепления со звездочкой 27 и соединяется с колесной платформой 1, исключая поворот двух смежных (например, задних) колесных пар. Два натяжных устройства 30 устанавливаются на колесной платформе 1 и состоят из вилки с регулировочной гайкой, звездочки с осью и пружины с тарелкой.

Вторым механизмом обеспечения возможности движения средства по двум колеям (фиг.1, 2) является ограничитель поворота кузова 2 и двух смежных (например, передних) управляемых колесных пар 19 на угол до 180°. Он установлен между днищем кузова и колесной платформой и состоит из двух упоров 32 и одного подвижного пальца 33. Упоры 32 установлены неподвижно на верхней части колесной платформы 1 по диаметру, разделяющему отключаемые и не отключаемые колесные пары на расстояниях примерно 2/3 радиусов от центра колесной платформы. Высота упоров 32 должна быть выше валов 22 трансмиссии. Палец 33 (на фиг.2 он показан условно) установлен через отверстие в днище кузова 2 по радиусу кузова, проходящему через вал рулевого колеса на таком же расстоянии от вертикальной оси центрального редуктора 5, что и упоры 32 на колесной платформе. Он имеет два фиксированных положения: верхнее - отключенное, нижнее - включенное. В нижнем положении пальца 33 при повороте кузова 2 относительно колесной платформы 1 в левую и правую стороны на угол 180° палец 33, не задевая валы 22, будет упираться в упоры 32, исключая дальнейший поворот кузова и колесных пар.

Таким образом, при возникновении необходимости движения КТС по двум колеям необходимо:

- повернуть кузов 2 относительно колесной платформы 1 до совпадения пальца 33 с радиусом колесной платформы, проходящим посередине между не отключаемыми от поворота (например, передними) управляемыми колесными парами 19;

- отключить привод поворота двух задних колесных пар перемещением звездочки 28 в верхнее положение;

- включить ограничитель поворота кузова 2 и двух (например, передних) колес на угол до 180° перемещением пальца 33 в нижнее положение.

Тормозная система КТС состоит из раздельных рабочего и стояночного тормозов.

Рабочий тормоз гидравлического типа обеспечивает торможение каждой колесной пары одновременно. Его устройство показано на фиг.4. В кузове 2 установлены: педаль 34, главный тормозной цилиндр 35, бачок с тормозной жидкостью 36, трубопроводы 37 и специальный канал 38 в нижнем вале 26 центрального редуктора 5. На колесной платформе 1 установлены: центральный распределитель 39, трубопроводы 37 и по четыре колесных передатчика 40, гибких шлангов 41, колесных тормозных механизмов 42, тормозных дисков (барабанов) 43 колесных пар 19. Центральный распределитель 39 состоит из корпуса, уплотнительной манжеты на нижнем вале 26 центрального редуктора 5 и четырех раздаточных штуцеров по числу колесных пар. Колесные передатчики 40 состоят из корпуса, установленного на колесной платформе 1, подводного штуцера, двух уплотнительных манжет между корпусом и поворотной колонкой 24 и отводного штуцера внутри поворотной колонки. Гибкие шланги 41 необходимы при наличии амортизации колес. Колесные тормозные механизмы 42 установлены на корпусах межколесных дифференциалов 25 и состоят из суппорта, двух гидроцилиндров, тормозных колодок и штуцера для прокачки тормозов.

При нажатии водителем педали 34 главный тормозной цилиндр 35, заполненный тормозной жидкостью из бачка 36, подает жидкость под давлением по трубопроводу 37, каналу 38 в нижнем вале 26 центрального редуктора в центральный распределитель 39, далее она по трубопроводам поступает к колесным передатчикам 40, от которых по трубопроводу сначала внутри поворотных колонок 24, обходя узел их крепления к колесной платформе 1, а потом снаружи поворотных колонок по гибкому шлангу 41 к двум гидроцилиндрам колесных тормозных механизмов 42, поршни которых прижимают тормозные колодки к тормозным дискам (барабанам) 43, жестко соединенным с дисками колесных пар 19, обеспечивая их торможение.

Стояночный тормоз 44 (фиг.1) механического типа установлен в трансмиссии между коробкой передач и первой ведущей конической зубчатой шестерней центрального редуктора 5 и состоит из тормозного барабана (диска), тормозной ленты (колодок), а также системы привода и рычага в кабине. При перемещении этого рычага водителем на себя система привода прижимает ленту (колодки) к тормозному барабану (диску), обеспечивая через детали трансмиссии торможение всех колесных пар 19.

Данная конструкция КТС может быть использована в качестве базы для средств с ручным управлением: легкий танк, бронетранспортер, машина связи с направленными антеннами, дорожный миноискатель, кинооператорная машина и др.

Изобретение относится к колесным транспортным средствам со всеми ведущими управляемыми полноповоротными колесами и кузовом. Между колесной платформой и кузовом установлены опорные ролики, снимающие дополнительные нагрузки на детали трансмиссии и привода поворота колес. В трансмиссии и приводах поворота колес заменены громоздкие цилиндрические передачи: в трансмиссии - коническими, в приводе поворота колес - цепными передачами. Для четырехколесного средства разработана конструкция двух механизмов, обеспечивающих возможность движения по двум колеям: выключения привода поворота двух колесных пар и ограничения угла поворота кузова и других колесных пар на угол до 180°. Разработаны конструкции рабочего и стояночного тормозов. Это позволяет повысить надежность и долговечность заявленного транспортного средства. 4 ил.

Колесное транспортное средство, содержащее колесную платформу 1 с четырьмя колесными парами 19, поворотный относительно колесной платформы кузов 2, башню 3, двигатель со сцеплением и коробкой передач 4, центральный редуктор 5, трансмиссию, привод управления, амортизацию колес и механизм стабилизации башни относительно сторон света в горизонтальной плоскости при движении средства, отличающееся тем, что между колесной платформой 1 и кузовом 2 установлены опорные ролики 6, состоящие из вилки 7, закрепленной на верхней части колесной платформы 1 и нижней части корпуса 2 граверной шайбой 8 и гайкой 9, оси 10, закрепленной на вилке 7 шайбой 11 и шплинтом 12, ролика 13 с подшипником 14, регулировочных прокладок 15; трансмиссия обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя 4 к колесным парам 19 через первую коническую зубчатую передачу центрального редуктора 5, ведомое колесо которой 17 жестко соединено с солнечным коническим колесом 18, от которого крутящий момент передается к каждой колесной паре 19 посредством двух конических зубчатых передач 20 и 21, соединенных валом 22, установленным на колесной платформе 1, а с ведомого колеса конической передачи 21 - на жестко соединенный с ним ведущий вал 23 межколесного дифференциала 25; поворот колесных пар 19 обеспечен при повороте кузова 2 относительно колесной платформы 1 посредством жестко соединенного с кузовом центрального нижнего вала 26 центрального редуктора 5 и двух ведущих звездочек 27 и 28 цепных передач, каждая из которых посредством цепи 29 с натяжным устройством 30, установленным на колесной платформе и состоящим из вилки с регулировочной гайкой, звездочки с осью и пружины с тарелкой, передает вращение на ведомые звездочки 31, жестко соединенные с двумя смежными поворотными колонками 24 колесных пар 19, при этом нижняя ведущая звездочка 27 установлена на валу 26 жестко, а верхняя ведущая звездочка 28 установлена на нем свободно и может перемещаться по нему вверх и вниз с фиксацией в этих положениях, для этого на ее верхней и нижней поверхностях имеются дополнительные зубья (кулачки), такие же как и на верхней поверхности звездочки 28 и верхней части колесной платформы 1, поэтому при нижнем положении звездочки 28 она соединится со звездочкой 27, обеспечивая поворот всех колесных пар 19, а при верхнем положении она выходит из зацепления со звездочкой 27 и соединяется с колесной платформой 1, исключая поворот двух смежных колесных пар 19, что необходимо для возможности движения средства по двум колеям; вторым механизмом обеспечения возможности движения средства по двум колеям является ограничитель поворота кузова 2 и двух смежных управляемых колесных пар 19 на угол до 180°, состоящий из двух упоров 32, установленных на верхней части колесной платформы 1, и одного подвижного пальца 33, установленного на днище кузова 2 и имеющего два фиксированных положения: верхнее - отключенное, нижнее - включенное; рабочий тормоз гидравлического типа состоит из установленных в кузове 2: педали 34, главного тормозного цилиндра 35, бака с тормозной жидкостью 36, трубопроводов 37, канала 38 в центральном нижнем вале 26 центрального редуктора 5, а также установленных на колесной платформе 1: центрального распределителя 39, состоящего из корпуса с уплотнительной манжетой и четырех раздаточных штуцеров, трубопроводов 37, и четырех колесных передатчиков 40, состоящих из корпуса, подводного штуцера, двух уплотнительных манжет и отводного штуцера, гибких шлангов 41, колесных тормозных механизмов 42, установленных на корпусах межколесных дифференциалов 25 и состоящих из суппорта, двух гидроцилиндров и тормозных колодок, штуцера для прокачки тормозов и четырех тормозных дисков (барабанов) колес 43, стояночный тормоз 44 механического типа установлен в трансмиссии между коробкой передач и первой конической зубчатой передачей центрального редуктора 5 и состоит из тормозного барабана (диска), тормозной ленты (колодок), системы привода.