КОЛЕСНО-ШАГАЮЩИЙ ДВИЖИТЕЛЬ ПОВЫШЕННОЙ ОПОРНОЙ И ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ПРОХОДИМОСТИ Российский патент 2019 года по МПК B62D57/02 

Колесно-шагающий движитель, содержащий систему соединенных между собой трех рычагов с установленными на их концах ходовыми колесами, оси которых размещены в вершинах углов равностороннего треугольника, и приводы раздельного вращения системы рычагов и ходовых колес, отличающийся тем, что с целью повышения проходимости в колесном режиме, все рычаги установлены шарнирно на общем центральном шарнире и снабжены механизмом их поворота относительно осей рычагов, размещенных посередине сторон равностороннего треугольного шарнира.

Движитель по п.1 отличающийся тем, что оси рычагов размещены в противоположных вершинах углов равностороннего треугольного шарнира.

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к движителям транспортных средств высокой проходимости, и может быть использовано в различных боевых роботах и транспортных системах.

Известен колесно-шагающий движитель, содержащий систему трех рычагов, на концах которых, расположенных в вершинах равностороннего треугольника, установлены ходовые колеса, причем движитель содержит приводы независимого вращения колес и системы рычагов вместе с колесами [1].

Недостатком этого движителя является невозможность раскладки верхнего колеса, поэтому в режиме колесного хода опорная проходимость движителя невелика, а нагрузки на опорные колеса повышены.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является колесно-шагающий движитель, содержащий систему соединенных между собой трех рычагов с установленными на их концами ходовыми колесами, два из которых соединены с третьим посредством общего шарнира, а между собой - упругим элементом, размещенным в этом шарнире, три ходовых колеса, расположенных в вершинах углов равностороннего треугольника, два из которых установлены на концах двух первых рычагов, приводы раздельного вращения колес и системы рычагов и механизм раскладки третьего колеса на опорную поверхность грунта, причем третье колесо установлено на оси общего шарнира [2].

Недостатками этого движители являются необходимость установки движителя в строго фиксированное положение для раскладки только одного шарнирного рычага, при этом если он находится в верхнем положении, а также неудовлетворительная плавность колесного хода и пониженная профильная проходимость, что объясняется возросшей передачей усилий от третьего колеса через шарнир движителя корпусу транспортного средства.

Цель изобретения - повышение опорной и профильной проходимости колесного хода.

Поставленная цель достигается тем, что колесно-шагающий движитель, содержащий систему соединенных между собой трех рычагов с установленными на их концах ходовыми колесами, оси которых размещены в вершинах углов равностороннего треугольника, и приводы раздельного вращения системы рычагов и ходовых колес, с целью повышения проходимости в колесном режиме, все рычаги установлены шарнирно на общем центральном шарнире и снабжены механизмом их поворота относительно осей рычагов размещенных посередине сторон равностороннего треугольного шарнира.

Кроме того, длина плеча поворотного рычага связана с радиусом ходового колеса следующим равенством:

r≤0,34b,

где b - длина плеча поворотного рычага

r - радиус ходового колеса.

Или для второго варианта равенство имеет вид:

r≤0,5b

На фиг. 1 изображен движитель в режимах шагающего и колесного ходов, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, для иной схемы раскладки на фиг. 3 - кинематическая схема механизма привода колес и раскладки двигателя.

Колесно-шагающий движитель содержит систему трех рычагов 1. (Фиг. 1 и 2). Все рычаги установлены поворотно в корпусе общего шарнира 2 транспортного средства. На свободных концах рычагов 1, установлены ходовые колеса 3. Общий шарнир является корпусом привода ходовых колес и раскладки рычагов в транспортное положение. Шарнир имеет возможность вращаться вокруг своей оси 4. Рычаги имеют ограничители угла поворота 5 и фиксаторы положения рычагов 6.

Движитель (Фиг. 3) приводится от тягового реверсивного двигателя 7 через планетарную передачу, состоящую из солнечной 8 эпициклической 9 и сателлитных шестерен 10 и водила 11. Водило 11 имеет возможность затормаживаться относительно шестерни 14 привода вала 12 ходовых колес 3 электромагнитным тормозом 13.

Передача крутящего момента от шестерни 14 к ходовым колесам 3 осуществляется с помощью передачи, например, цепной 15.

Корпус шарнира 4 связан с эпициклической шестерней 9 и имеет электромагнитный тормоз 16 связанный с корпусом машины.

Рычаги в транспортном положении находятся в фиксированном положении в корпусе шарнира 2 в фиксаторах положения рычагов 6. Для вывода одного из рычага имеется линейный двигатель 17, который перемещает рычаг, находящийся вне контакта с опорной поверхностью из фиксатора положения рычага 6 и вводит в зацепление шестерню 18 раскладки рычагов в транспортное положение. На валу двигателя 17 (рычага ходового колеса) установлен концевой позиционный выключатель 21, позволяющий включать двигатель 20 на раскладку шарниров ходовых колес 3 для полной раскладки и перевода в исходное состояние.

Реверсивный двигатель 20 обеспечивает поворот шарнирного рычага 1 до ограничителя угла поворота 5 и ввода его в фиксаторы положения рычагов 6 в режимы полной раскладки и транспортный (режим вращения ходовых колес).

Движитель при отсутствии раскладки колес может работать в двух режимах: в режиме вращения ходовых колес и режиме принудительного вращения общего шарнира 2 вокруг центральной оси.

Работа движителя.

Движитель при отсутствии раскладки ходовых колес 3 в режиме их вращения приводится от реверсивного электродвигателя 7, через солнечную шестерню 8, сателлитные шестерни 10 и водило 11. Эпициклическая шестерня 9 связанная с корпусом шарнира 4 блокируется электромагнитным тормозом 16. Крутящий момент через вал шестерни 14 передается через цепную передачу 15 на ходовые на колеса 3. Колеса, опирающиеся на грунт, являются ведущими.

Работа движителя в режиме вращения центрального шарнира рычагов вокруг оси осуществляется следующим образом.

В случае возрастания крутящего момента на ходовых колесах 3 (наезде на вертикальное препятствие) эпициклическая шестерня 9 при отсутствии ее блокировки самостоятельно перераспределяет крутящий момент тягового двигателя 7 на общий шарнир 4 в соотношении 1:1 определяемом передаточным числом планетарной передачи. Движитель автоматически переводится в шагающий режим. Вращение центрального шарнира осуществляется вокруг точки опоры заторможенного ходового колеса, находящегося впереди по ходу машины.

При снижении момента сопротивления на ходовых колесах 3 общий шарнир 2 поворачивается вокруг общей оси 4, движитель опускается на два ходовых колеса и переходит в режим вращения ходовых колес.

Принудительный перевод движителя в режим вращения центрального шарнира рычагов вокруг центральной оси без раскладки движителя осуществляется остановкой вала привода цепной передачи ходовых колес 3 электромагнитным тормозом 14. Крутящий момент передается через планетарную передачу с заторможенным водилом 11 на эпициклическую шестерню 9, связанную с корпусом общего шарнира 4. Вращение шарнира осуществляется вокруг точки опоры заторможенного ходового колеса, находящегося впереди по ходу машины.

Обратный переход движителя в режим вращения ходовых колес осуществляется отключением электромагнитного тормоза 14.

Изменение направления вращения ходовых колес 3 и шарнира 4 осуществляется за счет реверса двигателя 7.

Для движения по слабонесущим грунтам движитель переводится в режим полной раскладки колес. Для этого ограничитель 5 рычага 1 одного из ходовых колес, находящийся вне зацепления с грунтом (рычага, находящегося в верхнем положении) с помощью электропривода 17 выводится из фиксатора 6, что позволяет ему за счет шестерни 18, одновременно вводимой в зацепление, повернутся вокруг своей оси до касания ограничителем 5 фиксатора 6 крайнего положения раскладки.

При выводе ограничителя 5 из фиксатора 6 срабатывает концевой выключатель 21, который включает электродвигатель 20. Рычаг 1 данного ходового колеса поворачивается вокруг своей оси до касания ограничителем 5 фиксатора 6. Возросшее сопротивление на валу двигателя 20 приведет к его отключению и переключению двигателя 17 на реверс для ввода ограничителя 5 шарнирного рычага 4 в фиксатор 6.

Перевод движителя обратно в исходное положение осуществляется аналогично с выводом из фиксирующего устройства 6 рычага при блокировке электромагнитными тормозами 16 корпуса и эпициклической шестерни 9.

Применение изобретения повысит опорную проходимость и плавность колесного хода колесно-шагающего движителя. Предложенная схема раскладки рычагов позволит использовать движитель на грунтах со слабой несущей способностью и на различных рельефах местности. Использование положения «частичная раскладка» повысит профильную проходимость движителя, особенно при преодолении уступов и вертикальных препятствий, так как конструктивные особенности движителя обеспечивают заданное распределение нагрузок по осям ходовых колес и высокую геометрическую проходимость.

Предлагаемый движитель может быть использован в качестве движителя боевых роботов и транспортных систем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США №3283839. кл. 180-8. 1966 г.

2. Авторское свидетельство СССР №541718, кл. B62D 57/02, 1975 г.

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к движителям высокой проходимости. Колесно-шагающий движитель содержит систему соединенных между собой трех рычагов с установленными на их концах ходовыми колесами и приводы раздельного вращения рычагов и колес. Рычаги установлены шарнирно на общем центральном шарнире и снабжены механизмом поворота относительно осей рычагов. Центральный шарнир выполнен в виде равностороннего треугольника. Оси рычагов размещены посередине сторон треугольного шарнира. Оси колес размещены в вершинах углов равностороннего треугольника. Достигается повышение опорной и профильной проходимости колесного хода. 3 ил.

Колесно-шагающий движитель, содержащий систему соединенных между собой трех рычагов с установленными на их концах ходовыми колесами, оси которых размещены в вершинах углов равностороннего треугольника, и приводы раздельного вращения системы рычагов и ходовых колес, отличающийся тем, что с целью повышения проходимости в колесном режиме, все рычаги установлены шарнирно на общем центральном шарнире и снабжены механизмом их поворота относительно осей рычагов, размещенных посередине сторон равностороннего треугольного шарнира.