Гидравлический привод колеса Российский патент 2023 года по МПК B60K7/00 F16H39/24 B60K17/14 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к гидромашинам вращательного действия и может быть использовано в гидротрансмиссиях транспортных средств повышенной маневренности и проходимости.

Известен гидромотор-колесо транспортного средства (патент RU 3255 U1, опубл. 16.12.1996), ступицу, цапфу, элемент связи с движителем, соединенный со ступицей корпус гидромотора, ротор с полым валом, расположенный в корпусе гидромотора, два подшипниковых узла, герметизирующие элементы, установленные между ротором и корпусом гидромотора, каналы подвода и отвода рабочей жидкости, отличающееся тем, что корпус гидромотора выполнен состоящим из двух секций, в одной из которых в полости, имеющей цилиндрическую форму, расположен ротор, выполненный в виде рабочего колеса, снабженного по меньшей мере тремя зубьями, имеющими эвольвентный профиль и расположенными на равных угловых расстояниях один от другого, в этой же секции корпуса гидромотора на равных угловых расстояниях один от другого вокруг рабочего колеса размещены колеса-разделители, число которых на единицу меньше числа зубьев рабочего колеса, колеса-разделители имеют на своих венцовых частях по одной или несколько впадин эвольвентного профиля, каналы подвода и отвода рабочей жидкости расположены парами и выполнены последовательно чередующимися один за другим, при этом каналы подвода и отвода рабочей жидкости каждой пары расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось вращения рабочего колеса и ось вращения соответствующего колеса-разделителя, в корпусе гидромотора на поверхности скольжения торцевых поверхностей зубьев рабочего колеса симметрично относительно тех же плоскостей вдоль линии начальной окружности зубьев рабочего колеса выполнены канавки, ширина которых не превышает высоты зубьев рабочего колеса, в другой секции корпуса гидромотора размещены шестерни кинематической связи рабочего колеса и колес-разделителей, первый подшипниковый узел установлен между соосно расположенными ступицей и цапфой, а второй подшипниковый узел установлен между ступицей и полым валом.

Известен гидравлический привод колес для автомобиля, выбранный в качестве наиболее близкого аналога (патент RU № 2700430 C2, опубл. 17.09.2019), имеющий роторно-поршневой привод колес, в сечении, которое установлено в колесном фланце. Роторно-поршневой привод колес посредством шкворня поворотной цапфы соединен с возможностью поворота с неподвижной осью. На неподвижной оси посредством соединения шасси с пневматической или листовой рессорой может устанавливаться кузов транспортного средства (здесь не изображен). В роторно-поршневом приводе колес установлен вращающийся поршень, который движется посредством гидравлической жидкости по орбите. Гидравлическая жидкость подводится по подводящему трубопроводу и отводится через отвод. Вращающийся поршень посредством короткого карданного вала или аналогично действующего узла для передачи момента соединен с муфтой сцепления. Изображенная здесь муфта сцепления представляет собой муфту сцепления с гидравлическим приводом. Когда муфта сцепления соединяется с колесным фланцем, созданный вращающимся поршнем крутящий момент передается на колесный фланец. Колесный фланец соединен с дисковым колесом, которое вместе с шинами образует колесо. Кроме того, колесный фланец жестко соединен с тормозом, который здесь в качестве примера изображен в виде дискового тормоза, имеющего тормозной диск и тормозные накладки. Также возможен был бы один из вариантов осуществления, включающий в себя барабанный тормоз.

Роторно-поршневой привод колес с возможностью поворота посредством шкворня поворотной цапфы соединен с неподвижной осью и может управляться посредством поперечной рулевой тяги и рычага поворотной цапфы. С противоположной стороны роторно-поршневой привод колес соединен с колесным фланцем, так что на не изображенное колесо, или, соответственно, дисковое колесо может передаваться крутящий момент.

К недостаткам представленных аналогов можно отнести относительно большие габариты, сложность, малая надежность, высокая цена изготовления, а также невозможность обеспечить поворот колеса на угол близкий к 90^о с тем, чтобы обеспечить транспортному средству езду боком.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в повышении надежности гидромотор-колеса в процессе эксплуатации.

Технический результат достигается гидравлическим приводом колеса, содержащим гидромотор, выполненный с возможностью реверсирования и торможения, линии подвода и отвода гидравлической жидкости, колесный фланец, соединенный с валом ротора гидромотора, шкворень и цапфу поворотного кулака, выполненные с возможностью поворота гидромотора относительно оси шкворня, закрепленного на раме транспортного средства, при этом гидромотор является роторным пластинчатым двухсекционным гидромотором, установленным на цапфе поворотного кулака эксцентрично с возможностью поворота вокруг оси цапфы, при этом гидромотор поджат к упору, закрепленному на поворотном кулаке, пружинами кручения, установленными на цапфе и опирающимися одним концом на упор, а другим - на гидромотор, кроме того на поворотном кулаке установлена звездочка цепной передачи для поворота гидромотора относительно оси шкворня.

В сквозных пазах ротора каждой секции пластинчатого двухсекционного гидромотора установлена пластина, при этом пластины в каждой секции расположены друг относительно друга под углом.

Линия отвода гидравлической жидкости включает запорный элемент, выполненный с возможностью перекрытия линии отвода гидравлической жидкости при воздействии на педаль тормоза.

На колесный фланец устанавливается диск колеса.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

Фиг. 1 – продольный разрез гидромотор-колеса;

Фиг. 2 – сечение А-А.

На чертеже представлены следующие обозначения:

1 – гидромотор; 2 – ротор; 3 – стенка; 4 – пластина; 5 – вал; 6 – корпус; 7 – диск колеса; 8 – колесо; 9 – отверстия в крышках 10; 10 – крышки; 11 – гайка; 12 – цапфа; 13 – поворотный кулак; 14 – звезда цепной передачи; 15 – шкворень; 16 – рама; 17 – пружины кручения; 18 – упор; 19 – рукав высокого давления.

Гидравлический привод колеса содержит гидромотор (1), выполненный с возможностью реверсирования и торможения и соединенный с линиями подвода и отвода гидравлической жидкости по гибким рукавам (19) высокого давления.

Колесный фланец соединен с валом (5) ротора (2) гидромотора (1) и на него устанавливается диск (7) колеса (8). Шкворень (15) и цапфа (12) поворотного кулака (13) выполнены с возможностью поворота гидромотора (1) относительно оси шкворня (15), закрепленного на раме (16) транспортного средства.

Гидромотор (1) является роторным пластинчатым двухсекционным гидромотором (1), что повышает надежность гидравлического привода колеса за счет уменьшения скачков крутящего момента (уменьшения ударных нагрузок), а выполнение гидромотора (1) пластинчатым обеспечивает возможность его реверсирования без повреждений при тех же значениях крутящего момента, характерных и для прямого вращения, что также повышает надежность привода. В сквозных пазах ротора (2) каждой секции пластинчатого двухсекционного гидромотора (1) установлена пластина (4), при этом пластины (4) в каждой секции разделены стенкой (3) и расположены друг относительно друга под углом 90°, что дополнительно повышает надежность привода за счет обеспечения более плавного потока мощности.

Гидромотор (1) устанавливают на цапфе (12) поворотного кулака (13) эксцентрично с возможностью поворота вокруг оси цапфы (12), при этом гидромотор (1) поджат к упору (18), закрепленному на поворотном кулаке (13), пружинами (17) кручения, установленными на цапфе (12) и опирающимися одним концом на упор (18), а другим - на гидромотор (1), что повышает надежность гидравлического привода за счет уменьшения нагрузок, передаваемых на цапфу (12) и поворотный кулак (13) при движении колеса по неровностям благодаря скручиванию пружин (17). Угол, на который поворачивается гидромотор (1) вокруг оси цапфы (12) ограничен упором (18) и жесткостью пружин (17) кручения.

На поворотном кулаке (13) установлена звезда (14) цепной передачи для поворота гидромотора (1) относительно оси шкворня (15), что повышает надежность гидравлического привода колеса за счет того, что при использовании цепной передачи для поворота колеса усилие, передаваемое поворотному кулаку (13) для поворота колеса, распределится по окружности, контактирующей со звездой (14), уменьшив тем самым нагрузку по сравнению с тягами, а кроме того обеспечит возможность поворота гидромотора (1) влево и вправо от прямолинейного движения на угол до 90°.

Линия отвода гидравлической жидкости включает запорный элемент, например, кран, выполненный с возможностью плавного перекрытия линии отвода гидравлической жидкости при воздействии на педаль тормоза, что дополнительно повышает надежность за счет исключения необходимости установки дополнительных систем торможения.

Гидравлический привод колеса работает следующим образом.

Гидравлическую жидкость по одному из гибких рукавов (19) высокого давления линий подачи или отвода гидравлической жидкости подают в каждую секцию гидромотора (1), где, воздействуя на пластины (4) ротора (2), расположенные друг относительно друга под углом 90⁰, создает крутящий момент на валу (5) и колесе (8), что повышает надежность гидравлического привода колеса за счет уменьшения скачков крутящего момента (уменьшения ударных нагрузок), а выполнение гидромотора (1) пластинчатым обеспечивает возможность его реверсирования без повреждений при тех же значениях крутящего момента, характерных и для прямого вращения, что также повышает надежность привода. При этом реверсирование обеспечивается, например, за счет изменения направления движения гидравлической жидкости по линиям подачи и отвода гидравлической жидкости. Роторный пластинчатый двухсекционный гидромотор (1) не имеет мертвых точек, обладает высоким, достаточно равномерным, крутящим моментом при двухсекционном его исполнении.

Сам гидромотор (1), вместе с колесом (8), установлен своими отверстиями (9) в крышках (10) на цапфе (12) поворотного кулака (13) и зафиксирован от осевого смещения гайкой (11).

Пружины (17) кручения подвески размещены на цапфе (12) и одним концом опираются на закреплённый на поворотном кулаке (13) и цапфе (12) упор 18, другим концом упруго воздействуют на поворачивающийся вокруг цапфы (12) гидромотор (1), обеспечивая ход подвески колеса (8), обозначенный стрелкой на Фиг.2 при движении колеса (8) по неровностям, что повышает надежность гидравлического привода за счет уменьшения нагрузок, передаваемых на цапфу (12) и поворотный кулак (13). Таким образом, в состоянии покоя пружины (17) кручения подвески поджимают гидромотор (1) к упору (18), а при движении по неровностям пружины кручения (17) при повороте гидромотора (1) от положения, при котором ось, проходящая через центр ротора (2) и центр цапфы (12), отклоняется от вертикального положения, стремятся вернуть этой оси вертикальное положение, демпфируя таким образом нагрузки от неровностей поверхности.

Управление поворотом колеса (8) производится посредством цепной передачи, воздействующей на звезду (14), выполняя ее поворот вместе с колесом (8) в правую или левую сторону вплоть до поворота на 90°, что повышает надежность гидравлического привода колеса за счет того, что при использовании цепной передачи для поворота колеса усилие, передаваемое поворотному кулаку (13) для поворота колеса, распределится по окружности, контактирующей со звездой (14), уменьшив тем самым нагрузку по сравнению с тягами. Такое положение до конца повернутых колес (8) обеспечивает езду транспортного средства боком в любую сторону, что обеспечивает высокую маневренность, тем более, что таких колес можно установить столько, сколько потребуется.

При использовании на транспортном средстве торможение всех колес (8) осуществляется плавным закрытием одного запорного элемента, например, крана на линии отвода гидравлической жидкости от всех колес в бак. При полном закрытии этого крана колеса (8) остановятся, так как жидкость несжимаема и когда ей некуда уходить, она остановит вращение гидромоторов (1) и колес (8).

С применением предлагаемых гидравлических приводов колес в трансмиссии транспортного средства исчезают мосты, полуоси, карданы и другие передачи, поэтому дорожный просвет может быть выполнен весьма большим, обеспечив высокую проходимость. При этом рукава (19) высокого давления с гидравлической жидкостью будут располагаться выше днища транспортного средства, что обеспечит повышенную проходимость транспортного средства.

В результате имеем простой по конструкции, дешёвый в изготовлении, с повышенными тяговыми характеристика гидравлический привод колеса с независимой подвеской и гидравлическим тормозом, способное к повороту на 90° и при этом, обеспечивающее высокую надежность при эксплуатации.

Изобретение относится к гидроприводу колес. Гидравлический привод колеса содержит гидромотор, колесный фланец, соединен с валом ротора гидромотора. Шкворень и цапфа поворотного кулака выполнены с возможностью поворота гидромотора относительно оси шкворня. Гидромотор является роторным пластинчатым двухсекционным, установленным на цапфе поворотного кулака эксцентрично с возможностью поворота вокруг оси цапфы. Гидромотор поджат к упору, закрепленному на поворотном кулаке пружинами кручения, установленными на цапфе и опирающимися одним концом на упор, а другим - на гидромотор. На поворотном кулаке установлена звезда цепной передачи для поворота гидромотора относительно оси шкворня. Достигается повышение надежности гидромотор-колеса в процессе эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлический привод колеса, содержащий гидромотор, выполненный с возможностью реверсирования и торможения, линии подвода и отвода гидравлической жидкости, колесный фланец, соединенный с валом ротора гидромотора, шкворень и цапфу поворотного кулака, выполненные с возможностью поворота гидромотора относительно оси шкворня, закрепленного на раме транспортного средства, отличающийся тем, что гидромотор является роторным пластинчатым двухсекционным гидромотором, установленным на цапфе поворотного кулака эксцентрично с возможностью поворота вокруг оси цапфы, при этом гидромотор поджат к упору, закрепленному на поворотном кулаке, пружинами кручения, установленными на цапфе и опирающимися одним концом на упор, а другим - на гидромотор, кроме того, на поворотном кулаке установлена звезда цепной передачи для поворота гидромотора относительно оси шкворня.

2. Привод по п. 1, отличающееся тем, что в сквозных пазах ротора каждой секции пластинчатого двухсекционного гидромотора установлена пластина, при этом пластины в каждой секции расположены относительно друг друга под углом 90°.

3. Привод по п. 2, отличающееся тем, что линия отвода гидравлической жидкости включает запорный элемент, выполненный с возможностью перекрытия линии отвода гидравлической жидкости при воздействии на педаль тормоза.

4. Привод по п. 3, отличающееся тем, что на колесный фланец установлен диск колеса.