СНЕГОБОЛОТОХОД Российский патент 2023 года по МПК B60F5/00 B62D11/10 B62D63/02 

Изобретение относится к самоходным транспортным средствам, в частности к транспортному машиностроению, а именно к колесным транспортным средствам высокой проходимости, которые используются в условиях бездорожья, по снежной целине, болоту, сыпучему песку, в тундре с сохранением растительности.

Известен внедорожник, включающий в себя шасси, передний мост, соединенный с шасси, задний мост, соединенный с шасси, силовой агрегат, соединенный с шасси, кабину, соединенную с шасси, задний модуль, соединенный с шасси за кабиной. Трансмиссия выполнена с возможностью привода, по меньшей мере, одной из передней оси или задней оси. Задний модуль, выборочно реконфигурируется между множеством конфигураций (Заявка № US20210380179A1. Опубликована 2021-12-09).

Однако известный внедорожник не предназначен для его использования в сложных климатических условиях и условиях бездорожья, из-за наличия открытой кабины, низких показателей геометрической проходимости, высокого эксплуатационного веса, малого диаметра колес, наличия трех осей. Кроме того конструкция известного внедорожника не является амфибией.

Известна кабина транспортного средства, такого как вездеход, трактор или небольшая строительная машина, изготовлена из двухслойных пластиковых панелей, которые легко собираются, предпочтительно с защелкивающимися элементами блокировки. Одна из панелей может представлять собой дверную панель с дверью, прикрепленной на петлях к дверной раме для управления проходом через дверной проем. И дверь, и дверная рама имеют разнесенные шарнирные шарниры, которые чередуются вдоль оси шарнира, чтобы дверь могла поворачиваться вокруг шарнирного штифта (Патент № US 7,216,926. Опубл. May 15, 2007).

Однако известное транспортное средство, имеющее кабину из пластиковых панелей, нельзя использовать в сложных дорожных условиях, а именно болотах, песках, снежно-ледовом покрове, из-за возможного нарушения целостности кабины из пластиковых панелей. Кроме того, известное транспортное средство не является амфибией, имеет малый диаметр колес.

Известен вездеход с параллельными сиденьями (ATV-Quads), включающий шасси; двигатель, поддерживаемый шасси; коробку передач, поддерживаемую шасси; пары передних и задних колес, прикрепленных для работы к шасси; и соединенных с коробкой передач для движения; пару отделенных друг от друга посадочных поверхностей, поддерживаемых шасси (Патент № ES2436204T3. Опубл. 2013-12-27).

Однако известный вездеход не предназначен для использования в сложных климатических условиях и условиях бездорожья, из-за наличия открытой кабины, низких показателей геометрической проходимости, высокого эксплуатационного веса, малого диаметра колес. Кроме того не является амфибией.

Известен снегоболотоход, содержащий шарнирно-сочлененную раму, кабину, кузов, движитель, представляющий собой колеса с шинами низкого давления, двигатель и трансмиссию, включающую сцепление, коробку передач, раздаточный редуктор, главные передачи переднего и заднего мостов, соединенные карданными валами с раздаточным редуктором, бортовые продольные балансиры, тормоз заднего моста, рулевое управление, в котором полуоси мостов и оси колес снабжены звездочками, соединенными цепными передачами, передний мост снабжен дополнительным тормозом, выходной вал коробки передач соединен непосредственно с входным валом раздаточного редуктора, а бортовые продольные балансиры установлены шарнирно на балках переднего и заднего мостов (Патент № RU120624. Опубл. 27.09.2012).

Однако известный снегоболотоход имеет довольно сложную и массивную трансмиссию, включающую карданные валы, продольные балансиры, сложное и массивное рулевое управление, включающее звездочки и цепные передачи, что снижает надежность вышеперечисленных систем, и отрицательно сказывается на КПД.

Известен снегоболотоход, содержащий герметичный корпус с пассажирским отсеком и кабиной, двигатель с трансмиссией и коробкой передач, ходовую часть с клиренсом 400 мм, включающую три пары мостов, установленных на подвесках, устройство управления, систему освещения, проход в пассажирский отсек осуществляется от заднего борта, где расположен основной вход в снегоболотоход, в котором корпус включает раму, сваренную из стальных труб, оборудован отопителем, системами вентиляции, очистки, обдува и обмыва переднего стекла, выполнен с термошумоизоляционным покрытием с габаритными размерами 4100×2250×2100 мм, шириной колеи 1800 мм, снаряженной массой 1400 кг, грузоподъемностью 500 кг, передний мост выполнен ведущим с редуктором, передающим крутящий момент управляемым колесам, и установлен на независимой подвеске с телескопическими амортизаторами с верхними и нижними малолистовыми поперечными рессорами, средний и задний мосты выполнены ведущими с редукторами, передающими крутящий момент неуправляемым колесам, и установлены на независимых подвесках с телескопическими амортизаторами и пружинами (Патент № RU158277. Опубл. 27.12.2015).

Однако известный снегоболотоход имеет сложную конструкцию с тремя мостами, два из которых являются неуправляемыми, что создает определенные трудности при перемещении по сложному бездорожью. Конструкция с мостами является весьма сложной и следовательно - менее надежной, чем дифференциальная бортоповоротная. Высокий суммарный вес трех мостов ухудшает соотношение эксплуатационная масса/грузоподъемность.

Известен блок бортового поворота снегоболотохода, содержащий центральный редуктор с ведомым валом, на котором симметрично с обеих сторон жестко установлены фрикционные механизмы, включающие диски фрикциона, в котором ведомый вал выполнен составным из трех частей: центральной части, являющейся частью центрального редуктора, правого вала и левого вала бортового поворота, при этом с обеих сторон относительно центрального редуктора на ведомом валу также установлены тормозные механизмы, ведущие звездочки передних и задних колес и ротационные муфты левого и правого борта, причем тормозные механизмы выполнены из поочередно установленных на ведомом валу тормозных дисков и тормозных суппортов, а во фрикционные механизмы включены суппорта фрикциона (Патент № RU191091. Опубл. 23.07.2019).

Однако конструктив известного технического решения является существенно более сложным, чем у предлагаемого механизма, имеет больше деталей, является менее технологичным. Тормозные диски и суппорты очевидно, располагаются внутри корпуса снегоболотохода, что приводит к быстрому их перегреву и существенному снижению эффективности, даже при низкой интенсивности работы. Таким образом, для эффективной работы блока требуется введение дополнительных элементов для его охлаждения, что еще больше усложнит конструкцию.

Известно внедорожное транспортное средство - снегоболотоход, содержащий кабину для водителя и пассажира, грузовую платформу, раму, двигательную установку, раздаточную коробку, передний мост с подвеской и задний мост с подвеской на листовых рессорах, каждый из которых включает в себя главную передачу, при этом коробка передач, раздаточная коробка, передний и задний мосты связаны между собой карданными валами, при этом главная передача образована валом-шестерней и равна 4, 13, при этом подвеска переднего моста выполнена пружинной, полуоси - с трубой или проставками и с образованием колеи переднего и заднего мостов, равной 1825 мм каждая, при этом кабина для водителя и пассажира и грузовая платформа образованы кузовом-пикапом с нишами под колеса с размерностью 1300×600×533.

Однако, известное техническое решение является более сложным, чем предлагаемая конструкция, имеющим больший вес и меньший КПД. Известный снегоболотоход имеет большой радиус поворота и низкие показатели геометрической проходимости.

Известен снегоболотоход, имеющий торговое наименование «ШЕРП», содержащий кабину, смонтированную на шасси с колесной базой 4х4 бескамерных шин сверхнизкого давления, оснащенного бортовым поворотом (Информационный ресурс: https://sherp.ru/sherp_n).

Однако известный снегоболотоход имеет большие габариты, что отрицательным образом сказывается на способности маневрировать в стесненных условиях (лес, застройки). Конструктивно механизм поворота за счет фрикционов является элементом, утяжеляющим и усложняющим конструкцию, т.к. подразумевает установку между КПП и бортовыми редукторами двух дополнительных механизмов (фрикционов). Установка фрикционов усложняет конструкцию, что в свою очередь снижает надежность, ремонтопригодность. Большая ширина и диаметр колес известного снегоболотохода отрицательно сказались на внутреннем пространстве кабины, существенно уменьшив расстояние между колесными нишами, и также существенно подняв подоконную линию, таким образом, ширина кабины на уровне плеч равна ширине - на уровне ступней ног, и ее недостаточно для комфортного размещения экипажа. Специальный профиль шин известного снегоболотохода имеет развитые поверхности протектора в поперечном направлении, и не имеет развитых поверхностей в продольном направлении, которые бы препятствовали боковому скольжению на уклоне. Данный недостаток является существенным, при движении вдоль склона по поверхности с низким коэффициентом сцепления (лед, снег, глина, песок), известный снегоболотоход смещается вниз по склону, независимо от управляющих действий оператора (является неуправляемым).

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала технических средств, предназначенных для использования в труднопроходимой местности.

Технический результат проявляется в увеличении проходимости и грузоподъемности транспортного средства без увеличения его массово-габаритных показателей, в защите экипажа и перевозимых грузов от неблагоприятных погодных условий, в отсутствии ограничений по глубине преодолеваемого брода, в возможности установки шин со встречным расположением грунтозахватов, возможность торможения с разворотом транспортного средства, в достижении скорости движения на плаву 5 км/ч без использования дополнительных движителей, в сохранении одинаковой грузоподъемности, как на плаву, так и на грунте, в достижении минимального радиуса поворота не более 3 м, в достижении сочетания высоких показателей геометрической проходимости как базовых, так и внедорожных, в возможности установки гидродинамических решеток, в сохранении почвенного слоя при перемещении по нему.

Заявленный технический результат достигается тем, что в снегоболотоходе, содержащем малогабаритный закрытый корпус, смонтированный на шасси с колесной формулой 4х4, оснащенном шинами большого диаметра и низкого давления, трансмиссией с редуктором, тормозной системой, системой управления, трансмиссией и брызговиками, использована схема дифференциального бортового поворота за счет дифференциала АКПП, в трансмиссии использованы только два бортовых редуктора, корпуса которых изготовлены из алюминия, тормозная система и система управления выполнены совмещенными, брызговики выполнены в виде гидродинамических решеток и размещены над колесами в задней части корпуса.

Целесообразно для осуществления корректировки натяжения приводной цепи трансмиссии, оснастить ее узлом натяжения, который выполняют из звездочки натяжителя, установленной на оси звездочки натяжителя, при этом над осью звездочки располагают винт натяжителя, который оснащают упругим элементом, выполненным в виде пружины.

Настоящее изобретение поясняют подробным описанием, схемами, на которых:

Фиг. 1 - показывает главный вид спереди снегоболотохода, согласно изобретению;

Фиг. 2 - вид справа;

Фиг. 3 - вид сверху;

Фиг. 4 - главный вид трансмиссии ( редуктора) снегоболотохода в разрезе;

Фиг. 5 - вид в разрезе горизонтальной плоскостью на узел совмещения тормозной системы с системой управления, то же что и на фиг. 4.

Фиг. 6 - узел совмещения тормозной системы с системой управления в увеличенном масштабе, то же что и на фиг.5

Снегоболотоход содержит закрытый корпус 1 (далее корпус), смонтированный на шасси с колесной формулой 4х4 (Фиг.1). Стороны верхней части корпуса 1 выполнены наклонными сверху вниз к горизонтальной плоскости. Корпус 1 оснащен лобовыми стеклами 2, 3. Угловыми передними стеклами 4, 5. На передней части корпуса установлены фары 6, 7 головного света. Между ними расположена дверь 8 передняя в нижней части корпуса 1, ориентированная под лобовым стеклом 3. С двух сторон корпуса 1 установлены зеркала заднего вида 9 и 10. В нижней части корпуса 1 закреплены ванны масляные 11 и 12 колесного цепного привода. Корпус установлен на шасси 13, на осях которого закреплена пара передних колес 14, 15 и пара задних колес 16 и 17 (не показаны). Колеса оснащены шинами большого диаметра и низкого давления. Над колесами расположены крылья 18 и 19. На верхней части корпуса закреплены грузоподъемные захваты 20 и 21, выполненные в виде рым-болтов. На передней части корпуса 1 расположена информационная табличка 22.

Боковые наклонные части корпуса 1 оснащены боковыми стеклами 23, 24 (не показано) и 25, 26 (не показано), которые расположены на верхней наклонной части корпуса 1 (Фиг. 2). Между боковыми стеклами 23-26 выполнены сервисные дверки, соответственно 27 и 28 (не показана). В нижней части корпуса 1 установлен бак топливный 29. Над колесами 15 и 17 установлены брызговики, выполненные в виде гидродинамических решеток 30 и 31 (не показана), которые размещены над колесами в задней части корпуса 1. Кроме того снизу корпуса 1 закреплен корпус редуктора 32 связанный с бортовым тормозом 33. В конструкции двигательной установки, включающей трансмиссию, использованы два бортовых редуктора 32. Корпуса редукторов 32 изготовлены из алюминия. Каждое из колес 14, 15, 16, 17 оснащено краном 34 колесной системы подкачки. Система управления оснащена механизмом дифференциального бортового поворота за счет дифференциала АКПП. Тормозная система и система управления выполнены совмещенными.

Задняя верхняя наклонная часть корпуса 1 оснащена центральным стеклом 35 и двумя боковыми стеклами 36, 37 (Фиг. 3). Кроме того, на верхней части корпуса выполнены люки 38 и 39 - аварийные выходы.

Совмещенные редукторы 32 справа и слева выполнены абсолютно идентично. В алюминиевом корпусе каждого совмещенного редуктора 32 размещен бортовой тормоз 33 (Фиг. 4). Бортовой тормоз содержит суппорт тормозного механизма 40. Тормозной механизм содержит направляющие суппорта 41 и 42, соединенные с тормозным диском 43. Тормозной диск расположен на ведущем валу 44 с установленной на нем ведущей шестерней 45. В малом кожухе 46 размещен ведомый вал 47, на котором закреплена ведущая звездочка 48. Ведущая звездочка 48 связана с приводной цепью 49, которая взаимосвязана с узлом натяжения. Последний выполнен из звездочки натяжителя 50, установленной на оси 51 звездочки натяжителя 50. При этом над остью звездочки 51 расположен винт 52 натяжителя. Последний оснащен упругим элементом 53, выполненным в виде пружины. Кроме того приводная цепь 49 связана с ведомой звездочкой 54, установленной на оси 55, размещенной в ступице 56. Алюминиевый корпус (кожух) каждого редуктора 32 оснащен сливной пробкой 57.

Приводная цепь 58 опосредовано связана с ведущим валом 44 (Фиг. 5, 6). На ведущем валу 44 установлен фланец 59 ведущего вала. Кроме того на противоположном конце ведущего вала 44 установлен корпус ступицы 60, на котором закреплен фланец 61 тормозного диска 43.

Пример исполнения и использования снегоболотохода.

Изготавливают закрытый корпус 1 (далее корпус) (Фиг.1-6). Стороны верхней части корпуса 1 выполняют наклонными сверху вниз к горизонтальной плоскости. Дверь 8 переднюю располагают в нижней части корпуса 1, ориентируя слева под лобовым стеклом 3. На верхней части корпуса закрепляют грузоподъемные захваты 20 и 21 в виде рым-болтов. На верхней части корпуса1 выполняют люки 38 и 39 - аварийные выходы.

В конструкции трансмиссии используют два бортовых редуктора 32. Корпуса редукторов 32 изготавливают из алюминия. Систему управления оснащают механизмом дифференциального бортового поворота за счет дифференциала АКПП. Тормозную систему и систему управления выполняют совмещенными.

Каждое из колес 14, 15, 16, 17 оснащают краном 34 колесной системы подкачки.

Корпус каждого редуктора 32 изготавливают из алюминия.

На шасси с колесной формулой 4х4 закрепляют ванны масляные 11 и 12 колесного цепного привода. Снизу корпуса 1 устанавливают трансмиссию, а именно закрепляют корпус редуктора 32, который связывают с бортовым тормозом 33. В конструкции трансмиссии использованы два бортовых редуктора 32. Тормозную систему и систему управления выполняют совмещенными. Корпус второго редуктора 32 связывают со вторым бортовым тормозом 33.

По обе стороны корпуса 1 устанавливают бак топливный 29.

Над колесами 15 и 17 устанавливают брызговики в виде гидродинамических решеток 30 и 31 (не показана), которые размещают над колесами в задней части корпуса 1.

Устанавливают корпус 1 на шасси 13. Оснащают корпус 1 боковыми стеклами 23, 24, 25, 26 между сервисными дверками 27, 28, центральным стеклом 35 и двумя боковыми стеклами 36, 37.

Изготовленный из металла закрытый корпус 1 устанавливают на шасси 13, на осях которого закрепляют пару передних колес 14, 15 и пару задних колес 16 и 17. Колеса оснащают шинами большого диаметра и низкого давления. Над колесами располагают крылья 18 и 19.

На передней части корпуса 1 располагают информационную табличку 22.

Снаружи сбоку на корпусе 1, для повышения безопасности эксплуатации и комфорта, устанавливают зеркала заднего вида 9 и 10.

Кроме того, на верхней части корпуса выполняют люки 38 и 39 - аварийные выходы.

Редукторы 32 справа и слева выполняют абсолютно идентично. В алюминиевом корпусе каждого редуктора 32 размещают бортовой тормоз 33. Бортовой тормоз имеет суппорт тормозного механизма 40. Тормозной механизм включает направляющие суппорта 41 и 42, которые соединяются с тормозным диском 43. Тормозной диск располагают на ведущем валу 44, на котором устанавливают ведущую шестерню 45. В малом кожухе 46 размещают ведомый вал 47, на котором закрепляют ведущую звездочку 48. Ведущую звездочку 48 и ведомую звездочку 54 соединяют приводной цепью 49, 58 с узлом натяжения, который состоит из оси 51 и звездочки натяжителя 50. Над осью звездочки 51 располагают винт 52 натяжителя. Последний оснащается упругим элементом

53 в виде пружины. Ведомую звездочку 54 устанавливают на оси 55. Последнюю размещают на ступице 56. Корпус (кожух) каждого редуктора 32 оснащают сливной пробкой 57.

Приводную цепь 49, 58 опосредовано связывают с ведущим валом 44. На ведущем валу 44 устанавливают фланец 59 ведущего вала. На противоположном конце ведущего вала 44 устанавливают корпус ступицы 60, на котором закрепляют фланец 61 тормозного диска 43.

В нижней части корпуса 1 закрепляют ванны масляные 11 и 12 колесного цепного привода. Корпус устанавливают на шасси 13, на осях которого закрепляют колеса 14, 15, 16 и 17. При установке колес грунтозахваты шин располагаются навстречу друг другу.

Основными техническими характеристиками снегоболотохода являются:

Габаритные размеры, мм длина 3040 ширина 2520 высота 2100 Снаряженная масса, кг 1600 Грузоподъемность, кг 700 Максимальная конструктивно допустимая масса, кг 2300 Масса буксируемого прицепа, кг, не более 1000 Количество посадочных мест 4 Колея (расстояние между серединами колес), мм 1950 База (расстояние между осями колес), мм 1650 Дорожный просвет, мм 600 Минимальное удельное давление на грунт, кгс/см2 0,1 Максимальная скорость движения по пересеченной местности, км/ч 30 Максимальная скорость движения по сухому твердому покрытию, км/ч 45 Максимальная скорость движения на воде, км/ч 6,5 Двигатель Модель ВАЗ-21126 Максимальная мощность, кВт (л.с.) 72,0 (98,0) Максимальный крутящий момент
при 3500об/мин, Н * м 145 Применяемое топливо АИ-92/95 КПП АКПП Лада Гранта Jatco JF414E Объем топливного бака, л 120 (2х60) Среднечасовой расход топлива, л/час 7,0 Запас хода, до-, км 600 Шины бескамерные двухслойные 1450х500-24’ Напряжение бортовой электросети, В 12 Аккумуляторная батарея, А*ч 2х55

Расположение и комплектность органов управления, системы освещения, тормозной системы соответствует действующим ГОСТам.

После заправки, включают двигатель. Движение осуществляется при отпущенных рычагах системы управления и переведенном, в соответствующее условиям движения положение, селекторе АКПП, путем увеличения оборотов двигателя педалью газа. Управление поворотом осуществляется нажатием соответствующего рычага системы управления «на себя», что соответствует замедлению вращения колес (14-17) соответствующего борта и ускорению вращения колес (1-17) противоположного борта. Замедление и остановка осуществляется совместным перемещением обоих рычагов системы управления «на себя».

Заявленный снегоболотоход является всесезонной и всепогодной амфибией, используемым, для транспортировки грузов, специализированного оборудования и рабочего персонала к местам проведения работ. Кроме того, снегоболотоход идеально подходит как для промышленной эксплуатации (проведение изысканий, геотехнический мониторинг линейных объектов и т.п.), так и для активного и экстремального отдыха. Снегоболотоход представляет собой самоходное транспортное средство на шинах сверхнизкого давления с минимальным давлением на грунт (не более 0,1 кг/см2) и возможностью буксировки прицепов массой до 1 т. Он способен проходить водные преграды без ограничения глубины преодолеваемого брода, топкие болота, передвигаться по снежному покрову, а также преодолевать любые препятствия высотой до 90 см.

Предлагаемое изобретение позволяет увеличить проходимость и грузоподъемность транспортного средства без увеличения его массово-габаритных показателей, у него отсутствуют ограничения по глубине преодолеваемого брода.

Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет устанавливать шины со встречным расположением грунтозахватов.

Предлагаемое изобретение имеет возможность торможения с разворотом транспортного средства, достижения скорости движения на плаву 5 км/ч без использования дополнительных движителей.

Конструкция снегоболотохода сохраняет одинаковую грузоподъемность, как на плаву, так и на грунте с сохранением почвенного слоя при перемещении по нему.

Предлагаемое изобретение позволяет достигать минимальный радиус поворота не более 3 м, сочетание высоких показателей геометрической проходимости как базовых, так и внедорожных, за счет бесповоротной системы управления.

Кроме того, в конструкции снегоболотохода имеется возможность установки гидродинамических решеток.

Изобретение относится к колесным транспортным средствам высокой проходимости. Снегоболотоход содержит закрытый корпус, смонтированный на шасси с колесной формулой 4×4, шины большого диаметра и низкого давления, бортовые редукторы. Система управления оснащена механизмом дифференциального бортового поворота за счет дифференциала АКПП. В конструкции только два бортовых редуктора, корпуса которых изготовлены из алюминия. Тормозная система и система управления выполнены совмещенными. Брызговики выполнены в виде гидродинамических решеток и размещены над колесами в задней части корпуса. Достигается увеличение проходимости в достижении минимального радиуса поворота. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Снегоболотоход, содержащий закрытый корпус, смонтированный на шасси с колесной формулой 4×4, оснащенном шинами большого диаметра и низкого давления, тормозную систему, систему управления, трансмиссию с редуктором, брызговики, отличающийся тем, что в конструкции использована схема дифференциального бортового поворота за счет дифференциала АКПП, в трансмиссии использованы только два бортовых редуктора, корпуса которых изготовлены из алюминия, тормозная система и система управления выполнены совмещенными, брызговики выполнены в виде гидродинамических решеток и размещены над колесами в задней части корпуса.

2. Снегоболотоход по п. 1, отличающийся тем, что трансмиссия включает узел натяжения, выполненный из звездочки натяжителя, установленной на оси звездочки натяжителя, при этом над остью звездочки расположен винт натяжителя, оснащенный упругим элементом, выполненным в виде пружины.