Способ поворота транспортного средства со всеми ведущими и поворотными колесами и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B62D7/14 

Предлагаемое изобретение относится к безрельсовым транспортным средствам, а именно к транспортным средствам с ведущими и поворотными колесами.

Известен способ поворота и маневрирования транспортного средства с мотор-колесами за счет поворота колес относительно рамы транспортного средства вокруг шкворня под действием дополнительных приводов, установленных на раме транспортного средства или поворотной части мотор-колес (Ке- мурджиан А.Л.) Планетоходы - М. Машиностроение, 1982, с.303-307).

Недостатком введения дополнительного привода на каждом колесе для осуществления его поворота относительно рамы транспортного средства является утяжеление транспортного средства (при равных по мощности приводах) и, следовательно, повышенные энергозатраты или (при меньшей мощности) уменьшение надежности поворота, особенно на грунтах с повышенным сцеплением и сопротивлением повороту.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ поворота транспортного средства, при котором предварительно осуществляют разворот мотор-колес, расположенных по разные стороны от поперечной оси транспортного средства, за счет

ч

х|

ON СЛ

ю

00

вращения их в противоположных направлениях от собственных приводов, а собственно поворот транспортного средства производят путем вращения мотор-колес противоположных бортов в противоположных направлениях (а.с. 1331717, СССР, 22.04,87).

Разворот мотор-колес вокруг шкворня осуществляется после их расфиксации относительно рамы транспортного средства и при наличии контакта каждого колеса с грунтом, т.е. происходит обкатка вращающегося колеса по грунту вокруг шкворня.

Положительным в этом способе поворота транспортного средства является возможность его осуществления без дополнительных приводов для поворота колес вокруг шкворней, за счет тяговых приводов вращения колес.

Недостатком этого способа является ухудшение маневренности (уменьшение надежности поворота транспортного средства), выражающееся в невозможности осуществления поворота колеса вокруг шкворня без его контакта с грунтом, например, в случае зависания колеса над трещиной, ямой или при повышенном буксовании колеса из-за низкого коэффициента сцепления с грунтом. Кроме того, при одновременной расфиксации и повороте колес транспортного средства возникает опасность потери его устойчивого положения на уклоне или косогоре, возникает нерационально повышенный расход энергии на рас- фиксацию и поворот колес, особенно крайних, наиболее статически нагруженных (из-за распределения масс).

Устройство для осуществления данного способа поворота только фиксирует колесо относительно рамы или расфиксирует его, давая возможность ему обкатываться вокруг шкворня при наличии сцепления с грунтом.

Целью изобретения является улучшение маневренности, снижение энергозатрат на поворот и маневрирование транспортного средства.

Указанная цель достигается тем. что для осуществления поворота или маневрирования транспортное средство останавливают, затем колеса через устройство для поворота и маневрирования транспортного средства расфиксируют относительно рамы, соединяют с имитатором контакта с грунтом и поворачивают, включая тяговые приводы вращения колес, фиксируют колеса относительно рамы и опять включают тяговые приводы вращения колес.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве, содержащем ведущие

колеса, установленные на шкворнях с возможностью поворота относительно рамы транспортного средства, фиксаторы положений поворотных колес относительно рамы, установленные на раме и на каждом поворотном элементе управляемого колеса, согласно изобретению, на ступице ведущего колеса жестко установлена шестерня, например, коническая, для передачи

0 вращения, например, через паразитную шестерню или блок из двух шестерен, установленной на шкворне с возможностью свободного вращения на нем. Корпус устройства, жестко связанный с корпусом дви5 гателя привода вращения колеса, установлен на шкворне также с возможностью свободного вращения на нем, а фиксатор снабжен устройством попеременного торможения относительно рамы транспорт0 ного средства корпуса или шестерни на шкворне.

Графически предполагаемое изобретение представлено на фиг.1...15.

На фиг.1, 2, 3, 4 представлены схемы

5 последовательного поворота колес многоопорного транспортного средства как подготовки к его повороту на фиг.5, 6 - к маневрированию Пунктирной линией показано поворачиваемое колесо, а стрелками 0 направления поворота колес, поворота и перемещения транспортного средства. Цифрами показаны последовательность поворота колес транспортного средства при движении его на уклоне и при отсутствии у

5 средних колес контакта с грунтом На фиг.7, 8 представлены схемы подготовки к маневрированию крабом на косогоре транспортного средства, стоящего на уклоне с углом (фиг.9), а на фиг.10, 11 - схема его маневри0 рования галсами - на уклоне и косогоре На фиг.12 схематично изображены мотор- колесо и устройство для осуществления поворота и маневрирования транспортного средства (в положении фиксации колеса от5 носительно рамы транспортного средства), вид спереди; на фиг.13, 14 - то же, но в положении поворота: на фиг.13 - вид спере- ди. на фиг.14 - вид сверху. На фиг.15 представлена схема перемещения точки на

0 ободе колеса при его поступательном плоскопараллельном перемещении, соответствующем вращению вокруг оси ступицы на угол /.

Представленное устройство для пово5 рота и маневрирования транспортного средства состоит из конической шестерни 1. жестко закрепленной на ступице колоса 2, поворотного корпуса 3 устройства, размещенных в нем блока шестерен 4 (конич ) и 5 (цилиндр) и цилиндрической шестерни 6

вращающихся вокруг оси 7 и шкворня 8. Шкворень одним концом закреплен нэ раме 10 транспортного средства, а другим установлен в подшипнике на корпусе 3. Двуплечий фиксатор 9 соединен через возвратную пружину 11с якорем электромагнита 12.

Устройство работает следующим образом.

Ведущая шестерня 1 устройства вращается вместе с колесом 2 от тягового привода 13, 14, 15. Конструкция устройства предусматривает два режима работы:

1.Режим движения транспортного средства при зафиксированных относительно рамы мотор-колесах.

При этом корпус 3 введен в зацепление с рамой фиксатором 9 под действием пружины 11. Шестерни 4, 5. 6 свободно вращаются на осях 7 и 8.

2.Режим поворота мотор-колеса вокруг шкворня 8 (фиг.З, 1).

Шестерня 6 введена в зацепление с рамой 10 фиксатором 9 под действием электромагнита 12. Находящаяся с ней в зацеплении шестерня 5, получающая вращение через шестерню 4 от шестерни 1, обкатывается вокруг шестерни 6, увлекая за собой ось 7 и корпус 3, вызывая тем самым поворот мотор-колеса вокруг шкворня.

Для осуществления обкатки колеса вокруг шкворня без пробуксовки должно быть выполнено соотношение: L -1 Z4-Z6 ZrZ5

где Zi - число зубьев ведущей шестерни 1 фиг.12

Z4 - число зубьев шестерни 4

Zg - число зубьев шестерни 5

Ze - число зубьев шестерни 6

R - радиус колеса

L - расстояние от оси шкворня до центра пятна контакта колеса с грунтом (фиг. 12).

Соотношение получено на основании необходимости соблюдения равенства длин путей точки С контакта колеса с грунтом в двух относительных движениях:

1.поворота вокруг точки А - дуга СС (фиг. 14)

2.вращения вокруг оси колеса -дуга СН (фиг. 15)

СС1 - СН АС 0 R p ACuJu - Rft

R«i

(1)3 R

U1 L ft - угловая скорость колеса

а- угол в рад AC L Во время поворота УБ О

(10

0

0

Zi Z5

Предлагаемый способ поворота и маневрирования транспортного средства и устройство для их осуществления особенно надежны и экономичны в условиях движения по уклону и косогору. Раздельная, поочередная расфиксация колес позволяет

5 сохранить устойчивое положение транспортного средства, раздельный, поочередный поворот колес позволяет уменьшить энергопотребление на поворот колеса за счет уменьшения усилия расфиксации и фиксации, а также за счет того, что действие со- ставляющей (параллельной уклону и косогору) массы всего транспортного средства воспринимается не поворачиваемым колесом, а всеми остальными, неподвижны5 ми, служащими якорями для всего транспортного средства.

Кроме того, предлагаемый способ маневрирования транспортного средства позволяет выполнить его с меньшей колеей.

0 Устойчивость транспортного средства достигается тем, что за счет поворота колес вокруг шкворней на угол 90° дальнейшее перемещение транспортного средства (по косогору) происходит с базой В, бывшей

5 ранее колеей L, и наоборот. Повышение проходимости достигается тем, что колеса могут быть установлены с различной колеей по новым осям (фиг.7) и повернуты на разные углы (фиг.8).

Предлагаемое устройство обеспечивает не только гарантированный поворот и маневрирование транспортного средства даже в случае отсутствия контакта колес с грунтом или на грунтах с низким коэффици- 5 ентом сцепления, трансформируя тяговый крутящий момент на колесе в момент, поворачивающий колесо вокруг шкворня, но и при определенном соотношении геометрических параметров колеса, его установки и

0 шестерен устройство обеспечивает обкатку колеса вокруг шкворня без его буксования, при всех скоростях автоматически, без блока управления. Это также снижает энергопотребление и упрощает управление

5 поворотом и маневрированием транспортного средства.

Таким образом, предлагаемый способ поворота и маневрирования транспортного средства и устройство для их осуществления позволяют создать более маневренное, более легкое и более экономичное транс портное средство при меньших габаритах по сравнению с существующими для передвижения в тех же условиях. Это очень важ- но в случаях применения данного технического решения в планетоходах, автоматически управляемых наземных транспортных средствах для передвижения в особых (в том числе послеаварийных уело- виях).

В народном хозяйстве предлагаемое решение может быть использовано в шасси с мотор-колесами, предназначенными для работы в стесненных условиях, и в тракто- pax для работы на склонах.

Формула изобретения

1.Способ поворота транспортного средства со всеми ведущими и поворотными колесами, заключающийся в том, что ко- леса расфиксируют относительно корпуса транспортного средства, поворачивают их вращением за счет контакта колес с опорной поверхностью в заданном положении, отличающийся тем, что, с целью улучшения маневренности транспортного средства путем гарантированного поворота колес на любой угол, для поворота создают дополнительное сопротивление качению каждого колеса в точке, отличной от места контакта колеса с опорной поверхностью.

2.Устройство для поворота транспортного средства со всеми ведущими и поворотными колесами, содержащее колеса с приводами их вращения, установленные на шкворнях с возможностью поворота отно

У/

сительно рамы транспортного средства, и фиксаторы положений колес относительно рамы, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом для создания дополнительного сопротивления качению каждого колеса, выполненным в виде корпуса, жестко связанного с корпусом привода вращения колес и установленного на шкворне с возможностью поворота относительно них, и шестерни, неподвижно установленной на ступице колеса, связанной через блок промежуточных шестерен с шестерней, свободно установленной на шкворне, а фиксаторы положений колес выполнены с возможностью блокировки шестерни, свободно установленной на шкворне, с рамой транспортного средства при расфиксированном положении колес относительно рамы транспортного средства.

3. Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что передаточное отношение механизма выбрано в соответствии со следующей зависимостью:

L, CZ2-Za) R 1 (ZrZ4)

где L- расстояние от оси шкворня до центра пятна контакта колеса с опорной поверхностью;

R - радиус колеса;

Zi - число зубьев шестерни, жестко связанной со ступицей колеса;

Z2 - число зубьев шестерни, свободно установленной на шкворне;

Za и ТА - число зубьев одной и другой промежуточных шестерен.

Изобретение относится к безрельсовым транспортным средствам, а именно к транспортным средствам с ведущими и поворотными колесами. Цель изобретения - улучшение маневренности путем гарантированного поворота колес на любой угол. Способ поворота транспортного средства, заключается в том, что транспортное средство останавливают, затем колеса через устройство для поворота и маневрирования, расфиксируют относительно рамы транспортного средства, соединяют с имитатором контакта с грунтом и поворачивают вокруг шкворня включением тяговых приводов вращения колес, независимо от контакта их с грунтом, фиксируют колеса относительно рамы и опять включают тяговые приводы вращения колес для осуществления поворота или маневрирования. Устройство для поворота транспортного средства со своими ведущими и поворотными колесами содержит поворотные относительно шкворня колеса, связанные с механизмом для создания дополнительного сопротивления качению каждого колеса. Устройство для поворота и маневрирования позволяет не только фиксировать колеса относительно рамы транспортного средства, но и преобразует тяговый крутящий момент на колесе в момент, поворачивающий колесо вокруг шкворня независимо от его контакта с грунтом на любой угол. 3 з.п. ф-лы, 15 ил. сл с

.4

/

ИЗи)

Фиг. з

Фи$.Ј

Фи.6

ЪУи

М АПф

JFV

4RO-ffiLjJL,J

(

X

б ЗЛф

У

rh | .fh

-j-H--f- -H+

Ш Ш

5 дЛф

(n (Г

- сп - V

I

Aj Aij ALJ

A

i 5P cS- j --1 У Ay d&s . .n -

-

(«

8699Ш

, , 5, 5 Г

0tV2 /P

6 T

/0

) Y L

Фгг. /3

Зиг.

ti

V

Л