УПРАВЛЯЕМАЯ ТЕЛЕЖКА НАЗЕМНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ
CONTROLLED TRUCK OF GROUND TRANSPORTATION SYSTEM

Изобретение относится к наземным транспортным системам, бронеавтомобилям.
Известны тележки НТС (наземных транспортных систем), содержащие балансирные подвески ведущих колес автомобилей, а также элементы трансмиссии, обеспечивающие привод ведущих колес. [1) Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости: Учебник для втузов / Н.Ф. Бочаров, И.С. Цитович, А.А. Полунгян и др.; Под общ. ред. Н.Ф. Бочарова, И.С. Цитовича. - М.: Машиностроение, 1983. - 299 с.; 2) Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.; 3). Ф. Лапшин. Броневахтовки. Авторевю, №24 (532). 2013. С.57-63].
На НТС применяют центральную мостовую (1. С.36, 37; рис. 14-17) или бортовую схему трансмиссии. Находят применение НТС с колесной формулой 8×8 (1. С.37, рис. 16), имеющие две тележки мостов: заднюю с двумя ведущими мостами и переднюю управляемую (мосты комбинированные - ведущие и управляемые).
Для современных бронеавтомобилей с конической нижней частью несущего кузова (3. С.57-63), уменьшающей последствия ударной волны взрыва мины, элементы бортовой трансмиссии, размещенные за пределами бронекорпуса, снижают живучесть бронеавтомобиля.
Центральная мостовая схема трансмиссии ограничивает компоновочные и эксплуатационные характеристики бронеавтомобиля, созданного на базе автомобиля высокой проходимости, так как центральный редуктор моста вынуждает поднимать несущий кузов (корпус) или раму, что снижает устойчивость автомобиля из-за высокого расположения центра тяжести. Элементы трансмиссии, расположенные за пределами броневой защиты, также подвержены воздействию ударной волны.
Компактное размещение центральной части трансмиссии внутри защищенной нижней части конуса несущего корпуса бронеавтомобиля можно обеспечить, взяв за основу устройство ведущей тележки по авторскому свидетельству №1641661 Α1; В60К 17/34; Бюл. №14 от 15.04.91. Авторы В.И. Некрасов, Г.А. Чуева. Защита элементов трансмиссии может быть обеспечена их размещением внутри направляющих устройств подвески.
Для подвески двух близко расположенных мостов применяют балансирную подвеску, в которой балансиром, как правило, является рессора, установленная на оси балансира (1. С.211, рис. 99). Такая подвеска при наезде одного из колес на препятствие значительно снижает вертикальное перемещение несущей системы (рамы) автомобиля. Если в традиционной подвеске рессора выполняет функции упругого и направляющего устройств, то балансирная подвеска требует установки самостоятельных направляющих устройств, например реактивных штанг. Недостатками балансирной подвески являются большая металлоемкость балансира, высокая нагруженность рамы в зоне крепления оси балансира, а также значительный боковой крен автомобиля при наезде одного из колес моста на препятствие.
Улучшение плавности хода автомобиля обеспечивается при замене зависимой подвески на независимую, так как снижаются неподрессоренные массы. Иногда применяют однорычажную независимую подвеску с качанием колеса в поперечной плоскости (1. С.213, рис. 101, б; 2. С.253, рис. 216, б). В автомобиле «Татра» полуось размещена в кожухе разрезного ведущего моста, геометрическая ось которого пересекает геометрическую ось ведущей конической шестерни (2. с.269, рис. 237).
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является задняя тележка автомобиля высокой проходимости Урал-4320 с колесной формулой 6×6 с балансирной подвеской мостов (1. С.211, рис. 99, б) и центральной мостовой трансмиссией (1. С.36, рис. 15). В этом устройстве с каждой стороны автомобиля расположена рессора, кронштейн которой, закрепленный к средней части рессоры, опорой качания установлен на оси балансира, зафиксированной к раме автомобиля. Концы рессоры расположены в кронштейнах балок мостов с возможностью продольного перемещения. Направляющим устройством каждого моста являются три реактивные штанги: две расположены в нижней части ближе к колесам, одна - в центре вверху. Центральная трансмиссия этого автомобиля состоит из сцепления, КП (коробки передач), РК (раздаточной коробки) с несимметричным межмостовым дифференциалом, трех ГП (главных передач) с симметричными межколесными дифференциалами и валов (полуосей) привода ведущих колес. КП, РК и ГП соединяются карданными передачами с валами, шарнирами и компенсирующими (шлицевыми) устройствами.
Недостатки описанной конструкции заключаются в том, что она не обеспечивает защиты элементов трансмиссии от ударного воздействия взрыва мины, не позволяет снизить центр тяжести бронеавтомобиля, при наезде одного из колес моста возникает боковой крен, значительно ухудшающий условия работы тяжело нагруженного кронштейна рессоры на оси балансира. Эти недостатки ухудшают эксплуатационные и компоновочные характеристики бронеавтомобиля.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационных и компоновочных характеристик бронеавтомобиля при повышении его живучести и улучшении плавности хода.
Поставленная задача решается за счет независимой диагональной балансирной установки колес и расположения элементов трансмиссии внутри нижней части конуса несущего корпуса и в направляющих элементах подвески.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что в управляемой тележке наземной транспортной системы с балансирной подвеской ведущих колес, содержащая на каждые два колеса по рессоре, установленной на оси балансира, и центральной мостовой трансмиссией, при этом на ведущем валу трансмиссии в первом центральном редукторе закреплена первая ведущая коническая шестерня и водило с сателлитами несимметричного межмостового дифференциала, его солнечная шестерня трубчатым валом соединена со второй ведущей конической шестерней, эпициклическое колесо этого дифференциала межмостовым трансмиссионным валом соединено с корпусом симметричного межколесного дифференциала, размещенного во втором центральном редукторе, его первая шестерня сплошным валом соединена с четвертой ведущей конической шестерней, а вторая шестерня дифференциала трубчатым валом соединена с третьей ведущей конической шестерней, каждая ведущая коническая шестерня зацеплена с ведомым коническим колесом, которое валом, размещенным внутри одной из сторон углового рычага, соединено с ведущей конической шестерней, зацепленной с ведомым коническим колесом редуктора углового рычага, далее валом соединено с ведущей конической шестерней, зацепленной с ведомым коническим колесом колесного редуктора, закрепленного на опорном диске ведущего управляемого колеса, корпус колесного редуктора установлен подвижно относительно вала и корпуса редуктора углового рычага, опоры качания угловых рычагов установлены на трубчатых наконечниках, зафиксированных в нижней части конуса несущего корпуса, рессоры расположены по диагонали в угловых рычагах.
На фиг. 1 изображен вид сверху на колеса и трансмиссию при независимой диагональной балансирной подвеске колес управляемой тележки. Рулевой механизм и рулевой привод (рычаги, тяги) не показаны.
На фиг. 2 показано поперечное сечение: слева - по колесу с колесным редуктором, в котором ведущая коническая шестерня расположена вверху; справа - по колесу с колесным редуктором, в котором ведущая коническая шестерня расположена внизу, дополнительный упругий элемент - пружина и телескопический гидроамортизатор установлены между бортом несущего корпуса и корпусом колесного редуктора; стороны углового рычага соединены с корпусом колесного редуктора в вертикальной плоскости.
На фиг. 3 показаны два вида на диагональную рессорную независимую подвеску управляемых ведущих колес (колеса не показаны): а - вид сверху; б - поперечный разрез при наезде на препятствие колес одного моста.
В нижней конусной части несущего корпуса 1 (фиг. 2 - верхняя часть корпуса не показана) зафиксированы трубчатые наконечники 2 и 3 (фиг. 1 - борта корпуса 1 не показаны) и ось 4 кронштейна 5 балансира (на фиг. 3 обозначен пунктирными линиями). Трубчатые наконечники 2 фиксируются относительно несущего корпуса 1, а трубчатые наконечники 3 - относительно корпусов первого редуктора 6 и второго редуктора 7. Угловые рычаги 8 наружными опорами качания 9 подвижно установлены на трубчатых наконечниках 2 и 3, а внутренними опорами 10 - на оси 4 кронштейна балансира (фиг. 1). Опорные диски 11 ведущих колес 12 закреплены на угловых рычагах 8 (фиг. 2). На соединении сторон угловых рычагов 8 закреплены колесные редукторы 13 и редукторы 14 рычага, а около опор 9 - корпуса 15-18 центральных редукторов (фиг. 1). Малолистовые рессоры 19 средней частью закреплены к кронштейну 5 (фиг. 3) балансира, концы рессор расположены во внутренних сторонах угловых рычагов 8 и опираются на дополнительные упругие элементы 20, например резиновые. Аналогичные упругие элементы 21 можно установить в средней части рессор 19. На ведущем валу 22 трансмиссии в первом центральном редукторе 15 (фиг. 1) закреплена первая ведущая коническая шестерня 23 и водило 24 с сателлитами несимметричного межмостового дифференциала. Его солнечная шестерня 25 трубчатым валом 26 соединена со второй ведущей конической шестерней 27. Эпициклическое колесо 28 этого дифференциала межмостовым трансмиссионным валом 29 соединено с корпусом симметричного межколесного дифференциала 30, размещенного во втором центральном редукторе 7. Его первая шестерня 31 сплошным валом 32 соединена с четвертой ведущей конической шестерней 33, а вторая шестерня 34 дифференциала трубчатым валом 35 соединена с третьей ведущей конической шестерней 36. Каждая ведущая коническая шестерня зацеплена с ведомым коническим колесом 37, которое валом 38, размещенным внутри внутренних сторон угловых рычагов 8, соединено с ведущей конической шестерней 39, зацепленной с ведомым коническим колесом 40 редуктора 14 углового рычага 8 (фиг. 2). Валом 41 ведомое коническое колесо 40 соединено с ведущей конической шестерней 42, зацепленной с ведомым коническим колесом 43 колесного редуктора 13, закрепленного на опорном диске 11 ведущего колеса 12. Вал 44 колеса 12 соединяет ведомое коническое колесо 43 со ступицей 45. Ступица 45 на подшипниках качения 46 установлена на трубчатом наконечнике 47, закрепленном на опорном диске 11 ведущего колеса 12. Дифференциалы 28 и 30 могут быть оснащены муфтами блокировки 48. Ведущие колеса 12 имеют тормозные барабаны 49. Возможна установка дополнительных упругих элементов - пружин 50 и гасящих элементов - телескопических гидроамортизаторов 51 (фиг. 2).
Устройство работает следующим образом. Трубчатые наконечники 2 зафиксированы относительно нижней конусной части несущего корпуса 1 от вертикальных, продольных и поперечных перемещений (фиг. 1). Трубчатые наконечники 3 закреплены на корпусах редукторов 6 и 7, а ось 4 кронштейна 5 балансира - между корпусами редукторов 6 и 7. Угловые рычаги 8, с закрепленными на них корпусами редукторов 14, колесными редукторами 13 и опорными дисками 11 ведущих колес 12, являются направляющим элементом подвески (фиг. 2). Рычаги 8 опорами 9 и 10 подвижно установлены на трубчатых наконечниках 2 и 3, оси 4 и обеспечивают возможность перемещения ведущих колес 12 в поперечной плоскости. При наезде, например, левого переднего ведущего управляемого колеса 12 на препятствие (фиг. 3) это колесо приподнимается, например, на 20 см. Это вертикальное перемещение опорным диском 11, корпусами редукторов 13 и 14, угловым рычагом 8 воспринимается концом малолистовой рессоры 19 через дополнительные упругие элементы 20. Другой конец рессоры 19 через дополнительные упругие элементы 20 по диагонали опирается на угловой рычаг 8 и опорный диск 11 правого заднего ведущего колеса 12. Балансирная подвеска колес 12, за счет рессоры 19, закрепленной на кронштейне 5 и дополнительных упругих элементах 21, который поворачивается на оси 4 балансира, примерно вдвое снижает вертикальное перемещение оси 4 и несущего корпуса 1, т.е. без учета упругой деформации рессоры корпус приподнимается только на 10 см. Через кронштейн 5 это перемещение воспринимается и двумя другими ведущими колесами, расположенными по другой диагонали. Дополнительные упругие элементы 21 за счет гистерезиса резины частично гасят упругие колебания рессор 19. Крутящий момент от ведущего вала 22 (фиг. 1) поступает в первый центральный редуктор 15, где распределяется на первую ведущую коническую шестерню 23 и водило 24 с сателлитами межмостового несимметричного дифференциала. Обеспечивается постоянный блокированный привод одного колеса, что повышает проходимость НТС, и дифференциальный привод трех колес. От ведущей конической шестерни 23 крутящий момент поступает на ведомое коническое колесо 37, далее валом 38 (фиг. 2) на ведущую коническую шестерню 39 редуктора 14 углового рычага 8, затем на ведомое коническое колесо 40. Конические зацепления 23-37 и 39-40 выполняют функцию карданного ШРУС (шарнира равных угловых скоростей) и позволяют равномерно передавать крутящий момент на вал 41, являющийся шкворнем. При повороте управляемого ведущего колеса 12 корпус колесного редуктора 13 поворачивается относительно шкворня 41, подвижно установленного в опорах корпуса редуктора 14 рычага 8. От вала 41 крутящий момент поступает на ведущую коническую шестерню 42 и ведомое коническое колесо 43 колесного редуктора 13. Увеличенный зубчатыми передачами 23-37, 39-40 и 42-43 крутящий момент при сниженной частоте вращения поступает на вал 44 и ступицу 45 левого заднего управляемого ведущего колеса 12. Ведущее колесо 12 вращается на подшипниках качения 46 относительно трубчатого наконечника 47 опорного диска 11 и создает силу тяги ведущего колеса 12 относительно поверхности дороги. От водила 24 (фиг. 1) сателлитами крутящий момент распределяется на солнечную шестерню 25 и эпициклическое колесо 28 пропорционально их радиусам (числу зубьев). Если внутренний параметр дифференциала равен двум, то на солнечную шестерню 25 поступит 1/3, а на эпициклическое колесо 28 и вал 29 - 2/3 крутящего момента, поступившего на межмостовой дифференциал. От симметричного межколесного дифференциала 30 на каждое колесо переднего моста поступит половина от крутящего момента вала 29, т.е. на каждое ведущее колесо 12 распределится по 1/4 крутящего момента от ведущего вала 22. От солнечной шестерни 25 трубчатым валом 26 крутящий момент поступает на вторую ведущую коническую шестерню 27 и далее по элементам 37-38-39-40-41-42-43-44-45 на правое заднее ведущее колесо 12. От первой шестерни 31 межколесного дифференциала 30 сплошным валом 32 крутящий момент поступает на четвертую ведущую коническую шестерню 33 и далее, аналогично предыдущему варианту: 37-38-39-40-41-42-43-44-45 на левое переднее ведущее колесо 12. От второй шестерни 34 межколесного дифференциала 30 трубчатым валом 35 крутящий момент поступает на третью ведущую коническую шестерню 36 и далее, аналогично предыдущему варианту: 37-38-39-40-41-42 на правое переднее ведущее колесо 11 (фиг. 1 и 2). Для повышения проходимости НТС муфты блокировки 48 соединяют корпуса (водила) дифференциалов 24 и 30 с трубчатыми валами 26 и 35.
Тормозные барабаны 46 ведущих колес 49 могут быть использованы для рабочей, запасной и стояночной тормозных систем при пневматическом или комбинированном тормозном приводе.
Обозначения:
1 - несущий корпус бронеавтомобиля;
2 - трубчатый наконечник несущего корпуса 1;
3 - трубчатый наконечник корпусов редукторов 6 и 7;
4 - ось кронштейна балансира - труба между корпусами редукторов 6 и 7;
5 - кронштейн балансира;
6 - корпус первого редуктора;
7 - корпус второго редуктора;
8 - угловые рычаги - направляющие элементы подвески;
9 - наружная опора качания углового рычага;
10 - внутренняя опора качания углового рычага;
11 - опорные диски ведущих колес 12;
12 - ведущие управляемые колеса;
13 - колесный редуктор;
14 - редуктор углового рычага;
15 - первый центральный редуктор;
16 - второй центральный редуктор;
17 - третий центральный редуктор;
18 - четвертый центральный редуктор;
19 - малолистовая рессора - упругий элемент подвески;
20 - дополнительные упругие элементы, например резиновые, на концах рессор 19;
21 - дополнительные упругие элементы, например резиновые, в средней части рессор 19;
22 - ведущий вал трансмиссии;
23 - первая ведущая коническая шестерня;
24 - водило с сателлитами несимметричного межмостового дифференциала;
25 - солнечная шестерня;
26 - трубчатый вал солнечной шестерни 25;
27 - вторая ведущая коническая шестерня;
28 - эпициклическое колесо межмостового дифференциала;
29 - межмостовой трансмиссионный вал;
30 - корпус симметричного межколесного дифференциала (водило с сателлитами);
31 - первая шестерня межколесного дифференциала 30;
32 - сплошной вал;
33 - четвертая ведущая коническая шестерня;
34 - вторая шестерня межколесного дифференциала 30;
35 - трубчатый вал второго центрального редуктора 7;
36 - третья ведущая коническая шестерня;
37 - ведомое коническое колесо центральных редукторов 15-18;
38 - вал наружной стороны углового рычага 8;
39 - ведущая коническая шестерня редуктора 14 рычага 8;
40 - ведомое коническое колесо редуктора 14 рычага 8;
41 - вал, соединяющий ведомое коническое колесо 40 и ведущую коническую шестерню 42 колесного редуктора 13;
42 - ведущая коническая шестерня колесного редуктора 13;
43 - ведомое коническое колесо колесного редуктора 13;
44 - вал привода ступицы 45;
45 - ступица ведущего управляемого колеса 12;
46 - подшипники качения ступицы 45 колеса 12;
47 - трубчатый наконечник опорного диска 11;
48 - муфты блокировки дифференциалов;
49 - тормозные барабаны ведущих управляемых колес 12;
50 - пружина - дополнительный металлический упругий элемент;
51 - телескопический гидроамортизатор - гасящий элемент.