Высокомобильное шасси электромобиля

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к электрическим колесным транспортным средствам с накопителями электрической энергии.
Известен электромобиль, содержащий обратимую электромашину с блоком управления, накопитель электрической энергии с блоком контроля и датчиками состояния, зарядное устройство, преобразователь напряжения, электрический вакуумный насос, имеет зубчатый редуктор с передаточным отношением 2,0-3,5, соединенный карданной передачей с задним мостом, жидкостную систему охлаждения обратимой электромашины, блока управления, зарядного устройства и преобразователя напряжения, состоящую из радиатора, насоса и вентилятора, а накопитель электрической энергии, состоящий из нескольких батарей, имеет воздушную систему обогрева и охлаждения. Электромобиль имеет единую панель приборов с приборами контроля движения, управления и индикаторами состояния элементов шасси, а также электромашины и накопителей электрической энергии, снабжен системой обогрева салона, работающей на жидком углеводородном топливе, содержащей два отопительных устройства, топливный бак с насосом, аппаратуру управления и регулирования и радиаторы отопления. Электромобиль оснащен гидроусилителем руля с электрическим насосом высокого давления с электронным блоком управления. Электромобиль имеет органы управления режимами движения, реверса и нейтрали в виде выключателей, установленных на панели приборов, причем выключатель реверса имеет механическую блокировку. Электромобиль имеет зарядный порт, расположенный под капотом электромобиля, а на основании рамки радиатора установлен ложемент для зарядного кабеля, что позволяет закрывать капот во время зарядки электромобиля (см. RU №173152, МПК B60L 11/14 опубл. 14.08.2017). Наличие в известном электромобиле тягового электродвигателя, карданной передачи, заднего моста, гидроусилителя руля с блоком управления, накопителя электрической энергии совпадает с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Эта конструкция имеет недостаток, связанный с сравнительно низкой маневренностью электромобиля.
Известно также шасси транспортного средства с электродвигателем, содержащий обратимую электрическую машину, расположенную в базе шасси транспортного средства, выходной вал которой направлен по ходу движения транспортного средства и соединен через муфту с преобразователем момента, имеющим один или более выходных валов, соответственно связанных с одним или более ведущими мостами посредством карданной передачи, накопители электрической энергии с блоком контроля и датчиками состояния расположены в передней и задней частях шасси транспортного средства за пределами базы между лонжеронами рамы, причем в задней части накопители расположены не выше верхней полки лонжерона рамы, преобразователь напряжения, включающий в себя инвертер с системой управления и конвертер (см. патент РФ на ПМ №110036, опубл. 10.11.2011 г., B60L 11/14, В60K 1/00). Наличие в известном электромобиле электродвигателя, карданной передачи, нескольких мостов, накопителя электрической энергии совпадает с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостаток данного шасси электромобиля заключается в сравнительно невысокой маневренности.
В качестве прототипа, по совокупности существенных признаков, принимаем электрическое колесное транспортное средство, содержащее раму, передний мост, расположенный в базе шасси тяговый электрический двигатель, карданную передачу, задний мост и накопители электрической энергии, представляющие собой набор аккумуляторных батарей, оснащенных блоками контроля, датчиками состояния, зарядным устройством и преобразователями напряжения, которые установлены на едином подрамнике, прикрепленном к лонжеронам рамы между передним и задним мостами, при этом аккумуляторные батареи установлены на быстросъемной платформе, выполненной с возможностью быстрого демонтажа и монтажа (см. патент РФ на ПМ №191010, опубл. 18.07.2019 г., B60L 11/14, B60K 1/00). Наличие в конструкции электрического колесного транспортного средства рамы, переднего моста, заднего моста, системы рулевого управления, расположенного в базе шасси тягового электрического двигателя, соединенного карданным валом с мостом, накопителей электрической энергии совпадает с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатком данного электрического колесного транспортного средства является сравнительно низкая маневренность.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения маневренности электромобиля.
Поставленная задача решается за счет того, что в высокомобильном шасси электромобиля, содержащем раму, первый мост, второй мост, систему рулевого управления, расположенный в базе шасси тяговый электрический двигатель, соединенный карданной передачей с мостом, накопители электрической энергии, и первый и второй мосты выполнены с управляемыми колесами и имеют независимую друг от друга систему рулевого управления, снабженную каждая своим усилителем руля, оснащенным электронным блоком управления, при этом, для контроля угла поворота колес, на выходном валу усилителя руля установлены датчики угла поворота.
Причем тяговый электрический двигатель может быть соединен карданной передачей с первым мостом или со вторым мостом, или с обоими мостами одновременно. Каждая система рулевого управления может быть снабжена своим электрогидроусилителем руля с встроенным электронным блоком управления или своим элетроусилителем руля с встроенным электронным блоком управления.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что «и первый и второй мосты выполнены с управляемыми колесами и имеют независимую друг от друга систему рулевого управления, снабженную каждая своим усилителем руля, оснащенным электронным блоком управления и датчиком угла поворота» позволяет повысить маневренность высокомобильного шасси электромобиля.
Заявителю не известны высокомобильные шасси электромобиля с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что позволяет предположить соответствие заявляемого технического решения условию патентоспособности «новизна».
Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены:
Фиг. 1 Высокомобильное шасси электромобиля, общий вид;
Фиг. 2 Рулевое управление высокомобильного шасси электромобиля, общий вид;
Фиг. 3 Гидравлическая и электронная схема системы рулевого управления;
Фиг. 4 Крепление датчика угла поворота рулевого колеса на входном валу электрогидроусилителя руля;
Фиг. 5 Рулевая тяга 1 моста;
Фиг. 6 Рулевая тяга 2 моста.
Высокомобильное шасси электромобиля содержит: раму 1, первый мост 2 с управляемыми колесами и элементами подвески, второй мост 3 с управляемые колесами и элементами подвески, тяговый электрический двигатель 4, соединенный карданным валом 5 с одним из мостов 2 или 3 или с обоими мостами 2 и 3, накопители 6 электрической энергии, блок 7 управления тяговым электродвигателем 4. Каждый мост снабжен независимой системой рулевого управления, состоящей, в частном случае, из элетрогидроусилителя (ЭГУР) 8 руля, в который встроен электронный блок (ЭБУ) 9 управления. Это позволяет осуществить управление обеими мостами и, в частном случае, беспилотное движение электромобиля. Элетрогидроусилитель 8 руля оснащен электромотором 10 для управления рулевым механизмом в соответствии с сигналами электронного блока 9 управления. Необходимое усилие на механизмах рулевого управления обеспечивает гидроусилитель (ГУР) 11 руля. Давление масла в системе обеспечивают электронасосы. Таким образом, единый блок накопителей 6 электрической энергии обеспечивает питанием не только тяговый электродвигатель 4, но и каждую из систем рулевого управления.
Высокомобильное шасси электромобиля, в случае беспилотного исполнения не оснащается кабиной, что позволяет всю длину шасси использовать под грузовую платформу, а за счет использования на обоих мостах механизмов полноценного рулевого управления имеет возможность равноценно двигаться в обеих направлениях и не нуждается в развороте.
Для обеспечения ЭБУ 9 адекватными данными угла поворота колес на входном валу ЭГУР 8 установлены датчики 12 угла поворота руля.
В системе рулевого управления применены рулевые тяги оригинальной конструкции. Рулевая тяга первого моста выполнена в соотношении L2/L1≤1:3. Данное распределение длин плеч тяги способствует возникновению меньших усилий и последующих деформаций на трубе тяги сошки. А рулевая тяга второго моста выполнена в виде полуэллиптической формы. Центр эллипса, которой расположен на длине: L1=L2. Соблюдение данного соотношения позволяет равномерно распределить нагрузки по длине тяги, что положительно сказывается на отзывчивости рулевой системы подаваемым от ЭБУ 9 управляющим сигналам.
Высокомобильное шасси электромобиля работает следующим образом: накопители электрической энергии, имеющие систему контроля состояния и управления работой в составе модуля тягового электрического оборудования, подает напряжение постоянного тока на силовой преобразователь, осуществляющий управление работой тягового электрического двигателя 4, который преобразует электрическую энергию в механическую энергию движения транспортного средства как в ручном, так и в автоматическом режиме, в зависимости от сигналов, посылаемых блоком управления транспортного средства. Блоки коммутации осуществляют распределение электрической энергии между основными и вспомогательными потребителями, а также осуществляют защиту потребителей и обслуживающий персонал от аварийных и нештатных ситуаций.
Рулевая система представляет собой комбинацию двух компонентов: рулевого механизма, состоящего из плунжера 13, червяка 14 рулевого механизма, шариковой цепи 15, торсионного стержня 16, клапанной заслонки 17 и электродвигателя 10 с электронным блоком 9 управления и червячной передачей 18. Рулевой механизм обеспечивает большие усилия в рулевом управлении, которая обеспечивается наложением усилия сервомеханизма, состоящего из левого цилиндр сервомеханизма 19 и правого цилиндра сервомеханизма 20. Высокое давление жидкости в рулевом механизме обеспечивает электронасос 21, а в бачок 22 ГУРа масло поступает через трубопроводы низкого давления. В зависимости от направления вращения, получаемого от входного вала 23, открытие клапана через каналы высокого давления обеспечивает движение плунжера 13, который приводится в движение через червяк 14 и шариковую цепь 15. Плунжер 13 в свою очередь приводит в движение выходной вал сошки 24. При неисправной электронной системе рулевой механизм сохраняет работоспособность. Применение электродвигателя 10 и червячной передачи 18 позволяет передать дополнительный крутящий момент на входной вал 23 параллельно моменту рулевого колеса. Таким образом, усилие, необходимое для рулевого управления, регулируется в зависимости от ситуации в процессе движения. Поворот рулевого колеса и приложенный момент рулевого управления определяется датчиками угла поворота и момента, затем передается в электронный блок 9 управления (ЭБУ). Принимая параметры скорости и нагрузки, ЭБУ 9 определяет требуемый дополнительный момент для рулевого управления и приводит в действие электродвигатель 10. На основе конкретной дорожной ситуации электродвигатель 10 помогает рулевому управлению путем увеличения или уменьшения момента, тем самым оптимизируя процесс управления. Также ЭБУ 9 не позволяет перегружать рулевую систему, в частности электронасос 21, контролируя нахождение колес в повернутом до упора положении. В зависимости о ситуации, электродвигатель 10 уменьшает усилия или, при необходимости, применяет противоположный момент, так что механические ограничители не могут быть повреждены. ЭБУ 9 помимо этого, предусматривает функции помощи водителю, такие как компенсация бокового ветра, расширенный круиз-контроль и полуавтономное вождение.
Применение совокупности предложенных решений на высокомобильных шасси электромобиля, как в ручном, так и в беспилотном исполнении, позволяет осуществлять управление мостами транспортного средства независимо друг от друга, что увеличивает возможности маневрирования, выполнение поворота или разворота в очень стесненных пространствах.
Высокомобильное шасси электромобиля изготовлено в условиях существующего опытного производства и прошло испытания, что подтверждает промышленную применимость предложенной конструкции.