Шасси с поворотными модулями

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к шасси беспилотных транспортных средств с высокой грузоподъемностью.
Известно устройство для обеспечения возможности поворотного движения между тандемным или гусеничным мостом и корпусом транспортного средства, причем транспортное средство содержит по меньшей мере две корпусные части, соединенные друг с другом шарнирным узлом корпусов, одна из корпусных частей оснащена тандемным или гусеничным мостом, по меньшей мере одна корпусная часть содержит основной корпус и вспомогательный корпус, соединенный с ним с возможностью поворота вокруг продольной оси транспортного средства или вокруг, по существу, параллельной ей оси, причем вспомогательный корпус присоединен к основному корпусу с помощью вращающегося шарнира, и тандемный или гусеничный мост, по существу, жестко присоединен к указанному основному корпусу, и корпусная часть содержит по меньшей мере один исполнительный орган для управления относительным поворотным движением основного корпуса и вспомогательного корпуса таким образом, чтобы изменения положения и режима движения вспомогательного корпуса, особенно в отношении поворота вокруг продольной и транспортного средства, вызывали тянущее или толкающее движение исполнительного органа, которое управляет поворотным движением вспомогательного корпуса для приведения вспомогательного корпуса, по существу, в горизонтальное положение, при этом вспомогательный корпус соединен с основным корпусом с помощью, по существу, параллельных поперечных конструкций, выполненных в них так, что по меньшей мере два фланца проходят от вспомогательного корпуса до поперечных стенок основного корпуса, и указанные поперечные стенки и фланцы соединены друг с другом посредством подшипниковых систем, образующих вращающиеся шарниры, причем подшипниковые системы отстоят друг от друга в направлении продольной оси транспортного средства, чтобы обеспечить возможность их относительного поворота вокруг продольной оси, и ось вращения вращающегося шарнира является, по существу, совмещенной с осью вращения шарнирного узла корпусов, (см. патент RU 2652515, МПК B62D 53/02, B62D 24/00, опубл. 26.04.2018 г.).
Недостатками данного устройства является наличие по меньшей мере двух корпусных частей и исключительно тандемных (либо гусеничных) мостов, что не обеспечивает высокой эффективности поворачиваемости транспортного средства, уменьшая при это его скоростные и эксплуатационные характеристики.
Известен мост с поворотными колесами, включающий несущую конструкцию, выполненную в виде балки с кронштейнами, на которых с помощью поворотных цапф установлены ходовые колеса, привод поворота ходовых колес, привод вращения ходовых колес, выполненный в виде двух бортовых редукторов, соединенных при помощи полуосей с дифференциалом и главной передачей и состоящих из верхней и нижней конических передач, при этом кронштейны балки несущей конструкции имеют высоту, обеспечивающую свободный и неограниченный поворот колеса вокруг оси кронштейна, а привод поворота ходовых колес выполнен в виде червячных колес, жестко установленных в верхней части поворотных цапф и находящихся в зацеплении с червяками, приводимыми во вращение гидромоторами (см. патент RU №2266840, МПК B62D 7/14, В62В 11/00, В62В 11/02, B62D 7/00, опубл. 27.12.2005 г.).
Данное техническое решение не предусмотрено для установки на задней оси транспортного средства с высокой грузоподъемностью.
Известен мобильный робот, содержащий два идентичных плоских корпуса в виде сочлененных звеньев, в которых установлены выдвигающиеся модули с камерами, блок управления и шасси в виде опорно-двигательных устройств, при этом шасси выполнены в виде полого поворотного рычага, на плечах которого посредством' осей установлены колеса, звенья сочленены между собой посредством электромагнитного поворотно-сцепного устройства, на котором перпендикулярно друг другу расположены два шаговых двигателя, управляемые блоком управления и обеспечивающие перемещение звеньев в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно друг друга и передвижение робота в сложенном положении с углом между звеньями, равным 0°, и в разложенном - с расположением звеньев под углом 180° (см. патент RU №196462, МПК B65J 9/00, опубл. 02.03.2020 г.).
Данное решение имеет недостаток в виде малогабаритного размера, что ограничивает функционал устройства для перевозки крупногабаритных грузов, также отсутствует возможность одновременного поворота нескольких осей, что сказывается на маневренности.
Известно автомобильное поворотное устройство, взятое за ближайший аналог, содержащее поворотный корпус и прикрепленный к нему центральный корпус, соединенный с бортовыми корпусами, выполненными с возможностью установки на них движителей, при этом поворотный корпус снабжен опорно-поворотным кругом, состоящим из неподвижного и подвижного колец с беговыми дорожками, контактирующими с расположенными между ними телами качения, кроме того, на поворотном корпусе или на подвижном кольце опорно-поворотного круга установлены силовые цилиндры (см. патент RU №2602618, МПК B62D 7/02, B62D 53/08, B62D 63/02, В60Р 1/04, опубл. 20.11.2016 г.).
Недостатками данной конструкции является наличие поворотного круга без возможности внедрения гидромотора. Поворотный круг с телами качения-роликами не способен обеспечить высокую надежность и подвижность поворотного модуля для условий бездорожья. Наличие поворотных гидроцилиндров усложняет конструкцию и кинематику транспортного средства. Отсутствие тяг Панара и упругих опор балансира не позволяет обеспечить высокую устойчивость. Совокупность всех признаков ограничивает применение конструкции в компоновке беспилотного карьерного транспортного средства.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является уменьшение радиуса поворота, повышение поворачиваемости и управляемости транспортного средства.
Для решения поставленной задачи в шасси с поворотными модулями, содержащем раму, установленные на раме поворотные модули с поворотными кругами, агрегаты трансмиссии, на одном из модулей установлены гидроцилиндры с гидропневмоаккумуляторами, поворотные модули снабжены основаниями, расположенными в верхней части, тягами Панара, V-образными рычагами, шарнирно закрепленными через сферический подшипник к основаниям, также на одном из модулей установлены упругие опоры балансира, при этом поворотные круги выполнены с гидромоторами, закрепленными через фланец к основаниям. Поворотные модули усилены приварными ребрами.
Совокупность существенных признаков, заключающаяся в том, что на одном из модулей установлены гидроцилиндры с гидропневмоаккумуляторами, поворотные модули снабжены основаниями, расположенными в верхней части, тягами Панара, V-образными рычагами, шарнирно закрепленными через сферический подшипник к основаниям, также на одном из модулей установлены упругие опоры балансира, при этом поворотные круги выполнены с гидромоторами, закрепленными через фланец к основаниям, позволяет уменьшить радиус поворота, повысить поворачиваемость и управляемость транспортного средства.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
фиг. 1 - шасси с поворотными модулями без электромеханической трансмиссии, вид слева;
фиг. 2 - то же, вид снизу;
фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 без моста;
фиг. 4 - выносной вид Б на фиг. 3;
фиг. 5 - проекция тяг Панара на поперечной вертикальной плоскости;
фиг. 6 - шасси с поворотными модулями с электромеханической трансмиссией, вид слева;
фиг. 7 - то же, вид сверху.
Шасси с поворотными модулями содержит раму 1, установленные на раме 1 поворотные модули 2 и 3 с поворотными кругами 4.
Поворотные модули 2, 3 через фланцы 5 и болтовые соединения крепятся с основанием 6 на модуле 2 и с основанием 7 на модуле 3. Модуль 2, выполненный с подвеской качающегося типа, усилен с помощью приварных ребер 8 в продольном направлении и ребер 9, 10, 11 в поперечном направлении, а модуль 3, выполненный с жесткой конструкцией подвески, усилен ребрами 12 в поперечном направлении. При этом ребро 11 также служит дополнительным упором для кронштейна 13 тяги Панара 14, ограничивающей поперечное перемещение подвески модулей 2 и 3 и установленной под углом 8° одним концом к боковине 15 посредством кронштейнов 13 и 16 через болтовое соединение, а другим - к кронштейну левому 17 болтовым соединением на модуле 2 и к боковине 18 болтовым соединением на модуле 3. При этом кронштейн левый 17 и кронштейн правый 19 служат нижними точками крепления гидроцилиндров 20. С левой и правой стороны модулей 2 и 3 закреплены болтовыми соединениями основания 21. К кронштейнам 17 и 19 на модуле 2 и к основанию 21 на модуле 3 крепятся V-образные рычаги 22, которые также шарнирно через сферический подшипник закреплены к основаниям 6 и 7 - третьей точке закрепления. На модуле 2 транспортного средства основание 21 также служит ограничителем для отбойников 23, один из которых приварен к боковине 15, а другой - к боковине 18. На модуле 3 основание 21 является опорной поверхностью для упругих опор 24 балансира, установленные по две на каждое основание 21. На переднем и заднем модулях 2 и 3 жестко установлены мосты 25 транспортного средства. К основанию 6 и 7 и к боковинам 15 и 18 приварен корпус 26 крепления силового электродвигателя (не изображен). Проекция тяг Панара 14 (фиг. 5) на переднем 2 и заднем модуле 3 к вертикальной поперечной плоскости представляет из себя пересечение рычагов в точке А, которая расположена на продольной оси транспортного средства и выше уровня неподрессоренной массы, равной 1/2Н, что обеспечивает улучшенную устойчивость в продольном направлении.
Стоит отметить, что подвеска поворотного модуля 3 имеет полностью жесткую конструкцию с одного конца транспортного средства, где упругость обеспечивается благодаря колесным шинам, а подвеска поворотного модуля 2 состоит из гидроцилиндров 20 и гидропневмоаккумуляторов 27, обеспечивая качающуюся функцию моста.
Поворотные круги 4 выполнены со встроенными гидромоторами 28, закрепленными через фланец 5 к основаниям 6 и 7.
Электромеханическая трансмиссия транспортного средства (фиг. 6, фиг. 7) состоит из двух тяговых электродвигателей 29, которые осуществляют передачу крутящего момента посредством карданной передачи 30 и 31 к мостам 25. При этом питание электродвигателей 29 происходит от батарейных модулей 32, заряжаемых от генератора электрического 33, который в свою очередь приводится от двигателя внутреннего сгорания 34 через карданную передачу 35. Такая компоновка транспортного средства позволяет реализовать привод на все колеса, при этом, сделав его подключаемым, то есть при необходимости передача крутящего момента происходит либо только на передние либо на задние, либо же на все колеса автомобиля.
Шасси с поворотными модулями работает следующим образом.
Поворотные круги 4 со встроенными гидромоторами 28 приводят во вращательное движение первый и второй поворотные модули 2, 3.
Поворотный круг 4 посредством зубчатого зацепления получает крутящий момент от гидромотора 28. Шестерня 36 поворотного круга 4 через болтовое соединение закреплена с фланцем 5, обеспечивая поворот всего модуля. Шарики качения 37 поворотного круга 4 при этом воспринимают и радиальные нагрузки и упорные, позволяющие совершать поворотное движение шестерни 36. Смазка тел качения 37 осуществляется через масленки 38 по каналам В внутреннего кольца 39. При этом внутреннее кольцо 39 поворотного круга 4 сохраняет неподвижность, крепясь болтовым соединением к раме 1 транспортного средства.
Заявляемое техническое решение позволяет уменьшить радиус поворота, повысить проходимость, поворачиваемость, управляемость и энергоэффективность транспортного средства с высокой грузоподъемностью в условиях бездорожья.
Заявляемое техническое решение возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.