Съемное устройство резервирования штатного привода рулевого управления колесного транспортного средства и колесное транспортное средство
REMOVABLE DEVICE FOR BACKUP OF REGULAR DRIVE OF STEERING WHEEL OF WHEELED VEHICLE AND WHEELED VEHICLE

Изобретение относится к области транспорта, а именно к комплектующим элементам, предназначенным для повышения функциональности и надежности работы узлов и деталей трансмиссии, рулевого управления и системы торможения колесного транспортного средства в условиях бездорожья. Изобретение может быть использовано для переоборудования обычного автомобиля или автомобиля с прицепом в вездеходный комплекс, имеющий обычное штатное «транспортное положение» и «вездеходное положение» с возможностью установки широкопрофильных или сдвоенных колес, а также гусеничных движителей, выходящих за габариты кузова автомобиля и выносных, силовых колесных арок, приуроченных к системе управления посредством торможения.
Из уровня техники известно устройство для повышения проходимости колесного транспортного средства, содержащее дополнительное колесо большего диаметра и средство его крепления на основном колесе транспортного средства, включающее соосно закрепленный на ступице основного колеса крепежный элемент, установленную на нем несущую трубу, проходящую через центральное отверстие в диске дополнительного колеса, и стягивающую гайку на свободном конце несущей трубы (см. патент RU136985, кл. В60В 11/00, опубл. 27.01.2014). Недостатками известного устройства являются недостаточно хорошая управляемость оборудованного им автомобиля, а также отсутствие должной надежности в работе трансмиссии. Это особенно характерно для деталей мостов серийного автомобиля, входящего в вездеходный комплекс. В вездеходном комплексе в результате трансформации, т.е. после перехода из «транспортного положения» в «вездеходное положение» путем присоединения дополнительных элементов, даже с учетом заблокированной подвески, из-за выноса движителей за габариты автомобиля мосты и рулевое управление испытывают дополнительные, не соизмеримо большие консольные, нагрузки. Основные динамические нагрузки и изгибающие моменты воспринимаются, в первую очередь, узлами и деталями трансмиссии мостов, а также элементами рулевого управления указанного автомобиля.
Кроме того, из уровня техники известна система управления транспортным средством посредством торможения, содержащая электромагнитные клапаны, оснащенные средствами установки в левом и правом тормозных контурах транспортного средства между главным и рабочими тормозными цилиндрами, и блок управления указанными клапанами, интегрированный в систему управления указателями поворота и аварийной сигнализацией посредством группы выключателей, обеспечивающей возможность перевода системы управления указателями поворота и аварийной сигнализацией из штатного режима работы в режим управления транспортным средством посредством торможения (см. патент RU161404, кл. В60Т 7/00, опубл. 20.04.2016). Основными недостатками известного устройства являются необходимость включения системы управления гидравлическими тормозами, в схему электроснабжения и сложность установки переходных устройств с электромагнитными клапанами на штатном автомобиле, а также неудобство их использования совместно со штатным рулевым управлением. Это осложняет процесс управления и увеличивает вероятность возникновения неисправностей при эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство резервирования штатного привода рулевого управления сельскохозяйственной машины, содержащее средства крепления на рулевом редукторе и приводные тросы, выполненное с возможностью воздействия на резервные тормозные механизмы таким образом, что при повороте рулевого колеса влево/вправо приводятся в действие, соответственно, левые/правые тормозные механизмы (см. патент JP 2001028931, кл. B62D 11/08, опубл. 06.02.2001). Недостатками известного устройства являются его неприспособленность для установки на штатном автомобиле и невозможность использования совместно со штатным рулевым управлением.
Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание съемного устройства резервирования штатного привода рулевого управления колесного транспортного средства, которое может быть легко установлено на любом автомобиле совместно с силовым выносной колесной аркой силового каркаса, за счет чего повышаются надежность работы трансмиссии, а также улучшаются управляемость и проходимость транспортного средства. Кроме того упрочняется кузов, исключается разлет камней, грязевых и снежных масс, увеличивается грузоподъемность и появляется возможность размещать на выносной колесной арке негабаритный, длинномерный груз, например трубы длиной 6-7 метров, и/или устанавливать различные емкости, в том числе и топливные баки. Технический результат заключается в упрощении установки съемного устройства резервирования штатного привода рулевого управления коелсного транспортного средства и обеспечение его надежной работы.
В части съемного устройства резервирования штатного привода рулевого управления колесного транспортного средства поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в указанном устройстве, содержащем средства крепления на рулевом редукторе и приводные тросы, выполненном с возможностью воздействия на резервные тормозные механизмы таким образом, что при повороте рулевого колеса влево/вправо приводятся в действие, соответственно, левые/правые резервные тормозные механизмы, средства крепления представляют собой закрепленный на рулевом редукторе рычажно-зубчатый механизм, к которому прикреплены концы приводных тросов, а их противоположные концы идут к резервным тормозным механизмам, прикрепленным к осям ступиц колес и силовому каркасу, имеющему средства крепления к осям ступиц колес и кузову колесного транспортного средства. Рычажно-зубчатый механизм может содержать шестерню с отрезком цепи, к свободным концам которого прикреплены приводные тросы, ведущие к резервным тормозным механизмам передних или задних колес. Рычажно-зубчатый механизм может содержать рычаг или шестерню с отрезком цепи, к свободным концам которого прикреплены приводные тросы, ведущие крест на крест к штатному тросу стояночных тормозов. Приводные тросы могут быть оборудованы упругими элементами в виде пружин растяжения и оборудованы системой блоков со средствами крепления к кузову колесного транспортного средства.
В части колесного транспортного средства поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что оно содержит силовой каркас, представляющий собой выносную колесную арку со средствами крепления к оси ступиц колес и кузову колесного транспортного средства, внешнюю облицовку и резервный тормозной механизм, прикрепленный к указанным оси ступиц и силовому каркасу. Средства крепления силового каркаса к оси ступиц предпочтительно расположены с внешней стороны колеса и выполнены с возможностью поочередного закрепления на указанном колесе: дополнительной ступицы, резервного тормозного барабана, резервного тормозного щита с рабочим гидравлическим цилиндром и рычагом стояночного тормоза с тормозными колодками, и силового каркаса. Облицовка может быть выполнена из металлического, резиносодержащего или полимерного материала. Силовой каркас предпочтительно имеет ромбовидную или трапециевидную форму и выполнен с опорой на бампер, сформированной из трубы или балки с  возможностью размещения внутри или вдоль нее приводов резервного тормозного механизма.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства резервирования штатного привода рулевого управления колесного транспортного средства, подключенного к тросам стояночного тормоза;
на фиг. 2 - к резервным тормозным механизмам, установленным на выносной колесной арке;
на фиг. 3 - схема крепления выносной колесной арки на двуосном автомобиле, вид сбоку;
на фиг. 4 - схема крепления выносной колесной арки на трехосном автомобиле, вид сбоку;
на фиг. 5 - вездеходный комплекс в виде штатного двуосного или трехосного автомобиля с предлагаемыми техническими решениями без облицовки выносных арок, вид сверху.
Предлагаемое съемное устройство резервирования подключается к штатному рулевому управлению и резервным тормозным механизмам таким образом, что при повороте рулевого колеса 1 влево/вправо приводятся в действие, соответственно, левые/правые резервные тормозные механизмы. При этом обеспечивается возможность как автономной, так и совместной работы со штатным рулевым управлением и штатной тормозной системой 2.
Для этого на штатном рулевом редукторе 3 закрепляют средства крепления в виде рычажно-зубчатого механизма, образованного двуплечим рычагом 4 и шестерней 5 с отрезком 6 цепи, и прикрепляют к нему приводные тросы 7 и 8 с упругими элементами в виде пружин растяжения 9. Согласно приведенной на чертежах схеме, к свободным концам отрезка 6 цепи прикреплены приводные тросы 7, ведущие к резервным тормозным механизмам передних колес, а к рычагу 4 - приводные тросы 8, ведущие крест на крест к штатному тросу 10 стояночных тормозов. Участки троса 10 стояночных тормозов могут при этом сами выполнять функцию резервного тормозного механизма и/или тросы 8 через зажимы могут быть подключены к задним выносным резервным тормозным механизмам 11 на предлагаемых выносных колесных арках с использованием системы блоков 12 со средствами их крепления к кузову автомобиля. Аналогично тросы 7 могут быть подключены к передним выносным резервным тормозным механизмам 13 на выносных колесных арках. Кроме того, к штатной тормозной системе 2 могут быть дополнительно подключен управляющие клапаны 14 и тракты 15 резервных тормозных механизмов 13 передних колес на выносных колесных арках.
Предлагаемое колесное транспортное средство снабжено силовым каркасом, представляющим собой выносную колесную арку, которая позволяет надежно закрепить выносные резервные тормозные механизмы 11 или 13, продлить срок службы трансмиссии и зафиксировать колеса в положении «прямо» в случае отключения штатного привода рулевого управления. Она выполнена в виде силового каркаса 16 ромбовидной или трапециевидной формы, внешней облицовки 17 (предпочтительно общей для передней и задней выносных арок колес одной стороны) из металлического, резиносодержащего или полимерного материала и резервного тормозного механизма 11/13. Каркас 16 выполнен с опорой 18 на бампер, сформированной из трубы или балки, внутри или вдоль которой размещают приводы резервного тормозного механизма 11/13. Каркас 16 снабжен средствами крепления к оси ступицы 19 колеса с внешней стороны и кузову автомобиля, а резервный тормозной механизм 11/13 прикреплен к указанным оси ступицы 19 и каркасу 16. Средства крепления силового каркаса 16 к оси ступицы 19 выполнены с возможностью поочередного закрепления на указанном колесе: дополнительной ступицы, резервного тормозного барабана, резервного тормозного щита с рабочим гидравлическим цилиндром и рычагом стояночного тормоза с тормозными колодками, и силового каркаса 16.
В вездеходном положении колесное транспортное средство (автомобиль) может быть дополнительно снабжено поперечными опорами 20, дополнительными колесами 21 на третьей оси, удлиненным бампером 22, ступенькой 23 и цепным ременно-гусеничными приводом 24.
Согласно изобретению, изменение направления движения автомобиля осуществляется за счет работы дифференциалов мостов в момент торможения колес левого или правого тормозных контуров. Предлагаемое устройство резервирования работает следующим образом.
Водитель поворотом рулевого колеса 1 в сторону направления движения, например налево, натягивает приводные тросы 7 и 8, закрепленные одним концом к рычагам тормозных колодок в выносных резервных тормозных механизмах 11 и 13, а другим концом - к отрезку 6 цепи или к плечу двуплечего рычага 4, размещенных на оси (на осевой гайке) рулевого редуктора 2. Пружины растяжения 9 возвращают рулевое колесо 1 в исходное положение, обеспечивая плавное и легко контролируемое управление автомобилем.
Таким образом, при механическом поочередном бортовом торможение используют два варианта. Один вариант комбинированный, для легких условий, в основном зимнего бездорожья, предусматривает то, что у передних приводных управляемых колес резервные тормозные механизмы отсутствуют или не подключены, т.е. эти колеса подсоединены к штатному приводу рулевого управления и осуществляют поворот автомобиля обычным способом, а в помощь штатному рулевому управлению, соответственно, поочередно срабатывают штатные и резервные тормозные механизмы задних левых и правых колес. В другом случае, для тяжелых условий бездорожья, колеса зафиксированы в положении «прямо» и отсоединены от привода (от наконечников рулевых тяг рулевой трапеции) или от рулевого редуктора. При таком варианте могут быть подключены все резервные, а также задние штатные тормозные механизмы. В свою очередь штатная тормозная система автомобиля всегда пребывает в своем нормальном рабочем состоянии.
Установка предлагаемого съемного устройства крайне проста, т.к. не требует монтажа отдельного блока управления клапанами, при этом таким устройством при минимальных трудозатратах может быть оборудовано, по существу, любое транспортное средство.
Для большей эффективности и надежной работы рулевого управления посредством торможения, в некоторых колесных, гусеничных и полугусеничных схемах при управлении движителями автомобиля, ступицы колес, в том числе и третьего дополнительного моста могут также снабжаться тормозными механизмами с механическим или электрическим приводами, которые легко подключаются и управляются водителем.
При наличии подготовленных мест крепления дополнительных колес с дополнительными тормозными механизмами барабанного типа с тормозными тросами и подготовленной трассировкой, проходящей по опоре, к бамперу и далее по бамперу и днищу через систему блоков 12, к рулевому редуктору время трансформации из «транспортного положения» в «вездеходное положение» составит не более одного часа. При этом, для определенных конфигураций вездеходного комплекса, серийный автомобиль может иметь подрезанные крылья, люк на крыше, заднюю входную дверь и подключаемую блокировку дифференциала заднего моста, а также необходимо обязательно иметь соответствующую понижающую передачу в раздаточной коробке указанного автомобиля.
Предлагаемые технические решения позволяют значительно упростить установку съемного устройства резервирования штатного привода рулевого управления колесного транспортного средства и обеспечить его надежную работу.