КОМБИНИРОВАННЫЙ МОСТ СДВОЕННЫХ КОЛЕС
COMBINED BRIDGE DUAL WHEELS

Изобретение относится к наземным транспортным системам, автомобилям средней и большой грузоподъемности.
НТС (наземные транспортные системы) могут применять ведущие, управляемые, комбинированные (ведущие и управляемые), а также поддерживающие мосты. Известны комбинированные мосты НТС, содержащие устройства поворота и подвески ведущих и управляемых колес автомобилей, а также элементы трансмиссии, обеспечивающие привод 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.).
На НТС часто применяют центральную мостовую схему трансмиссии (1. с. 36, 37; рис. 14-17). Как правило, такая схема трансмиссии используется для привода задних ведущих мостов с зависимой подвеской сдвоенных колес при большой вертикальной нагрузке на мост (2. с. 261, рис. 227, а). В таком варианте возникают компоновочные сложности - нужна карданная передача на задний мост. Предпринимались попытки создания комбинированных мостов с зависимой подвеской (Например, а.с. №1781096. Комбинированный мост. Бюл. N46 от 15.12.92. Авторы: Некрасов В.И., Назаренко И.В.). Улучшаются компоновочные возможности - переднеприводная трансмиссия исключает необходимость в карданной передаче, что позволяет снизить погрузочную высоту кузова. Но зависимая подвеска мостов не в состоянии обеспечить высокую плавность хода.
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).
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является комбинированный мост автомобиля «Татра», где качающаяся полуось размещена в кожухе разрезного ведущего моста, геометрическая ось которого пересекает геометрическую ось ведущей конической шестерни (2. с. 152, рис. 120 и с. 269, рис. 237).
Недостатки описанной конструкции заключаются в том, что подвеска однорычажная. Качающийся рычаг разрезного моста не обеспечивает правильной кинематики перемещения колес при преодолении препятствий, возникает «косолапость» - колесо перемещается по дуге относительно оси главной передачи, что вызывает нежелательное значительное изменение колеи между колесами. Главная передача одинарная, без колесного редуктора, ШРУС (шарнир равных угловых скоростей) испытывает значительные нагрузки, что вызывает необходимость увеличения его размеров, при этом исключается возможность увеличения грузоподъемности автомобиля за счет установки сдвоенных колес.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационных и компоновочных характеристик автомобиля.
Поставленная задача решается за счет установки сдвоенных колес на рычагах разной длины, консоли которых взаимосвязаны с пружиной, и применения двойной главной передачи, ведомые колеса которых могут качаться в центральном редукторе на коромыслах.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что комбинированный мост, содержащий главную передачу, шарниры равных угловых скоростей, элементы рулевого и тормозного управлений, независимую подвеску колес на поперечных рычагах, при этом ступицы сдвоенных колес расположены на поворотных цапфах, которые шарнирно установлены на поперечных рычагах разной длины, консоли которых взаимосвязаны с пружиной, внутренние опоры качения этих рычагов расположены на несущей системе автомобиля, двойная разнесенная главная передача состоит из центрального редуктора с двумя парами конических передач, ведомые колеса которых установлены на коромыслах, а также колесных редукторов, в которых водило закреплено на поворотной цапфе, а солнечная шестерня сателлитами взаимодействует с эпициклическим колесом, взаимосвязанным со сдвоенными колесами, тормозной диск закреплен на валу солнечной шестерни, а суппорт тормозного механизма закреплен на картере колесного редуктора.
На фиг. 1 изображена упрощенная схема поперечного разреза комбинированного моста сдвоенных колес. Правая часть разреза и упругие элементы подвески не показаны.
На фиг. 2 показан вид сверху для фиг. 1. Сдвоенные колеса повернуты. Рулевой механизм и рулевой привод (рычаги, тяги) не показаны.
На фиг. 3 показаны элементы ходовой части комбинированного моста сдвоенных колес при поперечном разрезе. Для наглядности элементы трансмиссии не показаны. На торцах поворотных цапф видны водила колесных редукторов.
На фиг. 4 показан вид сверху для фиг. 3.
Автомобильное колесо состоит из пневматической шины 1, обода 2, соединительного элемента 3 и ступицы 4. Пневматические шины 1 колес зафиксированы на ободах 2, которые соединительными элементами, например дисками 3, установлены на ступицах 4 (фиг. 1-4). Ступица 4 сдвоенных колес расположена на трубчатом участке поворотной цапфы 5 на подшипниках качения 6. Шарниры 7, например крестовины с радиально-упорными подшипниками, соединяют поворотные цапфы 5 с верхним 8 и нижним 9 рычагами подвески. Эти рычаги шарнирами качания 10 соединены с несущей системой 11, например пространственной рамой или подрамником. Главная передача двойная разнесенная состоит из центрального редуктора 12 и колесных редукторов 13. Внутри несущей системы 11 закреплен картер 12 центрального редуктора главной передачи. От межколесного симметричного дифференциала 14 (условно представлен окружностью) выходят центральный вал 15 и аксиальный (трубчатый) вал 16. На этих валах закреплены ведущие конические шестерни 17 и 18, зацепленные соответственно с ведомыми коническими колесами 19 и 20. Эти ведомые конические колеса установлены в радиально-упорных опорах вращения 21 и 22, которые коромыслами 23 и 24 соединяются с опорами качания 25-28, расположены на наконечниках 29 и 30 картера 12. Ведомые конические колеса 19 и 20 установлены на внутренних валах (внутренних полуосях) 31 и 32, которые соединяются с ШРУС (шарнирами равных угловых скоростей) 33. Допускается установка колес 19 и 20 на подвижных в осевом направлении шлицевых соединениях с валами 31 и 32. ШРУС 33, расположенный на оси шарниров 7, наружным валом (наружной полуосью) 34 соединяется с солнечной шестерней 35 колесного редуктора 13. Сателлиты 36, расположенные на осях водила 37, зацеплены с солнечной шестерней 35 и эпициклическим колесом 38. Эпициклическое колесо 38 взаимосвязано с соединительным элементом 3 и со ступицей 4 колес 1. Тормозной диск 39 закреплен на внешнем валу 34. Суппорт тормозного механизма 40 закреплен на картере колесного редуктора 13. Поперечные рычаги 8 и 9 направляющего устройства подвески могут иметь вертикальные консоли 41 и 42. Можно применить различные упругие элементы подвески, например продольные торсионы, или поперечно расположенные пружины 43. Между наконечниками консолей 42 нижних рычагов 9 установлен упругий элемент подвески - пружина 43 (фиг. 3 и 4). Консоли диагонально расположенных рычагов разных сторон, например левая верхняя 41 и нижняя правая 42, могут быть соединены упругой связью, например тросами 44.
Устройство работает следующим образом. От двигателя и элементов трансмиссии (на фиг. не показаны) крутящий момент поступает к межколесному симметричному дифференциалу 14 и поровну распределяется на центральный вал 15 и аксиальный (трубчатый) вал 16, от них на ведущие конические шестерни 17 и 18, далее на ведомые конические колеса 19 и 20 центрального редуктора 12 главной передачи (фиг. 1 и 2). Увеличенный крутящий момент при пониженной частоте вращения поступает на внутренние валы 31 и 32, далее по ШРУС 33 на наружный вал 34 и солнечную шестерню 35 колесного редуктора 13. Солнечная шестерня 35 сателлитами 36, расположенными на осях водила 37, вращает эпициклическое колесо 38 в направлении, противоположном вращению солнечной шестерни. Увеличенный колесным редуктором 13 крутящий момент передается на соединительный элемент 3, ободы 2 и пневматические шины 1 сдвоенных колес, создавая силу тяги в месте контакта пневматических шин с дорожным покрытием. Ступицы 4 колес вращаются на подшипниках качения 6, установленных на поворотной цапфе 5, которая шарнирами 7 соединяется с верхним 8 и нижним 9 рычагами направляющего устройства подвески. От рычагов 8 и 9 шарнирами качания 10 сила тяги передается несущей системе 11 транспортного средства, например пространственной раме или подрамнику. При преодолении дорожных неровностей сдвоенные колеса 1 могут перемещаться вертикально относительно несущей системы 11 на рычагах 8 и 9 с помощью шарниров 7 и 10 (фиг. 1, 3). При перемещении нижнего рычага 9 вверх, например левых сдвоенных колес, от рычага 9 левой консолью 42 с наконечником усилие передается на пружину 43, смягчая воздействие дорожного препятствия. Правый торец пружины 43 воздействует на наконечник и консоль 42 правого нижнего рычага 9, действуя аналогично балансирной подвеске, но в поперечном направлении. Тросы 44, соединяющие консоли 41 верхних рычагов 8 с консолями 42 нижних рычагов 9, выполняют функцию стабилизатора поперечной устойчивости. Конические зубчатые зацепления 17-19 и 18-20 выполняет функцию ШРУС - коническое колесо 19 в опоре 22 и коромысле 23 на опорах качания 25 и 26, расположенных на наконечниках 29 и 30 картера 12, может покачиваться относительно ведущей шестерни 17, а коническое колесо 20 в опоре 21 и коромысле 24 на опорах качания 27 и 28, расположенных на наконечниках 29 и 30 картера 12, может покачиваться относительно ведущей шестерни 18 (фиг. 2). ШРУС 33, соединяющий внутренний 31 и наружный 34 валы, обеспечивает не только вертикальное перемещение сдвоенных колес 1, но и их поворот относительно рычагов 8 и 9 в шарнирах 7, при криволинейном движении транспортного средства. При торможении поршень (не показан) суппорта 40 тормозного механизма прижимает тормозные накладки к тормозному диску 39, создавая тормозной момент. Этот тормозной момент передается наружным валом 34, солнечной шестерней 35, сателлитами 36 и эпициклическим колесом 38 на диск 3 колес 1. Увеличенный колесным редуктором тормозной момент соединительным элементом 3, ободами 2 передается на пневмошины 1 сдвоенных колес. В точках контакта колес с дорожным покрытием возникает тормозная сила.
Обозначения:
1 - пневматическая шина автомобильного колеса;
2 - обод;
3 - соединительный элемент, например диск;
4 - ступица колеса;
5 - поворотная цапфа колес;
6 - подшипники качения;
7 - шарниры поворотной цапфы 5;
8 - верхний рычаг подвески;
9 - нижний рычаг подвески;
10 - шарниры качания рычагов подвески;
11 - несущая система, например пространственная рама или подрамник;
12 - картер центрального редуктора главной передачи;
13 - картер колесного редуктора двойной разнесенной главной передачи;
14 - межколесный симметричный дифференциал;
15 - центральный вал;
16 - аксиальный (трубчатый) вал;
17, 18 - ведущие конические шестерни;
19, 20 - ведомые конические колеса;
21, 22 - радиально-упорные опоры вращения;
23, 24 - коромысла;
25-28 - опоры качания коромысел 22, 23;
29, 30 - наконечники картера 12;
31, 32 - внутренние валы (внутренние полуоси);
33 - ШРУС (шарнир равных угловых скоростей);
34 - наружный вал (наружная полуось);
35 - солнечная шестерня колесного редуктора 13;
36 - сателлиты;
37 - водило;
38 - эпициклическое колесо;
39 - тормозной диск;
40 - суппорт тормозного механизма;
41, 42 - вертикальные консоли рычагов 8 и 9;
43 - упругий элемент подвески - пружина;
44 - тросы.