КОЛЁСНЫЙ ВЕЗДЕХОД НА ШИНАХ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
WHEELED CROSS-COUNTRY VEHICLE ON LOW-PRESSURE TIRES

Изобретение относится к колесным вездеходам. Изобретение относится к транспортным средствам - вездеходам, предназначенным для движения в условиях особо тяжелого бездорожья в любое время года по любому типу поверхности и по воде.
Задачей данного изобретения является создание колесного вездехода на шинах низкого давления повышенной проходимости за счет высокого крутящего момента; уменьшение нагрузки на двигатель при движении по неустойчивым или нетвердым грунтам малой плотности (болотам); увеличение скорости передвижения по воде, улучшение технических и эксплуатационных характеристик.
Известен колёсный вездеход «Шерп» на шинах низкого давления, представляющий собой транспортное средство с колесной формулой 4×4, однообъемным закрытым кузовом, двигателем, трансмиссией. Патент на изобретение RU №2575314 C1 с датой приоритета 05.08.2014г. Трансмиссия с механизмом поворота «бортовые фрикционы» выполнена двухступенчатой, первая ступень цепная, вторая ступень выполнена в виде колесного редуктора и работающая в масляной ванне с раздачей мощности на колеса. Рулевое управление выполнено в виде бортовых механизмов поворота с неуправляемыми колесами. Шины колесного движителя низкого давления выполнены с развитыми грунтозацепами и низкой степенью заполнения протектора. Диски колес для закрепления шин низкого давления имеют обода. Колеса снабжены системой регулирования давления в шинах с места водителя, с подачей газа через рычаги подвески. Колёса неуправляемые, накачка шин осуществляется выхлопными газами двигателя через раму. Роль амортизаторов выполняют шины, соединенные между собой в единую систему трубками. За счёт такого решения газ одной шины свободно передаётся в другие, создавая подобие пневматической подвески. К примеру, при наезде на камень, газ перемещается в другие колёса и люди, сидящие внутри, не чувствуют преодоления препятствия. В настоящее время на Интернет-ресурсах существуют проекты вездеходов на шинах низкого давления с колесными формулами 4×4, 6×4, 6×6 (см. http://www.pnevmohod.ru/node/14; http://arctictrans.ru/node/101; http://www.vsevezdehody.ru/menu-1-1.htm).
К недостаткам подобных конструкций относится применение агрегатов трансмиссии, которые являются и массивными и объемными, применение цепей требует постоянной смазки, подвержены вытягиванию, большой износ звёздочек, небольшой срок эксплуатации. Нет повышенной и пониженной скорости. Крутящий  момент на шину низкого давления передаётся через ось колеса, что создает на неё большую нагрузку и часто приводит к её разрушению. Накачка шин выполняется выхлопными газами двигателя, в раме вездехода образуется влага, которая способствует образованию ржавчины, что со временем уменьшает прочность рамы. Небольшие диаметры шлангов увеличивают время выравнивания давления в шинах и, как следствие, при повышенной скорости и величины преодолеваемого препятствия ведёт к большим нагрузкам на раму и тряски, уменьшению скорости. Небольшая скорость передвижения по воде. Нет блокировки колёс.
Техническим результатом изобретения является трансмиссия, выполненная с механизмом поворота «бортовые фрикционы» и двухступенчатой карданной раздачей мощности на колеса. Первая ступень  выполнена в виде угловых редукторов поз.2, 8, 18, 24, 33, 39, 50, 56, вторая ступень выполнена в виде колесного редуктора, состоящего из шестерёнки внутреннего зацепления диска шины низкого давления поз.3, 22, 35, 55 и шестерёнок угловых редукторов поз.73, 96, и работает в масляной ванне, образующейся из внутренней стенки поз.97 и внешней стенки поз.98. Тормозные барабаны колес поз.6, 19, 38, 52 совмещены с осями колес поз.25, 31, 63, 66. Угловые редуктора имеют кулачковые храповики поз.81, 90 и управляются подачей электричества на соленоиды поз.86, которые позволяют подключать и отключать угловые редуктора в режим повышенной или пониженной скорости движения вездехода и фиксируются штоками соленоида поз.84, в режиме пониженной, повышенной скорости и нейтрали. По бортам вездехода в кормовой части установлен грибной винт правого борта поз.60 и гребной винт левого борта поз.68, которые применяются для преодоления больших по размерам водоёмов. Для повышенной скорости, при движении по воде, угловые редуктора отключаются, и вся мощность двигателя передаётся только на гребные винты, что позволит значительно увеличить скорость и экономить топливо.  Возможность перемещаться с использованием передних или задних колёс, или одновременно передних и задних, на повышенной или пониженной скорости. Для максимальной проходимости осуществляется блокировка колёс блокиратором колёс поз.29, 63.
Диск колес низкого давления специальной конструкции поз.4, 23, 34, 57, состоящий из внешнего корпуса шины низкого давления поз.114 и внутреннего корпуса шины низкого давления поз.115, соединённые между собой распорными вкладышами поз.116 и распорными втулками поз.117 при помощи сварки поз.120 , что обеспечивает герметичности колёс. На внешнем корпусе шины низкого давления поз.114 в центре расположен клапан поз.71 с болтом поз.72, для перекрытия подачи воздуха в шину низкого давления поз.113. Колеса снабжены системой регулирования давления с места водителя, конструкция ее выполнена без шлангов, с подачей воздуха через оси колёс поз.25, 31, 62, 66 и внешним поз.114 и внутренним поз.115 корпусом диска низкого давления.
Технический результат достигается тем, что крутящий момент передаётся на колёса от двигателя поз.64 через дифференциал поз.30, вал привода поз.13, 44, распределительный угловой редуктор поз.12, 45, вал поз.10, 15, 42, 47, угловой редуктор поз.2, 8, 18, 24, 33, 39, 50, 56, шестерёнки поз.73, 96, на шестеренку внутреннего зацепления диска шины низкого давления поз.3, обеспечивающее большое передаточное число крутящего момента. Накачка шин осуществляется компрессором поз.49 через ресивер по воздушному трубопроводу поз.26, воздушный переходник поз.28, 65, ось поз.25, 31, 62, 66, между внешним корпусом диска шины никого давления поз.114 и внутренним корпусом диска шины низкого давления поз.115, в шины низкого давления поз.1, 23, 34, 57. Скачка шин никого давления выполняется элекропневмоклапаном стравливания давления поз.111.  Блокировка колёс выполняется блокиратором осей поз.29, 63. Передвижение по воде, на небольшие расстояния и по мели, при помощи шин низкого давления, за счёт грунтозацепов. На большие расстояния и глубокой воде с грибными винтами поз.60, 68.  При этом колёса отключены от трансмиссии вездехода.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на:
Фиг.1 Схема колёсного вездехода на шинах низкого давления:
Обозначения, поз.:
1.Шина низкого давления левого заднего колеса;
2.Угловой редуктор левый задний пониженной скорости;
3. Шестерёнка внутреннего зацепления диска шины низкого давления левого, заднего колеса;
4.Диск шины низкого давления левого заднего колеса;
5.Муфта;
6.Тормозной барабан левого заднего колеса;
7.Корпус оси левого заднего колеса;
8.Угловой левый задний редуктор повышенной скорости;
9.Муфта;
10.Вал левого борта;
11.Муфта;
12.Распределительный угловой редуктор левого борта;
13.Вал привода левого борта;
14.Муфта;
15.Вал левого борта;
16.Муфта;
17.Диск шины низкого давления левого переднего колеса;
18.Угловой редуктор левый передний повышенной скорости;
19.Тормозной барабан левого переднего колеса;
20.Корпус оси левого переднего колеса;
21.Муфта;
22.Шестерёнка внутреннего зацепления диска шины низкого давления   левого переднего колеса;
23.Шина низкого давления левого переднего колеса;
24.Угловой редуктор левый передний пониженной скорости;
25.Ось левого переднего колеса;
26.Воздушный трубопровод;
27.Дисковый тормоз вала привода левого борта;
28.Воздушный переходник передних осей колёс;
29.Блокиратор осей передних колес;
30.Дифференциал;
31.Ось правого переднего колеса;
32.Дисковый тормоз вала привода правого борта;
33.Угловой редуктор правый передний пониженной скорости;
34.Шина низкого давления правого переднего колеса;
35.Шестерёнка внутреннего зацепления диска шины низкого давления правого переднего колеса;
36.Муфта;
37.Корпус оси правого переднего колеса;
38.Тормозной барабан правого переднего колеса;
39.Угловой редуктор правый передний повышенной скорости;
40.Диск шины низкого давления правого переднего колеса;
41.Муфта;
42.Вал правого борта;
43.Муфта;
44.Вал привода правого борта;
45.Распределительный угловой редуктор правого борта;
46.Муфта;
47.Вал правого борта;
48.Муфта;
49.Компрессор с ресивером;
50.Угловой правый задний редуктор повышенной скорости;
51.Корпус оси правого заднего колеса;
52.Тормозной барабан правого заднего колеса;
53.Муфта;
54.Диск шины низкого давления правого заднего колеса;
55.Шестерёнка внутреннего зацепления диска шины низкого давления правого заднего колеса;
56.Угловой редуктор правый задний пониженной скорости;
57.Шина низкого давления правого заднего колеса;
58.Электрическая муфта сцепления подключения правого грибного винта;
59.Пневматический цилиндр подъёма и опускания корпуса гребного винта правого борта;
60.Гребной винт правого борта;
61.Корпус гребного винта правого борта;
62.Ось правого заднего колеса;
63.Блокиратор осей задних колес;
64.Двигатель;
65.Воздушный переходник задних осей колёс;
66.Ось левого заднего колеса;
67.Пневматический цилиндр подъёма и опускания корпуса гребного винта левого борта;
68.Гребной винт левого борта;
69.Корпус гребного винта левого борта;
70.Электрическая муфта сцепления подключения левого грибного винта;
Фиг.2 Угловой редуктор пониженной скорости левого заднего колеса. Корпус оси левого заднего колеса. Угловой редуктор повышенной скорости левого заднего колеса;
71.Клапан;
72.Болт перекрытия подачи воздуха;
73.Шестерёнка повышенной скорости углового редуктора;
74.Шпонка;
75.Болт крепления внутренней шестерёнки диска шины низкого давления;
76.Болт крепления шины низкого давления;
77.Обод крепления шины низкого давления;
78.Ось углового редуктора повышенной скорости;
79.Корпус углового редуктора повышенной скорости;
80.Ведущая шестерёнка углового редуктора повышенной скорости;
81.Кулачковый храповик повышенной скорости;
82.Шлицы оси углового редуктора повышенной скорости;
83.Ведомая шестерёнка углового редуктора повышенной скорости;
84.Соленоид фиксатора;
85.Набалдашник (ручка) фиксатора;
86.Соленоид переключения кулачкового храповика;
87.Набалдашник (ручка) соленоида переключения кулачкового храповика;
88.Ведущая шестерёнка углового редуктора пониженной скорости;
89.Шлицы оси углового редуктора пониженной скорости;
90.Кулачковый храповик пониженной скорости;
91.Ведомая шестерёнка углового редуктора пониженной скорости;
92.Корпус углового редуктора пониженной скорости;
93.Ось углового редуктора пониженной скорости;
94.Корпус сальника (манжеты);
95.Сальник (манжета);
96.Шестерёнка пониженной скорости углового редуктора;
97.Внутренний корпус масляной ванны;
98.Внешний корпус масляной ванны;
Фиг.3  Распределительный угловой редуктор:
99. Ось;
100. Корпус распределительного углового редуктора;
101.Ведомая шестерёнка;
102.Ведомая шестерёнка;
103.Ось;
104.Ведущая шестерёнка;
Фиг. 4 Угловой редуктор повышенной скорости левого переднего колеса. Корпус оси левого переднего колеса. Угловой редуктор пониженной скорости левого переднего колеса.
Фиг.5 Воздушный переходник передних осей колёс. Блокиратор осей  передних колес:
105.Соленоид включения блокировки осей колёс;
106.Фиксирующий болт;
107.Зафиксированная щека блокиратора;
108.Бронзовая втулка;
109.Подвижная щека блокиратора;
Фиг.6 Гребной винт опущен:
110. Регулировочный упор корпуса гребного винта.
Фиг.7 Гребной винт поднят.
Фиг.8 Воздушная система накачки, скачки шин низкого давления:
111.Электропневмоклапан стравливания давления из шин низкого давления;
112. Обратный клапан;
113.Движение воздуха накачки (скачки) шин низкого давления.
Фиг.9 Левое заднее колесо.
Фиг.10 Левое переднее колесо.
Фиг.11 Правое переднее колесо.
Фиг.12 Правое заднее колесо.
Фиг.13 Диск шины низкого давления:
114.Внешний корпус диска шины низкого давления;
115.Внутренний корпус диска шины низкого давления;
116.Распорный вкладыш;
117.Распорная втулка
Фиг.14 Крепление диска шины низкого давления к оси колеса
118.Контргайка;
119.Болт крепления диска шины низкого давления к оси колеса;
120.Сварка.
Работа колёсного вездехода на шинах низкого давления осуществляется следующим образом. В исходном положении перед началом движения вездехода трансмиссия от колёс отключена, кулачковые храповики поз.90, 81 находятся в не зацеплении с ведущими шестерёнками углового редуктора повышенной скорости поз.80 и ведущими шестерёнками углового редуктора пониженно скорости поз.88. Гребные винты поз.60 и поз.68 от трансмиссии отключены электрической муфтой сцепления поз.58, 70.
Для движения на повышенной скорости. Скорость коробки передач двигателя поз.64 находится в нейтральном положении.
На соленоиды поз.84 угловых редукторов повышенной скорости поз.8, 18, 39, 50 податься напряжение и они разблокируют оси соленоидов поз.86. Далее напряжение подаётся на соленоиды поз.86 угловых редукторов повышенной скорости поз.8, 18, 39, 50, при этом кулачковый храповик поз.81, перемещается по шлицам оси поз.82 углового редуктора повышенной скорости поз.8, 18, 39, 50 и входит в зацепление с ведущей шестерёнкой поз.80 угловых редукторов повышенной скорости поз.8, 18, 39, 50. После сцепления кулачков храповика напряжение на соленоид поз.86 - отключается и подаётся на соленоид поз.84, который блокирует зацеплении кулачков храповика поз.81, для предотвращения их расцепления при движении вездехода.
При включении скорости и отжатии педали сцепления, крутящий момент от двигателя поз.64 подаётся на дифференциал поз.30 и далее:  на вал привода левого борта поз.13, вал привода правого борта поз.44. Которые вращают ведущие шестерёнки поз.104 распределительного углового редуктора левого борта поз.12 и распределительного углового редуктора правого борта поз.45.
Ведомая шестерёнка поз.101 передаёт крутящий момент на ось поз.99, муфту поз.9, вал левого борта поз.10, ось ведущей шестерёнки углового редуктора повышенной скорости поз.80, ведомую шестерёнку углового редуктора повышенной скорости поз.83, ось углового редуктора повышенной скорости поз.78, шестерёнку повышенной скорости углового редуктора поз.73 и  шестерёнку внутреннего  зацепления диска шины низкого давления левого заднего колеса поз.3, шестерёнку внутреннего зацепления диска шины низкого давления  правого заднего колеса поз.55.
Шестерёнки внутреннего зацепления дисков шины низкого давления поз.3, 22 крепятся к дискам шины низкого давления поз.4, 17, 40, 54 болтами крепления внутренней шестерёнки диска шин низкого давления поз.75.
Ведомая шестерёнка поз.102 передаёт крутящий момент: на ось поз.103, муфту поз.14, вал левого борта поз.15, муфту поз.16, ось ведущей шестерёнки углового редуктора повышенной скорости поз.80, ведомую шестерёнку углового редуктора повышенной скорости поз.83, ось углового редуктора повышенной скорости поз.78, шестерёнку повышенной скорости углового редуктора поз.73 и на шестерёнку внутреннего  зацепления диска шины низкого давления левого переднего колеса поз.22, шестерёнку внутреннего зацепления диска шины низкого давления правого переднего колеса поз.35. Начинается движение вездехода на повышенной скорости.
Для движения на пониженной скорости всё происходит аналогично движению на повышенной скорости, только при этом угловые редуктора повышенной скорости поз.8, 18, 39, 50 отключаются и вступают в процесс движения вездехода угловые редуктора: угловой редуктор левый задний пониженной скорости поз.2, угловой редуктор левый передний  пониженной скорости поз.24, угловой редуктор правый передний  пониженной скорости поз.33, угловой редуктор правый задний пониженной скорости поз.56.    Начинается движение вездехода на пониженной скорости.
Для движения вездехода могут использоваться передние или задние колёса на повышенной, пониженной скорости - выбором подключения угловых редукторов поз.8, 18, 39, 50, 2, 24, 33, 56. Электрическая схема выполняется таким образом, чтобы исключить одновременное подключения всех редукторов к колёсам, одновременное подключение передних колёс на большой скорости и задних колёс на малой скорости. При отсутствии напряжения подключения, отключения угловых редукторов поз.8, 18, 39, 50, 2, 24, 33, 56, может выполнятся набалдашником (ручкой) соленоида переключения кулачкового храповика поз.87 и Набалдашником (ручкой) фиксатора поз.85.
Для повышения проходимости применяется блокировка колёс и выполняется: блокиратором осей  передних колес поз.29, блокиратором осей  задних колес поз.63. Блокировка колёс осуществляется подачей электричества на соленоид поз.105 при этом подвижная щека блокиратора  поз.109 перемещается по шлицам оси левого переднего колеса поз.25, шлицам оси левого заднего колеса поз.66 и входит в зацепление с зафиксированной щекой блокиратора поз.107, которая фиксируется на оси правого переднего колеса поз.31, оси правого заднего колеса поз.62 фиксирующим болтом поз.106. Разблокировка колес выполняется при прекращении подачи электричества на соленод поз.105.
Развороты вездехода осуществляются одновременным притормаживаем: влево тормозным барабаном левого заднего колеса поз.6, тормозным барабаном левого переднего колеса поз.19, дисковым тормозом вала привода левого борта поз.27 - для уменьшения нагрузки  узлов трансмиссии левого борта. Вправо тормозным барабаном правого переднего колеса поз.38, тормозным барабаном правого заднего колеса поз.52, дисковым тормозом вала привода правого борта поз.32 - для уменьшения нагрузки  узлов трансмиссии правого борта. Торможение осуществляется одновременным затормаживанием тормозных барабанов поз.6, 19, 38, 52 и дисковыми тормозами поз.27, 32.
Для передвижения по мелководью применяются шины колёс вездехода, по глубокой воде и большие расстояния применяются: гребной винт правого борта поз.60, гребной винт левого борта поз.68. В исходном положении гребные винты поз.60, 68 находятся в убранном положении и зафиксированы. Для движения по глубокой воде, угловые редуктора поз.8, 18, 39, 50, 2, 24, 33, 56 отключаются после опускания винтов поз.60, 68 в воду, пневматическими цилиндрами поз.59,68, воздух на которые подаётся из воздушной системы вездехода. После опускания винтов поз.60, 68 в воду, подача воздуха в цилиндры поз.59,68 прекращается, и корпуса гребных винтов поз.61,69 находятся в свободном положении опираясь на регулировочный упор корпуса гребного винта поз.110. Регулировочный упор корпуса гребного винта поз.110 необходим для установки угла корпуса винта, под определённым углом, обеспечивающий максимальную скорость движения по воде. Подключение винтов в работу осуществляется: электрической муфтой сцепления подключения правого грибного винта поз.58, электрической муфтой сцепления подключения левого грибного винта поз.70. Управление вездеходом на воде осуществляется так же, как и при движении по грунту.
Поднятие винтов в исходное положение выполняется после их отключения и осуществления цилиндрами поз.59,68. После поднятия они фиксируются.
Накачка шин низкого давления выполняется компрессором поз.49 через ресивер: обратный клапан поз.112,  воздушному трубопроводу поз.26, воздушному переходнику передних осей колёс поз.28, воздушному переходнику задних осей колёс поз.65, по внутренним полостям осей поз.25, 31, 62, 66, между внешним корпусом диска шины низкого давления поз.114 и внутренним корпусом диска шины низкого давления поз.115. Движение воздуха по воздушной системе поз.113. Скачивание воздуха из шин выполняется электропневмоклапаном стравливания давления из шин низкого давления поз.111.
Предложенное техническое решение не известно из доступных источников информации о вездеходах на шинах низкого давления. Может быть практически реализован в производстве, то есть соответствует критериям патентоспособности.