ШАССИ

Решение относится к самоходным транспортным средствам, в частности к силовым конструктивным элементам шасси, и прежде всего к шасси многофункциональных транспортных средств.
Широко известны (см. книгу Р.Бюссиена «Автомобильный справочник», т.1, М., 1959 г. стр.609-623) шасси, обеспечивающие соединение двигателя с ведущими колесами и управление автомобилем. Пространственное размещение силовых элементов рамы чаще всего способствует повышению жесткости шасси, позволяющее в некоторых случаях создать внедорожные транспортные средства малой и средней вместимости. Чем жестче и прочнее рамы шасси, тем выше их эксплуатационные свойства, хотя это усложняет компоновку, при этом не всегда возможно упростить изготовление, крепление и соединение узлов и агрегатов шасси.
В некоторых случаях раму шасси и ее элементы выполняют трубчатыми (см. например, SU 1134456, RU 61239 и US 7192081, а также WO 2005066010 и 2006057765). К примеру, шасси по RU 61239 просто по конструкции, но его нерационально использовать во внедорожниках; другие весьма сложны конструктивно и в изготовлении, а это не позволяет оптимально выполнить компоновку транспортного средства, в частности внедорожника, перемещаемого по водной поверхности, хотя, например, компоновка топливной емкости в WO 2006057765 может содействовать увеличению плавучести транспортного средства. В свою очередь, увеличение плавучести можно было бы осуществить закрытием профиля у транспортных средств по RU 2048349, US 6712392 и 7216924, WO 2004028885 и 2006040732, но это сложно и малонадежно.
Известна рама колесных транспортных средств по RU 52805 и 53981, имеющих связанные между собой поперечинами лонжероны, выполненные со стенками и полками, при этом поперечины расположены в зоне валов привода колес и рама герметично закрыта коробообразным кожухом с пластинчатыми торцевыми стенками. Такое решение позволяет по отношению к тяговому транспортному средству по RU 2163209 повысить изгибную жесткость местным усилением в зонах поперечин и герметизировать раму, а по отношению к внедорожному колесному транспортному средству по RU 52777 с раздаточными коробками для привода колес на шинах сверхнизкого давления прикрепить все агрегаты под поперечинами в объеме рамы, что вряд ли целесообразно использовать в транспортных средствах с шинами сверхнизкого давления.
Сравнительно большие размеры колес внедорожников неизбежно приводят к заметному сокращению, прежде всего поперечных размеров рам шасси, что снижает их жесткость как и у транспортных средств с моно хребтом (см. например, US 2305305 и UK 1179141). Безусловно, шасси балочного типа для автомобиля по RU 2133686 имеют большую жесткость, как и выполнение рам шасси с замкнутым контуром (см. например, US 3499661), но их вес и материалоемкость сравнительно велики.
Рамы сельскохозяйственных машин по US 4488732 и FR 2540452 выполняют с учетом специфики их применения. В равной степени это относится как к шасси вездехода по RU 17485, так и к малогабаритному автомобилю-тягачу по RU 2271956. Специальное шасси по UK 1337555 из-за увеличенных размеров лонжеронов в поперечном сечении обладает большей жесткостью, но это повышает вес конструкции и приводит к увеличению затраты в производстве. Трубчатая пространственная конструкция рамы шасси по DE 10045748, также как и рама легкого грузового транспортного средства по US 6935453, обладает малым весом, но недостаточной прочностью для использования их в условиях бездорожья. Конструкция рамы вездехода по RU 60029 по сути, трехуровневая, что обусловлено выполнением подвески. Она сложна в изготовлении, а шасси имеет повышенный центр тяжести, неудовлетворительно сказывающийся на устойчивости транспортного средства.
Переднюю подвеску автомобилей часто выполняют на двойных поперечных рычагах (см. RU 2241608 и 2333843, JP 3847503 и 3931097, US 6866276, 6948707, 6976688, 7137634, 7185903 и 7234712, а также WO 2005030509). Эти конструкции, отвечая специфике их применения, не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к внедорожникам. В равной степени это относится к параллельной установке двух пневмоэлементов в подвеске по ЕР 1724130.
Подвеска колеса по GB 2410929 выполнена с двумя амортизаторами и расположенным горизонтально пневматическим упругим элементом, усилие на который передается рычажным механизмом. Такая конструкция достаточно компактна по высоте, но она затрудняет размещение привода колес, что важно для внедорожного транспортного средства. Недостаточную прочность для использования на бездорожье имеет подвеска по JP 3694961, выполненная с установленньм шарнирно на ступице колеса упругим элементом, также как и подвески по WO 2006029000, 2007101569 с гидропневматическим упругим элементом. К тому же, они не подходят для использования с крупногабаритными шинами. Что касается независимой подвески колес транспортного средства по RU 398420, то ее масса и габариты в поперечном направлении велики, а это приводит к неоправданному увеличению колеи, при этом использование сдвоенных пневмогидравлических упругих элементов слишком удорожает конструкцию.
Передняя подвеска колес по WO 2005115789 с упругими элементами размещенными последовательно внутри колеса характерна компактностью и малой массой приемлема лишь для легких городских автомобилей, но не для универсальных транспортных средств. Подвеска автомобиля амфибии с поднимающимися колесами по GB 2419326 учитывает особенности эксплуатации, однако сложна в изготовлении и ненадежна.
Существует подвеска задних колес, выполненная диагонально-рычажной (см. DE 10258023, JP 3785920 и US 5685556 и 6843492). Чаще всего такие подвески являются принадлежностью транспортных средств, эксплуатируемых на дорогах с твердым покрытием, что не всегда может удовлетворить особенности внедорожников.
Шасси внедорожного транспортного средства Петрович-204 (см. журнал Комерсанть автопилот, апрель 2009 №04) имеет колесную формулу 4х4 и постоянный полный привод с межосевым дифференциалом. Двигатель установлен в колесной базе. Он приводит колеса через трансмиссию, имеющую колесные редукторы с передаточным отношением один к четырем. Его шасси содержит стальную трубчатую раму, а длинноходная подвеска Петровича выполнена на двух поперечных рычагах. Модели 4х4 и 6х6 собирают постовым методом с применением модульной технологии, осуществляемой высококвалифицированными кадрами с военных производств. Как указано в журнале эти модели делают на специализированном оборудовании, что неизбежно приводит к излишним затратам.
Шасси транспортного средства-амфибии по RU 70851, содержит корпус, силовой агрегат с валом отбора мощности, коробку отбора мощности, ведущие мосты с колесами и элементами подвески и дополнительный водный движитель, связанный с валом отбора мощности. Корпус состоит из сегментированной герметичной рамы-лодки, на которой жестко закреплен каркас, ведущие мосты выполнены разрезными и имеют независимую пневматическую подвеску колес с регулировкой клиренса, планетарные колесные редукторы снабжены системой автоматической подкачки колес, редукторы мостов снабжены механизмами блокировки колес, коробка передач выполнена с насадкой, в которой установлена шестая передача, валы отбора мощности для компрессора и водного движителя, механизм жесткой межосевой блокировки и блокировка «torsen» - все это несколько повышает проходимость и плавучесть, но усложняет конструкцию и снижает надежность шасси в целом. Размещение силового агрегата внутри колесной базы улучшает развесовку, однако приводит к снабжению транспортного средства дополнительно системой продувки лодки и охлаждения основных агрегатов, что в свою очередь также усложняет конструкцию.
Известно шасси вездехода по RU 17485, содержащее раму с подвешенными на ней ведущими мостами, имеющими центральный и колесные редукторы, охарактеризованные конструктивно и параметрически. Такие шасси принадлежат к семейству автомобилей УАЗ, эксплуатируемых в условиях бездорожья. При оснащении их шинами сверхнизкого давления необходимо существенно изменить конструкцию рамы и подвески.
Несмотря на многочисленные приведенные технические решения, совокупности их признаков при использовании не позволяют получить простую и надежную конструкцию многофункционального шасси автомобиля, выполненного в небольшом габарите с малой массой и при минимизированных затратах на его производство.
Задача - создать простую и надежную конструкцию многофункционального шасси транспортного средства, выполненного в небольшом габарите с малой массой и при минимизированных затратах на его производство.
Создание простой и надежной конструкции многофункционального шасси транспортного средства, выполненного в небольшом габарите с малой массой и при минимизированных затратах на его производство обеспечено рациональной компоновкой и выполнением отдельных его элементов.
Для этого в шасси, содержащем раму с продольными и поперечными элементами, а также колеса с шинами сверхнизкого давления, приводимыми через трансмиссию от силовой установки, элементы двигателя которой размещены по существу над осью передних колес, шины установлены на дисках колес, независимо подвешиваемых на раме, на элементах которой установлена раздаточная коробка трансмиссии.
Установка шин на дисках колес, независимо подвешиваемых на раме, на элементах которой установлена раздаточная коробка трансмиссии в шасси, содержащем раму с продольными и поперечными элементами, а также колеса с шинами сверхнизкого давления, приводимыми через трансмиссию от силовой установки, элементы двигателя которой размещены по существу над осью передних колес, позволило создать простую и надежную конструкцию многофункционального шасси, выполненного в небольшом габарите с малой массой и при минимизированных затратах на его производство, поскольку продольные элементы рамы многократно соединены поперечными, что значительно повышает ее жесткость, и при этом позволяет разместить колеса с шинами сверхнизкого давления, что расширяет функциональные возможности шасси.
Этому же способствует размещение оси качания рычагов передней подвески колес продольно, а оси качания рычагов задней подвески колес диагонально, при этом карданные валы раздаточной коробки смещены относительно продольной оси шасси, и соединены с фланцами ведущих шестерен главных передач передних и задних колес.
Тому же способствует размещение элементов подвесок колес соответственно между рычагами и опорами и кронштейнами, закрепленными на раме, к продольным элементам которой прикреплены подрамник для установки рычагов передней подвески колес и картера их главной передачи и поперечины главной передачи задних колес.
По существу совмещение в поперечной плоскости кронштейнов задней подвески колес с поперечиной рамы, и закрепление на другой поперечине внешних кронштейнов крепления рычага задней подвески, так, что при этом между упомянутыми кронштейнами в плане размещены полуоси (привода) задних колес, а полуоси передних колес размещены между упруго-демфирующими элементами передней подвески также улучшает компоновку агрегатов трансмиссии.
Расширению функциональных возможностей шасси способствует соединение каждой из полуосей с солнечной шестерней, зацепленной с сателлитами, установленными на водиле, соединенном с валом, полость которого соединена с источником давления и полостью шины, при этом эпициклы редукторов передних колес закреплены между ступицами и крышками, прикрепленными к поворотным кулакам, тягами соединенным с тягами рулевого механизма.
Изображено на:
фиг.1 - шасси вид сбоку;
фиг.2 - шасси вид сверху;
фиг.3 - колесо;
фиг.4 - шасси вид снизу;
фиг.5 - шасси изометрия;
фиг.6 - вид на переднюю подвеску;
фиг.7 - вид на заднюю подвеску;
фиг.8 - вид на поворотный кулак;
фиг.9 - схема колесного узла.
Шасси содержит раму 1 (фиг.1) с продольными 2 (фиг.2) и поперечными 3 элементами, а также колеса 4 с шинами 5 (фиг.3) сверхнизкого давления. Колеса приводятся через трансмиссию 6 от силовой установки 7, элементы 8 двигателя 9 которой размещены по существу над осью 10 передних колес. Шины установлены на дисках 11 колес, независимо подвешиваемых 12, 13 (фиг.4) на раме, на элементах которой установлена раздаточная коробка 14 трансмиссии.
Оси 15 качания рычагов 16 (фиг.5) передней подвески колес размещены продольно, а оси 17 качания рычагов 18 задней подвески колес размещены диагонально. Карданные валы 19, 20, 21 раздаточной коробки смещены относительно продольной оси 22 шасси, и соединены с фланцами ведущих шестерен главных передач 23 передних и задних колес.
Упругие элементы 24, 25 подвесок колес размещены соответственно между рычагами 16 и 18 и опорами 26 и кронштейнами 27, закрепленными на раме. К продольным элементам рамы прикреплены подрамник 28 (фиг.6) для установки рычагов передней подвески колес и картера их главной передачи и поперечины 29, 30 (фиг.7) главной передачи задних колес.
Кронштейны 27 задней подвески колес по существу совмещены в поперечной плоскости с поперечиной 30 рамы, на другой поперечине 31 которой закреплены внешние кронштейны 32 крепления рычага задней подвески. Между этими кронштейнами в плане размещены полуоси 33 (привода) задних колес, а полуоси 34 передних колес размещены между упруго-демфирующими элементами 35 передней подвески.
Каждая из полуосей соединена с солнечной 36 (фиг.8) шестерней, зацепленной с сателлитами 37, установленными на водиле 38 (фиг.9), соединенном с валом 39. Полость 40 вала соединена с источником давления и полостью 41 шины. Эпициклы 42 редукторов передних колес закреплены между корпусами редукторов 43 и их крышками 44, прикрепленными к поворотным кулакам 45, тягами 46 соединенным с тягами 47 рулевого механизма 48.
Шасси функционирует следующим образом:
Силовая установка 7, через трансмиссию 6 приводит в движение оснащенные шинами 5 сверхнизкого давления, колеса 4. Привод на передние и задние колеса обеспечивает многофункциональность шасси.
Воздействие от неровностей дорожной поверхности во время движения воспринимает система подрессоривания, независимо подвешиваемая 12, 13 на раме 1.
Поскольку шины 5 колес 4 установлены на дисках 11, независимо подвешиваемых на раме, к продольным 2 элементам которой прикреплены через подрамники рычаги передней 16 и задней 18 подвески колес, а также картера их главных передач, то это способствует улучшению тягово-скоростных свойств шасси.