Крепление универсального модуля на автомобиль
UNIVERSAL MODULE ATTACHMENT TO VEHICLE

Крепление универсального модуля на автомобиль, в частности модуля с этим креплением, относится к области автомобильной промышленности, применяется в автомобилестроении, в частности во вспомогательных устройствах  для повышения проходимости автомобиля.
Универсальное крепление предназначено для использования в различных конструкциях универсальных модулей, надеваемых на колеса автомобиля различного типа в походных условиях без нарушения  элементов конструкции автомобиля. Данное вспомогательное устройство предназначено  для повышения проходимости автомобиля в условиях повышенных  нагрузок, в том числе боковых, например, при движения автомобиля в условиях отсутствия дороги или наличия больших перепадов  на поверхности снежного покрова, грунта, в частности, при прохождении по ямам, буграм, по склону горы.
Известно изобретение «Звено гусеничной цепи», патент RU 192 895, опубл. 04.10.2019, МПК  B62D 55/04,  B62D 55/18, включающее поперечный элемент,  при этом поперечный элемент проходит поперек охватываемой поверхности шины, имеет два боковых опорных элемента, расположенных на противоположных концах поперечного элемента,  причем боковые опорные элементы выступают с одной и той же стороны поперечного элемента и разнесены для обеспечения возможности размещения шины между ними,  каждый боковой опорный элемент, имеет  первую часть, проходящую поперек охватываемой поверхности шины, и первая часть жестко связана с поперечным элементом, а вторая часть, обращенная к боковине шины, снабжена  соединительным элементом. Относится к  звеньям гибких гусеничных цепей, предназначенных для установки вокруг наружной периферии шин транспортного средства. Позволяет повысить  несущую способность транспортного средства на мокром грунте, однако для осуществления замены соединительного элемента требуется удаление бокового опорного элемента колес и замена с установкой на них гусеницы, а после установки нового соединительного элемента повторный монтаж колес.
Известно изобретение «Способ повышения проходимости и грузоподъемности транспортного средства и прицепное устройство», патент RU 2 713 338, опубл. 04.02.2020, МПК  B62D 53/04,  B62D 55/04,  B62D 55/02,  B60P 3/40, включающий  тягово-сцепное устройство в виде кронштейнов с опорными элементами, раму прицепного устройства, движитель подвижного моста, между задней балкой рамы и кареткой смонтированный горизонтальный продольный натяжитель, с геометрическими размерами направляющих каретки, соответствующими размерам продольных направляющих рамы с возможностью перемещения каретки вдоль рамы, а направляющие элементы выполнены в виде тяг. Однако относится к  прицепным транспортным средствам и их приспособлениям и не может быть установлен на штатный автомобиль. Позволяет повысить проходимость и грузоподъемность транспортного средства, однако низкая надежность устройства,  отсутствие  взаимодействия элементов устройства с кузовом автомобиля, крепление непосредственно на  подвеске  ведущих колес, значительно увеличивает нагрузку на кузов транспортного средства и не позволяет повысить проходимость транспортного средства, что обусловлено  различной шириной колеи основных и дополнительных колес, что может создавать препятствия при движении по пересеченной местности.  Не является креплением универсального модуля для повышения проходимости легковых автомобилей любых типов без ограничений  при преодолении препятствий на дороге.
Известно изобретение « Съемный гусеничный блок транспортного средства», патент RU 2 331 539, опубл. 20.08.2008, МПК B62D 55/04, включающий  блок  с возможностью его монтажа на правой или левой ступице, в каждом диске выполнены отверстия, взаимодействующие со шпильками, или болтами колеса, или иным элементом крепления колеса транспортного средства и закреплен к диску  болтовым соединением. Относится к приспособлениям, повышающим проходимость транспортного средства, например автомобиля, при езде по бездорожью. Позволяет создать облегченную универсальную конструкцию съемного гусеничного блока колесного транспортного средства, пригодную для ее монтажа на правую и левую стороны транспортного средства без дополнительных наладок и доработок. Однако такой блок не является законченной сборочной единицей, готовой к монтажу и эксплуатации, а представляет набор из отдельных элементов в виде каркаса с роликами, катками и опорным подшипником, приводной звездочки и гусеничной ленты, которую необходимо натянуть на гусеничный блок после монтажа каркаса. Не позволяет обеспечить надежное и быстрое крепление модуля на штатные колеса автомобиля с минимальной доработкой крепления колес, позволяющее обеспечивать надежное крепление при боковых нагрузках на колесо.
Известно изобретение «Съемный гусеничный движитель для транспортного средства», патент RU 2 308 396, опубл. 20.10.2007, МПК B62D 55/04, включающий раму, вспомогательное средство,  выполненное с возможностью качания в вертикальной плоскости относительно ступицы ведущего колеса,  которое крепится к раме за счет вертикальных и горизонтальных ребер жесткости и коробчатый элемент крепления, который крепится к раме, а  ступица закреплена снаружи и внутри монтажными пластинами. Однако требуется снять колесо и закрепиться на ступице, а движение снимают с вала ведущего колеса. Позволяет ввести универсальность для транспортных средств за счет замены колеса гусеничным движителем на те же посадочные места,  повысить проходимость независимо от состояния грунта с уменьшением давления на оси. Однако не обеспечивают передвижение при въезде на препятствие повышенной высоты, требует замены колес на приспособление, не позволяет создать крепление универсального модуля для повышения проходимости легковых автомобилей любых типов без ограничений  при преодолении препятствий на дороге и  обеспечить надежное и быстрое крепление модуля на штатные колеса автомобиля с минимальной доработкой крепления колес, позволяющее обеспечивать надежное крепление при боковых нагрузках на колесо.
Наиболее близким к техническому решению известно изобретение «Крепление модуля на автомобиль и универсальный гусеничный модуль с этим креплением», патент RU 2 694 993, опубл. 18.07.2019, МПК B62D 55/04, B62D 55/084, содержащее внутренние и наружные кронштейны,  закрепленные в пазу соответствующей боковой панели с возможностью регулировки в поперечном направлении,  две боковых панели рамы,  на каждом внутреннем и наружном кронштейне симметрично центральной оси размещены прижимные ролики с возможностью поворота вокруг своей оси, прижимные ролики размещены с каждой стороны вертикальной оси, проходящей через ось ступицы колеса, и прижимные ролики дополнительно выполнены с возможностью регулировки угла наклона продольной оси ролика в соответствующем кронштейне до положения, в котором продолжение оси ролика проходит через центральную ось ступицы колеса, имеет также  сегментный кронштейн,  каждый внутренний или наружный кронштейн по центральной оси рамы выполнен с возможностью регулировки в поперечном направлении относительно рамы посредством передвижения в  боковых панелях рамы с последующим креплением внутреннего и наружного кронштейнов относительно боковых панелей рамы посредством ригелей и фиксирующих пальцев и они  выполнены быстросъемными. Позволяет  создать крепление универсального модуля для повышения проходимости легковых автомобилей любых типов без ограничений по типу двигателя и трансмиссии (типу привода); однако удержание колеса при движении по пересеченной местности не обеспечивает достаточной надежности крепления в поперечном направлении, надежность удержания колеса не высокая. Крепление  позволяет легко заводить колесо на модуль при закреплении модуля, однако является конструктивно ненадежным  из-за большого количества регулировочных втулок, причем регулировку требуется осуществлять одновременно на нескольких сегментных подвижных частях крепления, что усложняет  установку модуля.  Не позволяет обеспечить надежное крепление модуля на штатные колеса автомобиля с минимальной доработкой крепления колес, позволяющее обеспечивать надежное крепление при боковых нагрузках на колесо.
При эксплуатации известной конструкции универсального модуля и его креплении, например, опытной конструкции модуля  независимый гусеничный модуль (НГМ), выяснилось, что  на конструктивном уровне требуется обеспечить постоянный контакт колеса автомобиля с ведущими барабанами гусеничного модуля для  повышения надежности  при поперечных нагрузках.
Для этого требуется разработать узел адаптера и пересмотреть конструкцию рычага, обеспечивающего дополнительную связь колеса и гусеничного модуля НГМ.
Вследствие чего требуется узел адаптера выполнить в виде диска, в котором предусмотрены отверстия для установки стоек - ловителей (полых пальцев), обеспечивающих связь с колесным диском и ступицы с подшипником качения. Однако требуется еще обеспечить регулируемую связь адаптера с несущими деталями гусеничного универсального модуля для передачи нормальных нагрузок.
В зависимости от типа и размера колес  автомобиля также требуется регулировать длину связи при  установке автомобиля на универсальный модуль. Кроме того, требуется, чтобы адаптер с талрепом выполнял страховочную функцию при преодолении ям и рвов, не позволяя колесу   потерять контакт с приводными барабанами гусеничного модуля.
Поскольку радиусы качения  шин колес на одном и том же автомобиле могут отличаться друг от друга,  настройка талрепов должна быть индивидуальной для каждого колеса.
Таким образом, следует предложить конструкцию, в которой рычаг используется для дополнительной фиксации колеса на гусеничном модуле НГМ.
Важно, чтобы  конструкция опоры рычага позволяла индивидуально настроить длину связи и обеспечить плотное прилегание ролика к внутренней поверхности обода диска колеса, а рычаг позволял в первую очередь обеспечить контакт колеса и барабанов НГМ при преодолении неровностей дороги. Одновременно конструкция рычага должна позволять также регулировать длину плеча (вылет) держателя с роликом, что должно обеспечить приспособляемость НГМ к колесным дискам разной  ширины и диаметра.
В предложенном техническом решении достигается следующий технический результат:
- создание крепления универсального модуля для повышения проходимости легковых автомобилей любых типов без ограничений  при преодолении препятствий на дороге,
- обеспечение надежного и быстрого крепления модуля на штатные колеса автомобиля, позволяющее обеспечивать надежное крепление  модуля при боковых нагрузках на колесо, с  предварительной заменой крепежа колес на специальный, пригодный для эксплуатации автомобиля без модуля.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что крепление модуля (1) на автомобиль содержит  наружные кронштейны  (2),  закрепленные на  соответствующей боковой  стороне (3) рамы (4) на стяжках (5),  основаниях  (опорах) (6) наружных  кронштейнов (2) с каждой стороны рамы (4) по ее центральной оси («а») выполнены с возможностью регулировки в поперечном направлении относительно рамы (4) посредством передвижения наружных кронштейнов  в пазах боковых панелей (сторон) (3) рамы вдоль стяжек (5) с последующим креплением наружных кронштейнов (2) относительно боковых панелей рамы посредством того, что на каждом  наружном кронштейне (2) симметрично центральной оси колеса («б») размещены прижимные ролики (7) с возможностью их поворота вокруг своей оси, прижимные ролики (7) размещены с каждой стороны вертикальной оси («в»), проходящей через ось ступицы колеса («б»), и прижимные ролики (7) дополнительно выполнены с возможностью регулировки угла наклона продольной оси ролика до положения, в котором продолжение оси ролика проходит через центральную ось («б») ступицы колеса.
,
Новым в предложенной конструкции является то, что  наружный  кронштейн (2) для каждого колеса соответственно, размещенный на  раме (4)  с двух сторон от колеса, для каждого колеса соответственно, снабжен, по меньшей мере, двумя корпусами (8) с подшипниковыми узлами  (9)  и закреплен каждый корпус (8) на соответствующей боковой  стороне (3) рамы (4), каждый корпус (8) выполнен коробчатой формы, в вертикальных стенках  (10 и 11)  которых (корпусов) размещены узлы крепления (12) оси (13) с  трапецеидальной упорной резьбой и  гайкой с фланцем (14),  ось (13) размещена  враспор между подшипниковыми узлами (9)  и  свободно вращается в них,  при этом ось (13) расположена перпендикулярно  продольной оси  модуля («а») и  проходит через вертикальную центральную ось («б») ступицы соответствующего колеса,  гайка  с фланцем (14) расположена на резьбовой  части оси (13), а в радиальном направлении на фланце (15) закреплены, по меньшей мере,  две  направляющие (16),  на направляющих  (16) с внутренней стороны колеса за подшипниковым узлом (9)  корпуса (8)   закреплен   фланец  (15), крепление дополнительно снабжено рычагом (17), выполненным в виде вертикальной регулируемой консоли, которая размещена с внутренней стороны соответствующего колеса и закреплена на фланце (15), при этом рычаг (17) закреплен на  фланце (15) и снабжен базой (18) для крепления, по меньшей мере, одного  держателя  (19), по меньшей мере  с  одним роликом (20), и  держатель (19) снабжен,  по меньшей мере,    одним  роликом (20) с шарикоподшипниками (21). Также крепление снабжено съемным  адаптером  (22), расположенным на  креплении колеса (23)  снаружи, закрепленным (адаптером) посредством талрепа (24) через жестко установленный на наружном кронштейне (2)  элемент крепления (25), адаптер (22) состоит из диска (26) с осью (27), на котором  размещают  стойки (28), стыкующиеся с высокими  цилиндрическими гайками или болтами (29)  крепления колеса (23), и соответствующие разболтовке колеса, а также шарикоподшипника (30), размещенного в  корпусе (31),  и фланца (32),  с возможностью вращения диска (26)  и оси (27)  совместно  с  колесом (23).
Изобретение иллюстрируется чертежами, которые не охватывают всех вариантов исполнения.
На Фиг. 1 изображен общий вид крепления на модуле;
На Фиг. 2 показан внутренний рычаг с осью и подшипниковыми узлами;
На Фиг. 3 показана ось с подшипниковыми узлами - вид сверху;
На Фиг. 4 показан наружный рычаг с адаптером  - вид сбоку;
На Фиг. 5 показан наружный рычаг с адаптером - вид главный;
На Фиг. 6 показана увеличенно  ось с подшипниковыми узлами;
На Фиг. 7 показано сечение держателя с роликом внутреннего рычага;
На Фиг. 8 показан кронштейн крепления, для установки на раме - вид сбоку;
На Фиг. 9 показан кронштейн крепления - вид сверху;
На Фиг. 10 показано крепление кронштейна на раме модуля.
Таким образом, наружный  кронштейн (2) для каждого колеса соответственно размещают на  раме  с двух сторон от колеса,  снабжают, по меньшей мере,  двумя корпусами (8) с подшипниковыми узлами (9). Подшипниковые узлы предпочтительно выполнять в виде шарикоподшипников. Корпуса (8)  закреплены   на двух  боковых сторонах  рамы (4)   Корпуса (8) выполнены коробчатыми, например,  треугольной или прямоугольной  формы.  В вертикальных стенках (10 и 11)   корпусов размещены узлы крепления (12) оси  (13).     Ось (13) выполнена с  трапецеидальной упорной резьбой и гайкой с фланцем (14). В частном случае корпуса выполнены с плоской треугольной (10) стенкой или плоской прямоугольной стенкой (11).Ось (13) размещена между  корпусами враспор с подшипниковыми узлами, при этом ось (13)  расположена перпендикулярно  продольной оси  модуля  и  проходит через  вертикальную центральную ось ступицы соответствующего колеса. Гайка с фланцем  (14) расположена на резьбовой части оси (13), а в  радиальном направлении на фланце гайки закреплены, по меньшей мере, две  направляющие  (16).  Например,  направляющие  могут быть выполнены круглыми в виде шпильки с резьбой на концах. Кроме того, на направляющих (16) с внутренней стороны колеса за подшипниковым узлом  (9) оси (13) в корпусе (8)   закреплен  фланец (15). В частном случае  фланец выполнен треугольной формы, а направляющие  закреплены  гайками на фланце. В основной конструкции на фланце (15)закреплен дополнительно  рычаг  (17), выполненный в виде вертикальной регулируемой  по высоте консоли, которая размещена (консоль) с внутренней стороны соответствующего колеса и закреплена на фланце  (15). Как один из вариантов исполнения вертикальная консоль закреплена на фланце (15) через вкладыш, который снабжен отверстиями, позволяющими производить переустановку рычага по высоте в зависимости от диаметра диска колеса с целью обеспечения  касания ролика  к ободку  колесного диска. При этом  ось (13)  размещена между стенками корпуса враспор между подшипниковыми узлами  качения  и свободно вращается в подшипниковых узлах (9) корпусов (8).
В частном случае ось (13) размещена между стенками корпуса враспор между подшипниковыми узлами  качения и   свободно вращается в подшипниковых узлах  корпусов (8). Направляющие  (16) для гайки  с фланцем  (14)   выполнены, например,  круглыми в виде шпильки с резьбой на концах и одним концом  закреплены на фланце гайки  (14). На   другом конце направляющих (16) с внутренней стороны колеса за подшипниковым узлом  (9) корпуса (8)   закреплен   фланец (15) треугольной формы, и направляющие  закреплены гайками. Кроме того, вертикальная регулируемая консоль закреплена на фланце через вкладыш, который снабжен отверстиями, позволяющими производить переустановку рычага по высоте в зависимости от диаметра диска колеса с целью обеспечения  касания ролика  к ободку  колесного диска. Также  рычаг может быть снабжен базой (18) для крепления   держателя  (19) с одним или двумя  роликом (20). Наиболее предпочтительно ролик выполнить коническим и снабдить его антифрикционным покрытием или он может быть выполнен из антифрикционного материала полностью.
Каждый держатель может быть снабжен одним или двумя самоустанавливающимися роликами (20) с шарикоподшипниками.  Ось с трапецеидальной  упорной резьбой (13)  снабжена  квадратным профилем под ключ для ее вращения. При вращении оси (13) происходит  перемещение гайки (14) вдоль оси (13), обеспечивающее  перемещение рычага  (17) и  держателя с  роликом (роликами) до свободного  прилегание  ролика (роликов) (20)  к  ободу колесного диска. На колесе предварительно   закреплены увеличенные относительно нормальной  высоты  цилиндрические несъемные гайки или болты, пригодные для штатной эксплуатации  автомобиля  без  модуля,  предназначенные для  установки на них адаптера (22) с талрепом (24). В частном случае  талреп (24) выполнен с возможностью фиксации его  посредством  шплинтов.
Узлы крепления модуля  на колесо имеют назначение, которое состоит в выполнении функции по  обеспечению надежного удержания крепления при движении автомобиля   по рельефной  трассе. При наличии функциональной опоры, которая имеется в гусеничном универсальном модуле, появляется возможность за счет крепления этой опоры на модуле и ее связи с креплением модуля обеспечить  отсутствие временной потери колесом автомобиля соединения штатных колес автомобиля от опоры.  Конструкция крепления при прохождении автомобилем ямы, бугра, рыхлого снега и т.д. сохраняет механическую и кинематическую связь с гусеничным модулем, т.е. сцепление шины  с приводными валами модуля и колеса. На каждом  наружном кронштейне (2) симметрично центральной оси колеса («б») размещены прижимные ролики (7) с возможностью их поворота вокруг своей оси, и прижимные ролики (7) размещены с каждой стороны вертикальной оси («в»), проходящей через ось ступицы колеса («б»), таким образом, чтобы была возможность регулировки угла наклона продольной оси ролика до положения, в котором продолжение оси ролика проходит через центральную ось («б») ступицы колеса.
Также данное решение является страховкой от  схода  модуля с колеса  во время движения  автомобиля и воздействия на него боковых нагрузок.
Крепление работает следующим образом.
,
Конструкция крепления является симметричной. В гусеничном модуле шасси  является  основным несущим элементом конструкции модуля. В универсальном гусеничном модуле на шасси  установлены опорные колеса  колеса для ограничения провисания резиновой гусеницы и два корпуса (8) с шарикоподшипниками (9). Заявленное крепление модуля перемещается в поперечном направлении модуля за счет наружных кронштейнов  (2),  закрепленных на  соответствующей боковой  стороне  рамы (4) на  стяжках (5).   Основания  (опоры) (6) наружных  кронштейнов (2) с каждой стороны рамы (4) по ее центральной оси («а») выполнены с возможностью регулировки в поперечном направлении относительно рамы (4) посредством передвижения наружных кронштейнов  в пазах боковых панелей (сторон) (3) рамы вдоль стяжек (5) с последующим креплением наружных кронштейнов (2) относительно боковых панелей рамы. Регулировка угла наклона продольной оси ролика до положения, в котором продолжение оси ролика проходит через центральную ось («б») ступицы колеса, осуществляется за счет поворота оси ролика под нужным углом. При этом на оси опорных колес с двух сторон  шасси установлены боковые панели.
Корпуса крепления с шарикоподшипниками (9) являются опорами  оси с  трапецеидальной упорной резьбой (13),  установленной в распор между ними.  Ось расположена перпендикулярно  продольной оси  шасси (модуля)  и  проходит через ее центр.
На резьбовой  части оси  расположена  специальная гайка  с фланцем  (15) .  На фланце гайки  закреплены две круглые направляющие  в виде шпилек с резьбой на концах  (16). Направляющие  проходят  через подшипники скольжения     корпуса (8)   и  треугольный   фланец (15),  где  и крепятся гайками, что обеспечивает установку внутреннего рычага по поперечному габариту автомашины.
Рычаг  (17)  представляет собой вертикальную консоль и крепится через вкладыш к треугольному фланцу (15). В верхней части внутреннего рычага  имеется база (18) для крепления держателя  (19) с роликом (20). Возможны  варианты исполнения держателя: например,  держатель выполнен различной  длины с одним или двумя самоустанавливающимися роликами.  При этом ролик  (20)  выполнен с шарикоподшипниками.
Ряд отверстий во вкладыше  позволяет производить переустановку рычага по высоте в зависимости от диаметра диска колеса, с целью обеспечения  касание ролика  к ободку (полке)  колесного диска.
(
С противоположной  стороны от рычага (17) ось с трапецеидальной упорной резьбой (13) имеет квадратный профиль под ключ для перемещения гайки вдоль оси,  и  следовательно  рычага 17), с целью обеспечения  касания ролика (20)  к полке  ободка  диска колеса автомобиля.  Данное конструктивное решение аналогов не имеет.
Предварительно,  до установки  адаптера на колесо автомобиля снаружи,  необходимо  заменить  штатные  гайки  или болты крепления колеса  специальными (23). Специальные гайки или болты, имеющие высокую,  цилиндрические форму, и которые пригодны для эксплуатации  автомобиля  без модулей и не требуют замены  на штатные. Их устанавливают один раз.
Адаптер является  самостоятельным узлом и состоит  из диска (26) с осью (27),  стоек  (28), корпуса (32) с  шарикоподшипником (30) и фланца (31). Во время движения автомобиля  диск с осью вращается вместе с колесом,  остальные элементы  адаптера  неподвижны.
Стойки (28) закреплены на диске (26)  в соответствии  с  разболтовкой  колеса.
Корпус  (32) выполнен с ухом  для крепления талрепа  (24). Талреп вторым концом крепится к  элементу крепления  на боковом кронштейне (2) модуля. При этом кронштейн (2)  жестко связан с боковой панелью  модуля (3).
После установки адаптера на колесо производится регулировка талрепа  (24) по длине  с последующей  фиксацией  его осей  шплинтами.
Таким образом, отличиями  данной конструкции адаптера от  отечественных и   зарубежных аналогов являются:  адаптер  выполнен отдельным  съемным  узлом и  годен  для эксплуатации  различными моделями автомобилей; адаптер годен  для эксплуатации на  автомобилях с колесами разной шириной  шин, при этом регулировка происходит автоматически, т.к. установка бокового кронштейна  определяет положение  талрепа  и,  следовательно,  связанного с ним адаптера;   адаптер легко и быстро устанавливается  на  специальные  высокие  цилиндрические гайки или болты крепления колеса и не требует  замены на штатный крепеж для эксплуатации автомобиля без модулей.
В представленной конструкции крепления модуля достигается технический результат - создание крепления универсального модуля для повышения проходимости легковых автомобилей любых типов без ограничений  при преодолении препятствий на дороге, обеспечение надежного и быстрого крепления модуля на штатные колеса автомобиля  без нарушения  элементов конструкции автомобиля и позволяющее обеспечивать надежное крепление модуля  при  значительных боковых нагрузках на колесо.