КОЛЕСНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С РЕЗИНОКОРДОВОЙ ГУСЕНИЧНОЙ ТРАНСМИССИЕЙ - ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ

Заявляемое техническое решение относится к транспортным средствам высокой проходимости и может быть использовано в конструкции квадроциклов, мотовездеходов, джипов и других транспортных средствах, используемых при перевозке людей и грузов вне дорог по маршруту с благоприятными и с неблагоприятными для колесного хода условиями.
Уровень техники.
Известно другое техническое решение, запатентованное как изобретение (54) КОМБИХОД, RU (11), 2347709 (13) С2 (51), МПК B62D 55/04 (2006.01). Это колесное транспортное средство с перемещаемым в вертикальной плоскости гусеничным движителем, расположенным в нижней части колесного транспортного средства (далее по тексту - КТС). При переходе с колесного хода на гусеничный включают привод гусениц, смещают гусеницы вниз относительно корпуса комбихода до контакта с поверхностью пути и регулируют силу прижатия их катками к этой поверхности до достаточного сцепления с ней. Колеса и гусеницы одновременно приводят в движение одним и тем же ведущим мостом с взаимным отношением их линейных скоростей, близким к единице. Звездочка привода гусеницы связана со ступицей приводного колеса через эпицикл и водило планетарного редуктора, а его солнечная шестерня охватывает кольцом рукав ведущего моста и установлена с возможностью ее торможения. Рычаги опорных катков гусениц кинематически связаны с гидроцилиндрами, напорная полость которых сообщена через дроссель и обратный клапан с общим маслопроводом, соединенным с регулятором давления масла. Недостаток этого технического решения в сложном приводе гусеничного движителя, при этом гусеницы являются только движителями, и не передают вращения с ведущей колесной оси на ведомую. Также КТС имеют устройство, перемещающее гусеницы до сцепления с грунтом.
Наиболее близким является техническое решение КТС, описанное в патенте (19) RU (11) 2410276 B62D 55/04 (2006.01), B62D 63/02 (2006.01)СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОХОДИМОСТИ ВЕЗДЕХОДА И ВЕЗДЕХОД. Вездеход содержит моторно-приводную часть, пару гусеничных движителей с каждой из боковых сторон моторно-приводной части, опорную раму с двумя установленными с возможностью вращения осями. На каждой оси закреплены два колеса. Расстояние между окружностями наибольшего радиуса колес на каждой из осей примерно соответствует расстоянию между срединными линиями гусеничных движителей. Моторно-приводная часть на опорной раме закреплена так, чтобы пятно контакта каждого из гусеничных движителей с поверхностью соответствующего колеса было не меньше пятна контакта нижней части этого колеса с опорной поверхностью движения. Моторно-приводная часть закреплена на опорной раме. В качестве гусеничных движителей используют резино-кордовые гусеницы. Колеса вездехода на шинах низкого давления имеют следующие размеры:
Размеры колеса, мм
Объем колеса, м<sup>3</sup>
Клиренс вездехода, мм
1100×500
0,45
825
1320×600
0,8
990
1450×600
1,0
1080
1700×600
1,35
1275
Недостатком данного технического решения является то, что вездеход имеет высокий центр тяжести. Другим недостатком данного технического решения вездехода является недостаточная надежность гусениц, которые быстро снашиваются за счет того, что на гусеницы колесами переносится грунт, также, гусеницы являются только трансмиссией, т.к. ни при каких условиях не имеют контакта с дорожной поверхностью.
Колесные КТС предназначаются для перемещения по различным типам местности, к примеру, КТС на шинах низкого давления вполне пригодны для эксплуатации на ровных поверхностях, которые присутствуют в тундре (снежная поверхность, болотистая местность, небольшие водоемы, вязкий грунт, травяное покрытие). На холмистой поверхности, заросшей лесом, которая находится между тундрой и степью, эксплуатация КТС на шинах низкого давления затруднена по следующим причинам:
1. Велика вероятность опрокидывания на уклонах как вдоль, так и поперек направления движения, ввиду высокого положения центра тяжести.
2. Сложно маневрировать в стесненных условиях из-за больших габаритов КТС и большого радиуса поворота управляемых колес.
3. Затруднен ремонт шины низкого давления в полевых условиях в случае нарушения ее герметичности, что вполне вероятно в лесу, где большое количество острых сучков.
При уменьшении габаритов КТС - как ширины, так и высоты, и установке колес меньшего диаметра с более толстой шиной, все недостатки, рассмотренные в п.1-3 устраняются, но появляются другой отрицательный фактор - недостаточный дорожный просвет при переезде через препятствие выше дорожного просвета, расположенного как поперек направления движения, так и вдоль. При движении на поверхностях с низкой плотностью, таких как грязь, снег, или ил, колеса КТС при вращении выгребают из-под себя грунт и теряют сцепление с поверхностью. В результате КТС опирается на днище или элементы трансмиссии и не имеет возможности дальнейшего передвижения.
Проявилось техническое противоречие между колесами большого и малого диаметров, причем, у КТС с колесами малого диаметра только один отрицательный фактор, для устранения которого очевидно требуется «ведущее днище» в виде резиново-кордовой гусеничной трансмиссии.
КТС с резиново-кордовой гусеничной передачей не имеет всех выше указанных недостатков.
Технический результат от использования заявляемого технического решения
Технический результат заключается в повышении устойчивости КТС по сравнению с КТС с большим диаметром колес за счет снижения его центра тяжести, повышения проходимости на дорожных препятствиях, типа «дорожная колея», или «поперечное препятствие» - за счет использования в качестве дополнительного движителя резиново-кордовой гусеничной трансмиссии и колес от легковых автомобилей. Как при движении через препятствия, так и при движении по поверхностям с низкой плотностью, КТС движется на резиново-кордовой гусенице. Резиново-кордовая гусеница помогает сохранить поступательное движение КТС для преодоления этих препятствий. По твердой поверхности КТС движется на основном движителе - колесах. Простота трансмиссии обеспечивает высокую надежность и невысокую себестоимость КТС. При перемещении КТС по ровной поверхности резиново-кордовая гусеница находится выше этой поверхности. Также резиново-кордовая гусеница охватывает ведущую и ведомую колесные оси и передает вращение с ведущей на ведомую ось. Таким образом, резиново-кордовая гусеница является частью трансмиссии и не контактирует с этой поверхностью, следовательно, с ней не контактируют песок, глина, и другие составляющие, которые являются абразивом, при этом ресурс резиново-кордовой гусеницы значительно возрастает, по сравнению с резиново-кордовой гусеницей, находящейся в постоянном контакте с грунтом. Также возможно использование резиново-кордовой гусеницы в качестве движителя при перемещении по снегу, когда вместо управляемых передних колес используются управляемые передние лыжи, а задние колеса демонтируются.
Описание технического решения
КТС, которое может передвигаться попеременно на одном из видов опор - либо на колесах, либо на резино-кордовой гусенице при ее контакте с опорной поверхностью, или, при замене колес на лыжи - на движителях в виде лыж и резино-кордовой гусеницы, содержит:
- верхнюю раму с рабочим местом водителя и местом под перевозимый груз;
- моторно-приводную часть;
- нижнюю раму с установленной на ней трансмиссией в виде резино-кордовой гусеницы, которая, в свою очередь, соединена с моторно-приводной частью;
- опоры в виде колес или лыж.
На нижней раме имеется передняя (может быть ведомой) и задняя (может быть ведущей), или наоборот, колесные оси, выполненные с возможностью вращения. Ведущая колесная ось соединена с моторно-приводной частью. Обе колесные оси охватываются замкнутой петлей из резино-кордовой гусеницы, расположенной между левыми и правыми опорами КТС и посредством резино-кордовой гусеницы осуществляется передача вращения с ведущей колесной оси на ведомую.
Моторно-приводная часть имеет двигатель, карданный вал или цепь, механизм приема крутящего момента, резино-кордовую гусеницу. КТС с резино-кордовой гусеницей может быть выполнено таким образом, что все его колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью. Такая конструкция КТС с резино-кордовой гусеницей имеет значительно меньшее количество элементов трансмиссии, по сравнению с прототипом.
Верхняя и нижняя рамы могут быть соединены между собой четырьмя амортизаторами, двумя продольными стабилизаторами и двумя поперечными стабилизаторами.
Нижняя рама может содержать переднюю и заднюю вилки, соединенные осью нижней рамы. Ось нижней рамы соединяет переднюю и заднюю вилку таким образом, что вилки могут качаться на оси нижней рамы, при этом не имеют свободы для перемещения вдоль нее. Передняя вилка может иметь съемный передний бампер, на который крепятся нижние концы амортизаторов и поперечного стабилизатора. Задняя вилка может иметь съемный задний бампер, на который крепятся нижние концы амортизаторов и поперечного стабилизатора.
Также в передней части задней вилки могут быть закреплены нижние концы продольных стабилизаторов.
Нижняя рама содержит переднюю и заднюю вилки, соединенные осью нижней рамы. Передняя вилка имеет съемный передний бампер, на который крепятся нижние концы амортизаторов и поперечного стабилизатора. Задняя вилка имеет съемный задний бампер, на который крепятся нижние концы амортизаторов и поперечного стабилизатора.
На фиг.1 приведена схема резиново-кордовой гусеничной трансмиссии КТС. На фиг.2 приведена схема классической трансмиссии полноприводного КТС. На фиг.3 приведена схема проезда поперечного препятствия КТС. На фиг.4 приведена схема проезда продольного препятствия КТС. На фиг.5 приведена кинематическая схема подвески КТС. На фиг.6 приведена схема передачи крутящего момента от ведущей колесной оси - к ведомой. На фиг.7 приведена схема КТС с лыжами,
где 1 - колесо; 2 - редуктор моста; 3 - раздаточная коробка; 4 - двигатель; 5 - карданный вал; 6 - резино-кордовая гусеница; 7 - механизм приема крутящего момента с двигателя; 8 - ведущая колесная ось; 9 - ведомая колесная ось; 10 - верхняя рама; 11 - нижняя рама, состоящая из элементов поз.12, 13, 14, 15, 16;
12 - передняя вилка; 13 - передний бампер; 14 - задняя вилка; 15 - задний бампер; 16 - ось нижней рамы; 17 - четыре амортизатора; 18 - два продольных стабилизатора; 19 - два поперечных стабилизатора; 20 - шарнир равных угловых скоростей (далее по тексту - ШРУС); 21 - подшипниковый узел; 22 - звезда резино-кордовой гусеницы задняя; 23 - звезда резино-кордовой гусеницы передняя; 24 - колесо заднее; 25 - колесо переднее; 26 - задняя колесная ось; 27 - передняя колесная ось; 28 - опорный каток; 29 - кронштейн крепления; 30 - лыжа; 31 - ά - угол въезда на препятствие.
Передача крутящего момента с двигателя на ведущую колесную ось может выполняться посредством корданного вала или цепи, и механизма приема крутящего момента, выполненного, например, в виде углового редуктора или звездочки. Крутящий момент с двигателя через механизм приема крутящего момента с двигателя 7 передается на заднюю ось 26, которая закреплена на задней вилке 14 с помощью подшипниковых узлов 5, причем подшипниковые узлы 5 вместе с задней осью 26 имеют возможность перемещаться вдоль задней вилки 14 с последующей фиксацией для натяжения резино-кордовой гусеницы 6. Далее, с задней оси 26 крутящий момент передается на задние колеса 24, которые закреплены на задней оси 26. Звезды резино-кордовой гусеницы задние 22 посредством резино-кордовой гусеницы 6 вращают звезды резино-кордовой гусеницы передние 23. Таким образом, крутящий момент передается на переднюю колесную ось 27, которая закреплена в подшипниковых узлах 21 на передней вилке 12, далее - на ШРУСы 20 и передние колеса 25.
Следует отметить, что на фиг.1 не указано местоположение двигателя КТС по той причине, что он может крепиться к верхней раме 10 и передавать крутящий момент на механизм приема крутящего момента с двигателя 4 с помощью карданного вала, или на задней вилке 14 и передавать крутящий момент на механизм приема крутящего момента с помощью цепной передачи. Также ведущей осью может быть как передняя 27, так и задняя 26 колесная ось. На действующем образце КТС с резино-кордовой гусеницей линейные скорости колес и резино-кордовой гусеницы отличаются ввиду разницы диаметров звезд резино-кордовой гусеницы и колес. Такая конструкция трансмиссии принята для упрощения и удешевления конструкции КТС, т.к. на практике резино-кордовой гусеница редко контактирует с поверхностью, по которой движется КТС и крутящего момента двигателя достаточно для безостановочного продвижения КТС по поверхности при преодолении единичных препятствий. При эксплуатации КТС с резино-кордовой гусеницей на поверхностях с низкой плотностью предпочтительно предварительно устанавливать редукторы между звездами резино-кордовой гусеницы и колесными осями для выравнивания линейных скоростей резино-кордовой гусеницы и колес. Следует отметить, что при двухрамной конструкции КТС каждое колесо, закрепленное на вилке нижней рамы посредством колесной оси, имеет возможность вертикального перемещения на величину рабочего хода амортизатора. При этом на неровной поверхности колеса имеют постоянный контакт с этой поверхностью, что положительно сказывается на тяговой характеристике КТС с резино-кордовой гусеницей. Также для водителя малозаметны такие колебания верхней рамы, на которой расположено место водителя, как галопирование, бортовая качка, подергивание и подпрыгивание. Гусеница выбрана в резиново-кордовом исполнении для того, чтобы повторять колебания передней и задней вилок относительно друг друга, т.е. скручиваться на небольшой угол, сохраняя неизменное натяжение по оси нижней рамы. Поперечные и продольные стабилизаторы взаимозаменяемы и установлены в доступных для замены местах. Стабилизатор представляет собой металлический пруток, на каждом конце которого закреплен резино-металлический блок с отверстием для болтового крепления к раме КТС. Амортизаторы взаимозаменяемы и установлены в доступных для замены местах.
В зимних условиях, при эксплуатации КТС с резино-кордовой гусеницей на поверхности со снежным покрытием резино-кордовая гусеница используется как движитель с постоянным контактом с этим покрытием. Для переоснащения КТС с резино-кордовой гусеницей в снегоход выполняются следующие условия: снимаются все колеса, на переднюю и заднюю вилки и колесную ось нижней рамы закрепляются опорные катки 28 - см. фиг.7, на управляемые поворотные кулаки, надетые на переднюю колесную ось 27, которые имеются во всех колесных транспортных средствах с управляемыми колесами, закрепляются кронштейны крепления лыж 29. Также на нижнюю часть кронштейнов крепления лыж закреплены лыжи 30, с возможностью качания вдоль направления движения. Таким образом, резино-кордовая гусеница на КТС в качестве снегохода является движителем с постоянным контактом со снегом, причем опорная поверхность резино-кордовой гусеницы и лыж значительно большая, чем у колес, причем лыжи выполняют ту же функцию, что и передние управляемые колеса - изменяют направление движения. Опорные катки изменяют форму резино-кордовой гусеницы для получения углов въезда на препятствие 31, а также выполняют функцию опоры для резино-кордовой гусеницы.
Настоящее техническое решение описано и проиллюстрировано примерами своих вариантов осуществления, которые не являются ограничивающими.
причем вращение с ведущей на ведомую колесную ось передается с помощью резино-кордовой гусеницы, резино-кордовая гусеница является частью трансмиссии и передает крутящий момент с ведущей на ведомую ось.