ШАССИ

Техническое решение относится к транспортным средствам, в частности к устройствам и приспособлениям, связанным с подачей топлива к их силовым установкам и прежде всего к расположению топливных баков, а также к расположению или монтажу трансмиссий, характеризующихся расположением или типом передач.
Давно известны шасси (см. книгу Р.Бюссиена «Автомобильный справочник», т.1, М., 1959 г. стр.609-623, а также Й.Раймпель «Шасси автомобиля», под ред. И.Н.Зверева. М.: Машиностроение, 1983. - 356 с.), обеспечивающие размещение, соединение и совместное функционирование элементов трансмиссии, подвески и кузова транспортного средства. Однако, они не пригодны для внедорожных траспортных средств на шинах сверхнизкого давления, предназначенных для движения вне дорог, болотистой местности и снежной целине, для которых вопросы проходимости, надежности и обеспечения необходимого крутящего момента на колесах с шинами сверхнизкого давления выходят на первый план в процессе их проектирования.
Так шасси внедорожного транспортного средства Петрович-354 ООО «ЭКОТРАНС» (см. сайт компании http://www.petrovichauto.ru) имеет колесную формулу 6×6 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 подвеска Петровича выполнена на двух поперечных рычагах. Стальная рама из труб большого диаметра с трубчатыми же поперечинами сложна в изготовлении, а масса ее велика. Колесные редукторы внешнего зацепления обеспечивают дорожный просвет более полуметра и решают вопрос с передаточным отношением трансмиссии, однако использование комплектующих от легкого внедорожника Chevrolet Niva снижает их надежность. При этом изготовление шасси на специализированном оборудовании 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 одновременно усложняет конструкцию и снижает надежность шасси в целом. Размещение силового агрегата внутри колесной базы улучшает развесовку, однако требует дополнительной системы продувки лодки и охлаждения основных агрегатов, что в свою очередь также усложняет конструкцию.
Шасси транспортного средства высокой проходимости по RU 53999, содержит раму с установленными на ней силовым агрегатом ЗМЗ 406, раздаточной коробкой, кабиной и грузовой платформой от автомобиля ГАЗ 330273. Ведущие мосты позволяют реализовать в одном из вариантов колесную формулу 6×6, и заимствованы у трактора МТ3-82, поэтому они увеличивают массу шасси, а жесткое их крепление на раме снижает проходимость и перегружает несущую систему. Это подтверждается в RU 100998, где ведущие мосты оснащены уже зависимой пружинной подвеской с продольными рычагами. Также здесь применена централизованная система подкачки шин. Однако от излишней массы избавится так и не удалось, что влечет за собой установку в носовой части и по бортам водоизмещающих обвесов.
Шасси по RU 61239, содержит раму с продольными и поперечными элементами, а также мосты с колесами, приводимыми от силовой установки. Продольные и поперечные элементы его рамы выполнены круглого сечения и размещены по существу на двух уровнях между мостами. Силовая установка и топливный бак размещены по существу посередине между мостами, что улучшает развесовку, но при этом уменьшается внутренний объем кузова.
Рамы шасси воспринимают нагрузки передаваемые системой подрессоривания от дорожной поверхности, и служат для крепления основных агрегатов трансмиссии, а также являются базой для установки кабин, кузовов и дополнительного оборудования.
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). В свою очередь, закрытием профиля в RU 2048349, US 6712392 и 7216924, WO 2004028885 и 2006040732, можно было бы осуществить увеличение жесткости их несущих систем.
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 RU 2163209 повысить ее изгибную жесткость местным усилением в зонах поперечин и герметизировать раму, и также как во внедорожном колесном транспортном средстве по RU 52777 прикрепить все агрегаты под поперечинами в объеме рамы, что вряд ли целесообразно для шасси на колесах с шинами сверхнизкого давления.
Сравнительно большие размеры колес вездеходов приводят к заметному сокращению, прежде всего поперечных размеров рам шасси, что снижает их жесткость на кручение. Впрочем, как и у транспортных средств с хребтовой рамой (см. например, US 2305305 и UK 1179141). Рамы балочного типа по RU 2133686 имеют большую жесткость, как и рамы с замкнутым контуром (см. например, US 3499661), однако их вес и материалоемкость велики.
Рамы сельскохозяйственных машин по US 4488732 и FR 2540452 выполняют с учетом специфики их применения. В равной степени это относится как к вездеходу по RU 17485, так и к малогабаритному автомобилю-тягачу по RU 2271956. В UK 1337555 рама из-за увеличенных размеров лонжеронов в поперечном сечении обладает большей жесткостью, но это повышает вес конструкции и приводит к увеличению затрат в производстве. Трубчатая пространственная конструкция рамы по DE 10045748, также как и рама легкого грузового транспортного средства по US 6935453, обладает малым весом, но недостаточной прочностью для использования на бездорожье. Трехуровневая конструкция рамы вездехода по RU 60029 обусловлена особенностями подвески. Она сложна в изготовлении, а шасси имеет повышенный центр тяжести, что плохо сказывается на устойчивости транспортного средства.
Таким образом, чем жестче и прочнее рама вездехода, тем выше его эксплуатационные свойства, при этом вышеуказанные технические решения не всегда позволяют упростить изготовление, крепление и соединение узлов и агрегатов шасси.
Известны различные технические решения для систем подрессоривания (подвесок) шасси.
Переднюю подвеску 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). Впрочем, эти конструкции недостаточно приспособлены для применения на вездеходах. Подвеска по GB 2410929 выполнена с двумя амортизаторами и расположенным горизонтально пневматическим упругим элементом, усилие на который передается рычажным механизмом. Недостаточную прочность для использования на бездорожье имеет подвеска по JP 3694961, выполненная с установленным 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 приемлема лишь для легких городских автомобилей. А подвеска амфибии с поднимающимися колесами по GB 2419326 учитывает особенности эксплуатации, однако сложна в изготовлении и ненадежна. Диагонально-рычажная подвеска задних колес (см. DE 10258023, JP 3785920 и US 5685556 и 6843492) чаще всего применяется для транспортных средств, эксплуатируемых на дорогах с твердым покрытием.
Зависимые подвески по RU 2192969, 2214926 и 2259926 слишком громоздки. Рессорная подвеска по DE 10323732 проста, но недостаточно надежна для вездехода. Функциональна, но сложна рессорная подвеска заднего моста по EP 1564035 с широким продольным рычагом, одновременно защищающим корпус главной передачи. Один продольный рычаг применен и в зависимой подвеске по US 6976553, однако здесь в качестве упругих элементов использованы пружины. Однолистовая рессора зависимой подвески по US 7213825 обладает малой грузоподъемностью. В подвеске заднего ведущего моста (см. ЕР 1607249) в качестве упругих элементов использованы пневмобаллоны, что малонадежно в условиях бездорожья, а в JP 2003335119 они установлены вместе с рессорами. Мощные продольные рычаги зависимой подвески по US 7270341 повышают ее надежность, однако при этом возрастает неподрессоренная масса, что плохо сказывается на управляемости вездехода. Известен жесткий мост для вездехода по RU 2080267. Он изогнут в виде перевернутой буквы V, что обеспечивает увеличенный, по сравнению с обычным мостом, дорожный просвет. Это несколько повышает проходимость вездехода на обычных шинах, но для вездехода на шинах сверхнизкого давления, где дорожный просвет обеспечен за счет диаметра шин, такое усложнение конструкции не оправдано.
Таким образом, при создании простой и надежной конструкции вездехода наиболее целесообразно выполнить его подвеску зависимой, с рессорами в качестве упругих элементов.
Трансмиссия шасси во многом определяет его эксплуатационные характеристики, поэтому от выбора ее типа, размещения и выполнения отдельных ее агрегатов зависит проходимость и надежность шасси.
Широко известны различные технические решения обеспечивающие полный привод шасси с колесной формулой 6×6.
Так трансмиссия шасси транспортного средства по RU 9418, содержит коробку передач, редуктор, раздаточную коробку, карданные передачи и ведущие мосты привода колес. Редуктор, расположен в кинематической цепи между коробкой передач и раздаточной коробкой, выполнен с зубчатыми колесами внутреннего зацепления, а в приводе переднего и среднего моста использованы вискомуфты. Хотя такая трансмиссия обеспечивает автоматическое подключение передних мостов, однако, надежность ее в условиях бездорожья невелика.
В тоже время в US 2158320, 2395108 и 2804158 для этого использована раздаточная коробка с тремя выходными валами. В US 2267562 применен проходной средний мост, а в US 3083782 раздаточная коробка выполнена в одном корпусе со средним проходным мостом, от которого приводится задний, подобное решение использовано и в US 4050534. В некоторых случаях возможна унификация трансмиссии колесной формулы 6×6 с трансмиссией 4×4 (см. US 3773130), аналогичное решение применено и в US 5950750, где колесная формула 6×6 реализована на базе трансмиссии 4×4. А в US 8079602 предусмотрена возможность модульного присоединения третьего ведущего моста вместе с подрамником. Различные кинематические схемы полного привода для трехосного вездехода представлены в US 7464779, однако, все они сложно реализуемы.
Шасси вездехода по RU 17485 содержит раму с подвешенными на ней ведущими мостами, отличающееся тем, что ведущие мосты имеют центральный редуктор с передаточным числом в пределах 4,5-5,2 и колесные редукторы с передаточным числом в пределах 1,8-2,0, при этом отношение передаточных чисел центрального редуктора и колесного редуктора находится в пределах 2,3-2,7. Ведущие мосты содержат комбинацию конического центрального редуктора со спиральными зубьями семейства автомобилей УАЗ 31512 или автомобиля УАЗ 3160 и колесных редукторов с внутренним зацеплением зубьев автомобиля УАЗ-3151. Все это упрощает изготовление, но при оснащении их шинами сверхнизкого давления необходимо существенно изменить конструкцию серийной рамы и подвески.
Шасси транспортного средства высокой проходимости по RU 82184, содержит раму с установленными на ней силовым агрегатом, раздаточной коробкой, кабиной и грузовой платформой. Передний и задний ведущие мосты закреплены на раме через подвеску, при этом на них установлены колесные редукторы с цилиндрическими шестернями внешнего зацепления, и колеса с шинами, имеющими систему регулирования давления. И хотя в данном шасси решена проблема обеспечения необходимого крутящего момента установкой колесных редукторов с цилиндрическими шестернями внешнего зацепления, его собственная масса велика, что влечет за собой установку на раме перед передними, за задними колесами и с боков понтонов для преодоления водных преград, а это повышает трудоемкость изготовления.
Несмотря на многочисленные приведенные технические решения, совокупности их признаков при использовании не позволяют создать простую и надежную конструкцию шасси для многофункционального вездехода на шинах сверхнизкого давления.
Известно шасси внедорожного колесного транспортного средства по RU 52777. Оно содержит раму с лонжеронами, связанными поперечинами, на которой смонтированы основная раздаточная коробка, выходные валы которой карданными передачами связаны с дифференциалами переднего и заднего ведущих мостов, подвеску колес, а также рулевой привод колес переднего и заднего ведущих мостов. Такое выполнение рулевого управления способствует повышению маневренности, однако приводит к усложнению конструкции и увеличению ее массы. При этом колесные валы проходят через отверстия в вертикальных стенках лонжеронов и конечными передачами связаны с колесами. Подвеска выполнена независимой с поперечной рессорой, которая одним концом закреплена на лонжероне, а другим на картере конечной передачи, а это увеличивает нагруженность последнего, что требует его усиления и приводит к увеличению неподрессоренных масс. Шасси выполнено с третьим ведущим мостом, расположенным между передним и задним ведущими мостами, и дополнительной раздаточной коробкой, выходные валы которой связаны карданными передачами с дифференциалами третьего и заднего ведущих мостов, а входной вал - с выходным валом основной раздаточной коробки привода переднего ведущего моста. Основная раздаточная коробка расположена между передним и третьим ведущими мостами, а дополнительная раздаточная коробка размещена между третьим и задним ведущим мостами. Карданные валы при этом проложены вдоль одного из лонжеронов. Все это усложняет конструкцию и компоновку шасси т.к. размещение агрегатов и приводных валов под поперечинами в объеме рамы ухудшает доступ к ним, что в свою очередь, усложняет сборку шасси и последующее его техобслуживание.
Задача - создать простую и надежную конструкцию шасси многофункционального вездехода на шинах сверхнизкого давления.
Создание простой и надежной конструкции шасси многофункционального вездехода на шинах сверхнизкого давления обеспечено рациональным выполнением и расположением элементов его трансмиссии.
Для этого в шасси, содержащем раму с продольными и поперечными элементами, а также колеса с шинами сверхнизкого давления, приводимыми через трансмиссию от силовой установки питаемой от топливного бака, конечная передача трансмиссии выполнена с внутренним зацеплением, ведущий элемент которой расположен над осью колеса, при этом топливный бак размещен над осью задних колес.
Выполнение конечной передачи трансмиссии с внутренним зацеплением, ведущий элемент которой расположен над осью колеса, и размещение топливного бака над осью задних колес, в шасси содержащем раму с продольными и поперечными элементами, а также колеса с шинами сверхнизкого давления, приводимыми через трансмиссию от силовой установки питаемой от топливного бака, позволило достичь технического результата, а именно создать простую и надежную конструкцию шасси многофункционального вездехода на шинах сверхнизкого давления, поскольку выполнение конечной передачи трансмиссии с внутренним зацеплением, ведущий элемент которой расположен над осью колеса, увеличивает дорожный просвет и повышает ее надежность, а размещение топливного бак над осью задних колес защищает его от повреждений и улучшает развесовку шасси.
Тому же способствует то, что оно оснащено кожухами ведущих мостов, по крайней мере один из которых соединен с корпусом поворотного кулака, в котором размещена конечная передача трансмиссии, при этом топливный бак расположен между поперечными элементами.
Этому же способствует оснащение корпуса поворотного кулака крышкой, соединенной с цапфой колеса, и то, что кожухи ведущих мостов на упругих элементах подвешены к продольным элементам рамы, между которыми установлены опоры силовой установки и раздаточных коробок трансмиссии.
По существу совмещение поперечных элементов и опор с кронштейнами упругих элементов подвески повышает надежность рамы шасси.
То, что средний мост кинематически связан с силовой установкой через основную раздаточную коробку, а задний мост имеет возможность подключения, расширяет функциональные возможности шасси.
Изображено на:
фиг.1 - шасси вид сверху;
фиг.2 - шасси изометрия;
фиг.3 - шасси вид сбоку;
фиг.4 - колесный узел;
Шасси содержит раму 1 с продольными 2 и поперечными 3 элементами. Колеса 4 с шинами 5 сверхнизкого давления, приводятся через трансмиссию от силовой установки 6, питаемой от топливного бака 7. Конечная передача 8 трансмиссии выполнена с внутренним зацеплением, ведущий элемент 9 которой расположен над осью 10 колеса, при этом топливный бак 7 размещен над осью 11 задних колес.
Выполнение конечной передачи 8 трансмиссии с внутренним зацеплением, ведущий элемент 9 которой расположен над осью 10 колеса, и размещение топливного бака 7 над осью 11 задних колес, в шасси содержащем раму 1 с продольными 2 и поперечными 3 элементами, а также колеса 4 с шинами 5 сверхнизкого давления, приводимыми через трансмиссию от силовой установки 6 питаемой от топливного бака 7, позволило достичь технического результата, а именно создать простую и надежную конструкцию шасси для многофункционального вездехода на шинах 5 сверхнизкого давления, поскольку выполнение конечной передачи 8 трансмиссии с внутренним зацеплением, ведущий элемент 9 которой расположен над осью 10 колеса, увеличивает дорожный просвет и повышает ее надежность, а размещение топливного бак 7 над осью 11 задних колес защищает его от повреждений и улучшает развесовку шасси.
Один из кожухов 12, 13, 14 ведущих мостов 15, 16, 17, соединен с корпусом 18 поворотного кулака 19, в котором размещена конечная передача 8 трансмиссии, при этом топливный бак 7 расположенный между поперечными элементами 3 питает силовую установки 6. Корпус 18 поворотного кулака 19 оснащен крышкой 20, соединенной с цапфой 21 колеса. Кожухи 12, 13, 14 ведущих мостов 15, 16, 17 на упругих элементах 22 подвешены к продольным элементам 2 рамы 1. Между продольными элементами 2 рамы 1 установлены опоры 23 силовой установки 6 и раздаточных коробок 24, 25 трансмиссии. Поперечные элементы 3 и опоры 23 по существу совмещены с кронштейнами 26 упругих элементов 22 подвески, что обеспечивает надежность рамы 1 шасси. Средний мост 16 кинематически связан с силовой установкой 6 через основную раздаточную коробку 24, а задний мост 17 имеет возможность подключения, расширяя тем самым функциональные возможности шасси.
Шасси функционирует следующим образом.
Силовая установка 6, питаемая от топливного бака 7, через трансмиссию обеспечивает привод колес 4 с шинами 5 сверхнизкого давления. При этом конечная передача 8 трансмиссии выполнена с внутренним зацеплением, ведущий элемент 9 которой расположен над осью 10 колеса 4. Кинематическая связь среднего моста 16 с силовой установкой 6 через основную раздаточную коробку 24, и подключаемый задний мост 17 расширяют функциональные возможности шасси. Воздействие от неровностей дорожной поверхности на раму 1 с продольными 2 и поперечными 3 элементами во время движения передает система подрессоривания ведущих мостов 15, 16, 17 на упругих элементах 22, подвешенных к продольным элементам 2 рамы 1. Соединение с корпусом 18 поворотного кулака 19 одного из кожухов 12, 13, 14 ведущих мостов 15, 16, 17 позволяет шасси маневрировать.