Вспомогательное маневрирующее устройство
AUXILIARY MANEUVERING DEVICE

Изобретение относится к области автотранспорта, а именно к устройствам, обеспечивающим дополнительный вспомогательный привод для самоходных транспортных средств и прицепов к ним.
Из уровня техники известно множество решений, обеспечивающих вспомогательный привод к основному для повышения проходимости транспортного средства и улучшения маневренности в случае перемещения по ограниченному пространству, обычно устанавливаемых на прицепных средствах.
Одним из вариантов конструкции автомобильных прицепов с приводом колес прицепа от основного автомобиля является прицеп транспортного средства (RU 15706, опубл. 10.11.2000), в котором механизм привода прицепа выполнен комбинированным - это механический привод для переднего моста прицепа в виде механизма отбора мощности от двигателя базового тягача, передачи в виде планетарного редуктора и дифференциального механизма, соединенного через карданный вал с передним мостом, и гидравлический привод для заднего моста прицепа, содержащий гидромотор, редуктор, соединенный через карданный вал с задним мостом.
Недостатком такого технического решения является сложность конструкции двух отдельных приводов для заднего и переднего мостов, что усложняет технологию изготовления прицепа и его эксплуатацию. Усложнению эксплуатации способствует и размещение системы управления приводом прицепа на самом прицепе. Существенным недостатком также является то, что для реализации системы полного привода такого прицепа требуется тягач-трактор, что существенно ограничивает целевую аудиторию пользователей.
Еще одним из вариантов реализации системы привода колес прицепа является изобретение (RU 55341 U1 от 10.08.2006), которое представляет собой полноприводной прицеп транспортного средства, содержащий привод прицепа, включающий гидронасос, карданные валы и механизм привода ведущих мостов прицепа, выполненный из: двигателя, передачи, соединенной через карданные валы с ведущими мостами прицепа, и системы управления, отличающийся тем, что в качестве гидронасоса используют гидронасос базового тягача, а механизм привода ведущих мостов прицепа выполнен из реверсивного гидромотора, соединенного с гидронасосом базового тягача, передачи в виде раздаточной коробки, соединенной через карданные валы с ведущими мостами прицепа, а с реверсивным гидромотором - через гибкие соединительные муфты, и системы управления, установленной в кабине базового тягача.
Такая конструкция имеет ряд недостатков: отсутствие возможности движения прицепа без базового тягача; необходимость подготовки базового автомобиля к управлению прицепом такого типа; наличие большого количества элементов со сложной конструкцией, что существенно понижает общую надежность системы.
Наиболее близким к заявленному изобретению является патент EP 1447312 B1 от 03.05.2006, выбранный в качестве прототипа. В нем описано устройство для маневрирования, которым может снабжаться транспортное средство. Оно прикрепляется к транспортному средству в районе арки колеса в его передней части и представляет собой корпус, содержащий два ролика, приводимых в движение электродвигателем. Ролики плотно прижимаются к покрышке транспортного средства для передачи крутящего момента на нее. Управление электромоторами осуществляются с помощью внешнего пульта управления. Данное устройство не является стационарным оборудованием для транспортного средства, поэтому требует значительного времени и квалификации исполнителя для установки. Кроме того, оно может быть использовано только для перемещения прицепа или автомобиля на малых скоростях в пределах зоны парковки. Также при использовании шин с малым протектором возможны проскальзывания колеса. Движение может осуществляться исключительно на гладкой и чистой поверхности, т.к. в противном случаи возможно попадание грязи и камней в ролики, что может привести к выходу из строя устройства. Также возможен перегрев роликов из-за попадании колеса в какой-либо упор (камень, бревно и т.д.).
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы вспомогательного привода и расширение функциональных возможностей устройства, обеспечивающего такой привод.
Заявленный результат обеспечивается вспомогательным маневрирующим устройством, содержащий аккумуляторную батарею, контроллер и электродвигатель, имеющий якорь с обмоткой, являющийся статором, и вращающийся ротор, содержащий неодимовые магниты, за счет неподвижной установки статора электродвигателя на ось транспортного средства и крепления ротора к ступице колеса автотранспортного средства, установленной на оси. Электродвигатель подключен к аккумуляторной батарее и управляется контроллером, при этом он выполнен таким образом, что может использоваться в качестве генератора для подзарядки аккумуляторной батарее (рекуперативное торможение).
Крепление ротора и статора электродвигателя к определенным узлам транспортного средства (к оси и ступице) повышает надежность работы вспомогательного привода в связи с отсутствием возможности проскальзывания соединения, также его работа не зависит от условий окружающей среды (дождь, грязь и т.п.). А применение рекуперативного торможения увеличивает функциональные возможности устройства.
Далее будет описано более подробно заявленное изобретение с указанием возможных примеров использования.
В настоящее время на рынке предлагаются различные устройства для использования в качестве дополнительного привода, получившие название mover, а также применяются различные конструкции мотор-колес.
Недостатки mover описаны в прототипе EP 1447312 B1 выше. К тому же их невозможно применить непосредственно в процессе движения.
Недостатком мотор-колес является их ограниченность применения, связанная тем, что они не рассчитаны на массу реальных машин (около 2-х тонн), поскольку используемый в них электродвигатель является самой ступицей, на которое устанавливается колесо. Вся нагрузка, действующая во время движения транспортного средства, передается на корпус электродвигателя, в результате которой он выходит из строя. При этом в случае поломки мотор-колеса транспортное средство перестает функционировать, что исключено в заявленном изобретение - при поломки электродвигателя транспортное средство продолжает функционировать в штатном режиме. Принципиальным отличием предлагаемого изобретения от мотор-колес является использование для передачи нагрузки не вращающийся корпус мотор-колеса, а непосредственно ступичный узел, передающий нагрузку на ось через сборку подшипников ступицы, что обеспечивает надежность работы вспомогательного привода.
Популярные в настоящее время электрокары и гибридные автомобили типа Toyota Prius, Tesla и т.д. не рассматриваются в нашем изобретении, так как в них заложен совсем иной принцип передачи тяги: передача вращающего момента от электродвигателя к колесам осуществляется через редуктор и иные механизмы (не прямой контакт).
Настоящее изобретение в первую очередь предназначено в качестве дополнительного устройства тяги к основному приводу. Предпочтительно его использовать на прицепах, в которых уже установлены аккумуляторные батареи: автотрейлеры, термобудки и подобные средства. Но этим оно не ограничивается, например, возможен вариант применения устройства в тягачах для повышения их проходимости. Преимуществом его является также возможность автоматического включения в работу даже во время движения транспортного средства.
Предлагается конструкция вспомогательного маневрирующего устройства, состоящего из электродвигателя, подключенного к аккумуляторной батарее, и контролера, способным управлять электродвигателем. Основными элементами, из которых состоит электродвигатель, являются якорь с обмоткой, являющийся статором, и ротор, содержащий неодимовые магниты, имеющий возможность вращения.
В настоящем изобретении не описывается детальное выполнение и использование электродвигателя, поскольку он не является предметом заявки. Для специалистов не составит труда понять принцип работы такого двигателя и изготовить его на основе имеющихся на данный момент знаний. В том числе изготовить электродвигатель, являющийся в определенный моменты генератором (рекуперативное торможение).
Также отсутствует описание принципов соединения между электродвигателем, аккумулятором и контроллером. Вариантов существует множество и все они имеют быть использованы в настоящем изобретении.
Контроллер осуществляет прием сигналов от различных датчиков и на основании этих сигналов обеспечивает управление электродвигателем.
Статор электродвигателя устанавливается неподвижно на ось транспортного средства, а ротор соединен со ступицей колеса, установленной на этой оси. В случае выхода из строя электродвигателя, такая конструкция позволяет ступице колеса оставаться в рабочем состоянии, и движению транспортного средства ничего не мешает.
Вспомогательное маневрирующее  устройство устанавливается на транспортное средство, к примеру, на ось жилого прицепного трейлера. При зацеплении трейлера к буксирующему транспорту в случае тяжелых дорожных условий (бездорожье, возвышенный подъем), по сигналу контроллера электродвигатель за счет энергии аккумулятора обеспечивает дополнительный привод буксирующему транспорту. В обычных условия устройство отключено и благодаря конструктивным особенностям (отсутствие фрикционных соединений, зубчато-шестеренчатого привода), не оказывает своего влияния на движение автотранспортного средства.
Предлагаемое устройство имеет возможность также работать в качестве генератора для зарядки АКБ. В случае торможения, срабатывает сигнал, который подается контроллеру, и электродвигатель работает в качестве генератора. Процесс рекуперации представляет собой управление функцией работы электродвигателя устройства в режиме генератора и соответствующей настройкой работы штатной тормозной системы. Таким образом имеется дополнительная возможность зарядить аккумуляторную батарею.
Все эти режимы задаются или выбираются из предварительно установленных в контроллер дистанционно водителем буксирующего ТС и активируются в процессе движения датчиком, установленным в инерционно-тормозную систему тягово-сцепного устройства, и штатными органами управления буксирующего ТС.
Настоящее изобретение имеет возможность работать и в условия самостоятельного (без использования буксира) перемещения, например при парковке, на трейлерной стоянке, заезд в ограниченное пространство и т.д. С помощью дистанционного управления, подается необходимые сигналы контроллеру, который запустит в работу электродвигатель. При этом будет ограничена скорость перемещений (например, до 1 км/ч), так как контроллер «узнает» об отсутствие букусирующего средства.
Предлагаемое вспомогательное маневрирующее устройство может иметь собственный корпус (производиться как готовое к установке на штатное ступичное колесо изделие), частичный корпус (с креплением ротора к штатной ступице и закрываемое дополнительной крышкой), или быть изготовлено совместно с опорным колесом и иметь общие узлы и детали.