ПЕРЕДНЕПРИВОДНОЕ ОДНОКОЛЕЙНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
FRONT DRIVE SINGLE-TRACK VEHICLE

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к конструкции колесных транспортных машин.
Известны одноколейные транспортные средства: мотоциклы, мотороллеры и др.:
1. http://mclub.moy.su/publ/5-1-0-22;
2. http://jawa-motor.ru/remont/obsluzhivanie-silovoj-peredach-motocikla.
Широкое распространение среди ОТС (одноколейных транспортных средств) получили мотоциклы и мотороллеры. Абсолютное большинство конструкций имеют два колеса, установленные на раме. В базе рамы, между колесами, расположен МТБ (моторно-трансмиссионный блок), который состоит из ДВС (двигателя внутреннего сгорания), сцепления и КП (коробки передач). Ведущее колесо - заднее, привод цепной передачи, иногда применяют карданную передачу. Переднее колесо - управляемое. Иногда используют полноприводные и переднеприводные ОТС, у которых МТБ также расположен в базе.
Компоновка МТБ внутри ограниченного пространства базы достаточно сложна, обслуживание и ремонт затруднены. Эргономика места водителя, прежде всего мотоциклиста, вызывает затруднения. Доступу охлаждающего воздуха препятствуют переднее колесо и элементы рамы. Большие сложности возникают при охлаждении двигателя мотороллера, расположенного в кожухе у заднего ведущего колеса. Распределение массы по колесам далеко от оптимального, часто перегружено заднее колесо, как правило, у мотороллеров, особенно при наличии пассажира на заднем сидении. КП (коробки передач) традиционной компоновки сложны, металлоемки и малоэффективны - для каждой передачи требуется своя пара шестерен.
Наиболее близкими к предлагаемому устройству являются:
3. одноколейное транспортное средство по патенту RU №2 934 949;
4. мотоцикл с передним приводом и гидравлическим управлением заднего колеса по патенту WO 2007094748 A1.
Оба мотоцикла оборудованы МТБ, расположенным в базе, что вызывает все ранее отмеченные недостатки. Они оснащены цепной передачей к переднему ведущему колесу, которая требует устройства натяжения цепи, прежде всего при вертикальном перемещении колеса. Мотоцикл по патенту WO 2007094748 A1 при переднем приводе не обеспечивает возможность поворота переднего колеса, а управляемое заднее колесо вызывает избыточную управляемость транспортного средства. Все ранее отмеченное ограничивает эксплуатационные и компоновочные возможности переднеприводного ОТС (одноколейного транспортного средства).
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных и компоновочных возможностей переднеприводного ОТС.
Поставленная задача решается за счет того, что двигатель, сцепление и коробка передач расположены над передним ведущим управляемым колесом, которые конической, цилиндрической и карданной передачей взаимосвязаны с коническим редуктором привода колеса.
КП, созданные по методу свободной установки шестерен на валах, позволяют значительно снизить габариты и металлоемкость агрегатов за счет повышения эффективности работы шестерен. Вместо КП традиционной компоновки можно применить 4-ступенчатую или 8-ступенчатую КП на основе авторских свидетельств №1654038 A1 и №1654039 A1.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что переднеприводное одноколейное транспортное средство содержит раму, на которой установлены два колеса, переднее колесо - ведущее, при этом двигатель, сцепление и коробка передач расположены над передним ведущим управляемым колесом, выходной вал коробки передач соединен с конической передачей, ведомое колесо которой валом, расположенным на оси поворота вилки переднего колеса, соединено с цилиндрической передачей, далее карданной передачей взаимодействует с коническим редуктором привода колеса.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение эксплуатационных и компоновочных характеристик транспортного средства при снижении габаритов и массы.
На фиг. 1 изображен вид спереди на переднеприводное ОТС (одноколейное транспортное средство).
На фиг. 2 приведен вид сбоку на переднюю часть переднеприводного ОТС. Выделены МТБ (моторно-трансмиссионный блок): ДВС, сцепление, КП, цилиндрическая и карданная передачи к коническому редуктору ведущего колеса. Шлицевое соединение карданной передачи, вилка переднего колеса и руль не показаны.
На фиг. 3 показан вид сверху на переднюю часть переднеприводного ОТС. Видны руль, редуктор цилиндрической передачи и МТБ. Пунктиром выделено ведущее управляемое колесо.
На фиг. 4 изображена кинематическая схема привода ведущего управляемого колеса переднеприводного ОТС с 4-ступенчатой двухвальной несоосной КП, содержащей три пары шестерен, обозначенных цифрами 1-3 в нижней части, и две муфты переключения передач, обозначенных буквами A, B. Вилки переключения и их ползуны не показаны.
На раме 1 (фиг. 2, 3) установлены два колеса: переднее ведущее управляемое 2, заднее колесо не показано, так как его конструкция типовая. В передней части рамы 1 между опорами вращения 3 и 4 закреплен МТБ (моторно-трансмиссионный блок), состоящий из ДВС (двигателя внутреннего сгорания) 5, сцепления 6 и КП (коробки передач) 7. В верхней опоре вращения 3 установлен корпус 8 цилиндрического редуктора, состоящего из ведущей шестерни 9 и ведомого колеса 10. Вал 11 привода цилиндрической передачи 9-10 с закрепленным на нем ведомым коническим колесом 12 расположен на оси поворота вилки переднего колеса 2. Эта вилка состоит из двух телескопических стоек 13, которые оснащены упругими элементами и гидроамортизаторами. Вилки зафиксированы верхним 14 и нижним 15 кронштейнами, эти кронштейны в средней части установлены на верхней 3 и нижней 4 опорах вращения передней части рамы 1 (фиг. 1). Руль 16 закреплен над кронштейном 14 и корпусом 8 цилиндрического редуктора. В нижней части стоек 13 на опорах вращения установлен вал 17 привода колеса 2, на котором закреплены ведомое коническое колесо 18 и диск 19 тормозного механизма. В корпусе 20 конического редуктора привода колеса 2 также установлена ведущая коническая шестерня 21, зацепленная с коническим колесом 18. Ведомое колесо 10 цилиндрического редуктора и ведущая коническая шестерня 21 взаимосвязаны валами карданной передачи 22, оснащенными шлицевым соединением 23. Коленчатый вал ДВС 5 сцеплением 6 соединен с входным валом 24 КП 7 (фиг. 4). На входном валу 24 свободно установлены: отдельная шестерня 25 и блок шестерен 26 и 27, соединенных трубчатым валом 28. На выходном валу 29 закреплена ведущая шестерня 30, зацепленная с ведомым колесом 12, установленными в корпусе конического редуктора 31, закрепленного на корпусе 7 КП. Также на выходном валу 29 свободно установлены: отдельная шестерня 32 и блок шестерен 33 и 34, соединенных трубчатым валом 35. Между шестернями 25 и 26 на зубчатом венце входного вала 24 установлена трехпозиционная муфта переключения 36 (A), аналогичная муфта 37 (B) установлена на зубчатом венце выходного вала 29 между шестернями 32 и 33.
Работа переднеприводного одноколейного транспортного средства осуществляется следующим образом. Крутящий момент от коленчатого вала ДВС 5 (фиг. 4) сцеплением 6 передается на ведущий вал 24 КП 7. Три ряда шестерен КП обеспечивают четыре передачи. От выходного вала 29 КП 7 крутящий момент ведущей шестерней 30 передается на ведомое колесо 12 конического редуктора 31. Валом 11 шестернями 9-10 цилиндрического редуктора 8 крутящий момент поступает на валы 22 и шлицевое соединение 23 валов карданной передачи, далее крутящий момент поступает на ведущую коническую шестерню 21 и ведомое колесо 18 конического редуктора 20 и вал 17 привода переднего ведущего управляемого колеса 2. Поворот управляемого колеса 2 осуществляется рулем 16 вместе с корпусом 8 цилиндрического редуктора, затем верхний 14 и нижний 15 кронштейны, телескопические стойки 13, которые образуют вилку переднего колеса и ось 17. Поворот кронштейнов 14 и 15 вместе с колесом 2 происходит относительно оси О-О, на которой в верхней 3 и нижней 4 опорах вращения передней части рамы 1 установлен вал 11. Вместе с вилкой (14, 15, 13) поворачиваются валы 22 и шлицевое соединение 23 карданной передачи на конический редуктор (21, 18, 20) привода переднего колеса 2. Ступенчатое изменение крутящего момента и скорости происходит в КП 7.
Первая передача
Муфта A находится в правом положении (П), муфта B - в левом (Л). В работу включены все три пары шестерен.
Крутящий момент (фиг. 4) от входного вала 24 зубчатым венцом, муфтой переключения 36 (A) передается на 1-ю пару шестерен 25-34, по трубчатому валу 35, 2-й паре шестерен 33-26, трубчатым валом 28, 3-й парой шестерен 27-32, муфтой 37 (B) на зубчатый венец и на выходной вал 29. Далее конической передачей 30-12, валом 11, цилиндрическим редуктором 9-10, карданной передачей 22 и 23, коническим редуктором 21-18 и валом 17 привода колеса 2.
Вторая передача
Переключаем муфту B в правое положение (П) - выключаем из работы 2 и 3-ю пары шестерен. Крутящий момент до муфты A передается как на предыдущей передаче, затем по корпусу шестерни 33 на выходной вал 29 и далее, как на первой передаче.
Третья передача
Перемещаем обе муфты в левое (Л) положение. Включена 3-я пара шестерен. Крутящий момент от входного вала 24 муфтой A передается на корпус шестерни 26, трубчатым валом 28 на 3-ю пару шестерен 27-32, затем, как на первой передаче.
Четвертая передача - ускоряющая
Перемещаем муфту В из левого в правое положение - включена в работу 2-я пара шестерен. Крутящий момент от входного вала 24 до шестерни 26 передается, как на 3-й передаче, далее 2-й парой шестерен 26-33, затем муфтой B на выходной вал 29, далее, как на предыдущих передачах.
Движение накатом - свободный ход
Обе муфты в нейтральном (среднем) положении, при этом шестерни КП отсоединены от валов 24 и 29.
Торможение
Обеспечивается дисковым тормозным механизмом, когда к диску 19 тормозного механизма прижимают тормозные колодки с фрикционными накладками (на фиг. 1 не показаны).
Обозначения:
1 - рама переднеприводного ОТС (одноколейного транспортного средства);
2 - переднее ведущее управляемое колесо;
3 - верхняя опора вращения передней части рамы 1;
4 - нижняя опора вращения передней части рамы 1;
5 - ДВС (двигатель внутреннего сгорания);
6 - сцепление;
7 - КП (коробка передач);
8 - корпус цилиндрического редуктора;
9 - ведущая шестерня цилиндрического редуктора;
10 - ведомое колесо цилиндрического редуктора;
11 - вал привода цилиндрической передачи 9-10 расположен на оси поворота (0-0) вилки переднего колеса 2;
12 - ведомое коническое колесо, закрепленное на валу 11;
13 - две телескопические стойки вилки переднего колеса 2;
14 - верхний кронштейн крепления телескопических стоек 13;
15 - нижний кронштейн крепления телескопических стоек 13;
16 - руль;
17 - вал привода колеса 2;
18 - ведомое коническое колесо, закрепленное на валу 17;
19 - диск тормозного механизма, закрепленный на валу 17;
20 - корпус конического редуктора привода колеса 2;
21 - ведущая коническая шестерня редуктора привода колеса 2;
22 - валы карданной передачи;
23 - шлицевое соединение валов 22;
24 - входной вал КП 7;
25 - отдельная шестерня, свободно установленная на входном валу 24;
26 и 27 - шестерни блока входного вала 24;
28 - трубчатый вал, соединяющий в блок шестерни 26 и 27;
29 - выходной вал КП 7;
30 - ведущая шестерня конического редуктора, зацепленная с ведомым колесом 12;
31 - корпус конического редуктора, закрепленного на корпусе 7 КП;
32 - отдельная шестерня, свободно установленная на выходном валу 29;
33 и 34 - шестерни блока выходного вала 29;
35 - трубчатый вал, соединяющий в блок шестерни 33 и 34;
36 (A) - трехпозиционная муфта переключения, установленная на зубчатом венце входного вала 24 между шестернями 25 и 26;
37 (B) трехпозиционная муфта переключения, установленная на зубчатом венце выходного вала 29 между шестернями 32 и 33.