Ведущее колесо транспортного средства
VEHICLE DRIVE WHEEL

Изобретение относится к области тракторного и транспортного машиностроения, в частности к средствам повышения проходимости транспортного средства.
Известно ведущее колесо транспортного средства, содержащее ось основного колеса и грунтозацепы, соединенные с механизмом их выдвижения. Механизм выдвижения грунтозацепов выполнен в виде поворотного диска и механизма фиксации грунтозацепов. Грунтозацепы закреплены на ободе через кулисы, а механизм фиксации снабжен стаканом с радиальными вырезами под спицами на одном из его торцов, установленным в поворотном диске на шлицах и подпружиненным относительно него (патент РФ №2021901).
Основными недостатками указанного ведущего колеса транспортного средства являются сложность конструкции и ручной привод механизма выдвижения грунтозацепов.
Известно ведущее колесо транспортного средства, содержащее грунтозацепы и ось основного колеса с шарнирно закрепленным на ней ободом в виде боковой стенки и кольца с отверстиями под грунтозацепы, механизм выдвижения грунтозацепов, снабженных ограничителями (патент РФ №2241607). Положительное качество этого изобретения - использование автоматического привода механизма выдвижения грунтозацепов при движении по рыхлому грунту.
Основным недостатком указанного ведущего колеса транспортного средства является его неработоспособность при движении по плотному скользкому грунту, так как обод имеет меньший диаметр, чем основное колесо, и отсутствие ручного привода механизма выдвижения грунтозацепов.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ведущее колесо транспортного средства, содержащее грунтозацепы и ось основного колеса с шарнирно закрепленным на ней ободом в виде боковой стенки и кольца с отверстиями под грунтозацепы, механизм выдвижения грунтозацепов с ограничителями, при этом диаметр обода равен диаметру основного колеса, а механизм выдвижения грунтозацепов снабжен автоматическим регулятором и выполнен в виде шарнирно насаженной на ось втулки с закрепленными на ней грунтозацепами, которые имеют криволинейную форму и изготовлены из рессорно-пружинной стали, причем втулка шарнирно соединена с ободом, а между втулкой и осью установлена управляемая муфта сцепления. Положительным качеством этого изобретения является обеспечение работоспособности устройства при движении как по рыхлому, так и плотному скользкому грунту, а также возможность применения как ручного, так и автоматического привода механизма выдвижения грунтозацепов.
Недостаток указанного ведущего колеса заключается в том, что у него отсутствует реакция на занос транспортного средства, то есть на его боковое скольжение, так как при этом механизм выдвижения грунтозацепов автоматически не включается в работу. Боковое скольжение может происходить, например, при движении транспортного средства на повороте, при движении по косогору, под воздействием бокового ветра и приводит к потере курсовой устойчивости движения транспортного средства и, как следствие, к возникновению аварийной ситуации на дороге.
Техническим результатом изобретения является обеспечение работоспособности устройства при возникновении заноса транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что ведущее колесо транспортного средства, содержащее грунтозацепы и ось основного колеса с шарнирно закрепленным на ней ободом в виде боковой стенки и кольца с отверстиями под грунтозацепы, механизм выдвижения грунтозацепов с ограничителями, при этом диаметр обода равен диаметру основного колеса, а механизм выдвижения грунтозацепов снабжен автоматическим регулятором и выполнен в виде шарнирно насаженной на ось втулки с закрепленными на ней грунтозацепами, которые имеют криволинейную форму и изготовлены из рессорно-пружинной стали, причем втулка шарнирно соединена с ободом, а между втулкой и осью установлена управляемая муфта сцепления, согласно изобретению содержит установленный на транспортном средстве датчик поперечного перемещения, который связан с управляемой муфтой сцепления, при этом автоматический регулятор содержит первичный преобразователь окружной скорости основного колеса и первичный преобразователь поступательной скорости транспортного средства, который выполнен в виде бесконтактного датчика, каждый из преобразователей соединен параллельно через блок сравнения с усилителем постоянного тока и электромагнитным выключателем, который связан с управляемой муфтой сцепления, причем блок сравнения снабжен задатчиком.
Новизну авторы и заявитель усматривают в том, что такое решение обеспечивает автоматическое улучшение курсовой устойчивости транспортного средства, а также сохранение высоких тягово-сцепных свойств ведущих колес мобильных энергетических средств при работе в тяжелых дорожных условиях путем применения как автоматического, так и ручного привода механизма выдвижения грунтозацепов.
Заявленное решение не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии данного решения критерию «изобретательский уровень».
Данное техническое решение может быть использовано в тракторном, автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении при разработке ведущих колес транспортных средств, что позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию «промышленная применимость».
На фиг. 1 и фиг. 2 изображены функциональные схемы работы ведущего колеса транспортного средства, соответственно с выключенным и включенным механизмом выдвижения грунтозацепов; на фиг. 3 показан разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 дана принципиальная схема работы ведущего колеса транспортного средства.
Ведущее колесо транспортного средства состоит из обода 1, механизма 2 выдвижения грунтозацепов 3 и автоматического регулятора 4. Обод 1 представляет собой кольцо 5 с отверстиями 6 для грунтозацепов 3 и боковую стенку 7. Боковая стенка 7 обода 1 жестко соединена с кольцом 5. Диаметр кольца 5 равен диаметру основного колеса 8 транспортного средства. На внешней поверхности кольца 5 выполнены неровности 9 для лучшего его сцепления с грунтом. Грунтозацепы 3 снабжены ограничителями 10 их перемещения. Механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 выполнен в виде шарнирно насаженной на ось 11 основного колеса 8 втулки 12, на которой закреплены внутренние концы грунтозацепов 3. Боковая стенка 7 обода 1 шарнирно соединена с втулкой 12, а внешние концы грунтозацепов 3 вставлены в отверстия 6 кольца 5. Грунтозацепы 3 имеют криволинейную форму и изготовлены из рессорно-пружинной стали. Между втулкой 12 и осью 11 установлена управляемая муфта 13 сцепления. Основное колесо 8 с осью 11 представляет собой объект управления 14.
Автоматический регулятор 4 включает первичный преобразователь 15 окружной скорости основного колеса 8 и первичный преобразователь 16 поступательной скорости движения транспортного средства, который выполнен в виде бесконтактного датчика. Каждый из первичных преобразователей 15 и 16 параллельно соединен с блоком 17 сравнения скоростей. К блоку 17 подключен задатчик 18 допустимой разницы значений окружной скорости основного колеса 8 и поступательной скорости движения транспортного средства. Блок 17 сравнения скоростей последовательно соединен с усилителем 19 постоянного тока, электромагнитным выключателем 20 и муфтой 13 сцепления. Электромагнитный выключатель 20 с управляемой муфтой 13 сцепления и механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 являются исполнительными органами.
Кроме того, автоматический регулятор 4 содержит датчик 21 поперечного перемещения транспортного средств, который соединен с усилителем 19 постоянного тока.
Устройство снабжено блоком 22 питания, а также переключателем 23 режима работы. Переключатель 23 служит для выбора режима работы механизма 2 выдвижения грунтозацепов 3: в положении А он установлен на автоматическую работу устройства, в положении Р - на ручное управление, В - механизм выключен.
Сигнальная лампа 24 необходима для информации о том, что механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 функционирует.
Датчик 21 поперечного перемещения и первичный преобразователь 16 поступательной скорости движения транспортного средства лучше выполнить бесконтактными, изготовленными, например, в виде лазерных или оптических. Управляемую муфту 13 сцепления рационально использовать в виде синхронной электромагнитной.
На внешние концы грунтозацепов 3 могут быть установлены наконечники различных конструкций, например в виде клина, набора заостренных стержней или поверхностей с закрепленными на них шипами. Обод 1 подпружинен относительно оси 11, так как грунтозацепы 3 имеют криволинейную форму и изготовлены из рессорно-пружинной стали.
Ведущее колесо транспортного средства работает следующим образом.
При движении транспортного средства по плотному грунту или на дорогах с твердым покрытием колесо 8 взаимодействует с опорной поверхностью практически без заноса и проскальзывания, хотя окружная скорость ведущего основного колеса 8 всегда превышает поступательную скорость транспортного средства. При этом нет необходимости переводить переключатель 23 на ручное управление. В режиме автоматической работы устройства в этом случае механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 также будет выключен, так как поперечное перемещение транспортного средства практически отсутствует, а разница окружной скорости ведущего основного колеса 8 и поступательной скорости транспортного средства незначительна. Поэтому на выходах блока 17 сравнения скоростей возникает разница в напряжениях, не превышающая допустимую в соответствии с настройкой задатчика 18. При этом напряжение на выходе блока 17 сравнения скоростей отсутствует, а электромагнитный выключатель 20 размыкает электрическую цепь с управляемой электромагнитной муфтой 13, сигнальная лампа 24 не горит. В результате муфта 13 размыкает кинематическую связь между втулкой 12 и осью 11. В связи с тем, что диаметр кольца 5 равен диаметру основного колеса 8 транспортного средства, а на внешней поверхности кольца 5 выполнены неровности 9, обод 1 с втулкой 12 свободно вращается на оси 11 под воздействием грунта. Грунтозацепы 3 при этом вдвинуты вовнутрь кольца 5 под воздействием остаточной силы упругости, так как они выполнены из рессорно-пружинной стали. Ведущее колесо транспортного средства работает как обычное, то есть не оборудованное механизмом выдвижения грунтозацепов.
При кратковременном движении транспортного средства по рыхлому или плотному скользкому грунту можно включить переключатель 23 в позицию Р - на ручное управление. Тем самым подается напряжение на управляемую электромагнитную муфту 13, а сигнальная лампа 24 загорается. В результате муфта 13 замыкает кинематическую связь между втулкой 12 и осью 11. В связи с пробуксовыванием основного колеса 8 относительно грунта обод 1 под воздействием грунта, преодолевая силы упругости грунтозацепов 3, проворачивается относительно втулки 12. Криволинейная форма грунтозацепов 3 обеспечивает их выдвижение из кольца 5. Грунтозацепы 3 взаимодействуют с грунтом и создают одновременно за счет реакции грунта продольную силу, которая реализуется в тягу. В результате улучшаются тягово-сцепные свойства ведущего колеса транспортного средства.
Занос транспортного средства фиксирует датчик 21 поперечного перемещения, от которого сигнал поступает в усилитель 19, который через электромагнитный выключатель 20 подает напряжение на управляемую электромагнитную муфту 13. В результате муфта 13 замыкает кинематическую связь между втулкой 12 и осью 11, тем самым включает в работу механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 и прекращает занос транспортного средства.
Если включить переключатель 23 в позицию А, то есть на автоматическое управление механизмом 2 выдвижения грунтозацепов 3, то при движении транспортного средства по рыхлому и плотному скользкому грунту происходит пробуксовка основного колеса 8, то есть его окружная скорость значительно превышает поступательную скорость транспортного средства. Это вызывает на выходе блока 17 разницу в напряжениях. Если эта разница в напряжениях превысит допустимую, на которую настроен задатчик 18, то на выходе блока 17 возникает напряжение, которое усиливается усилителем 19 постоянного тока. Электромагнитный выключатель 20 замыкает электрическую цепь с управляемой электромагнитной муфтой 13, сигнальная лампа 24 включается. В результате муфта 13 замыкает кинематическую связь между втулкой 12 и осью 11. Механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 автоматически включен в работу. Как только разница окружной скорости ведущего основного колеса 8 и поступательной скорости транспортного средства станет меньше допустимой, напряжения на выходах блока 17 сравнения скоростей не будет. Электромагнитный выключатель 20 размыкает электрическую цепь с управляемой электромагнитной муфтой 13, сигнальная лампа 24 выключается. При этом механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 автоматически выключен из работы, втулка 12 под воздействием остаточных сил упругости грунтозацепов 3 проворачивается относительно кольца 5. Грунтозацепы 3 при этом вдвигаются вовнутрь кольца 5.
Использование предлагаемого устройства обеспечивает автоматическое улучшение курсовой устойчивости транспортного средства, а также сохранение высоких тягово-сцепных свойств ведущих колес мобильных энергетических средств при работе в тяжелых дорожных условиях путем применения как автоматического, так и ручного привода механизма выдвижения грунтозацепов.