КОЛЕСНО-ГУСЕНИЧНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
HEELED CATERPILLAR TRANSPORT FACILITY

Изобретение относится к устройству преимущественно колесно-гусеничного автомобиля.
Известны колесно-гусеничные транспортные средства, содержащие управляемые колеса, ведущие колеса и гусеницы, например, автомобиль ГА3-60 [1], бронеавтомобиль [2], транспортное средство [3] и др.
Недостаток - момент от управляемых колес недостаточен для поворота, например, в распутицу.
Известно колесно-гусеничное транспортное средство, содержащее управляемые колеса, колесные и гусеничные движители, главную передачу ведущего моста их привода, дифференциал привода ведущих колес полуосями, рулевое устройство с гидроусилителем и рулевой сошкой, например, по RU 2147284 [3] - прототип.
Недостаток его в том, что при передвижении в распутицу колесами и гусеницами одновременно поворачивающий момент только от управляемых колес недостаточен для поворота транспортного средства.
Технический результат - транспортное средство, которое эффективно передвигают и поворачивают вправо-влево на благоприятной и на неблагоприятной для колесного хода поверхности пути.
Сущность изобретения в том, что колесно-гусеничное транспортное средство, содержащее управляемые колеса, колесные и гусеничные движители, главную передачу ведущего моста их привода, дифференциал привода ведущих колес полуосями, рулевое устройство с гидроусилителем и рулевой сошкой, и по изобретению в нем с правого и левого борта к водилу дифференциала прикреплены оси с сателлитами планетарных редукторов, солнечная шестерня каждого из которых соединена с трубчатой полуосью привода ведущей звездочки гусеницы своего борта, а эпициклы связаны кинематически с гидравлическим реверсивным мотором, сообщенным маслопроводами с регулируемым реверсивным насосом, имеющим возможность работать при противоположных вращениях его вала, связанного кинематически со вторичным валом коробки переключения передач колесно-гусеничного транспортного средства, причем звено регулирования рабочего объема насоса связано кинематически с рулевой сошкой.
Благодаря таким признакам колесно-гусеничное транспортное средство эффективно поворачивают при неблагоприятных дорожных условиях и управляемыми колесами, и гусеницами одновременно.
Устроено транспортное средство (далее комбимобиль), например, следующим образом.
На фиг.1 - комбимобиль в позиции движения на колесах, вид сбоку.
На фиг.2 - комбимобиль в позиции движения на колесах и гусеницах совместно, вид сбоку, а также принципиальная схема устройства подъема-опускания гусениц.
На фиг.3 - принципиальная схема управления маневрированием комбимобиля.
На фиг.4 - принципиальная схема устройства включения-выключения муфты шестерни в устройстве управления маневрированием комбимобиля.
Условные обозначения на фиг.1, 2, 3 и 4.
1 - рама комбимобиля (далее рама),
2 - кабина и кузов для груза (далее кузов),
3 - управляемое колесо (далее колесо),
4 - ведущее колесо (далее колесо),
5 - несущее неприводное (колесо),
6 - рессора,
7 - гусеница,
8 - гусеничная лента (далее лента),
9 - ведущая звездочка гусеницы (далее звездочка),
10 - ролик, поддерживающий ленту 8, (далее ролик),
11 - натяжное колесо с устройством натяжения ленты 8 (далее натяжник),
12 - опорный каток гусеницы 7 (далее каток),
13 - балансирная каретка катков 12 (далее каретка),
14 - поводок подвески каретки 13 (далее поводок),
15 - брус с роликами 10 (далее брус),
16 - гидроцилиндр подъема-опускания катков 12 и роликов 10 гусеницы 7 (далее цилиндр),
17 - маслопровод устройства подъема-опускания гусениц 7 (далее маслопровод),
18 - маслопровод, сообщающий полости цилиндров 16 подъема-опускания левой гусеницы 7 с полостями цилиндров 16 подъема-опускания правой гусеницы 7, (далее маслопровод),
19 - манометр, проградуированный в кг нагрузки катков 12 на ленты 8, (далее прибор),
20 - двусторонний гидравлический замок (далее замок),
21 - гидрораспределитель с рукояткой управления у места водителя (далее распределитель),
22 - дроссель с обратным клапаном (далее замедлитель),
23 - гидроцилиндр включения-выключения муфты в устройстве привода гусениц (далее цилиндр),
24 - емкость для масла (далее емкость),
25 - шестереночный насос с приводом от коленвала двигателя комбимобиля (далее насос),
26 - клапан ограничения максимальной силы прижатия катков 12 к ленте 8 (далее клапан),
27 - масляный фильтр (далее фильтр),
28 - двигатель комбимобиля (далее двигатель),
29 - коробка переключения передач (далее КПП),
30 - раздаточная коробка, соединенная со вторичным валом КПП 29, (далее коробка),
31 - шестерня с муфтой включения-выключения сцепления ее с валом (далее шестерня),
32 - мост ведущих колес 4 комбимобиля (далее мост),
33 - карданный вал, соединяющий коробку 30 с главной передачей моста 32, (далее кардан),
34 - дифференциал моста 32 (далее дифференциал),
35 - полуось привода колеса 5 с солнечной шестерней дифференциала 34 (далее полуось),
36 - водило дифференциала 34 с осями сателлитов планетарных редукторов (далее водило),
37 - планетарный редуктор (далее редуктор),
38 - сателлит редуктора 37 (далее сателлит),
39 - полая полуось с солнечной шестерней редуктора 37 (далее полуось-шестерня),
40 - редуктора 37 эпицикл, соединенный с конической шестерней, (далее блок-шестерня),
41 - вал-шестерня с коническим венцом (далее вал-шестерня),
42 - карданный вал кинематической связи блок-шестерни 39 с устройством взаимно противоположного увеличения-уменьшения частот ротации гусениц (далее кардан),
43 - шестерня с муфтой включения-выключения сцепления ее с валом (далее шестерня),
44 - шестерня кинематической связи двух шестерен 43 (далее шестерня),
45 - реверсивный гидравлический мотор (далее мотор),
46 - двусторонний гидрозамок на входных каналах мотора 45 (далее замок),
47 - маслопроводы устройства управления гусеницами 7 (далее маслопроводы),
48 - регулируемый реверсивный аксиально-плунжерный насос, имеющий возможность работать при противоположных вращениях его вала, например, насос 207.32.11.02 [4], с.47, рис.3.12, имеющий звено-палец [4], с.46, рис.3.10, позиция 7, регулирования наклонного блока, (далее насос),
49 - реверсивный насос подпитки, например, типа МНШ-46У [5], с.20, (далее насос),
50 - блок обратных клапанов, (далее клапан-блок),
51 - емкость для контура подпитки гидропривода мотора 45 насосом 48 (далее бак),
52 - фильтрующий элемент (далее фильтр),
53 - клапан-регулятор потока масла через фильтр 52 (далее клапан),
54 - гидрораспределитель с гидравлическим управлением (далее распределитель),
55 - клапан регулирования давления подпитки объемного гидропривода (далее клапан),
56 - радиатор-охладитель масла объемного гидропривода (далее радиатор),
57 - обратный клапан, сообщающий контур подпитки с маслопроводами 47, (далее клапан),
58 - предохранительный клапан между маслопроводами 47 (далее клапан),
59 - рулевое колесо (далее руль),
60 - червячное колесо рулевого устройства (далее червяк),
61 - зубчатый сектор, находящийся в зацеплении с червяком 60, (далее сектор),
62 - зубчатый сектор, соединенный твердо с сектором 61, (далее сектор),
63 - гидроцилиндр, соединенный зубьями на штоке с сектором 61, (далее цилиндр),
64 - гидрораспределитель с отрицательным перекрытием золотника, центрирующими пружинами, камерами "чувства дороги", сообщенный с цилиндром 63, (далее распределитель),
65 - звенья кинематической связи цилиндра 63 со звеном регулирования рабочего объема насоса 48 (далее звенья),
66 - стабилизатор, связанный кинематически со звеньями 65, (далее стабилизатор),
67 - емкость для масла гидроусилителя руля 59 (далее бак),
68 - шестереночный насос (далее насос),
69 - предохранительный клапан (далее клапан),
70 - маслянный фильтр (далее фильтр),
71 - упорный подшипник нажатия на диски муфты шестерни 31,43 (далее подшипник),
72 - вилка перемещения подшипника 72 вдоль его оси цилиндром 23 (далее вилка),
73 - тормоз.
На раме 1 установлен кузов 2. Передняя часть рамы через рессоры опирается на мост управляемых колес 3, а задняя часть рамы опирается на мост двух ведущих колес 4 и на мост двух со спаренными шинами не приводных колес 5 через балансирную подвеску с рессорами 6. Между передними и задними колесами на каждом борту комбимобиля размещена гусеница 7 с бесконечной лентой 8, которая находится в зацеплении со звездочкой 9 и охватывает ролики 10, натяжник 11 и катки 12. Катки установлены попарно на каретках 12, подвешенных к раме на поводках 14, а ролики расположены на брусе 15. Брус имеет две вертикальные стойки, передняя из которых соединена с передней кареткой шарнирно, а задняя стойка соединена с задней кареткой через горизонтальный паз. Каждый брус 15 соединен шарнирно со штоками двух цилиндров 16, одноименные полости которых сообщены маслопроводами 17 и 18 между собой. Поршневые полости этих цилиндров сообщены также с прибором 19 и через замок 20 с распределителем 21, а их штомовые полости сообщены с распределителем через замедлитель 22 и другой канал замка 20. С поршневыми полостями цилиндров 16 сообщены поршневые полости трех цилиндров 23 включения-выключения муфт управления гусеницами, а их штоковые полости сообщены с маслопроводом между замком 20 и замедлителем 22. Устройство подъема-опускания гусениц и регулирования нагрузки на ее катки содержит также бак 24, насос 25, клапан 26 и фильтр 27, соединенные маслопроводами в соответствии с гидравлической схемой на фиг.2.
Двигатель 28 через вторичный вал КПП 29 и через вал коробки 30, шестерня 31 которой связана с этим валом муфтой включения-выключения, соединен с главной передачей моста 32 карданом 33. Коническая ведомая шестерня главной передачи соединена с дифференциалом 34, чья солнечная шестерня соединена с полуосью 35, а справа и слева от его водила 36 расположены редукторы 37, оси сателлитов 38 которых прикреплены к водилу дифференциала. Эти сателлиты находятся в зацеплении с полуось-шестерней 39 и с блок-шестерней 40, чей конический венец через вал-шестерню 41, кардан 42, шестерню 43 с ее муфтой включения-выключения и шестерню 44 кинематически связан с мотором 45, который через замок 46 и маслопроводы 47 сообщен с насосом 48. Этот насос и насос 49 соединены с валом ведомой шестерни коробки 30 и входят в объемный гидропривод управления гусеницами. Насос 49 через клапан-блок 50 сообщен всасывающим каналом с баком 51, напорным каналом с фильтром 52 и клапаном 53, а далее через распределитель 54 с клапаном 55, радиатором 56 и через клапаны 57 с маслопроводами объемного гидропривода, которые сообщены между собой еще и клапанами 58. На фиг.3 схема контура подпитки насосом 49 в объемном гидроприводе мотора 45 насосом 48 выполнена аналогично рекомендуемой справочником [4], с.277, рис.7.20.
Передаточное число редуктора 37 в первом приближении равно частному от деления диаметра колеса 4 на диаметр звездочки 9.
Рулевое устройство комбимобиля содержит руль 59, чей вал соединен с червяком 60, находящимся в зацеплении с сектором 61, твердо соединенным с сектором 62, находящимся в зацеплении с зубчатой рейкой на штоке цилиндра 63, сообщенного маслопроводами с распределителем 64. Червяк 60 установлен с возможностью смещаться вдоль своей оси, и его вал связан с золотником распределителя 64. Звенья 65 связывают шток цилиндра 63 рулевого устройства со звеном регулирования рабочего объема насоса 48 и со стабилизатором 66. Стабилизатор имеет цилиндрический корпус с отверстиями в торцевых стенках. Через отверстия цилиндрического корпуса пропущен стержень с частично сжатой посредством гаек и шайб пружиной на нем так, что наружные поверхности шайб без нажатия касаются внутренних поверхностей торцевых стенок корпуса стабилизатора в позиции нулевого рабочего объема насоса 48. В рулевое устройство с гидроусилителем входит также бак 67, насос 68, клапан 69 и маслянный фильтр 70.
Подшипник 71 установлен в подвижно сидящем на валу корпусе с кольцевой канавкой, в которую входит вилка 72, соединенная шарнирно с цилиндром 23. Между торцевым кольцом подшипника 71 и торцом шестерни 31 (43) размещены стальные диски трения с зубьями на наружном или внутреннем диаметре. Шестерня 31 (43) свободно сидит на валу и выполнена заодно с обечайкой, имеющей внутренние зубья, а ее вал в зоне дисков трения имеет наружные зубья. Нечетные диски трения (считая от шестерни) соединены зубьями с ее валом, а четные - с шестерней 31 (43) через зубья ее обечайки. Тормоза 73 установлены на звездочках 9 гусениц, на валу главной передачи моста 32, на колесах 3 и 5.
Работает комбимобиль следующим образом.
Пусть требуется установить комбимобиль в позицию для движения на колесах. Для этого заводят двигатель 28, распределителем 21 через замок 20 подают масло в штоковые полости цилиндров 16 и 23 и поднимают катки 12 и ролики 10 до натяжения ленты 8 роликами 10 без провисания ее под катками 12. При этом цилиндры 23 вилками 72 отводят подшипник 71 от дисков трения муфт шестерен 31. Этим мотор 45, насосы 48 и 49 отключают от трансмиссии, блок-шестерни 40 освобождают от кинематической связи с мотором 45. Включают первую передачу КПП 29 и далее управляют как обычным автомобилем. На выбоинах поверхности дороги и на других небольших препятствиях под правым или левым колесом 3 стабилизатор 66 удерживает колеса 3 в позиции прямолинейного движения, но не затрудняет водителю вращение руля 59 благодаря усилителю. При примерно равной нагрузке на каждую шину колес 3, 4 и 5 двух ведущих колес с одинарными шинами по условиям сцепления вполне достаточно для движения комбимобиля без буксования на асфальтобетонном шоссе, щебенчатом (гравийном) шоссе, булыжном шоссе до и после дождя, грунтовой сухой укатанной дороге, а также на зимней снежной укатанной дороге.
Пусть на маршруте движения требуется проехать по участку грунтовой дороги или местности, например, в распутицу. Для этого распределителем 21 подают масло в штоковые полости цилиндров 16 и 23. Этими цилиндрами 23 включают муфты шестерен 31 и 43, соединяют мотор 45, насосы 48, 49 с трансмиссией, а ролики 10, катки 12 и ленту 8 опускают в рабочее положение для движения на колесах и гусеницах совместно. При этом чем больше масла подают в цилиндры, тем больше разгружают рессоры и приподнимают кузов над мостами колес, тем больше прижимают нижние ветви гусениц к поверхности дороги и контролируют эту величину количественно по прибору 19. Далее передвигают комбимобиль колесами и гусеницами совместно. Благодаря передаточному числу редукторов 37, выполненному по приведенной выше зависимости, окружные скорости колес 4 и скорости лент 8 одинаковы. Дифференциал 34 при этом не заблокирован.
При прямолинейном движении руль 59 удерживают руками и стабилизатором 66 (или только стабилизатором) в средней позиции. Этим насос 48 через звенья 65 удерживают в позиции нулевого рабочего объема, масло им не прокачивают, мотор 45 и блок-шестерни 40 заторможены. Водилом 36 вращают оси с сателлитами 38, которые обкатывают по эпициклам блок-шестерен 40, чем вращают полуось-шестерни 39 и звездочки 9 гусениц 7.
Для поворота вращают руль 59 вправо (влево) и вместе с ним червяк 60, который опираясь на зубья сектора 61 вводит (выводит) золотник распределителя 64 в корпус (из корпуса) распределителя. Этим масло от насоса 68 подают в цилиндр 63, поршень которого смещают от сектора (в сторону сектора) 62, зубьями штока проворачивают сектор 62 и сектор 61 по (против) часовой стрелке, чем сдвигают червяк 60 вдоль его оси вместе с золотником центрирующими пружинами распределителя 64 в исходное положение. Так происходит, пока продолжают вращать руль 59 вправо (влево). При этом поршнем цилиндра 63 через звенья 65 добавочно сжимают пружину стабилизатора 66 и увеличивают рабочий объем насоса 48 соответственно углу поворота руля 59. Каждой позиции руля 59 однозначно соответствует величина рабочего объема насоса 48, отношение величины маслянного потока от насоса 48 и отношение частоты вращения вала мотора 45 к частоте вращения вторичного вала КПП 29. Мотором 45 через шестерни 44, 43, карданы 42 вращают блок-шестерни 40 (эпициклы) редукторов 37 во взаимно противоположных направлениях. Этим частоту вращения эпициклов складывают алгебраически с частотой вращения водила 36 и вращают правую (левую) полуось-шестерню 39 с меньшей частотой, чем левую (правую) полуось-шестерню. При этом каждой позиции руля 59 соответствует свое отношение частот вращения правой и левой полуось-шестерен 39, правой и левой звездочек 9, частот ротации лент 8 правой и левой гусениц 7 и, следовательно, свой радиус траектории комбимобиля, равнозначный с радиусом от соответственно повернутых цилиндром 63 колес 3, благодаря необходимым для этого параметрам кинематических связей цилиндра 63 и с колесами 3, и с мотором 48.
При передвижении комбимобиля колесами и гусеницами задним ходом радиусы маневрирования колесами 3 и гусеницами 7 также равнозначны.
Для выхода из поворота на прямолинейное движение вращают руль 59 в обратном направлении до средней позиции или перестают его удерживать в повернутой позиции. В последнем случае благодаря отрицательному перекрытию золотника распределителя 64 пружина стабилизатора 66 и стабилизирующий момент на повернутых колесах 3 перемещают поршень цилиндра 63 в среднее положение, его шток зубчатым зацеплением проворачивает сектор 62 и соединенный с ним сектор 61, который вращает червяк 60 и руль 59 до средней позиции, а насос 48 выставляет в позицию нулевого рабочего объема. С этого момента ленты 8 гусениц 7 перематывают с одинаковой частотой ротации, колеса вращают также с одинаковой частотой, комбимобиль передвигают прямолинейно.
Действие контура подпитки насосом 49 в объемном гидроприводе мотора 45 насосом 48 понятно из схемы на фиг.3, описано в литературе, например, в справочнике [4], с.277…288, к сути заявки не относится и специальных объяснений не требует.
Таким образом, комбимобиль эффективно поворачивают при неблагоприятных дорожных условиях и управляемыми колесами, и гусеницами совместно на равнозначных радиусах и он может использоваться в качестве армейского средства для сопровождения и транспортного обслуживания гусеничной техники.
Источники информации
1. Полугусеничный автомобиль ГА3-60. Ж. "За рулем", №7, 1979 г., 1 с., приложена.
2. Бронемашина. ЕР 0037634 B62D 55/108, B60G 11/18, Bulletin 1999/34, p.11.
3. Транспортное средство повышенной проходимости. RU 2147284 B62D 55/04 2000.04.10, 5 с.
4. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - М., Машиностроение, 1983. - 301 с.
5. Гидравлическое оборудование для тракторов, сельскохозяйственных и дорожностроительных машин. Трактороэкспорт. Внешторгиздат. Изд. №334136, 1981, 53 с. Приложена 1 с.