Устройство для повышения проходимости транспортного средства
Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, более конкретно, к устройству для повышения проходимости ведущих колес транспортного средства и может найти применение при эксплуатации легковых автомобилей и машин специального назначения для повышения их проходимости в условиях бездорожья Решаемой задачей предложенной полезной модели является создание удобного в эксплуатации, надежного и долговечного устройства для повышения проходимости грузопассажирских и легковых транспортных средств в неблагоприятных дорожных условиях при одновременном обеспечении возможности их беспрепятственного передвижения при изменении свойств дорожного полотна, например, при переходе от труднопроходимой части дороги к трассе с асфальтовым покрытием. Указанная задача решается тем, что в устройстве для повышения проходимости транспортного средства, содержащем металлические силовые элементы, размещенные на ведущих колесах с возможностью дополнительного сцепления с дорогой, согласно полезной модели, металлические силовые элементы выполнены в виде лопаток, выступающих за профиль ведущих колес и радиально закрепленных с помощью сварного или болтового соединения на внешней поверхности съемных опор, привинченных к дискам и/или ступицам ведущих колес с обеих сторон транспортного средства, причем количество лопаток на каждой из съемных опор находится в диапазоне 2-12 штук, их ширина - в диапазоне 60 - 150 мм, а диаметр их вылета меньше диаметра накаченных покрышек ведущих колес на 40-100 мм. Кроме того, каждая из указанных съемных опор может быть выполнена в виде диска или барабана, а лопатки могут быть изготовлены из плоских или изогнутых пластин, имеющих в плане форму прямоугольника, полуокружности или части эллипса. Описание на 5 л., илл. 1 л.
Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, более конкретно, к устройству для повышения проходимости транспортного средства и может найти применение при эксплуатации легковых автомобилей и машин специального назначения для повышения их ходовых качеств и проходимости в условиях бездорожья.
Известно устройство покрышек ведущих колес для повышения проходимости легковых автомобилей, содержащее металлические шипы противоскольжения, закрепленные в несколько рядов в теле рабочей части покрышек и частично выступающие из них для лучшего сцепления колес с дорогой (см. Пучин Е.А., Дидманидзе О.Н., Корнеев В.М. и др. Эксплуатация, ремонт, хранение и утилизация шин автотранспортных средств - М.: УМЦ ТРИАДА, 2008, с.10).
Недостатком известного устройства является сравнительно высокая стоимость колес, оснащенных покрышками с шипами противоскольжения, а также невозможность или неэффективность их использования для ведущих колес транспортного средства, эксплуатируемого в условиях летнего и зимнего бездорожья.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для повышения проходимости транспортного средства, содержащее металлические силовые элементы, размещенные на ведущих колесах с возможностью дополнительного сцепления с дорогой, (см. Цепи противоскольжения. Производство ОАО «Красный якорь», РФ, 603950, Нижний Новгород, Московское шоссе, 120 (www.russian - chains.ru) - прототип).
Особенностью известного устройства является оснащение одинарных или сдвоенных ведущих колес автомобилей различной грузоподъемности комплектами переплетенных цепей различной формы, надетых и закрепленных поверх указанных колес с помощью замкового приспособления.
К недостаткам известного устройства следует отнести сложность использования цепей противоскольжения, особено, на колесах легковых автомобилей при эксплуатации в меняющихся дорожных условиях. В частности, летом при выезде автомобиля на дорогу с твердым покрытием требуется снять все цепи противоскольжения, а в условиях бездорожья - снова надеть. Кроме того, при движении автомобиля по твердому покрытию при скорости от 30 до 80 км/ час и выше, цепи противоскольжения подвержены интенсивному износу. В особенно неблагоприятных условиях это может привести к их разрыву и как следствие - к возникновению дорожно-транспортных происшествий или аварийных ситуаций.
Решаемой задачей предложенной полезной модели является создание удобного в эксплуатации, надежного и долговечного устройства для повышения проходимости грузопассажирских и легковых транспортных средств в неблагоприятных дорожных условиях при одновременном обеспечении возможности их беспрепятственного передвижения при изменении свойств дорожного полотна, например, при переходе от труднопроходимой части дороги к трассе с асфальтовым покрытием. Дополнительно решается задача упрощения операций установки и демонтажа устройства, сравнимая с заменой запасного колеса.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для повышения проходимости транспортного средства, содержащем металлические силовые элементы, размещенные на ведущих колесах с возможностью дополнительного сцепления с дорогой, согласно полезной модели, металлические силовые элементы выполнены в виде лопаток, выступающих за профиль ведущих колес и радиально закрепленных с помощью сварного или болтового соединения на внешней поверхности съемных опор, привинченных к дискам и/или ступицам ведущих колес с обеих сторон транспортного средства, причем количество лопаток на каждой из съемных опор находится в диапазоне 2-12 штук, их ширина - в диапазоне 60-150 мм, а диаметр их вылета меньше диаметра накаченных покрышек ведущих колес на 40-100 мм.
Кроме того, каждая из указанных съемных опор может быть выполнена в виде диска или барабана, а лопатки могут быть изготовлены из плоских или изогнутых пластин, имеющих в плане форму прямоугольника, полуокружности или части эллипса.
Такое выполнение предложенного устройства позволяет облегчить эксплуатацию легкового автомобиля или иного транспортного средства например, в условиях сезонного бездорожья или при отсутствии дорог с твердым покрытием, поскольку, после первоначальной установки устройства в каждой паре ведущих колес в гаражных или полевых условиях, в течение
сравнительно большого промежутка времени в последующем нет необходимости в демонтаже или периодическом повторном монтаже данного устройства. В силу особенностей конструкции данное устройство может функционировать в условиях бездорожья (грязь, песок, рыхлый грунт, пашня, наносы снега) и одновременно эксплуатироваться на дорогах с твердым покрытием (асфальт, бетон, брусчатка, плотный грунт).
Надежность и долговечность предложенного устройства обеспечивается за счет того, что его металлические силовые элементы выполнены в виде лопаток, выступающих за профиль ведущих колес. При этом лопатки размещены снаружи дисков колес и жестко закреплены на съемной опоре так, что их свободные концы в нижней фазе движения находятся на некотором расстоянии от поверхности дороги. По этой причине силовые элементы такого устройства при движении транспортного средства не испытывают циклических ударных нагрузок о дорожное полотно, как это происходит с элементами цепей противоскольжения, размещенных поверх колеса.
В то же время, в условиях бездорожья, силовые элементы в виде лопаток обеспечивают повышенное сцепление ведущих колес с грунтом или снегом благодаря значительному заглублению покрышек и, следовательно, указанных силовых элементов в дорожный профиль. Сварная или сборная конструкция устройства, например, из титана или прочной коррозионно-стойкой стали обладает, при прочих равных условиях, значительно более высокой эксплуатационной надежностью и ресурсом по сравнению с цепями противоскольжения. Кроме того, при радиальном размещении лопатки практически в любых условиях эксплуатации обладают свойством самоочищаться от налипшей грязи в процессе движения транспортного средства.
Количество указанных лопаток в предложенном устройстве не может быть менее двух по причине дисбаланса колес и не должно превышать 12 из-за возможного заполнения в процессе эксплуатации пространства между лопатками липкой глиной, что снижает эффективность устройства.
Ширину лопаток не целесообразно уменьшать меньше 60 мм по причине недостаточного момента противоскольжения, а превышение указанной ширины лопаток более 150 мм может резко повысить нагрузки на кожух соответствующей полуоси и подшипники ступицы колеса. Диаметр вылета лопаток устройства, очевидно, должен быть меньше диаметра накаченных покрышек ведущих колес на 40-100 мм, что является достаточным для предотвращения ударов свободных концов лопаток о полотно дороги в процессе движения в обычном диапазоне скоростей.
На фиг.1 схематически показано сечение предложенного устройства для повышения проходимости легкового автомобиля.
Предложенное устройство установлено на ведущих колесах 1 легкового автомобиля с возможностью дополнительного сцепления металлических силовых элементов с дорогой. Указанные силовые элементы выполнены в виде лопаток 2, выступающих за профиль ведущих колес 1 и радиально закрепленных с помощью сварного соединения на внешней поверхности съемной опоры, выполненной в виде барабана 3 Лопатки 2 имеют в плане эллипсовидную форму, рабочая часть которых размещена, преимущественно, в области покрышек 4 снаружи ведущих колес 1.
Для конкретного варианта выполнения устройства лопатки 2 выполнены в виде плоских пластин в количестве 6 штук на каждой съемной опоре при ширине лопатки 80 мм. При этом диаметр их вылета меньше диаметра накаченных покрышек ведущих колес на 70 мм. В процессе эксплуатации автомобиля при движении по бездорожью лопатки 2 подвергаются значительным знакопеременным нагрузкам, поэтому их необходимо изготавливать из стали или прочных сортов легких сплавов. Для улучшения сцепления с колеей при бездорожье лопатки 2 могут быть изготовлены из коррозионно-стойкой стали толщиной 5-8 мм в виде изогнутых по дуге пластин, имеющих в плане форму прямоугольника, полуокружности, части эллипса или их сочетаний.
Лопатки 2 закреплены на барабане 3, установленном вплотную к диску 5 колеса 1 посредством болтов или шпилек 6. Каждая из лопаток 1 приварена к внешней поверхности барабана 3 и усилена кольцом жесткости 7. Болты или шпильки 6 скрепляют между собой барабан 3, диск 5 и фланец 8 полуоси 9, которая через подшипники 10 опирается на кожух 11. В полости диска 5 установлены тормозной барабан 12 и тормозной механизм 13. Вворачивание болтов или шпилек 6 осуществляется через технологические отверстия 14 в барабане 3.
Для условий эксплуатации автомобиля в средней полосе оптимальное количество лопаток 2 может быть выбрано, например, равным 4, 5 или 6. Ширину лопаток при этом целесообразно принять около 100 мм, а диаметр их вылета - на 60 - 80 мм меньше диаметра покрышек колес в рабочем состоянии. Болтовые соединения устройства рассчитываются с запасом прочности для всех условий работы автомобиля.
Устройство для повышения проходимости транспортного средства функционирует следующим образом.
Предварительно в гаражных условиях с помощью подъемников с автомобиля снимают ведущие колеса 1, затем на шпильки 6 насаживают заранее собранное устройство, после чего его фиксируют указанным образом гайками или болтами. Указанную операцию проводят на всех ведущих колесах автомобиля. Затем снимают автомобиль с подъемников и проверяют зазор между вершинами нижних лопаток 1 и поверхностью опоры автомобиля, при этом зазор должен находиться в указанных выше пределах с учетом заданного нормативного давления в покрышках 4 ведущих колес 1.
Транспортное средство, оснащенное предложенным устройством на ведущих колесах, можно эксплуатировать в различных дорожных условиях. При отсутствии твердого покрытия в условиях бездорожья, вызванного, в том числе, обильными осадками в виде снега или дождя, ведущие колеса транспортного средства оказываются погруженными в вязкий грунт на значительную глубину. В этом случае нижние лопатки 2 предложенного устройства при прямом или обратном вращении ведущих колес 1 обеспечивают значительное сцепление с боковыми и нижними частями колеи, заполненной сыпучим или вязким грунтом. Транспортное средство получает дополнительное и значительное тяговое усилие по сравнению с аналогичным, не оборудованным предложенными устройствами.
Этим решается важная, особенно для сельской местности, задача повышения проходимости легковых и грузопассажирских транспортных средств. Автомобиль, оснащенный надежным, удобным в эксплуатации и долговечным устройством, обладает способностью беспрепятственного передвижения в любых неблагоприятных дорожных и погодных условиях, он практически никогда не застрянет на дороге в отдаленной местности как в зимний, так и летний периоды. Устройство одновременно обеспечивает возможность нормального движения транспортного средства при изменении свойств дорожного полотна при переходе от труднопроходимой части дороги к трассе с твердым или асфальтовым покрытием.
Проведенные в МГАУ им В.П.Горячкина теоретические расчеты и экспериментальные исследования ходовых характеристик транспортных средств с пневматическими шинами, оснащенными опытными экземплярами устройств для повышения их проходимости, выявили, что оптимальные режимы эксплуатации такого автомобиля при неблагоприятных дорожных условиях напрямую зависят от указанных конструктивных параметров предложенного устройства.
1. Устройство для повышения проходимости транспортного средства, содержащее металлические силовые элементы, размещенные на ведущих колесах с возможностью дополнительного сцепления с дорогой, отличающееся тем, что металлические силовые элементы выполнены в виде лопаток, выступающих за профиль ведущих колес и радиально закрепленных с помощью сварного или болтового соединения на внешней поверхности съемных опор, привинченных к дискам и/или ступицам ведущих колес с обеих сторон транспортного средства, причем количество лопаток на каждой из съемных опор находится в диапазоне 2-12 штук, их ширина - в диапазоне 60-150 мм, а диаметр их вылета меньше диаметра накаченных покрышек ведущих колес на 40-100 мм.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая из указанных съемных опор выполнена в виде диска или барабана, а лопатки изготовлены из плоских или изогнутых пластин, имеющих в плане форму прямоугольника, полуокружности или части эллипса.
