Вездеход-амфибия

Авторы патента:

Полезная модель относится к области самоходных транспортных средств, а более конкретно к транспортным средствам типа амфибия (вездеход-амфибия), предназначенным для движения по пересеченной местности, суше и воде, и может быть использована для создания и производства малогабаритной транспортной техники различного назначения.

Вездеход-амфибия, содержит герметичный корпус, двигатель с трансмиссией и коробкой передач, ходовую часть, включающую систему бортовых передач и взаимосвязанные с ними, по меньшей мере три, пары ведущих полуосей с колесами, а также устройство управления.

Новым является то, что коробка передач кинематически соединена с системой бортовых передач посредством предусмотренного между ними дифференциала автомобильного типа, установленного с возможностью передачи вращения посредством вышеупомянутых бортовых передач на ведущие полуоси каждой из сторон вездехода.

Предлагаемая полезная модель позволяет упростить ходовую часть, повысить надежность ее работы с одновременным улучшением возможностей более эффективного многоцелевого использования вездехода при различных режимах его эксплуатации: на суше и на воде.

Известен вездеход (см. свидетельство РФ на полезную модель 53226, B60F 3/00, опубл. 10.05.2006 г.), включающий водонепроницаемый корпус, ходовую часть, двигатель с коробкой передач, три пары колес низкого давления, при этом ходовая часть выполнена в виде двух бортовых передач, каждая из которых содержит суппорт с тормозным диском, который посредством вала соединен с основным угловым редуктором, который, в свою очередь, через карданные валы соединен с угловыми редукторами, обеспечивающими передачу крутящего момента на колеса, и предназначенный для движения по пересеченной местности, болотам, пескам, снежному покрытию и т.п.

Недостатками вышеописанного вездехода являются относительная сложность конструкции, повышенные весовые характеристики, излишняя материалоемкость и необходимость выделения дополнительных материальных и временных затрат в ходе осуществления сборки всей конструкции из-за значительной сложности ходовой части ввиду наличия в составе последней механически взаимосвязанных между собой, по меньшей мере, одного основного углового редуктора, карданных валов и угловых редукторов, обеспечивающих передачу крутящего момента на колеса.

Наиболее близким техническим решением по своему назначению к заявляемому, принятым в качестве ближайшего аналога - прототипа полезной модели, является, например, вездеход-амфибия, относящийся к классу мини-вездеходов-амфибий, «ARGO 8x8 Frontier 650» - 8-колесный полноприводный мини-вездеход-амфибия (см. проспект ООО «Вездеходы АРГО», стр.10-12, копии прилагаются), содержащий герметичный корпус, установленный в передней части корпуса двигатель с трансмиссией, коробку передач с выходящими из нее на каждую сторону вездехода поперечными полуосями, кинематически взаимосвязанными с ходовой частью, включающей систему бортовых передач и полуосей, и взаимосвязанные с ними четыре пары ведущих полуосей, загерметизированных в корпусе, с колесами на наружных концах, при этом передача вращения на каждую из сторон осуществляется вначале посредством «первой» бортовой цепи, проходящей от одной полуоси коробки передач к промежуточному валу, а затем при помощи «второй» бортовой цепи - от промежуточного вала ко второй (считая от передней части вездехода) ведущей полуоси вездехода, от которой, в свою очередь, посредством цепных передач вращение передается на ведущие полуоси: третью и четвертую, а первая полуось соединена с упомянутым промежуточным валом.

Недостатком прототипа является низкая эксплуатационная надежность вследствие высокой вероятности выхода из строя по причине силового обрыва и/или большого механического износа наиболее высоконагруженных, преимущественно «первой» и «второй», бортовых цепных передач, практически все время непрерывно работающих в условиях нагрузок, близких к максимальным из-за длительного использования вездехода на труднопроходимых участках поверхности, в т.ч. с применением гусениц, а также из-за нерациональной внутренней компоновки двигателя и ходовой части.

Кроме того, недостатком является неэффективное использование механической мощности вездехода во втором амфибийном режиме эксплуатации - на плаву, при котором движение осуществляется на весьма малой скорости только за счет воздействия на воду вращающихся колес и гусениц, при этом для увеличения скорости движения в кормовой части вездехода предусмотрена возможность установки подвесного лодочного мотора с гребным винтом, что требует дополнительных материальных затрат.

Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков ближайшего аналога - прототипа, включая упрощение ходовой части, повышение надежности ее работы с одновременным улучшением возможностей более эффективного многоцелевого использования вездехода.

При этом решена задача создания малогабаритного вездехода-амфибии с многоколесной полноприводной схемой ходовой части, особенности конструкции которого позволяют улучшить ходовые и эксплуатационные характеристики, включая повышение эксплуатационной надежности, с одновременным повышением эффективности и экономичности работы при различных режимах эксплуатации: на суше и на воде.

Это достигается тем, что в предлагаемом вездеходе-амфибии, содержащем герметичный корпус, двигатель с трансмиссией и коробкой передач, ходовую часть, включающую систему бортовых передач и взаимосвязанные с ними, по меньшей мере три, пары ведущих полуосей с колесами, а также устройство управления, в отличие от ближайшего аналога-прототипа, коробка передач кинематически соединена с системой бортовых передач посредством предусмотренного между ними дифференциала автомобильного типа, установленного за коробкой передач с возможностью передачи вращения через вышеупомянутые бортовые передачи на ведущие полуоси каждой из сторон вездехода.

Коробка передач непосредственно соединена с установленным за ней дифференциалом автомобильного типа при помощи продольно ориентированного выходного вала.

Дифференциал автомобильного типа дает возможность ведущим колесам вращаться с разной частотой, когда они проходят пути неодинаковой длины, например на поворотах. В общем случае дифференциал состоит из коробки, в которой установлена крестовина. На нее надеты четыре шестерни-сателлиты. Они входят в зацепление с двумя шестернями полуосей. Пока оба колеса проходят одинаковые пути, сателлиты, вращаясь вместе с коробкой дифференциала, сообщают обеим шестерням одинаковую частоту вращения, сами же вокруг своих осей не проворачиваются. Когда же, одна из шестерен замедлит движение, сателлиты начинают проворачиваться вокруг осей крестовины и заставляют другую шестерню, соединенную с полуосью, вращаться быстрее. Полуоси связывают дифференциал с ведущими колесами и приводят их в движение. Каждая полуось соединена одним своим концом с шестерней, а другим - со ступицей колеса.

При этом, перемещение дифференциала с поперечными полуосями в среднюю часть корпуса вездехода на величину длины продольного выходного вала коробки передач позволяет сократить количество бортовых цепных (ременных передач) и в значительной степени уменьшить нагрузку на них.

В представленной конструкции вездехода трансмиссия может быть выполнена по типу бесступенчатого вариатора.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что вездеход-амфибия дополнительно снабжен размещенным в задней (кормовой) оконечности корпуса выходным валом отбора мощности, кинематически взаимосвязанным посредством системы вылов отбора мощности и силового (цепного или ременного) привода с выходным валом коробки передач.

Наиболее удобным и эффективным с точки зрения практического использования вездехода-амфибии для достижения основных целей его создания является основной - оптимальный вариант, при котором ходовая часть, включает, по меньшей мере четыре, пары ведущих полуосей, при этом крайние пары полуосей, размещенные в оконечностях корпуса, установлены на большем расстоянии по высоте от опорной поверхности, чем полуоси, размещенные между ними. Это позволяет при движении по ровной, твердой поверхности уменьшить сопротивление при поворотах вездехода в связи с контактом с опорной поверхностью только 4-х колес вместо всех 8-ми.

В зависимости от своего конкретного назначения вездеход-амфибия может содержать: либо колеса, преимущественно низкого давления, либо колеса с установленными на них резиновыми или пластиковыми сегментарными гусеницами с боковыми направляющими, закрепленными на колесах путем создания натяжки за счет увеличенного давления в шинах упомянутых колес.

В условиях серийного производства изготовление заявленной конструкции вездехода-амфибии осуществляют с использованием известных материалов и оборудования путем последовательного выполнения взаимосвязанных стадий технологического процесса, причем применение в его конструкции легкосъемного стандартного дифференциала автомобильного типа в значительной степени упрощает и облегчает эксплуатацию и ремонтно-техническое обслуживание вездехода.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображен вид вездехода-амфибии в плане с «функционально» обозначенными основными узлами, элементами и деталями его конструкции.

Примером конкретного выполнения одного из оптимальных вариантов заявляемой полезной модели является малогабаритный вездеход-амфибия (мини-вездеход-амфибия) с 8-ми колесной полноприводной схемой ходовой части (с колесной формулой 8×8), опытный образец которого получил коммерческое наименование «Анаконда».

Вездеход-амфибия содержит опорно-несущую раму - 1, на которой закреплен пластиковый (или металлический) герметичный корпус - 2 с загерметизированными в нем ведущими полуосями; - 3, - 4, - 5 и - 6 с колесами - 7; двигатель - 8; трансмиссию (вариатор) - 9; коробку передач (коробку переключения передач) - 10, соединенную посредством продольного выходного вала - 11 с дифференциалом - 12 автомобильного типа, от поперечных полуосей - 13 которого, шарнирно закрепленных одним своим концом на раме (1), вращение (крутящий момент) передается на каждую из сторон (бортов) посредством системы бортовых передач, включающей: промежуточную цепную (ременную) передачу - 14 непосредственно на ведущую полуось (4) и цепные бортовые передачи: - 15, - 16, - 17 на полуоси (3), (5) и (6), соответственно; тормозные (дисковые) механизмы - 18, установленные на полуосях (13) дифференциала (12) при этом вездеход дополнительно снабжен размещенным в задней (кормовой) оконечности корпуса (2) выходным валом - 19 отбора мощности, кинематически связанным посредством системы вылов - 20 отбора мощности и силового цепного привода - 21, с выходным валом (11) коробки передач (10).

Основным силовым элементом вездехода является металлическая или алюминиевая опорно-несущая рама (1) с формой поперечного сечения любой конфигурации.

Непосредственно на раме закреплен пластиковый или металлический водоизмещающий корпус (2) и все другие узлы и механизмы вездехода.

На представленном опытном образце вездехода двигатель (8) и коробка передач (10) расположены в передней части, хотя возможна среднемоторная и заднемоторная компоновка.

Вездеход имеет колесную формулу «8×8», в другом варианте возможно его исполнение с 6-ю колесами, при этом убираются крайние -наиболее удаленные от двигателя колеса с парой полуосей (6) и цепной передачей (17) к ним, соответственно.

Крайние пары полуосей (3) и (6), размещенные в оконечностях корпуса (2), установлены на большем расстоянии по высоте от опорной поверхности, чем полуоси (4) и (5), размещенные между ними, что позволяет при движении по ровной, твердой поверхности уменьшить сопротивление при поворотах вездехода в связи с контактом с опорной поверхностью только 4-х колес вместо всех 8-ми.

Вездеход-амфибия работает следующим образом.

У данной модели вездехода передача крутящего момента осуществляется на все колеса (7) с помощью бесступенчатого вариатора (плавное изменение передаточного отношения в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки) 9 и коробки передач (10). От коробки передач (10) посредством выходного вала (11) передача крутящего момента осуществляется на дифференциал (12), который в свою очередь распределяет его на каждую из сторон вездехода.

Далее от полуосей (13) дифференциала (12) вращение передается на полуоси (3), (4), (5) и (6) через системы бортовых цепных передач.

Поворот на вездеходе осуществляется за счет блокировки колес (7) той стороны вездехода, в которую осуществляется поворот. Блокировка осуществляется за счет тормозных механизмов (18), которые находятся на полуосях (13) дифференциала (12). Для торможения вездехода осуществляется воздействие одновременно на оба тормозных механизма (18). Воздействие на тормозные механизмы (18) осуществляется с помощью гидравлического, механического или электромеханического привода путем воздействия на него рычага или рулем мотоциклетного (автомобильного) типа (на чертеже не показаны).

Для уменьшения удельного давления на грунт и повышение проходимости на колеса (7) надевают резиновые или пластиковые сегментарные гусеницы (на чертеже не показаны) с боковыми направляющими. Создание необходимой натяжки осуществляется за счет увеличенного давления (увеличение диаметра колеса).

Корпус (2) вездехода представляет собой водоизмещающую пластиковую ванну с герметизацией выводимых наружу полуосей, что позволяет вездеходу держаться на воде (плавать). Движение по воде осуществляется за счет вращения колес (7) и гусениц. Для повышения скорости на воде имеется возможность установки в задней части подвесного лодочного мотора (на чертеже не показано).

Особенностью конструкции данной модели вездехода является снабжение его системой валов (20) для вывода за пределы корпуса (2) в задней части вездехода выходного вала (19) отбора мощности для возможности подключения различных устройств и механизмов.

Данный вал (19) можно использовать для установки на него гребного винта или шнека (на чертеже не показаны) для увеличения скорости движения по воде. При этом поворот может осуществляться с помощью откидного пера руля, имеющего механическую связь с рулем мотоциклетного типа (на чертеже не показаны).

Вал (19) отбора мощности также можно использовать для передачи крутящего момента к колесам «буксируемого» прицепа (на чертеже не показан).

Предлагаемые технические решения позволяют значительно повысить потребительские качества и эксплуатационные характеристики малогабаритного вездехода-амфибии.

1. Вездеход-амфибия, содержащий герметичный корпус, двигатель с трансмиссией и коробкой передач, ходовую часть, включающую систему бортовых передач и взаимосвязанные с ними по меньшей мере три пары ведущих полуосей с колесами, а также устройство управления, отличающийся тем, что коробка передач кинематически соединена с системой бортовых передач посредством предусмотренного между ними дифференциала автомобильного типа, установленного за коробкой передач с возможностью передачи вращения через вышеупомянутые бортовые передачи на ведущие полуоси каждой из сторон вездехода.

2. Вездеход-амфибия по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен размещенным в задней оконечности корпуса выходным валом отбора мощности, кинематически взаимосвязанным посредством системы валов отбора мощности и силового привода с выходным валом коробки передач.

3. Вездеход-амфибия по п.1 или 2, отличающийся тем, что трансмиссия выполнена по типу бесступенчатого вариатора.

4. Вездеход-амфибия по п.3, отличающийся тем, что ходовая часть включает по меньшей мере четыре пары ведущих полуосей, при этом крайние пары полуосей, размещенные в оконечностях корпуса, установлены на большем расстоянии по высоте от опорной поверхности, чем полуоси, размещенные между ними.

5. Вездеход-амфибия по п.4, отличающийся тем, что содержит либо колеса преимущественно низкого давления, либо колеса с установленными на них резиновыми или пластиковыми сегментарными гусеницами с боковыми направляющими, закрепленными на колесах путем создания натяжки за счет увеличенного давления в шинах упомянутых колес.