Способ поворота транспортного средства со всеми ведущими и поворотными колесами и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к безрельсовым транспортным средствам, а именно к транспортным средствам с ведущими и поворотными колесами. Цель изобретения - улучшение маневренности путем гарантированного поворота колес на любой угол. Способ поворота транспортного средства, заключается в том, что транспортное средство останавливают, затем колеса через устройство для поворота и маневрирования, расфиксируют относительно рамы транспортного средства, соединяют с имитатором контакта с грунтом и поворачивают вокруг шкворня включением тяговых приводов вращения колес, независимо от контакта их с грунтом, фиксируют колеса относительно рамы и опять включают тяговые приводы вращения колес для осуществления поворота или маневрирования. Устройство для поворота транспортного средства со своими ведущими и поворотными колесами содержит поворотные относительно шкворня колеса, связанные с механизмом для создания дополнительного сопротивления качению каждого колеса. Устройство для поворота и маневрирования позволяет не только фиксировать колеса относительно рамы транспортного средства, но и преобразует тяговый крутящий момент на колесе в момент, поворачивающий колесо вокруг шкворня независимо от его контакта с грунтом на любой угол. 3 з.п. ф-лы, 15 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ!УБЛИК (sl)s В 62 0 7/14

ГОСУДАРСТВЕН-ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы (21) 4838189/11 (22) 24.04.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного машиностроения (72) О.В. Нестерова (56) Авторское свидетельство СССР

M 1331717, кл. В 62 D 7/14. 1987. (54) СПОСОБ ПОВОРОТА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА СО ВСЕМИ ВЕДУЩИМИ И

ПОВОРОТНЫМИ КОЛЕСАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к безрельсовым .транспортным средствам, а именно к транспортным средствам с ведущими и поворотными колесами. Цель изобретения— улучшение маневренности путем гарантированного поворота колес на любой угол.

Способ поворота транспортного средства, заключается в том, что транспортное средство останавливают, затем колеса через устройство для поворота и маневрирования, Предлагаемое изобретение относится к безрельсовым транспортным средствам, а именно к транспортным средствам с ведущими и поворотными колесами.

Известен способ поворота и маневрирования транспортного средства с мотор-колесами за счет поворота колес относительно рамы транспортного средства вокруг шкворня под действием дополнительных приводов, установленных на раме транспортного средства или поворотной части.мотор-колес (Кемурджиан А.Л.) "Планетоходы"- М.

Машиностроение, 1982, с.303-307).

Недостатком введения дополнительного привода на каждом колесе для осуществЯ2,, 1776598 А1 расфиксируют относительно рамы транспортного средства, соединяют с имитатором контакта с грунтом и поворачивают вокруг шкворня включением тяговых приводов вращения колес, независимо от контакта их с грунтом, фиксируют колеса относительно рамы и опять включают тяговые приводы вращения колес для осуществления поворота или маневрирования.

Устройство для поворота транспортного средства со своими ведущими и поворотными колесами содержит поворотные относительно шкворня колеса, связанные с механизмом для создания дополнительного сопротивления качению каждого колеса. Устройство для поворота и маневрирования позволяет не только фиксировать колеса относительно рамы транспортного средства, но и преобразует тяговый крутящий момент на колесе в момент, поворачивающий колесо вокруг шкворня независимо от его контакта с грунтом на любой угол. 3 з.п. ф-лы, 15 ил, ления его поворота относительно рамы транспортного средства является утяжеление транспортного средства (при равных по мощности приводах) и, следовательно, повышенные знергозатраты или (при меньшей мощности) уменьшение надежности. поворота, особенно на грунтах с повышенным сцеплением и сопротивлением повороту.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ поворота транспортного средства, при котором "предварительно осуществляют разворот мотор-колес, расположенных по разные стороны от поперечной оси транспортного средства, за счет

1776598

55 вращения их в противоположных направлениях от собственных приводов, а собственно поворот транспортного средства производят путем вращения мотор-колес противоположных бортов в llpoTMBolloflo>Kных направлениях" (а,с. 1331717, СССР, 22.04,87), Разворот мотор-колес вокруг шкворня осуществляется после их расфиксации относительно рамы транспортного средства и при наличии контакта каждого колеса с грунтом, т.е. происходит обкатка вращающегося колеса по грунту вокруг шкворня.

Положительным в этом способе поворота транспортного средства является возможность его осуществления без дополнительных приводов для поворота колес вокруг шкворней, за счет тяговых приводов вращения колес.

Недостатком этого способа является ухудшение маневренности (уменьшение надежности поворота транспортного средства), выражающееся в невозможности осуществления поворота колеса вокруг шкворня без его контакта с грунтом, например, в случае зависания колеса над трещиной, ямой или при повышенном буксовании колеса из-за низкого коэффициента сцепления с грунтом, Кроме того, при одновременной расфиксации и повороте колес транспортного средства возникает опасность потери его устойчивого положения на уклоне или косогоре, возникает нерационально повышенный расход энергии на расфиксацию и поворот колес, особенно крайних, наиболее статически нагруженных (из-за распределения масс).

Устройство для осуществления данного способа поворота только фиксирует колесо относительно рамы или расфиксирует его, давая возможность ему обкатываться вокруг шкворня при наличии сцепления с грунтом, Целью изобретения является улучшение маневренности, снижение энергозатрат на поворот и маневрирование транспортного средства.

Указанная цельдостигается тем, чтодля осуществления поворота или маневрирования транспортное средство останавливают, затем колеса через устройство для поворота и маневрирования транспортного средства расфиксируют относительно рамы, соединяют с имитатором контакта с грунтом и поворачивают, включая тяговые приводы вращения колес, фиксируют колеса относительно рамы и опять включают тяговые приводы вращения колес.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве, содержащем ведущие колеса, установленные на шкворнях с возможностью поворота относительно рамы транспортного средства, фиксаторы положений поворотных колес относительно рамы, установленные на раме и на каждом поворотном элементе управляемого колеса, согласно изобретению, на ступице ведущего колеса жестко установлена шестерня, например, коническая, для передачи вращения, например, через параэитную шестерню или блок иэ двух шестерен, установленной на шкворне с возможностью свободного вращения на нем. Корпус устройства, жестко связанный с корпусом двигателя привода вращения колеса, установлен на шкворне также с возможностью свободного вращения на нем, а фиксатор снабжен устройством попеременного торможения относительно рамы транспортного средства корпуса или шестерни на шкворне.

Графически предполагаемое изобретение представлено на фиг.1...15.

На фиг.1, 2, 3, 4 представлены схемы последовательного поворота колес многоопорного транспортного средства как подготовки к его повороту на фиг.5, 6 — к маневрированию. Пунктирной линией показано поворачиваемое колесо, а стрелками— направления поворота колес. поворота и перемещения транспортного средства, Цифрами показаны последовательность поворота колес транспортного средства при движении его на уклоне и при отсутствии у средних колес контакта с грунтом. На фиг.7, 8 представлены схемы подготовки к маневрированию "крабом" на косогоре транспортного средства, стоящего на уклоне с углом (фиг,9), а на фиг.10, 11 — схема его маневрирования "галсами" — на уклоне и косогоре.

На фиг.12 схематично изображены моторколесо и устройство для осуществления поворота и маневрирования транспортного средства (в положении фиксации колеса относительно рамы транспортного средства), вид спереди; на фиг.13, 14 — то же, но в положении поворота; на фиг.13 — вид спере ди, на фиг.14 — вид сверху. На фиг.15 представлена схема перемещения точки на ободе колеса при его поступательном плоскопараллельном перемещении, соответствующем вращению вокруг оси ступицы на угол /3, Представленное устройство для поворота и маневрирования транспортного средства состоит из конической шестерни 1, жестко закрепленной на ступице колеса 2 поворотного корпуса 3 устройства, г>азмещенных в нем блока шестерен 4 (конич.) и 5 (цилиндр.) и цилиндрической шестерни 6, 1776598 вращающихся вокруг оси 7 и шкворня 8.

Шкворень одним концом закреплен на раме

10 транспортного средства, а другим установлен в подшипнике на корпусе 3. Двуплечий фиксатор 9 соединен через возвратную 5 пружину 11 с якорем электромагнита 12.

Устройство работает следующим образом.

Ведущая шестерня 1 устройства вращается вместе с колесом 2 от тягового привода 10

13, 14, 15. Конструкция устройства предусматривает два режима работы:

1. Режим движения транспортного средства при зафиксированных относительно рамы мотор-колесах. 15

При этом корпус 3 введен в зацепление с рамой фиксатором 9 под действием пружины 11. Шестерни 4, 5, 6 свободно вращаются на осях 7 и 8, 2. Режим поворота мотор-колеса вокруг 20 шкворня 8 (фиг.3, 1).

Шестерня 6 введена в зацепление с рамой 10 фиксатором 9 под действием электромагнита 12. Находящаяся с ней в зацеплении шестерня 5, получающая вра- 25 щение через шестерню 4 от шестерни 1, обкатывается вокруг шестерни 6, увлекая за собой ось 7 и корпус 3, вызывая тем самым поворот мотор-колеса вокруг шкворня.

Для осуществления обкатки колеса вок- 30 руг шкворня без пробуксовки должно быть выполнено соотношение:

24.26

R Z1 Zg где Z> — число зубьев ведущей шестерни 1 35 фиг.12

24 — число зубьев шестерни 4

2з — число зубьев шестерни 5

2в — число зубьев шестерни 6

R — радиус колеса 40

L — расстояние от оси шкворня до центра пятна контакта колеса с грунтом (фиг.12).

Соотношение получено на основании необходимости соблюдения равенства длин 45 путей точки С контакта колеса с грунтом в двух относительных движениях:

1. поворота вокруг точки А — дуга СС

1 (фиг.14)

2. вращения вокруг оси колеса -дуга СН 50 (фиг.15)

СС =СН АС a= RP АСй)з -Ящ шз R

В1 в — угловая скорость колеса

55 а- угол в рад

AC= L

Во время поворота в6 - 0

М1 М3 (1 — l16) (124 26

Zi 2в

24 26 (21 Zg R

Так как

24 261 °

21 Zsi

Ж1 жз

Итак;

Предлагаемый способ поворота и маневрирования транспортного средства и устройство для их осуществления особенно надежны и экономичны в условиях движения по уклону и косогору. Раздельная, поочередная расфиксация колес позволяет сохранить устойчивое положение транспортного средства, раздельный, поочередный поворот колес позволяет уменьшить энергопотребление на поворот колеса за счет уменьшения усилия расфиксации и фиксации, а также за счет того, что действие составляющей (параллельной уклону и косогору) массы всего транспортного средства воспринимается не поворачиваемым колесом, а всеми остальными, неподвижными, служащими "якорями" для всего транспортного средства.

Кроме того, предлагаемый способ маневрирования транспортного средства позволяет выполнить его с меньшей колеей.

Устойчивость транспортного средства достигается тем, что за счет поворота колес вокруг шкворней на угол 90 дальнейшее перемещение транспортного средства (по косогору) происходит с базой В, бывшей ранее колеей L, и наоборот, Повышение проходимости достигается тем, что колеса могут быть установлены с различной колеей по новым "осям" (фиг,7) и повернуты на разные углы (фиг.8).

Предлагаемое устройство обеспечивает не только гарантированный поворот и маневрирование транспортного средства даже в случае отсутствия контакта колес с грунтом или на грунтах с низким коэффициентом сцепления, трансформируя тяговый крутящий момент на колесе в момент, поворачивающий колесо вокруг шкворня, но и при определенном соотношении геометрических параметров колеса, его установки и шестерен устройство обеспечивает обкатку колеса вокруг шкворня без его буксования, при всех скоростях автоматически, без блока управления. Это также снижает энергопотребление и упрощает управление поворотом и маневрированием транспортного средства.

Таким образом, предлагаемый способ поворота и маневрирования транспортного средства и устройство для их осуществле1776598 ния позволяют создать более маневренное, более легкое и более экономичное транспортное средство при меньших габаритах по сравнен ю с существующими для передвижения а тех же условиях. Это очень важно в случаях применения данного технического решения в планетоходах, asтоматически управляемых наземных транспортных средствах для передвижения в особых (в том числе послеаварийных условиях), В народном хозяйстве предлагаемое решение может быть использовано в шасси с мотор-колесами, предназначенными для работы в стесненных условиях, и в тракторах для работы на склонах.

Формула изобретения

1. Способ поворота транспортного средства со всеми ведущими и поворотными колесами, заключающийся в том, что колеса расфиксируют относительно корпуса транспортного средства, поворачивают их вращением за счет контакта колес с опорной поверхностью в заданном положении, отличающийся тем, что, с целью улучшения маневренности транспортного средства путем гарантированного поворота колес на любой угол, для поворота создают дополнительное сопротивление качению каждого колеса в точке, отличной от места контакта колеса с опорной поверхностью, 2. Устройство для поворота транспортного средства со всеми ведущими и поворотными колесами, содержащее колеса с приводами их вращения, установленные на шкворнях с возможностью поворота относительно рамы транспортного средства, и фиксаторы положений колес относительно рамы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено механизмом для создания допол5 нительного сопротивления качению каждоm колеса, выполненным в виде корпуса, жестко связанного с корпусом привода вращения колес и установленного на шкворне с возможностью поворота относительно

10 них, и шестерни, неподвижно установленной на ступице колеса, связанной через блок промежуточных шестерен с шестерней, свободно установленной на шкворне, а фиксаторы положений колес

15 выполнены с возможностью блокировки шестерни, свободно установленной на шкворне, с рамой транспортного средства при расфиксированном положении колес относительно рамы транспортного сродства.

20 3, Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что передаточное отношение механизма выбрано в соответствии со следующей зависимостью: (Zg )

25 R (Е1 2. 4 ) где L- расстояние от оси шкворня до центра пятна контакта колеса с опорной поверхностью;

R — радиус колеса;

З0 Z< число зубьев шестерни, жестко связанной со ступицей колеса;

5 — число зубьев шестерни, свободно установленной на шкворне;

Ез и Ъ вЂ” число зубьев одной и другой

35 промежуточных шестерен.

177б598

1?76593

1776598

/О

Составитель Е.Пономарева

Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор Е,Месронова

Заказ 4096 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101