CZ202490A3 - Kolová jednotka s řízeným natáčením a výškovým polohováním - Google Patents

Abstract

Kolová jednotka (1) obsahuje rám (3), k němuž je v horní části připojen otočný výstup (4) elektromotorem (5) poháněné ložiskové otoče (6), propojující rám (3) trakční kolové jednotky (1) s řízeným natáčením a výškovým polohováním s tělesem (2) stroje. Součástí rámu (3) je svislý nástavec (7), v jehož spodní části je do něj zakomponována kladka (8), jejíž otočná část je uložená v lineárním vedení (9), které je propojeno k rámu (10) kola. S horní částí rámu (3) je propojen kompakt elektropřevodovky (11) s pohybovým šroubem (12), paralelně orientovaný s lineárním vedením (9) procházející osově vodicím tubusem (13). Ve vodicím tubusu (13) je uložen vedený tubus (14) propojený s rámem (10) kola a v horní části propojený s pohybovou maticí (15), do které osově zasahuje pohybový šroub (12), na jehož konci je uložen vodicí disk (16). K rámu (10) kola je propojen trakční pohon (17) s brzdou nesoucí dvojmontáž kola (19).

Description

Kolová jednotka s řízeným natáčením a výškovým potahováním

Oblast techniky

Vynález se týká mobilních kolových podvozků určených pro speciální zařízení s vysokou celkovou hmotností v řádu desítek až stovek tun, přičemž počet aplikovaných trakčních kolových jednotek na jednom zařízení je čtyři a více.

Dosavadní stav techniky

V oblastí výškově polohovatelných trakčních kolových jednotek využívajících směrově řízená kola, určených pro průmyslové aplikace, v současné době nalézáme, v dané kategorii nosnosti (cca 201), tato konkurenční řešení.

Nej rozšířenějším řešením odpovídající nosnosti je kolová jednotka společnosti Goldhofer AG, využívaná u samohybných transportních plošin, jejíž trakční pohon a zdvihací mechanismus jsou popsány v patentu US20210213779A1 a montované v různých konfiguracích. Kolová jednotka sestává z pohonu natáčení, jehož základem je ložisková otoč v kombinaci buď s pákovými mechanismy, které synchronizují pohyb natáčení kola několika kolových jednotek v rámci dané platformy, nebo nezávislým pohonem s hydraulickým motorem a šnekovou ložiskovou otočí, což je vhodnější varianta pro srovnání s předkládaným řešením.

Uvedené řešení neobsahuje pružící a tlumicí systém. Alternativně k hydraulickému válci zdvihu je využíváno řešení popsané v patentu US11345208B2, kde je mezi rám a kyvné rameno místo hydraulického válce vložen pneumatický měch, který kromě možnosti výškového potahování plní funkci pružení.

Principiálně shodná řešení v různým drobných modifikacích využívá také řada dalších společnosti, jako například KAMAG Transporttechnik GmbH & Co. KG, SCHEUERUE Fahrzeugfabrik GmbH, FAYMONVILLE DISTRIBUTION AG, nebo ARLEK (WUHAN) INDUSTRY AND TRADE CO., LTD. Mezi nevýhody těchto řešení můžeme jmenovat zejména prostorovou náročnost (nejen v provedení s dvojmontáží pneumatik) a složitost systému pohonu trakce.

Další existující řešení jsou jíž dimenzována pro nosnosti stovky kilogramů, maximálně nižší jednotky tun. ledná se například o řešení popsané v patentu WO2021027572A1 vyvinuté na univerzitě v Yanshan. Základem je dvojice kol, kde každé kota je vybaveno vlastním trakčním pohonem s řemenovým převodem, přičemž kola jsou kyvné utažena na vahadle, umožňující kontakt obou kol při jízdě po nerovném povrchu.

Toto řešení se vyznačuje celkově velkými prostorovými nároky na zástavbu. Mezi nevýhodami můžeme dále jmenovat nutnost součinnosti obou trakčních pohonů při otáčení kola na místě a uspořádání komponentů mechanismu zdvihu, kdy pohybový šroub je umístěn v největší vzdálenosti od středu kol.

Jako další konkurenční řešení můžeme jmenovat kolovou jednotku využívající všesměrové kota Mecanum, popsanou v patentu CN110498060B. Nevýhodou tohoto řešení je aplikace všesměrového kola Mecanum, jež je určeno pouze pro provoz na kvalitních površích. Kombinace všesměrového kola Mecanum se zdvihem navíc vyžaduje, aby zdvih všech kolových jednotek příslušného podvozku byl stejný, a to z důvodu zachování optimální geometrie kola vůči povrchu terénu. Systém zdvihu tedy nelze použít pro nivelizaci tažné plochy platformy vůči povrchu terénu.

- 1 CZ 2024 - 90 A3

Vzhledem k nevýhodám uvedených řešení, kdy je potřeba realizovat přesuny velkých technologických celků, je nutné vyvinout taková řešení, které umožňují relativně pomalý pohyb všemi směry i po mírně nerovném povrchu, přičemž mechanismus výškového polohování těchto trakčních kolových jednotek musí umožňovat kontakt všech kol s povrchem terénu a zároveň nivelizaci zařízení během pohybu.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje kolová jednotka s řízeným natáčením a výškovým poloho váním navazující na těleso stroje, ke kterému je pevně pomocí příruby připojena, vyznačující se tím, že jejím základním dílem je rám, k němuž jev horní části pomocí příruby připojen otočný výstup kompaktní, uzavřené a elektromotorem poháněné ložiskové otoče, která propojuje rám trakční kolové jednotky s řízeným natáčením a výškovým polohováním s tělesem stroje, přičemž pevnou součástí rámu je svislý nástavec, v jehož spodní částí na jeho konci je do něj zakomponována kladka, jejíž otočná část je uložená v lineárním vedení, které je přírubově propojeno k rámu kola, přičemž s horní částí rámuje dále přírubově propojen kompakt elektropřevodovky s pohybovým šroubem, který je orientován svisle v paralelní linii s lineárním vedením, a prochází osově vodicím tubusem, přírubově propojeným nahoře s rámem, přičemž ve vodicím tubusu je uložen vedený tubus, který je ve spodní části přírubově propojen s rámem kola a v horní části je přírubově propojen s pohybovou maticí, do které zároveň osově zasahuje pohybový šroub, na jehož konci je uložen vodicí disk, přičemž k rámu kola je přírubově propojen trakční pohon s brzdou, nesoucí na otočném výstupu trakce dvojmontáž kola.

Konkrétními výhodami oproti stávajícím řešením je pak následující: protože kolo jednotky je řešeno jako dvojmontáž plnopryžových běhounů a konstrukce kolové jednotky je řešena tak, že svislá osa natáčení kola prochází středem celkové šířky dvojmontáže běhounů kol, pak při natáčení kola na místě (rychlost jízdy je rovna nule) není nutná součinnost trakčního pohonu.

Dále protože pohybový šroub mechanismu výškového polohování je integrován do hlavního lineárního vedení, konstrukce kolové jednotky je kompaktní, čímž je minimalizována velikost opsané kružnice (požadovaný prostor pro natáčení kola).

A dále, protože obě kola dvojmontáže jsou spojena s výstupem trakčního pohonu, oba běhouny jsou tedy během trakce a brzděni ve funkci, trakční pohon je pouze jeden, jednoduchý, nevyžaduje diferenciál.

Objasnění výkresů

Na přiložených obrázcích je znázorněn příklad provedení dle vynálezu.

Obr. 1 je axonometrický podhled na trakční kolovou jednotku s řízeným natáčením a výškovým polohováním, kde je navíc patrno i těleso stroje, ke kterému je kolová jednotka jako celek připojena.

Obr. 2 je axonometrický nadhled na trakční kolovou jednotku, kde jsou patrny všechny její hlavní podse stavy.

Obr. 3 je axonometrický nadhled na trakční kolovou jednotku, kde jsou patrny detailněji všechny její hlavní podsestavy a většina jejich pozic.

Obr. 4 je boční pravoúhlé zobrazení kolové jednotky, kde v popředí jsou vodicí a vedený tubus výškového polohování s bočním pohledem na dvojmontáž kola, nahoře s otočí a elektromotorem.

-2 CZ 2024 - 90 A3

Obr. 5 je čelní pravoúhlé zobrazení kolové jednotky, kde v popředí jsou patrny trakční pohon s brzdou, vodicí a vedený tubus výškového polohování, nástavec rámu s kladkou v lineárním vedení a nahoře otoč s elektromotorem a elektropřevodovka výškového polohování.

Obr. 6 je detailní osový řez otočí a dvojmontáží kola, propojení otoče s tělesem rámu, dále otočného výstupu s rámem kolové jednotky a ve spodní části obrázku je uložení trakčního pohonu s brzdou v rámu kola, včetně propojení otočného výstupu trakce s dvojmontáží kola.

Na obr. 7 je zobrazena kolová jednotka v pravoúhlém řezu přes výškové stavění pohybovým šroubem a přes lineární vedení kladky v nejnižší poloze.

Na obr. 8 je zobrazena kolová jednotka v detailním pravoúhlém řezu v horní poloze, kde je patrno lépe propojení vodícího tubusu s rámem, vedeného tubusu s rámem kola, propojení pohybové matice s vedeným tubusem a uložení vodícího disku ve vedeném tubusu.

Příklad uskutečnění vynálezu

Trakční kolová jednotka 1 s řízeným natáčením a výškovým polohováním je určená nejen k zajištění všesměrového pohybu po ploše, ale také k výškovému polohování speciálního stroje.

Jejím základním a propojovacím dílem je rám 3 trakční kolové jednotky ]_ s řízeným natáčením a výškovým polohováním, který je natáčen otočným výstupem 4, přírubově propojeným s rámem 3. Otočný výstup 4 je součástí ložiskové otoče 6, zahrnující kompakt převodu s elektromotorem 5, přičemž tato otoč 6 je přírubově propojena s tělesem 2 stroje.

Zachycení momentu od natáčení kol je realizováno tak, že součástí rámu 3 je svisle, dolů vedený nástavec 7, na jehož konci je zakomponována kladka 8, jejíž otočná část zasahuje do lineárního vedení 9 přírubově propojeného s rámem 10 kola. Toto lineární vedení 9, společně s paralelní linií výškového polohování zachycuje kroutící moment od natáčení dvojmontáže kola 19. které je opět součástí rámu 10 kola.

Paralelní linie výškového polohování je tvořena shora vedeným vodicím tubusem propojeným přírubově s rámem 3, v němž se osově pohybuje vedený tubus přírubově propojený s rámem 10 kola, přičemž v jeho horní části je přírubově připojena pohybová matice 15. do níž centrálně zasahuje pohybový šroub 12. který společně s elektropřevodovkou 11 tvoří kompakt přírubově propojený s horní částí rámu 3. Na konci pohybového šroubu 12 je uložen vodicí disk 16 s tvarovým kontaktem na vnitřní stěnu vedeného tubusu 14. Elektropřevodovka 11 s pohybovým šroubem 12 v součinnosti s lineárním vedením 9 v paralelní linií s vodicím tubusem 13 a vedeným tubusem 14 zajišťují výškové polohování kolové jednotky j. v požadovaném rozsahu.

S rámem 10 kola je přírubově propojen trakční pohon 17 s brzdou, na jehož otočném výstupu 18 trakce je přírubově uložena dvojmontáž kola 19. Trakční pohon 17 s brzdou zajišťuje pojezd trakční kolové jednotky 1 s řízeným natáčením a výškovým polohováním, respektive celého stroje. Parkovací brzda a nouzové zastavení stroje je realizováno trakčním pohonem 17 s brzdou.

Funkce

Trakční kolová jednotka 1 s řízeným natáčením a výškovým polohováním je určená nejen k zajištění všesměrového pohybu po ploše, ale také k výškovému polohování speciálního stroje.

Jejím základním a propojovacím dílem je rám 3 trakční kolové jednotky ]_ s řízeným natáčením a výškovým polohováním, který je natáčen otočným výstupem 4, přírubově propojeným s rámem 3. Otočný výstup 4 je součástí ložiskové otoče 6, zahrnující kompakt převodu s elektromotorem 5, přičemž otoč 6 je přírubově propojena s tělesem stroje 2.

-3 CZ 2024 - 90 A3

Zachycení momentu od natáčení kol je realizováno tak, že součástí rámu 3 je svisle, dolů vedený nástavec 7, na jehož konci je zakomponována kladka 8, jejíž otočná část zasahuje do lineárního vedení 9 přírubově propojeného s rámem 10 kola. Toto lineární vedení 9, společně s paralelní linií výškového polohování zachycuje kroutící moment od natáčení dvojmontáže kola 19. které je opět součástí rámu 10 kola.

Paralelní linie výškového polohování je tvořena shora vedeným vodícím tubusem propojeným přírubově s rámem 3, v němž se osově pohybuje vedený tubus přírubově propojený s rámem 10 kola, přičemž v jeho horní části je přírubově připojena pohybová matice 15. do níž centrálně zasahuje pohybový šroub 12. který společně s elektropřevodovkou 11 tvoří kompakt přírubově propojený s horní částí rámu 3. Na konci pohybového šroubu 12 je uložen vodicí disk 16 s tvarovým kontaktem na vnitřní stěnu vedeného tubusu 14. Elektropřevodovka 11 s pohybovým šroubem 12 v součinnosti s lineárním vedením 9 v paralelní linii s vodicím tubusem 13 a vedeným tubusem 14 zajišťují výškové polohování kolové jednotky v požadovaném rozsahu.

S rámem 10 kola je přírubově propojen trakční pohon 17 s brzdou, na jehož otočném výstupu 18 trakce je přírubově uložena dvojmontáž kola 19. Trakční pohon 17 s brzdou zajišťuje pojezd trakční kolové jednotky 1 s řízeným natáčením a výškovým polohováním, respektive celého stroje. Parkovací brzda a nouzové zastavení stroje je realizováno trakčním pohonem 17 s brzdou.

Průmyslová využitelnost

Výše uvedené trakční kolové jednotky jsou aplikovatelné v širokém spektru do konstrukcí transportních platforem, ovládaných operátorem nebo autonomních.

Claims (1)

1. Kolová jednotka (1) s řízeným natáčením a výškovým polohováním navazující na těleso (2) stroje, ke kterému je pevně pomocí příruby připojena, vyznačující se tím, že jejím základním dílem je rám (3), k němuž je v horní části pomocí příruby připojen otočný výstup (4) kompaktní, uzavřené a elektromotorem (5) poháněné ložiskové otoče (6), která propojuje rám (3) trakční kolové jednotky (1) s řízeným natáčením a výškovým polohováním s tělesem (2) stroje, přičemž pevnou součástí rámu (3) je svislý nástavec (7), v jehož spodní části na jeho konci je do něj zakomponována kladka (8), jejíž otočná část je uložená v lineárním vedení (9), které je přírubově propojeno k rámu (10) kola, přičemž s horní částí rámu (3) je dále přírubově propojen kompakt elektropřevodovky (11) s pohybovým šroubem (12), který je orientován svisle v paralelní linii s lineárním vedením (9), a prochází osově vodicím tubusem (13), přírubově propojeným nahoře s rámem (3), přičemž ve vodícím tubusu (13) je uložen vedený tubus (14), který je ve spodní části přírubově propojen s rámem (10) kola a v horní části je přírubově propojen s pohybovou maticí (15), do které zároveň osově zasahuje pohybový šroub (12), na jehož konci je uložen vodicí disk (16), přičemž k rámu (10) kola je přírubově propojen trakční pohon (17) s brzdou, nesoucí na otočném výstupu (18) trakce dvojmontáž kola (19).