RU167876U1

RU167876U1 - Motor wheel

Info

Publication number: RU167876U1
Application number: RU2016122949U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Федорушков; Евгений Алексеевич Лазарев
Original assignee: Акционерное общество Научно-Технический Центр "РОКАД"
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-01-11

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к конструкции подвески колесных транспортных средств, в том числе робототехнических, а также к конструкции мотор–колесо. Конструкция содержит привод вращения, размещенный на ободе колеса, а также амортизирующее устройство и привод поворота колеса, размещенные внутри колесного диска.Техническим результатом предлагаемой полезной модели является значительное повышение проходимости транспортного средства и улучшение гашения колебаний подвески при проезде неровностей.Для достижения технического результата предлагается в мотор-колесе, содержащем, по меньшей мере, два кронштейна, закрепленных на диаметрально противоположных позициях внутри колесного диска, систему подвески, размещенную внутри колесного диска, закрепленную на указанных кронштейнах и содержащую амортизатор, первую и вторую пружины, и электродвигатель привода вращения мотор-колеса, закрепленный на его ободе, систему подвески конструктивно объединить с приводом поворота колеса.Привод поворота колеса предлагается выполнить из первого и второго стаканов, цилиндра, втулки, электромотора привода поворота колеса и корпуса электромотора привода поворота колеса.Каждый из стаканов имеет фланец в основании, причем внешний диаметр фланца превышает внешний диаметр стакана. Основания стаканов неподвижно закрепляются на кронштейнах таким образом, чтобы стаканы располагались один напротив другого.Нижний конец цилиндра заводится внутрь первого стакана, а верхний конец внутрь второго стакана, при этом по всей длине внутреннего диаметра первого и второго стаканов и по всей длине внешнего диаметра цилиндраThe proposed utility model relates to the design of the suspension of wheeled vehicles, including robotic, as well as to the design of the motor-wheel. The design contains a rotation drive located on the rim of the wheel, as well as a shock-absorbing device and a wheel rotation drive located inside the wheel disk. The technical result of the proposed utility model is a significant increase in the maneuverability of the vehicle and the improvement of the damping of the suspension vibrations when driving irregularities. a motor wheel containing at least two brackets mounted at diametrically opposite positions inside the wheel dis a, a suspension system located inside the rim mounted on the indicated brackets and containing a shock absorber, first and second springs, and a motor-wheel rotation drive motor mounted on its rim, the suspension system is structurally combined with a wheel rotation drive. of the first and second glasses, cylinder, sleeve, electric motor of the drive of rotation of the wheel and the housing of the electric motor of the drive of rotation of the wheel. Each of the glasses has a flange at the base, and an external diameter p flange exceeds the outer diameter of the cup. The bases of the glasses are fixedly mounted on the brackets so that the glasses are located one opposite the other. The lower end of the cylinder is inserted inside the first glass, and the upper end inside the second glass, along the entire length of the inner diameter of the first and second glasses and along the entire length of the outer diameter of the cylinder

Description

Предлагаемая полезная модель относится к конструкции подвески колесных транспортных средств, в том числе робототехнических, а также к конструкции мотор-колесо. Конструкция содержит привод вращения, размещенный на ободе колеса, а также подвеску и привод поворота колеса, размещенные внутри колесного диска. The proposed utility model relates to the design of the suspension of wheeled vehicles, including robotic, as well as to the design of the motor-wheel. The design comprises a rotation drive located on the wheel rim, as well as a suspension and a wheel rotation drive located inside the rim.

Из уровня техники известны различные варианты конструкций подвески и привода вращения, размещаемых внутри колеса. The prior art there are known various designs of suspension and drive rotation, placed inside the wheel.

В патенте США № 6,113,119 описана конструкция колеса с интегрированной в него подвеской. К недостаткам конструкции можно отнести отсутствие в ее составе привода поворота колеса.US Pat. No. 6,113,119 describes a wheel design with an integrated suspension. The disadvantages of the design include the lack of a wheel turning drive in its composition.

В патенте США № 7,287,611 предлагается система размещения двигателя внутри колеса. Двигатель соединяется с неподрессоренной частью транспортного средства с помощью демпфирующего механизма. В состав демпфирующего механизма входит множество амортизаторов. Недостатком данной конструкции является отсутствие привода поворота колеса, а также излишнее усложнение конструкции для уменьшения колебаний привода вращения колеса, конструкция которого в настоящее время не нуждается в отдельном демпфировании.US Pat. No. 7,287,611 proposes a system for locating an engine inside a wheel. The engine is connected to the unsprung part of the vehicle using a damping mechanism. The damping mechanism includes many shock absorbers. The disadvantage of this design is the lack of a drive turning the wheel, as well as excessive design complexity to reduce vibrations of the drive rotation of the wheel, the design of which currently does not need separate damping.

В патенте США № 8,746,383 предложено несколько конструкций мотор-колесо без ступицы с разными приводами вращения колеса и его поворота. В частности, в данном патенте рассматривается система подвески, расположенная внутри колеса и содержащая, по меньшей мере, две вертикальные направляющие, две монтажные скобы, закрепленные на диаметрально противоположных позициях на ободе колеса, к которому присоединена система подвески. В состав системы также входит, по меньшей мере, один амортизатор, а также по одной пружине на каждой вертикальной направляющей. Кроме того, предлагаемая система подвески включает привод вращения колеса на базе электрического шагового двигателя. Обод колеса состоит из внутреннего, среднего и внешнего колец. Электрический шаговый двигатель располагается в ободе колеса таким образом, что статор двигателя установлен на внутреннем кольце обода, а ротор - на среднем кольце обода. Один из вариантов реализации патента № 8,746,383 предполагает установку на мотор – колесо рулевого управления, состоящего из полукруглой шестерни, концы которой закреплены по сторонам поворотного кулака. Поворот колеса осуществляется за счет передачи высокого крутящего момента на полукруглую шестерню от шагового электродвигателя. Шаговый электродвигатель соединен с полукруглой шестерней через зубчатое коническое зацепления. В качестве другого варианта рулевого управления предложен вариант поворота колеса с помощью электрического или гидравлического привода.In US patent No. 8,746,383 proposed several designs of the motor-wheel without a hub with different drives of rotation of the wheel and its rotation. In particular, this patent describes a suspension system located inside the wheel and containing at least two vertical guides, two mounting brackets fixed at diametrically opposite positions on the wheel rim to which the suspension system is attached. The system also includes at least one shock absorber, as well as one spring on each vertical rail. In addition, the proposed suspension system includes a wheel drive based on an electric stepper motor. The wheel rim consists of inner, middle and outer rings. An electric stepper motor is located in the rim of the wheel so that the motor stator is mounted on the inner ring of the rim, and the rotor is on the middle ring of the rim. One of the options for the implementation of patent No. 8,746,383 involves installation on a motor - a steering wheel, consisting of a semicircular gear, the ends of which are fixed on the sides of the steering knuckle. The rotation of the wheel is carried out by transmitting high torque to the semicircular gear from the stepper motor. The stepper motor is connected to the semicircular gear via a bevel gear. As another steering option, an option for turning the wheel with an electric or hydraulic drive is proposed.

Рассмотренная конструкция мотор-колесо является наиболее близкой к заявляемой конструкции и выбрана в качестве прототипа.The considered design of the motor-wheel is the closest to the claimed design and is selected as a prototype.

Одним из недостатков прототипа является недостаточный крутящий момент, передаваемый механизмом поворота колеса. Этот факт затрудняет использование транспортных средств, оснащенных мотор-колесами такой конструкции, в неблагоприятных дорожных условиях, когда для поворота колеса необходимо преодолевать дополнительное сопротивление. One of the disadvantages of the prototype is the insufficient torque transmitted by the wheel turning mechanism. This fact makes it difficult to use vehicles equipped with motor wheels of this design in adverse road conditions, when additional resistance must be overcome to turn the wheel.

Недостатком рулевого управления на базе электрического или гидравлического привода является значительная неравномерность сил относительно центрального шкворня при повороте колеса в разные стороны. The disadvantage of steering on the basis of an electric or hydraulic drive is a significant unevenness of forces relative to the central kingpin when turning the wheel in different directions.

Кроме того, известная конструкция не позволяет совместить привод поворота колеса с подвеской, что позволило бы увеличить ход подвески и повысить проходимость транспортного средства. In addition, the known design does not allow the drive to turn the wheel with the suspension, which would increase the suspension travel and increase the cross-country ability of the vehicle.

Задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции мотор-колесо с улучшенными характеристиками, благодаря которым будут устранены недостатки известных конструкций.The objective of this utility model is to develop a motor-wheel structure with improved characteristics that will eliminate the disadvantages of known structures.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является значительное повышение проходимости транспортного средства и улучшение гашения колебаний подвески при проезде неровностей.The technical result of the proposed utility model is a significant increase in the cross-country ability of the vehicle and the improvement of the damping of the suspension vibrations during the passage of irregularities.

Для достижения технического результата предлагается в мотор-колесе, содержащем, по меньшей мере, два кронштейна, закрепленных на диаметрально противоположных позициях внутри колесного диска, систему подвески, размещенную внутри колесного диска, закрепленную на указанных кронштейнах и содержащую амортизатор, первую и вторую пружины и электродвигатель привода вращения мотор-колеса, закрепленный на его ободе, систему подвески конструктивно объединить с приводом поворота колеса.To achieve a technical result, it is proposed in a motor wheel containing at least two brackets mounted at diametrically opposite positions inside the rim, a suspension system located inside the rim, mounted on these brackets and containing a shock absorber, first and second springs and an electric motor drive rotation of the motor-wheel, mounted on its rim, the suspension system is structurally combined with the drive of rotation of the wheel.

Привод поворота колеса предлагается выполнить из первого и второго стаканов, цилиндра, втулки, электромотора привода поворота колеса и корпуса электромотора привода поворота колеса. The wheel rotation drive is proposed to be made of the first and second glasses, cylinder, sleeve, wheel rotation drive electric motor and the body of the wheel rotation drive electric motor.

Каждый из стаканов имеет фланец в основании, причем внешний диаметр фланца превышает внешний диаметр стакана. Основания стаканов неподвижно закрепляются на кронштейнах таким образом, чтобы стаканы располагались один напротив другого.Each of the glasses has a flange at the base, and the outer diameter of the flange exceeds the outer diameter of the glass. The base of the glasses are fixedly mounted on the brackets so that the glasses are located one opposite the other.

Нижний конец цилиндра заводится внутрь первого стакана, а верхний конец внутрь второго стакана, при этом по всей длине внутреннего диаметра первого и второго стаканов и по всей длине внешнего диаметра цилиндра располагаются шлицы прямобочной формы таким образом, что цилиндр и первый и второй стаканы образуют шлицевое соединение.The lower end of the cylinder is led inside the first glass, and the upper end is inside the second glass, while along the entire length of the inner diameter of the first and second glasses and along the entire length of the outer diameter of the cylinder there are straight-line splines so that the cylinder and the first and second glasses form a spline connection .

Посередине цилиндра установлена втулка, на которую надет моментный электромотор привода поворота колеса, причем указанный электромотор установлен в корпусе, имеющем выходной фланец, с помощью которого система подвески конструктивно объединена с приводом поворота колеса.A sleeve is mounted in the middle of the cylinder, on which a momentary electric motor for turning the wheel is mounted, and the specified electric motor is mounted in a housing having an output flange, with the help of which the suspension system is structurally combined with the wheel turning drive.

Амортизатор размещается внутри цилиндра, причем шток амортизатора может закрепляться на любом из двух кронштейнов.The shock absorber is placed inside the cylinder, and the shock absorber rod can be fixed on either of the two brackets.

Первая пружина установлена на ходе сжатия, а вторая пружина установлена на ходе отбоя. Пружины устанавливают таким образом, что первая пружина одним концом упирается во фланец первого стакана, а другим концом - в нижнюю часть корпуса электромотора привода поворота колеса, а вторая пружина одним концом упирается во фланец второго стакана, а другим концом - в верхнюю часть корпуса электромотора привода поворота колесаThe first spring is installed during compression, and the second spring is installed during rebound. The springs are installed in such a way that the first spring abuts against the flange of the first cup with one end, and the lower part of the wheel housing of the rotary drive electric motor with the other end, and the second spring abuts against the flange of the second cup with one end and the upper part of the motor of the other end wheel turning

Общий вид системы подвески, конструктивно объединенной с приводом поворота мотор-колеса в соответствии с настоящей полезной моделью, представлен на Фиг. 1. На Фиг. 2 изображена конструкция привода поворота колеса. Цифрами на рисунках обозначеныA general view of a suspension system structurally integrated with a rotary drive of a motor wheel in accordance with the present utility model is shown in FIG. 1. In FIG. 2 shows a design of a wheel turning drive. The numbers in the figures indicate

1 - электромотор привода вращения колеса;1 - electric motor for wheel rotation;

2 - обод колеса;2 - wheel rim;

3 - колесный диск;3 - a rim;

4 – кронштейн;4 - bracket;

5 – цилиндр;5 - cylinder;

6, 7 - первый и второй стаканы;6, 7 - the first and second glasses;

8 – втулка;8 - sleeve;

9 - электромотор привода поворота колеса;9 - electric motor drive the rotation of the wheel;

10 - корпус электромотора привода поворота колеса;10 - casing of an electric motor of a drive of turning a wheel;

11 - вторая пружина;11 - the second spring;

12 – первая пружина;12 - the first spring;

13 – шток амортизатора.13 - shock absorber rod.

Одним из важнейших элементов системы подвески колеса транспортного средства в соответствии с настоящей полезной моделью является конструкция привода поворота колеса. Поворот колеса осуществляется за счет передачи крутящего момента от электромотора привода поворота колеса 9 на шлицевое соединение цилиндра 5, первого стакана 6 и второго стакана 7. Шлицы прямобочной формы, расположенные по всей длине цилиндра 5, первого стакана 6 и второго стакана 7, позволяют передавать высокий крутящий момент. Высокий крутящий момент позволяет поворачивать колесо при движении транспортного средства в неблагоприятных дорожных условиях, когда по сторонам от колеса существует дополнительное сопротивление. One of the most important elements of the vehicle’s wheel suspension system in accordance with this utility model is the design of the wheel turning drive. The rotation of the wheel is carried out by transmitting torque from the electric motor of the drive turning the wheel 9 to the spline connection of the cylinder 5, the first glass 6 and the second glass 7. Slots straight-shaped, located along the entire length of the cylinder 5, the first glass 6 and the second glass 7, can transmit high torque. High torque allows you to turn the wheel when the vehicle is moving in adverse road conditions, when there is additional resistance on the sides of the wheel.

Как видно из описания, привод поворота колеса располагается соосно с осью поворота колеса. Это позволяет совместить привод поворота колеса с системой подвески и увеличить тем самым ход подвески. As can be seen from the description, the wheel rotation drive is aligned with the axis of rotation of the wheel. This allows you to combine the drive of the rotation of the wheel with the suspension system and thereby increase the suspension travel.

Транспортное средство, оснащенное колесами с подвеской предлагаемой конструкции, конструктивно объединенной с приводом поворота колеса, отличается высокой проходимостью и может преодолевать значительные дорожные неровности. Увеличение проходимости достигается за счет увеличенного хода подвески, а также высокого крутящего момента, передаваемого приводом поворота колеса. Кроме того, расположение внутри колеса привода вращения, привода поворота и подвески позволяет устанавливать колеса предлагаемой конструкции на транспортное средство таким образом, что все они будут независимы друг от друга. Такое транспортное средство отличается повышенной проходимостью и маневренностью. A vehicle equipped with wheels with a suspension of the proposed design, structurally combined with a wheel turning drive, is highly passable and can overcome significant road irregularities. The increase in patency is achieved due to the increased suspension travel, as well as the high torque transmitted by the wheel turning drive. In addition, the location inside the wheel drive rotation, rotation drive and suspension allows you to install the wheels of the proposed design on the vehicle so that they are all independent of each other. Such a vehicle is characterized by increased cross-country ability and maneuverability.

Исходя из описанных технических свойств, колеса с подвеской предлагаемой конструкции могут устанавливаться, например, на планетоходах, а также других транспортных средствах, предназначенных для движения по пересеченной местности в сложных дорожных условиях.Based on the described technical properties, wheels with suspension of the proposed design can be installed, for example, on planet rovers, as well as other vehicles designed to move over rough terrain in difficult road conditions.

Claims

A motor wheel, comprising at least two brackets fixed at diametrically opposite positions from the inside of the rim, a suspension system located inside the rim, mounted on said brackets and containing a shock absorber, first and second springs and an electric motor for driving the rotation of the motor wheel, mounted on its rim, characterized in that the suspension system is structurally combined with a wheel turning drive, the wheel turning drive consists of the first and second glasses, each of which has a flange c at the base, and the outer diameter of the flange exceeds the outer diameter of the cup, the base of the cups are fixedly mounted on the brackets so that the cups are located opposite each other, the cylinder, the lower end of which is inserted inside the first cup, and the upper end inside the second cup, along the length of the inner diameter of the first and second glasses and along the entire length of the outer diameter of the cylinder are slots of straight-sided shape so that the cylinder and the first and second glasses form a spline connection e, the sleeve, which is installed in the middle of the cylinder and the moment electric motor of the wheel turning drive, worn on the sleeve, and the specified electric motor is installed in a housing having an output flange, with which the suspension system, structurally combined with the wheel turning drive, is attached to the vehicle body, a shock absorber placed inside the cylinder, and the shock absorber rod can be fixed on either of the two brackets, the first spring is installed during compression, and the second spring is installed during rebound, and the first spring abuts against the flange of the first cup with one end, and the bottom end against the bottom of the casing of the wheel drive electric motor, and the second spring abuts against the flange of the second cup at one end, and the upper end of the casing of the wheel.