RU2003565C1 - Шагающее транспортное средство - Google Patents

Abstract

Использование, в транспортных средствах с шагающими движител ми Сущность: шагающее транспортное средство содержит опорный корпус, на которой посредством кронштейна закреплены два передних и два задних движител , выполненных в виде кареток с телескопическими стойками, соединенные бесконечной цепью, силовой привод и призод поворота Две пары ведущих валов соединены через симметричные дифференциалы, при этом два любых вертикальных вала соединены с приводом поворота кинематическими св з ми Ось поворота и ось ведущего вала совпадают 3 злф- лы,7и 

Description

Изобретение относитс  к транспортным средствам с движител ми, иными, чем колесные, в частности к шагающим транспортным средствам.

Известно самоходное транспортное средство, содержащее шагающие опоры в виде механизмов типа пр мило Чебыше- ва, в которых ходова  рама снабжена направл ющими , в которых установлены шарниры качалок механизмов, и силовыми гидроцилиндрами, соединенными с этими шарнирами, дл  повышени  эффективности поворота (1.

Недостатком  вл етс  то, что невозможно обеспечить кинематически точный поворот, что приводит к снижению маневренности за счет по влени  бульдозерного эффекта в боковом направлении из-За несоответстви  числа степеней свободы числу управл емых св зей.

Известно шагающее транспортное средство, в котором дл  обеспечени  возможности поворота введен межбортовой симметричный дифференциал {2.

Недостаток предложенного устройства в том, что дифференциальный привод служит дл  создани  тракторного поворота, имеющего проскальзывание опоры по грунту , что приводит к возникновению бульдозерного эффекта в боковом направлении и, следовательно, снижает проходимость и маневренность из-за несоответстви  числа степеней свободы числу управл емых св зей .

Наиболее близким по техническому решению  вл етс  многоопорное шагающее транспортное средство J3, содержащее побортно расположенные ортогональные шагающие опоры, горизонтальные направл ющие , кинематически св занные с приводом поворота и установленные с возможностью поворота вокруг вертикальных осей.

Недостатком этого технического решени   вл етс  то, что наличие восьми опор не позвол ет осуществить кинематически точный поворот вследствие того, что число наложенных св зей (управлений) не соответствует числу степеней свободы при плоскопараллельном движении транспортного средства из-за посто нства скоростей побортно расположенных движителей. Это приводит к по влению проскальзывани  опор по грунту, что увеличивает энергозатраты и снижает проходимость и маневренность .

Указанный технический результат достигаетс  тем, что в шагающем транспортном средстве, содержащем опорный корпус с кронштейнами, на которых установлены

направл ющие, кинематически св занные с приводом поворота дл  двух передних и двух задних движителей, выполненных в виде телескопических стоек, расположенных в

каретках соединенных трансмиссией с силовым приводом, а каретки с телескопическими стойками закреплены на лежащей в горизонтальной плоскости бесконечной цепи, охватывающей звездочки на

0 ведущем и ведомом валах, причем ведущие валы передней пары и задней лары движителей соединены между собой мостами с симметричными дифференциалами, входные валы которых соединены с выход5 ными валами симметричного дифференциала трансмиссии, который св зан с приводом, при этом каретки установлены друг относительно друга на рассто нии, определ емом из соотношени  (L+ 7Td)/n,

0 где I - рассто ние между каретками, п - число кареток, L - длина шага, d - диаметр звездочки. Шагающее транспортное средство имеет ведомый вал, выполненный с возможностью горизонтального перемеще5 ни  относительно направл ющей и соединенный с одним концом предварительно поджатой пружины, второй конец которой закреплен на направл ющей, а ось поворота горизонтальной направл ющей и ось ве0 дущего вала расположены соосно.

Соединение кареток с телескопическими стойками, расположенных в каретках, со- единенных трансмиссией с силовым приводом, на лежащей в горизонтальной

5 плоскости бесконечной цепи, охватывающей звездочки на ведущем и ведомом валах, позвол ет повысить проходимость шагающего транспортного средства за счет того, что посто нно в контакте будут находитьс 

0 четыре опорные стойки, что обеспечивает

безусловную статическую устойчивость и

снижает давление каждой стойки на грунт.

Соединение ведущих валов передней

пары и задней пары движителей между со5 бой мостами с симметричными дифференциалами , входные валы которых соединены с выходными валами симметрично дифференциала трансмиссии, который св зан с приводом, вместе с кинематической св зью

0 направл ющих с приводом поворота позвол ет повысить маневренность за счет того, что число наложенных св зей становитс  равным числу степеней свободы и обеспечиваетс  кинематически точный поворот шага5 ющего транспортного средства без проскальзывани  опор по грунту вследствие того, два любых вертикальных вала поворачивают принудительно от привода поворота свои горизонтальные направл ю- щие, две другие горизонтальные направл «

ющие самопроизвольно устанавливаютс  на нужный угол путем поворота вместе с вертикальными валами, а каретки перемещаютс  по направл ющим с разным и скоро- ст ми как на разноименных бортах, за счет соединени  каждой пары ведущих валов через симметричные дифференциалы, так и по одному борту за счет того, что входные валы симметричных дифференциалов соединены с выходными валами симметричного диффе- ренциала, входной вал которого соединен с силовым приводом.

Установка кареток друг относительного друга на рассто нии l(L+7i d)/n позвол ет обеспечивать посто нство фазы походки на всех движител х.

Выполнение ведомого вала с возможностью горизонтального перемещени  и соединение его с пружиной, закрепленной другим концом на направл ющей, обеспе- чиеают посто нное нат жение бесконечной цепи.

Смещение оси поворота горизонтальной направл ющей в сторону движени  при совпадении осей поворота и ведущего вала обеспечивает устойчивость направл ющей в горизонтальной плоскости.

На фиг.1 изображено шагающее транспортное средство, общий вид; на фиг.2 - то же, вид спереди; на фиг.З - шагающий дви- житель; на фиг.4 - кинематическа  схема трансмиссии шагающего транспортного средства; на фиг.5 - кинематическа  схема рулевого привода; на фиг.6- схема узла соединени  кронштейна движител ; на фиг.7 - схема подвески движител .

Шагающее транспортное средство содержит опорный корпус 1, на котором установлены силовой привод 2, центральный симметричный дифференциал 3, кронштей- ны 4 с закрепленными на них упругими элементами 5, служащими дл  подвешивани  корпуса 1 к ходовой части. Ходова  часть включает в себ  четыре шагающих движител  6 (фиг.З). Шагающий движитель 6 (фиг.З) включает в себ  направл ющую 7, на которой укреплены фигурный копир 8 и опорный копир (9 фиг,4), а также ведущий вал 10 и ведомый вал 11. На ведущем валу 10 установлены звездочки 12, а на ведомом валу - звездочки 13, соединенные между собой бесконечными цеп ми 14. На кронштейнах 4 установлены направл ющие, кинематически св занные с приводом поворота дл  двух передних и двух задних движителей, выполненных виде телескопических стоек 1 б, расположенных в каретках 15, соединенных трансмиссией с силовым приводом. К бесконечным цеп м 14, расположенным в горизонтальной плоскости, присоединены

четыре каретки 15, внутри которых установлены телескопические стойки 16. снабженные роликами 17 дл  взаимодействи  с фигурным копиром 8 и опорным копиром 9. Длина рабочей части фигурного копира 8 (отмечена штриховой линией) равна длине шага L, грань А копира 8 имеет закругление радиуса п, дл  безударного начала перемещени  телескопической стойки 16 в рабочее положение, и закругление радиуса гг, дл  безударного опускани  телескопической стойки 16 на опорную поверхность. Наклон грани А определ етс  высотой подъема ноги h и скоростью движени , дл  исключени  проскальзывани  (волочени ) телескопической стойки 16 по опорной поверхности путем создани  относительной горизонтальной скорости каретки 15 относительно корпуса 1. равной горизонтальной скорости корпуса 1. по направленной в обратную сторону. Рассто ние I между каретками определ етс  из соотношени  I-(L+ ;rrd)/n, где п - количество кареток, d -диаметры звездочек 12 и 13. Ведомый вал 11 установлен в корпусе 18. имеющем подвижность относительно направл ющей 7 и соединен с одним концом предварительно поджатой пружины 19. второй конец которой укреплен на направл ющей 7, что позвол ет обеспечить посто нное нат жение бесконечных цепей 14. Кажда  телескопическа  стойка 16 снабжена пружиной 20, второй конец которой закреплен на каретке 15, что обеспечивает посто нный контакт ролика 17 с копиром 8. Ведущие валы передней пары и задней пары движителей соединены между собой мостами с симметричными дифференциалами, входные валы которых соединены с выходными валами симметричной дифференциала трансмиссии, который св зан с приводом. Каждый ведущий вал 10 соединен с коническим редуктором 21, вход которого соединен с полуосью 22 (фиг.2), второй конец которой соединен через шарнир Кардана 23 с симметричным дифференциалом 24 передней части и симметричным дифференциалом 25 задней части шагающего транспортного средства. Входной вал 26 дифференциала 24 соединен с выходным валом 27 цепной передачей 28, а входной вал 29 дифференциала 25 соединен с выходным валом 30 цепной передачей 31. Выходные валы 27 и 30 установлены на симметричном дифференциале 32, входной вал 33 которого соединен с коробкой перемены передач 34 цепной передачей 35, а коробка передач 34 соединена через редуктор 36 с двигателем 2. Кажда  горизонтальна  направл юща  7 снабжена кронштейном 37. соединенным с корпусом

конического редуктора 21 с возможностью поворота относительно последнего. На двух, например левых, кронштейнах 37 установлены шкивы 38 и 39, соединенные гибкой св зью 40 и 41 с некруглым шкивом 42, соединенным валом 43 со звездочкой 44, соединенной целью 45 с осью 46 рулевого колеса 47. Конический редуктор 21 оборудован балансирными рычагами 48, жестко соединенными одним концом с корпусом редуктора 21, а другим концом шарнирно с корпусом 1. Между балансирными рычагами расположена полуось 22. Упругие элементы опираютс  на балансирные рычаги 48, что позвол ет передавать вес полезной нагрузки через кронштейн 37, направл ющую 7, копир 8 и ролики 17 на опорные стойки 16, при этом обеспечива  статическую устойчивость транспортного средства. Вал 43 оборудован ведущими звездочками 49 дл  взаимодействи  с кинематическими св з ми 40 и 41. Кронштейн 37 оборудован стаканом 50, жестко соединенным с кронштейном 37. В стакане 50 установлены подшипники 51, внутреннее кольцо которых насажено на корпус редуктора 21, при этом за счет жесткого соединени  шкива 38 с кронштейном 37, последний установлен со- осно с редуктором 21 и имеет подвижность относительно этого редуктора в горизонтальной плоскости, а, следовательно, и подвижность в горизонтальной плоскости относительно корпуса 1.

Движение многоопорного шагающего транспортного средства происходит следующим образом. При движении по пр мой двигатель 2 через редуктор 36, коробку перемены передач 34 и цепную передачу 35 вращает входной вал 33 симметричного дифференциала 32, при этом выходные валы 27 и 30 дифференциала 32 вращаютс  с одинаковой угловой скоростью. Вал 27 через цепную передачу 28 вращает входной вал 26 дифференциала 24, а вал 30 через цепную передачу 31 вращает входной вал 29 дифференциала 25, при этом выходные валы дифференциалов 24 и 25 через шарниры Кардана 23 вращают полуоси 22 передних и задних движителей 6 с одинаковой угловой скоростью. Через конические редукторы 21 вращение передаетс  на ведущий вал tO каждого движител  6. Звездочка 12, установленна  на ведущем валу 10, начинает перемещать бесконечную цепь 14, враща  тем самым звездочку 13 ведомого вала 11. Вместе с бесконечной цепью 14 начинает двигатьс  каретка 15, при этом ролик 17 телескопической стойки 16 входит в контакт с фигурным копиром 6 и, двига сь по поверхности А, выдвигает стойку 16, преодолева 

сопротивление пружины 20, до соприкосновени  с опорной поверхностью. Опускание стоки 16 происходит без удара благодар  наличию закруглени  радиуса п. После опуекани  на опорную поверхность стойка 16 остаетс  неподвижной относительно этой поверхности, а перемеща сь вместе с цепью 14 относительно направл ющей 7, вызывает перемещение многоопорного ша0 тающего транспортного средства относительно опорной поверхности в сторону, противоположную движению цепи 14 с каретками 15. Остальные каретки 15 движител  6 перемещаютс  с подн тыми вверх

5 пружиной 20 стойками 16, опирающимис  роликами 17 на опорный копир 9. Пройд  отрезок L, равный длине шага, ролик 17 стойки 16 переходит на поверхность Б фигурного копира 8, при этом стойка 16 под

0 действием пружины 20 отрываетс  от опорной поверхности и, после прохождени  поверхности Б приходит в исходное положение. Рассто ние между каретками 15 выбрано по зависимости I(L+ n d)/n, что

5 обеспечивает опускание последующей стойки 16 на опорную поверхность в момент отрыва от последней предыдущей стойки 16, что обеспечивает статическую устойчивость, повыша  тем самым прохо0 димость транспортного средства, а также цикличность процесса, т.к. после опускани  последующей стойки 16 процесс повтор етс .

При повороте водитель поворачивает

5 рулевое колесо 47 с осью 46, при этом через цепь45 поворачиваетс  некруглый шкив 42. Через кинематическую св зь 40 он поворачивает шкив 38, а через кинематическую св зь 41 поворачивает шкив 39. При этом

0 шкив 38 поворачивает передний левый движитель 6 в сторону поворота через кронштейн 37, а шкив 39 поворачивает задний левый движитель через кронштейн 37 в сторону обратную от поворота. Профиль не5 круглого шкива обеспечивает необходимое соотношение между углами поворота движителей , определ емое конструктивными параметрами шагающего транспортного средства. Правый передний и правый за0 дний движители 6 самопроизвольно поворачиваютс  вокруг вертикальной оси за счет усилий передаваемых корпусом 1, а также наличи  на каждом из движителей 6 телескопической стойки 16, наход щейс  в кон5 такте с опорной поверхностью через кронштейны 37 и занимают положение, соответствующее заданному радиусу поворота . Каретка 15 переднего движител  6, расположенного ближе к центру поворота (отстающа ) начинает двигатьс  с меньшей

скорость, уменьша  скорость вращени  ведущего вала 10 через цепь 14, редуктор 21 вращает полуось 22 и через шарнир Кардана 23 один выходной вал симметричного дифференциала 24 с меньшей скоростью, при этом другой выходной вал симметричного дифференциала 24 начинает вращатьс  с большей угловой скоростью и через шарнир Кардана 23, полуось 22, редуктор 21 вращает ведущий вал 10 движител  6 расположенного дальше от центра поворота (забегающей ), за счет этого цепь 14 начинает двигатьс  с большей скоростью и увеличивает скорость движени  каретки 15. На заднем отстающем движителе 6 уменьшаетс  скорость движени  каретки 15, уменьшаетс  скорость вращени  ведущего вала 10, редуктора 21, полуоси 22 и одного выходного вала симметричного дифференциала 25, при этом другой выходной вал симметричного дифференциала 25 начинает вращатьс  с большей угловой скоростью и через полуось 22, редуктор 21, ведущий вал 10, звездочку 14 увеличивает скорость каретки 15 на заднем забегающем движителе 6. Одновременно с изменением скорости вращени  выходного вала симметричного редуктора 24, измен етс  (например уменьшаетс ) углова  скорость входного вала 26, через кинематическую св зь 28 измен   угловую скорость выходного вала 27 симметричного редуктора 32, при этом увеличиваетс  углова  скорость выходного вала 30, что через кинематическую св зь 31 измен ет (например увеличивает ) угловую скорость вращени  входного вала 29 симметричного редуктора 25, увеличива  тем самым скорости движени  кареток 15 движителей 6 как отстающего, так и забегающего. При этом скорости кареток 15 на каждом движителе 6 приобретают скорости , равные скорост м точек твердого тела, совершающего плоское движение с фиксированным центром поворота. При возвращении рулевого колеса 47 в исходное

положение движители 6 левой управл емой стороны посредством оси 46. цепи 45, некруглого шкива 42, кинематических св зей 40 и 41, шкивов 38 и 39, кронштейнов 37 5 возвращаютс  в исходное положение и через корпус 1 устанавливают в исходное положение движители б другой стороны. При этом скорости кареток 15 каждого движител  6 приобретают одинаковые скорости

0 относительно движителей за счет симметричных дифференциалов 24, 25 и 32. Шагающее транспортное средство приходит в исходное состо ние.

Таким образом, посто нна  опора шага5 ющего транспортного средства на четыре телескопические стойки повышает проходимость за счет снижени  удельного давлени  на грунт и повышени  устойчивости против опрокидывани . Наличие управлени  двум 

0 движител ми накладывает две управл емые св зи на шагающее транспортное средство. Наличие двух межбортовых и одного межосевого симметричных дифференциалов накладывает еще одну управл емую

5 св зь.

При повороте шагающее транспортное средство обладает трем  степен ми свободы, при этом накладываетс  три управл емых св зи, получаетс , что шагающее транспорт0 ное средство, наход сь на четырех точках опоры будет совершать кинематически точный поворот без проскальзывани  опор по грунту, что повышает маневренность. Конструкци  подвески движителей к корпусу

5 позвол ет поворачивать движители перпендикул рно продольной оси корпуса, т.е. совершать движение в поперечном направлении при минимальных(близких кО) радиусах поворота.

0 (56) Авторское свидетельство СССР № 564205.кл. В 62 D 57/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 527332, кл. В 62 D 57/02, 1976. Авторское свидетельство СССР

5 №821282, кл. В 62 D 57/032, 1981.

Claims (4)

1. ШАГАЮЩЕЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, содержащее опорный корпус с кронштейнами, на которых установлены направл ющие, кинематически св занные с приводом поворота дл  двух передних и двух задних движителей, выполненных в виде телескопических стоек, расположенных в каретках, соединенных трансмиссией с силовым приводом, отличающеес  тем, что каретки с телескопическими стойками закреплены на лежащей в горизонтальной плоскости бесконечной цепи,

охватывающей звездочки на ведущем и ведомом валах, причем ведущие валы передней и задней пар движителей соединены между собой мостами с симметричными дифференциалами, входные валы которых соединены с выходными валами симметричного дифференциала трансмиссии, который св зан с приводом,

2. Транспортное средство по п.1, отличающеес  тем, что каретки установлены одна относительно другой на рассто нии I, определенным из следующего соотноше- ни :

I (L + rcdyn , где I - рассто ние между каретками;

n - количество кареток;

U - длина шага;

d - диаметр звездочки.

3. Транспортное средство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что ведомый вал выполнен с возможностью горизонтального

Фиг.2.

перемещени  относительно направл ющей и соединен с одним концом предварительно поджатой пружины, второй конец которой закреплен на направл ющей.

4. Транспортное средство по пп.1 - 3, отличающеес  тем, что ось поворота горизонтальной направл ющей и ось ведущего вала расположены соосно.

Фиг 1

//////// /7/ JY

in

(Ј 1Г СО О

о см

т

ем Л

Су

ч

У

LJ...J

ни

I

Ч

У

fЧ -fS

GOL /

4

10

f

3

)

I

UPiJ

ъ,

JO

га Г

ч СМ

$И2.б

42