RU2102272C1

RU2102272C1 - Single-axle cross-country vehicle

Info

Publication number: RU2102272C1
Application number: RU95107026A
Authority: RU
Inventors: Юрий Хабижевич Хамуков; Руслан Мухарбекович Озов
Original assignee: Юрий Хабижевич Хамуков; Руслан Мухарбекович Озов
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1998-01-20
Also published as: RU95107026A

Abstract

FIELD: transport engineering industry; preferably manufacture of off-road vehicles of various modifications including vehicles for expeditions, tourism, rescue operations and also amphibian version. SUBSTANCE: single-axle cross-country vehicle with compensation of reactive torque on cab has drive axle with wheels and base with cab divided into habitable and engine compartments. Longitudinal carrying beams of the base rest on support and idle rollers available on the end of the axle beam. The habitable compartment with operational controls is installed on the carrying beams in front of wheels, while the engine compartment with engine, transmission and separate drive for axle beam is so fastened to the carrying beams behind the wheels, that the center of the cab gravity is positioned below the wheels axle. The drive to the axle beam shifts the base on the support rollers relative to the drive axle for creation of torque moments, which compensate reaction moments, which tend to deviate the cab in the course of movement. EFFECT: improved reliability of vehicle. 4 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к производству внедорожных транспортных средств, и предназначено для использования в различных модификациях в качестве спасательного, экспедиционного, туристического транспорта, в том числе и в амфибийном варианте. The invention relates to transport engineering, mainly to the production of off-road vehicles, and is intended for use in various modifications as a rescue, expeditionary, tourist transport, including the amphibious version.

Известны транспортные устройства, называемые вездеходами и содержащие обитаемый отсек, двигатель, трансмиссию (механическую, электромеханическую, гидравлическую иди пневматическую) и движители, способные перемещаться по бездорожью. Вездеходные качества определяются проходимостью и устойчивостью. К первичным характеристикам вездеходов в настоящее время относят и экологичность, как меру воздействия на ландшафт и в целом на окружающую среду. Важны также живучесть конструкции, управляемость и обитаемость. По типу движителей различаются вездеходы колесные, колесно-гусеничные, гусеничные и шагающие. Known transport devices called all-terrain vehicles and containing a habitable compartment, engine, transmission (mechanical, electromechanical, hydraulic or pneumatic) and propulsion devices that can move on the road. All-terrain qualities are determined by cross-country ability and stability. The primary characteristics of all-terrain vehicles now include environmental friendliness, as a measure of impact on the landscape and the environment as a whole. Structural survivability, handling and habitability are also important. By the type of propulsion vehicles, wheeled, wheeled-tracked, tracked and walking all-terrain vehicles are distinguished.

Наиболее распространены колесные и гусеничные вездеходы. В них удается достигнуть приемлемых сочетаний проходимости, экологичности, живучести, управляемости и обитаемости за счет сложности механизмов подвески движителей многоколесного полноприводного шасси. The most common wheeled and tracked all-terrain vehicles. They manage to achieve acceptable combinations of cross-country ability, environmental friendliness, survivability, controllability and habitability due to the complexity of the suspension mechanisms of the propellers of a multi-wheel all-wheel drive chassis.

Компенсация возникающих в условиях бездорожья концентраций напряжений в узлах трансмиссии и подвесок движителей сопряжена с увеличением собственного веса машины, ухудшением живучести, проходимости и экологичности. Compensation of stress concentrations arising under off-road conditions in the transmission and suspension units of the propulsors is associated with an increase in the vehicle's own weight, and a decrease in survivability, maneuverability and environmental friendliness.

При изменении направления движения у многоколесных, гусеничных и колесно-гусеничных устройств несовпадение мгновенных центров обращения движителей приводит к дополнительному разрушающему воздействию на грунт и нагрузкам на конструкцию. When changing the direction of movement of multi-wheeled, tracked and wheeled-tracked devices, the mismatch of the instantaneous centers of revolution of the propulsors leads to an additional destructive effect on the ground and structural loads.

Возможности улучшения характеристик существующих конструкций вездеходов ограничены близостью фундаментальных пределов свойств систем - местность-машина, грунт-движитель, динамическая управляемость и устойчивость. Шагающие вездеходы можно рассматривать лишь в качестве отдаленной перспективы. Possibilities for improving the characteristics of existing all-terrain vehicle designs are limited by the proximity of the fundamental limits of the system properties - terrain-vehicle, ground-mover, dynamic controllability and stability. Walking all-terrain vehicles can only be considered as a distant perspective.

В то же время оптимальное соотношение числа степеней свободы и действующих связей в системе местность-машина соответствует двухколейному двухколесному, или, иначе, одноосному транспортному устройству. При этом у подобных конструкций существенно выше проходимость и управляемость и меньше воздействие на ландшафт. At the same time, the optimal ratio of the number of degrees of freedom and the existing connections in the terrain-vehicle system corresponds to a two-track two-wheeled, or, otherwise, uniaxial transport device. At the same time, such structures have significantly higher passability and controllability and less impact on the landscape.

Известен одноосный вездеход, содержащий ведущий мост с межосевым вариатором, кинематически связанным с полуосями, несущими колесные движители, несущее основание, на котором смонтирована кабина с органами управления, и в полости которого моторный отсек с двигателем, редуктором, трансмиссией привода межосевого вариатора и с механизмом отбора мощности [1]
Данное техническое решение принято в качестве прототипа.A single-axle all-terrain vehicle is known, comprising a drive axle with an interaxle variator kinematically connected with half shafts carrying wheel propulsors, a base on which a cab with controls is mounted, and in the cavity of which a motor compartment with an engine, gearbox, transmission of an interaxle variator drive and with a selection mechanism power [1]
This technical solution was made as a prototype.

Основным недостатком данного вездехода является то, что расположение центра тяжести примерно в зоне ведущего моста имеет место только в статическом положении машины. При движении вездехода некомпенсированный реактивный момент от двигателя или тормозного устройства опрокидывает вездеход вокруг оси вращения колес. Такое исполнение одноосного вездехода не позволяет ему в самостоятельном режиме осуществлять маневрирование или совершать перемещения без дополнительной опоры. The main disadvantage of this all-terrain vehicle is that the location of the center of gravity approximately in the area of the drive axle takes place only in the static position of the machine. When an all-terrain vehicle moves, an uncompensated reactive moment from the engine or brake device overturns the all-terrain vehicle around the axis of rotation of the wheels. This design of a single-axle all-terrain vehicle does not allow it to independently maneuver or move without additional support.

В связи с этим известный вездеход может использоваться исключительно с шарнирно присоединяемой секцией. Тогда реактивный момент от двигателя и тормозных устройств компенсируется перераспределением нагрузки между осями секций. In this regard, the well-known all-terrain vehicle can be used exclusively with a pivotally attached section. Then the reactive moment from the engine and brake devices is compensated by the redistribution of the load between the axes of the sections.

Но введение указанной секции не позволяет использовать преимущества одноосного варианта ни в части проходимости и экономичности, ни в части экологичности и сохранения грунта и почвы. При этом зона грузовой площадки самого вездехода не может быть использована для перевозки груза (из-за расположения узла шарнирного соединения). But the introduction of this section does not allow to take advantage of the uniaxial option neither in terms of cross-country ability and economy, nor in terms of environmental friendliness and soil and soil conservation. At the same time, the cargo area of the all-terrain vehicle itself cannot be used for cargo transportation (due to the location of the swivel assembly).

Изменение направления движения вездехода осуществляется изменением угла между осями, при этом результирующие сил сцепления колес с грунтом перестают совпадать с плоскостями вращения колес, что проявляется разрушающими действиями на грунт. Changing the direction of movement of the all-terrain vehicle is carried out by changing the angle between the axles, while the resulting forces of adhesion of the wheels to the ground cease to coincide with the planes of rotation of the wheels, which is manifested by destructive actions on the ground.

Шарнирное соединение ограничивает повороты на склонах и маневрирование на скорости из-за плохой остойчивости в режиме поворота. The swivel joint limits cornering on slopes and maneuvering at speed due to poor stability during cornering.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи компенсации опрокидывающего реактивного момента на кабине одноосного транспортного средства без присоединения дополнительных опор. The present invention is directed to solving the technical problem of compensation of the overturning reactive moment on the cab of a uniaxial vehicle without connecting additional supports.

Достигаемый при этом технический эффект заключается в повышении эксплуатационных свойств одноосного вездехода и расширении его функциональных возможностей с одновременным повышением проходимости и экологичности вследствие уменьшения воздействия на почвенный слой и ландшафт в целом. The technical effect achieved in this case consists in increasing the operational properties of the uniaxial all-terrain vehicle and expanding its functional capabilities with a simultaneous increase in cross-country ability and environmental friendliness due to a decrease in the impact on the soil layer and the landscape as a whole.

Указанный технический эффект достигается тем, что в одноосном вездеходе, содержащем ведущий мост с межосевым вариатором, кинематически связанным с полуосями, несущими колесные движители, несущее основание, на котором смонтирована обитаемая кабина с органами управления и в полости которого - моторный отсек с двигателем, редуктором, трансмиссией привода межосевого вариатора, а так же механизм отбора мощности, несущее основание, на котором смонтирована кабина, выполнено отдельным от ведущего моста и снабжено опорными и направляющими плоскостями на своих продольных несущих балках, а на концах картера ведущего моста смонтированы опорные и направляющие ролики, расположенные на опорных и направляющих плоскостях основания для обеспечения возможности продольного перемещения последнего относительно ведущего моста с помощью специального привода, моторный отсек и кабина установлены по равные стороны от ведущего моста с формированием центра тяжести вездехода, в статическом положении расположенного под осью вращения колесных движителей, а специальный привод перемещения основания относительно ведущего моста выполнен в виде механизма отбора мощности, соединенного с исполнительным механизмом, входное звено которого связано с картером моста, а выходное с основанием для перемещения последнего относительно моста в ту сторону и с таким ускорением, чтобы возникающие в результате этого перемещения вращательные моменты на основании были направлены навстречу реактивному моменту от движителей. The indicated technical effect is achieved by the fact that in a uniaxial all-terrain vehicle containing a drive axle with an interaxle variator kinematically connected to the axle shafts carrying the wheel propulsors, the bearing base on which the inhabited cabin with controls is mounted and in the cavity of which is the engine compartment with an engine, gearbox, transmission of the interaxial variator drive, as well as a power take-off mechanism that carries the base on which the cab is mounted, is made separate from the drive axle and is equipped with support and guide rails rests on its longitudinal bearing beams, and on the ends of the drive axle housing mounted support and guide rollers located on the support and guide planes of the base to allow longitudinal movement of the latter relative to the drive axle using a special drive, the engine compartment and the cab are installed on equal sides from the lead the bridge with the formation of the center of gravity of the all-terrain vehicle, in a static position located under the axis of rotation of the wheel propellers, and a special drive for moving relative to the drive axle is made in the form of a power take-off mechanism connected to an actuator, the input link of which is connected to the crankcase of the bridge, and the output link with the base for moving the latter relative to the bridge in that direction and with such acceleration so that the torques resulting from this movement base were directed towards the reactive moment from the propulsors.

Настоящее изобретение поясняется рисунком, на котором на четырех фигурах схематически изображен один из возможных вариантов компоновки элементов конструкции одноосного вездехода, который наглядно демонстрирует возможность достижения указанной совокупностью признаков требуемого технического эффекта. The present invention is illustrated in the figure, in which the four figures schematically depict one of the possible layout of structural elements of a uniaxial all-terrain vehicle, which clearly demonstrates the possibility of achieving the specified set of features of the desired technical effect.

На фиг. 1 вид сбоку на одноосный вездеход. На фиг. 2 вид спереди на фиг. 1 с частичным поперечным разрезом по оси вращения колесных движителей. На фиг. 3 вид сверху на фиг. 1 с частичным продольным разрезом по оси вращения колесных движителей. На фиг. 4 одноосный вездеход в аксонометрическом изображении. Одноосный вездеход содержит:
1 колеса-движители; 2 основание и обитаемый отсек кабины; 3 - глушитель двигателя; 4 полуось колеса-движителя; 5 опорные и направляющие ролики; 6 опорные и направляющие плоскости несущей балки; 7 двигатель и трансмиссия; 8 механизм отбора мощности с исполнительным механизмом; 9 - кресло водителя; 10 картер балки ведущего моста.In FIG. 1 side view of a single-axle all-terrain vehicle. In FIG. 2 is a front view of FIG. 1 with a partial cross section along the axis of rotation of the wheel propulsors. In FIG. 3 is a top view of FIG. 1 with a partial longitudinal section along the axis of rotation of the wheel propulsors. In FIG. 4 monoaxial all-terrain vehicle in a perspective view. The uniaxial all-terrain vehicle contains:
1 wheel movers; 2 base and inhabited compartment of a cabin; 3 - engine muffler; 4 semiaxis of a wheel mover; 5 support and guide rollers; 6 supporting and guide planes of the supporting beam; 7 engine and transmission; 8 power take-off with an actuator; 9 - driver's seat; 10 crankcase beam drive axle.

Особенностью предлагаемой конструкции вездехода является выполнение основания машины с обитаемой кабиной и моторным отсеком отдельной от ведущего моста, с которым основание связано лишь кинематически и относительно которого оно может перемещаться под действием специального привода при изменениях моментов на движителях. Конкретная реализация механизма привода не является существенной, так как может быть использовано любое соответствующее типу трансмиссии известное устройство из категории механизмов по преобразованию движения. A feature of the proposed design of the all-terrain vehicle is the implementation of the base of the machine with an inhabited cab and engine compartment separate from the drive axle, to which the base is only kinematically connected and relative to which it can be moved under the action of a special drive with changing moments on the propulsors. The specific implementation of the drive mechanism is not essential, as any known device from the category of motion conversion mechanisms can be used.

Работает вездеход следующим образом. Развиваемый двигателем 7 момент передается трансмиссией (механической, электромеханической, гидравлической или пневматической) через межосевой вариатор на полуоси 4 и приводит в движение колеса движители. При этом реактивный момент начинает отклонять основание маятниковым образом относительно оси вращения колес движителей, а механизм отбора мощности 8, соответствующий типу трансмиссии (механический вариатор, гидро- или пневматический кран-регулятор или электрический мост-регулятор) передает приводу на картер ведущего моста часть сообщаемого межосевому вариатору момента и смещает основание относительно моста, что приводит к развитию действующих на основание моментов, направленных навстречу реактивному моменту, отклоняющему основание с кабиной и моторным отсеком. В результате маятниковое отклонение основания оказывается подавленным и основание принимает стационарное положение с некоторым смещением относительно оси колес-движителей и отклонением от горизонтального положения в соответствии с величиной и направлением момента, приложенного к колесам-движителям. При этом вся мощность двигателя направляется на преодоление сопротивления движению и ускорение вездехода. The all-terrain vehicle works as follows. The moment developed by the engine 7 is transmitted by the transmission (mechanical, electromechanical, hydraulic or pneumatic) through the interaxle variator on the axle shaft 4 and sets the wheels in motion. In this case, the reactive moment begins to deflect the base in a pendulum manner relative to the axis of rotation of the wheels of the propellers, and the power take-off mechanism 8, corresponding to the type of transmission (mechanical variator, hydraulic or pneumatic crane-regulator or electric bridge-regulator) transfers to the drive on the drive axle case a part of the inter-axle the variator of the moment and displaces the base relative to the bridge, which leads to the development of the moments acting on the base, directed towards the reactive moment deflecting the base with cab and engine compartment. As a result, the pendulum deviation of the base is suppressed and the base assumes a stationary position with some displacement relative to the axis of the mover wheels and a deviation from the horizontal position in accordance with the magnitude and direction of the moment applied to the mover wheels. In this case, all engine power is directed to overcome the resistance to movement and accelerate the all-terrain vehicle.

Изменение направления движения вездехода осуществляется перераспределением с помощью органов управления моментов на плечах межосевого вариатора аналогично повороту на гусеничных транспортных средствах. При этом развиваемый двигателем момент создает в зоне контакта колес с грунтом силы, направленные строго перпендикулярно оси вращения колес, что минимизирует энергозатраты на поворот и воздействие движителей на грунт. Соответственно улучшаются проходимость и управляемость вездехода. Changing the direction of movement of the all-terrain vehicle is carried out by redistributing, using the controls, the moments on the shoulders of the interaxle variator, similarly to turning on tracked vehicles. At the same time, the moment developed by the engine creates forces in the zone of contact of the wheels with the soil that are directed strictly perpendicular to the axis of rotation of the wheels, which minimizes the energy consumption for turning and the effect of propulsors on the soil. Correspondingly improves the cross-country ability and handling of the all-terrain vehicle.

Замена колес на пневматические катки большого объема превращает вездеход в амфибию, способную смещением центра тяжести вездехода к центру приложения выталкивающей силы катков поддерживать устойчивость при значительном волнении. Replacing the wheels with high-volume pneumatic rollers turns the all-terrain vehicle into an amphibian, capable of shifting the center of gravity of the all-terrain vehicle to the center of application of the buoyancy force of the rollers to maintain stability with significant excitement.

Claims

A single-axle all-terrain vehicle containing a drive axle with an interaxle variator kinematically connected to the axle shafts carrying wheel propulsors, a base on which a cabin with a habitable compartment with controls is mounted, in the cavity of which a motor compartment with an engine, gearbox, transmission of an interaxle variator drive, and power take-off mechanism, characterized in that the bearing base on which the cab is mounted is made separate from the drive axle and is provided with supporting and guide planes on its longitudinal supporting beams, and at the ends of the drive axle housing mounted support and guide rollers located on the support and guide planes of the base to allow longitudinal movement of the latter relative to the drive axle using a separate drive, the engine compartment and the cab are mounted on the supporting beams of the base on opposite sides bridge with the formation of the center of gravity of the all-terrain vehicle, in a static position located under the axis of rotation of the wheel movers, while the drive moves the base relative tionary axle is designed as a power take-off mechanism coupled to the actuator, whose input member is connected with the axle casing and the output to the base for moving the latter relative to the drive axle.