RU2340470C1

RU2340470C1 - Motor-car with inertia propulsion device

Info

Publication number: RU2340470C1
Application number: RU2007117089/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Григорчук (RU); Владимир Степанович Григорчук
Original assignee: Владимир Степанович Григорчук
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2008-12-10

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: motor-car contains body, three-wheel running gear with independent torsion-bar wheel suspensions and hydraulic shock-absorbers, engine with clutch coupling located in rear part of body, inertia propulsion device, control linkages. Inertia propulsion device contains casing in which following units are located: inertia propulsion device for forward motion, inertia propulsion device for backward motion and striker clutch. The striker clutch connects shaft of inertia propulsion device with inertia mechanism of forward or backward motion. Inertia mechanisms are similar in their design. Each one of them contains shaft on which yoke is fixed with four gears with balance weights. Balance weights are mounted on axes and engage with fixed gear attached to front or rear cover. Both inertia mechanisms are turned in horizontal plane relative to each other fro 180 degrees, and in each yoke each subsequent balance weight of gears is shifted relative to previous balance weight for 90 degrees.

EFFECT: design simplification and motor-car technical characteristics improvement.

11 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в качестве транспортного средства.The present invention relates to the field of transport and can be used as a vehicle.

Известен автомобиль ЗАЗ-968 "Запорожец" (4×2), содержащий двухдверный кузов с багажником в передней части, переднюю ходовую часть с независимой рычажно-торсионной подвеской, заднюю ходовую часть с независимой пружинной подвеской, двигатель, коробку передач, задний мост, выполненные в одном корпусе и расположенные в задней части кузова, механизмы управления. Собственная масса 790 кг. Полная масса 1110 кг. Количество мест 4. Мощность двигателя 40 л.с. при 4200-4400 об/мин. Максимальная скорость 116 км/час. Расход топлива 5,9 л на 100 км при скорости 30-40 км/час. Тормозной путь при скорости движения 50 км/час 16 м.The well-known car ZAZ-968 "Zaporozhets" (4 × 2), containing a two-door body with a luggage carrier in front, a front chassis with an independent linkage and torsion bar suspension, a rear chassis with an independent spring suspension, an engine, a gearbox, a rear axle, are made in one case and located in the rear of the body, control mechanisms. Net weight 790 kg. Gross weight is 1110 kg. Number of seats 4. Engine power 40 hp at 4200-4400 rpm. The maximum speed is 116 km / h. Fuel consumption of 5.9 liters per 100 km at a speed of 30-40 km / h. Braking distance at a speed of 50 km / h 16 m.

/Краткий автомобильный справочник, НИИАТ, 8 изд. М.: Транспорт, с.33-36/./ Brief automobile reference book, NIIAT, 8th ed. M .: Transport, p. 33-36 /.

Недостатками известного автомобиля ЗАЗ-968 "Запорожец" являются сложность конструкции, недостаточная маневренность, большой тормозной путь.The disadvantages of the famous car ZAZ-968 "Zaporozhets" are the design complexity, lack of maneuverability, large braking distance.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией автомобиля.These shortcomings are due to the design of the car.

Известен также автомобиль повышенной проходимости ЛуАЗ-969А, (4×4), содержащий двухдверный полунесущий кузов с задним открывающимся бортом и мягким верхом, ходовую часть с передней и задней независимыми торсионными подвесками и гидравлическими амортизаторами, колесными редукторами, двигатель, коробка передач, ведущий передний мост, выполненные в одном корпусе, редуктор заднего моста, механизмы управления. Собственная масса 950 кг. Полная масса 1350 кг. Максимальная скорость 85 км/час. Мощность двигателя 39 л.с. при 4100-4300 об/мин. Расход топлива при скорости 40 км/час 10 л на 100 км. /Там же, с.66-70./Also known is an all-terrain vehicle LuAZ-969A, (4 × 4), containing a two-door semi-carrying body with a rear opening side and a soft top, a chassis with front and rear independent torsion bar suspensions and hydraulic shock absorbers, wheel gearboxes, an engine, a gearbox, and a front driving gear a bridge made in one housing, a rear axle gearbox, control mechanisms. Net weight 950 kg. Gross weight 1350 kg. The maximum speed is 85 km / h. Engine power 39 hp at 4100-4300 rpm. Fuel consumption at a speed of 40 km / h 10 l per 100 km. / Ibid., Pp. 66-70. /

Известный автомобиль ЛуАЗ-969А, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.The well-known car LuAZ-969A, as the closest in technical essence and achieved useful result, is taken as a prototype.

Недостатками известного автомобиля ЛуАЗ-969А, принятого за прототип, являются сложность конструкции, недостаточная мощность двигателя, недостаточная проходимость, плохая маневренность, большой расход топлива.The disadvantages of the famous car LuAZ-969A, adopted for the prototype, are the design complexity, insufficient engine power, insufficient cross-country ability, poor maneuverability, high fuel consumption.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции и повышение эксплуатационных качеств автомобиля.The aim of the present invention is to simplify the design and improve the performance of the car.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что коробка передач, передний мост, редуктор заднего моста, колесные редукторы заменены инерционным движителем, закрепленным в задней части кузова, вал которого соединен с ведомым валом муфты оцепления, содержащим корпус, закрытый передней и задней крышками, внутри которого размещены одинаковые по конструкции инерционный механизм переднего хода, инерционный механизм заднего хода, развернутые в горизонтальной плоскости относительно друг друга на 180 градусов, векторы действия инерционных сил которых направлены навстречу друг другу, и муфта переключения переднего и заднего хода, причем первый конец ведущего вала пропущен в отверстие задней крышки, а второй конец вставлен в торец переднего ведомого вала, второй конец которого вставлен в подшипник передней крышки, кроме того, задний ведомый пустотелый вал надет на ведущий вал, имеющий в передней части паз, в который входит зуб каретки, установленной с возможностью перемещения по ведущему валу и имеющей по бокам втулки с внутренними зубчатыми венцами, входящими в зацепление то с одной, то с другой цилиндрическими шестернями, одна из которых закреплена на переднем ведомом валу, а другая - на заднем ведомом пустотелом валу, причем каретка через вилку, закрепленную на валу, связана с ручкой управления передним и задним ходом, кроме того, на переднем ведомом валу и заднем ведомом пустотелом валу закреплены крестовины, на четырех концах каждой из которых установлены, свободно сидящие на осях, зубчатые шестерни с дебалансами, входящие в зацепление соответственно с передней неподвижной шестерней, прикрепленной к передней крышке корпуса, и с задней неподвижной шестерней, прикрепленной к задней крышке корпуса, причем у четырех шестерен в каждой крестовине каждый последующий дебаланс смещен относительно предыдущего дебаланса на 90 градусов, передним колесом с торсионной подвеской и масляным амортизатором, которое кинематически связано с рулевым механизмом.The specified purpose according to the invention is ensured by the fact that the gearbox, front axle, rear axle gearbox, wheel gearboxes are replaced by an inertial propulsion device mounted in the rear of the body, the shaft of which is connected to the driven shaft of the clutch containing a housing closed by the front and rear covers, inside of which the inertial forward gear identical in construction, the inertial reverse gear, 180 degrees unfolded in the horizontal plane relative to each other, and the inertial action vectors are placed forces of which are directed towards each other, and a forward and reverse gear clutch, the first end of the drive shaft passing through the hole of the rear cover, and the second end inserted into the end of the front driven shaft, the second end of which is inserted into the bearing of the front cover, in addition, the rear the driven hollow shaft is worn on a drive shaft having a groove in the front part that includes a tooth of a carriage mounted for movement along the drive shaft and having bushings on the sides with internal gear rims included in the bushing gears with one or another cylindrical gears, one of which is fixed on the front driven shaft and the other on the rear driven hollow shaft, and the carriage is connected to the forward and reverse control handle through a fork fixed to the shaft, in addition, On the front driven shaft and the rear driven hollow shaft, crosses are fixed, on the four ends of each of which are mounted, freely sitting on the axes, gears with unbalances that engage respectively with the front stationary gear, attached to the front housing cover, and with a fixed rear gear attached to the rear housing cover, with four gears in each crosspiece each subsequent unbalance is offset 90 degrees from the previous unbalance, with a front wheel with torsion bar suspension and an oil shock absorber, which is kinematically connected to the steering mechanism .

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид автомобиля с инерционным движителем, на фигуре 2 - вид на силовую установку снизу, на фигуре 3 - общий вид инерционного движителя, на фигуре 4 - расположение деталей и узлов инерционного движителя внутри корпуса, на фигуре 5 - общий вид инерционного механизма переднего хода, на фигуре 6 - вид слева на инерционный механизм переднего хода, на фигуре 7 - развертка боковой поверхности неподвижной шестерни и расположение дебалансов относительно друг друга, на фигуре 8 - траектория движения дебаланса при движении шестерни крестовины по зубьям неподвижной шестерни и создание тяги в продольном направлении, на фигуре 9 - схема сил инерции, действующих на шестерни и дебалансы в поперечном направлении, на фигуре 10 - кинематическая схема инерционного движителя, на фигуре 11 - схема сил инерции, действующих за единицу времени при движении дебалансов.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a car with an inertial propulsion device, Figure 2 is a view of the power plant from below, Figure 3 is a general view of an inertial propulsion device, Figure 4 is an arrangement of parts and components of an inertial propulsion device inside a body, figure 5 is a General view of the inertial forward gear, figure 6 is a left view of the inertial forward gear, figure 7 is a scan of the side surface of the stationary gear and the location of the unbalances relative to each other, in figure 8 - tray the torus of the unbalance movement when moving the gears of the spider along the teeth of the stationary gear and creating traction in the longitudinal direction, in Fig. 9 is a diagram of the inertia forces acting on the gears and unbalances in the transverse direction, in Fig. 10 is a kinematic diagram of the inertial propulsion, in Fig. 11 is a diagram of the forces inertia acting per unit time during the movement of unbalances.

Предлагаемый автомобиль содержит двухдверный двухместный кузов 1, к которому посредством независимой торсионной подвески с гидравлическими амортизаторами прикреплены задние колеса 2, 3 и переднее колесо 4, которое кинематически связано с рулевым механизмом. В задней части автомобиля закреплен двигатель 5, который соединен с ведущим валом муфты сцепления 6, ведомый вал которой через соединительную муфту 7 соединен с ведущим валом инерционного движителя 8. Он содержит корпус 9, закрытый передней 10 и задней 11 крышками. Сбоку на корпусе расположена ручка переключения 12, закрепленная на валу 13, имеющем вилку 14, входящую в круговой паз каретки 15. Ручка переключения имеет три положения: нейтральное (Н), передний ход (Пх) и задний ход (Зх). Внутри корпуса расположены, одинаковые по конструкции, инерционный механизм переднего хода 16, инерционный механизм заднего хода 17, развернутые относительно друг друга в горизонтальной плоскости на 180 градусов, векторы действия инерционных сил которых направлены навстречу друг другу, и соединительная муфта 18. Ведущий вал 19, установленный в подшипнике задней крышки, имеет на переднем конце паз 20, в который входит зуб каретки, установленной с возможностью продольного перемещения и имеющей по бокам внутренние зубчатые венцы. Передний конец ведущего вала вставлен в торец переднего ведомого вала 21, на котором закреплена цилиндрическая шестерня 22 с наружным зубчатым венцом, который взаимодействует с передним внутренним зубчатым венцом каретки. Задний ведомый пустотелый вал 23, на котором закреплена цилиндрическая шестерня 24, взаимодействующая с задним внутренним зубчатым венцом каретки, надет на ведущий вал. Оба инерционных механизма содержат неподвижные шестерни 25, 26. У инерционного механизма заднего хода неподвижная шестерня привернута к передней крышке, а у инерционного механизма переднего хода неподвижная шестерня привернута к задней крышке. На торцевых частях неподвижные шестерни имеют зубчатые венцы, а в центре отверстия. У инерционного механизма заднего хода через отверстие в неподвижной шестерне пропущен передний ведомый вал, на котором закреплена крестовина 27, на четырех концах которой установлены с возможностью свободного вращения зубчатые шестерни 28, 29, 30, 31, каждая из которых имеет по одному дебалансу 32, 33, 34, 35. Через отверстие в неподвижной шестерне инерционного механизма переднего хода пропущены ведущий вал и надетый на него задний ведомый пустотелый вал, на котором закреплена крестовина 36, на четырех концах которой установлены с возможностью свободного вращения зубчатые шестерни 37, 38, 39, 40, каждая из которых имеет по одному дебалансу 41, 42, 43, 44. В каждой крестовине шестерни установлены таким образом, что каждый последующий дебаланс смещен относительно предыдущего дебаланса на 90 градусов.The proposed car contains a two-door double body 1, to which, through an independent torsion bar with hydraulic shock absorbers, the rear wheels 2, 3 and the front wheel 4, which are kinematically connected with the steering mechanism, are attached. An engine 5 is fixed at the rear of the vehicle, which is connected to the drive shaft of the clutch 6, the driven shaft of which is connected via the connection sleeve 7 to the drive shaft of the inertial propulsion device 8. It contains a housing 9 closed by the front 10 and rear 11 covers. On the side of the housing is a shift knob 12, mounted on a shaft 13 having a fork 14 that fits into the circumferential groove of the carriage 15. The shift knob has three positions: neutral (H), forward (Px) and reverse (Zx). The inertial forward gear 16, the inertial reverse gear 17, which are 180 degrees apart from each other in the horizontal plane, the action vectors of the inertial forces of which are directed towards each other, and the coupling 18. The drive shaft 19 installed in the bearing of the rear cover, has a groove 20 at the front end, which includes the tooth of the carriage, mounted with the possibility of longitudinal movement and having internal gear rims on the sides. The front end of the drive shaft is inserted into the end face of the front driven shaft 21, on which the spur gear 22 is fixed with an external gear ring, which interacts with the front internal gear ring of the carriage. The rear driven hollow shaft 23, on which the spur gear 24 is fixed, interacting with the rear internal gear ring of the carriage, is worn on the drive shaft. Both inertial mechanisms contain fixed gears 25, 26. For the inertial reverse gear, the fixed gear is screwed to the front cover, and for the inertial forward gear, the fixed gear is screwed to the rear cover. At the end parts, the fixed gears have gear rims, and in the center of the hole. In the inertial reverse gear through the hole in the fixed gear, the front driven shaft is passed, on which the crosspiece 27 is fixed, the four gears 28, 29, 30, 31, each of which has one unbalance 32, 33, are mounted with free rotation , 34, 35. Through the hole in the fixed gear of the inertial forward gear, the drive shaft and the rear driven hollow shaft, mounted on it, are mounted on which the crosspiece 36 is fixed, with four loose ends installed on it -stand rotating toothed gears 37, 38, 39, 40, each of which has one eccentric weight 41, 42, 43, 44. Each spider gears mounted so that each subsequent imbalance is offset relative to the previous unbalance 90 degrees.

Работа автомобиля с инерционным движителемInertia Propulsion Vehicle Operation

После осмотра автомобиля производится запуск и прогрев двигателя 5. Для движения автомобиля вперед необходимо выключить муфту оцепления 6, передвинуть ручку переключения 12 в положение "Пх", а затем плавно включить муфту сцепления 6 и увеличить частоту вращения вала двигателя 5, нажимая на педаль акселератора. Автомобиль начнет движение вперед. При этом вал двигателя 5 соединится с валом 19 инерционного движителя. Вращающийся момент от двигателя станет передаваться на ведущий вал 19 и каретку 15, внутренний зубчатый венец которой войдет в зацепление с зубчатой шестерней 24 и приведет ее во вращение, а вместе с ней и задний ведомый пустотелый вал 23 и крестовину 36 с шестернями 37, 38, 39, 40 и дебалансами 41, 42, 43, 44. В этом случае указанные зубчатые шестерни станут вращаться вокруг своих осей и обкатываться по зубьям неподвижной шестерни 26, а дебалансы 41, 42, 43, 44 станут двигаться по криволинейным траекториям радиуса R, как показано на фигуре 8. Возникающие при этом составляющие сил инерции Fи каждого дебаланса станут суммироваться и вектор этих сил будет направлен вдоль продольной оси инерционного движителя в направлении передней крышки 10. Одновременно составляющие сил инерции Fи1 и Fи2 будут действовать на шестерни 37, 38, 39, 40, 28, 29, 30, 31 и дебалансы 32, 33, 34, 35, 41, 42, 43, 44 в поперечном направлении, уравновешивая друг друга, как показано на фигуре 9. Вместе о тем каждый из дебалансов в разное время станет находиться в крайних точках своей траектории и останавливаться в них на некоторое время. В каждой из этих точек будет действовать сила инерции Fи1, направленная вдоль продольной оси корпуса инерционного движителя в сторону противоположную действию остальных составляющих сил инерции. Из схемы на фигуре 11 видно, что при перемещении дебалансов по своим траекториям за время t в каждый отдельный момент (ограничен двумя тонкими вертикальными линиями) из четырех дебалансов только один и то не всегда может находиться в крайних точках, а создаваемая им сила инерции Fи1 будет уравновешиваться составляющими сил инерции Fи других дебалансов, которые превосходят ее в несколько раз. Таким образом при вращении ведущего вала 19 на корпус 9 инерционного движителя и кузов 1 автомобиля будет действовать равнодействующая сил инерции Fир, направленная вдоль продольной оси автомобиля, приложенная к кузову и приводящая автомобиль в движение. Для движения задним ходом необходимо отключить муфту оцепления 6 и повернуть ручку переключения 12 в положение "Зх", а затем включить муфту оцепления 6. Инерционный механизм переднего хода 16 отключится, а инерционный механизм заднего хода 17 включится. Каретка 15 своим внутренним зубчатым венцом войдет в зацепление с зубьями шестерни 22. Передний ведомый вал 21 станет вращаться, а вместе с ним и крестовина 27, шестерни 28, 29, 30, 31 с дебалансами 32, 33, 34, 35 и все повторится, как было описано выше. Разница только в том, что составляющие сил инерции, образованные вращением несбалансированных масс, будут действовать в противоположном направлении от передней крышки 10 корпуса 9 в сторону задней крышки 11. Автомобиль станет двигаться задним ходом. Изменение направления тяги инерционного движителя во время движения может быть использовано для торможения, особенно при езде на скользких и горных дорогах. Во всех случаях при переключении инерционных механизмов необходимо отключать муфту сцепления. При трогании с места инерционный механизм должен развивать максимальное усилие, а при установившемся движении усилие может быть уменьшено до необходимого уровня. Величина инерционной силы обоих движителей может изменяться путем изменения частоты вращения вала двигателя 5. На стоянке ручка переключения 12 устанавливается в нейтральное положение "Н".After inspecting the vehicle, engine 5 is started and warmed up. To move the vehicle forward, turn off the clutch 6, move the shift knob 12 to the "Px" position, then smoothly engage the clutch 6 and increase the speed of the engine shaft 5 by depressing the accelerator pedal. The car will start moving forward. When this shaft of the engine 5 is connected to the shaft 19 of the inertial propulsion. The torque from the engine will be transmitted to the drive shaft 19 and the carriage 15, the inner gear ring of which will engage with the gear gear 24 and cause it to rotate, and with it the rear driven hollow shaft 23 and the spider 36 with gears 37, 38, 39, 40 and unbalances 41, 42, 43, 44. In this case, these gears will rotate around their axes and run around the teeth of the stationary gear 26, and the unbalances 41, 42, 43, 44 will begin to move along curved paths of radius R, as shown in figure 8. Arising with the components of the inertia forces Fi and each unbalance will be summed up and the vector of these forces will be directed along the longitudinal axis of the inertial propulsion towards the front cover 10. At the same time, the components of the inertia forces Fi1 and Fi2 will act on gears 37, 38, 39, 40, 28, 29, 30, 31 and unbalances 32, 33, 34, 35, 41, 42, 43, 44 in the transverse direction, balancing each other, as shown in figure 9. At the same time, each of the unbalances at different times will be at the extreme points of its trajectory and stop in them for a while. At each of these points, the inertia force F1 will act, directed along the longitudinal axis of the body of the inertial propulsion device in the direction opposite to the action of the other components of the inertia forces. From the diagram in figure 11 it can be seen that when the unbalances move along their trajectories during time t at each separate moment (limited by two thin vertical lines) of the four unbalances, only one can not always be at the extreme points, and the inertia force created by it will be F1 to balance the components of inertia forces F and other unbalances, which exceed it several times. Thus, when the drive shaft 19 is rotated, the resultant inertia forces Фр, directed along the longitudinal axis of the vehicle, applied to the body and set the vehicle in motion, will act on the body 9 of the inertial propulsion unit and the car body 1. For reversing, it is necessary to disconnect the clutch 6 and turn the shift knob 12 to the "Zx" position, and then turn on the clutch 6. The inertial forward gear 16 will turn off and the inertial reverse gear 17 will turn on. The carriage 15 with its internal gear rim will mesh with the teeth of gear 22. The front driven shaft 21 will begin to rotate, and with it the crosspiece 27, gears 28, 29, 30, 31 with unbalances 32, 33, 34, 35 and everything will repeat, as described above. The only difference is that the components of inertia generated by the rotation of the unbalanced masses will act in the opposite direction from the front cover 10 of the housing 9 towards the rear cover 11. The car will begin to reverse. Changing the direction of traction of the inertial propulsion device during movement can be used for braking, especially when driving on slippery and mountain roads. In all cases, when switching inertial mechanisms, it is necessary to disconnect the clutch. When starting off, the inertial mechanism should develop maximum force, and with steady motion, the force can be reduced to the required level. The magnitude of the inertial force of both propulsors can be changed by changing the speed of the motor shaft 5. In the parking lot, the shift knob 12 is set to the neutral position "N".

Предлагаемый автомобиль может быть использован для небольших туристических поездок, для поездки на дачу, на рыбалку, а также в черте города.The proposed car can be used for small tourist trips, for trips to the cottage, for fishing, as well as in the city.

Положительный эффект - более высокая проходимость из-за того, что сила тяги приложена к кузову, а не осям колес, исключена пробуксовка колес, меньший расход топлива из-за уменьшения трения, более высокая маневренность, более высокая безопасность из-за уменьшения тормозного пути.The positive effect is a higher passability due to the fact that the traction force is applied to the body, and not to the axles of the wheels, wheel slippage is excluded, lower fuel consumption due to reduced friction, higher maneuverability, higher safety due to reduced braking distance.

Claims

An inertial propulsion vehicle comprising a two-door body, rear wheels with independent torsion bar suspension and hydraulic shock absorbers, a front steered wheel with torsion bar suspension and hydraulic shock absorber, an engine mounted in the rear of the body, a clutch, the drive shaft of which is connected to the motor shaft, control mechanisms characterized in that the drive shaft of the inertial propulsion device mounted in the rear of the body is connected to the driven shaft of the clutch, wherein the inertia propulsion system neighs the front and rear covers, inside which are placed the same inertial forward gear, inertial reverse gear rotated in a horizontal plane relative to each other by 180 °, the action vectors of the inertial forces of which are directed towards each other, and the front clutch and reverse, and the first end of the drive shaft of the inertial propulsion device is passed into the hole of the rear cover, and the second end is inserted into the end face of the front driven shaft of the inertia drive device, the second end of which is inserted into the bearing of the front cover, in addition, the rear driven hollow shaft of the inertial propulsion device is worn on the drive shaft of the inertial propulsion device, having a groove in the front part that includes a tooth of the carriage mounted to move along the drive shaft of the inertial propulsion device and having sides bushings with internal gears engaging with either one or the other cylindrical gears, one of which is mounted on the front driven shaft of the inertial propeller, and the other on the rear by the hollow shaft of the inertial propulsion device, and the carriage is connected via a fork fixed to the shaft to the forward and reverse gear control knob attached to the same shaft, in addition, crosses are fixed to the front driven shaft of the inertial propulsion and the rear driven hollow shaft of the inertial propulsion the four ends of each of which are installed gears with unbalances that are freely sitting on the axes, which engage with the front stationary gear attached to the front cover of the housing, respectively, and rear fixed gear attached to the back cover of the housing, with four gears in each crosspiece, each subsequent unbalance is offset from the previous unbalance by 90 °.