RU2621530C2

RU2621530C2 - Wheeled running gear

Info

Publication number: RU2621530C2
Application number: RU2015148482A
Authority: RU
Inventors: Григорий Яковлевич Шлеппер
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Интеллектуальная механика"
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-06-06
Also published as: RU2015148482A

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: wheeled running gear consists of the platform, equipped with the wheels and the wheel drives. The wheels are made in the form of the ellipse. One ellipsoid wheels are installed on the levers, pivotally connected to the platform through the axis, passing in the middle between the wheels axes, installed on the lever. Other ellipsoid wheels are mounted on levers, pivotally connected to the lever. The ellipsoid wheels, installed on the levers and arms, located mutually perpendicular with the larger axes to each other, and its rotation is synchronized. The axes of ellipsoid wheels, installed on the arms, extend beyond the platform sizes. The possibility of the lever and the arm free rotation on the axes in the vertical plane is limited.

EFFECT: expansion of the wheeled running gear technical capabilities.

9 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспорте в качестве колесного движителя для вездехода.The invention relates to mechanical engineering and can be used in transport as a wheel mover for an all-terrain vehicle.

Известен колесный привод, описанный на сайте (http://alternathistory.org.ua/node/7781). Платформа снабжена 4-мя колесными блоками - движителями, каждый из которых состоит из трех миниатюрных пневмокатков с шестеренным приводом, размещенных на концах радиальных кронштейнов, вращающихся на центральной оси. В зависимости от положения движителей вездеход может двигаться на 4, 6 или 8 катках со скоростью до 32 км/ч, а при включении привода кронштейнов катки накатываются на препятствия сверху, имитируя процесс перешагивания через них.Known wheel drive, described on the website (http://alternathistory.org.ua/node/7781). The platform is equipped with 4 wheel blocks - propulsors, each of which consists of three miniature pneumatic rollers with a gear drive, located at the ends of radial brackets rotating on a central axis. Depending on the position of the movers, the all-terrain vehicle can move on 4, 6 or 8 rollers with a speed of up to 32 km / h, and when the drive of the brackets is turned on, the rollers roll onto obstacles from above, simulating the process of stepping over them.

Недостатком данной конструкции является то, что не все колеса контактируют с грунтом и, соответственно, не участвуют в движении транспорта постоянно, а только при преодолении больших препятствий, при этом крутящий момент передается на них постоянно. В результате контакт с грунтом, который мог бы быть более эффективным, снижается, так как минимум одно колесо находится в верхнем положении. Кроме этого, при включении привода кронштейнов имитируется процесс перешагивания через препятствие для получения высокой проходимости, и при этом производится подъем центра тяжести платформы еще до момента наезда на препятствие, что является энергетически затратным. Так как платформа колесного привода выступает за блоки движителей, то преодоление препятствий с большим углом проблематично - первой с препятствием будет взаимодействовать платформа колесного движителя. Такое расположение колес вокруг оси вращения ограничивает их применение по габаритам, невозможно использовать колеса большего диаметра. Если же установить колесо на вал вращения кронштейнов диаметром, равным отрезку, проходящему от центра вала привода вращения кронштейнов до центра вращения колеса на кронштейне, плюс радиус этого колеса, то такое колесо при тех же оборотах, что колеса кронштейна, будет обладать большей скоростью, но меньшей проходимостью. Таким образом, в целях увеличения скорости перемещения колесного привода необходимо увеличить радиус колеса до размеров, равных отрезку, проходящему от центра вала привода вращения кронштейнов до центра вращения колеса на кронштейне, плюс радиус этого колеса. При этом обязательно сохранить уровень проходимости колесного привода, как у описанного выше аналога. Понятно, что высота препятствия для колеса не может превышать его радиус, а значит, выигрывая в скорости, потеряем в проходимости. То есть данный аналог превосходит колесный движитель в проходимости, но уступает ему в скорости.The disadvantage of this design is that not all wheels are in contact with the ground and, accordingly, do not participate in the movement of transport constantly, but only when overcoming large obstacles, while torque is transmitted to them constantly. As a result, contact with the ground, which could be more effective, is reduced, since at least one wheel is in the upper position. In addition, when the brackets drive is turned on, the process of stepping over an obstacle is simulated to obtain high passability, and at the same time, the center of gravity of the platform is raised even before it hits the obstacle, which is energy-intensive. Since the wheel drive platform protrudes beyond the mover blocks, overcoming obstacles with a large angle is problematic - the wheel mover platform will first interact with the obstacle. This arrangement of wheels around the axis of rotation limits their use in size, it is impossible to use wheels of larger diameter. If you install the wheel on the shaft of rotation of the brackets with a diameter equal to the segment passing from the center of the shaft of the drive of rotation of the brackets to the center of rotation of the wheel on the bracket, plus the radius of this wheel, then such a wheel at the same speed as the wheel of the bracket will have greater speed, but less cross. Thus, in order to increase the speed of movement of the wheel drive, it is necessary to increase the radius of the wheel to a size equal to the segment extending from the center of the shaft of the drive of rotation of the brackets to the center of rotation of the wheel on the bracket, plus the radius of this wheel. At the same time, it is imperative to maintain the level of cross-country ability of the wheel drive, as in the analogue described above. It is clear that the height of the obstacle for the wheel cannot exceed its radius, and therefore, winning in speed, we lose in patency. That is, this analogue surpasses the wheel mover in cross-country ability, but inferior to it in speed.

Известен автомобиль, который состоит из несущей рамы, колес и трансмиссии как совокупности механизмов и агрегатов для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля. Трансмиссия предназначена для изменения величины крутящего момента, а также для изменения направления движения. Если мы имеем переднеприводный автомобиль, то крутящий момент от мотора к колесам передается на передние колеса, если заднеприводный - то на задние колеса. Также выпускаются автомашины с четырьмя ведущими колесами.A car is known, which consists of a supporting frame, wheels and transmission as a set of mechanisms and assemblies for transmitting torque from the engine to the drive wheels of the car. The transmission is designed to change the magnitude of the torque, as well as to change the direction of movement. If we have a front-wheel drive car, then the torque from the motor to the wheels is transmitted to the front wheels, if the rear-wheel drive - then to the rear wheels. Four-wheel drive vehicles are also available.

Недостатком такой конструкции является то, что она ограничена в возможностях перемещения по пересеченной местности. Поскольку высота препятствия, которое может преодолеть круглое колесо, не может превышать его радиус. Таким образом, данный аналог имеет значительные ограничения по проходимости.The disadvantage of this design is that it is limited in its ability to move over rough terrain. Since the height of the obstacle that a round wheel can overcome cannot exceed its radius. Thus, this analogue has significant cross-country restrictions.

Техническая задача, которая вытекает из вышеизложенного, заключается в следующем: создать колесный движитель, обладающий скоростью эквивалентного колеса или его радиусу, равному отрезку, проходящему от центра вала привода вращения кронштейнов до центра вращения колеса на кронштейне, плюс радиус этого колеса, а также обладающий повышенной проходимостью, не меньшей, чем у аналога (http://alternathistorv.org.ua/node/7781).The technical problem, which follows from the foregoing, is as follows: to create a wheel propulsion device having an equivalent wheel speed or radius equal to a segment extending from the center of the rotation shaft of the brackets to the center of rotation of the wheel on the bracket, plus the radius of this wheel, as well as an increased patency not less than that of the analogue (http://alternathistorv.org.ua/node/7781).

Предлагаемым изобретением решается задача расширения технических возможностей колесного движителя и более широкого применения его на пересеченной местности и в труднопроходимых местах.The proposed invention solves the problem of expanding the technical capabilities of the wheel propulsion device and its wider use on rough terrain and in difficult places.

Для достижения этого технического результата в колесном движителе, состоящем из платформы, снабженной колесами и приводами колес, колеса той же длины окружности выполнены в виде эллипса, одни эллипсоидные колеса установлены на коромысла, шарнирно соединенные с платформой через ось, проходящую посередине между осями колес, установленных на коромысло, а другие - на рычаги, шарнирно связанные с коромыслом, причем эллипсоидные колеса, установленные на коромысла и шарнирно соединенные с ними рычаги, расположены друг к другу взаимно перпендикулярно большими осями эллипсов и их вращение синхронизировано, при этом оси эллипсоидных колес, установленных на рычаги, выходят за пределы габаритов платформы, кроме того, возможность свободного поворота коромысла и рычага на осях в вертикальной плоскости ограничена.To achieve this technical result, in a wheeled mover, consisting of a platform equipped with wheels and wheel drives, wheels of the same circumference are made in the form of an ellipse, some ellipsoidal wheels are mounted on the rocker arms pivotally connected to the platform through an axis passing in the middle between the axles of the wheels installed on the beam, and others on the levers pivotally connected to the beam, and ellipsoidal wheels mounted on the rocker arms and pivotally connected to them levers are mutually perpendicular to each other the ellipse axles are large and their rotation is synchronized, while the axes of the ellipsoid wheels mounted on the levers go beyond the platform dimensions, in addition, the possibility of free rotation of the rocker arm and lever on the axes in the vertical plane is limited.

Отличительным признаком предлагаемого колесного движителя является то, что колеса той же длины окружности выполнены в виде эллипса, одни эллипсоидные колеса установлены на коромысла, шарнирно соединенные с платформой через ось, проходящую посередине между осями колес, установленных на коромысло, а другие - на рычаги, шарнирно связанные с коромыслом, причем эллипсоидные колеса, установленные на коромысла и шарнирно соединенные с ними рычаги, расположены друг к другу взаимно перпендикулярно большими осями эллипсов и их вращение синхронизировано, при этом оси эллипсоидных колес, установленных на рычаги, выходят за пределы габаритов платформы, кроме того, возможность свободного поворота коромысла и рычага на осях в вертикальной плоскости ограничена.A distinctive feature of the proposed wheel propulsion is that the wheels of the same circumference are made in the form of an ellipse, some ellipsoidal wheels are mounted on the rocker arms pivotally connected to the platform through an axis passing in the middle between the axles of the wheels mounted on the rocker arm, and others on the levers, articulated connected with the beam, and ellipsoidal wheels mounted on the beam and pivotally connected to them levers are located to each other mutually perpendicular to the large axes of the ellipses and their rotation is synchronized th e, the axis ellipsoidal wheels mounted on levers extend beyond the dimensions of the platform, in addition, the possibility of free rotation of the rocker lever and on the axes in the vertical plane is limited.

Проведенное компьютерное моделирование показало, что предлагаемый движитель преодолевает препятствия высотой, превышающей не менее двух диаметров эквивалентного по длине окружности колеса. Такие технические характеристики значительно увеличивают возможности применения движителя в песчаных грунтах, болотистой и пересеченной местности, а также в условиях глубокого снежного покрова грунта или ледяных торосов.Computer simulations showed that the proposed propulsion device overcomes obstacles with a height exceeding at least two diameters of the wheel circumference equivalent in length. Such technical characteristics significantly increase the applicability of the mover in sandy soils, marshy and rough terrain, as well as in conditions of deep snow cover of the soil or ice hummocks.

Вариант предлагаемого колесного движителя иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-9.A variant of the proposed wheel propulsion is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-9.

На фиг. 1 - вид сбоку колесного движителя;In FIG. 1 is a side view of a wheel propulsion device;

на фиг. 2 - то же, вид сверху;in FIG. 2 - the same, top view;

на фиг. 3 - разрез по А-А;in FIG. 3 - section along aa;

на фиг. 4 - вид в изометрии;in FIG. 4 is an isometric view;

на фиг. 5-9 - фрагменты компьютерного моделирования движения колесного движителя.in FIG. 5-9 are fragments of computer simulation of the movement of a wheeled mover.

Вариант исполнения предлагаемого колесного движителя представлен в виде модели, состоящей из платформы 1, снабженной с каждой стороны шестью эллипсоидными колесами 2 и приводами колес 3. По два эллипсоидных колеса 2 установлено на коромысла 4, шарнирно соединенные с платформой через ось 5, проходящую посередине между осями эллипсоидных колес 2, установленных на коромысло 4. Другие эллипсоидные колеса 2 установлены на рычаги 6, шарнирно связанные с коромыслом 4 осью 7. Эллипсоидные колеса 2, установленные на коромысла 4 и рычаги 6, расположены друг к другу взаимно перпендикулярно большими осями, и их вращение синхронизировано. Оси эллипсоидных колес 2, установленных на рычаги 6, выходят за пределы габаритов платформы 1. Коромысла 4 и рычаги 6 имеют возможность ограниченного поворота вокруг своих осей 5 и 7.An embodiment of the proposed wheel propulsion is presented in the form of a model consisting of a platform 1, equipped on each side with six ellipsoid wheels 2 and wheel drives 3. Two ellipsoid wheels 2 are mounted on the rocker arms 4, pivotally connected to the platform through the axis 5, passing in the middle between the axles ellipsoidal wheels 2 mounted on the beam 4. Other ellipsoidal wheels 2 are mounted on levers 6 pivotally connected to the beam 4 by an axis 7. Ellipsoidal wheels 2 mounted on the rocker 4 and levers 6 are located d to each other mutually perpendicular to the large axes, and their rotation is synchronized. The axes of the ellipsoidal wheels 2 mounted on the levers 6 extend beyond the dimensions of the platform 1. The rocker arms 4 and levers 6 have the possibility of limited rotation around their axles 5 and 7.

Колесный движитель работает следующим образом. Начало движения в любую сторону осуществляется приводами 3 эллипсоидных колес 2 путем изменения направления вращения. Повороты и развороты на месте производятся за счет изменения скорости вращения правых и левых эллипсоидных колес 2 или за счет их реверса - при развороте на месте. Регулировка скорости происходит в результате изменения числа оборотов привода 3.Wheel mover works as follows. The beginning of movement in any direction is carried out by the drives 3 of the ellipsoid wheels 2 by changing the direction of rotation. Turns and turns in place are made by changing the speed of rotation of the right and left ellipsoidal wheels 2 or by reversing them when turning in place. Speed adjustment occurs as a result of changing the speed of the drive 3.

Более подробно опишем кинематику движения колесного движителя по ровной поверхности и по пересеченной местности. Для большей наглядности в описании приведены фрагменты компьютерного моделирования движения колесного движителя по пересеченной местности (фиг. 5-9).We describe in more detail the kinematics of the movement of the wheel propulsion on a flat surface and cross country. For greater clarity, the description contains fragments of computer simulation of the movement of a wheel propulsion over rough terrain (Fig. 5-9).

При движении колесного движителя платформа 1 не меняет положения своего центра тяжести. Это происходит потому, что одни эллипсоидные колеса 2 установлены на коромысла 4, которые шарнирно (ось 5) закреплены на платформе 1 с возможностью ограниченного поворота в вертикальной плоскости, а другие - на рычаги, также шарнирно (ось 7), и расположены по отношению друг к другу на коромыслах 4 и рычагах 6 так, что их большие оси эллипсов расположены друг к другу под 90 градусов и вращаются синхронно. Шарнирное (ось 7) закрепление рычага 6 на коромысле 4 позволяет эллипсоидному колесу 2, установленному на нем, легко наезжать на препятствия. При такой установке и вращении эллипсоидных колес 2 ось 5 не меняет своего положения по отношению к поверхности, по которой движется колесный движитель, и ее расстояние от этой поверхности постоянно и равно - h. В связи с этим вся платформа 1 не изменяет своего положения относительно грунта, или эти изменения сведены к минимуму.When moving a wheeled propulsion platform 1 does not change the position of its center of gravity. This is because some ellipsoidal wheels 2 are mounted on the rocker arms 4, which are pivotally (axis 5) mounted on the platform 1 with the possibility of limited rotation in the vertical plane, and others on the levers, also pivotally (axis 7), and are located in relation to each other to each other on the rocker arms 4 and levers 6 so that their large axis of the ellipses are 90 degrees to each other and rotate synchronously. The articulated (axis 7) fastening of the lever 6 on the beam 4 allows the ellipsoid wheel 2 mounted on it to easily run into obstacles. With this installation and rotation of the ellipsoidal wheels 2, the axis 5 does not change its position with respect to the surface along which the wheel mover moves, and its distance from this surface is constant and equal to - h. In this regard, the entire platform 1 does not change its position relative to the ground, or these changes are minimized.

При подходе к препятствию (фиг. 5-9) первым на него наезжает колесо 2, закрепленное на рычаге 6, оно с легкостью захватывает его благодаря своей эллипсоидной форме. При этом энергии тратится столько же, сколько и при движении на обычном колесе, так как неизменным остается положение центра тяжести платформы 1 при вращении эллипсоидных колес 2, но при этом происходит эффективный контакт с препятствием (фиг. 6-9) за счет эллипсоидной формы колеса 2. Колесный движитель, что наглядно видно на фиг. 8, 9, охватывает препятствие со всех сторон и эффективно преодолевает его. Кроме этого, при наезде на препятствие (фиг. 6, 7) не вся масса колесного движителя преодолевает его. Все происходит поэтапно, сначала заезжают эллипсоидные колеса 2, расположенные на рычагах 6, а затем последовательно остальные части колесного движителя. Сравнительный анализ обычного колеса, эквивалентного по длине окружности эллипсоидному колесу 2, показал, что при одинаковых условиях эксплуатации значительно более эффективным является эллипсоидное колесо 2, установленное вышеописанным образом. По сравнению с обычным колесным движителем предлагаемый колесный движитель более чем в два раза эффективнее при равных энергетических затратах на перемещение.When approaching the obstacle (Fig. 5-9), the wheel 2 mounted on the lever 6 first hits it, it easily captures it due to its ellipsoid shape. In this case, the same amount of energy is spent as when driving on a regular wheel, since the center of gravity of the platform 1 remains unchanged when the ellipsoid wheels 2 are rotated, but at the same time there is effective contact with the obstacle (Fig. 6-9) due to the ellipsoidal shape of the wheel 2. Wheel mover, as can be clearly seen in FIG. 8, 9, covers an obstacle from all sides and effectively overcomes it. In addition, when hitting an obstacle (Fig. 6, 7), not all the mass of the wheel propulsion overcomes it. Everything happens in stages, first the ellipsoid wheels 2, located on the levers 6, call in, and then the rest of the wheel mover in series. A comparative analysis of a conventional wheel equivalent in circumference to an ellipsoid wheel 2 showed that under the same operating conditions, an ellipsoid wheel 2 installed in the manner described above is much more efficient. Compared to a conventional wheeled propulsion device, the proposed wheeled propulsion device is more than two times more efficient with equal energy costs for moving.

Наиболее важное применение предлагаемого колесного движителя - это работа в труднопроходимых местах - песчаные, болотистые и пересеченные местности, грунты с высоким снежным покровом, ледяные торосы и т.д.The most important application of the proposed wheel propulsion is work in difficult places - sandy, marshy and rough terrain, soils with high snow cover, ice hummocks, etc.

Claims

Wheel mover, consisting of a platform equipped with wheels and wheel drives, characterized in that the wheels are made in the form of an ellipse, some ellipsoidal wheels are mounted on the rocker arms, pivotally connected to the platform through an axis passing in the middle between the axles of the wheels mounted on the beam, and others on levers pivotally connected to the beam, and ellipsoidal wheels mounted on the rocker arms and pivotally connected to them levers are located to each other mutually perpendicular to the large axes and their rotation is synchronized ano, while the axes of the ellipsoidal wheels mounted on the levers go beyond the dimensions of the platform, in addition, the possibility of free rotation of the rocker arm and lever on the axles in the vertical plane is limited.