RU2798151C1 - Four-track chassis - Google Patents
Four-track chassis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798151C1 RU2798151C1 RU2022118366A RU2022118366A RU2798151C1 RU 2798151 C1 RU2798151 C1 RU 2798151C1 RU 2022118366 A RU2022118366 A RU 2022118366A RU 2022118366 A RU2022118366 A RU 2022118366A RU 2798151 C1 RU2798151 C1 RU 2798151C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- central
- gear
- mpm0
- power distribution
- epicycle
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится преимущественно к гусеничным машинам (транспортным средствам - ТС) с распределением мощности между ведущими колесами.The invention relates primarily to tracked vehicles (vehicles - vehicles) with power distribution between the drive wheels.
Значительную часть времени движения ТС находится в повороте в широком диапазоне изменения сопротивления движению. Кроме того, и при прямолинейном движении ТС неодинаковое сопротивление движению под левыми и правыми бортами (гусеницами или колесами) обусловливает неустойчивость заданного режима движения.A significant part of the time of movement of the vehicle is in a turn in a wide range of changes in resistance to movement. In addition, even with a rectilinear movement of the vehicle, the unequal resistance to movement under the left and right sides (tracks or wheels) causes the instability of the given mode of movement.
Устойчивость, управляемость, тягово-динамические характеристики, проходимость на местности современных ТС, формирующие тактико-технические характеристики (ТТХ) или технико-эксплуатационные характеристики (ТЭХ) обеспечиваются установкой на их шасси механизмов распределения мощности (МРМ) между «бортами» - левым(и) и правым(и) ведущим(и) колесом(ми) и/или между колесными осями (мостами), которые во многих литературных источниках (в основном в отношении к гусеничным машинам) называют механизмами передачи и поворота (МПП) [1. Расчет и конструирование гусеничных машин / Н.А. Носов и др.; под ред. проф. Н.А. Носова. - П.: Машиностроение, 1972. - 560 с. - Гл. IX «Механизмы поворота, С.346-398; 2. RU 2634062 С1, В60К 17/35, F16H 48/30, F16H 37/08, 23.10.2017].Stability, controllability, traction and dynamic characteristics, patency on the ground of modern vehicles that form the performance characteristics (TTX) or technical and operational characteristics (TEH) are provided by the installation of power distribution mechanisms (MRM) on their chassis between the "sides" - the left (and ) and the right(s) drive(s) wheel(s) and/or between wheel axles (bridges), which in many literary sources (mainly in relation to tracked vehicles) are called transmission and turning mechanisms (MPP) [1. Calculation and design of tracked vehicles / N.A. Nosov and others; ed. prof. ON THE. Nosov. - P .: Mashinostroenie, 1972. - 560 p. - Ch. IX “Mechanisms of rotation, S.346-398; 2. RU 2634062 C1, V60K 17/35, F16H 48/30, F16H 37/08, 10/23/2017].
Особая разновидность гусеничных ТС - транспортные машины на четырехгусеничных шасси, которые выполняют либо сочлененными (двух- и многосекционными), либо односекционными (монокорпусными).A special kind of tracked vehicles are transport vehicles on a four-track chassis, which are either articulated (two- and multi-section) or single-section (mono-hull).
Более распространены шасси с двумя поворотными гусеничными тележками, установленными последовательно: в разное время, серийно выпускались вездеходы БТ361А-01 «Тюмень», СВГ-701 «Ямал», УРАЛ 5920, Husky 8 и др.; известны технические решения, описанные в источниках [3. US 3265146 «Steering system for four-track snow vehicles», 1966 г.] и [4. SU 1152854 «Гусеничная машина», 1985 г.].Chassis with two swivel tracked bogies installed in series are more common: at different times, all-terrain vehicles BT361A-01 Tyumen, SVG-701 Yamal, URAL 5920, Husky 8, etc. were mass-produced; known technical solutions described in the sources [3. US 3265146 "Steering system for four-track snow vehicles", 1966] and [4. SU 1152854 "Tracked vehicle", 1985].
В случае использования механической трансмиссии и активных секций в конструкции машины появляется весьма сложное сцепное устройство, на которое возлагаются дополнительно и функции механизма поворота [5. Двухзвенные транспортеры ДТ-10 и ДТ-10П: техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: «Военное издательство», 1988. - 160 с].In the case of using a mechanical transmission and active sections, a very complex coupling device appears in the design of the machine, which is additionally assigned the functions of the turning mechanism [5. Two-link conveyors DT-10 and DT-10P: technical description and operating instructions. - M .: "Military publishing house", 1988. - 160 s].
По-видимому, единственным примером параллельного расположения пар гусениц является экспериментальный танк Об.279 [6. М.В Павлов, И.В. Павлов. Отечественные бронированные машины 1945-1965 гг.Танк «Объект 279; URL: https://russian7.ru/post/vpervye-za-60-let-v-kubinke-zaveli-sovet/].Apparently, the only example of a parallel arrangement of pairs of caterpillars is the experimental tank Ob.279 [6. M.V. Pavlov, I.V. Pavlov. Domestic armored vehicles 1945-1965 Tank "Object 279; URL: https://russian7.ru/post/vpervye-za-60-let-v-kubinke-zaveli-sovet/].
Известна монокорпусная гусеничная машина с механизмом кинематического поворота (2021 г.) [7. RU 208 727 МПК51 B62D 55/065, 11.01.2022]).Known monohull tracked vehicle with a kinematic rotation mechanism (2021) [7. RU 208 727 MPK51 B62D 55/065, 01/11/2022]).
Она предназначена для перевозки крупногабаритных грузов большой массы в особо тяжелых условиях движения.It is designed for transportation of oversized cargoes of large mass in especially difficult traffic conditions.
Кроме того, разработаны шасси с последовательным расположением двух обводов на борту (такая схема иногда называется «гусеничным движителем с расщепленным обводом»). По такой схеме была выполнена ходовая часть экспериментального танка Об.490.In addition, a chassis has been developed with a serial arrangement of two contours on board (such a scheme is sometimes called a "split-contour caterpillar mover"). According to this scheme, the chassis of the experimental tank Ob.490 was made.
Данный принцип использован при создании демонстратора GSD LuWa (der Gesamtsystemdemonstrator für einen zukünftigen Luftbeweglichen Waffenträger), рис. 1 [8. Marco Klöckner und Ulrich Schael (2021). Gesamtsystem demonstrator für einen zukünftigen Luftbeweglichen Waffenträger. https://soldat.-und-technik.de/2021/08/mobilitaet/ 28007/gesamt systemdemonstrator-fuer-einen-zukuenftigen-luftbeweglichen-waffentraeger/ (Дата обращения: 24.03.2022)].This principle was used to create the GSD LuWa demonstrator (der Gesamtsystemdemonstrator für einen zukünftigen Luftbeweglichen Waffenträger), fig. 18. Marco Klöckner und Ulrich Schael (2021). Gesamtsystem demonstrator für einen zukünftigen Luftbeweglichen Waffenträger. https://soldat.-und-technik.de/2021/08/mobilitaet/ 28007/gesamt systemdemonstrator-fuer-einen-zukuenftigen-luftbeweglichen-waffentraeger/ (Date of access: 03/24/2022)].
Указанный демонстратор представляется наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по назначению и устройству, принят за прототип и характеризуется следующей совокупностью существенных конструктивных признаков (как устройство), общих с заявляемым гусеничным шасси:The specified demonstrator seems to be the closest analogue of the claimed invention in terms of purpose and device, is taken as a prototype and is characterized by the following set of essential design features (as a device) that are common with the claimed tracked chassis:
наличие силовой установки и трансмиссии (электромеханической), входной вал которой связан с выходным валом силовой установки (двигателем внутреннего сгорания - ДВС), выходные валы - с четырьмя ведущими колесами гусеничного движителя, при этом трансмиссия включает в себя устройство управления скоростью шасси и направлением его движения, а также четыре остановочных тормоза и четыре бортовых редуктора.the presence of a power plant and transmission (electromechanical), the input shaft of which is connected to the output shaft of the power plant (internal combustion engine - ICE), the output shafts - with four drive wheels of the caterpillar mover, while the transmission includes a device for controlling the speed of the chassis and the direction of its movement , as well as four stopping brakes and four final drives.
Шасси-прототип разрабатывается для военного применения, как перспективная замена боевых десантных машин Wiesel 1,2. Учитывая, что представлен именно демонстратор, нет достаточных оснований для обсуждения защищенности машины и особенностей боевого применения. Но некоторые особенности движителя и принципы построения трансмиссии уже обозначены в достаточной мере. В качестве основного источника энергии рассматривается дизельный двигатель, привод ведущих колес осуществляется от индивидуальных тяговых электродвигателей (ТЭД). Ведущие колеса «расщепленного обвода» расположены в носовой и кормовой частях корпуса машины.The prototype chassis is being developed for military use as a promising replacement for the Wiesel 1.2 amphibious assault vehicles. Considering that it is the demonstrator that is presented, there are no sufficient grounds for discussing the security of the vehicle and the features of combat use. But some features of the mover and the principles of building a transmission have already been sufficiently identified. A diesel engine is considered as the main source of energy, the driving wheels are driven by individual traction electric motors (TED). The drive wheels of the "split bypass" are located in the bow and stern of the machine body.
Представляется, что перечисленные решения должны повлечь следующие негативные последствия, которые в принципе можно предотвратить.It seems that the above decisions should entail the following negative consequences, which in principle can be prevented.
Во-первых, использованная схема последовательной гибридной силовой установки (ГСУ) с индивидуальными ТЭД ведет к необходимости завышать мощность примерно на 15% и, следовательно, массогабаритные характеристики ТЭД. Принцип параллельной гибридной электромеханической трансмиссии обеспечил бы лучшее сочетание ТТХ [9. Выбор схемного варианта построения трансмиссий военных машин гибридной силовой установкой / Р.Ю. Добрецов и др. // Сборник статей научно-практической конференции «Разработка и использование электрических трансмиссий для образцов вооружения и военной техники (ОАО «ВНИИТрансмаш»), 20 октября 2016 г.». - Издание ОАО «ВНИИТрансмаш», Санкт-Петербург, 2016. - 169 с. - С. 87-100].Firstly, the used scheme of a sequential hybrid power plant (HPU) with individual TED leads to the need to overestimate the power by about 15% and, consequently, the weight and size characteristics of the TED. The principle of parallel hybrid electromechanical transmission would provide the best combination of performance characteristics [9. The choice of a schematic option for constructing transmissions of military vehicles with a hybrid power plant / R.Yu. Dobretsov et al. // Collection of articles of the scientific-practical conference "Development and use of electric transmissions for weapons and military equipment (JSC VNIITransmash), October 20, 2016". - Publication of JSC "VNIITransmash", St. Petersburg, 2016. - 169 p. - S. 87-100].
Во-вторых, при преодолении подъема (а для машин военного назначения характерно требование возможности движения на подъем под углом 30-32°), можно ожидать, что доли сцепного веса, приходящейся на передние обводы, будет недостаточно, чтобы реализовать силу тяги, развиваемую ТЭД (гусеницы будут пробуксовывать). Кормовые обводы, наоборот, окажутся перегружены и кормовые ТЭД будут работать в более тяжелых условиях. В случае действия на машину внешней силы (например, буксировка прицепа) ситуация может усугубиться - эпюра нормальных давлений под передним обводом может стать треугольной и распространяться не на всю длину опорной поверхности, что может привести к росту сопротивления движению [10. Эффективность использования опорной поверхности гусеничного движителя при передаче нормальных нагрузок / Ю.В. Галышев, Р.Ю. Добрецов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Сер.: Наука и образование. - 2013. - №3. - С. 272-278]. Поэтому в позднем варианте Об. 490 обводы были неравной длины: четыре катка сзади и два - спереди. Также уменьшался урон при повреждении передних обводов при минном подрыве.Secondly, when overcoming the rise (and for military vehicles, the requirement is the ability to move uphill at an angle of 30-32 °), it can be expected that the share of the adhesive weight falling on the front contours will not be enough to realize the traction force developed by the TED (caterpillars will slip). Feed contours, on the contrary, will be overloaded and feed TEDs will work in more difficult conditions. In the case of an external force acting on the machine (for example, towing a trailer), the situation may worsen - the diagram of normal pressures under the front bypass may become triangular and not extend over the entire length of the supporting surface, which may lead to an increase in resistance to movement [10. Efficiency of using the supporting surface of a caterpillar mover in the transmission of normal loads / Yu.V. Galyshev, R.Yu. Dobretsov // Scientific and Technical Bulletin of St. Petersburg State Polytechnical University. Ser.: Science and education. - 2013. - No. 3. - S. 272-278]. Therefore, in the later version of Ob. 490 lines were of unequal length: four rollers at the rear and two at the front. Damage was also reduced when the front contours were damaged during a mine explosion.
В-третьих, при прямолинейном движении машины, вследствие неустойчивости траков при перекатывании по ним опорных катков, возникают колебания траков, что провоцирует вибрации, затрудняющие работу стабилизатора вооружения [11. Soldat und Technik (1982), N6. S. 488-497], сопровождается увеличением энергозатрат на движение [12. Добрецов Р.Ю. Особенности работы гусеничного движителя в области малых удельных сил тяги // Тракторы и сельскохозяйственные машины - 2009. - №6 - С. 25-31]. В диапазоне значений удельной силы тяги 0,10…0,12 следствием является юз траков [13. Мазур А.И., Крюков В.В., Фадеев И.Ф. Механизм взаимодействия гусениц с грунтом // ВБТ, 1983, №3]. Для «расщепленного обвода» это может привести к тому, что гусеницы одного борта будут проходить разные пути и возникнет либо проскальзывание одного из обводов, либо перегрузка ТЭД. Улучшить условия работы ТЭД можно, установив замкнутую систему управления, позволяющую согласовывать частоты вращения всех ТЭД, но это не решает вопроса увеличения сопротивления движению.Thirdly, during the rectilinear movement of the machine, due to the instability of the tracks when the road wheels roll over them, oscillations of the tracks occur, which provokes vibrations that impede the operation of the armament stabilizer [11. Soldat und Technik (1982), N6. S. 488-497], accompanied by an increase in energy consumption for movement [12. Dobretsov R.Yu. Features of the caterpillar mover in the field of small specific traction forces // Tractors and agricultural machines - 2009. - No. 6 - P. 25-31]. In the range of values of the specific traction force of 0.10…0.12, the consequence is the use of trucks [13. Mazur A.I., Kryukov V.V., Fadeev I.F. The mechanism of interaction of caterpillars with the ground // VBT, 1983, No. 3]. For a “split bypass”, this can lead to the fact that the tracks of one side will go through different paths and either one of the lines will slip or the TED will be overloaded. It is possible to improve the operating conditions of the TED by installing a closed control system that allows you to coordinate the rotational speeds of all TEDs, but this does not solve the issue of increasing the resistance to movement.
В-четвертых, рекуперация возможна, но перегружаются двигатели и коммутаторы забегающего борта. Мощность рекуперации желательно передавать на забегающий борт по механической ветви. Энергозатраты на поворот увеличиваются [14. Лозин А.В., Добрецов Р.Ю. Гусеничный обвод с двумя ведущими колесами. Актуальные проблемы защиты и безопасности: Труды XXII Всероссийской научно-практической конференции РАРАН (1-4 апреля 2019 г.). Издание ФГБУ «Российской академии ракетных и артиллерийских наук». Москва - 2019. Том 3. «Бронетанковое вооружение и техника», 232 с. - С. 64-73].Fourthly, recuperation is possible, but the engines and switches of the incoming side are overloaded. It is desirable to transfer the recuperation power to the running board along the mechanical branch. Energy consumption per turn increases [14. Lozin A.V., Dobretsov R.Yu. Caterpillar bypass with two driving wheels. Actual problems of protection and security: Proceedings of the XXII All-Russian Scientific and Practical Conference of the RARAN (April 1-4, 2019). Publication of the Federal State Budgetary Institution "Russian Academy of Rocket and Artillery Sciences". Moscow - 2019. Volume 3. “Armored weapons and equipment”, 232 p. - S. 64-73].
Таким образом, все перечисленные аналоги, включая прототип, несмотря на их положительные качества, тем ни менее, далеки от совершенства в части рационального распределения мощности по ведущим колесам в широком спектре эксплуатационных условий, характерных для ТС рассматриваемого назначения.Thus, all of the listed analogues, including the prototype, despite their positive qualities, however, are far from perfect in terms of rational power distribution over the drive wheels in a wide range of operating conditions typical for the vehicle of the intended purpose.
Прототип, как и др. аналоги, имеет недостаточно высокие ТТХ / ТЭХ.The prototype, like other analogues, has insufficiently high performance characteristics / performance characteristics.
Проблема (задача), на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в устранении указанных недостатков (с учетом упомянутых аналогов из числа МРМ) и в улучшении ТТХ (в приложении к шасси военных и специальных ТС) или ТЭХ (в приложении к шасси гражданских ТС) за счет относительно простого конструктивно и оригинального обеспечения возможности перераспределять, в достаточно широком диапазоне соотношения, крутящий момент между ведущими колесами четырехгусеничного шасси.The problem (task) to which the claimed invention is directed is to eliminate these shortcomings (taking into account the mentioned analogues from among the MRM) and to improve the performance characteristics (in the application to the chassis of military and special vehicles) or technical characteristics (in the application to the chassis of civil vehicles) due to the relatively simple structural and original provision of the ability to redistribute, in a fairly wide ratio range, the torque between the drive wheels of the four-track chassis.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в четырехгусеничном шасси, содержащем силовую установку и трансмиссию, входной вал которой связан с выходным валом силовой установки, выходные валы - с четырьмя ведущими колесами гусеничного движителя, и включающую в себя устройство передач и поворота с фрикционными и тормозами управления, четыре остановочных тормоза и четыре бортовых редуктора, согласно заявляемому изобретению, силовая установка выполнена гибридной, с ДВС и электродвигателем или обратимой электрической машиной, устройство изменения скорости и направления движения выполнено в виде механического механизма передач и поворота, конкретно - в виде последовательно связанных межосевого управляемого шестеренного механизма распределения мощности МРМ0 и двух одинаковых межбортовых управляемых шестеренных механизмов распределения мощности МРМ1, а МРМ0 состоит из центрального планетарного ряда с кинематическим параметром k0=2 и функцией простого дифференциала и двух боковых планетарных рядов с одинаковыми кинематическими параметрами k1, при этом центральный ряд выполнен со сдвоенным эпициклом, входное звено механизма МРМ0 объединяет эпицикл центрального ряда, солнечные шестерни крайних рядов и, через фрикцион С0, водила центрального и первого бокового рядов с выходным звеном x1 МРМ0, солнечная шестерня центрального ряда объединена с водилом второго бокового ряда с выходным звеном х2 МРМ0, а эпициклы боковых рядов снабжены тормозами T1 и Т2 соответственно.The solution to this problem is achieved by the fact that in a four-track chassis containing a power plant and a transmission, the input shaft of which is connected to the output shaft of the power plant, the output shafts are connected to the four drive wheels of the caterpillar mover, and includes a gear and rotation device with friction and control brakes , four stopping brakes and four final drives, according to the claimed invention, the power plant is made hybrid, with an internal combustion engine and an electric motor or a reversible electric machine, the device for changing the speed and direction of movement is made in the form of a mechanical gear and rotation mechanism, specifically - in the form of a series-connected interaxle controlled gear power distribution mechanism MRM0 and two identical inter-board controlled gear power distribution mechanisms MRM1, and MRM0 consists of a central planetary gear set with a kinematic parameter k 0 =2 and a simple differential function and two side planetary gear sets with the same kinematic parameters k 1 , while the central row is made with a double epicycle, the input link of the MPM0 mechanism combines the epicycle of the central row, the sun gears of the outer rows and, through the clutch C 0 , the carrier of the central and first side rows with the output link x 1 MPM0, the sun gear of the central row is combined with the carrier of the second side row with the output link x 2 MPM0, and the epicycles of the side rows are equipped with brakes T 1 and T 2 , respectively.
Решение поставленной задачи достигается также за счет дополнительной конструктивной совокупности конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):The solution of the problem is also achieved due to an additional constructive set of design features (with the main set of features formulated above):
каждый межбортовой управляемый шестеренный механизм распределения мощности МРМ1 выполнен с входным звеном 0*, выходными звеньями х*1 и х*2, тремя центральными и одним периферийным планетарными рядами, соответственно с кинематическими параметрами k*0, k3 и k4 и k0=2, при этом входное звено 0* связано с солнечной шестерней первого центрального ряда МРМ1 и, через фрикцион С0* и в параллель, с тормозом Т0* и через зубчатую пару и эпицикл периферийного ряда, водило первого центрального ряда замкнуто на картер МРМ1, эпициклы первого и второго центральных рядов объединены, водила второго и третьего центральных рядов объединены и снабжены тормозом Т3, эпицикл третьего центрального ряда снабжен тормозом Т4, а солнечные шестерни второго и третьего центральных рядов также объединены и связаны через зубчатую передачу со вторым выходным звеном х*2 МРМ1 (это позволяет получить рациональное устройство - в котором достигнуты все желаемые характеристики трансмиссии и шасси ТС в целом, причем в приемлемых суммарных массогабаритных «рамках»).each side-to-side controlled gear power distribution mechanism MPM1 is made with an
Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей.Among the known devices and methods, no such devices have been found, the totality of the essential features of which would coincide with the claimed one. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved in accordance with the task.
Четкое разграничение ограничительной и отличительной частей приведенных совокупностей существенных признаков, отражающее результаты сравнительного анализа заявляемого устройства с прототипом, соотносятся с мировым уровнем новизны технического решения. Мировой уровень новизны - первый из триады признаков (критериев) изобретения.A clear distinction between the restrictive and distinctive parts of the given sets of essential features, reflecting the results of a comparative analysis of the proposed device with the prototype, correlates with the world level of novelty of the technical solution. The world level of novelty is the first of the triad of features (criteria) of an invention.
Далее, совокупность отличительных существенных признаков заявляемого устройства не является простой суммой известных технических результатов применения порознь известных компонентов устройства. Имеет место «сверхэффект» (в патентоведческом значении этого термина), который не был очевидным для специалиста из достигнутого уровня техники (разумеется, до рассмотрения заявляемого технического решения). С целым спектром дополнительных технико-эксплуатационных возможностей. Это убедительно демонстрирует изобретательский уровень разработки как второй из триады квалификационных признаков изобретения.Further, the set of distinctive essential features of the claimed device is not a simple sum of the known technical results of using separately known components of the device. There is a "super-effect" (in the patent meaning of this term), which was not obvious to a specialist from the state of the art (of course, before considering the proposed technical solution). With a whole range of additional technical and operational capabilities. This convincingly demonstrates inventive development as the second of the triad of invention qualifications.
Третий квалификационный признак, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает, прежде всего, из того же накопленного опыта проектирования, производства и эксплуатации (практического использования) двух- и трехстепенных планетарных зубчатых механизмов, фрикционных элементов и систем управления трансмиссиями и их составными частями.The third qualifying feature - industrial applicability - is also undeniable and follows, first of all, from the same accumulated experience in design, production and operation (practical use) of two- and three-stage planetary gear mechanisms, friction elements and transmission control systems and their components.
Заявляемое устройство четырехгусеничного шасси пояснено на чертежах:The claimed device four-track chassis is illustrated in the drawings:
на фиг. 1 показана упрощенная кинематическая схема трансмиссии четырехгусеничного шасси, где 0 - входное звено (подвод мощности от гибридной силовой установки); МРМ0 - межосевой управляемый шестеренный механизм распределения мощности; МРМ1 - межбортовой управляемый шестеренный механизм распределения мощности (функционально заменяет механизм поворота, 2 шт.); Т - остановочный тормоз борта; БР - бортовой редуктор; ВК - ведущее колесо;in fig. 1 shows a simplified kinematic diagram of a four-track chassis transmission, where 0 is the input link (power supply from a hybrid power plant); MPM0 - interaxle controlled gear power distribution mechanism; MPM1 - inter-board controlled gear power distribution mechanism (functionally replaces the turning mechanism, 2 pcs.); T - side stop brake; BR - final drive; VK - driving wheel;
на фиг. 2 - упрощенная кинематическая схема межосевого управляемого шестеренного механизма распределения мощности, где 0, x1 и x2 - входное и выходные звенья; k0=2 и k1 - кинематические параметры центрального и боковых планетарных механизмов; С0, T1 и T2 - элементы управления - соответственно фрикционная муфта (фрикцион), тормоза бортов;in fig. 2 is a simplified kinematic diagram of an interaxle controlled gear power distribution mechanism, where 0, x 1 and x 2 are input and output links; k 0 =2 and k 1 - kinematic parameters of the central and side planetary mechanisms; C 0 , T 1 and T 2 - controls - respectively friction clutch (friction clutch), side brakes;
на фиг. 3 - упрощенная кинематическая схема межбортового управляемого шестеренного механизма распределения мощности, где 0*, х1* и х2* - входное и выходные звенья; k0=2, k*0, k3 и k4 - кинематические параметры планетарных механизмов; С0*, T0*, T3 и T4 - элементы управления - соответственно фрикционная муфта (фрикцион) и тормоза.in fig. 3 is a simplified kinematic diagram of an inter-board controlled gear power distribution mechanism, where 0*, x 1* and x 2* are input and output links; k 0 =2, k* 0 , k 3 and k 4 - kinematic parameters of planetary mechanisms; С 0* , T 0* , T 3 and T 4 - controls - friction clutch (friction clutch) and brakes, respectively.
Четырехгусеничное шасси содержит (см. фиг. 1) силовую установку и трансмиссию, входной вал которой связан с выходным валом силовой установки, выходные валы - с четырьмя ведущими колесами (ведущими звездочками) гусеничного движителя, и включающую в себя устройство изменения скорости шасси и направления его движения, четыре рабочих тормоза и четыре бортовых редуктора.The four-track chassis contains (see Fig. 1) a power plant and a transmission, the input shaft of which is connected to the output shaft of the power plant, the output shafts - with four drive wheels (drive sprockets) of the caterpillar mover, and includes a device for changing the speed of the chassis and its direction movement, four service brakes and four final drives.
Силовая установка выполнена гибридной (либо последовательный, либо параллельный гибрид) - ГСУ, с ДВС и электродвигателем или (наиболее предпочтительно - см. о использовании рекуперации энергии) обратимой электрической машиной (ОЭМ).The power plant is a hybrid (either series or parallel hybrid) - HSU, with an internal combustion engine and an electric motor or (most preferably - see the use of energy recovery) a reversible electric machine (OEM).
Устройство изменения скорости шасси и направления его движения представляет собой механическое устройство - механизм передач и поворота (МПП, согласно существующей классификации). МПП выполнен в виде последовательно связанных межосевого управляемого шестеренного механизма распределения мощности МРМ0 и двух одинаковых межбортовых управляемых шестеренных механизмов распределения мощности МРМ1.The device for changing the speed of the chassis and the direction of its movement is a mechanical device - a gear and turn mechanism (MPP, according to the existing classification). MPP is made in the form of serially connected inter-axle controlled gear power distribution mechanism MPM0 and two identical inter-board controlled gear power distribution mechanisms MRM1.
МРМ0 состоит (см. фиг. 2) из центрального планетарного ряда с кинематическим параметром k0=2 и функцией простого дифференциала и двух боковых планетарных рядов с одинаковыми кинематическими параметрами k1.MPM0 consists (see Fig. 2) of the central planetary gear set with the kinematic parameter k 0 =2 and the function of a simple differential and two side planetary gear sets with the same kinematic parameters k 1 .
При этом центральный ряд выполнен со сдвоенным эпициклом, входное звено механизма МРМ0 объединяет эпицикл центрального ряда, солнечные шестерни крайних рядов и, через фрикцион (дисковая фрикционная муфта) С0, водила центрального и первого бокового рядов с выходным звеном x1 МРМ0, солнечная шестерня центрального ряда объединена с водилом второго бокового ряда с выходным звеном х2 МРМ0, а эпициклы боковых рядов снабжены тормозами T1 и Т2 соответственно.At the same time, the central row is made with a double epicycle, the input link of the MPM0 mechanism combines the epicycle of the central row, the sun gears of the extreme rows and, through the friction clutch (disk friction clutch) C 0 , the carrier of the central and first side rows with the output link x 1 MPM0, the sun gear of the central the row is combined with the carrier of the second side row with the output link x 2 MPM0, and the epicycles of the side rows are equipped with brakes T 1 and T 2 , respectively.
Возможны различные варианты построения схем МРМ1.Various options for constructing MRM1 circuits are possible.
Каждый межбортовой управляемый шестеренный механизм распределения мощности МРМ1 (см. фиг. 3) может быть (рекомендуемый частный пример - см. фиг. 3) выполнен с входным звеном 0*, выходными звеньями х1* и х2*, периферийным и тремя центральными планетарными рядами, соответственно с кинематическими параметрами k0=2, k*0, k3 и k4, при этом входное звено 0* связано с солнечной шестерней первого центрального ряда МРМ1 и, через фрикцион С0* и в параллель, с тормозом Т0* и через зубчатую пару и эпицикл периферийного ряда, водило первого центрального ряда замкнуто на картер МРМ1, эпициклы первого и второго центральных рядов объединены, водила второго и третьего центральных рядов объединены и снабжены тормозом Т3, эпицикл третьего центрального ряда снабжен тормозом Т4, а солнечные шестерни второго и третьего центральных рядов также объединены и связаны через зубчатую передачу со вторым выходным звеном x2* МРМ1.Each inter-board controlled gear power distribution mechanism MRM1 (see Fig. 3) can be (recommended particular example - see Fig. 3) made with an
Возможны другие кинематические схемы и конструкции четырехгусеничного шасси в рамках заявляемых основной и дополнительных совокупностей существенных признаков.Other kinematic schemes and designs of the four-track chassis are possible within the framework of the claimed main and additional sets of essential features.
Заявляемое устройство работает следующим образом.The claimed device works as follows.
Мощность поступает (см. фиг. 1) на входной вал 0 от ГСУ последовательного или параллельного типа (параллельный тип предпочтительнее хотя бы из соображений возможности обеспечения движения при отказавшем ТЭД или дизеле). Подробно режимы работы и особенности таких ГСУ рассмотрены в статье [9, С. 87-100].Power is supplied (see Fig. 1) to the
Напомним, что межосевой управляемый шестеренный механизм распределения мощности МРМ0 (см. фиг. 2) составлен из трех планетарных рядов. Центральный ряд, имеющий кинематический параметр k0=2, выполняет функции простого дифференциала. Боковые планетарные ряды имеют одинаковые кинематические параметры k1. Значения этих параметров вычисляют при проектировании, исходя из необходимого значения соотношения крутящих моментов на выходных звеньях x1 и x2.Recall that the interaxle controlled gear power distribution mechanism MPM0 (see Fig. 2) is composed of three planetary gear sets. The central row, having a kinematic parameter k 0 =2, performs the functions of a simple differential. The side planetary gear sets have the same kinematic parameters k 1 . The values of these parameters are calculated during design, based on the required value of the ratio of torques on the output links x 1 and x 2 .
МРМ0 обеспечивает четыре режима работы.The MPM0 provides four modes of operation.
0.1. Режим простого (симметричного) дифференциала. Все элементы управления отключены. Моменты на выходных звеньях равны половине момента на входном звене. Угловые скорости выходных звеньев могут быть неравны друг другу, то есть, передние и кормовые гусеницы могут проходить разные пути без появления продольной циркуляции мощности.0.1. Simple (symmetrical) differential mode. All controls are disabled. The moments at the output links are equal to half the moment at the input link. The angular speeds of the output links can be unequal to each other, that is, the front and rear tracks can travel different paths without the appearance of longitudinal power circulation.
0.2. Режим блокировки. Включен фрикцион С0. Крутящие моменты на выходных звеньях равны крутящему моменту на ведущем звене. Режим может быть использован в тяжелых дорожных условиях.0.2. Blocking mode. Clutch C 0 is on. The torques on the output links are equal to the torque on the driving link. The mode can be used in difficult road conditions.
0.3. Режим несимметричного дифференциала. Включен тормоз T1. Дополнительный крутящий момент снимается с входного звена и передается на выходной вал x1. МРМ0 работает, как несимметричный дифференциал. Сам принцип подачи дополнительной мощности на одну из полуосей используется, например, в межколесных управляемом дифференциале ZF Vector Drive [15. Granzow, С.ect. (2008). ZF vector drive® - From the technical gear concept to improved vehicle performance of driving dynamics. S. 537-550] и других MPM. Режим может использоваться при преодолении крутых подъемов или спусков, буксировки и т.п.0.3. Asymmetrical differential mode. Brake T 1 is on. Additional torque is taken from the input link and transferred to the output shaft x 1 . The MPM0 works like an asymmetrical differential. The very principle of supplying additional power to one of the axle shafts is used, for example, in the cross-axle controlled differential ZF Vector Drive [15. Granzow, S. ect. (2008). ZF vector drive® - From the technical gear concept to improved vehicle performance of driving dynamics. S. 537-550] and other MPMs. The mode can be used when overcoming steep ascents or descents, towing, etc.
0.4. Режим несимметричного дифференциала. Включен тормоз T2. МРМ0 работает аналогично третьему режиму, но дополнительный момент подается на выходное звено x2.0.4. Asymmetrical differential mode. Brake T 2 is on. MPM0 works similarly to the third mode, but the additional torque is applied to the output link x 2 .
Упрощенный вариант МРМ предложен для трансмиссии грузового автомобиля в работе [16. Еремин Е.С., Добрецов Р.Ю. Управляемый межосевой механизм распределения мощности. Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: материалы международной научно-практической конференции - Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2021. - 216 с. - С. 34-37].A simplified version of the MRM is proposed for the transmission of a truck in [16. Eremin E.S., Dobretsov R.Yu. Controlled interaxle power distribution mechanism. Modernization and scientific research in the transport complex: materials of the international scientific and practical conference - Perm: Publishing House of PNRPU, 2021. - 216 p. - S. 34-37].
С выходных валов межосевого дифференциала МРМ0 мощность передается на межбортовые управляемые шестеренные механизмы распределения мощности - МРМ1, функционально заменяющие механизм поворота. Принцип управления распределением мощности МРМ1 близок к примененному в дифференциале AYC [17. Y. Ushiroda ect. (2003) Development of Super AYC. «Technical review», №15. 73-76].From the output shafts of the MRM0 center differential, power is transmitted to the inter-board controlled gear power distribution mechanisms - MPM1, which functionally replace the turning mechanism. The principle of power distribution control MPM1 is close to that used in the AYC differential [17. Y. Ushiroda ect. (2003) Development of Super AYC. "Technical review", No. 15. 73-76].
Рассмотрим теперь особенности работы МРМ1 по представленному частному примеру выполнения (см. фиг. 3).Let us now consider the features of the MPM1 according to the presented particular example of execution (see Fig. 3).
С входного звена 0* (после МРМ0) мощность передается на редукторную часть механизма, представленную тремя планетарными рядами. Механизм реализует следующие режимы работы.From the
1.1. Режим симметричного дифференциала. Включен фрикцион С0*, остальные элементы управления отключены. Прямолинейное движение ТС неустойчиво.1.1. Symmetrical differential mode. Friction C 0* is on, other controls are disabled. The rectilinear motion of the vehicle is unstable.
1.2. Режим поворота с фиксированным радиусом. Включен фрикцион С0* и один из тормозов - Т3 или T4. В рассматриваемом примере заданы значения кинематических параметров k*0=2,00; k3=(- 2,05) и k4=2,38, что позволяет осуществлять поворот с относительным радиусом 2,78. Возможна рекуперация мощности.1.2. Rotation mode with fixed radius. Clutch C 0* is on and one of the brakes is T 3 or T 4 . In this example, the values of the kinematic parameters k* 0 =2.00; k 3 =(- 2.05) and k 4 =2.38, which allows turning with a relative radius of 2.78. Power recovery possible.
1.3. Режим поворота с промежуточным радиусом осуществляется при полном включении фрикциона С0* и пробуксовке используемого тормоза Т3 или Т4. Возможно использование управляемого буксования пакета дисков тормоза [18. Замкнутые системы управления поворотом гусеничных машин = Closed-loop control system for tracked vehicle steering / Ю.В. Галышев [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Сер.: Наука и образование / Министерство образования и науки РФ; Санкт-Петербургский гос. политехн. ун-т. - СПб., 2014. - №3 (202). - С. 201-208]. Возможна рекуперация мощности.1.3. The turning mode with an intermediate radius is carried out when the friction clutch C 0 * is fully engaged and the brake used is slipping T 3 or T 4 . It is possible to use the controlled slipping of the brake disk pack [18. Closed-loop control system for tracked vehicle steering / Yu.V. Galyshev [et al.] // St. Petersburg State Polytechnical University Journal. Series: Science and Education / Ministry of Education and Science of the Russian Federation; St. Petersburg State. polytechnic un-t. - St. Petersburg, 2014. - No. 3 (202). - S. 201-208]. Power recovery possible.
1.4. Режим поворота с нулевым радиусом. Включен тормоз Т0* и один из тормозов T3 или T4. Угловые скорости выходных валов равны по модулю и противоположны по знаку.1.4. Rotation mode with zero radius. The brake T 0* and one of the brakes T 3 or T 4 are on. The angular velocities of the output shafts are equal in absolute value and opposite in sign.
Для обеспечения устойчивости прямолинейного движения достаточно предусмотреть блокировку дифференциала. Тормоз Т0* может при наличии механического привода использоваться как стояночный.To ensure the stability of rectilinear movement, it is sufficient to provide for a differential lock. Brake T 0 * can be used as a parking brake in the presence of a mechanical drive.
Рабочие тормоза вынесены в отдельные узлы.Service brakes are placed in separate units.
Бортовые редукторы предлагается выполнить вальными, что позволит обеспечить нужное расположение осей ведущих колес.Final drives are proposed to be made shaft, which will ensure the desired location of the axles of the drive wheels.
В принципе, возможно применение изобретения и на колесных машинах с бортовым способом поворота.In principle, it is also possible to use the invention on wheeled vehicles with an onboard turning method.
На основании изложенного в описании, можно резюмировать, что заявляемое устройство, независимо от выбора того или иного частного схемного и конструктивного решения, позволяет устранить отмеченные выше недостатки прототипа и улучшить ТТХ / ТЭХ за счет относительно простого конструктивно и оригинального обеспечения возможности перераспределять, в достаточно широком диапазоне соотношения, крутящий момент между ведущими колесами движителя благодаря управляемому МРМ, способному функционально заменить механизм поворота ТС. А также за счет возможности обеспечения поворота ТС с нулевым радиусом.Based on what is stated in the description, it can be summarized that the claimed device, regardless of the choice of one or another particular circuit and design solution, allows you to eliminate the above disadvantages of the prototype and improve the performance characteristics / performance characteristics due to the relatively simple structurally and original provision of the ability to redistribute, in a fairly wide ratio range, the torque between the driving wheels of the propeller due to the controlled MRM, capable of functionally replacing the vehicle turning mechanism. And also due to the possibility of ensuring the rotation of the vehicle with a zero radius.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2798151C1 true RU2798151C1 (en) | 2023-06-16 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2220890A (en) * | 1938-08-18 | 1940-11-12 | Charles S Cook | Traction vehicle |
FR2492761A1 (en) * | 1980-10-27 | 1982-04-30 | Bruce Jean | Sectional drive track for tracked military vehicle - has motor driving longer track sections with hydraulic coupling to drive smaller ones |
RU2710511C1 (en) * | 2019-07-25 | 2019-12-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Caterpillar vehicle |
RU208727U1 (en) * | 2021-05-11 | 2022-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Monohull four-track vehicle chassis with a kinematic steering mechanism |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2220890A (en) * | 1938-08-18 | 1940-11-12 | Charles S Cook | Traction vehicle |
FR2492761A1 (en) * | 1980-10-27 | 1982-04-30 | Bruce Jean | Sectional drive track for tracked military vehicle - has motor driving longer track sections with hydraulic coupling to drive smaller ones |
RU2710511C1 (en) * | 2019-07-25 | 2019-12-26 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Caterpillar vehicle |
RU208727U1 (en) * | 2021-05-11 | 2022-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Monohull four-track vehicle chassis with a kinematic steering mechanism |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Andreev et al. | Driveline systems of ground vehicles: theory and design | |
US4776235A (en) | No-slip, imposed differential reduction drive | |
Dobretsov et al. | Performance improvement of Arctic tracked vehicles | |
US20080103011A1 (en) | Steer Drive for Tracked Vehicles | |
US7824289B2 (en) | Steer drive for tracked vehicles | |
Hohl | Military terrain vehicles | |
US3295620A (en) | Vehicle steering systems | |
RU2798151C1 (en) | Four-track chassis | |
RU2641951C1 (en) | Multifunctional vehicle | |
US11858548B2 (en) | Steering system for vehicles and vehicles having same | |
Dobretsov et al. | Principles of constructing the structure and determining the main parameters of the electromechanical drive wheel drive module | |
RU2520224C1 (en) | Automotive wheel or axle drive differential mechanism | |
RU2711105C1 (en) | Caterpillar vehicle | |
Tesar | Open architecture vehicles of the future | |
Chajkin et al. | The choice of the transmission structure of a wheeled machine for the mechanization of thinning | |
Dobretsov et al. | Power distribution mechanisms with friction control in the transmission of a road train with an active trailer-dissolution | |
RU185065U1 (en) | SNOWMOBILET - TRACKED TRANSPORTER BORISOV | |
Chajkin et al. | Mechanisms of power distribution: principles of kinematic and force analysis | |
RU2785499C1 (en) | Center differential power distribution | |
Zaitsev et al. | Power distribution management in transmissions of forest tracked and wheeled vehicles | |
Dobretsov et al. | Transmission and slewing mechanism for highly manoeuvrable small machine transmissions | |
Fijalkowski | Novel mobility and steerability enhancing concept of all-electric intelligent articulated tracked vehicles | |
Zeng et al. | Auxiliary drive control strategy of hydraulic hub-motor auxiliary system for heavy truck | |
RU2789152C1 (en) | Power distribution mechanism in vehicle transmission | |
RU2763002C1 (en) | Power distribution mechanism in vehicle transmission |