Результат интеллектуальной деятельности: Способ поворота, обеспечивающий безуводный режим качения шин двухосной мобильной машины

Изобретение относится к наземным мобильным машинам, оборудованным колесами с пневмошинами и имеющим управляемые и неуправляемые колеса.

Сущность изобретения заключается в способе поворота мобильной машины, управляемые колеса которой при повороте на углы α_в для внутреннего и α_н для наружного одновременно отклоняются в сторону центра поворота на углы β_с и β_н соответственно, а неуправляемые колеса совершают при этом наклон в сторону центра поворота на углы γ_с для внутреннего и γ_н для наружного соответственно колес.

В этом случае достигается оптимальный безуводный режим качения всех колес мобильной машины при ее движении по криволинейной траектории. Данное мероприятие помимо снижения сопротивления качению и износа шин способствует повышению поперечной устойчивости мобильной машины и снимает вопрос отнесения ее к недостаточной, нейтральной или избыточной поворачиваемости, а известный критерий, определяеющий критическую скорость наступления неуправляемого режима движения машины, теряет свой смысл, т.к. при отсутствии увода шин режим их качения аналогичен качению жесткого колеса.

Изобретение относится к колесным безрельсовым мобильным машинам и может быть использовано на автомобилях, колесных тракторах, дорожных и сельскохозяйственных машинах, на которых установлены пневматические шины.

Известен способ (патент Великобритании №227047, кл. B62D 9/00, 1984 г.), в котором при повороте машины плоскости управляемых колес вместе с кузовом наклоняются в сторону центра поворота на одинаковые углы. Недостатком этого способа является то, что при повороте машины наклон плоскостей управляемых колес, движущихся по траектории различной кривизны, при одинаковом их наклоне не в состоянии обеспечить оптимальный режим их качения.

Существует способ (авторское свидетельство №1240675, кл. B63D 15/00, 1986 г.) изменения направления движения мобильной машины, в котором каждое управляемое колесо радиусом r при повороте в горизонтальной плоскости наклоняют его в вертикальной плоскости на угол β в зависимости от радиуса R поворота транспортного средства по формуле:

Недостатком указанного способа является устанавливаемая связь между конструктивным, в частности радиусом колеса r, и кинематическим радиусом поворота R мобильной машины параметрами, что затрудняет использование этой зависимости.

За прототип настоящего изобретения принят способ (патент Российской Федерации RU №219129, С2, кл. В22/D 9/04, 2002 г.) изменения направления движения колесного транспортного средства, в котором устанавливается связь между углом поворота и углом наклона плоскостей управляемых колес, чего недостаточно для обеспечения полного безуводного режима качения, т.к. при этом неуправляемые колеса катятся с уводом, тем более, что в этом случае создаются условия наступления опасности избыточной поворачиваемости мобильной машины ввиду отсутствия увода шин передних колес и любого даже самого незначительного увода неуправляемых колес.

Технический результат в заявленном изобретении заключается в том, что в нем обеспечивается безуводное качение помимо шин управляемых колес, но и неуправляемых колес за счет наклона их плоскостей: внутреннего колеса по отношению к центру поворота на угол γ_в и наружного γ_н в зависимости от углов поворота управляемых колес: внутреннего на угол α_в и наружного колеса на угол α_н.

При этом если углы наклона плоскостей управляемых колес β_в и β_н определяется по формуле

,

где r - радиус колеса;

L - база автомобиля,

то углы наклона неуправляемых колес γ_в, γ_н подчиняются зависимости:

.

На фиг. 1 дан вид в плане схемы двухосной машины с двумя передними управляемыми 1 и 2 и двумя задними неуправляемыми 3 и 4 колесами с полюсом управления А, расположенным на неуправляемой оси.

На фиг. 2 приведено схематическое изображение в поперечной плоскости управляемых внутреннего 1 и наружного 2 колес передней оси, которые совершают вокруг точки О радиусами R_в, R_н и имеют наклон к центру поворота соответственно на углы β_в, β_н.

На фиг. 3 дано схематическое изображение в поперечной плоскости неуправляемой оси с колесами 3 и 4.

Способ поворота машины реализуется следующим образом. При повороте машины, если каждое управляемое колесо 1 и 2 поворачивают на углы α_в, α_н, то каждое неуправляемое заднее колесо 3 и 4, расположенное на неуправляемой оси, проходящей через полюс рулевого управления А, остается в исходном положении до начала поворота и для того, чтобы обеспечить чистое без увода качение машины, колеса должны претерпеть наклон на углы γ_в и γ_н, как это показано на фиг. 3, определяемые по уравнению:

,

Подставив вместо R_в,н его значение, взятое из соотношения, которое определяется на основании анализа фиг. 1

L/R_в,н=tgα_в,н,

получим

.

В итоге имеем зависимости углов наклона плоскостей передних управляемых колес β_в и β_н, а также плоскостей каждого из неуправляемых задних колес на углы γ_в и γ_н в зависимости от углов поворота управляемых колес на те же углы α_в и α_н, определяемые формулами:

для управляемых передних колес

для неуправляемых задних колес

Реализация приведенных выше зависимостей позволит поднять на более высокий качественный уровень эксплуатационные свойства современной автотракторной техники, как по энергозатратам, так и износу шин, а также повысить устойчивость автомобиля, не ограничивая ее критической скоростью при движении по криволинейной траектории, которая является постоянной составляющей, особенно городских маршрутов.

Как показывают испытания в НАМИ и на Автополигоне, качение шин при наличии увода увеличивает более чем в три раза износ шин и существенно влияет на расход топлива, что убедительно доказывает полезность реализации предлагаемого способа поворота колесных безрельсовых мобильных машин.