Силовая передача для амфибии - RU2640382C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к силовой передаче, особенно подходящей для применения в амфибии, способной передвигаться по суше и по воде. Более конкретно, эта силовая передача пригодна для применения в скоростных амфибиях с по меньшей мере одним убирающимся колесом и способных глиссировать по воде. Настоящее изобретение также относится к амфибии, имеющей такую силовую передачу.

Силовые передачи для амфибий известны. Они по существу делятся на две категории. Первая - это силовые передачи для амфибий только водоизмещающего типа, которые обладают ограниченными характеристиками и небольшой скоростью движения по воде. Они по существу являются автомобильными силовыми передачами, модифицированными для привода средства судового движителя. Вторая категория - это силовые передачи для применения на глиссирующих амфибиях, которые имеют слабые характеристики движения по суше. Они по существу являются судовыми силовыми передачами, модифицированными для привода колес или гусениц.

Однако недавно заявитель разработал силовую передачу для применения в высокоскоростных амфибиях нового класса, имеющих по меньшей мере одно убирающееся колесо и способных глиссировать по воде. Кроме того, такие высокоскоростные амфибии хорошо держат дорогу, когда движутся по суше или по бездорожью (например, в полноприводном варианте).

Однако сохраняется потребность в усовершенствовании ранее известных силовых передач, увеличив их гибкость при приводе и передаче мощности на средство убирающегося наземного движителя (например, колеса, гусеницы и прочее) для эксплуатации амфибии на суше, и на средство судового движителя (например, водометы, винты и прочее) для эксплуатации амфибии на воде. Необходимость убирать колеса и/или узлы подвески колес или привода гусениц, создает серьезные проблемы, связанные с габаритами, развесовкой, а также связанные с вариантами реализации потоков мощности.

Согласно настоящему изобретению предлагается силовая передача, которая может передавать мощность на любое одно или более из одного, двух, трех или четырех (или более) узлов убирающихся колес (т.е. может работать в режиме привода 1, 2, 3 или 4 (или более) колес), и может передавать мощность на любое из одного или двух (или более) средств судовых движителей (например, водометов). Кроме того, силовая передача по настоящему изобретению обеспечивает такую способность с по меньшей мере одним или двумя (или более) первичными двигателями так, чтобы обеспечить возможность выборочного и управляемого подключения и передачи мощности от этого или каждого первичного двигателя на множество комбинаций отдельных или множество имеющихся узлов убирающихся колес и/или гусеничных движителей и водометов или других средств судовых движителей. Это дает очень важный эффект создания избыточности на случай отказов компонентов силовой передачи. Кроме того, это дает уникальные варианты привода в конкретных условиях (например, в амфибии с приводом на четыре колеса привод может осуществляться на два левых колеса - переднее и заднее - если грунт на правой стороне особенно мягок и скользок) и позволяет оптимально и эффективно передавать мощность, согласованную с кривой крутящего момента первичного двигателя (двигателей). Хотя на судах длиной более 10 м наличие двух двигателей является рутинным признаком, силовая передача по настоящему изобретению до сих пор не считалась возможной в амфибиях из-за сложностей, связанных с передачей мощности на такую сложную совокупность отдельных компонентов, включая наземные и судовые движители (например, колеса/гусеницы и водометы). Конкретной проблемой является создание требуемой передачи.

Соответственно согласно первому аспекту изобретения предлагается силовая передача для амфибии, содержащая:

первый первичный двигатель;

первое средство наземного движителя; и

первое средство судового движителя; в котором

первый первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода первого средства наземного движителя или первого судового движителя, или обоих движителей, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

второй первичный двигатель, при этом:

второй первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода первого средства наземного движителя или первого средства судового движителя, или обоих движителей вместо первого первичного двигателя или дополнительно к нему.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается силовая передача для амфибии, содержащая:

первый первичный двигатель;

первую коробку переключения передач;

первое средство наземного движителя;

первое средство судового движителя; при этом

первый первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода первого средства наземного движителя или первого средства судового движителя, или обоих движителей, предпочтительно через первую коробку переключения передач, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

второй первичный двигатель;

вторую коробку переключения передач;

второе средство наземного движителя; и

второе средство судового движителя; при этом:

второй первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода первого и/или второго средства наземного движителя или первого и второго средства судового движителя, или любой их комбинации, предпочтительно через вторую коробку переключения передач, и

первый первичный двигатель дополнительно выполнен с возможностью выборочного привода второго средства наземного движителя, второго средства судового движителя или обоих движителей, предпочтительно через первую и/или вторую коробку переключения передач.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается силовая передача для амфибии, содержащая:

первый первичный двигатель;

первую коробку переключения передач;

первое средство наземного движителя; и

первое средство судового движителя; при этом:

первый первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода первого средства наземного движителя или первого средства судового движителя, или обоих движителей через первую коробку переключения передач, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

второй первичный двигатель;

вторую коробку переключения передач;

второе средство наземного движителя; и

второе средство судового движителя; при этом:

второй первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода второго средства наземного движителя, или второго средства судового движителя, или обоих движителей через вторую коробку переключения передач.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается силовая передача для амфибии, содержащая:

первый первичный двигатель;

первое средство наземного движителя; и

первое средство судового движителя; при этом;

первый первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода первого средства наземного движителя или первого средства судового движителя, или обоих движителей, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

второе средство судового движителя, при этом;

первый первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода второго средства судового движителя либо вместо первого средства судового движителя, либо дополнительно к нему.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается амфибия, содержащая силовую передачу, описанную выше.

Далее следует описание предпочтительных вариантов, приведенных только в качестве примера, со ссылками на приложенные чертежи, где:

Фиг. 1 - схематический вид сверху силовой передачи по настоящему изобретению;

Фиг. 2 - схематический вид сверху в перспективе и с одной стороны собранных компонентов силовой передачи по фиг. 1 (колеса показаны только штриховыми линиями).

Фиг. 3 - еще один схематический вид сверху силовой передачи по настоящему изобретению, в частности, по фиг. 2, расположенной в корпусе амфибии (некоторые компоненты для ясности опущены).

Как показано на фиг. 1 и 2, силовая передача 10 содержит:

два первичных двигателя - левый двигатель 20 и правый двигатель 40;

две коробки переключения передач - левую коробку 22 и правую коробку 42;

два узла отбора мощности - левый узел 24 отбора мощности и правый узел 44 отбора мощности;

два судовых движителя - левый водомет 27 и правый водомет 47;

два приводных вала судовых движителей - левый приводной вал 28 водомета и правый приводной вал 48 водомета;

два приводных вала наземных движителей - передний приводной вал 30 наземных движителей и задний приводной вал 50 наземных движителей;

два дифференциала - передний дифференциал 32 и задний дифференциал 52;

четыре полуоси - левую и правую передние полуоси 34, 35 и левую и правую задние полуоси 54, 55; и

четыре колеса левое и правое передние колеса 36, 37 и левое и правое задние колеса 56, 57.

Левая коробка 22 переключения передач содержит первичный вал 21, приводимый левым двигателем 20, и вторичный вал 23, который приводит входной или первичный вал 25 левого узла 24 отбора мощности и, далее, приводной вал 28 левого водомета. Левая коробка 22 переключения передач может содержать ручную, секвентальную, полуавтоматическую или автоматическую коробку переключения передач или бесступенчатый вариатор. Левый узел 24 отбора мощности, расположенный между левой коробкой 22 переключения передач и левым валом 28 привода водомета, передает мощность от входного или первичного вала 25 на выходной или вторичный вал 26. Левый узел 24 отбора мощности может быть узлом любого подходящего типа, например, ременным, цепным или зубчатым приводом. Передаточное отношение между входным или первичным валом 25 и выходным или вторичным валом 26 может быть равным 1:1 или может быть другим отношением, выбранным для конкретной конструкции или конкретных условий эксплуатации. В этом последнем случае изменение отношения, создаваемое левым узлом 24 отбора мощности, может быть переменным и выбираемым, например, с помощью бесступенчатого вариатора или с помощью другой коробки переключения передач. По существу это может устранить необходимость в левой коробке 22 переключения передач. Выходной или вторичный вал 26 левого узла 24 отбора мощности приводит передний приводной вал 30 наземных движителей, который проходит вперед к носовой части амфибии к переднему дифференциалу 32. В свою очередь передний дифференциал 32 приводит переднюю левую полуось 34 и переднюю правую полуось 35, и, далее, соответствующее левое переднее колесо 36 и правое переднее колесо 37. Левый приводной вал 28 водомета приводится левой коробкой 22 переключения передач и передает мощность на левый водомет 27 (непосредственно, как показано на чертеже, или через другие компоненты и/или приводные валы).

Правая коробка 42 переключения передач содержит первичный вал 41, приводимый правым двигателем 40, и вторичный вал 43, который приводит входной или первичный вал 45 правого узла 44 отбора мощности и, далее, приводной вал 48 правого водомета. Аналогично, правая коробка 42 переключения передач может содержать ручную, секвентальную, полуавтоматическую или автоматическую коробку переключения передач или бесступенчатый вариатор. Правый узел 44 отбора мощности, расположенный между правой коробкой 42 переключения передач и правым валом 48 привода водомета, передает мощность от входного или первичного вала 45 на выходной или вторичный вал 46. Аналогично, правый узел 44 отбора мощности может быть узлом любого подходящего типа, например, ременным, цепным или зубчатым приводом. И в этом случае передаточное отношение между входным или первичным валом 45 и выходным или вторичным валом 46 может быть равным 1:1 или может быть другим отношением, выбранным для конкретной конструкции или конкретных условий эксплуатации. В этом последнем случае изменение отношения, создаваемое правым узлом 44 отбора мощности, может быть переменным и выбираемым, например, с помощью бесступенчатого вариатора или с помощью другой коробки переключения передач. По существу это может устранить необходимость в правой коробке 42 переключения передач. Выходной или вторичный вал 46 правого узла 44 отбора мощности приводит задний приводной вал 50 наземных движителей, который проходит назад в амфибии к заднему дифференциалу 52. В свою очередь задний дифференциал 52 приводит заднюю левую полуось 54 и заднюю правую полуось 55, и, далее, соответствующее левое заднее колесо 56 и правое заднее колесо 57. Правый приводной вал 48 водомета приводится правой коробкой 42 переключения передач и передает мощность на правый водомет 47 (непосредственно, как показано на чертеже, или через другие компоненты и/или приводные валы).

В любой подходящей точке силовой передачи при необходимости может быть установлено любое количество разъединительных муфт или шарниров равных угловых скоростей. Например, разъединительные муфты могут быть установлены в силовой передаче между любыми/всеми/некоторыми из колес 36, 37, 56, 57 и их соответствующими приводными полуосями 34, 35, 54, 55; между любыми/всеми/некоторыми из полуосей 34, 35, 54, 55 и соответствующими передним и задним дифференциалами 32, 52; между передним дифференциалом 32 и передним приводным валом 30 наземных движителей и/или передним приводным валом 30 наземных движителей и левым узлом 24 отбора мощности; между задним дифференциалом 52 и задним приводным валом 50 наземных движителей и/или задним приводным валом 50 наземных движителей и правым узлом 44 отбора мощности; между любым/каждым из левого и правого узлов 24, 44 отбора мощности и соответствующим левым и правым валами 28, 48 привода водомета (если он подсоединен или если привод проходит через него); между любым/каждым левым и правым валами 28, 48 привода водомета и соответствующим левым и правым водометом; и/или между выходным или вторичным валом 26 левого узла 24 отбора мощности и выходным и/или вторичным валом 46 правого узла 46 отбора мощности. Это позволяет выборочно по желанию подключать и отключать привод двигателями колес и водометов. Однако такие разъединительные муфты несущественны и могут быть опущены, или выбранные муфты могут быть опущены. В случае применения, можно использовать любую подходящую разъединительную муфту и связанную с ней систему подключения/управления. Для компенсации разницы угловых скоростей между компонентами силовой передачи 10 при необходимости могут быть установлены шарниры равных угловых скоростей. Кроме того, шарниры равных угловых скоростей могут успешно применяться в системе убирания колес при эксплуатации амфибии на воде в режиме глиссирования на высокой скорости и/или для рулевого управления.

В предпочтительном варианте, показанном на чертежах, судовыми движителями являются водометы 27, 47, но можно применять и винты или любые другие средства системы или комбинации судовых движителей.

Передний и задний дифференциалы 32, 52 передают мощность на соответствующие передние и задние колеса 36, 37, 56, 57 амфибии через полуоси 34, 35, 54, 55 обычном способом, применяемым в автомобилестроении, предпочтительно через разъединительные муфты, как описано выше. Однако важным отличием от известных автомобильных полноприводных силовых передач является то, что между передними и задними осями не требуется дифференциала ни на холостом ходу, ни в движении. Однако, предпочтительно между передней и задней осями может быть установлен дифференциал.

При эксплуатации силовая передача 10 по настоящему изобретению является исключительно гибкой и универсальной. Она может эксплуатироваться различными способами, которые выбираются системой управления амфибией и/или задаются водителем. В режиме движения по суше (включая въезд в воду и выезд из воды) амфибия может иметь привод на одно, два. три или четыре колеса и с разными комбинациями отдельных колес и двигателей, выбранных для привода. В режиме движения по земле предпочтительно можно включать привод судовых движителей. В режиме движения по воде можно использовать один водомет или оба водомета и один или оба двигателя, выбранных для привода. Только для примера, в нижеследующей таблице показано количество режимов/вариантов, доступных в конкретной конфигурации по фиг. 1:

Разумеется в других конфигурациях имеются другие режимы/варианты. Из вышеизложенного легко понятна гибкость и универсальность силовой передачи 10 по настоящему изобретению. В частности следует понимать, что на суше привод можно выбрать так, чтобы он подходил к рельефу местности или любым попавшимся препятствиям. Например, применение двигателя может быть сбалансированным или можно предусмотреть избыточность, либо на суше в режиме привода на два колеса, используя режимы с 5 по 10, или на воде, используя режимы 15-20. Когда кривая крутящего момента двигателей выше пороговой величины является относительно плоской (например, в дизельных двигателях) коробка переключения передач позволяет эксплуатировать двигатель в режиме экономии топлива. Например режим 20 позволяет передать достаточную для выхода на глиссирование мощность на высоких оборотах (например, 3800 об/мин), а затем сбросить газ наполовину (например, до 1900 об/мин) в режиме глиссирования с достаточным передаточным отношением, выбираемым на коробке переключения передач, что существенно повышает топливную экономичность.

Расположение левого и правого двигателей 20, 40 и других компонентов в силовой передаче 10 идеально подходит для скоростной амфибии, поскольку вес этих компонентов находится в задней части амфибии или смещен к ее корме, что необходимо для достижения оптимальных характеристик при движении по воде. Кроме того, они расположены по существу на одной линии с продольной осью корпуса 100 (фиг. 3), либо в направлении север-юг, либо в направлении юг-север, что способствует простоте и упрощает компоновку силовой передачи 10 в корпусе 100. Однако двигатели 20, 40 и другие компоненты не требуют именно такой компоновки, в равной степени возможны и другие конфигурации. Например, двигатели могут быть расположены поперечно рядом друг с другом или один перед другим, с соответствующим расположением других компонентов.

На фиг. 3 показан предпочтительный корпус 100 амфибии, в котором расположена силовая передача 10 по настоящему изобретению (и, в частности, показанная на фиг. 2). На фиг. 3 также показаны компоненты 80 выхлопной системы.

Узлы убирающихся колес и подвески (не показаны), описанные в патентах и опубликованных патентных заявках заявителя, особенно подходят для использования с силовой передачей 10 по настоящему изобретению.

Хотя на чертежах это не показано, из вышеизложенного следует понимать, что также можно создать дополнительные пути передачи мощности, соединив левые и правые компоненты силовой передачи, например, установив дифференциал, муфту или другое соединение между, скажем, соответствующими выходными или вторичными валами 26, 46 левого и правого узлов 24, 44 отбора мощности. В такой конфигурации, например, левый двигатель 20 можно дополнительно или альтернативно использовать для привода выходного или вторичного вала 46 правого узла 44 отбора мощности, чтобы передавать мощность на задний вал 50 привода наземного движителя и на задний дифференциал 52. В свою очередь задний дифференциал 52 приводит заднюю левую полуось 54 и заднюю правую полуось 55, и, далее, соответствующее заднее левое колесо 56 и заднее правое колесо 57. Кроме того, мощность от левого двигателя 20 дополнительно или альтернативно может использоваться для привода через правый узел 44 отбора мощности (или через другие пути передачи мощности) и далее на приводной вал 48 правого водомета и на правый водомет 47. Аналогично, правый двигатель 40 можно дополнительно или альтернативно использовать для привода выходного или вторичного вала 26 правого узла 24 отбора мощности так, чтобы передавать мощность на приводной вал передний приводной вал 30 наземного движителя и на передний дифференциал 32. В свою очередь, передний дифференциал 32 приводит левую переднюю полуось 34 и правую переднюю полуось 35 и, далее, соответствующие левое переднее колесо 36 и правое переднее колесо 37. Кроме того, мощность от правого двигателя 40 можно дополнительно или альтернативно использовать для привода через левый узел (24) отбора мощности (или другие пути передачи мощности) приводного вала 28 левого водомета и, далее, левого водомета 27.

Хотя левый и правый узлы 24, 44 отбора мощности показаны расположенными после левой и правой коробок 22, 42 переключения передач, эти левый и правый узлы 24, 44 отбора мощности могут быть расположены в других местах в силовой передаче, как это необходимо. Например, левый и правый узлы 24, 44 отбора мощности могут быть расположены ("вставлены") между левым и правым двигателями 20, 40 и левой и правой коробками 22, 42 переключения передач, или могут быть расположены перед левым и правым двигателями 20, 40. Кроме того, мощность можно отбирать от левого и правого двигателей 20, 40, левой и правой коробок 22, 42 переключения передач и/или левого и правого узлов 24 44 отбора мощности любым подходящим или полезным способом или в любой подходящей конфигурации этих компонентов. Например, можно полностью обойтись без левой и правой коробок 22, 42 переключения передач. Левый и правый узлы 24, 44 отбора мощности, в этом случае или альтернативно, можно расположить после левого и правого двигателей 20, 40. Хотя выше были описаны разъединительные муфты, компоненты силовой передачи могут быть снабжены или могут поставляться с интегральными соединительными муфтами, разъемными соединениями или замками (например, блокировками дифференциала), которые можно использовать по мере необходимости. Кроме того, приводные валы могут быть выполнены как единая деталь или могут быть сформированы из комбинаций более коротких приводных валов.

Ввиду всего вышеизложенного понятна гибкость и универсальность силовой передачи 10 по настоящему изобретению, поскольку при эксплуатации доступно множество различных конфигураций силовой передачи и, следовательно, множество режимов/вариантов работы. В простой форме настоящее изобретение позволяет получить:

i) один первичный двигатель, по меньшей мере два средства наземного движителя (колеса и/или гусеницы), и по меньшей мере два средства судового движителя (создавая избыточность наземных и судовых движителей и/или оптимизируя эксплуатацию каждого или обоих из них).

Настоящее изобретение также позволяет получить:

ii) по меньшей мере два первичных двигателя, по меньшей мере два средства наземного движителя (колеса и/или гусеницы), и одно средство судового движителя (создавая избыточность первичных двигателей и средств наземного движителя и/или оптимизируя эксплуатацию каждого или обоих из них).

В предпочтительной форме настоящее изобретение позволяет получить:

iii) по меньшей мере два первичных двигателя, по меньшей мере два средства наземного движителя (колеса и/или гусеницы) и по меньшей мере два средства судового движителя (создавая избыточность первичных двигателей, средств наземных движителей и судовых движителей и/или оптимизируя эксплуатацию каждого или всех из них).

Коробки переключения передач, узлы отбора мощности, приводные валы, дифференциалы, разъединительные муфты и/или шарниры равных угловых скоростей (не показаны) факультативно могут устанавливаться в любой подходящей точке в конфигурациях i), ii) и iii) силовой передачи и в любом количестве, по мере необходимости.

Хотя в качестве средства наземного движителя в описании упоминались колеса, в качестве альтернативы или в комбинации с колесами можно использовать гусеницы или индивидуальные гусеницы (т.е., гусеницы, заменяющие одно колесо).

Кроме того, левый и правый двигатели 20, 40 внутреннего сгорания могут быть заменены электрическими, гидравлическими или гибридными двигателями. Можно использовать режим скрытности, когда первичный двигатель ограничивает шумность и выбросы теплоты. Например, левый и правый двигатели 20, 40 могут содержать мотор-генераторы, работающие как генераторы переменного тока для заряда аккумуляторов, которые затем используются для питания транспортного средства в режиме скрытности.

Каждый признак, описанный в настоящем описании (включая приложенные формулу изобретения, реферат и чертежи) может быть заменен на альтернативный признак, служащий той же, эквивалентной или подобной цели, если прямо не оговорено иное. Таким образом, если прямо не оговорено иное, каждый раскрытый признак является только одним примером из множества однотипных эквивалентных или подобных признаков. Кроме того, все признаки, раскрытые в настоящем описании (включая приложенные формулу, реферат и чертежи) и/или все этапы любого раскрытого способа или процесса могут комбинироваться в любой комбинации, за исключением комбинаций, в которых по меньшей мере часть таких признаков и/или этапов являются взаимоисключающими. Соответственно, хотя выше были описаны разные варианты настоящего изобретения, любой один или более, или все из признаков, которые были описаны, показаны и/или заявлены в приложенной формуле, могут использоваться как индивидуально, так и в различных комбинациях в любом варианте. Как таковые, любой один или более из признаков может быть исключен, заменен и/или добавлен к любой из описанных, показанных и/или заявленных комбинаций признаков. Любой один или более из признаков любого варианта может комбинироваться и/или использоваться индивидуально в другом варианте с любым другим признаком или признаками любого из вариантов.

Хотя настоящее изобретение было описано на примере варианта, считающегося в настоящее время наиболее практичным и предпочтительным, следует понимать, что изобретение не ограничивается раскрытыми конструкциями и охватывает различные модификации и эквивалентные конструкции, входящие в объем приложенной формулы изобретения.

Реферат

Группа изобретений относится к вариантам выполнения силовой передачи и к амфибии. Силовая передача содержит первый первичный двигатель, первый наземный движитель, первый судовой движитель, при этом первый первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода первого наземного движителя, или первого судового движителя, или обоих движителей, а также содержит второй первичный двигатель. По первому варианту силовая передача имеет возможность выборочного привода первого наземного или судового или обоих движителей. По второму варианту содержит дополнительно вторую коробку переключения передач, второй наземный движитель, второй судовой движитель, первый первичный двигатель имеет возможность выборочного привода второго наземного или судового или обоих движителей через первую и/или вторую коробку переключения передач. По третьему варианту первый и/или второй наземный движитель выполнены убирающимися и содержит одно или более и/или гусеничных движителей. По четвертому варианту второй первичный двигатель выполнен с возможностью выборочного привода первого наземного или судового движителя. Амфибия содержит один из вариантов силовой передачи. Достигается возможность использования силовой передачи в скоростных амфибиях. 5 н. и 37 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула