Патент на изобретение №2271956

(54) МАЛОГАБАРИТНЫЙ АВТОМОБИЛЬ-ТЯГАЧ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области автомобилестроения и предназначено преимущественно для транспортировки грузов на прицепных тележках в крытых помещениях, межцеховых перевозках, а также на территориях аэропортов, морских и речных портов, железнодорожных вокзалов. Автомобиль-тягач имеет цельнометаллический кузов, с усиленным задком, гидростатическую трансмиссию, гидронасос которой установлен на картере и подключен к маховику коленчатого вала дизельного двигателя. Дроссельный клапан, управляющий гидронасосом, снабжен механическим приводом, жестко соединенным с педалью рабочего тормоза. Гидродвигатель трансмиссии выполнен в составе ведущего заднего моста и подключен к его главной передаче через редуктор. Прицепное устройство соединено при помощи переходного модуля с усилением задка кузова, причем задняя панель кузова и усиление задка кузова выполнены с возможностью размещения в них гидродвигателя, а к низлежащей стороне пола кузова жестко присоединены поперечные упорные и несущая балки и лонжероны. Технический результат – создание мобильного транспорта на базе легкового автомобиля, обладающего одновременно малыми габаритами и большим сцепным весом, высокой производительностью и экологичностью, низкой себестоимостью и высокой надежностью в работе, удобством и комфортабельностью при эксплуатации. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к средствам мобильного транспорта, предназначенным для транспортировки грузов на прицепных тележках в крытых помещениях, межцеховых перевозках, а также на территориях аэропортов, морских и речных портов, железнодорожных вокзалов.

Известен трактор, содержащий дизельный двигатель, передний мост с колесами и рулевым управлением, полураму, задние колеса, присоединенные через бортовые передачи, рукава с тормозами, главную передачу и соединительную муфту с двигателем, а также прицепное приспособление (см. Трактор Т25А1. Каталог запасных частей. СССР в/о “Запчастьэкспорт”, Москва, “Внешторгиздат”).

Недостатком известного трактора является чрезмерное загрязнение выхлопными газами окружающей среды и невозможность его применения для работ внутри помещений. Габариты трактора также затрудняют его применение в узких проездах.

Известен грузовой автомобиль на базе легкового шасси, содержащий переднюю конструкцию, образованную кузовом типа седан, который имеет пол, заднюю стенку, стойки боковых дверей и два боковых лонжерона снизу кузова, и заднюю конструкцию, представляющую собой шасси, образованное двумя лонжеронами, соединенные между собой поперечинами (см. патент РФ N 2152886, МПК 7 В 62 D 21/00, 2000 г.).

Недостатком известного автомобиля является нарушение его целостности. В месте соединения передней и задней частей автомобиля конструкция ослаблена и даже при незначительных перегрузках детали, расположенные в месте соединения, разрушаются.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является разработанный в Германии гибридный тягач STILL, используемый как средство напольного транспорта (см. Руководство для мастерской, часть 1, R07-20H, Hybrid-Schlepper, Hybrid-Tractor, HFZ 20/0729/0733, STILL, Gmbh Hamburg, COMPANY’S CODE D2546, 156949-09.97, GUS). Гибридный тягач работает в дизель-электрическом режиме и состоит из корпуса, выполненного в виде кабины водителя, установленной на сварной раме, включающей в себя поперечные упорные и несущую балки и лонжероны, передних и задних колес, трансмиссии, выполненной в виде дизельного двигателя с системой охлаждения, и привода движения, имеющего в своем составе педали движения и рабочего тормоза, ведомый передний и ведущий задний мосты с подвесками и тормозными устройствами. В задней части гибридного тягача установлено сцепное устройство в виде прицепной муфты. Кроме того, в состав тягача входят тяговый электродвигатель и питающая его при чисто электрическом режиме работы тяговая батарея. Тормозные устройства включают в себя сервотормоз с гидравлическим приводом барабанного типа на все четыре колеса, электрический тормоз, действующий как при дизельном, так и батарейном режиме работы, а также механический стояночный тормоз с ручным приводом, действующий на ведущие колеса, и 3-х позиционный рычаг выбора направления движения с позициями: “Вперед”, “Назад”, “Нейтрально”.

К недостаткам известного гибридного тягача относятся низкая надежность работы электрооборудования, ограниченная область применения по температурному режиму из-за наличия электроники, а также его высокая стоимость и дороговизна технического обслуживания.

Заявляемое техническое решение направлено на создание средств мобильного транспорта на базе легкового автомобиля, обладающих одновременно малыми габаритами и большим сцепным весом, высокой производительностью и экологичностью, низкой себестоимостью и широкой областью применения, а также высокой надежностью в работе и удобством и комфортабельностью при эксплуатации. Для этого в малогабаритном автомобиле-тягаче, включающем в себя корпус, передние и задние колеса, трансмиссию, выполненную в виде дизельного двигателя с системой охлаждения и привода движения, имеющего в своем составе педали движения и рабочего тормоза, ведомый передний и ведущий задний мосты с подвесками и тормозными устройствами, а также поперечные упорные и несущую балки, лонжероны и прицепное устройство, корпус выполнен в виде цельнометаллического сварного кузова с усилением задка, а трансмиссия выполнена гидростатической, включающей в себя управляемый дроссельным клапаном гидронасос, гидродвигатель, гидроузел и систему охлаждения рабочей жидкости. При этом гидронасос установлен на картере и подключен к маховику коленчатого вала дизельного двигателя посредством вновь введенных переходного фланца и соединительного элемента соответственно. Дроссельный клапан снабжен механическим приводом, жестко соединенным с педалью рабочего тормоза. Гидродвигатель выполнен в составе ведущего заднего моста и подключен к его главной передаче через редуктор. Прицепное устройство соединено при помощи переходного модуля с усилением задка кузова, причем задняя панель пола кузова и усиление задка кузова выполнены с возможностью размещения в них гидродвигателя гидростатической трансмиссии, а поперечные упорные и несущая балки и лонжероны жестко соединены с низлежащей стороной пола цельнометаллического сварного кузова.

Усиление задка цельнометаллического сварного кузова малогабаритного автомобиля-тягача может быть выполнено, например, по крайней мере из одной установленной на задней панели пола кузова горизонтальной плиты с жестко закрепленными на ней боковыми кронштейнами, торцевые части которых соединены между собой с помощью плиты-связки, нижняя часть которой соединена с поперечной несущей балкой и задней панелью пола кузова посредством косынок, и блока накладок, жестко связанных между собой и с внутренними плоскими боковыми поверхностями арок кузова задних колес, между которыми размещена упомянутая горизонтальная плита. При этом боковые кронштейны жестко соединены с блоками накладок, а горизонтальная плита, плита-связка и задняя панель пола кузова выполнены со сквозными отверстиями для размещения в них гидродвигателя гидростатической трансмиссии.

Выполнение гидроузла гидростатической трансмиссии возможно, например, в виде снабженного сварным каркасом гидробака, с установленным на нем всасывающим фильтром, и трубопровода с трубопроводной арматурой. Гидробак может быть установлен на усилении задка кузова с помощью вновь введенных дополнительной поперечной балки, соединяющей боковые кронштейны, и опорных листовых полос, закрепленных на плите-связке и дополнительной поперечной балке, образующих посадочное место, к которому жестко крепится сварной каркас гидробака.

Система охлаждения рабочей жидкости гидростатической трансмиссии автомобиля-тягача может быть выполнена в виде теплообменника, установленного между дизельным двигателем и его системой охлаждения, и соответствующим образом подключенного к узлам гидростатической трансмиссии.

В цельнометаллическом сварном кузове автомобиля-тягача возможна установка перегородки, разделяющей его внутренний объем на две части, представляющие собой салон водителя и сервисный отсек для рабочей гидросистемы.

На фиг.1 представлен главный вид малогабаритного автомобиля-тягача; на фиг.2 – выносной элемент А на фиг.1; на фиг.3 представлен вид Б на фиг.1; на фиг.4 – сечение В-В на фиг.3; на фиг.5 – вид Г на фиг.1; на фиг.6 – выносной элемент Д на фиг.5; на фиг.7 – контур Е на фиг.3; на фиг.8 – выносной элемент Ж на фиг.1; на фиг.9 – выносной элемент 3 на фиг.1; на фиг.10 схематично представлено подключение дроссельного клапана.

Малогабаритный автомобиль-тягач содержит цельнометаллический сварной кузов 1 (фиг.1), с низлежащей стороной пола которого жестко соединены поперечные упорные 2 и несущая 3 балки и лонжероны 4, передние 5 и задние 6 колеса, гидростатическую трансмиссию, выполненную в виде дизельного двигателя 7 (фиг.2) с системой охлаждения в виде блока 8 вентиляторов и водяного радиатора 9 и привода движения, включающего в себя управляемый от дроссельного клапана 10 гидронасос 11, гидродвигатель 12, соединенный с последним в замкнутый гидравлический контур магистралями, гидроузел 13, систему охлаждения рабочей жидкости в виде теплообменника 14, установленного между дизельным двигателем 7 и водяным радиатором 9 и соответствующим образом подключенного к узлам гидростатической трансмиссии, а также ведомый передний 15 и ведущий задний 16 мосты с подвесками и тормозными устройствами (на чертежах позициями не обозначены). Гидронасос 11 установлен на картере 17 и подключен к маховику 18 коленчатого вала 19 дизельного двигателя 7 посредством переходного фланца 20 и соединительного элемента 21 соответственно. Гидродвигатель 12 выполнен в составе ведущего заднего моста 16 и подключен к его главной передаче через редуктор 22. Цельнометаллический сварной кузов 1 выполнен с усилением задка, представляющим собой по крайней мере одну, установленную на задней панели 23 пола кузова 1 (фиг.3), горизонтальную плиту 24 с жестко закрепленными на ней боковыми кронштейнами 25 (фиг.4), торцевые части которых соединены между собой с помощью плиты-связки 26, нижняя часть которой соединена с поперечной несущей балкой 3 и задней панелью 23 пола кузова 1 посредством косынок 27, и блоков накладок 28 (фиг.4, 5), жестко связанных между собой и с внутренними плоскими боковыми поверхностями 29 арок 30 (фиг.6) кузова 1 задних колес 6, между которыми размещена горизонтальная плита 24. Боковые кронштейны 25 жестко соединены с блоками накладок 28. Задняя панель 23 пола кузова 1, горизонтальная плита 24 и плита-связка 26 выполнены с возможностью установки гидродвигателя 12, для чего в них имеются сквозные отверстия 31, 32 и 33 соответственно (фиг.7, фиг.3, 4, 5). Причем сквозное отверстие 31 задней панели 23 кузова 1 и сквозное отверстие 32 горизонтальной плиты 24 выполнены соосными и их контуры совпадают. Гидроузел 13 выполнен в виде снабженного сварным каркасом 34 (фиг.8) гидробака 35 с установленным на нем всасывающим фильтром 36 и трубопровода 37 с трубопроводной арматурой и установлен на посадочном месте, размещенном на усилении задка кузова 1 и образованном с помощью дополнительной поперечной балки 38, соединяющей боковые кронштейны 25, и опорных листовых полос 39, закрепленных на плите-связке 26 и дополнительной поперечной балке 38. Причем сварной каркас 34 жестко крепится к опорным листовым полосам 39. Цельнометаллический сварной кузов 1 снабжен перегородкой 40, разделяющей его внутренний объем на две части, представляющие собой салон 41 водителя и сервисный отсек 42. В задней части цельнометаллического сварного кузова 1 размещено прицепное устройство 43 (фиг.9), которое с помощью переходного модуля 44 соединено с плитой-связкой 26 усиления задка. Малогабаритный автомобиль-тягач оснащен педалью 45 рабочего тормоза (фиг.10), с которой жестко связан механический привод 46, приводящий в действие дроссельный клапан 10, а также педалью движения и 3-х позиционным рычагом выбора направления движения, фиксирующегося в положениях “вперед”, “назад”, “нейтрально” (на чертежах позициями не обозначены).

В качестве дизельного двигателя 7 может быть использован дизельный двигатель ВАЗ 343-30 производства ОАО ХК “Барнаул-трансмаш”, выполненный по нормам Евро-2, в качестве гидронасоса 11, управляемого дроссельным клапаном 10 – аксиально-поршневой гидронасос с переменным объемом A10VG28DA1DM2/10R-NSC10F006S для замкнутых систем фирмы 000 “Бош Рексрот” с поворотным дроссельным клапаном медленного хода, в качестве гидродвигателя 12 – гидромотор аксиально-поршневой, нерегулируемый, постоянного объема 310.3.56.0.0.68 ОАО “Пневмостроймашина”, а в качестве цельнометаллического сварного кузова может быть использован 3-х дверный кузов внедорожника ВАЗ 21213 “Нива”, выпускаемого ОАО “АВТОВАЗ”.

Малогабаритный автомобиль-тягач работает следующим образом. Первоначально малогабаритный автомобиль-тягач находится в состоянии покоя: стояночный тормоз включен, рычаг выбора направления движения – в положении “нейтрально”. Для подготовки к троганию с места выключается стояночный тормоз, ключом зажигания запускается дизельный двигатель 7, по показаниям тахометра контролируется его число оборотов на холостом ходу (1000 об/мин), с выдержкой не менее 10 минут для прогрева двигателя 7. После чего педалью движения число оборотов дизельного двигателя 7 доводится до значения, соответствующего максимальному крутящему моменту на коленчатом валу 19 (2500 об/мин по тахометру) и одновременно выжимается педаль 45 рабочего тормоза, при этом давление в линии управления гидронасоса 11 падает и рабочая жидкость не поступает в замкнутый гидравлический контур: гидронасос 11 – гидродвигатель 12 (холостой ход гидронасоса 11). Затем включается рычаг выбора направления движения, например, в положение “вперед” и медленно отпускается педаль 45 рабочего тормоза, приводящая в действие посредством жестко связанного с ней механического привода 46 дроссельный клапан 10, в результате чего возрастает давление в канале управления гидронасоса 11, который плавно включается в рабочий режим, чем обеспечивается и плавность страгивания с места автомобиля-тягача. Возможное снижение числа оборотов дизельного двигателя 7 при страгивании с места компенсируется одновременным с отпусканием педали 45 рабочего тормоза нажатием педали движения и контролируется по показаниям тахометра. При полностью отпущенной педали 45 рабочего тормоза (гидронасос 11 – в рабочем режиме) нажатием педали движения обеспечивается требуемая скорость движения автомобиля-тягача за счет изменения производительности гидронасоса 11. Во время движения вращение коленчатого вала 19 дизельного двигателя 7 с маховика 18 через соединительный элемент 21 передается на установленный посредством переходного фланца 20 на картере 17 гидронасос 11, который обеспечивает подачу рабочей жидкости под давлением в гидродвигатель 12, где гидравлическая энергия (объемный поток и давление рабочей жидкости) преобразуется в механическую, т.е. в скорость вращения и момент для приведения в движение задних колес 6 ведущего заднего моста 16 через редуктор 22 и его главную передачу. Объемный поток рабочей жидкости, выходящий из гидродвигателя 12, по магистралям замкнутого гидравлического контура возвращается в гидронасос 11. При уменьшении скорости вращения коленчатого вала 19 дизельного двигателя 7 объемный поток рабочей жидкости, поступающей в гидродвигатель 12, будет также уменьшаться, снижая его скорость вращения. Вместе с уменьшением скорости вращения гидродвигателя 12 снижается скорость движения малогабаритного автомобиля-тягача и при достижении нулевого значения приводит к его остановке.

Включение рычага выбора направления движения в положение “назад” после полной остановки автомобиля-тягача приводит к изменению направления объемного потока рабочей жидкости, выходящей из гидронасоса 11, на противоположное, и гидродвигатель 12 приводится во вращение в обратном направлении, при этом малогабаритный автомобиль-тягач перемещается назад.

В процессе работы гидростатической трансмиссии охлаждение ее рабочей жидкости осуществляется с помощью теплообменника 14, куда она поступает от гидронасоса 11 и гидродвигателя 12. При этом теплообменник 14 дополнительно обдувается блоком 8 вентиляторов системы охлаждения дизельного двигателя 7, что значительно повышает его теплоотдачу. Охлажденная рабочая жидкость поступает из теплообменника 14 в гидробак 35 гидроузла 13, откуда по трубопроводу 37 через всасывающий фильтр 36 – в гидронасос 11.

Торможение малогабаритного автомобиля-тягача осуществляется путем доведения числа оборотов дизельного двигателя 7 с помощью педали движения до значения, соответствующего максимальному крутящему моменту, и плавного нажатия педали 45 рабочего тормоза, приводящей в действие дроссельный клапан 10, переводящий гидронасос 11 из рабочего режима в режим холостого хода, который в свою очередь обеспечивает плавное торможение малогабаритного автомобиля-тягача. Рычаг выбора направления движения переводится в положение “нейтрально”, педалью движения доводится число оборотов дизельного двигателя 7 до значения, соответствующего холостому ходу, после чего ключом зажигания выключается дизельный двигатель 7 и включается стояночный тормоз.

Усиление задка цельнометаллического сварного кузова 1, включающее в себя такие элементы, как горизонтальная плита 24, установленная на задней панели 23 пола кузова, боковые кронштейны 25, плита-связка 26, косынки 27 и блоки накладок 28, жестко связанные с внутренними плоскими боковыми поверхностями 29 арок 30 кузова 1, представляет собой сварную металлоконструкцию, включающую листовой прокат разной толщины как в виде прямых, так и гнутых деталей, прокат труб квадратного сечения и позволяет увеличить сцепной вес и тяговые характеристики малогабаритного автомобиля-тягача, а также предотвращает пробуксовку его колес 5 и 6. Кроме того, дополнительная поперечная балка 38 и опорные листовые пластины 39, связанные соответствующим образом с элементами усиления задка кузова 1, не только образуют посадочное место для гидроузла 13, к которому жестко крепится сварной каркас 34, но и обеспечивает дополнительное усиление задка кузова 1. Благодаря соединению прицепного устройства 43 через переходный модуль 44 с усилением задка кузова 1, в частности с плитой-связкой 26, обеспечивается возможность достижения максимального усилия (4 кН) на нем, что позволяет малогабаритному автомобилю-тягачу буксировать одновременно три тележки с массой груза по 3 т. Использование 3-х дверного цельнометаллического сварного кузова с установленной в нем перегородкой 40, разделяющей внутренний объем кузова 1 на салон 41 водителя и сервисный отсек 42, позволяет снизить шум и загрязненность в салоне 41, создавая комфортные условия для водителя при управлении тягачом, а также обеспечить доступность и простоту обслуживания оборудования, размещенного в сервисном отсеке 42.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволило создать на базе легкового автомобиля тягач, имеющий большой сцепной вес, обладающий высокой производительностью, комфортабельностью и удобством при эксплуатации. Малые габариты и низкая себестоимость по сравнению с аналогами, а также высокая надежность и экологичность обеспечат малогабаритному автомобилю-тягачу широкую область применения как в закрытых помещениях, так и на открытых площадках.

Формула изобретения

1. Малогабаритный автомобиль-тягач, включающий в себя корпус, передние и задние колеса, трансмиссию, выполненную в виде дизельного двигателя с системой охлаждения и привода движения, имеющего в своем составе педали движения и рабочего тормоза, ведомый передний и ведущий задний мосты с подвесками и тормозными устройствами, а также поперечные упорные и несущую балки, лонжероны и прицепное устройство, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цельнометаллического сварного кузова с усилением задка, а трансмиссия выполнена гидростатической, включающей в себя управляемый дроссельным клапаном гидронасос, гидродвигатель, гидроузел и систему охлаждения рабочей жидкости, при этом гидронасос установлен на картере и подключен к маховику коленчатого вала дизельного двигателя посредством вновь введенных переходного фланца и соединительного элемента, соответственно, дроссельный клапан снабжен механическим приводом, жестко соединенным с педалью рабочего тормоза, гидродвигатель выполнен в составе ведущего заднего моста и подключен к его главной передаче через редуктор, прицепное устройство соединено при помощи переходного модуля с усилением задка кузова, причем задняя панель пола кузова и усиление задка кузова выполнены с возможностью размещения в них гидродвигателя гидростатической трансмиссии, а поперечные упорные и несущая балки и лонжероны жестко соединены с низлежащей стороной пола цельнометаллического сварного кузова.

2. Малогабаритный автомобиль-тягач по п.1, отличающийся тем, что усиление задка цельнометаллического сварного кузова выполнено по крайней мере из одной установленной на задней панели пола кузова горизонтальной плиты с жестко закрепленными на ней боковыми кронштейнами, торцевые части которых соединены между собой с помощью плиты-связки, нижняя часть которой соединена с поперечной несущей балкой и задней панелью пола кузова посредством косынок, и блоков накладок, жестко связанных между собой и с внутренними плоскими боковыми поверхностями арок кузова задних колес, между которыми размещена упомянутая горизонтальная плита, причем боковые кронштейны жестко соединены с блоками накладок, а горизонтальная плита, плита-связка и задняя панель пола кузова выполнены со сквозными отверстиями для размещения в них гидродвигателя гидростатической трансмиссии.

3. Малогабаритный автомобиль-тягач по п.2, отличающийся тем, что гидроузел гидростатической трансмиссии выполнен в виде снабженного сварным каркасом гидробака с установленным на нем всасывающим фильтром и трубопровода с трубопроводной арматурой и установлен на усилении задка кузова с помощью вновь введенных дополнительной поперечной балки, соединяющей боковые кронштейны, и опорных листовых полос, закрепленных на плите-связке и дополнительной поперечной балке, образующих посадочное место, к которому жестко крепится сварной каркас гидробака.

4. Малогабаритный автомобиль-тягач по п.3, отличающийся тем, что система охлаждения рабочей жидкости гидростатической трансмиссии выполнена в виде теплообменника, установленного между дизельным двигателем и его системой охлаждения и соответствующим образом подключенного к узлам гидростатической трансмиссии.

5. Малогабаритный автомобиль-тягач по п.4, отличающийся тем, что цельнометаллический сварной кузов снабжен перегородкой, разделяющей внутренний объем кузова на две части, представляющие собой салон водителя и сервисный отсек.

РИСУНКИ