Подвеска передних управляемых колёс

 

Изобретение относится к эластичным подвескам для отдельных колес, отличающихся расположением и компоновкой демпферов для устранения реакции от передних управляемых колес при воздействии поперечных сил. Между дополнительным рычагом амортизационной стойки и поворотной цапфой параллельно установлены упругий элемент и трехрежимный гидравлический управляемый демпфер. Упругий элемент в виде полукруга обеспечивает поперечную горизонтальную силу между поворотной цапфой и дополнительным рычагом и установлен в горизонтальной плоскости, проходящей через центр вращения шарового шарнира нижнего направляющего рычага для устранения наклона колеса в поперечной вертикальной плоскости. Предлагаемое техническое решение направлено на улучшение стабилизации прямолинейного движения. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в подвесках колесных машин.

Известна независимая подвеска колесного транспортного средства, содержащая пружину, амортизатор, предназначенные для восприятия возмущений от неровностей дороги в вертикальной плоскости, верхнего и нижнего направляющих устройств. Для уменьшения бокового увода колеса и обеспечения стабилизации его прямолинейного движения подвеска снабжена устройством, состоящим из рычага, шарнирно соединенного с направляющими устройствами с возможностью качания в плоскости, параллельной плоскости дороги, и упругих элементов, воспринимающих горизонтальные поперечные усилия, причем ось шарнира рычага стабилизирующего устройства расположена позади оси вращения по направлению движения транспортного средства (авт. св. СССР №333811 по М. кл. В 60 G 3/20, 1973).

Недостатком данной подвески является то, что при возникновении резонансных явлений с неуправляемым увеличением амплитудных значений по горизонтальным поперечным силам и перемещениям с последующим увеличением коридора движения за счет наличия упругих элементов, воспринимающих указанные силы детали ее конструкции подвержены дополнительным нагрузкам вплоть до разрушения, что ухудшает стабилизацию прямолинейного движения и снижает надежность подвески. Кроме того, при криволинейном движении данная подвеска изменяет поворачиваемость колесной машины в сторону избыточной, что ухудшает безопасность движения транспортного средства особенно на больших скоростях, а ее многозвенная кинематическая схема снижает надежность подвески в целом за счет износа дополнительных шарнирных соединений.

Известна подвеска передних управляемых колес, принятая в качестве прототипа, содержащая упругий элемент, представляющий собой пружину, амортизатор, предназначенные для восприятия возмущений от неровностей дороги в вертикальной плоскости и нижнего направляющего рычага, рулевую тягу, связанную с поворотной цапфой. Для обеспечения возможности корректировки наклона колес в вертикальной и поперечной плоскости в зависимости от боковой силы с последующим изменением направления движения в сторону обратную задаваемому повороту и таким образом повышения стабилизации, вместо традиционного жесткого соединения амортизатора с поворотной цапфой выше центра вращения шарового шарнира установлен упруго изгибающийся элемент в вертикальной и поперечной относительно продольной оси транспортного средства плоскости (заявка ФРГ №19501848 по М. кл. В 60 G 3/18, 1995).

Недостатком данной подвески является то, корректировка желаемого направления колес достигается за счет дополнительного наклона в поперечной вертикальной плоскости, что увеличивает неравномерность давлений на протектор колеса с интенсификацией неравномерного его износа и создает дополнительные нагрузки на все детали подвески, что снижает ее надежность. Кроме того, при указанных пространственных перемещениях плоскости колес одновременно будет проявляться неучитываемое изменение схождения в зависимости от боковых и вертикальных сил и при периодических знакопеременных отклонениях управляемых колес для поддержания прямолинейного движения за счет упругого элемента возможно возникновение резонансных явлений с неуправляемым увеличением амплитудных значений по боковым силам и перемещениям с последующим увеличением коридора движения, что ведет к ухудшению стабилизации прямолинейного движения и снижает надежность подвески в целом.

Задача изобретения - создание подвески передних управляемых колес, обеспечивающей улучшенные стабилизационные свойства за счет непосредственной автоматической компенсации угла увода колеса от действия горизонтальной поперечной силы путем соответствующего поворота того же колеса в сторону сохранения прямолинейного движения. Кроме того, повысить надежность подвески за счет демпфирующего устройства, предотвращающего резонансное увеличение горизонтальной поперечной силы при ее периодическом изменении, а также исключить тенденцию транспортного средства к избыточной поворачиваемости.

Технический результат - улучшение стабилизации прямолинейного движения и повышение надежности подвески колесной машины за счет компенсации бокового увода передних управляемых колес от действия горизонтальных поперечных сил с предотвращением их резонансного увеличения при периодическом изменении.

Указанный технический результат достигается тем, что подвеска передних управляемых колес содержит пружину, амортизационную стойку, нижний направляющий рычаг, поворотную цапфу, упругий элемент, выполненный в виде полукруга, связанный жестко с поворотной цапфой в горизонтальной плоскости, проходящей через центр вращения шарового шарнира направляющего рычага соосно колесу, одной стороной связан жестко с поворотной цапфой, а другой с дополнительным рычагом, соединенным жестко с амортизационной стойкой, к поворотной части которой крепится рулевая тяга, причем точка пересечения оси поворота колеса с опорной поверхностью расположена позади его вертикальной оси по направлению движения транспортного средства и параллельно упругому элементу установлено трехрежимное гидравлическое управляемое демпфирующее устройство с поворотным вокруг своей оси штоком, имеющим жестко связанный с ним рычажок, соединенный с перемещаемым элементом шагового электродвигателя, установленного жестко на дополнительном рычаге.

Трехрежимное гидравлическое управляемое демпфирующее устройство выполнено в виде резервуара с компенсационным газовым объемом, расположенным в безштоковой части, в рабочую полость которого соосно помещен рабочий поршень с ограничением поворота вокруг своей оси, а торцевые поверхности его подвижно сопряжены с элементами, каждый из которых жестко связан с поворотным штоком с возможностью поворота вокруг оси рабочего поршня, имеющего клапан и отверстие для сообщения штоковой и безштоковой полостей резервуара.

Перемещаемый элемент шагового электродвигателя жестко связан с рычажком штока трехрежимного гидравлического управляемого демпфирующего устройства с возможностью его фиксации вокруг своей оси в следующих трех позициях: в первой позиции клапан и отверстие рабочего поршня перекрыты, во второй позиции перекрыто отверстие рабочего поршня, в третей позиции клапан и отверстие рабочего поршня открыты.

За счет упругого элемента, установленного между поворотной цапфой и дополнительным рычагом, соединенным жестко с амортизационной стойкой, под действием горизонтальной поперечной силы предполагается поворот колеса с поворотной цапфой в той же плоскости в сторону, обратную направлению увода на такой же угол, что компенсирует его и улучшает стабилизацию прямолинейного движения колесной машины.

Особенностью предлагаемой подвески является установка упругого элемента в горизонтальной плоскости, проходящей через центр вращения шарового шарнира нижнего направляющего рычага, что дает подвижность колесу с поворотной цапфой от действия горизонтальной поперечной силы только в горизонтальном поперечном направлении без дополнительного наклона в поперечной вертикальной плоскости, так как плеча для создания момента в вертикальной плоскости относительно шарового шарнира нижнего направляющего рычага нет. Таким образом, происходит непосредственная автоматическая компенсация бокового увода передних управляемых колес за счет изменения только их схождения без пространственного неучитываемого перемещения колес в вертикальной и поперечной плоскости, что улучшает стабилизацию прямолинейного движения колесной машины, а уменьшение при этом дополнительных нагрузок на детали подвески и протектор колес способствует повышению надежности предлагаемой подвески.

Исключение возникновения ортогональных составляющих горизонтальной поперечной силы на упругом элементе и параллельно ему установленном гидравлическом управляемом демпфирующем устройстве происходит за счет соосности расположения осей упругого элемента с колесом, что повышает надежность предлагаемой подвески.

Для облегчения возможности поворота колеса с поворотной цапфой относительно оси его поворота, проходящей через центр вращения шарового шарнира нижнего направляющего рычага и точку пересечения оси качания амортизационной стойки с плоскостью резиновой подушки, закрепленной на кузове, амортизационная стойка жестко соединена с упругим элементом дополнительным рычагом.

С целью предотвращения неучитываемого качания колеса с поворотной цапфой, а также не жестко закрепленной с другими элементами подвески амортизационной стойки относительно кузова под действием поперечных и вертикальных сил за счет наличия упругого элемента между поворотной цапфой и дополнительным рычагом рулевая тяга прикреплена к поворотной части амортизационной стойки, что улучшает стабилизацию прямолинейного движения колесной машины.

Для того чтобы поворот плоскости колеса с поворотной цапфой под действием горизонтальной поперечной силы из-за наличия между поворотной цапфой и дополнительным рычагом, соединенным жестко с амортизационной стойкой упругого элемента проходил в сторону обратную направлению увода колеса, точка пересечения оси поворота колеса с опорной поверхностью расположена позади его вертикальной оси по направлению движения колесной машины или подвеска имеет отрицательный вылет. Это объясняется тем, что результирующая горизонтальная поперечная сила действует на центральную в продольной оси точку контакта колеса с опорной поверхностью и колесо поворачивается согласно направлению момента, возникающего от действия указанной силы относительно оси поворота колеса на плече вылета. Таким образом, обеспечивается автоматическая компенсация увода колеса и стабилизация прямолинейного движения колесной машины.

Особенностью предлагаемой подвески является также установка параллельно упругому элементу трехрежимного гидравлического управляемого демпфирующего устройства с поворотным вокруг своей оси штоком, имеющим жестко связанный с ним рычажок, соединенный с перемещаемым элементом шагового электродвигателя, установленного жестко на дополнительном рычаге и которым осуществляется управление гидравлического управляемого демпфирующего устройства.

При периодических знакопеременных отклонениях управляемых колес, когда возможен резонанс при совпадении собственной частоты подвески в горизонтальном поперечном направлении с частотой возмущений в том же направлении, гидравлическое управляемое демпфирующее устройство, работая во втором режиме как амортизатор, предотвращает его появление, демпфируя колебания и уменьшая таким образом амплитудные значения горизонтальных поперечных сил и перемещений колеса с поворотной цапфой до безопасных, что уменьшает коридор движения колесной машины и повышает надежность предлагаемой подвески.

В зарезонансной зоне, когда частота действия горизонтальных поперечных сил высока и демпфирование колебаний немного увеличивает амплитуды горизонтальных поперечных сил и перемещений колеса с поворотной цапфой, гидравлическое управляемое демпфирующее устройство работает в третьем режиме и сообщение штоковой и безштоковой частей резервуара происходит безпрепятственно. Таким образом, демпфирования не происходит, что повышает надежность предлагаемой подвески.

Для того чтобы в дорезонансной зоне, когда частота действия горизонтальных поперечных сил очень мала или при криволинейном движении, когда горизонтальная поперечная сила является центробежной и приложена к колесу постоянно и с одним знаком поворот управляемого колеса в сторону, обратную центробежной силе, за счет установки между поворотной цапфой и дополнительным рычагом, соединенным жестко с амортизационной стойкой упругого элемента, не вызывал тенденцию колесной машины к избыточной поворачиваемости, гидравлическое управляемое демпфирующее устройство переводится в третий режим работы с блокировкой штока относительно резервуара, что делает упругую до этого связь поворотной цапфы с дополнительным рычагом жесткой и подвеска работает как стандартная, а колесная машина - с заложенной производителем поворачиваемостью.

В целом применение в подвеске передних управляемых колес упругого элемента, воспринимающего поперечные горизонтальные силы в сочетании с параллельно установленным гидравлическим управляемым демпфирующим устройством позволяет непосредственно автоматически компенсировать боковой увод колес от действия указанных сил с предотвращением их резонансного увеличения при периодическом изменении, что способствует улучшению стабилизации прямолинейного движения и повышению надежности подвески колесной машины.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определено из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объеме, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “новизна” по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательного уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “изобретательский уровень” по действующему законодательству.

На фиг.1 показан общий вид сзади предлагаемой подвески. На фиг.2 показан вид сбоку предлагаемой подвески. На фиг.3 показан вид сверху части предлагаемой подвески. На фиг.4 отдельно показано гидравлическое управляемое демпфирующее устройство с вариантом его установки на упругий элемент. На фиг.5 показано сопряжение перемещаемого элемента шагового двигателя с рычажком штока гидравлического управляемого демпфирующего устройства. На фиг.6 отдельно показан рабочий поршень с его установкой в резервуаре. На фиг.7 показаны позиции перемещаемого элемента шагового электродвигателя и рычажка штока гидравлического управляемого демпфирующего устройства. На фиг.8 показаны позиции секторных дисков относительно поршня гидравлического управляемого демпфирующего устройства. На фиг.9 показан график, поясняющий соответствие амплитудно-частотной характеристики предлагаемой подвески в горизонтальном поперечном направлении режимам работы гидравлического управляемого демпфирующего устройства. На фиг.10 показана принципиальная схема, поясняющая кинематику работы предлагаемой подвески.

Подвеска передних управляемых колес содержит пружину 1 (фиг.1), размещенную в чашках 2 и 3, закрепленных жестко на амортизационной стойке 4, сориентированной штоком амортизатора вверх, которым соединена с резиновой подушкой 5, закрепленной на кузове 6, нижний направляющий рычаг 7, соединенный с кузовом 6 через резинометаллические втулки 8, шаровый шарнир 9, закрепленный жестко болтами 10 на нижнем направляющем рычаге 7 и соединенный жестко болтом 11 (фиг.2) с поворотной цапфой 12, в которую запрессован двухрядный шариковый подшипник качения 13, установленный на ступицу 14 ведущего приводом 15 колеса 16, связанного со ступицей 14 болтами 17, причем привод 15 сопряжен со ступицей 14 шлицами 18 и закреплен гайкой 19, стабилизатор поперечной устойчивости 20, установленный на направляющий рычаг 7 через резинометаллический шарнир 21 и связанный таким же способом с другим колесом той же оси, упругий элемент 22, одной стороной связанный жестко болтами 23 с поворотной цапфой 12, а другой такими же болтами с дополнительным рычагом 24, который соединен жестко болтами 25 с амортизационной стойкой 4, к поворотной части которой через рычаг 26 посредствам шарового шарнира 27 наконечника 28 крепится рулевая тяга 29, соединенная с рулевой рейкой, причем рулевая тяга 29 соединена с наконечником 28 резьбовым соединением и стопорится болтом 30.

С целью предотвращения неучитываемого качания колеса 16 с поворотной цапфой 12, а также нежестко закрепленной с другими элементами подвески амортизационной стойки 4 относительно кузова 6 под действием поперечных и вертикальных сил за счет наличия упругого элемента 22 между поворотной цапфой 12 и дополнительным рычагом 24 рулевая тяга 29 прикреплена к поворотной части амортизационной стойки 4, что улучшает стабилизацию прямолинейного движения колесной машины.

За счет упругого элемента 22, установленного между поворотной цапфой 12 и дополнительным рычагом 24, соединенным жестко с амортизационной стойкой 4, под действием горизонтальной поперечной силы F предполагается поворот колеса 16 с поворотной цапфой 12 в той же плоскости в сторону, обратную направлению увода на такой же угол, что компенсирует его и улучшает стабилизацию прямолинейного движения колесной машины.

Установка упругого элемента 22 в горизонтальной плоскости, проходящей через центр вращения шарового шарнира 9 нижнего направляющего рычага 7 дает подвижность колесу 16 с поворотной цапфой 12 от действия горизонтальной поперечной силы F только в горизонтальном поперечном направлении без дополнительного наклона в поперечной вертикальной плоскости, так как плеча для создания момента в вертикальной плоскости относительно шарового шарнира 9 нижнего направляющего рычага 7 нет. Таким образом, происходит непосредственная автоматическая компенсация бокового увода δ₁ переднего управляемого колеса 16 за счет изменения только его схождения без пространственного неучитываемого перемещения колеса 16 в вертикальной и поперечной плоскости, что улучшает стабилизацию прямолинейного движения колесной машины, а уменьшение при этом дополнительных нагрузок на детали подвески и протектор колеса 16 способствует повышению надежности предлагаемой подвески.

Исключение возникновения ортогональных составляющих горизонтальной поперечной силы F на упругом элементе 22 и параллельно ему установленном гидравлическом управляемом демпфирующем устройстве 31 (фиг.3) происходит за счет соосности расположения осей упругого элемента 22 с колесом 16, что повышает надежность предлагаемой подвески.

Упругий элемент 22 выполнен в виде полукруга произвольного, например, прямоугольного сечения с податливостью только в плоскости полукруга, причем его материал должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать массу, приходящуюся на него, например кованая сталь. Жесткость упругого элемента 22 выбирается такой, чтобы момент, создаваемый горизонтальной поперечной силой F на колесе 16 относительно оси шарового шарнира 9 при уводе колеса 16 на некоторый угол δ₁, был равен моменту, создаваемому упругим элементом 22 при повороте колеса 16 с поворотной цапфой 12 на угол угол δ₂, равный углу δ₁. Таким образом, должно выполняться условие δ₁=δ₂ и жесткость С упругого элемента 22 определяется согласно следующему выражению:

,

где к - коэффициент увода управляемого колеса 16, Н/рад; е - вылет оси поворота предлагаемой подвески, м.

Для того чтобы поворот плоскости колеса 16 с поворотной цапфой 12 под действием горизонтальной поперечной силы F из-за наличия между поворотной цапфой 12 и дополнительным рычагом 24, соединенным жестко с амортизационной стойкой 4 упругого элемента 22 проходил в сторону, обратную направлению увода колеса 16, точка пересечения оси поворота колеса 16 с опорной поверхностью расположена позади его вертикальной оси по направлению движения колесной машины или подвеска имеет отрицательный вылет. Это объясняется тем, что результирующая горизонтальная поперечная сила F действует на центральную в продольной оси точку контакта колеса 16 с опорной поверхностью и колесо 16 поворачивается согласно направлению момента, возникающего от действия указанной силы относительно оси поворота колеса 16 на плече, называемым вылет. Таким образом, обеспечивается автоматическая компенсация увода колеса 16 и стабилизация прямолинейного движения колесной машины.

Для облегчения возможности поворота колеса 16 с поворотной цапфой 12 относительно оси его поворота, проходящей через центр вращения шарового шарнира 9 нижнего направляющего рычага 7 и точку пересечения оси качания амортизационной стойки 4 с плоскостью резиновой подушки 5, закрепленной на кузове 6, амортизационная стойка 4 жестко соединена с упругим элементом 22 дополнительным рычагом 24.

Дополнительный рычаг 24 может быть выполнен в виде металлической детали формы буквы “С” произвольного, например, прямоугольного сечения с ребрами жесткости вдоль тела.

Параллельно упругому элементу 22 (фиг.3) установлено трехрежимное гидравлическое управляемое демпфирующее устройство 31 с поворотным вокруг своей оси штоком 32, имеющим жестко связанный с ним рычажок 33, соединенный с перемещаемым элементом 34 шагового электродвигателя 35, установленного жестко болтами 36 на дополнительном рычаге 24 и которым осуществляется управление гидравлического управляемого демпфирующего устройства 31.

Гидравлическое управляемое демпфирующее устройство 31 (фиг.4) соединено с упругим элементом 22 со стороны поворотной цапфой 12 через резинометаллический шарнир 39 посредствам болта 40 и через сферический шарнир 41, соединенный, например, со штоком 32 посредствам болта 42 со стороны дополнительного рычага 24, к которому крепится болтом 43.

Для соединения перемещаемого элемента 34 (фиг.5) с рычажком 33 в последнем выполнено овальное вдоль его оси отверстие 37, в которое установлен перемещаемый элемент 34 и закреплен там с обоих сторон относительно рычажка шплинтами 38, причем II-я позиция перемещаемого элемента 34 относительно рычажка 33 соответствует его положению в центре овального отверстия 37.

Гидравлическое управляемое демпфирующее устройство 31 выполнено в виде резервуара 44 с рабочей полостью, разделенной на штоковую 45 и безштоковую 46 части и компенсационным газовым объемом 47, расположенным в безштоковой части 46. Рабочая полость 45, 46 и компенсационный газовый объем 47 заполнены соответственно жидкостью и газом и разделены дополнительным поршнем 48 с герметичным по радиусу уплотнением 49.

В рабочую полость 45, 46 резервуара 44 соосно помещен рабочий поршень 50 с ограничением поворота вокруг своей оси, а торцевые поверхности его подвижно сопряжены с секторными дисками 51 и 52, каждый из которых жестко связан со штоком 32, который установлен в резервуар 44 через уплотнение 53, обеспечивающее герметичность подвижного сопряжения штока 32 и резервуара 44.

Для ограничения поворота рабочего поршня 50 вокруг своей оси с возможностью его перемещения вдоль оси резервуара 44 в рабочей полости 45, 46 резервуара 44 расположена любая, например шпоночная продольная направляющая 54, сопрягаемая с пазом 55 (фиг.6) в рабочем поршне 50.

Рабочий поршень 50 для сообщения штоковой 45 и безштоковой 46 полостей имеет один клапан двухстороннего действия, например, калиброванное отверстие, или два клапана 56 и 57 с одинаковыми характеристиками усилия отбоя и сжатия, установленных на каждую из его торцевых поверхностей по одной линии, проходящей через ось рабочего поршня 50 по разные стороны от нее.

Клапаны 56 и 57 могут быть выполнены, например, в виде металлических пластин, жесткость каждой из которых подбирается в соответствии с необходимой величиной коэффициента сопротивления К_A гидравлического управляемого демпфирующего устройства 31, определяемого согласно следующей формуле:

,

где m - масса колеса 16 в сборе со ступицей 14, подшипником 13 и цапфой 12, кг; - угловая частота собственных колебаний подвески в горизонтальном поперечном направлении, с^-1; ψ - безразмерный коэффициент сопротивления гидравлического управляемого демпфирующего устройства 31; с - жесткость упругого элемента 22, Нм/рад.

Отверстие рабочего поршня предназначено для сообщения штоковой и безштоковой частей и может быть выполнено, например, в виде двух овальных отверстий 58 и 59, вытянутых по разные стороны от оси рабочего поршня 50 по линии перпендикулярной линии, соединяющей клапаны 56, 57 и центральное круглое отверстие 60, необходимое для соединения секторного диска безштоковой 51 с секторным диском штоковой 52 частей.

Секторный диск штоковой части 52 жестко связан со штоком 32. Секторный диск безштоковой части 51 жестко связан со штоком 32 через центральное круглое отверстие 60 рабочего поршня 50 тремя болтами 61, расположенными вокруг оси штока под углом 120 градусов, причем болты затянуты моментом, обеспечивающим плотное герметичное сопряжение обоих секторных дисков 51 и 52 с торцевыми поверхностями заключенного между ними рабочего поршня 50.

Оба секторных диска 51 и 52 имеют одинаковую форму и развернуты по отношению друг к другу на 180 градусов. Такое положение вызвано необходимостью перекрывать клапаны 56, 57 и отверстия 58, 59 с обоих сторон для увеличения надежности их герметичного перекрытия и с целью возможности перекрытия каждого клапана 56 и 57 только со стороны обратной стороне его установки на рабочий поршень 50.

Шток 32 (фиг.7, 8) имеет возможность фиксации вокруг своей оси в следующих трех позициях I, II и III: в первой позиции оба секторных диска 51 и 52 перекрывают клапаны 56, 57 и отверстия 58, 59 рабочего поршня 50, во второй позиции перекрыты только отверстия 58 и 59, в третей позиции и клапаны 56, 57 и отверстия 58, 59 открыты для свободного сообщения штоковой 45 и безштоковой 46 частей.

Управление шаговым электродвигателем может осуществляться, например, компьютером впрыска инжекторного двигателя на основании алгоритма, составленного путем интегрирования сигналов от датчика(ов) горизонтального поперечного ускорения, установленного(ых) в подвеске управляемых колес, датчиков ускорения поворота и положения рулевого колеса.

В резонансной зоне II (фиг.9) при периодических знакопеременных отклонениях управляемого колеса 16 в горизонтальном поперечном направлении посредствам поворота штока 32 жестко связанным с ним рычажком 33 получено необходимое смещение от перемещаемого элемента 34 шагового электродвигателя 35, гидравлическое управляемое демпфирующее устройство 31 переводится во второй режим II, в котором работает как амортизатор. Указанные колебания демпфируются и резонанс исключается, что повышает надежность предлагаемой подвески.

В зарезонансной зоне III, когда демпфирование колебаний немного увеличивает амплитуды горизонтальных поперечных сил и перемещений колеса 16 с поворотной цапфой 12, посредством поворота штока 32 жестко связанным с ним рычажком 33 получено необходимое смещение от перемещаемого элемента 34 шагового электродвигателя 35, гидравлическое управляемое демпфирующее устройство 31 переводится в третий режим III и сообщение штоковой 45 и безштоковой 46 частей резервуара 44 происходит безпрепятственно. Таким образом, демпфирования не происходит, что повышает надежность предлагаемой подвески.

С целью исключения в дорезонансной зоне I или при криволинейном движении тенденции колесной машины к избыточной поворачиваемости посредством поворота штока 32 жестко связанным с ним рычажком 33 получено необходимое смещение от перемещаемого элемента 34 шагового электродвигателя 35, гидравлическое управляемое демпфирующее устройство 31 переводится в первый режим работы I с блокировкой штока 32 относительно резервуара 44, что делает упругую до этого связь поворотной цапфы 12 с дополнительным рычагом 24 жесткой и подвеска работает как стандартная, а колесная машина с заложенной производителем поворачиваемостью.

Подвеска передних управляемых колес работает следующим образом. Пусть колесная машина движется прямолинейно, а частота периодических знакопеременных отклонений управляемых колес приближается к резонансной. На шаговый электродвигатель 31 поступает команда и его перемещаемый элемент 34, воздействуя на рычажок 33, поворачивает шток 32 в позицию II, в результате чего оба дополнительных отверстия 58 и 59 рабочего поршня 50 закрываются. Гидравлическое управляемое демпфирующее устройство 31 становится амортизатором с одинаковыми усилиями отбоя и сжатия. Горизонтальная поперечная сила F (фиг.10), действуя на центральную в продольной плоскости точку пятна контакта колеса с опорной поверхностью, искривляет его беговую линию за счет эластичности пневматической шины и колесо 16 начинает двигаться под углом увода δ₁ по отношению к первоначальному направлению движения . Однако под действием той же силы F колесо 16 вместе с поворотной цапфой 12, за счет наличия между поворотной цапфой 12 и дополнительным рычагом 24, соединенным жестко с амортизационной стойкой 4, к поворотной части которой крепится рулевая тяга 29 упругого элемента 22, преодолевая сопротивление последнего, поворачивается навстречу силе F на некоторый угол δ₂, равный углу увода δ₁, причем указанное перемещение колеса 16 демпфируется гидравлическим управляемым демпфирующим устройством 31. Таким образом, происходит автоматическая компенсация бокового увода с исключением резонанса колебаний горизонтальных поперечных сил.

Поворот колеса 16 с поворотной цапфой 12 под действием горизонтальной поперечной силы происходит под действием реакции R опорной поверхности на колесе 16 на плече е, называемом вылетом подвески, в сторону, обратную направлению силы F, за счет отрицательного значения указанного плеча, то есть точка пересечения оси поворота колеса 16 с опорной поверхностью расположена позади его вертикальной оси по направлению движения. Непосредственная компенсация увода колеса 16 осуществляется за счет того, что поворот колеса 16 с поворотной цапфой 12 происходит без вертикального наклона строго в горизонтальной плоскости из-за установки упругого элемента 22 соосно колесу 16 в той же плоскости, проходящей через центр вращения шарового шарнира 9 нижнего направляющего рычага 7, что, кроме того, исключает возникновение дополнительных нагрузок на детали подвески и протектор колеса 16.

Как только перестает действовать горизонтальная поперечная сила F, a вместе с ней и реакция от опорной поверхности R, сила упругости упругого элемента 22 возвращает колесо 16 в первоначальное положение, соответствующее прямолинейному направлению движения .

Если колесная машина движется прямолинейно, а частота периодических знакопеременных отклонений управляемых колес находится в зарезонансной зоне, на шаговый электродвигатель 35 поступает команда и его перемещаемый элемент 34, воздействуя на рычажок 33, поворачивает шток 32 в позицию III, в результате чего оба дополнительных отверстия 58, 59 и оба клапана 56, 57 рабочего поршня 50 открываются для беспрепятственного сообщения штоковой 45 и бесштоковой 46 частей. Горизонтальная поперечная сила F, действуя на центральную в продольной плоскости точку пятна контакта колеса 16 с опорной поверхностью, искривляет его беговую линию за счет эластичности пневматической шины и колесо 16 начинает двигаться под углом увода δ₁ по отношению к первоначальному направлению движения . Однако под действием той же силы F колесо 16 вместе с поворотной цапфой 12 за счет наличия между поворотной цапфой 12 и дополнительным рычагом 24, соединенным жестко с амортизационной стойкой 4, к поворотной части которой крепится рулевая тяга 29 упругого элемента 22, преодолевая сопротивление последнего, поворачивается навстречу силе F на некоторый угол δ₂, равный углу увода δ₁. Таким образом, происходит автоматическая компенсация бокового увода с исключением возможного увеличения амплитуд горизонтальных поперечных сил и перемещений в зарезонансной зоне за счет депфирования.

Если колесная машина движется прямолинейно, а частота периодических знакопеременных отклонений управляемых колес находится в дорезонансной зоне или машина движется криволинейно, на шаговый электродвигатель 35 поступает команда и его перемещаемый элемент 34, воздействуя на рычажок 33 поворачивает шток 32 в позицию I, в результате чего оба дополнительных отверстия 58, 59 и оба клапана 56, 57 рабочего поршня 50 перекрываются. Горизонтальная поперечная сила F, действуя на центральную в продольной плоскости точку пятна контакта колеса 16 с опорной поверхностью, искривляет его беговую линию за счет эластичности пневматической шины и колесо 16 начинает двигаться под углом увода δ₁ по отношению к первоначальному направлению движения . Так как шток 32 в указанном режиме блокируется относительно резервуара 44 гидравлического управляемого демпфирующего устройства 31, то упругая за счет параллельно установленного последнему устройству 31 упругого элемента 22 связь поворотной цапфы 12 с дополнительным рычагом 24 становится жесткой. Автоматической компенсации увода управляемых колес не происходит и колесная машина двигается с заложенной производителем поворачиваемостью.

Описанная конструкция подвески передних управляемых колес позволяет улучшить стабилизацию прямолинейного движения и повысить надежность подвески колесной машины за счет непосредственной автоматической компенсации бокового увода передних управляемых колес от действия горизонтальных поперечных сил с предотвращением их резонансного увеличения при периодическом изменении.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в машиностроении для улучшения стабилизации прямолинейного движения колесной машины и повышения надежности подвески передних управляемых колес;

- для заявленного изобретение в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “промышленная применимость” по действующему законодательству.

Формула изобретения

1. Подвеска передних управляемых колес содержит пружину, амортизационную стойку, нижний направляющий рычаг, поворотную цапфу, рулевую тягу, упругий элемент, выполненный в виде полукруга, связанный жестко с поворотной цапфой, отличающаяся тем, что упругий элемент, имеющий возможность обеспечения поперечной горизонтальной силы между поворотной цапфой и дополнительным рычагом, установлен в горизонтальной плоскости, проходящей через центр вращения шарового шарнира нижнего направляющего рычага, одной стороной связан жестко с поворотной цапфой, а другой - с дополнительным рычагом, соединенным жестко с амортизационной стойкой, к поворотной части которой крепится рулевая тяга, причем точка пересечения оси поворота колеса с опорной поверхностью расположена позади его вертикальной оси по направлению движения транспортного средства, и параллельно упругому элементу установлено трехрежимное гидравлическое управляемое демпфирующее устройство с поворотным вокруг своей оси штоком, имеющим жестко связанный с ним рычажок, соединенный с перемещаемым элементом шагового электродвигателя, установленного жестко на дополнительном рычаге.

2. Подвеска передних управляемых колес по п.1, отличающаяся тем, что трехрежимное гидравлическое управляемое демпфирующее устройство выполнено в виде резервуара с компенсационным газовым объемом, расположенным в бесштоковой части, в рабочую полость которого соосно помещен рабочий поршень с ограничением поворота вокруг своей оси, а торцевые поверхности его подвижно сопряжены с элементами, имеющими возможность перекрытия клапана и отверстия рабочего поршня при повороте этих элементов вокруг оси рабочего поршня, клапан и отверстие которого предназначены для сообщения штоковой и бесштоковой частей резервуара.

3. Подвеска передних управляемых колес по п.1, отличающаяся тем, что перемещаемый элемент шагового электродвигателя жестко связан с рычажком штока трехрежимного гидравлического управляемого демпфирующего устройства с возможностью его фиксации вокруг своей оси в следующих трех позициях: в первой позиции клапан и отверстие рабочего поршня перекрыты, во второй позиции перекрыто отверстие рабочего поршня, в третьей позиции клапан и отверстие рабочего поршня открыты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10