Независимая подвеска управляемых колес автомобиля

 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для использования преимущественно на легковых автомобилях. Подвеска содержит нижний поперечный рычаг, шарнирно связанный с поворотным кулаком колеса, демпфирующий элемент в виде телескопического амортизатора и направляющую стойку с упругим элементом в виде продольной листовой рессоры, выполненную в виде упорного цилиндрического шарнира - подпятника, внутренняя часть которого соединена с рессорой, а наружная - с поворотным кулаком колеса. Внутренняя часть подпятника может быть выполнена в виде Г-образной стойки, огибающей колесо изнутри, а рессора может быть размещена над колесом и опираться на горизонтальную полку направляющей стойки. Демпфирующий элемент при этом может связывать кузов автомобиля либо с наружной, либо с внутренней частью подпятника, в свою очередь соединяясь с ней либо своим корпусом, либо штоком. Кроме этого, демпфирующий элемент может связывать кузов автомобиля с нижним рычагом подвески. Внутренняя часть подпятника может быть выполнена в виде корпуса демпфирующего элемента, шток которого связан с кузовом автомобиля. Также наружная и внутренняя части подпятника могут быть выполнены в виде пары "цилиндр-поршень" с возможностью изменения взаимного положения вдоль своей продольной оси посредством изменения объема в надпоршневом пространстве, например, подачей жидкости или газа. Технический результат заключается в повышении эффективности работы и долговечности подвески при уменьшении вертикальных габаритов, а также расширении ее функциональных возможностей. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Техническое решение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для использования прежде всего в легковых автомобилях.

Известна независимая передняя подвеска управляемых колес автомобиля, содержащая поперечную листовую рессору, при этом стойка колеса своей нижней частью шарнирно связана с кузовом поперечным рычагом, а верхней частью - с концом рессоры и демпфирующим элементом - телескопическим амортизатором ([1], с. 188-189, рис. 3.4.19а). Такая подвеска проста и экономически выгодна, поскольку рессора воспринимает действие нагружающих сил во всех направлениях и поэтому может заменить два рычага и пружины. Однако при такой конструкции усложняется компоновка, так как необходимо пропускать рессору через пространство, занятое силовым агрегатом, что, в частности, приводит увеличению высоты капота и ухудшению в связи с этим аэродинамики автомобиля.

Широко известна также независимая подвеска "Макферсон" ("свечная" подвеска) с нижним поперечным рычагом и заменяющей верхний рычаг точкой крепления на кузове автомобиля в виде направляющей стойки ([2], с. 240) - амортизаторной ([2], с.275-277, рис. 6.47) или пружинной ([2], с.263-268, рис.6.35 и 6.39). В первом случае корпус демпфирующего элемента (цилиндрического амортизатора) жестко соединен с поворотным кулаком (стойкой) колеса, а его шток связан с кузовом автомобиля (как правило, с брызговиком крыла), при этом упругий элемент (пружина, торсион, листовая рессора) связан с нижним рычагом.

Во втором случае упругий элемент (витая пружина), охватывая телескопический амортизатор, установлена между его корпусом и зоной крепления его штока на кузове. Такой вариант конструкции является наиболее близким к заявляемому. Основное преимущество направляющей пружинной стойки состоит в том, что все детали, выполняющие упругую работу и направляющие функции, могут быть объединены в одну монтажную единицу. Основным же недостатком подвески с пружинной направляющей стойкой являются противоречия, связанные с обеспечением наиболее выгодной кинематики перемещения колеса, что определяется взаимным расположение элементов (поперечный наклон стойки, смещение пружины и т.д.), и с геометрическими ограничениями (плечо обкатки, ширина шин и т.п.). В частности, для установки широких шин среднюю часть корпуса демпфирующего элемента (амортизатора) вынуждены выполнять "вдавленной" ([2], с.242-243, рис. 6.3). Основным же лимитирующим фактором является пружина, ограничивающая в верхней зоне подкапотное пространство и увеличивающая высоту передка автомобиля, что, в частности, неблагоприятно влияет на аэродинамику. Кроме этого, "точечное" крепление штока амортизатора (верхняя опора) создает концентрацию нагрузок на кузов автомобиля, что вызывает необходимость упрочнения этого узла.

Цель изобретения - повышение эффективности работы и долговечности подвески при уменьшении вертикальных габаритов, а также расширение ее функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в известной подвеске, содержащей нижний поперечный рычаг и направляющую стойку с упругим элементом, связанным с поворотным кулаком колеса, а также демпфирующий элемент, упругий элемент выполнен в виде продольной листовой рессоры, а направляющая стойка выполнена в виде упорного цилиндрического шарнира - подпятника, внутренняя часть которого соединена с рессорой, а наружная - с поворотным кулаком колеса. Причем внутренняя часть подпятника может быть выполнена в виде Г-образной стойки, огибающей колесо изнутри, а рессора размещена над колесом и опирается на горизонтальную полку направляющей стойки. Демпфирующий элемент при этом может связывать кузов автомобиля либо с наружной, либо с внутренней частью подпятника, в свою очередь соединяясь с ней либо своим корпусом, либо штоком. Кроме этого, демпфирующий элемент может связывать кузов автомобиля с нижним рычагом подвески. Внутренняя часть подпятника может быть выполнена в виде корпуса демпфирующего элемента, шток которого связан с кузовом автомобиля. Также наружная и внутренняя части подпятника могут быть выполнены в виде пары "цилиндр-поршень" с возможностью изменения взаимного положения вдоль продольной оси посредством изменения объема в надпоршневом пространстве, например, подачей жидкости или газа.

Выполнение упругого элемента в виде продольной листовой рессоры позволяет "разнести" передаваемые от колеса нагрузки по кузову автомобиля (в места крепления концов рессоры), значительно сократить высоту подвески (отсутствуют пружины) и улучшить свойства подвески за счет использования направляющих свойств рессоры.

Выполнение направляющей стойки в виде упорного цилиндрического шарнира - подпятника, внутренняя часть которого соединена с рессорой, а наружная - с поворотным кулаком колеса, обеспечивает шарнирную связь рессоры с поворотным кулаком колеса, т.е. "кинематическую развязку" работы подвески и рулевого управления.

Выполнение внутренней части подпятника в виде Г-образной стойки, огибающей колесо изнутри, и размещение рессоры над колесом, опирающейся на горизонтальную полку направляющей стойки, обеспечивает минимальный объем, занимаемый подвеской в подкапотном пространстве и наиболее рациональное положение рессоры для восприятия нагрузок, передаваемых от колеса.

Выполнение демпфирующего элемента связывающим автомобиль либо с наружной, либо с внутренней частью подпятника, соединяясь с ней либо своим корпусом, либо штоком, а также выполнение демпфирующего элемента связывающим кузов автомобиля с нижним рычагом подвески, обеспечивает вариативность в зависимости от конкретной компоновки автомобиля, типа амортизаторов и т.п.

Выполнение наружной и внутренней частей подпятника в виде пары "цилиндр-поршень" с возможностью изменения взаимного положения вдоль своей продольной оси посредством изменения объема в надпоршневом пространстве, например, подачей жидкости или газа обеспечивает возможность регулирования высоты положения кузова над дорожным полотном (клиренса).

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими графическими материалами: на фиг.1 показан общий вид подвески (вид спереди); на фиг.2-5 - варианты конструкции, вид спереди; на фиг.6 - вид А на фиг.5; на фиг.7 показана работа подвески в варианте с изменяемым клиренсом.

Подвеска содержит нижний поперечный рычаг 1, шарнирно связанный с поворотным кулаком 2 колеса 3. Поворотный кулак 2 жестко связан с корпусом 4 цилиндрического шарнира-подпятника, внутренняя часть 5 которого жестко связана с продольной рессорой 6 - непосредственно (фиг.1), посредством Г-образного рычага 7, огибающего колесо изнутри (фиг.2 и 3), или через корпус телескопического амортизатора 8 (фиг.4). Амортизатор 8 также может соединять кузов автомобиля 9 либо с нижним рычагом 1 подвески, либо с шарниром-подпятником - с его корпусом 4 или внутренней частью 5 как в обычном положении, так и в перевернутом (штоком вниз). Корпус 4 и внутренняя часть 5 шарнира-подпятника может быть выполнена в виде пары "цилиндр-поршень" с возможностью их перемещения относительно друг друга (фиг.5 и 7).

Подвеска работает следующим образом. При переезде через неровности колесо 3 перемещается в вертикальной плоскости, передавая импульс непосредственно своим поворотным кулаком 2 через корпус 4 и внутреннюю часть 5 шарнира-подпятника на рессору 6, обеспечивая при этом возможность поворота колеса 3 вокруг вертикальной оси. Возникающие при этом колебания сглаживаются демпфирующим элементом (гидравлическим телескопическим амортизатором) 8, который имеет более щадящие условия работы по сравнению с подвесками типа "МакФерсон", так как разгружен от толкающих и изгибающих усилий, за исключением варианта конструкции на фиг.4, где он выполняет роль направляющего верхнего рычага.

В варианте выполнения наружной 4 и внутренней 5 частей подпятника в виде пары "цилиндр-поршень", изменяя рабочий объем между ними (в "надпоршневом" пространстве) подачей рабочего тела "Р" (жидкости или газа), можно уменьшать или увеличивать высоту положения кузова над дорожным полотном (фиг.7). В случае поломки этого узла (утечки, "пробоя" и т.п.) или амортизатора 8 верхняя опора сохраняет свою работоспособность (в отличие от подвески "МакФерсон"), что повышает безопасность автомобиля.

Таким образом, предлагаемое решение обеспечивает рациональное размещение элементов подвески, что позволяет снизить концентрацию нагрузок на кузов и уменьшить вертикальные габариты кузова автомобиля и повышает надежность и долговечность конструкции.

Источники информации

1. Раймпель Й. Шасси автомобиля. М.: Машиностроение, 1983.

2. Раймпель Й. Шасси автомобиля. Конструкции подвесок. М.: Машиностроение, 1989.

Формула изобретения

1. Независимая подвеска управляемых колес автомобиля, содержащая нижний поперечный рычаг и направляющую стойку с упругим элементом, связанным с поворотным кулаком колеса, а также демпфирующий элемент, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде продольной листовой рессоры, а направляющая стойка выполнена в виде упорного цилиндрического шарнира-подпятника, внутренняя часть которого соединена с рессорой, а наружная - с поворотным кулаком колеса.

2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя часть подпятника выполнена в виде Г-образной стойки, огибающей колесо изнутри, а рессора размещена над колесом и опирается на горизонтальную полку направляющей стойки.

3. Подвеска по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что демпфирующий элемент связывает кузов автомобиля с наружной частью подпятника.

4. Подвеска по п.3, отличающаяся тем, что корпус демпфирующего элемента связан с наружной частью подпятника.

5. Подвеска по п.3, отличающаяся тем, что шток демпфирующего элемента связан с наружной частью подпятника.

6. Подвеска по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что демпфирующий элемент связывает кузов автомобиля с внутренней частью подпятника.

7. Подвеска по п.6, отличающаяся тем, что корпус демпфирующего элемента связан с внутренней частью подпятника.

8. Подвеска по п.6, отличающаяся тем, что шток демпфирующего элемента связан с внутренней частью подпятника.

9. Подвеска по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что демпфирующий элемент связывает кузов автомобиля с нижним рычагом подвески.

10. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя часть подпятника выполнена в виде корпуса демпфирующего элемента, шток которого связан с кузовом автомобиля.

11. Подвеска по пп.1-10, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя части подпятника выполнены в виде пары цилиндр - поршень с возможностью изменения взаимного положения вдоль своей продольной оси посредством изменения объема в надпоршневом пространстве, например, подачей жидкости или газа.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7