Подвеска колеса транспортного средства
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске колеса транспортного средства. Сущность изобретения заключается в том, что подвеска колеса транспортного средства содержит ступицу колеса, верхняя часть которой кинематически соединена либо с кузовом/рамой транспортного средства либо с балкой транспортного средства посредством конструктивного элемента. Нижняя часть указанной ступицы кинематически соединена с одним концом V-образного подвижного нижнего рычага, два других конца которого соединены с балкой транспортного средства. Подвеска также содержит пружину, одним концом соединенную с кузовом/рамой транспортного средства, а другим концом соединенную с конструктивным элементом транспортного средства или с нижним подвижным рычагом. Подвеска содержит устройство изменения жесткости подвески, которое закреплено на кузове/раме транспортного средства и исполнительное звено которого соединено с подвижным нижним рычагом. Устройство изменения жесткости подвески содержит торсион, один конец которого соединен с приводным средством, и установленные в корпусе рычажный механизм и вал, один конец которого соединен с другим концом торсиона и на другом его конце размещен рычажок. Исполнительное звено устройства, соединенное с нижним подвижным рычагом, выполнено в виде тяги, шарнирно соединенной с рычажным механизмом. Рычажный механизм выполнен в виде двуплечего рычага, шарнирно установленного в корпусе. Одно плечо двуплечего рычага предназначено для шарнирного соединения с тягой. На другом плече двуплечего рычага установлен с возможностью вращения ролик, предназначенный для взаимодействия с рычажком. Техническим результатом является изменение жесткости подвески с обеспечением нелинейной характеристики, а также изменение клиренса и обеспечение дополнительного крена транспортного средства в сторону поворота с целью повышения устойчивости транспортного средства. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске колеса транспортного средства.
Уровень техники
Известны пневматические и гидропневматические подвески, имеющие нелинейную характеристику и возможность изменения клиренса (дорожного просвета). Однако эти подвески в настоящее время применяются редко из-за своей сложности и низкой надежности. Они не обеспечивают возможность дополнительного крена транспортного средства в сторону поворота для повышения устойчивости транспортного средства. Кроме того, в указанных подвесках сложно добиться оптимальной кривизны рабочих характеристик.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является подвеска колеса транспортного средства, содержащая ступицу колеса, верхняя часть которой кинематически соединена либо с кузовом/рамой транспортного средства, либо с балкой транспортного средства посредством конструктивного элемента, а нижняя часть указанной ступицы кинематически соединена с одним концом V-образного нижнего подвижного рычага, два других конца которого соединены с балкой транспортного средства, и пружину, одним концом соединенную с кузовом/рамой транспортного средства, а другим концом соединенную с конструктивным элементом транспортного средства или с нижним подвижным рычагом (см. Автомобиль "Жигули" Вайсман Я.М., Горенков В.И. М.: Транспорт, 1985, 216 с.).
Известная конструкция не позволяет в процессе эксплуатации транспортного средства менять жесткость подвески колеса с целью обеспечения нелинейной характеристики подвески колеса транспортного средства.
Сущность изобретения
Задачей заявленного изобретения является создание подвески колеса транспортного средства с возможностью изменения жесткости подвески с обеспечением нелинейной характеристики, а также изменения клиренса и обеспечения дополнительного крена транспортного средства в сторону поворота с целью повышения устойчивости транспортного средства.
Поставленная задача решается посредством подвески колеса транспортного средства, содержащей ступицу колеса, верхняя часть которой кинематически соединена либо с кузовом/рамой транспортного средства, либо с балкой транспортного средства посредством конструктивного элемента, а нижняя часть указанной ступицы кинематически соединена с одним концом V-образного подвижного нижнего рычага, два других конца которого соединены с балкой транспортного средства, и пружину, одним концом соединенную с кузовом/рамой транспортного средства, а другим концом соединенную с конструктивным элементом транспортного средства или с нижним подвижным рычагом, причем подвеска содержит устройство изменения жесткости подвески, которое закреплено на кузове/раме транспортного средства и исполнительное звено которого соединено с подвижным нижним рычагом.
Предпочтительным является то, что конструктивный элемент выполнен в виде верхнего подвижного рычага.
Целесообразным является то, что конструктивный элемент выполнен в виде стойки амортизатора.
Согласно предпочтительному варианту выполнения устройство изменения жесткости подвески содержит торсион, один конец которого соединен с приводным средством, и установленные в корпусе рычажный механизм и вал, один конец которого соединен с другим концом торсиона, а на другом его конце размещен рычажок, а исполнительное звено устройства, соединенное с нижним подвижным рычагом выполнено в виде тяги, шарнирно соединенной с рычажным механизмом.
Целесообразным является то, что рычажный механизм выполнен в виде двуплечего рычага шарнирно установленного в корпусе, причем одно плечо рычага предназначено для шарнирного соединения с тягой, а на другом плече рычага установлен с возможностью вращения ролик, предназначенный для взаимодействия с рычажком.
Также, целесообразным является то, что плечо двуплечего рычага рычажного механизма выполнено вилкообразным. Такое выполнение увеличивает жесткость соединения указанного рычага с роликом.
В корпусе устройства изменения жесткости подвески выполнены отверстия для тяги и вала.
Предпочтительным является то, что на участке соединения плеча рычага с тягой, указанная тяга выполнена вилкообразной.
Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения тяга и вал уплотнены в отверстиях корпуса посредством сальников или манжет.
Целесообразным является то, что рычажок выполнен дискообразной формы с выступом, одна из сторон которого образована касательной к нижней части диска, а другая сторона, обращенная к ролику рычага и являющаяся рабочей, расположена под углом β относительно линии, проходящей через центр диска и край выступа.
Согласно предпочтительному варианту выполнения угол β находится в диапазоне от 2 до 10 градусов, предпочтительнее от 3 до 5 градусов. Приводное средство выполнено в виде электропривода, или гидропривода, или механического привода.
Перечень чертежей
Изобретение поясняется чертежами, на которых схематично представлены:
фиг.1 - подвеска колеса транспортного средства, оснащенная устройством изменения жесткости с разными конструктивными элементами, согласно изобретению;
фиг.2 - другой предпочтительный вариант выполнения подвески колеса транспортного средства, оснащенной устройством изменения жесткости с разными конструктивными элементами согласно изобретению;
фиг.3 - фронтальный разрез устройства изменения жесткости подвески согласно изобретению;
фиг.4 - поперечный разрез устройства изменения жесткости подвески согласно изобретению;
фиг.5 - вид двуплечего рычага и тяги в исходном положении;
фиг.6 - вид двуплечего рычага и тяги в максимально опущенном положении, в котором торсион максимально закручен;
фиг.7 - вид двуплечего рычага и тяги в максимально поднятом положении, в котором торсион полностью раскручен;
фиг.8 - график, демонстрирующий линейную и нелинейную характеристики подвесок.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг.1 представлена подвеска транспортного средства, содержащая ступицу 1 колеса, конструктивный элемент 2, выполненный в виде верхнего подвижного рычага или стойки амортизатора, нижний подвижный рычаг 3. Рычаг 3 выполнен, как правило, V-образной формы. Также подвеска содержит пружину 4, установленную либо между кузовом и нижним подвижным рычагом 3, либо между кузовом и конструктивным элементом 2, выполненным в виде стойки амортизатора (фиг.2). На кузове установлено устройство 5 изменения усилия жесткости подвески, исполнительное звено которого соединено с нижним подвижным рычагом 3.
Конструктивный элемент 2 может быть выполнен в виде верхнего подвижного рычага или в виде стойки амортизатора.
Более подробно устройство 5 изменения жесткости подвески представлено на фиг.3 и 4. Устройство 5 изменения жесткости подвески содержит торсион 6, один конец которого соединен с приводным средством (не представлено), а другой конец которого соединен с валом 7.
В качестве приводного средства может использоваться электродвигатель с редуктором, или гидропривод, шток которого соединен с торсионом 6.
В качестве приводного средства может также использоваться механический привод.
Указанные приводные средства воздействуют на торсион 6, закручивая или раскручивая его.
Торсион 6 соединен с валом 7 посредством шлицевой муфты. Вал 7 установлен в подшипниках 8 корпуса 9. На конце вала 7 между двумя подшипниками 8 закреплен рычажок 10 посредством шпонки.
Размещенный в корпусе 9 рычажный механизм содержит двуплечий рычаг 11, один конец которого соединен с осью 21, жестко установленной в корпусе 9, через первый игольчатый подшипник 22.
Плечо 12 двуплечего рычага 11 соединено посредством шарнирного соединения с исполнительным звеном, выполненным в виде тяги 13, посредством штифта 14. Для этого, соединенный с плечом 12 двуплечего рычага 11 участок тяги 13 выполнен вилкообразным для охвата плеча 12 и на этом участке выполнены сквозные отверстия, а в плече 12 двуплечего рычага 11 установлен второй игольчатый подшипник 23. В этих сквозных отверстиях и втором игольчатом подшипнике 23 установлен и зашплинтован штифт 14. Линией F на фиг.4 обозначено направление перемещения двуплечего рычага 11. На участке соединения плеча 12 двуплечего рычага 11 с тягой 13, тяга выполнена вилкообразной.
Другое плечо 15 двуплечего рычага 11 выполнено вилкообразным и в нем на игольчатых подшипниках установлен с возможностью вращения ролик 16. Ролик 16 предназначен для взаимодействия с рычажком 10.
Рычажок 10 выполнен дискообразной формы с выступом, одна из сторон которого образована касательной линией к нижней части диска, а другая сторона, обращенная к ролику 16 двуплечего рычага 11 и являющаяся рабочей, расположена под углом β относительно линии, проходящей через центр диска и край выступа. При этом угол β составляет от 2 до 10 градусов и предпочтительно от 3 до 5 градусов. Указанные диапазоны были определены эксперементально.
Согласно изобретению корпус 9 устройства 5 изменения жесткости подвески имеет прилив 17 и вал 7 и подшипники 8 работают в масляной ванне. Уровень масла контролируется посредством вывинчивания из корпуса пробки 18 и далее определяется визуально по нижнему краю отверстия. Заливка и долив масла осуществляется через заливную горловину (не представлено).
Тяга 13 и вал 7 уплотнены в отверстиях корпуса 9 устройства 5 изменения усилия сжатия пружины посредством сальников 19 или манжет 20.
Устройство 5 изменения жесткости подвески работает следующим образом. Для изменения клиренса, в частности его уменьшения, приводное средство воздействует на торсион 6 (фиг.3), закручивая его. При этом торсион через соединительную муфту передает усилие на вал 7. Далее рычажок 10, соединенный с валом 7, посредством шпонки воздействует на ролик 16, который установлен на игольчатом подшипнике в плече 15 двуплечего рычага 11. Плечо 12 двуплечего рычага 11 по направлению F (фиг.4) перемещается вверх, соединенная с плечом 12 тяга 13 также перемещается вверх и передает усилие на соединенный с ней нижний подвижный рычаг 3 (фиг.1, 2) и, следовательно, пружина 4 сжимается и клиренс уменьшается. Особенностью является то, в данном случае жесткость подвески уменьшается.
Для увеличения клиренса приводное средство воздействует на торсион 6 (фиг.4) раскручивая его. Передача усилия осуществляется через описанные выше элементы. Однако плечо 12 двуплечего рычага 11 по направлению F (фиг.4) перемещается вниз, соединенная с плечом 12 тяга 13 перемещается вниз, оказывая соответствующее воздействие на соединенный с ней нижний подвижный рычаг 3 (фиг.1, 2), и следовательно, пружина 4 разжимается и клиренс увеличивается. Особенностью в данном случае является то, что жесткость подвески увеличивается.
При регулировке клиренса двуплечий рычаг 11 перемещается в пределах начального участка А отклонения от исходного положения (фиг.5).
Плавность хода автомобиля в любых дорожных условиях обеспечивается подвеской с нелинейной характеристикой. Согласно изобретению, нелинейная характеристика подвески обеспечивается устройством 5 изменения жесткости подвески.
На фиг.8 линией АВ представлена линейная характеристика подвески, не оснащенной устройством 5 изменения жесткости подвески. В целом такая характеристика определена свойствами пружины подвески. На фиг.8 кривой СВ представлена нелинейная характеристика подвески, оснащенная устройством 5 изменения жесткости подвески. Точка Д - начало отсчета (исходное положение подвески). На фиг.5 представлено исходное положение двуплечего рычага 11. В исходном положении, а также на начальном участке А отклонения от исходного положения усилие, создаваемое торсионом 6 и пружиной 4, на тяге 13, соединенной с двуплечим рычагом 11, максимально.
Взаимное положение рычажка 10, ролика 16 и оси 27 выбрано таким, что в крайнем нижнем положении тяги 13 угол ϕ составляет около 180° (фиг.6), а верхнее положение обеспечивает полное раскручивание торсиона 6.
При попадании колеса транспортного средства в углубление дорожного полотна нижний подвижный рычаг 3 перемещается вниз. Следовательно, вниз перемещается соединенная с рычагом 3 тяга 13 (фиг.6). Далее воздействие передается на двуплечий рычаг 11. За счет соединения одного конца двуплечего рычага 11 с осью 21, жестко установленной в корпусе 9, через первый игольчатый подшипник 22, ролик 16, установленный на игольчатом подшипнике в плече 15 этого рычага 11 воздействует на рычажок 10, перемещаясь по его рабочей поверхности, что приводит к увеличению плеча L рычажка 10. Благодаря тому, что ролик 16 совершает планетарное движение вокруг оси 21, а рычажок 10 перемещается вниз, проходит начальный участок А отклонения от исходного положения и далее, угол ϕ приближается к 180°. Перемещаясь вниз рычажок 10 передает воздействие на вал 7 через, например, шпонку и далее через муфту на торсион 6, закручивая его. Усилие на тяге 13 уменьшается, пружина 4 разжимается и жесткость пружины 4 уменьшается и в этом случае жесткость подвески уменьшается незначительно (фиг.8, участок СД).
При наезде колеса транспортного средства на выступ дорожного полотна нижний подвижный рычаг 3 перемещается вверх. Следовательно, вверх перемещается соединенная с рычагом 3 тяга 13 (фиг.4). Далее воздействие передается на двуплечий рычаг 11. За счет соединения одного конца двуплечего рычага 11 с осью 21, жестко установленной в корпусе 9, через первый игольчатый подшипник 22, ролик 16, установленный на игольчатом подшипнике в плече 15 этого рычага 11, воздействует на рычажок 10, перемещаясь по его рабочей поверхности, за счет чего рычажок 10 поднимается (фиг.7) и увеличивается плечо L рычажка 10. Ролик 16 совершает планетарное движение вокруг оси 21, а рычажок 10 перемещается вверх, проходит начальный участок А отклонения от исходного положения и продолжает движение. Перемещаясь вверх, рычажок 10 передает воздействие на вал 7 через, например, шпонку и далее через муфту на торсион 6, раскручивая его. Усилие на тяге 13 уменьшается, пружина 4 сжимается, и жесткость пружины 4 увеличивается, при этом жесткость подвески увеличивается (фиг.8, участок ДВ).
Дополнительный крен при повороте транспортного средства в сторону поворота обеспечивается за счет соответствующего воздействия приводного средства на торсион 6. Это воздействие может быть реализовано, например, посредством сигнала от системы управления транспортного средства.
Аналогичным образом, с учетом раскрытия изобретения в описании, могут быть выполнены другие варианты изобретения, которые охватываются формулой изобретения приводимой ниже.
1. Подвеска колеса транспортного средства, содержащая ступицу (1) колеса, верхняя часть которой кинематически соединена либо с кузовом/рамой транспортного средства, либо с балкой транспортного средства посредством конструктивного элемента (2), а нижняя часть указанной ступицы кинематически соединена с одним концом V-образного подвижного нижнего рычага (3), два других конца которого соединены с балкой транспортного средства, и пружину (4), одним концом соединенную с кузовом/рамой транспортного средства, а другим концом соединенную с конструктивным элементом (2) транспортного средства или с нижним подвижным рычагом, отличающаяся тем, что она содержит устройство (5) изменения жесткости подвески, которое закреплено на кузове/раме транспортного средства и исполнительное звено которого соединено с подвижным нижним рычагом (3), причем устройство (5) изменения жесткости подвески содержит торсион (6), один конец которого соединен с приводным средством, и установленные в корпусе (9) рычажный механизм и вал (7), один конец которого соединен с другим концом торсиона (6) и на другом его конце размещен рычажок (10), а исполнительное звено устройства, соединенное с нижним подвижным рычагом, выполнено в виде тяги (13), шарнирно соединенной с рычажным механизмом, при этом рычажный механизм выполнен в виде двуплечего рычага (11), шарнирно установленного в корпусе (9), причем одно плечо (12) двуплечего рычага (11) предназначено для шарнирного соединения с тягой (13), а на другом плече (15) двуплечего рычага (11) установлен с возможностью вращения ролик (16), предназначенный для взаимодействия с рычажком (10).
2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что конструктивный элемент (2) выполнен в виде верхнего подвижного рычага.
3. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что конструктивный элемент (2) выполнен в виде стойки амортизатора.
4. Подвеска по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что плечо (15) двуплечего рычага (11) рычажного механизма выполнено вилкообразным.
5. Подвеска по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что в корпусе выполнены отверстия для тяги (13) и вала (7).
6. Подвеска по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что на участке соединения плеча (12) двуплечего рычага (11) с тягой (13) тяга выполнена вилкообразной.
7. Подвеска по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что тяга (13) и вал (7) уплотнены в отверстиях корпуса (9) посредством сальников (19) или манжет (20).
8. Подвеска по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что рычажок (10) выполнен дискообразной формы с выступом, одна из сторон которого образована касательной линией к нижней части диска, а другая сторона, обращенная к ролику (16) двуплечего рычага (11) и являющаяся рабочей, расположена под углом (β) относительно линии, проходящей через центр диска и край выступа.
9. Подвеска по п.8, отличающаяся тем, что угол (β) находится в диапазоне от 2 до 10°, предпочтительно от 3 до 5°.
10. Подвеска по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что приводное средство выполнено в виде электропривода, или гидропривода, или механического привода.
