Торсион для подрессоривания транспортного средства

Изобретение относится к системам подрессоривания транспортных средств. Торсион содержит упругий элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины кручения с переменным шагом витков. Пружина размещена в цилиндрическом корпусе. Внутрь цилиндрической пружины помещен усеченный конусный шток. Диаметр основания штока меньше внутреннего диаметра пружины. Один конец пружины присоединен к рычагу, а другой - к диску. Рычаг жестко связан с мостом транспортного средства. Диск жестко связан с несущей рамой транспортного средства. Одним концом усеченный конусный шток связан с рычагом, а вторым - свободно входит в отверстие в диске. Витки цилиндрической пружины с наименьшим шагом размещены на стороне диска, а с наибольшим - на стороне рычага. Достигается повышение плавности хода и устойчивость движения транспортного средства. 2 ил.

 

Изобретение относится к системам подрессоривания транспортных средств и может быть использовано на автомобилях, где полезная нагрузка изменяется в широких пределах.

Известно устройство [1] для подрессоривания транспортного средства, содержащее торсион, рабочее тело которого представляет собой вал цилиндрической формы с головками на концах для закрепления.

Недостатком этой конструкции является то что, нагрузочная характеристика подвески со слабо выраженной нелинейностью не позволяет получить достаточную плавность хода транспортного средства при различных нагрузках на ось, когда полезная нагрузка меняется в широких пределах и динамический прогиб не соответствует допускаемому значению, что трудно осуществить конструктивно.

Известны пучковые и пластинчатые [2] торсионы, которые представляют собой рессору кручения, состоящие из нескольких стержней круглого сечения с шестигранными головками или пластин, соединенных между собой.

Недостатками этих конструкций являются то, что они не обеспечивают постоянную собственную частоту колебаний подрессоренной массы для малых значений виброперемещений независимо от статической нагрузки. Кроме того, все используемые торсионы обладают существенным недостатком - при наезде на препятствие одним колесом через рычаг торсиона с другой стороны вызывает отрыв колеса от дорожного полотна, в этом случае теряется контакт с дорожным покрытием и управляемость транспортного средства.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания дополнительного упругого элемента, служащего для уменьшения коэффициента динамичности и корректировки нагрузочной характеристики при значительном превышении максимальной статической нагрузки над минимальной.

Технический результат - повышение плавности хода и устойчивость движения транспортного средства, влияющее на вибрационную безопасность человека и транспортного средства, полезная нагрузка которого меняется в широких пределах.

Указанный технический результат достигается тем, что дополнительный элемент подвески в виде торсиона выполнен из пружины с переменным шагом, работающей на кручение, обеспечивает постоянную собственную частоту колебаний для малых значений виброперемещений независимо от статической нагрузки и устойчивость управления.

Особенностью предлагаемого дополнительного упругого элемента является то, что торсион, выполненный в виде цилиндрической пружины кручения с переменным шагом витков, размещен в цилиндрический корпус, а для обеспечения его устойчивости при кручении в поперечном направлении внутрь пружины помещен усеченный конусный шток, диаметр основания которого меньше на 2d внутреннего диаметра пружины, один конец пружины присоединен к рычагу, жестко связанному с мостом транспортного средства, а другой - к диску, который, в свою очередь, также жестко связан с несущей рамой транспортного средства, рычаг также жестко связан с одним концом усеченного конусного штока, другой конец которого входит свободно в отверстие в диске, причем витки цилиндрической пружины с наименьшим шагом размещены на стороне диска, а с наибольшим - на стороне рычага.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана конструктивная схема торсиона для подрессоривания транспортного средства, на фиг.2. представлена нагрузочная характеристика предлагаемого дополнительного упругого элемента.

Торсион для подрессоривания транспортного средства состоит из двух частей, одна из которых содержит цилиндрическую пружину 1, работающую на кручение, причем она имеет витки с переменным шагом и размещена в цилиндрическом корпусе 2, для обеспечения ее устойчивости в поперечном направлении при кручении, внутрь пружины 1 помещен усеченный конусный шток 3, максимальный диаметр основания которого меньше на 2d, а вершины - 3d внутреннего диаметра пружины 1, где d - диаметр проволоки пружины; один конец цилиндрической пружины 1 присоединен к рычагу 4, жестко связанному с мостом транспортного средства, и действует на одно колесо, другой конец - к диску 5, который, в свою очередь, жестко связан с подрессоренной частью в середине рамы транспортного средства, к диску 5 крепится вторая часть основания усеченного конусного штока 3 торсиона и действует на второе колесо, рычаг 4 также жестко связан с одним концом усеченного конусного штока 3, другой конец основания усеченного конусного штока 3 входит свободно в отверстие диска 5, причем витки цилиндрической пружины 1 с наименьшим шагом размещены на стороне диска 5, а с наибольшим - на стороне рычага 4 соответственно, тем самым обеспечивается постоянный контакт колеса с дорожным покрытием.

Для обеспечения плавности хода транспортного средства необходимо, чтобы нагрузочная характеристика (фиг.2) транспортного средства соответствовала созданию изохронной подвески. Она должна пройти через точку Б с координатами (hzстат; Fzстат), где hzстат - статический прогиб подвески; Fzстат - вертикальная статическая нагрузка, а во избежание ударов в ограничитель хода она должна заканчиваться в точке с координатами (hzдин; Fzдин), определяемой коэффициентом динамичности по прогибу подвески kдинh=hzдин/hzстат и по силе kдинF=Fzдин/Fzстат. Следовательно, нагрузочная характеристика торсиона без нижнего и верхнего ограничителей хода (буферов) должна иметь вид кривой в виде экспоненты. Требуемый коэффициент динамичности по силе kдинF можно получить при линейной нагрузочной характеристике, но при этом динамический прогиб будет иметь значение, большее, чем соответствующее допускаемому, что трудно осуществить конструктивно. Постоянную плавность хода можно обеспечить, сохраняя неизменным статический прогиб (собственную частоту). В этом случае для произвольной точки на фиг.2 должно иметь следующее равенство: , где спр=dFz/dhz - коэффициент жесткости упругого устройства подвески в произвольной точке кривой на фиг.2. Данное выражение можно привести к виду dFz/Fz=dhz/hzстат, и решая это уравнение при начальных условиях hz=hzстат и Fz=Fzстат, получаем: .

Таким образом, нагрузочная характеристика, которая изменяется согласно закону показательной функции при Fz≥Fzстат, обеспечивает постоянную собственную частоту колебаний , где g - ускорение свободного падения.

Нагрузочные характеристики с дополнительными упругими элементами предлагаемой конструкции могут служить для корректировки нагрузочной характеристики при значительном превышении максимальной статической нагрузки над минимальной. Поэтому переменный шаг p1 на одном и р2 на другом участке цилиндрической пружины 1 позволяют скорректировать общую жесткость с1 и с2 соответственно, а при расчетах используют приведенный коэффициент жесткости c п р и в = с 1 с 2 с 1 + с 2 подвески в статическом положении. Учитывая, что , где - эквивалентный статический прогиб, соответствует собственной частоте fz колебаний подрессоренной массы. Можно получить выражение для приведенного коэффициента жесткости предлагаемого торсиона , где hzдоп - прогиб дополнительного упругого элемента при ходе сжатия подвески. Эквивалентный статический прогиб при нелинейной нагрузочной характеристике упругого элемента характеризует плавность хода и не зависит от изменения полезной нагрузки.

Торсион работает следующим образом. При движении транспортного средства по неровностям дороги возникают динамические нагрузки. Подвеска из зоны статики переходит в зону динамики. При этом кроме элементов подвески вступают в работу дополнительные элементы цилиндрического пружинного торсиона на кручение. В поперечных сечениях витков передается момент T, равный внешнему моменту от колеса, закручивающему цилиндрическую пружину 1, вектор которого направлен вдоль осевой линии цилиндрической пружины 1 и равен Fo. При разложении момента Т по осевой линии витка цилиндрической пружины 1 и перпендикулярному ему направлению в поперечном сечении витка цилиндрической пружины 1 возникают крутящий Ткр=Tsinα и изгибающий Mиз=Tcosα моменты, где α - угол подъема витков. Так как угол α<10…12°, то изгибающий момент Миз значительно меньше крутящего, а поперечная сила F значительно меньше продольной Fo.

Продольная сила равна Fo=2T/D, где D - диаметр цилиндрической пружины. При увеличении силы Fr закручивания происходит принудительное перемещение витков вдоль осевой линии в сторону основания усеченного конусного штока 3, шаг цилиндрической пружины р2 уменьшается и витки замыкаются, образуя замкнутый цилиндр. Жесткость цилиндрической пружины 1, свитой из проволоки круглого поперечного сечения, равна [4]

c п р = G d 4 8 D 3 n ,

где G - модуль упругости материала проволоки цилиндрической пружины. Для стали G=80000 МПа; d - диаметр проволоки; n - число рабочих витков. В этом случае деформация λ цилиндрической пружины 1 составит λ=Foпр. Жесткость одного витка цилиндрической пружины спр1=Gd/(8с3), где c=D/d - индекс пружины. Число рабочих витков цилиндрической пружины 1 составит n=спр1прив. При заданном значении угла φ, рад, закручивания цилиндрической пружины 1, требуемое число рабочих витков составит

n=φGJкр/πDT,

где Jкр - полярный момент инерции площади сечения витка при кручении.

Диаметр проволоки определяют при работе на кручение

,

где k - коэффициент влияния кривизны витков; [τ] - допускаемое напряжение при кручении витка. Значение коэффициента k принимают в зависимости от индекса пружины.

Шаг витков pi цилиндрической пружины 1 зависит pi=d+Δ, где Δ - зазор между витками. Чем больше зазор между витками, тем больше требуется осевая сила для замыкания витков.

При изменении осевой силы цилиндрической пружины 1 от Fo1 до Fo2 витки замыкаются и число рабочих витков будет равно единице, что соответствует замкнутому цилиндру. Тогда жесткость цилиндрической пружины 1 возрастает пропорционально числу рабочих витков. Если цилиндрическая пружина 1 имеет с одной стороны витки с большим шагом, чем с другой, то вначале замыкаются витки с мелким шагом р2, потом с большим р1. Шаг цилиндрической пружины р1 и р2 подбирают по нагрузочной характеристике транспортного средства и обеспечивает постоянную частоту собственных колебаний подрессоренной массы. При этом подвеска транспортного средства работает в режиме плавности хода при переменных нагрузках.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гриченко И.В., Розов В.А., Лазарев В.В., Вольский Г.С. Колесные автомобили высокой проходимости. М.: Машиностроение, 1967.

2. Проектирование полноприводных колесных машин. Т.3, изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2008, с.328.

3. Расчет на прочность в машиностроении. Т.3, под ред. С.Д.Пономарева. М.: Машгиз, 1959, с.1114.

4. Гузенков П.Г. Детали машин. М.: Высшая школа. 1986. с.358.

Торсион для подрессоривания транспортных средств, содержащий упругий элемент, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде цилиндрической пружины кручения с переменным шагом витков, которая размещена в цилиндрическом корпусе, а для обеспечения ее устойчивости при кручении в поперечном направлении внутрь цилиндрической пружины помещен усеченный конусный шток, диаметр основания которого меньше внутреннего диаметра пружины, один конец цилиндрической пружины присоединен к рычагу, жестко связанному с мостом транспортного средства, а другой - к диску, который, в свою очередь, также жестко связан с несущей рамой транспортного средства, рычаг также жестко связан с одним концом усеченного конусного штока, другой конец которого входит свободно в отверстие в диске, причем витки цилиндрической пружины с наименьшим шагом размещены на стороне диска, а с наибольшим - на стороне рычага.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспортных средств. Торсион транспортного средства содержит упругий стержень и рычаг.

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств. Торсионная рессора экипажа состоит из рычага, стержня, шлицевой и подшипниковой опор.

Изобретение относится к области рельсовых и безрельсовых транспортных средств. Торсионная рессора экипажа содержит упругий стержень и рычаг.

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств. .

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам. .

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению и конкретно касается конструкции подвески колес транспортного средства. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам амортизации. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение к машиностроению. Торсионная пружина содержит цилиндрический упругий элемент и соосно установленный внутри него сердечник. Сердечник и упругий элемент выполнены с возможностью изменения контактирующих сил, действующих между ними. Пружина снабжена двумя жесткими торцевыми элементами, каждый из которых жестко связывает между собой одноименные концы цилиндрического упругого элемента и сердечника. Цилиндрический упругий элемент выполнен в виде навитой вокруг сердечника обмотки из высокопрочных волокон. Сердечник выполнен из эластомера с высоким внутренним сопротивлением с полостью. Навивка обмотки может быть заполнена эластомером. Достигается одновременное подрессоривание одной пружиной двух колес транспортного средства, уменьшение габаритов подвески. 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области машиностроения. Стержень (1) стабилизатора выполнен с возможностью противодействия смещениям относительно поперечной оси в кабине транспортного средства. Подвесочный механизм содержит втулку. Боковые упоры (16a, 16b) изготовлены из эластичного материала. Элемент (23a, 23b) типа шайбы расположен между подшипниками (17a, 17b). Диаметр элемента соответствует диаметру боковых упоров. Элемент типа шайбы установлен с возможностью поддержания боковых упоров в осевом направлении и поглощения любых осевых усилий. Элемент типа шайбы устраняет непосредственный контакт между опорными поверхностями (22a, 22b) стержня стабилизатора и боковыми упорами. Транспортное средство содержит такой стержень стабилизатора. Достигается повышение компактности, надежности и эффективности функционирования без технического обслуживания. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к транспорту, а именно к вспомогательным устройствам, устанавливаемым для стабилизации вертикальных колебаний моста колесного транспортного средства. Регулятор колебаний движителей моста колесного транспортного средства выполнен в виде конструкции, состоящей из сдвоенной полуэллиптической плоской пружины рессорного типа, опирающейся внутренним технологическим изгибом на чулок моста транспортного средства. Окончания пружины зафиксированы на чулке моста через болтовые стремянки. Центральная часть пружины соединена болтовым креплением с узлом коромысла, объединенным шарниром с опорным рычагом. Рычаг установлен в технологических отверстиях поперечной траверсы рамы колесного транспортного средства. Достигается увеличение опорной проходимости колесного транспортного средства и скорости передвижения при выполнении работ. 4 ил.

Изобретение относится к транспорту, а именно к устройствам, устанавливаемым в ходовую часть колесного транспортного средства для стабилизации его колебаний в движении. Пневмоторсионный стабилизатор колебаний транспортного средства выполнен в виде конструкции, устанавливаемой на силовом кронштейне в технологических отверстиях поперечной траверсы рамы колесного транспортного средства, и состоит из несущей оси с шарниром и прижимного механизма. Несущая ось выполнена в виде торсионных соосных валов с многогранными шлицами, сопряженных упругой муфтой. Прижимной механизм состоит из продольных реактивных тяг, установленных окончанием на внешних многогранных шлицах торсионных соосных валов несущей оси, в последующие окончания которых вставлены оси опорных тяг квадратного сечения, нижняя плоскость которых опирается на пневматическую подушку, установленную на верхней части моста транспортного средства. Опорные тяги скреплены с мостом транспортного средства болтовыми стремянками с креплениями. Достигается увеличение опорной проходимости и скорости передвижения транспортного средства. 4 ил.

Изобретение относится к виброзащитным средствам. Торсион содержит установочную плиту, к которой жестко крепится корпус в виде упругой втулки. На внутренней поверхности одного из концов упругой втулки расположен фиксирующий элемент, через который корпус торсиона соединен с вибродемпфирующей вставкой. Вставка выполнена в виде цилиндра из жесткого вибродемпфирующего материала. Внутри вставки расположены упругодемпфирующие элементы в виде втулок или в виде упругого сердечника с соосно закрепленными на нем демпфирующими дисками. Сердечник состоит из упругой части в виде стержня и демпфирующей части в виде внешней коаксиальной оболочки из полиуретана. Демпфирующие диски состоят из упругой части в виде оппозитно закрепленных на упругом сердечнике дисков из жесткого вибродемпфирующего материала и демпфирующей части в виде диска из полиуретана. Достигается повышение вибропоглощающих и виброизолирующих свойств. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолирующая система содержит основание, пространственный передаточный механизм, шарнирно связывающий основание и виброизолируемый объект. Передаточный механизм выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте в шарнирах торсионов с оппозитно закрепленными на их концах рычагами. Свободные концы рычагов с помощью сферических шарниров связаны с вертикальными тягами. Тяги соединены с основанием сферическими шарнирами. Три вибродемпфирующие пружины установлены и зафиксированы между основанием виброизолируемого объекта и основанием защищаемого межэтажного перекрытия здания. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Комбинированная виброизолирующая система содержит основание, пространственный передаточный механизм, шарнирно связывающий основание и виброизолируемый объект. Передаточный механизм выполнен в виде двух параллельно установленных на виброизолируемом объекте в шарнирах торсионов с оппозитно закрепленными на их концах рычагами. Свободные концы рычагов с помощью сферических шарниров связаны с вертикальными тягами. Тяги соединены с основанием сферическими шарнирами. Три вибродемпфирующие пружины установлены и зафиксированы между основанием виброизолируемого объекта и основанием защищаемого межэтажного перекрытия здания. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Комбинированная пружина содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца. Первая часть пружины имеет витки прямоугольного сечения с закругленными кромками, а вторая часть выполнена полой. Встречно направленный конец первой части размещен в полости второй. Зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой. На конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки. Первую часть пружины охватывает трубка из демпфирующего материала. Зазоры в первой части пружины, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала. На верхнем и нижнем опорных кольцах закреплены вибродемпфирующие пластины, состоящие из чередующихся между собой слоев упругого и вибродемпфирующего материалов. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам подрессоривания транспортных средств. Торсион содержит упругий элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины кручения с переменным шагом витков. Пружина размещена в цилиндрическом корпусе. Внутрь цилиндрической пружины помещен усеченный конусный шток. Диаметр основания штока меньше внутреннего диаметра пружины. Один конец пружины присоединен к рычагу, а другой - к диску. Рычаг жестко связан с мостом транспортного средства. Диск жестко связан с несущей рамой транспортного средства. Одним концом усеченный конусный шток связан с рычагом, а вторым - свободно входит в отверстие в диске. Витки цилиндрической пружины с наименьшим шагом размещены на стороне диска, а с наибольшим - на стороне рычага. Достигается повышение плавности хода и устойчивость движения транспортного средства. 2 ил.

Наверх