ПОДВЕСКА КОРПУСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60G3/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к системам подвесок корпуса, осуществляющих стабилизацию положения последнего на повороте с перераспределением нагрузок на колеса.

Известна подвеска корпуса транспортного средства, содержащая направляющие устройства и упругие элементы, посредством которых колеса связаны с корпусом транспортного средства (Бюссиен Р. Автомобильный справочник, т. 1, М. Машгиз, 1959, с. 568, 569).

Известные подвески удерживают корпус относительно ходовой части, однако, независимо от типа подвески при повороте транспортного средства происходит перераспределение нагрузок на колеса за счет поворота корпуса вокруг центра масс от действия центробежной силы. При этом внутреннее по отношению к повороту колесо разгружается, что приводит к уменьшению нормальной реакции со стороны дороги. При высоких скоростях прохождения поворота нормальная реакция снижается до нуля, что приводит к опрокидыванию транспортного средства независимо от положения центра масс корпуса (а.с. СССР N 492403 кл. B 60 G 3/00, 1975).

Настоящее изобретение ставит своей задачей перераспределение нагрузок на колеса при прохождении транспортным средством поворота за счет создания пары сил от изменения положения корпуса под действием той же центробежной силы, что вызывает разгрузку внутреннего колеса во время поворота. Достигаемый при этом технический эффект заключается в повышении безопасности движения транспортного средства на повороте, особенно на высоких скоростях передвижения, свойственным спортивным автомобилям.

Указанный технический эффект достигается тем, что подвеска корпуса транспортного средства, содержащая направляющие устройства и упругие элементы, посредством которых колеса связаны с корпусом транспортного средства, снабжена подвижными опорами, посредством которых корпус связан с упругими элементами или направляющими устройствами, каждая из подвижных опор выполнена из двух частей, установленных с возможностью смещения относительно друг друга в поперечной плоскости транспортного средства, нормаль к рабочей поверхности по крайней мере одной из частей, по которой происходит смещение расположена под острым углом и продольной плоскости корпуса транспортного средства, а жесткость связи частей каждой опоры между собой выполнена меньшей жесткости упругих элементов связи колес с корпусом транспортного средства.

При этом подвижные опоры представляют собой в качестве примеров исполнения пары скольжения или качения или выполнены в виде резинового амортизатора.

Для обеспечения принудительного возврата частей каждой подвижной опоры в исходное положение после снятия возмущающего воздействия подвижные опоры выполнены с устройством возврата их в исходное положение, которое, например, может быть выполнено в виде жестко связанного одним концом с одной частью торсиона, другой конец которого через телескопическую тягу шарнирно связан со второй частью опоры.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой неразрывной совокупности признаков, достаточных для достижения указанного технического эффекта.

Так, например, снабжение подвижными в поперечной плоскости опорами связи направляющих устройств или упругих элементов с корпусом транспортного средства позволяет смещаться корпусу под действием центробежной силы и создавать пару сил, которая отжимает внешнее колесо и прижимает внутреннее колесо при поворотах. Для получения этого эффекта необходимо, чтобы жесткость опор в зоне их смещения была меньшей жесткости упругих элементов, что обеспечивало бы приоритет в действии подвижных опор перед упругими элементами подвески. После снятия действия центробежной силы происходит возврат корпуса в исходное положение, что обеспечивает наклонным расположением поверхностей смещения в подвижных опорах.

Настоящее изобретение иллюстрируется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения указанного технического эффекта приведенной совокупностью признаков.

На фиг. 1 подвеска корпуса, первый пример исполнения; на фиг. 2 - подвеска корпуса, второй вариант исполнения; на фиг. 3 подвеска корпуса, третий вариант исполнения; на фиг. 4 вид снизу на рычаги по фиг. 3; на фиг. 5 подвижная опора, вариант исполнения; на фиг. 6 подвижная опора в виде пары скольжения; на фиг. 7 устройство возврата частей опоры в исходное положение; на фиг. 8 то же, что на фиг. 7, в рабочем положении при смещении частей опоры.

Подвеска корпуса 1 транспортного средства (см. фиг. 1-3) содержит направляющие устройства в виде, например, рычагов 2, шарнирно связанных с корпусом 1 и колесом 3, и упругих элементов 4, представляющих собой, например, амортизаторы и винтовые пружины. Установка и крепление указанных узлов подвески осуществляется тем образом, который используется для данного типа подвески в автомобилестроении. На фиг. 1-3 показана независимая подвеска с раздельным выполнением упругого и направляющего элементов. Однако, возможно использование и зависимой, например, рессорной подвески, где функции направляющего устройства и упругого элемента совмещены.

Подвеска дополнительно снабжена подвижными опорами 5, которые могут быть расположены либо в кинематической цепи связи направляющего устройства с корпусом (см. фиг. 3). Каждая подвижная опора выполнена из двух частей 6 и 7, установленных с возможностью смещения относительно друг друга в поперечной плоскости корпуса 1 транспортного средства. Существенной особенностью каждой опоры 5 является то, что рабочие поверхности 8 и 9 частей 6 и 7, по которым обе части напрямую или через какие-либо элементы взаимодействуют друг с другом при отсутствии смещения или при смещении, выполнены с наклоном в сторону продольной плоскости 10 транспортного средства или корпуса так, что нормаль 11, проведенная к любой точке этой рабочей поверхности по крайней мере одной части расположена под острым углом к продольной плоскости 10 корпуса 1.

Это позволяет при приложении возмущающей нагрузки одной части смещаться по отношению к другой и возвращаться в исходное положение (равновесное) при условии, что в поперечной плоскости транспортного средства части 6 обеих опор 5 соединены между собой.

Другим важным условием является то, что жесткость связи частей 6 и 7 между собой по рабочим поверхностям, например, за счет сил трения, должна быть меньше жесткости упругого элемента 4. Это позволяет при появлении центробежной силы обеспечить первичное смещение корпуса сначала в опорах 5, а затем в упругих элементах 4.

На фиг. 1 и 2 показаны два примера исполнения опор 5 с криволинейными рабочими поверхностями, обеспечивающими одинаковый эффект, При этом рабочие поверхности могут взаимодействовать между собой непосредственно с образованием пары скольжения, вариант которой с линейной поверхностью показан на фиг. 6, либо через тела качения с образованием пары качения (не показана). Возможно использование резинового амортизатора 12 с жесткостью меньшей жесткости упругого элемента 4. Благодаря одинаковому распространению деформаций и сил упругости во взаимно перпендикулярных направлениях одновременно решается задача и возврата частей, прикрепленных к корпусу и к упругому элементу в исходное положение.

Выполнение наклонными рабочих поверхностей обеспечивает самоустановку корпуса 1 относительно продольной плоскости после снятия боковых смещающих нагрузок, так как корпус стремится занять уравновешенное положение с опиранием на рабочие поверхности 9. Однако, целесообразно использовать механизм возврата частей опор в исходное положение, пример исполнения которого приведен на фиг. 7, 8. К нижней части 7 подвижного узла (опоры 5) одним концом жестко прикреплен торсион 13, свободный конец которого жестко связан с телескопической тягой 14, имеющей возможность изменения длины. Тяга 14 также связана через поворотный шарнир 15 с стержнем 16, заделанным в верхнюю часть 6 подвижной опоры. В исходном положении, показанном на фиг.7 торсион не испытывает нагрузок на закрутку. При смещении корпуса 1 верхняя часть 6 подвижной опоры смещается в ту или иную сторону относительно нижней части 7, связанной, например, с амортизатором. Поскольку смещение идет по наклонной рабочей поверхности происходит изменение длины тяги 14 с закруткой торсиона 13. После снятия возмущающего воздействия корпус 1 стремится вернуться в исходное равновесно-устойчивое положение. В этом случае за счет запасенной энергии в торсионе 13 процесс возврата облегчается, что существенно, например, для пары скольжения, где требуется начальный толчок с целью преодоления состояния покоя. Возможно исполнение механизма возврата в виде пружин, магнитов или пневмоэлементов.

Для данного устройства подвески корпуса транспортного средства расположение подвижных опор 5 не зависит от положения центра масс транспортного средства. В связи с этим подвижные опоры могут располагаться как в верхней части корпуса (см. фиг. 1, 2), так и в нижней его части (см. фиг. 3), где подвижные опоры связывают корпус 1 с направляющим устройством - рычагами или другими элементами.

Применительно к исполнению, показанному на фиг. 3, целесообразно ввести механизм стабилизации положения направляющих устройств при смещении корпуса 1. При движении транспортного средства на повороте смещение корпуса 1 (см. фиг. 3) должно привести к перемещению направляющего устройства как одного, так и другого колес. Чтобы избежать этого, целесообразно использовать устройство по фиг. 4, где показан вид снизу на фиг. 3. Тяги 2 связаны шарнирно с опорными дисками 17, которые в свою очередь через торсион 18 связаны с корпусом 1. Таким образом, при смещении корпуса 1 в сторону тяги 2 не передают усилия на смещение колес, поскольку эксцентричное закрепление шарнира 19 тяги и торсиона 18 диска 17 обеспечивает нейтрализацию усилия смещения в торсионе 18.

Указанный пример носит схематичный характер и представлен с целью демонстрации возможности решения этой задачи. На практике конструктивная реализация стабилизации положения направляющих устройств по отношению к смещаемому корпусу представляет собой существенно более сложную конструкцию, так как направляющие одновременно связаны не только с диском 17, но и с подвижными опорами.

В рамках данного изобретения не рассматривается вопрос конструктивного исполнения элементов присоединения упругих элементов 4 к подвижным опорам или направляющих рычагов 2 к подвижным опорам. Конкретное исполнение жесткой заделки или шарнирного соединения зависит от типа самой подвески, условий ее работы и требований, накладываемых в части компоновки.

Подвижные опоры могут быть выполнены в виде самостоятельных узлов, как это показано по фиг.5, т.е. содержат отдельные верхнюю и нижнюю части, прикрепляемые затем требуемым образом к корпусу 1 и, например, амортизатору. Опоры 5 могут быть выполнены как составные части корпуса, когда нижняя часть представляет собой отдельную деталь, а верхняя выполняется заодно с корпусом, как это схематично показано на фиг. 1, 2, 6).

Подвеска корпуса транспортного средства работает следующим образом.

При повороте транспортного средства (см. фиг. 1 или 3) (при этом понимается вид сзади, поворот направо и действие только центробежной силы F_цб) за счет того, что жесткость связи частей подвижной опоры 5 меньше жесткости упругого элемента, происходит первичное смещение корпуса 1, выраженное в угловом отклонении относительно некоего центра "0". Смещение корпуса 1 по рабочим поверхностям опор 5 приводит к образованию пары сил, одна из которых P отжимает внешнее колесо от поверхности дороги, разгружая упругий элемент 4, а другая, равная ей, направлена на прижим внутреннего по отношению к повороту колеса. В дальнейшем за счет действия F_цб положение элементов подвески соответствует традиционному при движении транспортного средства на повороте за исключением смешанного корпуса, создающего пару сил, уменьшающую негативное воздействие. На практике, момент опрокидывания при входе в поворот на высоких скоростях или занос проявляются только в начальный момент изменения положения направляющих колес. Именно в этот момент за счет разности жесткостей и создаются условия по перераспределению нагрузок на колеса. Дальнейшее движение на повороте, кроме начального момента, проходит в стабилизированном устоявшемся режиме.

После выхода из поворота корпус 1 возвращается в исходное положение устойчивого равновесия за счет смещения по наклонным рабочим поверхностям. При этом в начальный момент энергия тормиона 18 помогает как усилитель преодолеть состояние покоя.

Настоящее изобретение позволяет повысить безопасность движения транспортного средства на повороте, особенно для спортивных скоростных транспортных средств.

Использование: изобретение относится к транспортному машиностроению. Сущность изобретения: подвеска корпуса транспортного средства, выполненная любым известным образом, дополнена подвижными опорами, смонтированными в месте связи упругого элемента или амортизатора с корпусом или в месте связи рычагов с корпусом. Каждая подвижная опора выполнена из двух частей, смещаемых относительно друг друга по профильной наклонной поверхности, нормаль которой расположена под углом к продольной плоскости транспортного средства. Это позволяет при повороте транспортного средства корпусу смещаться в направлении действия центробежной силы. Появляющаяся при этом в результате расклада пара сил обеспечивает отжимание колеса, являющегося внешним к повороту, и прижатие колеса, являющегося внутренним по отношению к повороту. Это возможно за счет того, что жесткость кинематической связи частей между собой за счет сил упругости резины или сил трения выполнена меньшей жесткости упругих элементов подвески, что обеспечивает приоритет в действии шаровым опорам. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Подвеска корпуса транспортного средства, содержащая направляющие устройства, упругие элементы, посредством которых колеса связаны с корпусом транспортного средства, и подвижные опоры, посредством которых корпус связан с упругими элементами и с элементами направляющих устройств, отличающаяся тем, что каждая из подвижных опор выполнена из двух частей, установленных с возможностью смещения относительно друг друга в поперечной плоскости транспортного средства, нормаль к рабочим поверхностям частей подвижной опоры расположена под острым углом к продольной плоскости корпуса, а жесткость связи частей по рабочим поверхностям каждой опоры выполнена меньше жесткости упругих элементов. 2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что подвижные опоры представляют собой пары скольжения или качения. 3. Подвеска по п.2, отличающаяся тем, что части каждой подвижной опоры связаны между собой устройством возврата их в исходное положение после снятия боковой нагрузки, выполненным в виде торсиона, один конец которого жестко связан с одной частью подвижной опоры, а другой через телескопическую тягу посредством шарнира с другой частью этой подвижной опоры.