КОМБИНИРОВАННАЯ ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ Российский патент 2000 года по МПК B60G17/04 F16F9/46 

Изобретение относится к области автомобилестроения, преимущественно к гидроамортизационным устройствам автомобилей, в частности к комбинированным гидравлическим системам подвески колес автомобиля, и благодаря своим функциональным возможностям может быть использовано на различных автомобилях преимущественно с независимой подвеской колес, включая автомобили для шоссейных и кольцевых гонок, кроссовые, ралли, внедорожные.

Известная подвеска с гидравлической системой амортизации и гашения колебаний кузова автомобиля при наезде каждого колеса на препятствие содержит по одному автономному подпружиненному амортизатору на каждое колесо [1]. Амортизатор включает рабочий гидроцилиндр, в котором с возможностью перемещения в нем установлен поршень со штоком. Поршень делит объем рабочего гидроцилиндра на две сообщающиеся друг с другом через клапаны полости: хода сжатия подвески, в которой давление возрастает при подъеме колеса относительно кузова, и хода отбоя, в которой давление возрастает при опускании колеса. Для компенсации перемещаемых поршнем объемов жидкости при одинаковых ходах сжатия и отбоя на величину объема, занимаемого штоком, амортизатор включает резервуар, соединенный с полостью хода отбоя дросселирующими отверстиями, а с полостью хода сжатия двумя клапанами и перепускными отверстиями. Амортизатор содержит также направляющую и сальник штока. Штоком амортизатор закреплен к кузову, а резервуаром - к рычагу подвески колеса. Гашение колебания кузова он производит на ходе отбоя за счет большего сопротивления перетоку жидкости, чем при ходе сжатия.

Основным недостатком этой подвески является ее низкая надежность, обусловленная наличием направляющей и сальникового уплотнения штока амортизатора, подверженных износу из-за больших по величине ходов поршня со штоком в условиях неидеальной герметизации от дорожной пыли, многочисленных механических клапанов, надежность герметизации каждого из которых может быть осуществлена лишь при отсутствии частичек износа, высокой температурой жидкости, до 100 - 140^oC [1, стр. 128], перетекающей между полостями в условиях плохого теплоотвода, снижающей рабочий ресурс амортизатора, наличием у поршня амортизатора возможности при поломке ограничителей хода, пружины или рычагов подвески достигать крайних положений и ударно воздействовать на детали амортизатора, т.к. конструкция амортизатора не обеспечивает прогрессивного замедления с остановкой в конце хода поршня. Другим ее недостатком являются узкие функциональные возможности, поскольку система с автономными амортизаторами не позволяет устранить продольный, "галлопирование", и поперечный наклоны кузова при проезде препятствий, продольный наклон кузова, "клевок", при резком замедлении автомобиля торможением, не обеспечивает необходимой вертикальной стабилизации кузова при односторонней перегрузке и прохождении виражей, не позволяет производить индивидуальную настройку жесткости подвески изменением скорости демпфирования колебаний кузова, влияющую на комфортабельность езды, затрудняет смену колеса из-за большого хода поддомкрачивания кузова, не позволяет изменять принудительно дорожный просвет.

Известна также компаундная гидравлическая система для автомобиля с независимой подвеской колес, сочетающая в конструкции ее амортизатора свойства рессорных и амортизирующих элементов [2]. Амортизатор, корпус которого является одновременно рессорным резиновым элементом, содержит разделяющую его корпус на нижнюю полость хода сжатия и верхнюю полость хода отдачи стенку с двусторонним клапаном перетока жидкости. Нижняя полость образована резиновой мембраной и опирается снаружи на стальной картер, связанный с кузовом автомобиля, а снизу под мембраной на стальной поршень, связанный с подвеской колеса и позволяющий своей формой обеспечивать прогрессивную характеристику амортизатора на ходе сжатия.

Компаундная подвеска включает также связанное с каждым амортизатором демпферное устройство, компенсирующее изменение объема системы от температуры и давления [3]. Полости хода отдачи [2] или хода сжатия [3] каждой стороны автомобиля соединены между собой трубопроводом, образуя гидрообъемную передачу каждой боковой стороны автомобиля, которая препятствует продольному крену кузова при наезде колеса на препятствие перетеканием жидкости между полостями переднего и заднего амортизаторов через клапаны по соединяющему их трубопроводу, а также улучшает вертикальную стабилизацию автомобиля при прохождении им виражей [2] . Гашение колебаний кузова осуществляется за счет деформации резинового элемента подвески.

Недостатком этой подвески является ее низкая надежность, обусловленная изготовлением основных ее деталей из резины, что не только снижает ее нагрузочную способность [2] , но при повреждении резины вследствие перегрузки или наезда на препятствие приводит к нарушению не только амортизационной способности, но и подрессоривания кузова, т.к. в компаундной подвеске эти функции совмещены. Другим ее недостатком являются ограниченные возможности: она не позволяет устранить поперечный наклон кузова при проезде препятствия, проводить индивидуальную настройку скорости демпфирования колебаний кузова, затрудняет смену колеса, требуя полного хода отдачи подвески для отрыва колеса от земли, вследствие пассивности системы не позволяет принудительно изменять дорожный просвет и производить наклон кузова на виражах.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является комбинированная подвеска [4], содержащая гидравлические амортизаторы с полостями хода сжатия и хода отбоя, трубопроводы, соединяющие между собой полости хода сжатия амортизаторов двух поперечно кузову расположенных колес автомобиля через гидравлически связанные с их амортизаторами демпферные устройства, в качестве активного элемента насос с электроприводом, электромагнитный кран, блок управления электроприводом насоса и электромагнитным краном, датчик углового поворота оси подвески, а также бачок запаса жидкости, гидравлически связанный через насос и обратный клапан с гидравлическими полостями демпферных устройств этих амортизаторов и через предохранительный клапан и электромагнитный кран с линией слива жидкости из этих полостей в бачок запаса жидкости.

Гидравлический амортизатор содержит закрепленный к кузову гидроцилиндр, в котором с возможностью скольжения установлен делящий его на две полости поршень со штоком, которым амортизатор связан с подрессоренным рычагом подвески колеса. Шток установлен в направляющей, уплотнен в направляющей сальниковым и защищен пыльниковым устройствами. Поршень снабжен переточным между полостями клапаном, а полость хода сжатия амортизатора гидравлически связана с гидравлической полостью демпферного устройства через золотниковый клапан, служащий для гашения колебаний кузова путем прерывания этой связи в зависимости от ведущего параметра регулирования - положения оси рычага подвески.

При наезде колеса на препятствие, благодаря ходу поршня амортизатора, изменяется высота оси при ее повороте вместе с рычагом над дорогой, датчик углового поворота оси посылает через блок управления сигнал, управляющий электроприводом насоса, подающего жидкость в гидравлические полости демпферных устройств, и/или на открытие электромагнитного крана, сливающих из них жидкость в бачок запаса жидкости, регулируя таким образом объем гидравлических полостей демпферных устройств и поддерживая положение оси рычага подвески таким, чтобы обеспечивать кузову заданный дорожный просвет.

Недостатком этой комбинированной подвески является ее низкая надежность, обусловленная наличием у ее амортизаторов быстро изнашиваемых штоков, их направляющих и уплотнительных сальников, а также отсутствием у амортизаторов предохранительных устройств, не позволяющих их поршням при максимальных ходах ударно достигать крайних положений в гидроцилиндрах. Снижается надежность работы подвески и наличие в ней клапанных и золотниковых устройств, надежная работа которых возможна лишь при отсутствии в жидкости частичек от износа деталей, что практически исключено, особенно при использовании представленного в прототипе быстроходного насоса, осуществляющего циркуляцию жидкости, т. е. всасывание из бачка запаса жидкости, подачу ее в гидросистему и частичный возврат в бачок не только в гидросистеме подвески, но и в системе, связанной с корректором торможения.

Тесная взаимозависимость надежности работы каждого элемента такой подвески сразу почти со всеми функциональными возможностями ее при сложности основных конструктивных элементов ее и их взаимодействия, например в ее гидросистеме использовано одновременное взаимодействие принудительно и автоматически работающих параллельно включенных клапанных устройств, приводит к тому, что при неисправности детали одного из элементов подвески, связанного с работой блока управления, например электромагнитного клапана или электропривода насоса, нарушается работа всей подвески, она утрачивает свою работоспособность в том числе и по прямому функциональному назначению, включая демпфирование колебаний кузова. Другим недостатком ее являются ограниченные функциональные возможности: она не позволяет производить принудительный наклон кузова на виражах, что снижает вертикальную стабилизацию кузова на поворотах, индивидуальную настройку жесткости подвески, затрудняет замену колеса, требуя для отрыва колеса от земли максимального хода отбоя поршня амортизатора и поддомкрачивания кузова.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей комбинированной подвески автомобиля.

Поставленная цель достигается тем, что известная комбинированная подвеска автомобиля, содержащая гидравлические амортизаторы с полостями хода сжатия и хода отбоя, трубопроводы, соединяющие между собой полости хода сжатия амортизаторов двух поперечно кузову расположенных колес автомобиля, два демпферных устройства, насос с электроприводом, электромагнитный кран, блок управления электроприводом насоса и электромагнитным краном и датчик углового поворота, согласно изобретению снабжена дополнительными трубопроводами, соединяющими полости хода сжатия правой и левой сторон автомобиля в контур хода сжатия со спаренным инерционным краном в них и полости хода отбоя всех амортизаторов между собой в контур хода отбоя, трубопроводом, соединяющим контуры между собой и имеющим уравнительный кран в нем с индивидуальным ключом, дросселями, выполненными с различным сопротивлением проходу жидкости в прямом и обратном направлениях и установленными как минимум в одном из контуров.

При этом сопротивление проходу жидкости из полостей сжатия амортизаторов меньше сопротивления протоку жидкости в обратном направлении, электромагнитный клапан установлен в трубопроводе, соединяющем между собой полости хода сжатия амортизаторов двух поперечно кузову расположенных колес автомобиля, насос гидравлически связан с обоими контурами, демпферные устройства установлены по одному в каждом контуре, а датчик углового поворота связан с рулем автомобиля. Кроме того, гидравлический амортизатор выполнен в виде закрепленного к кузову автомобиля гидроцилиндра с крышками с отверстиями для прохода жидкости в них и разделяющим его объем на две полости поршнем, связанным с подпружиненным элементом крепления колеса рычажной передачей, при этом поршень выполнен ступенчатым с меньшим диаметром концов и клиновидной формы прорезями на их боковой поверхности с возможностью взаимодействия их с отверстиями для прохода жидкости в крышках гидроцилиндра.

Насос выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, разделяющим его объем на две полости, одна из которых связана гидравлически с контуром хода отбоя, а другая - с контурном хода сжатия, и содержит закрепленную на поршне зубчатую рейку, механический редуктор с самотормозящейся червячной передачей, указатель величины принудительного изменения дорожного просвета и угла наклона кузова, снабженное кулачком зубчатое колесо, механически связанное с рейкой, с механическим редуктором и с указателем величины принудительного изменения дорожного просвета и угла наклона кузова.

Кроме того, электропривод связан своим валом с механическим редуктором насоса и выполнен реверсируемым, а блок управления включает узел пропорционального углу поворота руля регулирования направления и величины перемещения поршня насоса через соответствующее углу поворота направление вращения и число оборотов вала реверсируемого электропривода, конечные выключатели, установленные на насосе с возможностью взаимодействия с кулачком зубчатого колеса, две подпружиненные кнопки для подъема и опускания кузова реверсированием электропривода, входы которых подключены к электропитанию автомобиля, а выходы через конечные выключатели - к реверсивному электроприводу, и установленную на руле подпружиненную кнопку подключения электропитания электромагнитного крана и узла пропорционального углу поворота руля регулирования направления и величины перемещения поршня насоса, один выход которого, для наклона кузова при повороте руля влево, подключен к выходу подпружиненной кнопки для подъема кузова, другой, для наклона кузова вправо, - к выходу подпружиненной кнопки для опускания кузова, а к входу которого подключен датчик углового поворота.

При этом дроссель содержит две установленные одна в другой и фиксированные от взаимного поворота втулки с проточными каналами для сообщения с трубопроводом и наружными резьбами различного направления и шага на каждой и гайку с нанесенной на ней относительно наружной втулки нониусной шкалой и соответствующими резьбами для взаимодействия со втулками. Кроме того, спаренный инерционный кран содержит закрепленный на оси его крена маятниковый механизм с регулируемым демпфированием и возможностью ручной фиксации в закрытом положении крана. При этом демпферное устройство подвески выполнено в виде гидроцилиндра с поршнем, установленным в гидроцилиндре с возможностью перемещения в одну сторону с помощью демпферного элемента, а в противоположную с помощью винтового устройства.

В предложенной комбинированной подвеске автомобиля новое схемное решение по сравнению с аналогами и прототипом, состоящее в соединении трубопроводами одноименных полостей амортизаторов в два жестко связанных между собой их поршнями контура и создании тем самым единой закрытой гидрообъемной передачи, позволило сделать перемещение всех колес без использования перетока жидкости через клапаны внутри амортизаторов зависимым друг от друга, а кузова при этом независимо от препятствия, возвышение или углубление, вертикальным плоскопараллельным как в нескольких сообщающихся сосудах, являющихся открытой гидрообъемной передачей, если перемещение их уподобить перемещению колес, то перемещение уровня жидкости в них будет соответствовать перемещению кузова.

Такие несовместимые цели, как повышение надежности работы устройства, требующее обычно упрощения его конструкции, и расширение функциональных возможностей, приводящее обычно к усложнению конструкции устройства, были достигнуты в предложенной комбинированной подвеске автомобиля упрощением ее конструкции и алгоритма работы по сравнению с прототипом, что свидетельствует о масштабе новизны и изобретательском уровне предложения.

Использование в заявленном решении признака, сходного со свойствами известных технических решений, насоса двойного действия, конструктивное исполнение которого не позволяет его поршню перемещаться под действием давления в контурах, позволившее ему не только вписаться в единую гидрообъемную передачу предложенной подвески, сохранив при этом надежность выполнения подвеской ее основных функций по амортизации и гашению колебаний кузова вне зависимости от работоспособности элементов, связанных с блоком управления электроприводом насоса, но и способствовало появлению у нее новых свойств, не совпадающих со свойствами известных технических решений.

Появление у автомобиля благодаря предложенной комбинированной подвеске таких новых свойств, как возможность индивидуальной настройки жесткости подвески вращением расположенных снаружи дросселей их гаек, возможность замены колеса с применением опоры кузова высотой в пределах изменяемого его дорожного просвета, но без использования ручного домкрата, затруднение угона вследствие внешне обнаруживаемого уродливого перекоса кузова при посадке в него водителя без специального ключа для уравнительного крана, сообщающего контуры между собой для выравнивания кузова относительно дороги, что не использовалось ранее как противоугонное средство для автомобилей, не совпадающих со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных технических решениях и не равное сумме этих свойств, позволяет считать их существенными отличиями.

Анализ технической и патентной литературы не выявил сходной совокупности признаков и их связей, повышающих надежность и одновременно расширяющих функциональные возможности подвески автомобиля, что дает основание считать их соответствующими критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены: фиг. 1 - схема комбинированной подвески автомобиля; фиг. 2 - гидравлический амортизатор; фиг. 3 - насос; фиг. 4 - схема блока управления; фиг. 5 - дроссель; фиг. 6 - спаренный инерционный кран; фиг. 7 - демпферное устройство.

Комбинированная подвеска автомобиля (фиг. 1) содержит гидравлические амортизаторы 1 с полостями А хода сжатия и полостями В хода отбоя, трубопроводы, соединяющие между собой все полости В хода отбоя амортизаторов через дроссели 2 в контур 3 хода отбоя, спаренный инерционный кран 4 на трубопроводах, соединяющих полости А хода сжатия отдельно амортизаторов правой и левой сторон автомобиля и электромагнитный кран 5 на трубопроводе, соединяющем трубопроводы этих сторон между собой в контур 6 хода сжатия, бачок 7 запаса жидкости, подключенный через запорный кран 8 к контуру 6 хода сжатия, уравнительный кран 9 на трубопроводе, соединяющем контуры 3 и 6 между собой, демпферные устройства 10 и запорные вентили 11 в каждом из этих контуров, гидравлически связанный с этими контурами насос 12 с электроприводом 13, блок управления 14 электроприводом 13 и электромагнитным краном 5 и механически связанный с рулем и электрически с блоком управления 14 датчик углового поворота 15.

Гидравлический амортизатор 2 (фиг.2) выполнен в виде закрепляемого к кузову гидроцилиндра 16 с крышками 17 с отверстиями в них для прохода жидкости и поршнем 18 с закрепленной на нем зубчатой рейкой 19, связанной рычажной передачей из жестко закрепленных на общем валу зубчатого колеса 20, постоянно зацепленного с рейкой, и рычага 21, шарнира связанного с подпружиненным элементом крепления колеса. Поршень 18 выполнен ступенчатым с меньшим диаметром его концов и клиновидной формы прорезями на их боковой поверхности с возможностью взаимодействия их с отверстиями для прохода жидкости в крышках 17 гидроцилиндра 16.

Насос (фиг. 3) выполнен в виде гидроцилиндра 22 с установленным в нем поршнем 23, разделяющим его объем на две полости, одна из которых гидравлически связана с контуром 3 хода отбоя, а другая - с контуром 6 хода сжатия. Насос включает также закрепленную на поршне зубчатую рейку 24, механический редуктор 25 с самотормозящейся червячной передачей, указатель 26 величины принудительного изменения дорожного просвета и угла наклона кузова, снабженное кулачком 27 зубчатое колесо 28, механически связанное с рейкой 24, с указателем 26 и с механическим редуктором 25, входной вал червяка которого связан с электроприводом 13.

Блок управления 14 (фиг. 4) электроприводом 13, выполненным реверсируемым, и электромагнитным краном 5 включает узел 29 пропорционального углу поворота руля регулирования направления и величины перемещения поршня 23 насоса 12 через соответствующее углу поворота количество оборотов и направление вращения вала реверсируемого электропривода 13, установленную на руле подпружиненную кнопку 30 подключения электропитания электромагнита крана 5 и узла 29 пропорционального углу поворота руля регулирования, выходы которого подключены через конечные выключатели 31 к электроприводу 13, а на вход включен датчик 15 углового поворота руля, две подпружиненные кнопки 32 для реверсирования электропривода 13, выходы которых подключены к выходам этого узла 29, а входы - к электропитанию 33 автомобиля, при этом конечные выключатели 31 установлены на насосе 12 с возможностью взаимодействия с кулачком 27 зубчатого колеса 28.

Дроссель 2 (фиг. 5) содержит две установленные одна в другой и фиксированные от взаимного проворота втулки 34 и 35 с проточными каналами для сообщения с трубопроводом контура 3 хода отбоя и наружными резьбами различного направления и шага на каждой и гайку 36 с нанесенной на ней относительно наружной втулки 35 нониусной шкалой и соответствующими резьбами для взаимодействия со втулками 34 и 35.

Спаренный инерционный кран 4 (фиг. 6) выполнен с закрепленным на оси его керна 37 маятниковым механизмом 38 с демпфированием его пружиной 39, регулируемой гайкой 40 и возможностью ручной фиксации его в закрытом положении эксцентричным упорным кулачком 41.

Демпферное устройство 10 (фиг. 7) выполнено в виде гидроцилиндра 42 с поршнем 43, установленным в гидроцилиндре 42 с возможностью перемещения в одну сторону с помощью демпферной пружины 44, а в противоположную с помощью винтового устройства 45.

Работа комбинированной подвески автомобиля складывается из подготовительного этапа по наполнению ее гидравлической системы жидкостью и удаления из нее воздуха и ряда этапов, связанных с эксплуатацией автомобиля: нагружение кузова, преодоление препятствий, изменение дорожного просвета, прохождение поворотов, работа при резком торможении и смене колеса.

Наполнение гидравлической системы жидкостью и удаление из нее воздуха осуществляют следующим образом (фиг. 7). С помощью винтовых устройств 45 поршни 43 демпферных устройств 10, сжимая их демпферные пружины 44, помещают в крайнее положение, соответствующее полному заполнению демпферного устройства 10 жидкостью, открывают запорный кран 8, уравнительный кран 9 и запорные вентили 11 и заполняют гидравлическую систему подвески жидкостью из бачка 7, располагаемого в высшей точке системы, под действием гидростатического давления. При вытекании жидкости из запорного вентиля 11 закрывают его, а также краны 8 и 9 и перемещают винтовые устройства 45 в обратном направлении до ощутимого сопротивления при упоре в днища поршней 43.

Перемещают вертикально кузов автомобиля попеременным реверсированием электропривода 13 насоса 12 на изменение дорожного просвета путем попеременной подачи жидкости в контуры 3 хода отбоя и 6 хода сжатия с помощью подпружиненных кнопок 32, поочередно открывают запорные вентили 11 и, дав выйти через них воздуху с небольшим количеством жидкости, закрывают их. Процесс этот повторяют до тех пор, пока не будет провалов в начале хода сжатия и рывков при ходе отбоя при вертикальном перемещении кузова. Затем открывают запорный кран 8 и отводят поршни 43 с помощью винтовых устройств 45 в положение полного заполнения гидравлических полостей гидроцилиндров 42 демпферных устройств 10, закрывают кран 8 и вновь перемещают винтовые устройства 45 до упора в днища поршней 43 и обратно на величину, обеспечивающую возможность положительной температурной компенсации изменения объема жидкости в контурах 3 и 6, демпферная пружина 44 своим усилием также обеспечивает компенсацию изменения объема гидросистемы подвески при понижении температуры среды, а также постоянным поддержанием давления жидкости в контурах 3 и 6 способствует повышению надежности работы подвижных уплотнений всех ее поршней.

При нагружении автомобиля, в частности при посадке водителя, комбинированная подвеска работает следующим образом (фиг. 1 и 2). Нагрузка от веса водителя заставляет сжиматься рессорный элемент подвески ближайшего к нему колеса, опуская при этом кузов с прикрепленным к нему гидроцилиндром 16 амортизатора 1 этого колеса. При этом шарнирно соединенный с рычагом подвески этого колеса рычаг 21 амортизатора поворачивается, передавая это перемещение поршню 18, выталкивающему жидкость из полости А хода сжатия в контур 6, а из него в полости А амортизаторов 1 остальных колес, заставляя под действием давления жидкости перемещаться их поршни 18 с закрепленными на них зубчатыми рейками 19, поворачивающими через находящийся в зацеплении с ними зубчатые колеса 20 жестко закрепленные на одних валах со своими зубчатыми колесами 20 рычаги 21 этих амортизаторов. При этом рычаги 21 этих амортизаторов, опускаясь, совершают ход отбоя, а поскольку их гидроцилиндры 16 закреплены к кузову автомобиля, то кузов в зоне этих трех колес поднимается, создавая внешне уродливый, не соответствующий увеличению массы автомобиля и подобный положению кузова при одном ненакачанном воздухом переднем колесе перекос кузова, что затрудняет угон автомобиля.

Этот перекос неустраним даже имеющейся в предложенной комбинированной подвеске функцией наклона кузова. Для выравнивания кузова свободным перетеканием жидкости между полостями всех амортизаторов под действием рессорных элементов подвески поворотом уравнительного крана 9, сообщающего при этом контуры 3 и 6 между собой, необходим индивидуальный ключ к крану 9. В этом положении уравнительного крана 9 кузов выравнивается до положения, соответствующего нагрузке в подвеске с автономными амортизаторами, и работа комбинированной подвески в таком положении крана 9 также аналогична работе подвески с автономными амортизаторами, поскольку переток жидкости под действием подрессоренной массы автомобиля происходит при этом между полостями того амортизатора, который преодолевает препятствие. После выравнивания кузова относительно дороги до положения, соответствующего дорожному просвету при данной нагрузке, уравнительный кран 9 возвращают в исходное положение, разобщающее контуры 3 и 6.

При преодолении препятствий комбинированная подвеска работает следующим образом (фиг. 1, 2 и 5). При наезде колеса на препятствие в виде возвышения рычаг 21 амортизатора 1, связанный шарнирно с рычагом подвески поднимающегося при этом колеса, сжимающего рессорный элемент подвески и приподнимающего кузов автомобиля, поворачиваясь вместе с валом, заставляет связанный с его валом зубчатой передачей поршень 18 амортизатора 1 этого колеса выталкивать под давлением жидкость из полости А в контур 6 хода сжатия, а оттуда в полости А остальных колес, заставляя давлением жидкости перемещаться поршни 18 этих амортизаторов 1 так, что взаимодействующие с ними рычаги 21, опускаясь на ходе отбоя, поднимают принудительно кузов, на котором закреплены их гидроцилиндры 16, так, что при синхронной работе всех амортизаторов 1 и дросселей 2 в составе гидросистемы комбинированной подвески движение подъема кузова вверх существенно уменьшает продольный и поперечный крен при высоте возвышения, не превышающем при этом перемещение поршня 18.

При съезде колеса с возвышения или въезде в яму рычаг 21 амортизатора 1, связанный с рычагом подвески опускающегося колеса, поворачиваясь при опускании, заставляет поршень 18 этого амортизатора 1 выталкивать жидкость из полости В в контур 3 хода отбоя, а из него в полости В амортизаторов остальных колес, принуждая давлением жидкости перемещаться поршни 18 этих амортизаторов так, что связанные с ними рычаги 21, поднимаясь вверх относительно закрепленных на кузове гидроцилиндров 16 амортизаторов 1, принудительно опускают кузов, что при синхронной работе амортизаторов 1 и дросселей 2 в составе гидросистемы комбинированной подвески обеспечивает ему существенное снижение продольного и поперечного наклона.

Аналогично работают амортизаторы и при наезде любого количества колес на препятствие. При величине препятствия, превышающего предельный ход рычага 21 амортизатора 1 и механически связанного с ним поршня 18, во избежание повреждения его при ударном воздействии поршня 18 на крышки 17, поршень 18 осуществляет прогрессивное замедление в конце своего хода за счет дросселирования перетекающей жидкости при взаимодействии его конца с меньшим диаметром и клиновидной формы прорезью на его боковой поверхности с отверстием для прохода жидкости в крышке 17 гидроцилиндра 16 по завершении перемещения прорези в отверстии крышки 17 гидравлическим замком на расстоянии от крышки 17.

Гашение колебаний кузова при этих перемещениях осуществляют настройкой дросселей 2. Настройку изготовленного дросселя 2 (фиг. 5) производят после установки его в трубопроводе, соединяющем полости А и В стендового амортизатора 1, заливки жидкости в гидросистему и удаления из нее воздуха, вращением гайки 36 с нониусной шкалой отсчета, изменяя проходное сечение дросселя за счет относительного перемещения установленных одна в другой втулок 34 и 35 на величину разности шагов их резьб за один оборот гайки 36, добиваясь такого сопротивления проходу жидкости через него в прямом и противоположном направлениях, условно фиксируемого соответствующими делениями нониусной шкалы, при котором при установленном постоянном усилии перемещения конца рычага амортизатора будет достигнута определенная скорость его перемещения, устанавливаемая для автомобиля в зависимости от его подрессоренной массы и определяющая жесткость подвески.

Поскольку дроссель 2 конструктивно выполнен так, что сопротивление потоку жидкости через него в прямом и обратном направлениях различно, то для гашения колебаний кузова на ходе отбоя их устанавливают на трубопроводе контура 3 хода отбоя так, чтобы сопротивление проходу жидкости из полостей В хода отбоя амортизаторов 1 было меньше сопротивления протоку жидкости в обратном направлении. Так как суммарное сопротивление протоку жидкости из полостей В амортизаторов 1 в контур 3 хода отбоя при преодолении препятствия одновременно даже двумя колесами существенно меньше сопротивления ее протоку из контура 3 в полости В других амортизаторов 1, то это позволило полностью отказаться от использования для этих целей клапанов. Подстройка установленных в гидросистеме комбинированной подвески на автомобиле дросселей производится на максимальный достижимый логарифмический декремент затухания колебаний кузова для определенных подрессоренной массы и жесткости подвески.

Индивидуальную настройку жесткости комбинированной подвески на автомобиле изменением скорости деформации за счет изменения сопротивления дросселей 2 осуществляют вращением расположенных снаружи дросселей гаек 36. Изменение дорожного просвета автомобиля осуществляют с помощью активного элемента комбинированной подвески - насоса 12 (фиг. 1, 3 и 4). Увеличение дорожного просвета производят нажатием подпружиненной кнопки 32, выход которой подключен к выходу узла 29 пропорционального углу поворота руля регулирования, осуществляющего наклон кузова автомобиля влево, и электроприводу 13, а вход - к электропитанию 33 автомобиля, подают электропитание через нормально замкнутый конечный выключатель 31 на реверсируемый электропривод 13.

Электропривод 13 через механический редуктор 25 с самотормозящейся червячной передачей, препятствующей перемещению поршня 23 в гидроцилиндре 22 насоса 12 под действием давления в контурах, передает вращение снабженному кулачком 27 зубчатому колесу 28, которое вызывает перемещение поршня 23 с закрепленной на нем зубчатой рейкой 24, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом 28, уменьшающее объем полости А насоса 12, выдавливая жидкость из этой полости в контур 6 хода сжатия и из него в полости А амортизаторов 1, вызывая перемещение их поршней 18 в сторону полостей В и переток жидкости из полостей В в контур 3 хода отбоя и из него в полость В насоса 12. При этом механически связанные с поршнями 18 рычаги 21 амортизаторов 1 опускаются, совершая принудительный ход отбоя и поднимая тем самым кузов автомобиля над дорогой, увеличивая дорожный просвет, что увеличивает проходимость автомобиля при преодолении колеи, брода, высоких и глубоких препятствий.

Эту функцию комбинированной подвески используют и при значительной перегрузке кузова. Для опускания кузова нажимают другую подпружиненную кнопку 32, изменяющую направление вращения вала реверсируемого электропривода 13 и, следовательно, направление перемещения поршня 23 насоса 12, уменьшающее объем его полости В в гидроцилиндре 16, выдавливая жидкость из нее в контур 3 хода отбоя и из него в полости В амортизаторов 1, вызывая перемещение их поршней 18 в сторону уменьшения объема полостей А, а из них жидкость перетекает в контур 6 хода сжатия и полость А насоса 12. При этом связанные с поршнями 18 зубчатой передачей рычаги 21 амортизаторов 1 поднимаются, совершая принудительный ход сжатия, напрягая рессорные элементы подвески, опуская кузов автомобиля и уменьшая дорожный просвет. При этом указатель 26 величины принудительного изменения дорожного просвета и угла наклона кузова, механически связанный зубчатым зацеплением с зубчатым колесом 28, показывает величину принудительного подъема или опускания кузова, определяемую положением поршня 23 в гидроцилиндре 22, по шкале на насосе 12.

При предельном ходе поршня 23 насоса 12 кулачок 27 зубчатого колеса 28, воздействуя на установленный на насосе 12 конечный выключатель 31, размыкает цепь питания электропривода 13, предотвращая тем самым дальнейшее перемещение поршня 23 в этом направлении. Для повышения устойчивости автомобиля при одновременном повышении скорости прохождения поворотов комбинированная подвеска оснащена функцией наклона кузова его в сторону поворота, осуществляемой следующим образом (фиг. 1, 3 и 4).

При подъезде к виражу водитель нажимает установленную на руле подпружиненную кольцевую кнопку 30, подавая питание с аккумулятора электропитания 33 автомобиля на электромагнит крана 5, закрывая его этим и разобщая гидравлически между собой трубопроводы контура 6 хода сжатия правой и левой стороны автомобиля, и на узел 29 пропорционального углу поворота регулирования блока управления 14 с подключенным на вход этого узла датчиком 15 углового поворота, механически связанным с рулевым валом автомобиля. Датчик 15, фиксирующий направление и величину углового поворота руля при прохождении виража, посылает непрерывный сигнал на соответствующее направлению и пропорциональное углу поворота руля регулирование узлом 29 направления и величины перемещения поршня 23 насоса 12 через соответствующее направление вращения и число оборотов вала реверсируемого электропривода 13.

При повороте руля вправо сигнал, поступающий с датчика 15 углового поворота в узел 2, продифференцированный в нем для определения направления поворота и пропорциональный углу поворота руля, передается через его выход, подключенный к выходу подпружиненной кнопки 32 для уменьшения дорожного просвета опусканием кузова на электропривод 12, осуществляющий пропорциональное углу поворота руля перемещение поршня 23 насоса 12 в направлении, уменьшающем объем полости В гидроцилиндра 22 насоса 12, выдавливая жидкость из этой полости в контур 3 хода отбоя и из него в полости В амортизаторов 1 правой стороны автомобиля, вызывая перемещения их поршней 18 в сторону полостей А и переток жидкости из полостей А этих амортизаторов в контур 6 хода сжатия и из него в полость А насоса 12. При этом амортизаторы 1 левой стороны автомобиля оказываются гидравлически запертыми перекрывшим соединяющий трубопроводы контура 6 правой и левой сторон автомобиля трубопровод электромагнитным краном 5, а механически связанные с поршнями 18 рычаги 21 амортизаторов 1 правой стороны автомобиля, принудительно совершающие ход сжатия, опускают вниз правую сторону кузова автомобиля, наклоняя его в сторону поворота.

При повороте руля влево сигнал с узла 29 пропорционального углу поворота руля регулирования передается реверсируемому электроприводу 13 через другой его выход, изменяющий направление вращения вала электропривода 13, и, следовательно, направление перемещения поршня 23 насоса 12, уменьшающего объем его полости А в гидроцилиндре 16, выдавливая жидкость из нее в контур 6 хода сжатия и из него в полости А амортизаторов правой стороны автомобиля, вызывая перемещение их поршней 18 в сторону полостей В и переток жидкости из полостей В этих амортизаторов 1 в контур 3 хода отбоя и из него в полость В насоса 12. При этом амортизаторы 1 левой стороны автомобиля также оказываются гидравлически запертыми, а механически связанные с поршнями 18 рычаги 21 амортизаторов 1 правой стороны автомобиля, принудительно совершающие ход отбоя, поднимают вверх правую сторону кузова автомобиля, наклоняя его в сторону поворота пропорционально повороту руля, что улучшает устойчивость автомобиля против бокового опрокидывания на непрофилированных виражах.

При опускании подпружиненной кнопки 30 после выхода из виража прерывается электропитание узла 29 пропорционального регулирования и электромагнитного крана 5 и комбинированная подвеска прекращает функцию наклона кузова. Функция может быть использована и при проезде по крутому косогору, для чего водитель при подъезде к нему должен обеспечить такой наклон кузова перекрытием электромагнитного крана 5 с помощью кнопки 30 и наклоном автомобиля перемещением поршня 23 насоса 12 с помощью одной из кнопок 32 в зависимости от направления наклона косогора, который при проезде по косогору не позволил бы силе тяжести автомобиля, приложенной к центру тяжести его, выйти за пределы ширины колеи автомобиля при проезде по косогору, что обеспечит ему устойчивость против бокового опрокидывания. Функция наклона кузова может быть использована также для выравнивания его относительно дороги при сильной односторонней перегрузке автомобиля.

При резком замедлении автомобиля в момент торможения комбинированная подвеска устраняет продольный наклон автомобиля, "клевок", (фиг. 1 и 6) за счет перекрытия поступления при этом жидкости из полостей А при ходе сжатия передних амортизаторов 1 под действием силы инерции кузовной массы через контур 6 хода сжатия в задние амортизаторы 1 спаренным инерционным краном 4 и гидравлического замка передних амортизаторов 1 возросшим давлением встречного потока жидкости в трубопроводе, соединяющем между собой полости хода сжатия правой и левой сторон автомобиля.

При этом под действием силы инерции подпружиненный маятниковый механизм 38, закрепленный на оси керна 37 спаренного инерционного крана 4, преодолевая сопротивление демпферной пружины 39, поворачивает керн 37 этого крана, перекрывая тем самым на время резкого замедления автомобиля поступление жидкости из полостей А передних амортизаторов 1 в задние. Установку этого крана 4 на трубопроводах контура 6 осуществляют отклоненным от вертикали маятниковым механизмом 38 в сторону задних амортизаторов 1, а регулировку начала перекрытия им магистралей контура 6 в зависимости от величины замедления производят изменением жесткости демпферной пружины 39 с помощью гайки 40 и изменением величины плеча и груза маятника.

Комбинированная подвеска позволяет производить смену колеса автомобиля без использования ручного домкрата следующим образом (фиг. 1 и 4). Поднимают кузов автомобиля с помощью электропривода 13 насоса 12 нажатием соответствующей подпружиненной кнопки 32. Под кузов в зоне сменяемого колеса подставляют опору, меньшую по высоте дорожного просвета, и с помощью другой подпружиненной кнопки 32 и электропривода 13 насоса 12 опускают кузов автомобиля на опору. При этом жидкость, поступающая из полости В насоса 12 через контур 3 хода отбоя в полости В амортизаторов 1, заставляет под действием давления перемещаться их поршни 18 в сторону полостей А, а их рычаги 21 подниматься, сжимая рессорные элементы подвески и совершая ход сжатия, отрывая тем самым сменяемое колесо от земли после достижения кузовом опоры. Для смены задних колес с использованием поддомкрачивания кузова необходимо зафиксировать спаренный инерционный кран 4 в закрывающем трубопроводы положении эксцентричным упорным кулачком 41, а для смены передних колес дополнительно зафиксировать в перекрывающем трубопровод положении электромагнитный кран 5, имеющий аналогичную крану 4 конструкцию, но без инерционного груза, с помощью такого же кулачка или кнопки 30, что гидравлически запирает амортизаторы, позволяя вместе с подъемом кузова отрывать колеса от земли.

Таким образом, предложенная комбинированная подвеска автомобиля позволила значительно повысить надежность за счет устранения таких быстроизнашиваемых или ненадежных узлов, как штоки, их направляющие, их сальниковые уплотнения, клапаны в амортизаторах, клапаны и золотниковые устройства в гидросистеме подвески, за счет уменьшения в ней скоростей перемещения поршней, за счет исключения возможности поршням ударно достигать в конце хода крышек гидроцилиндров, за счет предотвращения перетока жидкости между полостями внутри амортизатора, снижающего ресурс амортизатора из-за высокой температуры жидкости при плохом теплоотводе, за счет устранения взаимосвязи между выполнением подвеской ее основных функций по амортизации и гашению колебаний кузова и работоспособностью таких ее элементов, как блок управления, электропривод, насос, электромагнитный кран. Она позволяет также при одновременном упрощении конструкции расширить функциональные возможности подвески: производить пропорционально углу поворота руля наклон кузова на виражах в сторону поворота, двигаться автомобилю по такому косогору, на котором автомобили без такой комбинированной подвески теряют устойчивость от бокового опрокидывания, производить индивидуальную настройку жесткости подвески автомобиля, затруднить угон автомобиля и облегчить смену колеса без поддомкрачивания кузова автомобиля.

Литература
1. Б.В. Ершов, М.А. Юрченко, Легковые автомобили ВАЗ, Конструкция и техническое обслуживание, изд. шестое, Киев, Головное издательство издательского объединения "Вища школа", 1980 г.

2. Журнал "За рулем" N 11 за 1962 г.

3. Журнал "За рулем" N 7 за 1974 г.

4. Патент EP 0278841 по МКИ⁵ F 16 F 9/46 от 17.8.88, Bulletin 88/33.

5. Патент EP 0332668 B1 по МКИ⁵ F 16 F 9/46 от 15.4.92, Patentblatt 92/16.

Изобретение относится к гидравлическим системам независимой подвески колес автомобиля. Устройство снабжено дополнительными трубопроводами, соединяющими одноименные полости А и В амортизаторов в два жестко связанных их поршнями гидравлических контура, обеспечивших созданием единой гидрообъемной передачи независимое от препятствия на дороге вертикальное перемещение кузова с уменьшением продольного и поперечного крена, с гашением его колебаний дросселями. Снабжение устройства спаренным инерционным краном позволяет автомобилю избежать продольного наклона кузова при резком торможении, а использование насоса, гидравлически связанного своими полостями А и В с контурами, с реверсируемым электроприводом, блоком его управления с датчиком углового поворота руля и электромагнитным краном на трубопроводе, соединяющем полости А хода сжатия амортизаторов правой и левой сторон автомобиля, позволяет ему изменять дорожный просвет, производить наклон кузова на виражах в сторону поворота пропорционально повороту руля, преодолевать крутые косогоры без потери боковой устойчивости, упрощает замену колеса, исключая использование ручного домкрата, а снабжение подвески уравнительным краном на трубопроводе, соединяющем контуры между собой, затрудняет угон автомобиля без сообщения между собой контуров с помощью индивидуального ключа. При этом выполнение этой подвеской основных функций по амортизации и гашению колебаний кузова не связано с работоспособностью насоса, электропривода, блока управления с датчиком и электромагнитного крана. Технический результат - индивидуальная настройка жесткости, упрощение замены колеса, наклон кузова на виражах, преодоление крутых косогоров, затруднение угона автомобиля. 6 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. Комбинированная подвеска автомобиля, содержащая гидравлические амортизаторы с полостями хода сжатия и хода отбоя, трубопроводы, соединяющие между собой полости хода сжатия амортизаторов двух поперечно кузову расположенных колес автомобиля, два демпферных устройства, насос с электроприводом, электромагнитный кран, блок управления электроприводом насоса и электромагнитным краном, датчик углового поворота, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными трубопроводами, соединяющими полости хода сжатия правой и левой сторон автомобиля в контур хода сжатия со спаренным инерционным краном в них и полости хода отбоя всех амортизаторов между собой в контур хода отбоя, трубопроводом, соединяющим контуры между собой и имеющим уравнительный кран в нем с индивидуальным ключом, дросселями, выполненными с различным сопротивлением проходу жидкости в прямом и обратном направлениях и установленными как минимум в одном из контуров, при этом сопротивление проходу жидкости из полостей сжатия амортизаторов меньше сопротивления протоку жидкости в обратном направлении, при этом электромагнитный кран установлен в трубопроводе, соединяющем между собой полости хода сжатия амортизаторов двух поперечно кузову расположенных колес автомобиля, насос гидравлически связан с обоими контурами, демпферные устройства установлены по одному в каждом контуре, а датчик углового поворота связан с рулем автомобиля. 2. Комбинированная подвеска по п.1, отличающаяся тем, что гидравлический амортизатор выполнен в виде закрепленного к кузову автомобиля гидроцилиндра с крышками с отверстиями для прохода жидкости в них и разделяющим его объем на две полости поршнем, связанным с подпружиненным элементом крепления колеса рычажной передачей, при этом поршень выполнен ступенчатым с меньшим диаметром концов и клиновидной формы прорезями на их боковой поверхности, с возможностью взаимодействия их с отверстиями для прохода жидкости в крышках гидроцилиндра. 3. Комбинированная подвеска п.1, отличающаяся тем, что насос выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, разделяющим его объем на две полости, одна из которых гидравлически связана с контуром хода отбоя, а другая - с контуром хода сжатия и содержит закрепленную на поршне зубчатую рейку, механический редуктор с самотормозящейся червячной передачей, указатель величины принудительного изменения дорожного просвета и угла наклона кузова, снабженное кулачком зубчатое колесо, механически связанное с рейкой, с механическим редуктором и указателем величины принудительного изменения дорожного просвета и угла наклона кузова. 4. Комбинированная подвеска по п.3, отличающаяся тем, что электропривод связан своим валом с механическим редуктором насоса и выполнен реверсируемым, а блок управления включает узел пропорционального углу поворота руля регулирования направления и величины перемещения поршня насоса через соответствующее направление вращения и число оборотов вала реверсируемого электропривода, конечные выключатели, установленные на насосе с возможностью взаимодействия с кулачком его зубчатого колеса, две подпружиненные кнопки для подъема и опускания кузова реверсированием электропривода, входы которых подключены к электропитанию автомобиля, а выходы через конечные выключатели - к реверсивному электроприводу, и установленную на руле подпружиненную кнопку подключения электропитания электромагнитного крана и узла пропорционального углу поворота руля регулирования направления и величины перемещения поршня насоса, один выход которого, для наклона кузова влево, подключен к выходу подпружиненной кнопки для подъема кузова, другой, для наклона кузова вправо, - к выходу подпружиненной кнопки для опускания кузова, а к входу которого подключен датчик углового поворота. 5. Комбинированная подвеска по п.1, отличающаяся тем, что дроссель содержит две установленные одна в другой и фиксированные от взаимного поворота втулки с проточными каналами для сообщения с трубопроводом и наружными резьбами различного направления и шага на каждой и гайку с нанесенной на ней относительно наружной втулки нониусной шкалой и соответствующими резьбами для взаимодействия со втулками. 6. Комбинированная подвеска по п.1, отличающаяся тем, что спаренный инерционный кран содержит закрепленный на оси его керна маятниковый механизм с регулируемым демпфированием и возможностью ручной фиксации в закрытом положении крана. 7. Комбинированная подвеска по п.1, отличающаяся тем, что демпферное устройство выполнено в виде гидроцилиндра с поршнем, установленным в гидроцилиндре с возможностью перемещения в одну сторону с помощью демпферного элемента, а в противоположную - с помощью винтового устройства.