Изобретение относится к области общего машиностроения и представляет собой подвеску переменной жесткости транспортного средства.
Подвески с упругими металлическими элементами, не имеющие устройств для регулирования собственных характеристик, имеют линейную зависимость силы (р) от перемещения колеса (f), передаваемой на корпус машины, и поэтому обладают постоянным коэффициентом жесткости (см. фиг.1).
Коэффициент жесткости (m) есть отношение силы (р) к перемещению колеса (f) и определяется как тангенс угла наклона касательной к точке кривой. Для конкретной конструкции рассматриваемого типа рессоры существует одно значение коэффициента жесткости (m1).
Подвеска постоянной жесткости обеспечивает наиболее удовлетворительное качество подрессоривания только на режимах, характеризуемых оптимальным соотношением единственного значения коэффициента жесткости рессоры (m), высот (h) и амплитуд (а) неровностей профиля пути.
При невыполнении этих условий подвеска работает либо в режиме жестких ударов ("пробой"), либо в режиме "тряски" (передачи от колес через подвеску на корпус машины высокочастотных ускорений при движении транспортного средства с некоторой скоростью по мелким и частым неровностям высотой h<0,05 м).
Режимы движения "пробой" и "тряска" оказывают на водителя неблагоприятное воздействие, вынуждающее для выхода системы "автомобиль-человек" из указанных выше режимов, как минимум, уменьшить скорость движения.
Подвески описанного выше типа вследствие конструктивной относительной простоты и невысокой стоимости изготовления нашли наибольшее распространение в автомобилестроении.
Одним из примеров обеспечения плавности хода транспортных средств, оснащенных подвесками с линейной характеристикой упругого элемента, является использование параллелограммной подвески колеса (RU 2189322, В60G 3/14, 3/18).
Для устранения недостатков, характерных для подвесок с постоянным коэффициентом жесткости и достижения более оптимальных параметров работы системы подрессоривания используют подвески переменной жесткости, имеющие нелинейную характеристику упругого элемента (см. фиг.2).
Нелинейность такой подвески характеризуется множеством значений коэффициентов жесткости (m1; ...; mn) в отличие от одного значения (m1) (для подвески с постоянной жесткостью).
Наличие множества значений коэффициента жесткости в подвесках с нелинейной характеристикой упругого элемента определяет более расширенный диапазон оптимальных соотношений параметров (m; v; h; a), что обеспечивает удовлетворительное качество подрессоривания в более широком диапазоне значений скоростей движения (v), высот (h) и амплитуд (а) неровностей пути.
Подвески переменной жесткости, как правило, выполняются в виде пневморессор, имеющих в качестве рабочего тела газ. Нелинейность подвески, или степень изгиба кривой, определяется для таких рессор физической характеристики газа, называемой политропой сжатия и имеющей для конкретного газа фиксированное значение. Поэтому изменить в еще большей степени крутизну характеристики пневморессоры (ее нелинейность) для получения "идеальной" ("мягкой" рессоры с малыми значениями коэффициента жесткости на ходах колеса f<0,05 м и "жесткой" рессоры с большими значениями коэффициента жесткости при f>0,05 м) подвески без использования сложных систем автоматического регулирования (CAP) не представляется возможным.
Пневмоподвески характеризуются сложностью конструктивного исполнения (необходимостью обеспечения гарантированного уплотнения замкнутого объема газа, находящегося под большим давлением; нестабильности характеристики из-за колебаний температуры рабочего тела), высокой стоимостью изготовления по отношению к рессорам, в которых в качестве рабочего тела используются упругие металлические элементы.
Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение качества подрессоривания транспортного средства за счет уменьшения воздействия на водителя высокочастотных ускорений тряски.
Сущность изобретения заключается в том, что для подрессоривания транспортного средства используется подвеска с упругим металлическим элементом, оснащенная копиром с расчетным профилем опорной поверхности, обеспечивающим необходимую, заранее заданную оптимальную характеристику подвески с множеством различных значений коэффициента жесткости (m1; ...; mn).
Предлагаемое техническое решение реализовано в виде упругого металлического элемента и балансира, шарнирно соединенного с рычагом, который с помощью закрепленного на нем ролика перемещается по поверхности копира с расчетным профилем опорной поверхности, обеспечивающим заранее заданную оптимальную характеристику подвески с множеством различных значений коэффициента жесткости, достаточную для устранения высокочастотной составляющей спектра колебаний, передаваемых на водителя (пассажира) за счет минимальных значений коэффициента жесткости подвески на начальных ходах колес при f<0,05 м и расчетным увеличением коэффициента жесткости на ходах колес свыше f>0,05 м (см. фиг.3).
Изобретение поясняется фигурой 4, на которой изображены: 5 - балансир; 6 - рычаг, шарнирно соединенный с балансиром 5 в точке L; 8 - ролик, закрепленный на рычаге в точке L1 и перемещаемый по поверхности копира с расчетным профилем опорной поверхности 4; 10 - упругий металлический элемент в виде пружины сжатия 7, одним концом закрепленной на рычаге 6; 9 - эластичный защитный кожух.
Работа подвески осуществляется следующим образом. При наезде на препятствие колесо перемещается вверх, в результате чего усилие от колеса передается через балансир 5 и упругий металлический элемент 10 в виде пружины сжатия 7, закрепленной одним концом на рычаге 6, на корпус транспортного средства 3.
При этом ролик 8 рычага 6 перемещается по поверхности копира с расчетным профилем опорной поверхности. Копир 4, имеющий расчетный профиль опорной поверхности, описываемый некоторой нелинейной функцией, обеспечивает реализацию оптимальной характеристики подвески транспортного средства, так как зависимость между перемещением колеса и изменением расстояния между точками крепления пружины к корпусу транспортного средства 3 и рычага 6, то есть изменением длины пружины, является нелинейной.
Эта нелинейность обусловлена тем, что пара «рычаг-копир» (свободный конец подвижного рычага, перемещаемого с помощью ролика по поверхности копира с расчетным профилем опорной поверхности) играет роль звена, задающего переменное передаточное число между перемещением колеса и соответствующим изменением длины пружины и обеспечивающего таким образом переменную степень сжатия пружины.
Эластичный защитный кожух предохраняет профильную поверхность копира и поверхность ролика от абразивного воздействия песка и грязи.
Достижение эффекта переменной степени сжатия пружины в предлагаемом техническом решении поясняется кинематической схемой (фиг.5) и графиками (фиг.6 и 7).
При перемещении колеса с позиции А до позиции D происходит изменение длины пружины от размера ОА1 до размера OD1 по нелинейному закону (фиг.6, где: f - перемещение колеса, s - деформация пружины) за счет движения рычага по нелинейному профилю копира. Причем максимальной длине пружины (размер OA1) соответствует минимальное усилие ее сжатия, а минимальной длине (размер OD1) - максимальное усилие сжатия.
Для нелинейной функции деформации пружины от перемещения колеса существует обратная нелинейная функция силы, передаваемой на корпус транспортного средства от перемещения колеса (фиг.7, где: f - перемещение колеса, р - сила, передаваемая на корпус транспортного средства).
В результате использования рассматриваемой конструкции подвески высокочастотные колебания тряски, возникающие при движении транспортного средства с большой скоростью по мелким и частым неровностям, не будут передаваться на водителя.
Основной эффект, достигаемый предлагаемым техническим решением, заключается в обеспечении высокой плавности хода машины при движении на больших скоростях по мелким и частым неровностям за счет устранения высокочастотной составляющей спектра колебаний, передаваемых на водителя (пассажира), вследствие минимальных значений коэффициента жесткости подвески на начальных ходах колес при f<0,05 м (см. фиг.3) и предотвращения пробоев (жестких ударов) подвески из-за расчетного увеличения коэффициента жесткости на ходах колес свыше f>0,05 м.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПНЕВМО-ТОРСИОННОЙ ПОДВЕСКИ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ | 2013 |
|
RU2537928C1 |
ТОРСИОН ДЛЯ ПОДРЕССОРИВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2012 |
|
RU2509238C1 |
Способ управления параметрами системы подрессоривания, повышающий эффективность торможения транспортного средства | 2018 |
|
RU2670342C1 |
Стенд для исследования системы подрессоривания гусеничных машин | 1978 |
|
SU687362A1 |
КОЛЕСО С ВНУТРЕННИМ ПОДРЕССОРИВАНИЕМ | 2010 |
|
RU2438878C1 |
Гидроэластомерное упругодемпфирующее устройство системы подрессоривания транспортного средства | 2021 |
|
RU2767801C1 |
ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА | 2001 |
|
RU2274571C2 |
ПОДВЕСКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 1992 |
|
RU2063352C1 |
Рычажная балансирная подвеска последовательно расположенных осей колес транспортного средства | 1981 |
|
SU1655819A1 |
УСТАНОВКА ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОЙ РЕССОРЫ | 2013 |
|
RU2537927C1 |
Изобретение относится к области общего машиностроения и представляет собой подвеску переменной жесткости транспортного средства. Подвеска переменной жесткости транспортного средства имеет упругий металлический элемент и балансир, шарнирно соединенный с рычагом, который с помощью закрепленного на нем ролика перемещается по поверхности копира с расчетным профилем опорной поверхности, обеспечивающим заранее заданную оптимальную характеристику подвески с множеством различных значений коэффициента жесткости. Подвеска реализует нелинейную характеристику с минимальными значениями коэффициента ее жесткости на начальных ходах колес при f<0,05 м и расчетным увеличением коэффициента жесткости на ходах колес свыше f>0,05 м. Упругий металлический элемент представляет собой пружину сжатия, передающую усилие на корпус транспортного средства и одним концом закрепленную на рычаге. Поверхность копира с расчетным профилем опорной поверхности и часть рычага с роликом могут быть выполнены в закрытом кожухе, защищающем механизм от абразивного воздействия пыли и грязи. Изобретение повышает качество подрессоривания транспортного средства за счет уменьшения воздействия на водителя высокочастотных ускорений тряски. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
Балансирная подвеска колес транспортного средства | 1973 |
|
SU498187A1 |
РАЙМПЕЛЬ Й | |||
ШАССИ АВТОМОБИЛЯ | |||
КОНСТРУКЦИЯ ПОДВЕСОК | |||
- М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1998, с.47 | |||
Рессорное устройство для экипажей | 1924 |
|
SU7417A1 |
0 |
|
SU174007A1 |
Авторы
Даты
2007-06-27—Публикация
2005-12-09—Подача