ПОДВЕСНАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ТРУБЕЦКОГО Российский патент 2021 года по МПК B60G11/14 F16F15/67 

Область техники

Изобретение, пружинный амортизатор подвесной системы транспортного средства, относится к транспорту.

Уровень техники

Известна пружинная независимая подвеска на двойных поперечных рычагах.

В этой подвеске с каждой стороны автомобиля расположены два поперечных рычага, внутренние концы которых подвижно закреплены на кузове, поперечине или раме, а внешние- также подвижно соединены со стойкой, несущей колесо (поворотной в передней подвеске и обычно неповоротной в задней), образуя таким образом параллелограмм.

Обычно верхние рычаги в такой подвеске короче нижних в 1,5…1,8 раза, что практически полностью устраняет изменение колеи при ее работе, а при правильной настройке прочих параметров- обеспечивает выгодное с точки зрения кинематики изменение развала колес, при котором внешнее по отношению к центру поворота колесо (как наиболее нагруженное) всегда остается перпендикулярным к дороге и сохраняет максимальную способность передавать боковые нагрузки, для чего его угол развала должен при ходе сжатия изменяться в сторону отрицательных значении. Рычаги могут быть как параллельны друг другу, так и находиться друг относительно друга под определенным углом в продольной и поперечной плоскостях. Наконец, один из рычагов или они оба могут быть заменены поперечной рессорой (о таком типе подвески см. ниже).

Фундаментальное преимущество такой подвески - возможность для проектировщика путем выбора определенной геометрии рычагов жестко задать все основные установочные параметры подвески и характер их изменения при ее работе - изменение развала колес и колеи при ходах сжатия и отбоя, высоту продольного и поперечного центров крена, и так далее. Кроме того, такая подвеска нередко полностью монтируется на крепящейся к кузову или раме поперечине, и таким образом представляет собой отдельный агрегат, который может быть целиком демонтирован с автомобиля для ремонта или замены.

С точки зрения кинематики и управляемости двойные поперечные рычаги считаются наиболее совершенным типом направляющего аппарата, что обуславливает очень широкое распространение такой подвески на спортивных и гоночных автомобилях. В частности, все современные болиды «Формулы-1» имеют именно такую подвеску как спереди, так и сзади. Большинство спортивных автомобилей и представительских седанов в наши дни также используют этот тип подвески на обеих осях.

Если подвеска на поперечных рычагах используется для подрессоривания управляемых колес, ее конструкция должна обеспечивать их поворот на необходимые углы. Для этого либо саму соединяющую рычаги стойку выполняют поворотной, используя для ее соединения с рычагами специальные шаровые шарниры с двумя степенями свободы (их часто называют «шаровые опоры», но на самом деле опорой из них является только нижний шарнир, на который стойка действительно опирается) либо стойка выполняется неповоротной, соединенной с рычагами обычными цилиндрическими шарнирами с одной степенью свободы (резьбовыми, резинометаллическими, сайлент-блоками), а поворот колес обеспечивается за счет наличия отдельного от стойки поворотного кулака, который крепится к ней при помощи вращающейся в подшипниках оси - шкворня.

В настоящее время шкворни используются, как правило, в подвесках грузовиков, автобусов, тяжелых пикапов и внедорожников, а в подвесках легковых автомобилей при необходимости обеспечения поворота колес применяются стойки с шаровыми шарнирами, так как они не требуют частой смазки. Тем не менее, в последние годы в некоторых конструкциях подвесок легковых автомобилей по компоновочным соображениям вновь начинают применяться отдельные стойка и поворотный кулак, соединенные шкворнем - примером может послужить передняя подвеска Opel Insignia ОРС.

Даже если шкворень в подвеске конструктивно отсутствует, из-за устоявшейся терминологии все равно используются понятия углов продольного («кастер») и поперечного наклона шкворня, при этом имеется в виду не шкворень как физическая ось, а виртуальная ось, проходящая через центры верхнего и нижнего шаровых шарниров.

Если в подвеске на двойных поперечных рычагах упругий элемент соединен с нижним рычагом, то все вертикальные усилия, возникающие при проезде неровностей дорожного покрытия, будут передаваться через шаровую опору (или, в случае шкворневой подвески, нижний шарнир стойки), нагружая ее на разрыв, что требует значительного усиления этого узла, а также самого нижнего рычага. Если прочность шаровой опоры недостаточна, то при эксплуатации на плохих дорогах будет происходить их ускоренный износ и даже имеется угроза разрушения, что нередко наблюдается в передней подвеске «классических» моделей ВАЗ. Иногда могут применять перевернутую шаровую опору, которая нагружается не на разрыв, а на сжатие, что намного более выгодно с точки зрения прочности и долговечности - этот прием используется на многих грузовиках, пикапах и внедорожниках, а также «Волге» ГА3-31105.

Однако наиболее технически совершенным решением является соединение с упругим элементом подвески не нижнего, а верхнего рычага (Ford Falcon и множество моделей на его платформе, Renault 12 / Dacia 1300 и некоторые другие модели). В этом случае все вертикальные усилия будут передаваться через поворотный кулак и работающий на сжатие верхний шаровой шарнир на верхний рычаг, а затем - через упругий элемент на усиленный брызговик крыла («чашка подвески»). Шаровая опора практически полностью разгружена от вертикальных усилий, за счет чего она может быть существенно облегчена, как и нижний рычаг подвески- правда, ценой необходимости пропорционального усиления брызговика крыла, что несколько уменьшает выигрыш в весе. Кроме того, в пружинной подвеске появляется возможность применить более длинные и мягкие пружины, повысив тем самым комфортабельность. Главным недостатком такого решения является появление повышенной передачи на кузов возникающих при езде толчков и вибраций, что несколько снижает его долговечность, особенно при эксплуатации на плохих дорогах. Другим ее недостатком является сравнительная громоздкость в вертикальном направлении.

То же самое наблюдается и в подвеске, в которой роль верхнего рычага играет поперечная рессора (см. ниже) - шаровая опора и нижний рычаг в ней разгружены от вертикальных усилий и могут быть существенно облегчены. Вертикальные усилия в такой подвеске передаются через поворотный кулак и верхний шаровой шарнир непосредственно на саму рессору, причем такая подвеска лишена описанного выше недостатка в отношении необходимости усиления брызговика крыла и снижения долговечности кузова - поперечная рессора как правило крепится к весьма прочной поперечине подрамника, через которую передает усилия на прочный нижний силовой пояс кузова, а не на сравнительно слабые брызговики крыльев.

Классический вариант передней независимой подвески для легковых автомобилей. Первые передние подвески такого типа стали появляться на массовых автомобилях в начале 1930-х годов, поначалу на моделях дорогих марок - Cadillac, Buick, Oldsmobile, Packard, Rolls-Royce, а к концу сороковых годов они применялись уже практически повсеместно. До распространения в семидесятых-восьмидесятых годах менее удачной с точки зрения кинематики, но дешевой и компактной подвески «Макферсон» этот тип для передней подвески легковых автомобилей использовался чаще всего. Реже используется и на задней оси - одной из первых моделей с задней подвеской данного типа стал Jaguar E-type начала 1960-х годов.

В качестве упругого элемента в такой подвеске используются винтовые пружины, как правило расположенные между рычагами, реже - вынесенные в пространство над верхним рычагом и упирающиеся в брызговик крыла, как в подвеске «Макферсон».

Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Пoдвecкa_aвтoмoбиля.

Сущность

Технический результат, решаемый изобретением, обеспечивается разделением динамических усилий на разные пружинные секции независимые друг от друга.

Для решения этой технической задачи предлагается пружинный амортизатор подвесной системы транспортного средства.

Пружинный амортизатор подвесной системы транспортного средства состоит из кронштейнов, винтовых пружин, тарелок винтовых пружин, шарниров кронштейнов, промежуточных шарниров, опорных втулок, штанг качения, плавающих рычагов, тяг. Через кронштейны крепиться к раме и проставке.

От ранее разработанных прототипов отличается тем, что тяги удерживают опорные втулки от схождения и расхождения по отношению друг к другу, от которых штанги качения отражают усилие при возникновении давления, передавая его на винтовую пружину, давление штангам качения передается через промежуточные шарниры от плавающих рычагов, закрепленных за шарниры кронштейнов.

Особенностью данного изобретения является, тот фактор, что винтовые пружины расположены горизонтально по направлению к сжатию и параллельно друг к другу, где верхний рабочий уровень независим от нижнего рабочего уровня, что обеспечивается применением тяг и закрепленных к ним опорных втулок, что, по мнению автора, является ключевым решением обеспечивающим работу такого механизма. Таким образом, пружины верхнего рабочего уровня и нижнего рабочего уровня взаимно компенсируют качения при демпфировании, работая независимо друг от друга.

В пружинный сектор можно устанавливать более одной пружины. Вариант крепления данного механизма для его полноценной работы, продемонстрирован автором в чертежах условно, и принципиальным, как исключительно непосредственно обеспечивающим работу механизма, не является.

Основные технические особенности и преимущества предлагаемого технического решения описаны в представленном предпочтительном варианте осуществления.

Объем защиты изобретения не ограничивается описанным примером, а включает различные варианты исполнения в соответствии с общей концепцией. В частности, применение тяг, опорных втулок, штанг качения и плавающих рычагов в той совокупности взаимодействий, которая представлена в формуле данного изобретения.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами. На Фиг. 1-3 показаны общий вид и устройство пружинного амортизатора подвесной системы транспортного средства.

На фигуре 1 обозначено: рама 1, проставке 2, стремянки 3, прокладки стремянок 4, мост 5, кронштейны 6, тарелки пружин 8, шарниры кронштейнов 9, промежуточные шарниры 10, опорные втулки 11, штанги качения 12, плавающие рычаги 13, тяги 14.

Проекция изображения выполнена с торца, при этом механизм исполнен как если бы он находиться не под нагрузкой, и соответствует проекции на фиг. З.

На фигуре 2 проекция изображения выполнена с профиля, при этом механизм исполнен как если бы он находиться под нагрузкой, в сжатом состоянии. При этом автор, находит возможным, изложить такую передачу изображения, для развернутого понимая механизма чтецом чертежа, и без обозначения цифрами деталей, по причине его соответствия проекции изображенной на фиг. 3.

На фигуре 3 обозначено: рама 1, проставке 2, стремянки 3, прокладки стремянок 4, мост 5, кронштейны 6, винтовые пружины 7, тарелки пружин 8, шарниры кронштейнов 9, промежуточные шарниры 10, опорные втулки 11, штанги качения 12, плавающие рычаги 13, тяги 14.

Проекция изображения выполнена с профиля, при этом механизм исполнен как если бы он находиться не под нагрузкой, и соответствует проекции на фиг. 1.

Пружинный амортизатор подвесной системы транспортного средства через кронштейны 6 крепиться к раме 1 и к проставке 2, которая соединена с мостом 5 стремянками 3 и прокладками стремянок 4.

Кронштейны 6 имеют шарниры 9, которые удерживают плавающие рычаги 13, которые призваны передать усилие от шарниров кронштейнов 9, на промежуточный шарнир 10, к которому крепятся штанги качения 12, призванные отразить передаваемое усилие от опорных втулок 11 и передать его на винтовые пружины 7 закрепленные в тарелках пружин 8, которые выполнены одним изделием с промежуточным шарниром 10. Ключевую роль, обеспечивающую работу механизма и его принцип -горизонтальное размещение винтовых пружин, по направлению сжатия, обеспечивают тяги 14, удерживающие опорные втулки 11 от схождения и расхождения по отношению друг к другу, таким образом, решается вопрос жесткой опоры штанг качения 12.

Осуществление изобретения

Пружинный амортизатор подвесной системы транспортного средства работает в одном режиме.

Пружинный амортизатор подвесной системы транспортного средства через кронштейны 6 крепиться к раме 1 и к проставке 2, которая соединена с мостом 5 стремянками 3 и прокладками стремянок 4.

Кронштейны 6 имеют шарниры 9, которые удерживают плавающие рычаги 13, которые призваны передать усилие от шарниров кронштейнов 9, на промежуточный шарнир 10, к которому крепятся штанги качения 12, призванные отразить передаваемое усилие от опорных втулок 11 и передать его на винтовые пружины 7 закрепленные в тарелках пружин 8, которые выполнены одним изделием с промежуточным шарниром 10. Ключевую роль, обеспечивающую работу механизма и его принцип -горизонтальное размещение винтовых пружин, по направлению сжатия, обеспечивают тяги 14, удерживающие опорные втулки 11 от схождения и расхождения по отношению друг к другу, таким образом, решается вопрос жесткой опоры штанг качения 12.

Изобретение относится к области машиностроения. Пружинный амортизатор содержит тяги (14), жестко удерживающие опорные втулки (11) от схождения и расхождения по отношению друг к другу. Штанги качения (12) отражают усилие при возникновении давления, передавая его на винтовую пружину (7). Промежуточные шарниры (10) передают давление штангам качения (12) от плавающих рычагов (13), закрепленных за шарниры кронштейнов (9). Достигается разделение динамических усилий на разные пружинные секции, независимые друг от друга. 3 ил.

Пружинный амортизатор подвесной системы транспортного средства, содержащий тяги (14), жестко удерживающие опорные втулки (11) от схождения и расхождения по отношению друг к другу, от которых штанги качения (12) отражают усилие при возникновении давления, передавая его на винтовую пружину (7), промежуточные шарниры (10), через которые передается давление штангам качения (12) от плавающих рычагов (13), закрепленных за шарниры кронштейнов (9).