ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к маятнику подвески мотоцикла и другого одноколейного транспорта с регулируемой жесткостью.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Классическая компоновка задней подвески мотоцикла состоит из маятника, который может быть выполнен в виде Н-образной сварной конструкции, консольной сварной конструкции с одним плечом или сварной полой трубчатой конструкции с интегрированным приводным валом, механизма прогрессии, а также одного или нескольких амортизаторов с интегрированной пружиной. Основными функциями маятника задней подвески мотоцикла являются: обеспечение необходимого диапазона движения заднего колеса при жестком ограничении остальных степеней свобод, принятие и передача сил действующих в пятне контакта шины на переднюю раму мотоцикла через ось крепления и элементы подвески, а также маятник является остовом для монтажа компонентов подвески и тормозной системы.
Известен маятник задней подвески мотоцикла, состоящий из следующих компонентов: сварная полая металлическая конструкция, подшипниковый узел, ось крепления маятника, ось или кронштейн крепления амортизатора с интегрированной пружиной и рычажного механизма прогрессии, механизм натяжения и щиток приводной цепи, а также прочие металлические кронштейны для навесных компонентов, шлангов и проводов. Модификации маятника задней подвески такого типа описаны, в частности, в следующих патентных документах: JP 6221651 (В2, опубликован 01.11.2007), US 6860353 (B2, опубликован 01.03.2005), FR 2825340 (A1, опубликован 05.07.2004), DE 102019104462 (B2, опубликован 27.08.2020) и US 8096381 (B2, опубликован, 17.01.2012). К сожалению, известные маятники лишены возможности изменения жесткости в вертикальной и/или горизонтальной плоскостях для адаптации жесткости маятника к конкретным дорожным условиям в ходе эксплуатации мотоцикла.
Наиболее близкими по конструкции к настоящему изобретению является маятник, предложенный в патенте FR 2825340 (A1, опубликован 05.07.2004). Описанный в данном патенте маятник имеет Н-образную составную конфигурацию, сваренную в единый элемент, имеющий специфические изгибы с целью снижения вертикального прогиба плеч маятника. Однако, данный маятник не имеет в свое составе средств и механизмов регулировки жесткости плеча маятника, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, что не позволяет адаптировать жесткость маятника к конкретным дорожным условиям. Поэтому в патенте FR 2825340 раскрывается необходимость замены сварной конструкции маятника на маятник с подходящими для условий эксплуатации жесткостью в вертикальной плоскости для изменения жесткости маятника в вертикальной плоскости. Возможность изменения жесткости известного маятника в горизонтальной плоскости не предусмотрена. Таким образом, выбранный в качестве прототипа маятник в ходе эксплуатации будет накапливать усталостные напряжения, а также терять свою жесткость во всех плоскостях, что будет негативно влиять на управляемость мотоцикла, причем единственным решением этой проблемы будет являться замена маятника на новый. Настоящее изобретение направлено на устранение вышеизложенных недостатков уровня техники и прототипа.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании маятника подвески мотоцикла с механизмом регулировки его жесткости в вертикальной и горизонтальной плоскости, позволяющим адаптировать жесткость элемента подвески к широкому диапазону дорожных условий без необходимости разбора систем мотоцикла и замены маятника или его элементов.
Для решения указанной проблемы предложен маятник подвески, содержащий средства регулировки жесткости маятника в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Такой маятник может с успехом использоваться как в передней, так и в задней подвеске мотоциклов и другого одноколейного транспорта. Возможность регулировки жесткости маятника подвески в изобретении обеспечивается непосредственно конструкцией маятника, без разбора систем мотоцикла и замены элементов его подвески. Таким образом, изобретение обеспечивает возможность достижения оптимальной жесткости маятника в вертикальной плоскости при вертикальном движении мотоцикла по неровностям, и в то же время позволяет обеспечить необходимую жесткость маятника в горизонтальной плоскости при движении мотоцикла с большими углами наклона (движение в повороте), когда основная подвеска практически не воспринимает нагрузки, возникающие при наезде шины на неровности дорожного полотна. Конструкция подвески становится универсальной, адаптируемой к дорожным условиям и характеру эксплуатации мотоцикла. Так, за счет внедрения средств регулировки жесткости маятника предложенная конструкция маятника позволяет гасить часть энергии, воспринимаемой шиной от неровностей дорожного покрытия при движении с большими углами наклона, что снижает вариации силы реакции в пятне контакта шины, тем самым снижая вариации коэффициента трения (в паре шины и дорожного полотна) для обеспечения безопасности, а также эффективной утилизации мощности двигателя.
В варианте осуществления изобретения средства регулировки жесткости маятника содержат один или более поворотных профилированных валов с переменным поперечным сечением. В следующем варианте осуществления средства регулировки жесткости содержат фиксирующую скобу вала и опорные подшипники скольжения для каждого из профилированных валов в составе маятника. В еще одном варианте осуществления маятник содержит механизм регулировки жесткости, выполненный с возможность ручного и/или автоматического управления средствами регулировки жесткости маятника, то есть управления поворотом профилированных валов в составе маятника. Таким образом, при необходимости регулирования жесткости маятника, в том числе при потере жесткости маятника в силу накоплении усталостных напряжений при длительном использовании, его жесткость в обеих плоскостях может быть отрегулирована без замены или снятия самого маятника, путем поворота профилированного вала или валов в составе маятника. Конструктивное исполнение и жесткостные характеристики профилированных валов позволяют добиться точной регулировки жесткости маятника с помощью поворота вала или валов в составе маятника на необходимый угол. Кроме того, установка двух профилированных валов в маятник Н-образного исполнения позволяет добиться ассиметричной настройки жесткости, что может быть особенно эффективно использовано мотоциклистами на спортивном треке.
В еще одном варианте осуществления, один или более поворотных профилированных валов являются съемными, и средства регулировки жесткости маятника выполнены с возможностью замены одного или более из съемных профилированных валов для изменения диапазона регулировки жесткости маятника без снятия маятника подвески с мотоцикла. Таким образом, при выходе за диапазон необходимой жесткости, по меньшей мере один поворотный профилированный вал может быть простым образом заменен на более жесткий или мягкий вал, опять-таки без снятия маятника подвески, приводной цепи и прочих компонентов и систем мотоцикла. Этот вариант осуществления обеспечивает простой и эффективный способ регулировки жесткости маятника мотоцикла за пределами диапазона жесткости установленных в маятнике профилированных валов.
Внедрение маятника подвески с регулируемой жесткостью и возможностью его настройки без разбора подвески и демонтажа навесных компонентов мотоцикла обеспечивает возможность достижения технического результата изобретения, заключающегося в создании адаптируемой подвески для снижения вариации коэффициента трения в паре шины и дорожного полотна при изменяющихся условиях эксплуатации мотоцикла, для повышения безопасности движения и эффективной утилизации мощности мотоцикла.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сущность изобретения поясняется ниже на примере вариантов ее осуществления, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах содержащих следующие изображения.
Фиг. 1 - схематичное изображение силы реакции Fz и поперечной силы Fy, действующих на плече проекции радиуса колеса на оси Y и Z, которые создают крутящий момент, скручивающий тело маятника подвески мотоцикла.
Фиг. 2 - схематичное изображение варианта осуществления маятника задней подвески мотоцикла со средствами регулировки жесткости маятника в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Фиг. 3 - схематичное изображение варианта осуществления маятника задней подвески мотоцикла с фиг. 2 в частично разобранном виде.
Фиг. 4 - схематическое изображение профилированных валов для маятника задней подвески мотоцикла согласно изобретению в двух вариантах осуществления.
Фиг. 5 - схематическое изображение поперечного сечения профилированных валов с фиг.4.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг. 1 изображены сила реакции Fz и поперечная сила Fy в пятне контакта шины мотоцикла, в частности шины заднего колеса мотоцикла. Данные силы создают крутящий момент, скручивающий и деформирующий тело маятника задней подвески мотоцикла. Хотя здесь и далее для примера описывается и иллюстрируется маятник задней подвески мотоцикла, специалисту в данной области техники будет понятно, что аналогичный маятник может с успехом применяться в составе передней подвески мотоцикла, или другого одноколейного транспортного средства, если передняя подвеска имеет конструкцию на основе маятника. Кроме того, специалисту будет понятно, что хотя в данном случае для примера проиллюстрирован маятник в виде Н-образной вилки, два плеча которой расположены с двух сторон от колеса, изобретение может быть с равным успехом реализовано в консольных односторонних маятниках с одним плечом. В частности, в последнем случае маятник может содержать один поворотный профилированный вал. Вне зависимости от типа конструкции, наиболее высокий крутящий момент нагрузки на маятник подвески возникает при наезде шины мотоцикла на неровность во время движения с большим углом поперечного наклона, например, во время прохождения поворота. Данный крутящий момент в большей степени образован силой Fz, действующей на плече проекции радиуса колеса на ось Y, а также силой Fy, действующей на плече проекции радиуса колеса на ось Z.
На Фиг. 2 и 3 изображен в изометрической проекции вариант осуществления маятника задней подвески мотоцикла со средствами регулировки жесткости маятника в собранном и частично разобранном виде. Как можно увидеть на Фиг. 2 и 3, маятник содержит следующие элементы: тело маятника 1, два профилированных вала 2 сидящих на опорных подшипниках скольжения 3, запрессованных в тело маятника 1 с обоих от колеса сторон, фиксирующие скобы 4, ограничивающие перемещение профилированных валов 2 в продольной оси и крышки 5 с регулировочным окном. В варианте осуществления, профилированные валы 2 являются сменными, и могут подлежать замене через регулировочные окна крышек 5, или посредством снятия крышек 5. На Фиг. 2 и 3 показан только один профилированный вал 2, один комплект опорных подшипников скольжения 3, и одна фиксирующая скоба 4, поскольку парные им элементы расположены с противоположной стороны тела маятника 1 и не видны в показанной проекции.
Основным элементом системы регулировки жесткости является поворотный профилированный вал 2, угловое положение и поперечное сечение профиля которого непосредственно влияют на момент инерции поперечного сечения сборки маятника подвески в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Изменение момента инерции сечения маятника в свою очередь определяет жесткость конструкции в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а соответственно влияет на величину деформации тела маятника при движении мотоцикла. Профилированные валы 2 могут быть выполнены по различной технологии и из разных материалов в зависимости от требуемой жесткости и веса. Для примера, на Фиг. 4 показаны два варианта осуществления профилированного вала 2, обозначенные как вал A и вал B. На Фиг. 5 изображены поперечные сечения валов A и B с Фиг. 4. Как можно видеть, вал A выполнен в виде цилиндрического вала с проточкой для фиксации, который имеет внутреннее сверление овального сечения. Указанное внутреннее сверление обеспечивает изменение жесткости вала A в вертикальной и горизонтальной плоскостях при повороте вала вокруг продольной оси. В свою очередь вал B представляет собой цилиндрический вал с проточкой для фиксации, центральная часть которого имеет по существу прямоугольное поперечное сечение. Таким образом, вал B также характеризуется изменением жесткости в вертикальной и горизонтальной плоскостях при повороте вала вокруг продольной оси. Показанные для примера на Фиг. 4 и 5 варианты осуществления профилированных валов 2 не являются ограничивающими. После ознакомления с сущность настоящего изобретения специалисты в данной области техники могут предложить различные варианты исполнения профилированных валов 2, все из которых входят в объем защиты настоящего изобретения.
Маятник согласно изобретению также содержит механизм регулировки жесткости для ручного и/или автоматического управления средствами регулировки жесткости маятника. Так, угловое положение профилированных валов 2, таких как валы A и B, а соответственно и жесткость маятника в вертикальной и горизонтальной плоскостях, может настраиваться вручную, посредством поворота вала вокруг продольной оси соответствующим инструментом через смотровое окно крышки 5, показанной на Фиг. 2. В качестве альтернативы, или в дополнение к описанному ручному управлению средствами регулировки жесткости маятника, угловое положение профилированных валов 2 может контролироваться в автоматическом режиме во время движения мотоцикла, посредством шагового электромотора системы управления жесткостью маятника (не показана на иллюстрациях). В этом случае автоматическая система управления жесткостью маятника управляет жесткость маятника по обратной связи от акселерометра, установленного на раме мотоцикла.
Как можно видеть на Фиг. 5, поворот профилированного вала А вокруг продольной оси по часовой стрелке, например, при помощи шестигранного ключа или плоской отвертки в случае ручного управления, или с помощью электромотора системы управления жесткостью маятника в автоматическом режиме, приводит к плавному снижению момента инерции сечения вала и соответствующему уменьшению жесткости маятника в вертикальной плоскости, при этом жесткость маятника в горизонтальной плоскости напротив увеличивается. Профилированные валы 2 преимущественно являются сменными. За счет этого, при необходимости изменения диапазона регулируемой жесткости сверх диапазона жесткости установленных профилированных валов 2, один или более из профилированных валов 2 могут быть заменены без снятия маятника подвески с мотоцикла и без разборки других систем мотоцикла.
Кроме того, сменное исполнение профилированных валов 2 обеспечивает возможность ассиметричной настройки маятников Н-образной конструкции за счет установки профилированных валов 2 с разными сечениями или профилями в плечах маятника по сторонам колеса мотоцикла. Это особенно полезно для точной настройки подвески мотоцикла под условия трека для спортивных заездов.
Во всех вариантах осуществления изобретения достигаются следующие преимущества и полезные эффекты: обеспечена возможность регулировки жесткости маятника подвески мотоцикла в горизонтальной и вертикальной плоскостях в ручном или автоматическом режиме; обеспечена возможность изменения диапазона регулируемой жесткости без снятия маятника подвески и без разборки других систем мотоцикла; и обеспечена возможность компенсировать потери жесткости маятника в силу накопления усталостных напряжений без замены маятника подвески на новый (посредством замены сменных профилированных валов). Предложенный механизм регулировки жесткости может применяться в маятниках любой конструкции, в том числе в консольных односторонних маятниках.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к маятникам подвесок мотоциклов. Маятник подвески мотоцикла содержит средства регулировки жесткости маятника в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Средства регулировки жесткости маятника содержат поворотные профилированные валы с переменным поперечным сечением, фиксирующую скобу вала и опорные подшипники скольжения для каждого из профилированных валов. Достигается возможность адаптировать подвеску к широкому диапазону дорожных условий и снизить вариацию коэффициента трения в пятне контакта шины мотоцикла при ее взаимодействии с неровностями дорожного полотна. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Маятник подвески мотоцикла, содержащий средства регулировки жесткости маятника в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом средства регулировки жесткости маятника содержат один или более поворотных профилированных валов с переменным поперечным сечением, фиксирующую скобу вала и опорные подшипники скольжения для каждого из профилированных валов.
2. Маятник по п.1, содержащий механизм регулировки жесткости, выполненный с возможность ручного и/или автоматического управления средствами регулировки жесткости маятника.
3. Маятник по п.1 или 2, в котором один или более поворотных профилированных валов являются съемными, и средства регулировки жесткости маятника выполнены с возможностью замены одного или более из съемных профилированных валов для изменения диапазона регулировки жесткости маятника без снятия маятника подвески с мотоцикла.
| Подвеска заднего колеса мотоцикла | 1984 |
|
SU1240679A1 |
| US 8096381 B2, 17.01.2012 | |||
| DE 102019104462 A1, 27.08.2020. | |||
