Активная подвеска корпуса транспортного средства Советский патент 1977 года по МПК B60G25/00 

Изобретение относится к подвескам транспортных средств, в частности к активным нодвескаМ.

Известна а.ктивная подвеска корпуса транспортного средства, содержащая упругий элемент, соединяющий корпус с колесом и регулятор состояния упругого элемента 1. Недостатком этой подвески я-вляется наличие значительных затрат энергии на нр.ивод подвески.

Известна также актив-нал подвеска корпуса транспортного средства, содерл ;ащая упругий элемент, соединяющий корпус с колесом транснортного средства, установленную на корпусе и приводимую источником энергии механическую передач , имеющую картер и выходное звено, устройство для управления перемещением выходного эвена передачи 2.

Недостаток подвески-невозможность стабилизации динамических сил, действующих через упругий элемент на корпус.

Цель изобретения - обеспечение стабилизации динамических сил, действующих через упругий элемент на корпус. Для достижения этой цели подвеска снабжена датчиком для измерения упругой силы и кожухом, в котором подвижно установлен картер передачи, опирающийся на указанный датчик и несущий подвижные в осевом направлении фрикционные диски, взаимодействующие с выходным звеном передачи, прп это.м датчик состоит из задатчика нагрузки на колесо, сравнивающего элемента и усилителя, причем выход задатчика подключен ко зходу сравнивающего элемента, связанного через усилитель с приводОМ фрикционных дисков.

На фиг. 1 представлена китшматическая с.хема активной подвески корпуса транспортного средства; на фпг. 2 - схема системы автоматического управления подвеской.

Kopinyc / транспортного средства в статическом положении покоится .на упругом элементе 2, который крепнтся к корпусу н картеру 5 дифференциальных передач. Картер, в свою очередь, через вспомогательный упругий элемент 4, служащий датчиком, и стойку 5 опирается на ось колеса 6, взаимодействующего с дорогой. На оси колеса установлена ведущая коническая шестерня 7, входящая з зацепление с ведомым зубчаты.м коническим колесом 8, закрепленным на телескопическом валу .9. Телескопический (изменяемой длины) вал вращается в подшннниках стойки 5 и картера 3 дифференциальных передач. На втором его конце установлена ведущая шестерня 10 дифференциальной передачи.

Шестерня 10 входит в зацепление с двухвенечной центральной шестерней //. Вторым зубчатым венцом шестерня // входит в зацепление с сателлитами 12. В свою очередь сателлиты входят в зацепление со вторым центральным колесом 13 дифференциальной передачи. Сателлиты свободло проворачиваются относительно оси водила 14, жестко связанного с валом 15 дифференциальной передачи. К центральному коническому зубчатому колесу 13, свободно враидающемуся на валу 15, жест1ко крепится цилиндрическая зубчатая шестерня 16, входящая в зацепление с зубчатой рейкой 17, связанной с корпусом. На валу неподвила о установлен фрикционный диск J8, а второй фрикционный диск 19 имеет возМСЖНОСТЬ осевого перемещения относительно вала с помощью электромагнитного привода. К двухвенечному центральному зубчатому коническому колесу жестко крепится фрикционный диск 20, служащий вместе с диском 18 выходным звеном передачи. Диск 19 совместно с фрикпионным диском 20 образует электромагнитную муфту, которая при подаче тока в обмотку может блокировать два звена дифферендиальной передачи: центральное колесо и водило. В картере дифференциальной передачи установлен фрикционный диск 21, имеющий возможность перемещаться лишь вдоль оси вала с немощью электромагнитного привода. К стойке 5 крепятся тяги 22 п 23, связанные шарнирно с двуплечими рычагами 24 и 25, вращающимися относительно осей, аакрепленных на л артере 3. Двуплечие рычаги имеют на концах ролики, с помощью которых фрикциОНные диски 19 и 21 могут прижиматься к фрикционным дискам 20 и 18 соответственно. Фрикционные диски 18 и 21 также образуют электромагнитную муфту, которая при подаче тока в обмотку может тормозить водило 14.

Корпус / (фиг. 2) опирается па упругий элемент 2 и последовательно расположенный вспомогательный унругпй элеме-нт 4, который представляет собой достаточно жесткую конструкцию П-образной формы. Незначительные деформации вспомогательного зшругого элемента измеряются с помощью тензодатчиков. Между упругими элементами 2 к 4 размещается металлическая подушка 26, щарнирно связанная с рейкой, входящей в зацепление с цилиндрической шестерней дифференциальной передачи, прикрепленной к подрессоренному корпусу.

Нижний конец упругого элемента 2, подущка 26 и вспомогательный элемент 4 крепятся к балке 27 полуоси 28. Кроме того, к балке крепится картер 29 конической передачи и цапфа 30 колеса. На цапфе на конических упорных цодщипн-иках установлена ступица 31 колеса, связанная с полуосью 28. К флаяцу ступицы крепятся диск колеса 6 с о,боДо,м .и тормозной барабан 32. На ободе диска 6 установлена щина 33, которая фиксируется бортовым кольцо.м 34. К картеру 29 конияеокой передачи крепится тормозной диск 35, на котором монтируют тормозные колодки (условно не показаны).

На ступице 31 колеса установлена ведущая зубчатая коническая щестерня 7, которая ВХОДИТ Б зацепление с ведомой конической шестерней 8, вращающейся в нодшиппи5 ках картера 29. Ведомая щестерня связана с телеакопическим двухщарнирным карданным валом 8. Телескопический вал может изменять свою длину в пределах максимальных деформаций основного упругого элемепта 2.

10 Второй конец вала связан с ведущей конической шестерней 10 дифференциальной передачи.

Тензочувствительный элемент 36, установленный на упругом элементе 4 и служащий

5 измерителем нагрузки, подключен через усилитель 37 первой ступени к сравнивающему элементу 38, связанному через усилитель 39 второй ступени с электромагнитными муфтами дифференциальной передачи. Задающее

0 устройство 40 с ручным управлением подключено к усилителю-сумматору 41 с которым соединено устройство 42 для измерения угла тангажа, подключенное к усилителю-сумматору через функциональный преобразователь 45.

5 К усилителю-сумматору подключено также устройство 44, задающее нагрузку на колесо в зависимости от угла крела и соединенное с усилителем-сумматором через функциональный преобразователь 45.

0 Устройство 46, задающее нагрузку на колесо в зависимости от продольных перегрузок нри разгоне и торможении, подключено к усилителю-сумматору через функциональный преобразователь 47, а устройство 48, задающее нагрузку на колесо в зависимости от попереЧНых перегрузок, подключено к усилителю-сумматору 41 через функциональный преобразователь 49.

При движении колеса по ровной дороге,

0 когда направление его вращения совпадает со стрелкой на колесе, вращается щестерня 7, колесо 8, вал Я щестерня 10 .и двухвенечная шестерня 11. Центральное зубчатое колесо 13 неподвижно, так как связанная с ним

5 цилинд|рическая щестерня 16 вх1одит в зацепление с рейкой 17. Вращение колеса // вызывает вращение сателлитов 12, которые, обкатываясь по центральной щестерне 13, увлекают во вращение водило 14 и вал 15.

0 Вал свободно вращается в подшипниках корпуса.

При наезде колеса на выступающую неровность, оно, поднимаясь вверх, начинает сжимать упругие элементы 4 н 2. При этом

сила, действующая па корпус / со стороны упругого элемента 2, начинает увеличиваться. Сжатие вспомогательного упругого элемента 4 приводит к тому, что расстояние между стойкой 5 и картером 3 дифференциальной пе редачи уменьшается. Тяга 32 поворачивает рычаг 25 вокруг своей оси, и он, воздействуя роликом на фрикционный диск 19, прижимает цоследний к фрикционному диску 18, что вызывает торможение вала 15 и водила 14. Торможение водила приводит к тому, что щестерня 13, сзяза1нная через сателлиты -с центральны.м колесом 11, начинает вращаться в сторону, противоположную вращению колеса 11. Вращение щестерни 13 и связанной с ней цилиндрической щестерни 16 вызывает перемещение рейки 17 вниз и сжатие упругого элемента 2. Пр.и этом от рейки к корпусу прикладывается сила, приблизительно равная по величине и противоположно направленная силе от упругого элемента 2. Следовательно, суммарное значение силы, действующей на корпус 1, остается равным .или близким по значению к статической, и корпус пр.и наезде на выступающую неровность не изменяет своего положения по вертикали, а колесо и картер 5 яачинают подниматься вверх, описывая микропрофиль дороги.

При наезде :на яму колесо начинает опускаться вниз; упругие элементы 2 w. 4 растягиваются. Сила, действующая на корпус 1 со стороны шругого элемента 2, начинает уменьщаться по сравнению со статическим значе.нием; растяжение упругого элемента 4 приводит к тому, что расстоя,ние между стойкой 5 и картером 3 дифференциальной передачи увеличивается. Пр.и этом тяга 23 поворачивает рычаг 25 вокруг его оси вращения, и он, воздействуя роликом на фрикционный диск 19, смещает его вдоль вала 15 вправо. Фрикционные диски 19 и 20 входят в зацепление и происходит блакировк-а двух звеньев дифференциальной передачи водила 14 и центрального колеса. Центральные щестерни У/ и колесо 13 начинают вращаться вместе в о.дну сторону.

Вращение колеса 13 и связанной с ней цилиндрической шестерни 16 вызывает перемещение рейки 17 вверх и растяжение упругого элемента 2. При этОМ от рейки к корпусу прикладывается сила, компенсирующая уменьшение силы, действующей на корпус / со стороны упругого элемента 2. Таким образом суммарное значение силы, действующей .на корпус со стороны рейки и упругого элемента 2, остается равным или близким к статическому значению, и корпус при наезде на яму не изменяет своего положения по вертикали, а колесо 6 и картер 3 опускаются вниз, описывая профиль ямы.

Пр.и изменении веса тра.нспортного средства сигнал с тензоч}вствительного элемента 36, пройдя усилитель 37, поступает на сравнивающее устройство 38. Для того, чтобы исключить влияние изменения веса на нормальную работу актизной подвески, оператор (во.дитель) вручную регулирует . сигнал задающего устройства 40 до такой величины, чтобы он, пройдя усилитель-сумматор 41 и попадая на сравнивающий элемент 38, обеспечил равенство нулю его выходного сигнала. Иными сло.вами, задающее устройство 40 и усилитель-сумматор 41 подают на сравнивающий элемент 38 .сигнал, равный по абсолютной величине и противоположный по знаку сигналу, пропорциональному увеличению статистической нагрузки, поступающему с элемента 56 через усилитель 37. При движении по дорожным неровностям сигнал с задающего устройства 40 остается неизменным, а сигнал с элемента 36 из.меняется в соответствии с отклонением деформации упругого элемента 2 от статического значения. Сигнал, пропо.рциональный этому отклонению, с выхода сравнивающего элемента пост пает на усилитель 39, который в зависимости от полярности сигнала подводит ток ,в обмотку той или иной электромагнитной муфты дифференциальной передачи. Таким образом задающ.ее устройство обеспечивает нормальную работу активной подвески при любых изменениях веса подрессоренных ма.сс.

В отличие от ДС изменение угла тангажа а транспортного средства и связанное с ним перераспределение нагрузки на .колеса происходит в движении. Элемент 36 при этом автоматически реагирует на подобные изменения и выдает сигнал через усилитель на сравнивающий элемент, что может вызвать необоснованное опускание или подъем корпуса транспортного средства.

Устройство 42 воспро.изводит сигнал, пропорциональный углу тангажа, а функциональный .преобразователь45преобраз1ует данный сигнал Б.сигнал, пропорциональный изменению нагрузки на колесо при изменении угла тангажа, и подает его на усилитель-сум,матор. С сумматора сигнал, равный по величине и обратный 1ПО знаку сигналу, поступающему с чувствительного элемента 36, подается на сравнивающий элемент 38. Таким образом в сравнивающем элементе уничтожается та часть сигнала с датчика 36, которая соответствует изменению силы, действующей на iKopnyc / в зависимости от изменения угла тангажа.

Описанное устройство, задающее нагрузку на колесо в функции угла тангажа, обеспечивает нормальную работу активной подвески при на подъем и при спуске.

Совершенно аналогично работает устройство, задающее нагрузку на колесо в функции угла Крена ф.

Устройство 44 воспроизводит сигнал, пропорциональный изменению угла крена, а функциональный преобразователь преобразует данный сигнал в сигнал, пропорциональный изменению нагрузки на колесо и подает его на усилитель-сумматор 41. В сравнивающем элементе, уничтожается та часть сигнала с датчика 36, которая соответствует изменению силы, действующей на корпус / в зависимости от изменения угла крена.

При изменении нагрузки на данное колесо в функции продольных перегрузок устройство 46 воспроизводит сигнал, пропорциональный продольной перегрузке, а функциональный преобразователь 47 преобразует этот сигнал в сигнал, пропорциональный изменению нагрузки на данное колесо, и подает его в усилитель-сумматор 41. Сигнал с устройства 46 через усилитель-сумматор 41 к сравнивающему элементу 38 подается противоположным по знаку и равным ло абсолютной величине той части сигнала с датчика 36, которая соответствует изменению лагрузки на данное колесо при появлении продольных перегрузок. Таким образом обеспечивается «ормальная работа активных подвесок при разгоне .и торможении.

При движении транспортного средства на повороте :в активной подвеске используется система, задающая нагрузку на колесо в функции поперечных перегрузок. Совместная работа ее элементов совершенно аналогична работе элементов системы, задающей нагрузку на колесо в зависЕмости от продольных перегрузок.

Формула изобретения

1. Активная подвеска корпуса транспортного средства, содержащая упругий элемент, соединяющий корпус с колесом транспортного средства, остановленную на корпусе и приводимую источником энерги,и механическую передачу, имеющую картер и выходное звено.

устройство для управления перемещением выходного звена передачи, отличающаяся тем, что, с целью стаби т,изации динамических сил, действующих через упругий элемент на корпус, она снабжена датчиком для измерения упругой силы .и кожухом, в котором подвижно установлен картер передачи, опирающийся на указанный датчик и иесущий подвижные в осево.м направлении фрикционные диски, взаимодействующие « выходным звеном передачи.

2. Подвеска п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что датчик состоит из задатчика нагрузки на колесо, сравнивающего элемента « усилителя, причем выход задатчяка подключен ко -входу сравнивающего элемента, связанного через усилитель с приводом фрикционных дисков.

ИстО:Ч,ники информации, принятые во внимание яри экспертизе:

1.Б.П.Морозов, Р. И. Райхлин. Активная подвеска (сервоподвеса) автомобиля. Обзор ПИИНАВтопрома, М., 1967, стр. 19-30.

2.Патент США № 2344587, кл. 280-43.21, 1941.

,; / i2 16 /7 18

го, .

OnfuOr OD