Транспортное средство Советский патент 1982 года по МПК B61F5/02 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, конкрет но к устройствам, повышающим ходовые качества транспортных средств. Известно транспортное средство, содержащее несущую систему, состоящую из кузова и других элементов подрессоренной части, опорную систему, состоящую из элементов неподрессоренной части, и подвеску, включающую упругие элементы связывающую несущую и опорные системы с возможностью взаимного относительного смещения последних при динамических нагрузках на транспортное средство П. Недостатком такого транспортного средства является то, что под влиянием таких возмущающих воздействий имеют место динамические смещения несущей системы относительно onopHovi, и вызываемые этими смещенияк колебаииг подрессоренной части транспортного средства приводят к непроизводительному увеличению потребной мощности тягового двигателя, расходуемой на неиспользуемую для движения энергию колебательного процесса и динамического смещения, которая превращается в тепло, рассеиваемое в окружающее пространство амортизаторами и другими элементами подвески. Цель изобретения - экономия энергии, затрачиваемой на перемещение транспортного средства путем использования энергии динамических нагрузок. Указанная цель достигается тем, что транспортное средство снабжено стопорным механизмом, установленным с возможностью фиксации во включенном положении взаимного относительного смещения несущей и опорной систем, и по меньшей мере одним передаточным механизмом, входное звено которого соединено с несущей системой, а выходное - с опорной, установленным с возможностью преобразования инерционных сил в движущую силу, нап|Ь;1Пiiji iKj касательной к rps -тоои д-1М:;;1М 1п - ранспортного средства, при этом систег-ia подвески выпо,п -;емз с возМОИ ОСТЬЮ взаимного линейного и углового смещения несущей и опорной систем относительно продольной и поперечной осей системы координат, связанной с опорной системой.

Передаточный механизм выполнен в виде винтовой пары,

Передаточный механизм выполнен 8 виде шарнирно-рычажного механизма.

Передаточный механихм выполнен в виде роликовых пар, профиль опоры которых в продольной вертикальной плоскости транспортного средства выполнен в виде кривой с переменной ординатой,

На фиг, 1 представлена функциональная схема транспортного средства-, на фиг. 2 - кинематическая схема транспортного средства, первый вариант конструктивного выполнения, в котором передаточный механизм выполнен 3 виде винтовой пары; на фиг. 3 второй вариант конструктивного выполнения, в котором передаточный механизм выполнен в виде шарнирно-рычажного механизма-, на фиг. третий вариант конструктивного выполнения, в котором передаточный механизм выполнен с использованием ро-. ли новых пар.

Схем транспортного средства состоит из опорной системы 1, состояидей из элементов неподрессоренной части, сзязаиной через соединительные элеманту и узль опорной системы 1 с :исте - ой поцвески 2, соед - НЯ1-1но с несущей системой 3 состоящей из эле.менгогз подрессоренной части транс портного средства. Опорная система 1 и несущая система 3 связаны между собой стопорньм механизмом i и передато-:;- 1гг.( ме ;анизмо.м 5Силы взаимодействия, cвязьtвaющиe отдельные элементы транспортного средства, распределены следующим образом.

К спорной системе 1 приложена совокупность возмущающих сил Fg и сила тяги FT- , создаваемая собственным двигателем или посторонним транспортным средством (тягачам). Возмущающие силы FU могут быть вызваны

с

неровностями дороги, искривлениями пути, изменениями угла наклона плоскости дороги, разгоном, торможением

и т.д.

Созокупность сил 5 воздействуюи1их на опорную систему 1, приложена к системе подвески 2 и образует в точках сопряжения с системой подвески силу f, координатные составляющие которой f,-(x), F.(y), F(2) направлены по осям X

Г yi

а начало

координат совмещено с соответствующей точкой сопряжения опорной

и несущей систем,причем ось X направлена в плоскости дороги по траектории движения, ось У находится в той же точке плоскости перпендикулярно оси X, а ось 2 перпендикулярна плоскости дороги.,Система подвески 2 связана с несущей системой 3. c торой в точках сопряжения приложены сглаженные в системе подвески координатные составляющие f. (х), f.(y),

f(z) сил, воздействующих на систему подвески. К несущей системе 3 приложены также сила веса F и инерции F подрессоренной части транспортного средства, а также силы воздействия упругих элементов F.

Неуравновешенная составляющая результирующей силы несущей системы 3 преобразована по направлению воздействия передаточным механизмом 5 и приложена на его выходе к опорной системе.

Транспортное средство работает следующим образом.

При отсутствии внешних возмещений

И равномерном прямолинейном движении, когда к опорной системе 1 приложено постоянное тяговое усилие F,., а оезультирующая возмущающих сил Fg О, при равенстве О и всех ее составлявщих, упругие элементы подвески 2 не деформированы и несущая система 3 находится в положении покоя (Хц Хо, Y, YO, ZH Zp). В этом случае входные звенья передаточного механизма 5 находятся в нейтральном положении и выходной сигнал равен :нулю.

При появлении внешнего возмущения, например, при вертикальном перемещении одного из колес (опорный элемент опорной системы) вследствие неровности дороги вертикальная составляющая возмущающей силы F в соответствующей точке сопряжения системы подвески 2 с опорной системой 1 f|;) воздействует на упругие элементы подвески и ее амортизаторы, вследствие чего происходит сглаживание координатных составляющих возмущающих сил , которые, быдучи приложенными к несущей системе 3, вызывают ее динамическое смещение по вертикали. В результате кинематическая энергия возмущающих сил преобразуется в потенциальную энергию положения несуще системы. В существующих .транспортных средствах эта энергия расходуется на создание колебательного движения несущей системы в вертикальной плоскости с последующим преобразованием в непроизводительно расходуемую энер гию тепловых потерь в подшипниках, амортизаторах и других элементах транспортного средства. В данном устройстве предлагается .потенциальную энергию несущей системы и упругих элементов использовать для работы, затрачиваемой на полезное перемещение транспортного средства по траектории движения. С момента прекращения действия или уменьшения возмущающей силы, силы веса несущей системы и реакции упругих элементов приложены к входным звеньям, преобразованы по направлению передаточным механизмом 5 и через его выходные звенья приложены к опорной системе, образуя дополнитель-зо

ную движущую силу, направленную по касательной к траектории движения транспортного средства.

Аналогичные процессы происходят и при изменении траектории или изменении скорости движения транспортного средства. Накопление потенциальных энергий несущей системы и упруги элементов создается в этом случае за счет воздействия на нее силы инерции. Так, если в конце торможения перед остановом транспортного средства включить стопоный механизм и зафиксировать тем caNWM смещение несущей системы за счет инерции при торможении, образованную таким образом потенциальную энергию можно использовать при трогании с места и при разгоне. С этой целью в момент трогания с места (или, соответственно, в момент начала разгона) производится выключение стопорного механизма, тем самым к опорной системе одновременно приложены дополняющие друг друга силы тяги двигателя, веса несущей системы и реакции упругих элементов, действующие согласованно и в одном направлении.

жину упругого элемента 6. Когда возмущающая сила, действующая в вертикальном направлении, используется для создания потенциальной энергии за счет сжатия упругого элемента 6 и поднятия по вертикали несущей системы 3, самовключающаяся односторонняя муфта 10 не сцепляет редуктор 9 с валом колеса. Затем, после уменьшения или прекращения возмущающего воздействия силы веса несущей системы и реакции упругих элементов, воздействуя на винтовую пару 7 через телескопическое соединение 8,,редуктор Э и муфту 10, создают на валу колеса опорной системы дополнительный к приводному вращательный момент.

С помощью стопорного механизма k представляется возможным зафиксировать динамическое смещение и использовать его, например, в момент трогания для создания дополнительного вращательного момента на валу колеса опорной системы.

Передаточный механизм, совмещенный с системой подвески (фиг.З), связывающей элементы опорной системы 1 с несущей системой 3, состоит из 86 Передатомные механизмы 5 предназ наченные для преобразования динамического смещения несущей системы транспортного средства, могут быть реализованы в виде самостоятельных узлов или путем совмещения с отдельными системами транспортного средства. Конструктивное выполнение передаточных механизмов дано в нескольких вариантах. Преобразователь (фиг.2) состоит из упругого элемента 6, винтовой пары 7 телескопической системы соединения 8 валов, согласующего редуктора 9 и муфты 10 сцепления. В данном случае применена самовключающаяся односторонняя муфта обгона. Передаточный механизм соединен с валом колеса выходным звеном 11. Входное звено передаточного механизма связано с соединительным элементом несущей системы 3. а выходное звено с валом колеса. Фиксация динамического смещения осуществлена с помощью стопорного механизма t. При наличии возмущающего воздейст ВИЯ, например, при вертикальном смещении колеса вследствие неровности дороги винт винтовой пары 7 получает вертикальное смещение и сжимает пру iiapH;-ipa 12 и соединительных звеньев и 14 для крепления пружин, закреплен ньх непосредственно на несущей системе. Рымаг 15, связанный с опорной системой, имеет шарнирное соединение с рычагом 16, а угол между ними образован натяжением пружины 17. Пружины 18 и 19 служат для образования воздействия на опорную систему. Наличие рычажного механизма поззоляет вертикальные возмущения преобразовывать в полезные воздействия на опорную систему в плоскости дороги по направлению движения. Так, при вертикальном смещении колеса под воздействием рымага 15 и пружины 17 рычаг 16 поворачивается относительно шарнира 12 на некоторый угол, деформируя пружины 18 и 19- В точке приложения сил реакции пружин 18 и 19 на рычаг 16 действуют и силы инерции несущей системы. Таким образом, на противоположном конце рычага 16 действует сила, горизонтальная составляющая которой приложена к опорной системе через рычаг 15 и направлена по касательной к траектории движения. Аналогичным образом и при торможении за счет сил инерции деформируются пружины 18 и 19, упругие сил которых образуют дополнительное к с лам тяги воздействие, приложенное к опорной системе. Вариант конструктивного выполнения {фиг. ) .предназначен преимущественно для транспортных средств с рамой или тележкой, в котором передаточный механизм совмещен с соединительным узлом несущей системы, связывающим ее с подвеской. Соедини тельный узел несущей системы 3 вклю чает раму 20 с установленными на не профилированными по высоте опорами роликов 21, по которым ролики 22 имеют возможность продольного перемещения по направлению движения транспортного средства. Ролики вращаются относительно осей, закреплен ных в нижней части несущей системы (кузова) транспортного средства. При изменении скорости транспорт ного средства, когда силы торможени или ускорения приложены к опорной системе, кузов под действием сил инерции смепден относительно опорной cиcтe ь. Так, при торможении под деистBf-seM сил инерции кузов смещает ся вверх и вперед по пpodз лиpoвaнной опоре ролика 2 1 в сторону движения транспортного средства. Приобретенная таким образом потенциальная энергия положения несущей системы может быть запасена путем включения стопорного механизма 4. При трогании с места с одновременным выключением стопорного механизма Ц на опорную систему действует дополнительная сила, представляющая собой проекцию реакции опоры 21 на плоскость движения при смещении кузова относительно нейтрального положения. Транспортные средства в процессе работы испытывают различные возмущающие воздействия, связанные главным образом с неровностями дороги в сельской местности и с частыми торможениями и остановками у сфетофоров и перекрестков с последующим разгоном в городских условиях. Рассмотренные особенности эксплуатации приводят к дополнительному расходу энергии, достигающему 40-50% относительно равномерного движения по ровной дороге. В этих условиях, если коэффициент полезного действия передаточного механизма составляет 40, то достигаемая экономия энергии (топлива для автомобильного транспорта) за счет полезного использования возмущающих воздействий может составить 1.5-201. Формула изобретения 1. Транспортное средство, содержащее несущую систему, состоящую из кузова и других элементов подрессоренной части, опорную систему, состоящую из элементов, неподрес.соренной части, и Подвеску, имеющую упругие элементы, связывающую несущую и опорную системы с возможностью взаимного относительного смещения последних при динамических нагрузках на транспортное средство, отличающееся тем, что, с целью экономии энергии, затрачиваемой на перемещение транспортного средства путем использования энергии динамических нагрузок, оно снабжено стопорным механизмом, установленным с возможностью фиксации во включенном положении взаимного смещения несущей и опорной систем, и по меньшей мере одним передаточным механизмом, входное звено которого соединено с несущей системой, а выходное - с опорной , установленным с возможностью преобразования инерционных сил в движущую силу, направленную по касательной к траектории движения транспортного средства, при этом система подвески выполнена с возможностью взаимного линейного и углового смещения несущей и опорной систем относительно продольной и поперечной осей сие- ю темы координат, связанной с опорной системой. 2. Средство по п. 1, о т л ичающееся тем, что передаточ ный механизм выполнен в виде винто вой пары. ) 90 ,5 /V 10 3. Средство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что передаточный механизм выполнен в виде шарнирнорычажного механизма. . Средство по п. 1, отличающееся тем, что передаточный механизм выполнен в виде роликовых пар, профиль опоры которых в продольной вертикальной плоскости транспортнего средства выполнен в виде кривой с переменной ординатой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СССР ff 427509, кл. В 61 F 5/02, 31 (прототип).

fe

фуг. /

0fffl

f. fS

- Ji

J О J VV1 1

Фиг.З

гЩрв