Подвеска корпуса транспортного средства

 

Использование: изобретение относится к автомобилестроению. Сущность изобретения: подвеска транспортного средства включает поперечные или продольные рычаги и амортизаторы, с помощью которых колеса крепятся к транспортному средству. Отличительной особенностью является то, что для обеспечения устойчивости транспортного средства на поворотах путем перераспределения нагрузки на внутренние колеса, подвеска снабжена дополнительной рамой 1, соединенной с корпусом 2 через упругие элементы 3, при этом колеса продольными или поперечными рычагами и амортизаторами соединены с дополнительной рамой 1. Амортизаторы связаны с рамой 1 шарнирными узлами 9. При этом шарнирные узлы 9 обеспечивают продольное смещение рамы 1 при торможении, что вызывает перераспределение нагрузок на колеса. При торможении уменьшается смещение корпуса в направлении движения. 3 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к подвескам корпуса транспортного средства.

Известна подвеска корпуса транспортного средства, включающая в себя рычаги и упругие элементы, посредством которых колеса крепятся к корпусу транспортного средства (заявка ФРГ N 2855105, кл. В 60 G 15/00, 1980 г.).

Недостаток таких подвесок заключается в том, что на поворотах центробежная сила вызывает перераспределение нагрузки на наружные колеса, что приводит на повышенных скоростях к опрокидыванию транспортного средства.

Наиболее близкой к предлагаемой является подвеска корпуса транспортного средства, описанная в а. с. СССР N 492403, кл. B 60 G 3/00, 1975 г.

В известной подвеске корпус транспортного средства соединен с колесами посредством рычагов, кинематика которых способствует равномерному распределению нагрузки на внутренние и наружные колеса.

Недостаток такой подвески заключается в том, что она применима только на транспортных средствах, у которых центр масс расположен ниже оси вращения колес, в противном случае такая кинематика способствует опрокидыванию транспортного средства.

Известна подвеска транспортного средства, содержащая связанную с корпусом раму, рычаги, связанные с колесами и с рамой, и упругие элементы, связывающие рычаги транспортного средства (см. патент США N 4515390, кл. B 60 G 21/00, 1985 г.).

В основу изобретения положена задача создать подвеску корпуса транспортного средства, обеспечивающую устойчивость любых транспортных средств на поворотах путем перераспределения нагрузки на внутренние колеса, а также стабилизировать положение корпуса при торможении или ускорении.

Достигаемый при этом технический эффект выражается в повышении устойчивости транспортного средства на поворотах и торможении и соответственно в повышении безопасности движения и пассажиров.

Указанный технический эффект обеспечивается тем, что подвеска корпуса транспортного средства, содержащая связанную с корпусом раму, рычаги, соединенные с колесами и рамой, снабжена дополнительными упругими элементами для связи корпуса с рамой, размещенными в верхней части корпуса, и шарнирными узлами, посредством которых основные упругие элементы связаны с рамой, при этом одна часть каждого шарнирного узла, связанная с рамой, выполнена с возможностью по крайней мере продольного смещения относительно части этого же шарнирного узла, связанной с соответствующим основным упругим элементом, а центры шарниров указанных узлов расположены в плоскости над центром масс транспортного средства.

Рама выполнена в виде горизонтальной балки, установленной над корпусом.

Корпус охвачен рамой сверху и с боков, а дополнительные упругие элементы размещены под рамой.

Корпус охвачен рамой снизу и с боков, а дополнительные упругие элементы размещены над рамой.

Кроме того, шарнирный узел выполнен в виде сферического подшипника с шаровым телом качения, расположенным между двумя профильными поверхностями опор, связанных соответственно с рамой и амортизатором, при этом оси симметрии профильных поверхностей опор шарнирных узлов по каждому борту транспортного средства расположены с пересечением над центром масс в продольном направлении в плоскости, параллельной продольной плоскости транспортного средства.

Целесообразно, что оси симметрии шарнирных узлов по каждому борту транспортного средства расположены под углом друг к другу.

Возможно, чтобы шарнирный узел представлял собой резиновый амортизатор.

При таком конструктивном выполнении подвески ось крена корпуса расположена выше центра масс корпуса, что позволяет обеспечить перераспределение нагрузки на внутренние колеса за счет того, что при повороте центробежная сила отклоняет подрессоренную массу корпуса, при этом происходит поворот корпуса относительно оси крена, вызывающий момент, образующий пару сил, прижимающих к полотну дороги внутренние и отжимающие наружные колеса.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием неразрывной совокупности существенных признаков, достаточных для охарактеризования возможности решения поставленной задачи и достижения указанного технического эффекта.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупности признаков указанного эффекта.

На фиг. 1 изображен первый пример исполнения подвески корпуса транспортного средства.

На фиг. 2 изображен второй пример исполнения подвески.

На фиг. 3 третий пример исполнения подвески транспортного средства.

На фиг. 4 представлена схема сил при повороте применительно к первому примеру исполнения подвески.

На фиг. 5 подвеска корпуса транспортного средства в продольном исполнении.

На фиг. 6 шарнирный узел, первый пример исполнения.

На фиг. 7 шарнирный узел, второй пример исполнения.

Подвеска по первому примеру исполнения ( см. фиг. 1) содержит дополнительную раму 1, установленную над корпусом 2 транспортного средства, например спортивного автомобиля. Рама 1 выполнена в виде балки, которая связана с корпусом 2 посредством дополнительных упругих элементов 3. Колеса 4 поперечными рычагами 5 соединены с корпусом 2 транспортного средства, а амортизаторами с упругими элементами 6 с дополнительной рамой 1.

При таком конструктивном исполнении ось крена "О" (поз. 7) корпуса 2 относительно дополнительной рамы 1 расположена выше центра масс 8 корпуса транспортного средства.

Подвеска по второму и третьему примерам исполнения отличается тем, что рама 1 выполнена охватывающей корпус 2 транспортного средства снизу (см. фиг. 2) или сверху (см. фиг. 3).

Упругие элементы 6 могут быть выполнены различными по конструкции и представляют собой любую конструкцию подвески из ряда известных. Конкретное конструктивное исполнения этих элементов не является существенным для решения задачи и поэтому детально не рассматривается.

Связь упругих элементов подвески с рамой 1 осуществляется через шарнирные узлы 9 (см. фиг. 1-3), особенностью которых является возможность части, связанной с рамой 1, смещаться по крайней мере в продольном направлении вдоль транспортного средства относительно части узла, связанной с упругим элементом.

На фиг. 6 показан один из возможных вариантов исполнения такого шарнирного узла. Он представляет собой сферический упорный подшипник с телом качения в виде шарика 10, установленного между верхней частью 11, соединенной с рамой 1, и нижней частью 12, связанной с упругим элементом 6. Рабочие контактные с шариком 10 профили частей 11 и 12 позволяют смещаться, обкатываясь по шарику, одной части относительно другой. Это позволяет совершать смещение в продольном направлении вдоль транспортного средства.

В данном случае не показаны дополнительные устройства по возврату частей в исходной положение, но возможна установка, например, пружин и торсионов, которые после приложения нагрузки вернули бы части в положение, в котором шарик 10 находился бы в центре узла. При расположении оси 13 симметрии профильных поверхностей частей 11 и 12 под углом к плоскости 11 транспортного средства выше его центра масс 8 обеспечивается самопроизвольное возвращение частей 11 в исходное положение по отношению к части 12. Рациональным является выполнение этого угла α тупым, поскольку именно при таком угле процесс возврата частей 11 и 12 и, следовательно, рамы 1, происходит автоматически при снятии или уменьшении центробежной силы F_цб.

Возможен также пример исполнения шарнирного узла в виде резинового амортизатора 14, поскольку резина позволяет за счет упруго-деформированного смещения своих слоев одной части смещаться относительно другой в сторону приложения нагрузки и возвращаться в исходное положение при снятии этой нагрузки с сохранением формы.

Указанные примеры приведены в качестве доказательства возможности реализации шарнирных узлов с взаимным смещением своих частей, но не ограничивают выполнение этих узлов гидравлическими, пневматическими, электронно-механическими и т. д. В зависимости от конструкции подвески упругие элементы 6 могут связываться с нижней частью 12 через шарнир 15.

Существенными характеристиками этих узлов является их установка в связи упругого элемента с корпусом и расположение осей, проходящих через центры шарниров этих узлов с пересечением выше центра масс транспортного средства. Эти условия обеспечивают получение центра 4 "О" (поз. 7) качания рамы 1 выше центра масс 8.

Данный пример установки шарнирных узлов 9 может быть рассмотрен применительно к передней или задней осям транспортного средства с целью перераспределения нагрузки на колеса по бортам при повороте транспортного средства.

Если рассматривать решение только этой задачи (перераспределение нагрузок по колесам при повороте), то достаточно выполнить указанные шарнирные узлы только с возможностью поперечного смещения. Если же все подвески каждого колеса транспортного средства снабдить указанными узлами с возможностью смещения в продольном направлении, то при ускорении или торможении транспортного средства также можно получить эффект перераспределения нагрузок на колеса, но уже по мостам. В этом случае, например, при торможении транспортного средства, произойдет не "клевок" кузова вперед, а смещение назад в область задних колес, что усилит эффект торможения в случае использования заднеприводной трансмиссии.

Подвеска корпуса транспортного средства работает следующим образом.

При прямолинейном движении транспортного средства подвеска работает обычным образом и, кроме того, благодаря тому, что корпус 2 взаимодействует с дополнительной рамой 1 через упругие элементы 3, повышается плавность хода.

При повороте (см. фиг. 4, при этом понимается вид сзади, поворот налево и рассматривается влияние только центробежной силы на корпус транспортного средства) центробежная сила F_цб действует на корпус 2 и приложена в центре масс 8, в результате происходит отклонение корпуса 2 относительно рамы на угол b При этом в дополнительных упругих элементах возникает пара сил H и Т, из которых H прижимает раму 1 со стороны внутреннего колеса, а Т - отжимает со стороны внешнего колеса, что приводит к перераспределению нагрузки между колесами.

При повороте направо подвеска работает аналогично.

Таким образом, на поворотах происходит перераспределение нагрузки на внутренние колеса, чем обеспечивается устойчивость движения транспортного средства как на низких, так и на высоких скоростях.

Если рассматривать транспортное средство в продольном направлении (фиг. 5), то указанные шарнирные узлы допускают смещение рамы относительно некого центра "О" так, что действие силы торможения F_торм вызывает возникновение пары сил T_т и H_т, первая из которых отжимает корпус от передней части транспортного средства, а вторая прижимает заднюю часть корпуса, что предотвращает эффект "клевка" при торможении.

Таким образом, настоящее изобретение позволяет повысить безопасность и устойчивость движения транспортного средства при поворотах и повышает комфортабельность и эффективность торможения при прямолинейном движении.

Формула изобретения

1. Подвеска корпуса транспортного средства, содержащая связанную с корпусом раму, рычаги, соединенные с колесами и рамой, и основные упругие элементы, связанные посредством шарнирных узлов с колесами и с рамой, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными упругими элементами для связи корпуса с рамой, размещенными в верхней части корпуса, каждый шарнирный узел образован шаровым телом качения, расположенным между двумя профильными поверхностями опор, связанных соответственно с рамой и амортизатором с возможностью смещения двух профильных поверхностей опор относительно друг друга, при этом оси симметрии профильных поверхностей опор шарнирных узлов по каждому борту транспортного средства расположены с пересечением над центром масс в продольном направлении в плоскости, параллельной продольной плоскости транспортного средства, и под углом друг к другу.

2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что рама выполнена в виде горизонтальной балки, установленной над корпусом.

3. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что корпус охвачен рамой сверху и с боков, а дополнительные упругие элементы размещены под рамой.

4. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что корпус охвачен рамой снизу и с боков, а дополнительные упругие элементы размещены над рамой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7