Патент на изобретение №2209743

(54) ПОДВЕСКА ПОВОРОТНОГО КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

(57) Реферат:

Изобретение относится преимущественно к двухколесным транспортным средствам. Подвеска поворотного колеса транспортного средства содержит поворотный рычаг, один конец которого жестко соединен с полуосью колеса, реактивный V-образный рычаг, сопряженный концами через поворотные осевые соединения с корпусом транспортного средства, а областью пересечения его элементов (“вершины”) через шаровой шарнир – со вторым концом поворотного рычага, и маятниковый изогнутый рычаг, конец которого через осевое поворотное соединение подсоединен к корпусу транспортного средства. Второй конец маятникового изогнутого рычага связан с поворотным рычагом через дополнительный шаровой шарнир. При этом размеры, форму и взаимное расположение рычагов выбирают таким образом, чтобы геометрические линии, проведенные через центры шаровых шарниров и точки пересечения геометрических осей качания V-образного реактивного рычага и изогнутого маятникового рычага с геометрической центральной плоскостью транспортного средства, совпадающей со средней плоскостью колеса, образовывали геометрический параллелограмм, угол которого, расположенный в области поворотного колеса, составляет 30-70^o. Изогнутый маятниковый рычаг подпружинен упругими элементами, укрепленными на корпусе транспортного средства. В результате упрощается конструкция подвески транспортного средства, повышается ее надежность, а также повышается устойчивость и управляемость транспортного средства. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано при создании наземного двухколесного транспорта с повышенными требованиями к маневрированию.

Известна подвеска поворотного колеса двухколесного транспортного средства (патент РФ 2041112, МКИ В 65 К 25/16, oп. 1993 г.), включающая поворотный, V-образный и нижний изогнутый рычаги. Известная подвеска позволяет несколько улучшить эксплуатационные характеристики транспортного средства за счет уменьшения момента скручивания нижнего рычага, однако повышенное демпфирование руля и раскачивание подвески при срабатывании уменьшают чувствительность рулевого управления, а потому известная конструкция не находит широкого применения в транспортных средствах с повышенными требованиями к кинематическим характеристикам.

Наиболее близким из известных устройств к описываемому изобретению является подвеска поворотного колеса транспортного средства (Патент Германии 19823002, МКИ В 65 К 25/00, oп. 1999 г.), содержащая поворотный рычаг, один конец которого жестко соединен с осью колеса, реактивный V-образный рычаг, сопряженный концами через поворотные осевые соединения с корпусом транспортного средства, а областью пересечения его элементов (“вершины”) через шаровой шарнир – со вторым концом поворотного рычага, и маятниковый изогнутый рычаг, конец которого через осевое поворотное соединение подсоединен к корпусу транспортного средства.

Известная конструкция подвески поворотного колеса позволяет расширить пределы проходимости транспортного средства за счет некоторого снижения клевкового эффекта при движении транспортного средства. В то же время такая конструкция предполагает использование сложной многозвенной системы втулок, которые в сумме дают значительный процент погрешности, приводящий к трудностям в управлении при криволинейном движении транспортного средства, поскольку при больших люфтах транспортное средство не будет следовать заданной водителем траектории. Кроме того, элементы подвески подвергаются значительной механической нагрузке, а потому часто выходят из строя, снижая надежность работы транспортного средства в целом. Все это делает известную подвеску малоэффективной для улучшения кинематических характеристик, нетехнологичной в изготовлении и ненадежной в использовании.

Таким образом, технический результат, достигаемый, при реализации описываемого изобретения, состоит в упрощении конструкции подвески поворотного колеса транспортного средства, повышении надежности работы транспортного средства, его устойчивости и управляемости при движении.

Указанный технический результат достигается тем, что в подвеске поворотного колеса транспортного средства, содержащей поворотный рычаг, один конец которого жестко соединен с полуосью колеса, реактивный V-образный рычаг, сопряженный концами через поворотные осевые соединения с корпусом транспортного средства, а областью пересечения его элементов (“вершины”) через шаровой шарнир – со вторым концом поворотного рычага, и маятниковый изогнутый рычаг, конец которого через осевое поворотное соединение подсоединен к корпусу транспортного средства, второй конец маятникового изогнутого рычага связан с поворотным рычагом через дополнительный шаровой шарнир, при этом размеры, форму и взаимное расположение рычагов выбирают таким образом, чтобы геометрические линии, проведенные через центры шаровых шарниров и точки пересечения геометрических осей качания реактивного и маятникового рычагов с геометрической центральной плоскостью транспортного средства, совпадающей со средней плоскостью колеса, образовывали геометрический параллелограмм, угол которого, расположенный в области поворотного колеса, составляет 30-70^o.

Предпочтительно полуось колеса и поворотный рычаг выполнить в виде единой цельнолитой или составной детали, дополнительный шарнир разместить на удерживающем элементе, укрепленном в области (условного) соединения поворотного рычага с полуосью, а центр дополнительного шарового шарнира расположить на средней плоскости поворотного колеса, перпендикулярной оси вращения последнего.

При этом удерживающий элемент может быть выполнен, например, в виде выступа или прилива.

Целесообразно укрепить на корпусе транспортного средства упругие элементы, связанные с маятниковым рычагом.

Использование рычажной конструкции в совокупности с шаровыми шарнирами, соединяющими рычаги по принципу геометрического параллелограмма, позволяет увеличить жесткость конструкции в целом, удерживать конструкцию в управлении, уменьшить количество втулочных соединений и тем самым значительно снизить процент погрешности в управлении и повысить надежность работы транспортного средства. Использование в кинематической схеме описываемого устройства свойств геометрического параллелограмма позволяет значительно снизить влияние перемещения элементов подвески относительно точки опоры (точки контакта переднего поворотного колеса с дорогой) на расчетные заранее заданные конструктивные параметры транспортного средства – базы (межосевого расстояния, “вылета” – смещения точки контакта колеса с дорогой относительно проекции на дороге точки разворота поворотной оси, угла наклона “поворотного шворня” (в данном случае – условная ось, относительно которой происходит поворот). При этом конструкция описываемой подвески поворотного колеса транспортного средства позволяет переместить центр тяжести транспортного средства в более низкое положение, за счет чего увеличивается антиклевковое действие при торможении.

На чертежах представлена описываемая подвеска поворотного колеса транспортного средства: фиг.1 изображен вид сбоку, на фиг. 2 – вид спереди по разрезу А-А.

Подвеска поворотного колеса транспортного средства содержит поворотное колесо 1, установленное с возможностью вращения на полуоси 2, которое жестко состыковано с концом поворотного рычага 3, сопряженного другим концом с реактивным V-образным рычагом 4 посредством шарового шарнира 5, размещенного в области пересечения элементов (“вершины”) реактивного V-образного рычага 4, концы которого через поворотные осевые соединения 6 сопряжены с корпусом (рамой) 7 транспортного средства. Маятниковый рычаг 8, один конец которого через поворотные осевые соединения 9 сопряжен с корпусом 7, выполнен изогнутым, с возможностью соединения его второго конца с поворотным рычагом 3 в области соединения последнего с полуосью 2 через шаровой шарнир 10, неподвижная часть которого размещена, например, на выступе или приливе 11. При этом маятниковый рычаг 8 подпружинен упругими элементами 12, укрепленными на корпусе 7 с возможностью удерживания рычага 8 в исходном состоянии. Центры шаровых шарниров 5 и 10 расположены в средней геометрической плоскости транспортного средства, совпадающей со средней плоскостью поворотного колеса 1.

Форма рычагов 3, 4 и 8, их размеры и их взаимное расположение, а также положение подвижных соединений – шарниров 5, 6, 9 и 10 позволяют сформировать в условном разрезе по средней геометрической вертикальной плоскости транспортного средства, совпадающей со средней плоскостью поворотного колеса 1, геометрический параллелограмм 13, стороны которого образованы геометрическими линиями, проведенными через центры шарниров 5 и 10 и точки пересечения геометрической средней плоскости транспортного средства с геометрическими осями поворота осевых соединений 6 и 9. При этом расстояние l₁ между центрами шаровых шарниров 5 и 10 больше или равно расстоянию l₂ от центра шарнира 5 до оси вращения колеса 1, а угол “L₁” параллелограмма 13, размещенный в области поворотного колеса, составляет 30-70^o.

Поворотный рычаг 3 имеет сложную геометрическую форму, выполняет технические функции связи реактивного V-образного рычага 4 и маятникового рычага 8, обеспечивает крепление колеса 1 на полуоси 2, выполнен с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через центры шаровых шарниров 5 и 10, вправо-влево и в совокупности с другими элементами подвески обеспечивает выполнение заданных функций транспортного средства.

Руль 14 может быть связан с рычагами 3 и 4 любым известным способом, обеспечивающим приложение боковой силы поворотному рычагу и поворот колеса 1 вокруг оси, проходящей через центры шаровых шарниров 5 и 10. Например, в качестве рулевой передачи может быть осуществлен механический привод с помощью системы тяг 15 и рычага 6 (аналогично приводу автомобильного руля) либо гидравлический привод.

Ступица 17 поворотного колеса 1 содержит полый цилиндрический элемент, к внешней поверхности которого прикреплены спицы колеса 1, а внутренняя полость выполнена с возможностью размещения в ней узла сопряжения полуоси 2 с поворотным рычагом 3, шаровым шарниром 10 и маятниковым рычагом 8. Ступица 17 установлена на полуоси 2 и соединена с ней, например, посредством роликовых подшипников, с возможностью вращения.

Маятниковый рычаг 8 выполнен изогнутым таким образом, чтобы центр укрепленного на его конце шарового шарнира 10 находился на средней геометрической плоскости поворотного колеса 1, перпендикулярной оси вращения последнего.

Устройство работает следующим образом.

При движении транспортного средства по неровностям, при поворотах или торможении колесо 1 под действием сжатия шин поворачивает связанные с ним через полуось 2 и поворотный рычаг 3, V-образный реактивный 5 и изогнутый маятниковый 8 рычаги вокруг геометрических осей соответственно 18 и 19. При управлении поворотные движения руля 14 передают через поворотный рычаг 3 посредством вращения его вокруг геометрической оси 20 на полуось 2 колеса 1. Колесо 1 под действием реактивной силы перемещает маятниковый рычаг 8 вверх-вниз, передавая тем самым реакцию (давление) на самую нагруженную часть корпуса (рамы) 7 транспортного средства посредством амортизаторов – упругих элементов 12. Другие элементы подвески – поворотный 3 и реактивный 4 рычаги не являются подрессоренными и не участвуют в передаче ударных нагрузок на транспортное средство. Маневрирование транспортного средства обеспечивают передачей усилий от руля 14 к поворотному рычагу 3, которые не воспринимают кинематическую нагрузку от маятникового рычага 8. Таким образом, обеспечивается разделение функций гашения колебаний и управления транспортным средством, что способствует повышению точности и легкости управления. Упругие элементы 12, воздействуя, в свою очередь, на маятниковый рычаг 8, стремятся вернуть параллелограмм 13 в исходное состояние, в результате чего геометрические параметры подвески практически не изменяются при ее срабатывании на поворотах, неровностях и при резком торможении. Таким образом, изменение кинематических характеристик транспортного средства в процессе работы описываемой подвески имеет значительно менее выраженный характер.

Сохранение в динамическом режиме неизменными кинематических параметров транспортного средства, а именно длины, места расположения центра тяжести, расстояний между ним и осями колес, “вылета” и угла наклона поворотного рычага, особенно при криволинейном движении (в поворотах), позволяет водителю точно выдерживать угол наклона и уменьшать радиус поворота, а в целом повысить допустимую скорость маневрирования без ущерба для безопасности водителя, блокировать вращение переднего колеса (пустить на “юз”), что при “вилочной” конструкции передней подвески неминуемо привело бы к опрокидыванию транспортного средства.

Подвеска согласно настоящему изобретению позволяет увеличить скорость движения транспортного средства, не ухудшая его технических характеристик.

Таким образом, описываемая подвеска поворотного транспортного средства, имея достаточно простую и технологичную в изготовлении конструкцию, без увеличения габаритов транспортного средства позволяет повысить управляемость и безопасность при различных режимах движения.

Формула изобретения

1. Подвеска поворотного колеса транспортного средства, содержащая поворотный рычаг, один конец которого жестко соединен с полуосью колеса, реактивный V-образный рычаг, сопряженный концами через поворотные осевые соединения с корпусом транспортного средства, а областью пересечения его элементов (“вершины”) через шаровой шарнир – со вторым концом поворотного рычага, и маятниковый изогнутый рычаг, конец которого через осевое поворотное соединение подсоединен к корпусу транспортного средства, отличающаяся тем, что второй конец маятникового изогнутого рычага связан с поворотным рычагом через дополнительный шаровой шарнир, при этом размеры, форму и взаимное расположение рычагов выбирают таким образом, чтобы геометрические линии, проведенные через центры шаровых шарниров и точки пересечения геометрических осей качания V-образного реактивного рычага и изогнутого маятникового рычага с геометрической центральной плоскостью транспортного средства, совпадающей со средней плоскостью колеса, образовывали геометрический параллелограмм, угол которого, расположенный в области поворотного колеса, составляет 30-70^o.

2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что полуось колеса и поворотный рычаг выполнены в виде единой цельнолитой или составной детали, дополнительный шарнир размещен на удерживающем элементе, укрепленном в области соединения поворотного рычага с полуосью, а центр дополнительного шарового шарнира расположен на геометрической средней плоскости поворотного колеса, перпендикулярной оси вращения последнего.

3. Подвеска по п.2, отличающаяся тем, что удерживающий элемент выполнен в виде выступа или прилива.

4. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что она содержит укрепленные на корпусе транспортного средства упругие элементы, соединенные с маятниковым рычагом.

РИСУНКИ