Подвеска полурессорная, независимая

(51) 60 11/34 (2006.01) 60 21/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ колеса 3 (вариант подвески неуправляемого колеса(фиг.1). В варианте подвески управляемого колеса(фиг.2) полурессора расположена под углом непрепятствующим предельному повороту колеса 3 и соединена с поворотным кулаком шаровой опорой 4, воспринимающей массу транспортного средства. В обоих вариантах направляющим устройством служит амортизаторная стойка. Полурессоры размещенные в окологоризонтальной плоскости замещают (в пределах своих габаритов) часть силовых элементов остова транспортного средства, тем самым снижая его массу. Внедрение полурессоры, в качестве упругого рычага, способствует значительному упрощению конструкции подвески вследствие отсутствия в ней сайлентблоков и пружины с сопутствующими ей деталями, уменьшению объма колсной ниши и снижению сухой массы транспортного средства.(56) И. Раймиль Шасси автомобиля. Конструкции подвесок. Москва Машиностроение - 1989 г.,стр.286, рис.6.22. (вариант подвески неуправляемых колес) Автомобиль Москвич АЗЛК 21412-01. Устройство, эксплуатация и текущий ремонт. Москва. Анион-1. 1992. (вариант подвески управляемых колес)(57) Изобретение относится к подвескам ходовой части транспортных средств. Главным предметом,значительно отличающим его от современных аналогов, является полурессора 1, жестко закрепленная на остове транспортного средства, под острым углом к его продольной оси, а на конце полурессоры так же жестко закрепленная цапфа 2(преимущественно легковых),автоприцепов,грузовых мотороллеров и др. транспортных средств. В упрощенном варианте (без направляющих устройств) может использоваться в ходовой части транспортных средств, для которых допустимо незначительное изменение наклона колеса вследствие скручивания коренного листа полурессоры, например, на ручных тележках. Известна подвеска управляемых колес, типа Макферсон примененная на автомобиле Москвич АЗЛК 21412, принятая как ближайший прототип заявляемого изобретения для варианта подвески управляемых колес. В данной подвеске рычаг соединен одним концом через резиновый шарнир(сайлентблок) с остовом автомобиля, а другим концом с поворотным кулаком. Продольная ветвь штанги стабилизатора поперечной устойчивости,соединенная с рычагом вблизи поворотного кулака,выполняет функции реактивной тяги,недопускающей продольного смещения колеса. Телескопическая стойка, воспринимающая вес автомобиля,снабжена подшипником,предназначенным для облегчения поворачиваемости колес. Основной узел телескопической стойки амортизаторная стойка выполняет функции направляющего устройства фиксирующего наклон колеса в заданном положении. (Автомобиль Москвич АЗЛК 21412-01. Устройство,эксплуатация и текущий ремонт. Москва. Анион 1.-1992 год). Признаки, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения а) поперечное расположение полурессоры заменяющей рычаги б) продольная ветвь стабилизатора поперечной устойчивости выполняет функции реактивной тяги в) амортизаторная стойка выполняет функции направляющего устройства как в варианте полурессорной подвески управляемых колес, так и в варианте неуправляемых колес. Недостатками такой подвески являются наличие упорного подшипника предназначенного для облегчения поворачиваемости колес пружины с сопутствующими ей опорными деталями и влияющей на сложность и массивность конструкции,резиновых шарниров,не выдерживающих длительной эксплуатации на плохих дорогах, а смещение соосности которых вызывает изменение схождения колес. Прототипом изобретения для варианта полурессорной подвески неуправляемого колеса является известная пружинная подвеска, состоящая из рычага с двумя резиновыми шарнирами, жестко закрепленной на нем цапфы колеса, пружины и амортизатора. Здесь рычаг расположен под острым углом к продольной оси автомобиля (условнопродольное расположение), заданный наклон колеса фиксирован жестким креплением цапфы к рычагу. Данная подвеска применяется на автомобилях моделей Ритмо и Регата фирмы Фиат. подвесок. Москва Машиностроение - 1989 г.,стр.286, рис.6.22). Признаки, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения а) продольное расположение полурессоры заменяющей рычаг с сайлентблоками б) жесткое крепление цапфы к полурессоре, как к рычагу. Недостатки прототипа определяются наличием в конструкции пружины и шарниров. Один из недостатков пружинных подвесок заключен в том,что пружина занимает определенный объем в колесной нише сокращающий параметры внутреннего полезного объема транспортного средства. Общим недостатком подвесок прототипов является отдаленность точек опор упругих элементов от центра остова транспортного средства,что предопределяет большую площадь, в пределах которой обязательно размещение основных силовых элементов противодействующих переменным нагрузкам, возникающим при движении по неровным дорогам. Значительные размеры и количество силовых элементов приводят к нежелательному увеличению массы остова. Неизвестны более близкие аналоги изобретения,а именно - независимые подвески транспортных средств с применением полурессоры в качестве несущего упругого элемента. Указанные выше недостатки прототипов определяют причины, препятствующие получению в них требуемого технического результата. Сущность изобретения. Задачей изобретения является разработка независимой подвески ходовой части транспортных средств. Устройство должно быть несложной конструкции, компактным, универсальным, снизить сухую массу транспортного средства и обеспечить плавность хода не хуже прототипов. Для этого в заявляемой конструкции подвески, в отличие от прототипа вместо рычага устанавливается полурессора жестко закрепленная на остове транспортного средства и представляющая собой упругую консоль, на конце которой установлена цапфа или поворотный кулак. Колесо при воздействии на него переменных нагрузок имеет возможность перемещаться в вертикальном направлении, преодолевая упругое противодействие полурессоры, без наличия в подвеске шарниров. Таким образом, полурессора выполняет в подвеске функции упругого элемента, рычага и шарниров. Здесь телескопическая стойка, состоящая из амортизатора, пружины с опорными чашками и опорного подшипника предназначенного для облегчения поворачиваемости колес в подвесках управляемых колес, становится ненужной. Ее заменяет амортизатор, приспособленный для выполнения направляющей функции (амортизаторная стойка), а массу транспортного средства воспринимает шаровая опора (имеющийся в прототипе шаровой шарнир, но усиленный) обеспечивающая свободную поворачиваемость колес. В варианте неуправляемых колес амортизаторная стойка соединена с цапфой осевым шарниром. 20671 Габариты амортизаторной стойки,ввиду отсутствия пружины, как по длине, так и по диаметру, меньше габаритов телескопической стойки, что позволяет уменьшить объем колесной ниши требуемый для размещения узлов и деталей подвески. Точки опор остова на пружины расположены дальше от его центра, чем точки опор на полурессоцы (место крепления полурессоры к остову), а это значит, что полурессора заменяет соответствующую своей длине часть силовых элементов, обеспечивающих жесткость остова и предохраняющих его от перекосов, вызываемых неравномерным распределением по колесам массы транспортного средства, при попадании одного или двух диаганально противоположных колес в ямы,или на выступающие над поверхностью дороги препятствия. Отсутствие в подвеске пружины с опорными чашками, опорного подшипника, шарниров между рычагом и остовом, сокращение силовых элементов остова,наряду с упрощением конструкции способствуют уменьшению сухой массы транспортного средства. При этом сохраняется главное назначение подвески обеспечить плавность хода транспортного средства. Достижение технического результата изобретения определяется внедрением полурессоры(упругого рычага) жестко, окологоризонтально закрепленной на остове транспортного средства, что позволяет подвеске работать без наличия пружины,части шарниров, опорного подшипника, функции которого перенесены на шаровую опору - в подвеске управляемых колес уменьшить объем колесной ниши сократить размеры основных силовых элементов (элементов жесткости) остова увеличить внутренний полезный объем транспортного средства и снизить его сухую массу. Перечень фигур чертежей. Фиг. 1. Подвеска полурессорная, независимая в сборе, вид спереди (неуправляемое колесо). Фиг.2. То же, плюс упор ограничителя боковой деформации полурессоры (амортизатор не показан),вид сверху. Фиг.3. Соединение амортизатора с цапфой. Фиг.4. Концевая часть коренного листа полурессоры, вид сверху. Фиг. 5. Узел крепления цапфы к полурессоре,разрез, вид сбоку. Фиг. 6. Полурессора в подвеске управляемых колес, вид сверху (поворотный кулак и амортизатор не показаны). Фиг.7. Вариант закрепления, на коренном листе полурессоры, проушины для соединения со стабилизатором поперечной устойчивости. Фиг. 8. Сравнительная схема размещения опор упругих элементов на остовах транспортных средств с традиционными пружинными подвесками и с заявляемой полурессорной, вид сверху.(Наложение, в плане, контуров транспортных средств с двумя видами подвесок). Фиг.9. Графическое изображение работы полурессоры. Сведения подтверждающие возможность осуществления изобретения. Устройство. В варианте подвески неуправляемых колес набор листов полурессоры 1 (фиг.1) жестко крепится к остову транспортного средства. Полурессора 1 установленная на остове, представляет собой упругую консольную балку, на конце которой закреплена цапфа (фиг. 1 2). Концевой участок коренного листа расположен внутри диска колеса 6,максимально приближен к его нижней части и соединен с цапфой 5 двумя болтами. Низким расположением конца коренного листа полурессоры 1 достигается минимальное расстояние от него до поверхности дороги, которое требуется для уменьшения нагрузок изгибающих концевой участок коренного листа при тормозных, тяговых и боковых усилиях. В креплении цапфы 5 к полурессоре 1 предусмотрена регулировка схождения колес 6. Один из болтов - центральный 4 (фиг. 1 5) через отверстие Б (фиг.4) ввернут в цапфу 5 и подстрахован контргайкой 3 (фиг. 5). Болт 12 (фиг.5) эксцентриковый регулировочный проходит через паз В (фиг.4) г коренном листе полурессоры 1 и цилиндрическое отверстие в цапфе 5. В пазу В расположена эксцентриковая часть болта 12. Затяжкой гайки 8 стягиваются сопрягаемые детали, а так же фиксируется в нужном положении регулировочный болт 12. Расположение конца полурессоры 1 внутри диска колеса 6 связанно с целью достижения наименьшего размера а(фиг.1) между перпендикуляром, проходящим через центральную точку опоры колеса 6 и перпендикуляром,пересекающим геометрическую ось колеса 6 и ось симметрии полурессоры (фиг.2). Размеру а соответствует длинна плеча создающего момент, от вертикальной нагрузки, стремящийся наклонить колесо 6 внутрь. Малой длине плеча соответствует малая величина этого момента, воздействующего на устройство, фиксирующее заданное положение колеса 6 относительно остова транспортного средства (направляющее устройство), а при отсутствии его на коренной лист полурессоры 1. Жесткое крепление цапфы 5 к коренному листу полурессоры 1 не обеспечивает фиксированного наклона колеса 6 относительно остова, так как коренной лист скручивается под воздействием боковых усилий. Поэтому, здесь необходимо наличие направляющего устройства. Его функции выполняет амортизаторная стойка 7 (фиг.1). К ее резервуару перпендикулярно приварена удлиненная нижняя головка 2. Через резиновые элементы 10(фиг.3), установленные в ней, амортизаторная стойка 7 соединена с цапфой 5 (фиг.3) осевым болтом 11. При прогибе полурессоры 1 перемещающаяся по дугообразной траектории цапфа 5, поворачивается на резиновых шарнирах,изменяя свое положение относительно оси амортизатора 7. Удлиненная нижняя головка 2 амортизаторной стойки препятствует изменению положения цапфы 5 во всех направлениях за 3 20671 исключением заданного, отсюда и колесу 6 обеспечивается стабильность установки независимо от направления действующих на него внешних сил. Полурессорная подвеска может работать без направляющего устройства, но с периодически меняющимся, от воздействия внешних сил, углом наклона колеса 6. При этом амплитуда его колебаний ограничена сопротивляемостью коренного листа полурессоры 1 скручиванию. При движении транспортного средства на крутых виражах с большой скоростью или поперек крутых склонов на колеса 6 действуют значительные боковые нагрузки, которые через полурессору 1 передаются на детали в области крепления ее к остову. По правилам рычага сила воспринимаемая основанием полурессоры 1 увеличивается в несколько раз по сравнению с силой приложенной к ее концу. Для предохранения выше указанных деталей от боковых перегрузок на остове, ближе к цапфе 5, жестко закрепляются ограничители поперечной деформации полурессор 9(фиг. 2) только с внутренней стороны для восприятия внешних усилий, так как боковые силы,направленные на колеса 6 с внешней стороны больше сил направленных с внутренней стороны колеи транспортного средства (перераспределение веса на одну сторону на виражах и склонах). Между ограничителем 9 и полурессорой 1 небольшой зазор. При умеренных условиях движения транспортного средства они между собой не соприкасаются. Контакт возникает только в критических ситуациях вследствие упругой поперечной деформации полурессоры. Вариант подвески управляемых колес. В представленной конструкции вместо рычага подвески установлена полурессора 1 (фиг.6) жестко закрепленная на остове транспортного средства. Поворотный кулак с полурессорой, как на прототипе с рычагом, соединен через шаровой шарнир 14. (Поворотный кулак, амортизатор и узел их соединения на чертежах не показан ввиду их идентичности с прототипом). Функции направляющего устройства выполняет амортизаторная стойка. Продольная ветвь стабилизатора поперечной устойчивости 16, а при отсутствии стабилизатора реактивная тяга соединена с полу рессорой 1 через проушину 13 и как на прототипе воспринимает тормозные и тяговые усилия, которые передаются на остов транспортного средства (на фиг. 7 показан вариант соединения проушины 13 с концом коренного листа полурессоры 1).Регулировка угла наклона оси поворота колеса 6 производится перемещением гаек 15 вдоль стержня стабилизатора при предварительно ослабленном креплении основания полурессоры 1 к остову транспортного средства. (На АЗЛК-2141 регулируется подбором шайб). Масса транспортного средства, приходящаяся на колесо 6, воспринимается шаровым шарниром 14,обеспечивающим как угловое вертикальное смещение поворотного кулака относительно концевого участка коренного листа полурессоры 1,4 так и поворот колеса 6 с целью изменения направления движения транспортного средства. На остовах транспортных средств с пружинными подвесками силовые элементы располагаются до точек опор пружин находящихся в непосредственной близости от колес. В заявляемой конструкции подвески расположенные горизонтально полурессоры 1, от узла крепления до колеса 6, замещают часть силовых элементов соответствующую длине полурессоры 1. На фиг. 8 показано б) линия, охватывающая площадь, в пределах которой размещаются наиболее ответственные силовые элементы, обеспечивающие жесткость остова транспортного средства с пружинными подвесками в) то же - с полурессорными подвесками г) пружины д) полурессоры. Из схемы видно, что силовые элементы,противодействующие деформации остова от напряжений, вызванных неровностями дороги на полурессорных подвесках, занимают меньшую площадь, что способствует снижению его массы. Работа. Масса движущегося транспортного средства, по закону инерции, стремится сохранить прямолинейную траекторию параллельную поверхности дороги. При попадании колеса 6(фиг.9.) в яму Я предварительно прогнутая весом транспортного средства полурессора 1 изгибается вниз отталкиваясь от остова и стремясь принять форму своего свободного состояния. Наезд колеса 6 на выступающее над поверхностью дороги препятствие П вынуждает полурессору 1 прогнуться вверх преодолевая вертикальную силу инерции покоя подрессоренной массы. При деформации полурессоры 1 часть ее крепления к остову остается неподвижной, а конец ее с цапфой 5 (фиг.1) или поворотным кулаком и колесом 6 перемещается по дуге в вертикальном направлении. При меняющемся прогибе полурессоры 1 ее концевая часть изменяет угловое положение (углы , ,(фиг. 9.), то есть поворачивается вместе с цапфой 5 на резиновых втулках 10 (фиг.3.) относительно неподвижной оси направляющего устройства (амортизаторная стойка 7). Удлиненная нижняя головка 2 амортизаторной стойки 7 не допускает изменения наклона колеса 6. на подвеске управляемых колес (фиг.6.) конец полурессоры 1 поворачивается относительно оси направляющего устройства на шаровом шарнире 14,на котором так же поворачивается колесо 6 с целью изменения направления движения транспортного средства. Воздействие на колесо 6 боковых и вертикальных сил направленных перпендикулярно осевой линии полурессоры 1, но непересекающихся с ней вызывает изменение наклона колеса 6, что приводит к скручиванию коренного листа полурессоры 1. Амплитуда отклонения ограничена нарастающим,по мере увеличения угла скручивания, сопротивлением материала детали к упругой деформации. Поэтому полурессорная подвеска неуправляемых колес (фиг.1.) (фиг.2.) может работать без направляющего устройства,которое необходимо только там, где требуется строго фиксированный наклон (развал) колеса. В 20671 случае выхода из строя направляющего устройства транспортное средство сохраняет способность к движению. Известно, что рессорный лист обладает достаточно высокой жесткостью при воздействии сил направленных перпендикулярно его оси и лежащих в плоскости совпадающей с плоскостью листа, и деформируется при этом на очень малую величину. Отсюда полурессора не допускает бокового смещения колеса, за исключением указанной малой величины, не ухудшающей ходовые качества транспортного средства. Присутствующие же в заявляемой конструкции упор 9 (фиг.2.) и продольная ветвь стабилизатора поперечной устойчивости 16 (фиг.6.) или замещающая ее реактивная тяга выполняют вспомогательные функции, защищая от перегрузок узлы крепления полурессоры 1 к остову. При движении транспортного средства поперек крутых склонов или на виражах с большой скоростью на продольно размещенную полурессору 1 подвески неуправляемых колес (фиг. 1)(фиг. 2) воздействуют боковые силы, достигающие больших величин. При чем боковые перегрузки могут возникнуть только от сил направленных внутрь колеи, о чем указанно в разделе устройство. Деформируясь в поперечном направлении, полурессора 1 касается упора 9(фиг. 2) и работает с трением об него. При ослаблении нагрузки она в силу своей упругости отодвигается от упора 9. В подвеске управляемых колес (фиг. 6) на поперечно расположенную полурессору 1 воздействуют боковые силы, вызываемые тяговыми или тормозными усилиями, направленные вдоль оси транспортного средства. Здесь часть нагрузки воспринимается продольной ветвью 16 стабилизатора поперечной устойчивости (реактивной тягой) и передаются на остов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Подвеска полурессорная, независимая,содержащая расположенный в окологоризонтальной плоскости продольный рычаг с жестко закрепленной на нем цапфой в подвеске неуправляемых колес, или поперечный рычаг с шаровым шарниром и реактивной тягой в подвеске управляемых колес, и направляющее устройство отличающаяся тем, что функции элемента обеспечивающего плавность хода транспортного средства выполняет рычаг обладающий свойствами упругой деформации (полурессора), рычаг на остове закреплен жестко без шарниров, а перемещаться колесу в заданном направлении относительно остова позволяют упругие свойства рычага. 2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что в ней нет пружины. 3. Подвеска по п.2, отличающаяся тем, что функции направляющего устройства выполняет амортизаторная стойка. 4. Подвеска по пп.2 и 3, отличающаяся тем, что в ней нет опорного подшипника (вариант управляемых колес). 5. Подвеска по пп. 2,3 и 4 отличающаяся тем,что в варианте управляемых колес массу транспортного средства воспринимает шаровая опора. 6. Подвеска по пп.2 и 3, отличающаяся тем, что для нее требуется колесная ниша меньшего объема. 7. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что упругий рычаг заменяет часть силовых элементов обеспечивающих жесткость остова. 8. Подвеска по пп. 2 и 7, отличающаяся тем,что способствует снижению сухой массы транспортного средства. 9. Подвеска по пп. 2,3 и 6 отличающаяся тем,что способствует увеличению внутреннего полезного объема транспортного средства.