КОМПЕНСИРУЮЩИЙ МЕХАНИЗМ ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
EQUALIZING MECHANISM OF VEHICLE SUSPENSION

Изобретение относится к области автомобильного машиностроения, а именно к подвескам автомобиля и может быть использовано в независимых автомобильных подвесках любого типа, как на передних, так и на задних колесах.
Из уровня техники известен компенсирующий механизм подвески гусеничной машины, содержащий рамы гусеничных тележек с кронштейнами, балансирную балку, в плечах которой размещены опоры со сферическими поверхностями, при этом механизм снабжен жестко прикрепленными к рамам дополнительными кронштейнами с криволинейными пазами и ползунами бочкообразной формы, установленными на концах плеч балансирной балки и размещены в пазах дополнительных кронштейнов (см. SU 1495195, опубликовано 23.07.1989 г.).
Также известен компенсирующий механизм подвески гусеничной машины, содержащий балансирную балку с отверстиями на конечных участках, связанных с передними концами рам гусеничных тележек шкворнями, при этом механизм снабжен сферическими подшипниками, рычагами, соединительными звеньями и осями, на каждом конце балансирной балки размещен сферический подшипник, посредством оси связанный со средней точкой качания рычага, один конец которого с возможностью качания и перемещения по шкворню прикреплен к кронштейну рамы тележки, а другим концом шарнирно прикреплен к шкворню, установленному в кронштейне каждой рамы гусеничной тележки (см. SU 1539120, опубликовано 30.01.1990 г.).
Наиболее близким к предложенному решению является компенсирующий механизм подвески гусеничной машины, содержащий рамы гусеничных тележек с кронштейнами, балансирную балку, в плечах которой размещены опоры со сферическими поверхностями, установленные в пазах кронштейнов, а концами плеч связанную с соединительными кронштейнами, при этом механизм снабжен рычагами с установленными по их концам сферическими шарнирами, связывающими концы плеч балансирной балки и кронштейны тележек (см. SU 1572907, опубликовано 23.06.1990 г.).
Недостатком перечисленных компенсирующих механизмов является то, что их невозможно использовать на колесных транспортных средствах, они имеют большие габариты, обязательно наличие балансирной балки, большие размеры рычагов увеличивают неподрессоренную массу подвески, что не благоприятно сказывается на характеристике подвески.
Технической проблемой изобретения является создание компенсирующего механизма, который возможно использовать на колесных транспортных средствах с независимой подвеской любого типа, как на передних, так и на задних колесах, и который позволит уменьшить общие габариты подвески за счет уменьшения размеров поперечных рычагов, снизить их массу и обеспечить необходимые параметры перемещения колеса относительно кузова или рамы автомобиля.
Техническая проблема изобретения решается тем, что компенсирующий механизм подвески транспортного средства содержит вал с эксцентриком, предназначенным для связи с рычагом подвески, по меньшей мере, один рычаг и тягу рычага, при этом один конец рычага неподвижно соединен с валом, а другой шарнирно соединен с тягой рычага.
Кроме того, вал с эксцентриком могут быть выполнен в виде коленчатого вала.
Кроме того, по меньшей мере, один рычаг на одном своем конце может иметь кольцо, установленное на валу.
Кроме того, по меньшей мере, один рычаг может быть неподвижно соединен с валом посредством шлицевого соединения, образованного на внешней поверхности вала и внутренней поверхности кольца, по меньшей мере, одного рычага.
Техническим результатом изобретения является снижение неподрессоренной массы подвески, увеличение полезного объема моторного и багажного отделений благодаря уменьшению общих габаритов подвески, а именно существенного сокращения длины поперечных рычагов за счет использования компенсирующего механизма, имеющего вышеуказанные признаки. При этом одновременно обеспечивается повышение устойчивости автомобиля на криволинейных участках траектории его движения и исключение образования развала на таких криволинейных участках.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан компенсирующий механизм, вид со стороны колеса; на фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 показан вал с эксцентриком; на фиг. 4 показан вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 показан рычаг вала с эксцентриком; на фиг. 6 показан вид В на фиг. 5; на фиг. 7 показан вынос Г на фиг. 5; на фиг. 8 показан вариант конструкции компенсирующего механизма, где рычаг вала с эксцентриком расположен со стороны кузова автомобиля; на фиг. 9 показан разрез Д-Д на фиг. 8; на фиг. 10 показан вариант конструкции компенсирующего механизма, при использовании на нижнем поперечном рычаге; на фиг. 11 показан разрез Е-Е на фиг. 10; на фиг. 12 показан вариант конструкции компенсирующего механизма, при использовании на нижнем поперечном рычаге в подвеске McFerson; на фиг. 13 показан вид Ж на фиг. 11.
Описание конструкции устройства.
Компенсирующий механизм подвески транспортного средства (в дальнейшем компенсатор) содержит вал 1 с эксцентриком 2, рычаг 3 (элемент для поворота вала 1 с эксцентриком 2, преобразователь возвратно-поступательного движения тяги 4 в поворотное (вращательное) движение вала 1 с эксцентриком 2) вала 1 с эксцентриком 2 и тягу 4 привода рычага 3 (фиг. 1, 2). При этом рычаг 3 одним своим концом неподвижно соединен с валом 1, а другим концом шарнирно соединен с тягой 4. Компенсатор может иметь один рычаг 3, либо два рычага 3, которые в данном случае неподвижно соединены с валом 1 с обеих его сторон (фиг. 13).
Вал 1 с эксцентриком 2 выполнены заодно целое и представляют собой цельный конструктивный элемент. Вал 1 с эксцентриком 2 имеет конструкцию, преимущественно, схожую с конструкцией коленчатого вала автомобиля (фиг. 3), однако он может иметь и другую форму. Вал 1 с эксцентриком 2 (при выполнении его в виде коленчатого вала) включает в себя: центральную шейку 5, с обеих сторон от которой образованы по две пары щечек эксцентрика 2 - внешние щечки 6 (передняя и задняя) и внутренние щечки 7 (передняя и задняя). Внешние и внутренние щечки 6 и 7 эксцентрика 2 соединены между собой боковыми шейками 8. Шейки 8 служат для шарнирного соединения основания верхнего поперечного рычага 9 (фиг. 2, 9) или нижнего поперечного рычага 10 (фиг. 11, 12) с эксцентриком 2. При этом центральные оси шеек 8 совпадают друг с другом, но смещены относительно центральной оси вращения вала 1 (относительно оси центральной шейки 5). Это необходимо для реализации возможности смещения основания верхнего рычага 9 или нижнего поперечного рычага 10 при вращении эксцентрика 2.
Вал 1 на обоих своих концах (с обоих торцов) имеет две опорные оси крепления - передняя ось 11 и задняя ось 12, с помощью которых вал 1 с эксцентриком 2 шарнирно соединяется с элементами крепления, расположенными на кузове, подрамнике или раме автомобиля. С целью снижения вибрации, передаваемой от подвески на корпус автомобиля, в шарнирных соединениях вала 1 с эксцентриком 2 возможно использование сайлентблоков (не показаны). На передней оси 11 крепления вал 1 имеет зубья 13 (или другие элементы, например, паз со шпонкой или др.), образующие шлицевое соединение, с помощью которого к валу 1 прикреплен рычаг 3 (также может быть образовано и другое соединение, обеспечивающее необходимую связь с рычагом 3, например, шпоночное соединение или иное). Вал 1 также может иметь зубья 13 и на противоположном конце, т.е. на задней оси 12 крепления, образующие аналогичное шлицевое (или иное) соединение с рычагом 3 (в случае, когда в компенсаторе используется два рычага 3). Переднее расположение рычага 3 относительно направления движения автомобиля (показано стрелкой 14) обусловлено тем, что в задней части подвески находятся рычаги рулевого управления, которые будут мешать рычагу 3 вала 1 нормально функционировать.
Вал 1 с эксцентриком 2 также могут иметь и другую форму, обеспечивающую требуемую связь с поперечными рычагами 9 или 10 и возможность их перемещения по необходимой траектории в сторону колеса (показано стрелкой 15) и обратно, а также в вертикальной плоскости (т.е. с возможностью компенсации короткой длины рычагов 9 или 10). Вал 1 с эксцентриком 2 изготавливается, преимущественно, из металла или их сплавов.
Рычаг 3 (фиг. 5, 6) на одном своем конце (на основании) имеет головку, выполненную в виде кольца 16, неподвижно установленного на валу 1 (неподвижно соединенного с осью 11). Кольцо 16 на своей внутренней поверхности имеет зубья 17 (фиг. 7), образующие шлицевое соединение с зубьями 13 вала 1 (кольцо 16 может иметь на внутренней поверхности и иные элементы, образующие, например, шпоночное или иное соединение с валом 1). На другом своем конце рычаг 3 имеет обойму 18 (кольцо), посредством которой с помощью оси 19 рычаг 3 шарнирно соединен с одним концом тяги 4. При этом тяга 4 имеет на другом своем конце обойму 20 (кольцо), с помощью которой осуществляется шарнирное соединение тяги 4 с нижним поперечным рычагом 10 или с верхним поперечным рычагом 9 в зависимости от положения компенсатора в подвеске. Рычаг 3 соединен с валом 1 с возможностью поворота относительно их места соединения в процессе сборки подвески, однако, в процессе работы подвески рычаг 3 зафиксирован шлицевым соединением (или иным соединением) с валом 1 без возможности поворота рычага 3 относительно места его соединения с валом 1. Тяга 4 рычага 3 связывает рычаг 3, например, с нижним поперечным рычагом 10 (не показано), и служит для передачи возвратно-поступательных движений от нижнего рычага 10 на рычаг 3, который, в свою очередь, преобразует возвратно-поступательные движения тяги 4 во вращательные движения вала 1 с эксцентриком 2. Также рычаг 3 может иметь изгиб, необходимый для правильного положения тяги 4. Рычаг 3 может быть выполнен без изгиба, т.е. прямой, либо иметь другую форму, обеспечивающую правильное положение тяги 4 и расположение элементов привода колеса и других элементов подвески. Рычаг 3 и тяга 4 изготавливаются, преимущественно, из металла.
Также возможны другие варианты выполнения конструкции компенсатора, на фиг. 8, 9 показан пример конструкции компенсатора, где рычаг 3 вала 1 с эксцентриком 2 повернут в сторону кузова автомобиля (противоположную колесу). А на фиг. 10, 11 показан пример конструкции компенсатора при использовании на нижнем поперечном рычаге 10, при этом тяга 4 шарнирно соединена с верхним поперечным рычагом 9 (не показано), и служит для передачи возвратно - поступательных движений от верхнего рычага 9 на рычаг 3.
На фиг. 12, 13 показан пример конструкции компенсатора при использовании на нижнем поперечном рычаге 10 в подвеске McPherson (элементы подвески показаны штриховой линией). При этом в конструкции компенсатора используются два рычага 3 вала 1 с эксцентриком 2, а тяга 4 имеет форму коромысла, в центре которой расположено гнездо 21 шарового шарнира тяги 4, с помощью которого тяга 4 шарнирно соединена с основанием амортизатора 22, а по обоим концам тяги 4 расположены ушки 23 шарниров тяги 4, с помощью которых, в свою очередь, тяга 4 шарнирно соединена с рычагами 3. При этом тяга 4 рычага 3 соединена с основанием амортизатора 22 таким образом, чтобы центр вращения шарового шарнира тяги 4 полностью совпадал с осью поворота колеса Это необходимо для предотвращения смещения шарового шарнира тяги 4 при повороте колеса.
Такая симметричная схема конструкции обусловлена необходимостью подвода вала привода к ведущему колесу, на не ведущих колесах возможно использование одного рычага 3, который может быть расположен на центральной шейки 5 вала 1.
Описание работы устройства.
Рассмотрим работу компенсирующего механизма транспортного средства на примере конструкции двухрычажной подвески, где верхний поперечный рычаг 9 короче нижнего поперечного рычага 10 в два и более раз, и, как следствие этого, возникла необходимость в использовании компенсирующего механизма, который своей работой компенсирует малую длину верхнего рычага 9.
Работает компенсирующий механизм следующим образом (фиг. 1, 2, 8, 9, 12). При перемещении колеса также перемещаются связанные с ним верхний 9 и нижний 10 (не показан) поперечные рычаги. При этом нижний рычаг 10 через шарнирно связанную с ним тягу 4 рычага 3 воздействует на рычаг 3, что приводит к повороту вала 1 с эксцентриком 2 вокруг своей оси вращения на определенный угол α (угол поворота эксцентрика 2).
Так как верхний рычаг 9 своим основанием шарнирно соединен с боковыми шейками 8 эксцентрика 2, центральные оси которых смещены относительно центральной оси вращения эксцентрика 1, то при вращении эксцентрика 2 происходит смещение основания верхнего рычага 9 (т.е. его концов). Это приводит к тому, что вращение (поворот) верхнего рычага 9 происходит не вокруг неподвижного центра вращения, как у обычной подвески, а он постоянно смещается наружу и вверх по окружности, тем самым, как бы увеличивая длину верхнего рычага 9.
Таким образом, благодаря смещению центра вращения верхнего рычага 9, задается нужная траектория перемещения внешней части верхнего рычага 9 и, соответственно, связанного с ним колеса.
Аналогичным образом работает компенсатор при шарнирной установке тяги 4 на верхнем рычаге 9 и связи нижнего рычага 10 с эксцентриком 2. В данном случае нижний рычаг 10 выполнен укороченным и происходит компенсация его длины за счет поворота вала 1 с эксцентриком 2 и смещения основания нижнего рычага 10 (наружу и вверх по окружности, увеличивая длину нижнего рычага 10).
Для обеспечения нужной траектории перемещения колеса используются вал 1 с эксцентриком 2, рычаг 3 и тяга 4 рычага 3, которые при перемещении поперечных рычагов 9, 10 (в зависимости от положения компенсатора) подвески снизу вверх также смещают основание соответствующего поперечного рычага (которое также, является центром вращения этого рычага) наружу и вверх по окружности, тем самым, как бы увеличивая длину соответствующего поперечного рычага. А при перемещении поперечных рычагов подвески сверху вниз возвращает основание соответствующего поперечного рычага назад, тем самым, как бы уменьшая длину соответствующего поперечного рычага. Благодаря смещению центра вращения соответствующего поперечного рычага и сохраняется нужная траектория перемещения колеса, сохраняется устойчивость автомобиля на криволинейных участках траектории его движения без образования развала на таких участках.
Требуемую траекторию перемещения колеса обеспечивает вал 1 с эксцентриком 2, с помощью которого задается нужная траектория перемещения соответствующего поперечного рычага и, соответственно, колеса. Вал 1 с эксцентриком 2 возможно использовать как на верхних поперечных рычагах подвески, так и на нижних. В зависимости от места его установки зависит и форма выполнения вала 1 с эксцентриком 2 и связанного с ним соответствующего поперечного рычага.
Используется компенсатор в конструкции подвески колеса автомобиля с целью компенсации возникающих при движении поперечных рычагов (верхний, нижний) подвески отклонений колеса от требуемой траектории перемещения и восстановления нарушенной из-за малой длины поперечных рычагов траектории перемещения колеса. Компенсация происходит за счет смещения основания (он же центр вращения) поперечных рычагов подвески наружу вверх по окружности и обратно (т.е. по дуге в сторону колеса). Таким образом, происходит своего рода изменение длины рычага в процессе работы подвески и задается нужная траектория перемещения колеса.
Благодаря использованию в подвеске компенсатора обеспечивается возможность выполнения поперечных рычагов 9 и 10 подвески сильно укороченными относительно друг друга. В результате обеспечивается компактное выполнение подвески, существенно уменьшаются общие габариты подвески, увеличивается полезное пространство (объем) моторного и багажного отделений, при этом существенно снижается неподрессоренная масса подвески и обеспечиваются необходимые параметры перемещения колеса относительно кузова или рамы автомобиля. Одновременно с этим повышается устойчивость автомобиля на криволинейных участках траектории его движения и исключается образование развала на таких криволинейных участках.