УСТРОЙСТВО ПОДВЕСКИ КАБИНЫ ВОДИТЕЛЯ СО СТАБИЛИЗАЦИЕЙ ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВОКРУГ ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ
SUSPENSION DEVICE OF DRIVER'S CAB WITH STABILIZATION OF TRANSVERSE OSCILLATIONS AROUND LONGITUDINAL AXIS

Изобретение относится к устройству подвески для пружинящего и амортизирующего удары подвешивания кабины водителя безрельсового транспортного средства относительно шасси транспортного средства.
Соответствующие родовому понятию устройства подвески названного ранее типа применяются, например, но ни в коем случае не исключительно, в грузовых автомобилях, сельскохозяйственных транспортных средствах или большегрузных транспортных средствах. Так как в такого рода транспортных средствах вследствие значительного веса транспортного средства, а также вследствие больших неподрессоренных масс в ходовой части жесткости рессор или же амортизаторов рессорных/амортизирующих блоков ходовой части должны выбираться сравнительно высокими, то неровности дорожного полотна, а также колебания от мостов и трансмиссии, прежде всего, еще передаются в значительной части через подвеску моста на шасси. По этой причине необходимо с помощью подходящего устройства подвески еще раз устранить связь кабины водителя с шасси автомобиля.
Для того чтобы в соответствующих родовому понятию эластичных устройствах подвески для кабин водителя амортизировать или же ограничить нежелательную боковую качку кабины относительно шасси автомобиля, например при движении под наклоном и по кривой или в случае односторонних неровностей дорожного полотна, устройства подвески для кабин водителя обычно имеют устройство для стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси. Оно создает предпосылки для того, чтобы движения упругого хода кабины относительно шасси происходили по существу линейно, то есть, чтобы степени свободы движений между кабиной и шасси сокращались до, главным образом, вертикального движения упругого хода.
Из DE 102007052038 А1 известно устройство для гидравлической стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси кабины водителя, в котором полости цилиндров право- и левостороннего амортизаторов колебаний подвески кабины соединены между собой крест-накрест, чтобы таким образом благоприятствовать равнозначному упругому ходу право- и левосторонней подвески кабины и подавлять встречный упругий ход, то есть, другими словами, чтобы осуществлять стабилизацию поперечных колебаний вокруг продольной оси для кабины водителя.
Это известное устройство подвески является все же конструктивно сравнительно дорогостоящим и подвержено проблематике монтажного пространства, прежде всего потому, что оно расположено в передней области кабины водителя, где в распоряжении имеется сравнительно мало монтажного пространства для размещения составных частей и узлов устройства подвески. Это известное устройство подвески нуждается также в сравнительно большом количестве отдельных деталей или же узлов, что, как правило, связано с большими затратами на изготовление и монтаж. Кроме того, адаптация к различным классам транспортных средств и, следовательно, к характеристикам подпружинивания, амортизации или же поперечных колебаний вокруг продольной оси в известном устройстве подвески является сравнительно трудоемкой.
Из публикации US 7216925 В1 известно устройство подвески для пружинящего и амортизирующего подвешивания кабины водителя безрельсового транспортного средства относительно шасси транспортного средства, включающее в себя верхний поперечный мост, располагаемый в задней области подвески кабины водителя, нижний поперечный мост, располагаемый на шасси транспортного средства, рессорную/амортизаторную структуру, располагаемую между обоими поперечными мостами и соединенную с ними, и гидравлическую структуру, расположенную между обоими поперечными мостами, соединенную с ними и содержащую право- и левосторонние относительно направления движения гидравлические цилиндры с соответствующими надпоршневыми и подпоршневыми полостями.
Недостатком известного устройства является сложность его монтажа.
На этом фоне задачей настоящего изобретения является создание устройства подвески, которое позволило бы преодолеть имеющиеся в уровне техники ограничения. Прежде всего, устройство подвески должно быть образовано простым в отношении конструкции и монтажа на безрельсовом транспортном средстве, а также обходиться как можно меньшим количеством конструктивных элементов. Кроме того, устройство подвески должно быть таким, чтобы его можно было адаптировать для различных целей применения и классов транспортных средств с наименьшими затратами.
Данная задача решена за счет того, что надпоршневые и подпоршневые полости цилиндра право- и левосторонних гидравлических цилиндров соединены гидродинамически крест-накрест с образованием гидравлического устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси, гидравлические цилиндры расположены вертикально, между верхним и нижним поперечными мостами дополнительно расположено поперечное амортизирующее устройство, действующее по существу горизонтально, или тяга Панара для горизонтальной стабилизации, при этом устройство подвески выполнено в виде предварительно смонтированного модуля, соединяемого с соответствующими стыками на шасси и на кабине водителя.
Предпочтительные формы выполнения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Как указано выше, предлагаемое в изобретении устройство подвески служит для пружинящего и амортизирующего подвешивания кабины водителя безрельсового транспортного средства, прежде всего в грузовом автомобиле, относительно шасси транспортного средства.
Для этого устройство подвески содержит рессорную/амортизаторную структуру и гидравлическую структуру с право- и левосторонними относительно направления движения цилиндрами. Гидравлические цилиндры двойного действия содержат соответственно надпоршневые и подпоршневые полости цилиндров, причем надпоршневые и подпоршневые полости цилиндров лево- и правостороннего гидравлических цилиндров соединены между собой гидродинамически крест-накрест, вследствие чего образуется гидравлическое устройство стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси. Таким образом, соответственно надпоршневая полость цилиндра одного гидравлического цилиндра соединена с подпоршневой полостью цилиндра другого гидравлического цилиндра и наоборот. В задней области подвески кабины водителя расположен верхний поперечный мост, а на шасси автомобиля сопряженный с верхним поперечным мостом нижний поперечный мост. При этом рессорная/амортизаторная структура и гидравлическая структура расположены между обоими поперечными мостами и соединены с поперечными мостами.
Таким образом, устройство для гидравлической стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси теперь расположено на кабине водителя не спереди, а в задней области кабины водителя, где имеет место более высокая гибкость относительно имеющегося в распоряжении монтажного пространства и относительно расположения конструктивных элементов и узлов устройства подвески. Кроме того, в изобретении в задней области кабины водителя предусмотрены верхний и нижний поперечные мосты, между которыми расположены рессорная/амортизаторная структура и гидравлическая структура и, таким образом, также устройство для стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси.
Благодаря расположению устройства для стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси между верхним и нижним поперечными мостами, а также в задней области кабины водителя преимущественным образом все конструктивные элементы и узлы устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси могут быть объединены непосредственно в области верхнего и нижнего поперечного мостов и расположены между верхним и нижним поперечными мостами. Вследствие этого получается (благодаря поперечным мостам) не только повышенная жесткость устройства подвески или же устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси в задней области кабины водителя, но и защищенное расположение конструктивных элементов, прежде всего гидравлических узлов и гидравлических линий между лево- и правосторонним гидравлическими цилиндрами устройства подвески.
Решаются также имеющиеся в современном уровне техники проблемы с монтажным пространством в передней области кабины водителя, причем одновременно получаются преимущества в затратах вследствие возможной функциональной интеграции конструктивных элементов или же узлов устройства подвески в задней области кабины водителя. Кроме того, устройство подвески может быть выполнено, прежде всего вследствие расположения преимущественным образом всех конструктивных элементов и узлов на верхнем и нижнем поперечных мостах и между ними, в виде относительно легко заменяемого модуля, который опять же может иметь стандартные стыки для крепления к кабине водителя и шасси. При таком способе устройство подвески может быть без больших затрат на модифицирование, прежде всего в отношении гидравлических компонентов, адаптировано к различным группам или же классам транспортных средств.
Как указано выше, между верхним и нижним поперечными мостами расположено действующее по существу горизонтально поперечное амортизирующее устройство, или тяга Панара для горизонтальной стабилизации. С помощью горизонтально действующего поперечного амортизирующего устройства или тяги Панара можно заданным образом фиксировать или же контролировать степень свободы кабины водителя вдоль поперечного направления транспортного средства. Таким образом, прежде всего при применении тяги Панара получается конструктивно простое и надежное отображение стабилизации в поперечном направлении транспортного средства.
Изобретение реализуется независимо от того, какой тип имеет рессорная/амортизаторная структура устройства подвески. Так, например, рессорная/амортизаторная структура устройства подвески может содержать стальные рессоры. Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения рессорная/амортизаторная структура образована все же посредством лево- и правостороннего относительно транспортного средства пневматических рессорных элементов. При этом гидравлические цилиндры устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси преимущественным образом расположены внутри пневматических рессорных элементов.
Пневматические рессоры являются предпочтительными с учетом малого веса, а также с учетом возможности изменения их характеристики посредством простого изменения давления воздуха. В дополнение к этому гидравлические цилиндры устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси могут быть расположены внутри пневматических рессорных элементов, благодаря чему получается значительная экономия монтажного пространства, сокращение количества узлов, а также снижение массы в отношении всего устройства подвески.
Согласно другой предпочтительной форме выполнения изобретения рессорная/амортизаторная структура содержит единственное, расположенное между поперечными мостами, а также посредине в поперечном направлении транспортного средства рессорное устройство, преимущественным образом единственный пневматический рессорный элемент. При таком способе устройство подвески нуждается для задней области опоры кабины только в единственном рессорном устройстве, прежде всего в пневматической рессоре. При этом благодаря поперечным мостам все же не возникает никаких ограничений в отношении свойств рессор или жесткости задней опоры кабины. Таким образом, с данной формой выполнения связано дальнейшее сокращение количества отдельных деталей или же узлов, а также соответствующее снижение массы и затрат.
Другие особо предпочтительные формы выполнения изобретения предусматривают, что в гидродинамическом соединении крест-накрест между гидравлическими цилиндрами содержится по меньшей мере одно дроссельное устройство и/или по меньшей мере одно гидроаккумуляторное устройство. Благодаря дроссельному устройству, особенно в сочетании с гидроаккумуляторным устройством, гидравлическими цилиндрами и их проходящим крест-накрест гидродинамическим соединением, могут быть взяты на себя также функции амортизации для устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси или же для подвески кабины водителя. Это означает, что при определенных обстоятельствах могут отпасть дополнительные противоударные амортизаторы или же амортизаторы колебаний в задней области подвески кабины, так как их функции одновременно могут быть взяты на себя гидравлическими цилиндрами устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси.
Другая предпочтительная форма выполнения изобретения предусматривает, что гидродинамическая связь между гидравлическими цилиндрами содержит компоненты для активной регулировки гашения колебаний, как, например, управляемые дроссельные звенья, управляемые гидроаккумуляторы и/или насосы для изменения давления для гидроаккумулятора или же гидроаккумуляторов. Таким способом можно активно изменять в широких границах поведение и характеристику устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси, при необходимости даже в реальном времени во время режима движения безрельсового транспортного средства, в зависимости от параметров динамики движения, таких как скорости и ускорения.
Благодаря (при необходимости управляемым) гидроаккумуляторам и/или дроссельным звеньям устройство стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси или же устройство подвески в дополнение к этому является применяемым очень гибко и варьируемо в зависимости от вида требований. Это означает, что устройство подвески может быть применено в различных вариантах кабины водителя без необходимости того, чтобы коренным образом снова разрабатывать гидравлические элементы или снова определять их параметры. Напротив, в данном случае чаще всего требуется только адаптация давлений в системе или подбор типа гидроаккумулятора, чтобы адаптировать устройство подвески к другому варианту кабины водителя.
В дальнейшем изобретение разъясняется подробнее с помощью представляющих лишь примеры выполнения чертежей. При этом показано:
Фиг. 1 - форма выполнения устройства подвески согласно настоящему изобретению с гидравлической стабилизацией поперечных колебаний вокруг продольной оси,
Фиг. 2 схематическое изображение гидравлической стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси в устройстве подвески согласно фиг. 1,
Фиг. 3 - форма выполнения устройства подвески согласно настоящему изобретению с тягой Панара,
Фиг. 4 - форма выполнения устройства подвески согласно настоящему изобретению с интегрированными рессорными/амортизирующими элементами,
Фиг. 5 форма выполнения устройства подвески согласно настоящему изобретению с центральной пневматической рессорой.
На фиг. 1 показана форма выполнения устройства подвески согласно настоящему изобретению для монтажа между шасси 1 грузового автомобиля и кабиной водителя грузового автомобиля в виде сзади вдоль направления движения на заднюю часть (не изображенной) кабины водителя.
Распознается изображенное лишь фрагментарно шасси 1 грузового автомобиля, на котором смонтирован, прежде всего, нижний поперечный мост 2. В области задней части кабины водителя расположен и соединен с кабиной водителя смежный верхний поперечный мост 3.
Между верхним поперечным мостом 3 и нижним поперечным мостом 2 расположены конструктивные элементы или же функциональные узлы устройства подвески, вследствие чего в первую очередь получается модульная конструкция всего устройства подвески. Таким образом, устройство подвески может быть предварительно смонтировано в виде комплектного модуля, а затем его необходимо только соединить с соответственно подготовленными стыками на шасси 1 и на кабине водителя. Благодаря этому существенно облегчается образование вариантов и совместимость устройства подвески с самыми различными профилями требований или же типами транспортных средств.
В первую очередь, устройство подвески содержит два пневматических рессорных/амортизирующих устройства 4 и 5, каждое из которых расположено с наружной стороны между верхним поперечным мостом 3 и нижним поперечным мостом 2, а также шарнирно соединено с поперечными мостами 2, 3. При этом пневматические рессорные/амортизирующие устройства служат для пружинящего и амортизирующего подвешивания кабины водителя (с верхним поперечным мостом 3) к шасси 1. Для гашения колебаний между кабиной водителя и шасси 1 в поперечном направлении транспортного средства изображенное на фиг. 1 устройство подвески содержит помимо этого два поперечных амортизатора 8, которые своими соответствующими концами тоже соответственно соединены с нижним или же верхним поперечным мостом 2, 3.
В дополнение к этому между нижним и верхним поперечными мостами 2, 3 расположено устройство для гидравлической стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси, которое содержит два гидравлических цилиндра 7, 8. Гидравлические цилиндры 7, 8 имеют соответственно надпоршневые полости 9 цилиндра и подпоршневые полости цилиндра или же кольцевые камеры 10 (сравни с фиг. 2). При этом полости 9 цилиндра и кольцевые камеры 10 соединены гидродинамически между собой крест-накрест через напорные линии 11, 12.
Прежде всего, на фиг. 2 показано также, что каждая из обеих напорных линий 11, 12 соединена с гидроаккумулятором 13. Гидроаккумуляторы 13 требуются в первую очередь для того, чтобы при одинаково направленном упругом ходе обоих гидравлических цилиндров 7, 8 компенсировать различие вытесняемых объемов, вследствие поперечного сечения соответствующего поршневого штока 14, между полостью 9 цилиндра и кольцевой камерой 10.
В дополнение к этому гидроаккумуляторы 13 допускают ограниченные движения поперечных колебаний вокруг продольной оси между кабиной водителя (или же верхним поперечным мостом 3) и шасси 1 (или же нижним поперечным мостом 2). Такого рода движения поперечных колебаний вокруг продольной оси соответственно связаны со встречным упругим ходом обоих гидравлических цилиндров 7, 8. Без гидроаккумуляторов 13 любое движение поперечных колебаний вокруг продольной оси подавлялось бы, вследствие гидродинамического соединения крест-накрест между обоими гидравлическими цилиндрами 7, 8, жестко. Таким образом, гидроаккумуляторы 13 и их конструктивные данные соответствуют жесткости при кручении механического (выполненного в виде стержня, работающего на кручение) стабилизатора поперечных колебаний вокруг продольной оси.
При этом гидроаккумуляторы 13 все же не обязательно должны быть расположены на гидравлических линиях 11, 12. Вместо этого гидроаккумуляторы 13 могли бы быть присоединены также непосредственно к гидравлическим цилиндрам 7, 8.
Для компенсации различия вытесняемых объемов между полостью 9 цилиндра и кольцевой камерой 10 требуется по меньшей мере один гидроаккумулятор 13 на гидравлический контур или же на напорную линию 11, 12. Однако может быть предусмотрено также два гидроаккумулятора 13 на гидравлический контур или же напорную линию 11, 12 или больше, чтобы можно было реализовать возможно необходимое специальное распознавание боковых колебаний. Помимо этого посредством целевых изменений давлений в системе, например посредством изменения предварительного напряжения давления газа в гидроаккумуляторе, можно получить различные распознавания поперечных колебаний вокруг продольной оси или же различные жесткости поперечных колебаний вокруг продольной оси, не нуждаясь для этого, например, в замене конструктивных элементов.
Другой предпочтительный эффект гидроаккумуляторов 13 заключается в том, что возникающие при движении поперечных колебаний вокруг продольной оси изменения давления в соответствующих гидроаккумуляторах 13 имеют следствием прогрессивную характеристику устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси. В целом благодаря гидроаккумуляторам 13 получается повышенная гибкость в отношении простой адаптации устройства подвески или же устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси к соответствующей цели применения.
Помимо этого, в каждой из расположенных крест-накрест напорных линий 11, 12 в изображенном примере выполнения (сравни с фиг. 2) расположены дроссели 15. Дроссели 15 уменьшают поток жидкости в напорных линиях 11, 12, так что получается соответствующее амортизирующее действие в первую очередь в отношении движений поперечных колебаний вокруг продольной оси между верхним поперечным мостом 3 и нижним поперечным мостом 2.
Помимо этого, дроссели 15 могут быть, тем не менее, применены также для подавления линейных движений упругого хода кабины водителя относительно шасси 1, так же, как и для подавления движений продольной качки кабины водителя. Так как именно при линейных движениях упругого хода в напорных линиях 11, 12 создается сильный поток жидкости, дроссели 15 могут брать на себя эффективное подавление такого рода линейных движений упругого хода. Это может быть использовано, прежде всего, для того, чтобы отказаться от возможных дополнительных противоударных амортизаторов (которые в изображенном примере выполнения согласно фиг. 1 расположены внутри пневматических рессорных элементов 4, 5).
Другими словами, при таком способе становится возможной интеграция функции амортизатора колебаний в гидравлическое устройство стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси. Благодаря этому получается предпочтительная функциональная интеграция, причем могут отпасть ранее еще требовавшиеся противоударные амортизаторы. Пример устройства подвески такого типа представлен на фиг. 4. Там выявляется очень компактное по сравнению с фиг. 1 выполнение устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси, в котором гидравлические цилиндры 7, 8 были интегрированы в пневматические рессорные элементы 4, 5, причем одновременно отпадают ранее содержавшиеся в пневматических рессорных элементах 4, 5 противоударные амортизаторы.
Фиг. 3 показывает другую форму выполнения устройства подвески, в которой в отличие от формы выполнения согласно фиг. 1 горизонтальную стабилизацию между верхним поперечным мостом 3 и нижним поперечным мостом 2 берет на себя тяга 16 Панара. При таком способе могут отпасть еще требующиеся в примере выполнения согласно фиг. 1 поперечные амортизаторы 6. Тяга 16 Панара может при этом получить не только стабилизирующие функции, но также и функции амортизирования ударов и колебаний, для чего выбираются соответствующие амортизирующие удары и/или колебания эластомерные опоры для связывания тяги 16 Панара с нижним или же верхним поперечным мостом 2, 3.
С учетом горизонтальной стабилизации с помощью тяги 16 Панара форма выполнения согласно фиг. 4 соответствует форме выполнения согласно фиг. 3. По сравнению с формами выполнения согласно фиг. 1 и 3 в форме выполнения согласно фиг. 4 в дополнение к этому гидравлические цилиндры 7, 8 устройства стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси были перемещены во внутреннее пространство пневматических рессор 4, 5. Одновременно в форме выполнения согласно фиг. 4 отпадают отдельные противоударные амортизаторы или же амортизаторы колебаний, которые еще имеются в формах выполнения согласно фиг. 1 и 3 и расположены внутри пневматических рессор 4, 5.
В форме выполнения согласно фиг. 4 задачу еще имеющихся в формах выполнения согласно фиг. 1 и 3 вертикальных противоударных амортизаторов или же амортизаторов колебаний берут на себя тоже гидравлические цилиндры 7, 8, причем здесь одновременно каждый из них объединен в один узел соответственно с одной из пневматических рессор 4, 5. При таком способе получается упрощенный далее общий узел для устройства подвески с уменьшенным количеством конструктивных элементов, со сниженным весом и с соответственно сокращаемыми затратами.
Наконец, фиг. 5 показывает другую форму выполнения устройства подвески. Форма выполнения согласно фиг. 5 отличается от формы выполнения согласно фиг. 4 тем, что вместо обеих пневматических рессор 4, 5 предусмотрена лишь одна центральная, имеющая соответственно больший размер, пневматическая рессора 17, которая берет на себя функцию амортизирования ударов между кабиной водителя или же верхним поперечным мостом 3 и шасси 1 или же нижним поперечным мостом 2. Функцию стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси, так же как и функцию амортизирования колебаний (как в форме выполнения согласно фиг. 4) в форме выполнения согласно фиг. 5 снова берут на себя гидравлические цилиндры 7, 8 (во взаимодействии с напорными линиями 11, 12, гидроаккумулятором 13, а также в определенных случаях с дросселями 15).
Для создания воздействия боковых сил гидравлические цилиндры 7, 8 при необходимости могут быть расположены также под наклоном (относительно плоскости чертежа на фиг. 5). В этом случае создается (так же, как в форме выполнения согласно фиг. 5, однако без дополнительных горизонтальных амортизаторов 6), например, возможность реализации с помощью соответствующего активного управления гидравлической стабилизацией поперечных колебаний вокруг продольной оси, зависящего от скорости распознавания как в отношении жесткости поперечных колебаний вокруг продольной оси, так и в отношении опоры боковых сил.
Выявляется, что, прежде всего, устройство подвески согласно фиг. 5 обходится абсолютным минимумом конструктивных элементов или же узлов, которые к тому же большей частью берут на себя соответственно несколько функций. При таком способе можно представить, применяемое или же монтируемое модульно, устройство подвески со стабилизацией поперечных колебаний вокруг продольной оси, которое с малыми затратами на конструктивные элементы и с малым занимаемым монтажным пространством является легко адаптируемым к различным краевым условиям или же типам транспортных средств.
Перечень ссылочных обозначений
1 шасси
2 нижний поперечный мост
3 верхний поперечный мост
4, 5 рессорная/амортизаторная структура, пневматический рессорный элемент
6 поперечный амортизатор
7, 8 гидравлический цилиндр
9 полость цилиндра
10 полость цилиндра, кольцевая камера
11, 12 напорная линия
13 гидроаккумулятор
14 поршневой шток
15 дроссель
16 тяга Панара
17 пневматический рессорный элемент