ПОДВЕСКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
SUSPENSION OF TRANSPORT FACILITY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к подвеске транспортного средства, обеспечивающей при совершении хода возможность перемещения колеса вверх и вниз для смягчения воздействий, передаваемых от поверхности дороги, и поддержание устойчивости транспортного средства.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Среди подвесок транспортных средств известны подвеска на сдвоенных поперечных рычагах и многорычажная подвеска.
В сочетании с модификациями конструкции, соответствующими требованиям в различных областях применения, эти виды подвесок получили широкое распространение.
В качестве таких подвесок транспортных средств известны подвески, в которых демпфер поддерживается со стороны поворотного кулака, подвески, в которых усилие от стабилизатора прикладывается к нижнему рычагу, и подвески, в которых усилие от стабилизатора прикладывается к верхнему рычагу (раскрываемые, например, в выложенных заявках па патент Японии с номерами публикации 2006-143013, 2000-153705 и 2006-182174).
На фиг.8 представлена подвеска, раскрываемая в выложенной заявке на патент Японии с номером публикации 2006-143013.
В подвеске 230 демпфер (амортизатор) 231 поддерживается со стороны поворотного кулака, и на демпфере 231, который одновременно служит стойкой, находится точка 234 опоры стабилизатора 233.
На фиг.9 представлена подвеска, раскрываемая в выложенной заявке на патент Японии с номером публикации 2000-153705.
В подвеске 240 нижний конец стойки 242, снабженной демпфером (амортизатором) 241, выполнен в виде двухпальцевой вилки 243. Каждый из этих пальцев вилки 243 соединен с нижним рычагом (с нижней штангой) 244, а конец стабилизатора 245 со стороны колеса 246 соединен с нижним рычагом 244 через зазор между двумя пальцами вилки 243.
На фиг.10 представлена подвеска, раскрываемая в выложенной заявке на патент Японии с номером публикации 2006-182174.
Подвеска 250 имеет поворотный кулак 252 для поддержки колеса 251 с возможностью вращения, верхний рычаг 253 для соединения верхней части поворотного кулака 252 с кузовом транспортного средства с возможностью качательного движения, нижний рычаг 254 для соединения нижней части поворотного кулака 252 с кузовом транспортного средства с возможностью качательного движения, демпфер 255, проходящий между этим нижним рычагом 254 со стороны поворотного кулака 252 и кузовом транспортного средства, и стабилизатор 256, усилие от которого прикладывается к верхнему рычагу 253.
В системе подвески, в которой, как, например, показано на фиг.8, в качестве верхнего рычага используется А-образный рычаг, а демпфер, пружина которого располагается соосно с телом демпфера, установлен на поворотном кулаке, во многих случаях стабилизатор крепится к нижнему рычагу, как в подвеске, показанной на фиг.9, или стабилизатор крепится к верхнему рычагу, как в подвеске, показанной на фиг.10.
При креплении стабилизатора к нижнему рычагу в ряде случаев возникают трудности с передачей усилия от стабилизатора на поворотный кулак со стороны нижнего рычага, обусловленные необходимостью предотвращения взаимодействия с верхним рычагом, демпфером и т.п. При этом когда отношение между расстоянием от поворотного кулака со стороны нижнего рычага до точки приложения усилия от стабилизатора и расстоянием от точки приложения усилия от стабилизатора до нижнего рычага со стороны кузова транспортного средства определяется передаточным отношением рычажного механизма, то с увеличением расстояния от поворотного кулака со стороны нижнего рычага до точки приложения усилия от стабилизатора к нижнему рычагу передаточное отношение рычажного механизма уменьшается, и в ряде случаев это приводит к недостаточно эффективной работе стабилизатора. В частности, невозможным становится обеспечение удовлетворительной устойчивости и управляемости.
А при креплении стабилизатора к верхнему рычагу в ряде случаев для предотвращения взаимодействия с нижним рычагом, демпфером и т.п. точка приложения усилия должна быть смещена вперед или назад относительно оси колеса (центр колеса). Смещение же точки приложения усилия вперед или назад относительно оси колеса приводит к работе в режиме самопроизвольного вращения поворотного кулака и вызывает ненужное изменение сходимости. В частности, невозможным становится обеспечение удовлетворительной устойчивости и управляемости.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения заключается в создании подвески транспортного средства с возможностью достижения как неизменности угла схождения, так и оптимального изменения угла развала, а также с обеспечением удовлетворительной устойчивости и управляемости при повороте в системе подвески с демпфером, поддерживаемым со стороны поворотного кулака, и стабилизатором, усилие от которого прикладывается к нижнему рычагу или к верхнему рычагу.
Согласно одному объекту настоящего изобретения предлагается подвеска транспортного средства, которая содержит: поворотный кулак, предназначенный для крепления к нему колеса; верхний рычаг и нижний рычаг для поддержания поворотного кулака с возможностью качательного движения, где рычаги размещены между поворотным кулаком и кузовом транспортного средства; стабилизатор для обеспечения устойчивости кузова транспортного средства, где конец стабилизатора закреплен на поворотном кулаке для поддержания кузовом транспортного средства; и демпфер для смягчения ударов по кузову транспортного средства, где демпфер размещен между кузовом транспортного средства и поворотным кулаком; причем верхний рычаг, демпфер и стабилизатор соединены с поворотным кулаком в порядке их перечисления, если следовать с внешней от кузова транспортного средства стороны в направлении ширины последнего.
Таким образом, соединение верхнего рычага, демпфера и стабилизатора в порядке их перечисления, если следовать с внешней от кузова транспортного средства стороны в направлении ширины транспортного средства, позволяет активно использовать силу реакции стабилизатора в качестве момента в направлении развала и обеспечивать взаимодействие в направлении развала. За счет этого появляется возможность увеличения развала при противофазном ходе по сравнению с изменением развала при синфазном ходе. В результате, обеспечивается повышение устойчивости и управляемости при повороте (эквивалента СР) и повышается поворачиваемость транспортного средства. Используемый в данном документе термин "эквивалент СР" означает эквивалентность замены влияния на силу, возникающую в шине в поперечном направлении на поверхности соприкосновения шины с грунтом, коэффициентом сопротивления шины боковому уводу (СР).
В предпочтительном варианте верхний рычаг, демпфер и стабилизатор соединены с поворотным кулаком практически на одной и той же высоте в направлении высоты кузова вблизи оси колеса. Следовательно, появляется возможность подавления вращения поворотного кулака вокруг оси под действием силы реакции демпфера и силы реакции стабилизатора, а также уменьшения изменения угла схождения колеса. Кроме того, за счет задания положения точек приложения усилий от демпфера и стабилизатора вблизи воображаемой оси шкворня поворотного кулака появляется возможность уменьшения момента, создаваемого силой реакции демпфера и силой реакции стабилизатора относительно воображаемой оси шкворня поворотного кулака и прикладываемого к поворотному кулаку. Это обеспечивает возможность уменьшения изменения угла схождения колеса. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о возможности достижения как неизменности угла схождения, так и оптимального изменения угла развала при повороте, а также об обеспечении удовлетворительной устойчивости и управляемости.
В предпочтительном варианте верхний рычаг образован одним А-образным рычагом, размещенным выше центра колеса, а нижний рычаг образован тремя 1-образными рычагами, размещенными ниже центра колеса. Следовательно, появляется возможность создания конструкции рычагов для часто встречающейся многорычажной подвески. В результате обеспечивается возможность повышения степени свободы при проектировании подвески транспортного средства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вид в перспективе, демонстрирующий подвеску транспортного средства согласно настоящему изобретению с задней стороны;
Фиг.2 - вид подвески, представленной на фиг.1, сбоку;
Фиг.3 - вид подвески, представленной на фиг.1, сверху;
Фиг.4 - схематичный вид подвески транспортного средства, представленной на фиг.1, с передней стороны;
Фиг.5 - схематичный вид с верхней стороны, демонстрирующий местоположение участков поддержки/соединения поворотного кулака на подвеске, представленной на фиг.1;
Фиг.6 - схематичный вид сбоку, демонстрирующий местоположение участков поддержки/соединения поворотного кулака на подвеске, представленной на фиг.1;
Фиг.7 - схематичный вид спереди, демонстрирующий местоположение участков поддержки/соединения поворотного кулака на подвеске транспортного средства, представленной на фиг.1;
Фиг.8 - схематичный вид, демонстрирующий первую традиционную подвеску;
Фиг.9 - схематичный вид, демонстрирующий вторую традиционную подвеску; и
Фиг.10 - схематичный вид, демонстрирующий третью традиционную подвеску.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как показано на фиг.1-4, подвеска транспортного средства 10 представляет собой заднюю подвеску для правого заднего колеса (колеса транспортного средства) 12. Подвеска содержит поворотный кулак 13, к которому с возможностью свободного вращения крепится колесо 12, верхний рычаг 14, проходящий из внутренней части кузова транспортного средства наружу в направлении ширины транспортного средства и поддерживающий верхнюю часть поворотного кулака 13, нижний рычаг 15, проходящий из внутренней части кузова транспортного средства наружу в направлении ширины транспортного средства и поддерживающий нижнюю часть поворотного кулака 13, демпфер (амортизатор) 16, проходящий между кузовом транспортного средства и верхней частью поворотного кулака 13 и обеспечивающий смягчение ударов от колеса 12, а также стабилизатор 17, проходящий между кузовом транспортного средства и верхней частью поворотного кулака 13 и обеспечивающий устойчивость кузова транспортного средства.
Колесо 12 состоит из обода колеса (не показанного), который крепится на поворотном кулаке 13, и шины 19, которая крепится на ободе колеса.
Верхний рычаг 14 представляет собой практически А-образный рычаг, снабженный передним и задним шарнирами 21, 21 с резиновой втулкой, сформированными практически на нижних концах буквы А и соединенными с кузовом транспортного средства с возможностью качательного движения, шарниром 22 с резиновой втулкой, сформированным практически на вершине буквы А и соединенным с верхней частью поворотного кулака 13 с возможностью качательного движения, и вырезом 23, который сформирован практически в отверстии буквы А и через который проходит демпфер 16.
Передние и задние шарниры 21, 21 с резиновой втулкой крепятся к кузову транспортного средства с помощью болтов 24, 24.
В состав группы 15 нижних рычагов входят первый нижний рычаг (поперечный шток) 27, проходящий из кузова транспортного средства наружу в направлении ширины кузова транспортного средства на высоте оси 26 (центра колеса 12) к переднему краю поворотного кулака 13, второй нижний рычаг (поперечный шток) 28, проходящий из кузова транспортного средства наружу в направлении ширины кузова транспортного средства на высоте ниже оси 26 вблизи центра поворотного кулака 13, и третий нижний рычаг (поперечный шток) 29, проходящий из кузова транспортного средства наружу в направлении ширины кузова транспортного средства на высоте ниже высоты оси к заднему краю поворотного кулака 13.
Нижние рычаги 27-29 с первого по третий представляют собой практически I-образные рычаги, присоединенные путем сварки и размещенные, если следовать со стороны передка кузова транспортного средства в направлении его задка, в порядке их перечисления: первый нижний рычаг 27, второй нижний рычаг 28 и третий нижний рычаг 29. Кроме того, нижние рычаги 27-29 с первого по третий проходят в направлении влево-вправо (по ширине транспортного средства).
Первый нижний рычаг (рычаг) 27 образован I-образным телом (штоком) 31 рычага, кольцеобразным участком 33 со стороны кузова транспортного средства, присоединенным путем сварки к одному концу тела рычага и поддерживаемым со стороны кузова транспортного средства посредством первой резиновой втулки (посредством шарнира с резиновой втулкой) 32, и кольцеобразным участком 35 со стороны поворотного кулака, присоединенным путем сварки к другому концу тела рычага и поддерживаемым со стороны поворотного кулака посредством второй резиновой втулки (посредством шарнира с резиновой втулкой) 34.
В частности, первый нижний рычаг 27 имеет на одном конце тела 31 рычага приваренный конструкционный элемент 36, а на другом конце тела 31 рычага - приваренный конструкционный элемент 37. Кроме того, нижний рычаг 27 соединен с передней стороной поворотного кулака 13.
Первая резиновая втулка 32 крепится к кузову транспортного средства с помощью болта 38, а вторая резиновая втулка 34 крепится к поворотному кулаку 13 с помощью болта 39.
Осевые линии первой и второй резиновых втулок 32, 34, если смотреть в направлении оси тела 31 рычага, наклонены под определенным углом одна к другой. В предпочтительном варианте угол наклона между этими осевыми линиями составляет 5-20°.
Второй нижний рычаг 28 образован штоком 41, кольцеобразным участком 43 со стороны кузова транспортного средства, присоединенным путем сварки к одному концу штока 41 и поддерживаемым со стороны кузова транспортного средства посредством шарнира 42 с резиновой втулкой, и соединительным участком 45 со стороны поворотного кулака, присоединенным путем сварки к другому концу штока 41 и поддерживаемым со стороны поворотного кулака 13 посредством шарнира 44 с резиновой втулкой.
В частности, второй нижний рычаг 28 имеет на одном конце штока 41 приваренный конструкционный элемент 46, а на другом конце штока 41 - приваренный конструкционный элемент 47.
Шарнир 42 с резиновой втулкой крепится к кузову транспортного средства с помощью болта 48, а соединительный участок 45 со стороны поворотного кулака крепится к поворотному кулаку 13 с помощью болта 49.
Третий нижний рычаг 29 образован штоком 51, кольцеобразным участком 53 со стороны кузова транспортного средства, присоединенным путем сварки к одному концу штока 51 и поддерживаемым со стороны кузова транспортного средства посредством шарнира 52 с резиновой втулкой, и соединительным участком 55 со стороны поворотного кулака, присоединенным путем сварки к другому концу штока 51 и поддерживаемым со стороны поворотного кулака 13 посредством шарнира 54 с резиновой втулкой.
В частности, третий нижний рычаг 29 имеет на одном конце штока 51 приваренный конструкционный элемент 56, а на другом конце штока 51 - приваренный конструкционный элемент 57.
Шарнир 52 с резиновой втулкой крепится к кузову транспортного средства с помощью болта 58, а соединительный участок 55 со стороны поворотного кулака крепится к поворотному кулаку 13 с помощью болта 59.
Как показано на фиг.4, приваренные конструкционные элементы 37, 47, 57 нижних рычагов 27-29 с первого по третий со стороны поворотного кулака 13 размещены в границах шины 19.
Демпфер 16 образован цилиндрической пружиной 61, предназначенной для поглощения ударов от шины 19 (для смягчения ударов по корпусу транспортного средства), и телом 62 демпфера, проходящим между кузовом транспортного средства и поворотным кулаком 13 и обеспечивающим затухание перемещения цилиндрической пружины 61. Цилиндрическая пружина 61 размещается в коаксиальном положении на внешней окружности тела 62 демпфера.
Поворотный кулак 13 имеет участок 71 крепления колеса, предназначенный для крепления обода колеса (не показанного), участок 72 поддержки со стороны верхнего рычага, сформированный над осью 26 и предназначенный для поддержки со стороны верхнего рычага 14, участок 73 поддержки со стороны первого нижнего рычага, сформированный перед осью 26 и предназначенный для поддержки со стороны первого нижнего рычага 27, участок 74 поддержки со стороны второго нижнего рычага, сформированный под осью 26 и предназначенный для поддержки со стороны второго нижнего рычага 28, участок 75 поддержки со стороны третьего нижнего рычага, сформированный под осью 26 и предназначенный для поддержки со стороны третьего нижнего рычага 29, участок 76 соединения с демпфером, сформированный над осью 26 и предназначенный для соединения с демпфером 16, и участок 77 соединения со стабилизатором, сформированный над осью 26 и предназначенный для соединения со стабилизатором 17.
Участок 71 крепления колеса снабжен большим числом болтов 79, предназначенных для закрепления обода колеса с помощью гаек.
Как показано на фиг.4, участок 72 поддержки со стороны верхнего рычага, участок 76 соединения с демпфером и участок 77 соединения со стабилизатором размещены в порядке их перечисления, если следовать с наружной от кузова транспортного средства стороны в направлении ширины транспортного средства. В частности, с поворотным кулаком 13 в порядке их перечисления, если следовать с внешней от кузова транспортного средства стороны в направлении ширины транспортного средства, соединены верхний рычаг 14, демпфер 16 и стабилизатор 17.
Кроме того, как показано на фиг.4, участок 72 поддержки со стороны верхнего рычага, участок 76 соединения с демпфером и участок 77 соединения со стабилизатором размещены вблизи оси 26. В частности, как показано на этой фигуре, верхний рычаг 14, демпфер 16 и стабилизатор 17 соединены с поворотным кулаком 13 практически на одной и той же высоте в направлении высоты кузова транспортного средства вблизи оси 26 колеса 12.
Стабилизатор 17 представляет собой элемент, размещенный между левым и правым задними колесами 12 (левое заднее колесо не показано). Например, в случае синфазного перемещения левого и правого задних колес 12 вверх и вниз стабилизатор не работает как пружина, а при противофазном перемещении левого и правого задних колес 12 (например, в случае бокового крена кузова транспортного средства при движении по криволинейной или т.п. траектории) возникает скручивание прутка вблизи центра, и за счет жесткости на скручивание ограничивается перемещение колеса, стремящегося подпрыгнуть вверх. В результате обеспечивается уменьшение наклона кузова транспортного средства, и кузов транспортного средства становится более устойчивым.
Как показано на фиг.5 и 7, участок 72 поддержки со стороны верхнего рычага, участок 76 соединения с демпфером и участок 77 соединения со стабилизатором размещены на поворотном кулаке 13 в порядке их перечисления, если следовать с внешней от кузова транспортного средства стороны в направлении ширины транспортного средства. В частности, с поворотным кулаком 13 в порядке их перечисления, если следовать с внешней от кузова транспортного средства стороны в направлении ширины транспортного средства, соединены верхний рычаг 14, демпфер 16 и стабилизатор 17.
В частности, подвеска транспортного средства 10 согласно рассматриваемому примеру осуществления состоит из поворотного кулака 13, к которому крепится колесо 12; верхний рычаг 14 и нижние рычаги 27-29 для поддержки поворотного кулака 13 с возможностью качательного движения; стабилизатор 17 для обеспечения устойчивости кузова транспортного средства; и демпфер 16 для смягчения ударов по кузову транспортного средства. Демпфер 16 имеет конструкцию, при которой тело 62 демпфера и пружина 61 размещены коаксиально.
Верхний рычаг 14, демпфер 16 и стабилизатор 17 соединены с поворотным кулаком 13 в порядке их перечисления, если следовать с внешней от кузова транспортного средства стороны в направлении ширины транспортного средства, что обеспечивает активное использование силы реакции стабилизатора 17 в качестве момента в направлении развала и взаимодействие в направлении развала. За счет этого появляется возможность увеличения развала при противофазном ходе по сравнению с изменением развала при синфазном ходе. В результате обеспечивается повышение устойчивости и управляемости при повороте, и повышается поворачиваемость транспортного средства.
Кроме того, как показано на фиг.6, участок 72 поддержки со стороны верхнего рычага, участок 76 соединения с демпфером и участок 77 соединения со стабилизатором размещены вблизи оси 26. В частности, как показано на этой фигуре, верхний рычаг 14, демпфер 16 и стабилизатор 17 соединены с поворотным кулаком 13 практически на одной и той же высоте в направлении высоты кузова транспортного средства вблизи оси 26 колеса 12.
В частности, в подвеске 10 согласно рассматриваемому примеру осуществления соединение верхнего рычага 14, демпфера 16 и стабилизатора 17 с поворотным кулаком 13 практически на одной и той же высоте в направлении высоты кузова транспортного средства вблизи оси 26 колеса 12 позволяет обеспечить подавление вращения поворотного кулака 13 вокруг оси 26 под действием силы реакции демпфера 16 и силы реакции стабилизатора 17, а также уменьшение изменения угла схождения колеса.
За счет задания положения точек приложения усилий от демпфера 16 и стабилизатора 17 вблизи воображаемой оси С3 шкворня поворотного кулака появляется возможность уменьшения момента, создаваемого силой реакции демпфера 16 и силой реакции стабилизатора 17 относительно воображаемой оси С3 шкворня поворотного кулака и прикладываемого к поворотному кулаку 13. В результате обеспечивается возможность уменьшения изменения угла схождения колеса 12.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о возможности достижения как неизменности угла схождения, так и оптимального изменения угла развала при повороте, а также об обеспечении удовлетворительной устойчивости и управляемости.
В подвеске 10 согласно рассматриваемому примеру осуществления формирование верхнего рычага 14 в виде одного А-образного рычага, размещающегося выше центра колеса 12, и формирование нижних рычагов 27-29 в виде трех I-образных рычагов, размещающихся ниже центра колеса 12, позволяет создать конструкцию рычагов для часто встречающейся многорычажной подвески. В результате обеспечивается возможность повышения степени свободы при проектировании подвески 10.
Как показано на фиг.4, подвеска 10 согласно настоящему изобретению представляет собой подвеску для правого заднего колеса 12. Однако настоящее изобретение не ограничивается одним этим вариантом и может быть также использовано применительно к подвеске для левого заднего колеса или левого переднего колеса.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Подвеска транспортного средства согласно настоящему изобретению применима, в частности, в седане, в автомобиле с кузовом "универсал" или в другом легковом автомобиле.