УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ АВТОМОБИЛЯ ПРОТИВ ДВИЖЕНИЯ С КРЕНОМ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройству для стабилизации автомобиля при движении с креном с помощью U-образного торсиона, удлиненное основание которого расположено на раме автомобиля, а концы соединены при помощи одной соединительной штанги с правым или левым направляющим элементом колеса соответственно.
Уровень техники
Подобные устройства и способы известны из публикаций патентных заявок DE 102006057891 A1 и DE 102009037084 A1. В этих документах раскрыто использование одного или нескольких демпферов вращения, встроенных в торсионы для компенсации движения крена кузова автомобиля.
Подобное устройство и подобный способ обеспечения поперечной устойчивости также известны из публикации патента DE 4293010 B4 от 14.12.2006, и может быть выбрано в качестве ближайшего аналога полезной модели. Одна из двух соединительных штанг описываемого в патенте стабилизатора выполнена в виде цилиндра с поршнем, однако этот цилиндр с поршнем предназначен не для амортизации колебаний, а для регулировки поперечной устойчивости подвески.
Автомобильный стабилизатор, который также называют поперечным стабилизатором или стабилизатором поперечной устойчивости, содержит обычно U-образный торсион, удлиненное основание которого соединено с рамой колеса параллельно оси колеса, а его концы соединены с правым или левым направляющим элементом подвески правого или левого колеса. В данном случае стабилизатор соединяет противоположные колеса таким образом, чтобы при увеличении нагрузки на одно колесо противоположное колесо также подвергалось определенной нагрузке, чтобы противодействовать крену кузова во время движения при повороте.
Абсорбер вибраций (демпфер) представляет собой такой виброгаситель, который, в отличие от обычных виброгасителей, не закреплен между двумя объектами, а только на одном, и который за счет колеблющейся массы гасит колебания только определенных частот, в то время как обычные виброгасители работают более или менее независимо от частоты колебаний.
Традиционно абсорберы вибраций используют для улучшения ходовых качеств автомобиля. Его крепят к раме автомобиля и регулируют таким образом, чтобы при заранее заданной частоте он также начинал колебаться, противодействуя резонансным вибрациям автомобиля.
В частности, в легковых автомобилях абсорберы вибраций используют, в том числе, и для повышения комфорта при поездке за счет снижения шума и вибраций автомобиля. Такие воздействия обозначают как NVH («noise, vibration, harshness» - шум, вибрации, жесткость).
Для снижения резонансных колебаний, вызванных дорожным покрытием или состоянием колеса с шиной, можно соединить абсорбер вибраций непосредственно с поворотным кулаком, как известно из публикации патента DE 10232438 B4. В публикациях патентных заявок DE 102011018751 A и DE 102011112714 A1 предлагаются также устройства, в которых абсорбер вибраций крепят к амортизационной стойке, что позволяет уменьшить занимаемое место и исключить потребность в изменении остальной части подвески.
В общем случае тот тип устройств, к которым относится полезная модель, не позволяет снизить показатели NVH, поскольку колебания NVH, происходящие от направляющих элементов с характерной частотой колебаний, например, 10 или 100 Гц, не доходят до демпфера вращения, рассеиваясь при прохождении через относительно длинный вращательно-упругий торсион. Это происходит потому, что цилиндр с поршнем, служащий для регулировки поперечной устойчивости подвески, не предназначен для гашения колебаний и в любом случае не может действовать при выборочных частотах, как это реализовано в абсорбере вибраций.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности снижения показателей NVH, упрощение конструкции стабилизатора поперечной устойчивости, а также снижение требований к пространственному размещению.
Данная задача решается за счет использования устройства для стабилизации автомобиля против движения с креном, которое включает в себя U-образный торсион, удлиненное основание которого соединено с рамой автомобиля, а каждый конец соединен с правым или левым направляющим элементом колеса при помощи одной соединительной штанги. При этом каждая соединительная штанга имеет абсорбер вибраций для снижения показателей NVH, выполненный с возможностью противодействовать колебаниям соединительной штанги или соединенного с ней направляющего элемента колеса только в одном или нескольких заранее заданных диапазонах частот.
Соединительная штанга стабилизатора образует с абсорбером вибраций единый компонент, который можно легко изготовить в различных исполнениях, которые могут отличаться друг от друга, например, диапазонами частот колебания, весом и/или принципом работы, и которые легко монтировать и/или заменять, что позволяет оснастить большое количество различных автомобилей соответствующими устройствами для снижения показателей NVH без внесения изменений в сложные конструктивные блоки.
Указанное устройство вместе с направляющими элементами может являться компонентом подвески колес МакФерсон, предпочтительно, передней подвески МакФерсон. При этом для правой и левой подвески может быть предусмотрена соответствующая соединительная штанга с абсорбером вибраций.
Абсорберы вибраций могут быть выполнены в виде пассивных абсорберов вибраций. При этом каждый абсорбер вибраций может иметь колеблющуюся массу в виде вытянутого эластичного выступа или ребра, продольная кромка которого прикреплена к соответствующей соединительной штанге. В другом варианте каждый абсорбер вибраций может иметь колеблющуюся массу в виде одной или нескольких продолговатых колодок, которые присоединены к соответствующей соединительной штанге с помощью эластичных элементов.
Каждый абсорбер вибраций может быть также выполнен в виде активного включаемого абсорбера вибраций и при необходимости включаться/выключаться, причем колеблющаяся масса может быть соединена с соответствующей соединительной штангой посредством электрического исполнительного механизма. Исполнительные механизмы могут представлять собой электромагнитные исполнительные механизмы или пьезоэлектрические исполнительные механизмы.
В качестве альтернативы можно также использовать и другие способы для гашения колебаний.
Абсорберы вибраций на соединительных штангах стабилизатора можно особенно легко изготовить, монтировать и разместить. В частности, не требуются никакие изменения подвески, не нужно даже изменять саму соединительную штангу, так как демпфер можно прикрепить к ней зажимами или с помощью сварки. Однако даже если соединительная штанга специально приспособлена для крепления к абсорберу вибраций, такая конструкция будет намного проще и предпочтительнее с точки зрения веса по сравнению с изготовлением специального поворотного кулака или амортизационной стойки или их модификацией.
Кроме того, в области соединительных штанг стабилизатора, как правило, имеется достаточно свободного пространства, чтобы абсорбер вибраций не создавал помех, в то время как в известных устройствах для снижения показателей NVH приходится идти на компромисс, например, выбирать между функциональностью абсорбера вибраций и функциональностью несущего этот абсорбер компонента.
Краткое описание чертежей
Ниже приведены примеры вариантов осуществления полезной модели со ссылкой на сопроводительные чертежи. На фигурах изображено следующее:
Фиг. 1. - вид сбоку соединительной штанги с эластичным выступом или ребром, используемым в качестве пассивного абсорбера вибраций.
Фиг. 2 - вид сбоку соединительной штанги с двумя прикрепленными к ней эластичными колодками, используемыми в качестве пассивного абсорбера вибраций.
Фиг. 3 - вид сбоку соединительной штанги с массой, приводимой в движение электромагнитом (схематически показано в разрезе), используемой в качестве абсорбера вибраций.
Фиг. 4 - вид сбоку соединительной штанги с массой, приводимой в движение за счет пьезоэлектрического эффекта (схематически показано в разрезе), используемой в качестве демпфера.
Осуществление полезной модели
На Фиг. 1-4 показана одна из двух удлиненных соединительных штанг стандартного стабилизатора для правой и левой подвески колес, содержащего U-образный торсион, удлиненное основание которого соединено с рамой автомобиля параллельно колесной оси, а его концы соединены с правым или левым направляющим элементом колеса при помощи соединительных штанг. На концах каждой соединительной штанги предусмотрены болты с резьбой для соединения с подвеской или торсионом, и содержит на своем стволе абсорбер вибраций, как описано ниже.
Соединительная штанга 10 с Фиг. 1 имеет продольный шлиц, проходящий по всей длине, и в котором закреплен удлиненный резиновый выступ или ребро 11, выполняющий роль демпфера. Шлиц соединительной штанги 10 можно, например, получить путем изготовлении ствола соединительной штанги 10 из U-образного профиля. Выступ или ребро 11 также может быть выполнен из более жесткого материала, чем резина, например, из пружинящего стального листа. Выступ или ребро 11 также может быть единым целым с соединительной штангой 10, за сет выполнения одного края ствола соединительной штанги 10 удлиненным и, в тоже время, зауженным, чтобы сформировать достаточно тонкое колеблющееся ушко.
На соединительной штанге 20, показанной на Фиг.2, с помощью резиновых элементов 22 закреплены две удлиненных колодки 21, образующие абсорбирующие массы. В этом случае соединительная штанга 20 расположена точно между обеими колодками 21, однако колодки 21 не должны быть расположены вокруг соединительной штанги 20 осесимметрично, они могут отстоять друг от друга относительно продольной оси соединительной штанги 20 на угол менее 180° и/или располагаться на соединительной штанге 20 на различной высоте, также они не должны быть одинаковыми, например, они могут иметь разный вес. Также можно предусмотреть только одну колодку 21 или больше двух колодок 21. Это создает много возможностей для регулировки одного или нескольких заранее заданных диапазонов частот колебаний, в которых работают абсорберы вибраций, образуемые колодками 21 и резиновыми элементами 22.
Соединительная штанга 30, показанная на Фиг. 30, частично окружена корпусом 31, в котором расположена катушка 32. В корпусе 31 располагается кольцевой магнит 33, который окружает соединительную штангу 30 и может перемещаться вдоль нее, при этом магнит установлен в центральное положение с помощью пружин 34 и 35. Кольцевой магнит 33 образует абсорбирующую массу и при прохождении электрического тока через катушку 32 может перемещаться вверх или вниз в направлении, противоположном направлению действия силы пружины, как показано двойной стрелкой. В качестве альтернативы абсорбер вибраций, образуемый корпусом 31, катушкой 32 и магнитом 33, можно также прикрепить на боковой стороне соединительной штанги 30.
На соединительной штанге 40, показанной на Фиг. 4, закреплено несколько стержнеобразных или один кольцеобразный пьезоэлектрический исполнительный механизм 41, который при подаче электрического тока может перемещать абсорбирующую массу 42, расположенную вокруг соединительной штанги 40 и представляющую собой полый цилиндр, вверх или вниз относительно соединительной штанги 40, как показано двойной стрелкой.
Электрический ток или напряжение для управления абсорберы вибраций с Фиг. 3 и 4 можно получить за счет отслеживания движений соединительной штанги или соединенных с ней направляющих элементов. Ток или напряжение получают на основании измеренных значений, при которых абсорбирующие массы перемещаются в сторону, противоположную направлению действия силы натяжения пружины, для гашения или компенсации колебаний.