Подвеска транспортного средства с динамическим управлением наклоном колес и кузова в сторону поворота
VEHICLE SUSPENSION WITH DYNAMIC CONTROL OF WHEELS AND BODY INCLINATION TOWARDS TURNING

Описание изобретения подвеска транспортного средства с динамическим управлением наклоном колес и кузова в сторону поворота.
Область применения:
Подвеска транспортного средства с динамическим управлением наклоном колес и кузова в сторону поворота относится к независимым подвескам транспортных средств.
Уровень техники:
независимые подвески транспортных средств получили широкое распространение. Известно множество разновидностей по типу, например: схемы на поперечных, продольных рычагах, многорычажные, тип «качающаяся свеча» и их производные.
Все известные схемы по приложению усилия от упругого элемента делятся на две группы:
1. Передающие усилие от упругого элемента непосредственно на кузов транспортного средства.
2. Передающие усилие от упругого элемента на кузов транспортного средства через подвижный элемент.
Передача усилия от упругого элемента на кузов транспортного средства через подвижный элемент позволяет обеспечить прогрессивную характеристику усилия, оптимизировать положение упругих элементов относительно кузова, объединять упругие элементы в блоки, в том числе со стабилизаторами поперечной устойчивости, изменять наклон кузова и колес транспортного средства в случае приложения дополнительного усилия на подвижный элемент.
Известные аналоги представляющие схемы подвесок транспортных средств относятся к трициклам или средствам мотоциклетного типа. Наклон кузова и колес в них прямо пропорционален и момент, передаваемый на подвижный элемент прикладывается к продольной относительно кузова оси на которой расположен подвижный элемент. Источником момента является либо сам кузов, то есть его принудительный динамический наклон, либо рулевое управление через механическую или гидравлическую связь, и соответствует «мотоциклетной природе» динамических процессов данной группы транспортных средств.
В качестве прототипов известны:
US 4921263 B60G 21/007. 01.05.1990 г.
Наклонная машина.
US 4974863 B62D 9/02. 04.12.1990 г.
Устройство стабилизации для наклонного транспортного средства.
US 5040812 B60G 21/07 20.08.1991 г.
Наклоняемый автомобиль.
US 7591337 B60G 3/20 22.09.2009 г.
Транспортное средство включающее раму, рычаги, правое, левое колесо. Система наклонной подвески включает поперечную балку (подвижный элемент) левый, правый упругие элементы. Поперечная балка соединена с рамой и поворачивается вокруг продольной оси транспортного средства, с ней шарнирно соединены упругие элементы).
Патент РФ  2466033 B60G 3/14 10.11.2012 г.
Независимая подвеска легкового автомобиля содержащая стойки макферсона, стабилизатор, нижние рычаги перемещаемые тягой с гидравлическим приводом в поперечном направлении, с целью изменения угла наклона колес.
US 8602421 B2 B62D 9/02 10.12.2013 г.
Транспортное средство включающее раму с седлом и рулем, правую и левую подвески, упругие элементы крепящиеся нижними концами на цапфах колес верхними на подвижном элементе поворачивающимся за счет поворота руля, в сторону противоположную повороту. Момент рулевого управления прикладывается на ось подвижного элемента расположенную параллельно продольной оси транспортного средства.
US 9090281 B2 B62D 9/02 28.07.2015 г.
Транспортное средство включает кузов и колеса подвешенные на изогнутых рычагах, имеющих на концах в кузове зубчатые колеса связанные с зубчатым колесом в кузове. За счет движения рычагов в разные стороны происходит наклон кузова в сторону поворота.
US 9834271 B60G 9/00 05.12.2017 г.
Рычаги подвески вращающиеся вокруг одной и той же точки. Поворотная рама вращается вокруг той же точки. Блок управления – контролер управляющий наклоном колес согласно сигналам датчиков.
US 10023019 B2 B60G 17/00 17.07.2018 г.
Система подвески с балансирным механизмом и сервоприводами с компьютерным управлением.
US 10076939 B62D 9/04 18.09.2018 г. Система подвески включающая поперечную многорычажную подвеску с системой балансировки приводящей первый и второй поворотные кулаки.
US 10077091 B60G 7/02 18.09.2018 г.
US 10486747 B62D 21/183 26.11.2019 г.
Моторизованный автомобиль с поворотной кабиной сочетающей в себе черты автомобиля и мотоцикла. Транспортное средство содержащее раму имеющую три и более колес. Передний узел подвески и задний узел подвески, двигательную установку, кабину подвешенную на горизонтальной оси, проходящей выше центра тяжести автомобиля.
Наиболее близким аналогом по мнению заявителя является изобретение моторизованный автомобиль с поворотной кабиной US 10486747 B62D 21/183 26.11.2019 г.
Цель изобретения:
Целью изобретения является подвеска транспортного средства с динамическим управлением наклоном колес и кузова в сторону поворота было не разрушение известных и хорошо зарекомендовавших себя конструкций, а поиск пути внедрения в них узлов улучшающих их характеристики.
Для группы конструкций основанных на схемах с поперечными двойными рычагами, многорычажных схемах, схемах качающаяся свеча, «применительно к автомобильной природе» наклон продольной плоскости колес должен быть нулевым или слегка положительным в сторону поворота, наклон кузова может быть больше наклона плоскости колеса, но активных, экстремальных значений использующихся в мотоциклетных конструкциях не требуется.
Наклон плоскости колеса обуславливается оптимизацией положения точки контакта колеса, обеспечением выгодных условий работы беговой дорожки шин, выравнивании нагрузок на шины, наружного и внутреннего колес.
Наклон кузова должен быть положительным в сторону поворота, но не приводящих к резким изменениям основных параметров кинематической схемы.
В этом случае изменение наклона в сторону поворота прежде всего позволяет выровнять, перераспределить нагрузку между наружной и внутренней сторонами конструкции.
Подвеска транспортного средства с динамическим управлением наклоном колес и кузова в сторону поворота, состоящая из кузова 1 фиг.1 подвешенного на направляющих с упругими элементами 2 фиг.1 на независимом подрамнике 3 фиг.1, включающим независимую подвеску на поперечных, продольных рычагах 4 фиг.1, подвеску типа качающаяся свеча 5 фиг.1, отличается тем, что точки подвески кузова на подрамнике расположены таким образом, что центр крена кузова выше центра тяжести транспортного средства, а поперечное движение нижней полусферы кузова относительно подрамника в повороте передается через , скользящий своей средней качающийся рычаг 6 фиг.1 точкой по кулисе 7 фиг.1, расположенной в нижней части подрамника, посредством тяг 8 фиг.1 на подвижные элементы качалки 9 фиг.1 воспринимающие своими верхними точками усилие от упругих элементов 10 фиг.1 подвески.
Подвеска транспортного средства с динамическим управлением наклоном колес и кузова в сторону поворота при движении по прямой работает как классическая независимая подвеска. При повороте кузов 1 фиг.2 транспортного средства поворачивается динамическими силами относительно подрамника 3 фиг.2. Точки подвеса кузова 2 фиг.1 определяющие его центр крена относительно подрамника 3 фиг.2 и дороги задают разницу в динамически меняющимся взаимном положении нижней средней части кузова 1 фиг.2 и нижней средней части подрамника 3 фиг.2. При помощи качающегося рычага 6 фиг.2 закрепленного на нижней средней точке кузова 1 фиг.2 скользящего своей средней точкой по кулисе 7 фиг.2 в нижней средней точке подрамника 3 фиг.2 момент разницы движений подрамника 3 фиг.2 и кузова 1 фиг.2 передается через верхнюю точку качающегося рычага 6 фиг.2 и тяг 8 фиг.2 на подвижные элементы 9 фиг.2. Подвижные элементы 9 фиг.2 опускают точку приложения усилия от упругого элемента наружного (по отношению к повороту) колеса и поднимают точку приложения усилий от упругого элемента внутреннего колеса. В результате диагональ 1-2 увеличивается, а диагональ 3-4 уменьшается, что обуславливает наклон продольной плоскости колес и кузова в сторону поворота. Наклон колес в сторону поворота в диапазоне 2°-5° способствует повышению эффективности работы шин, так как максимальная нагрузка смещается на внутренний контур шины, что способствует более равномерной загрузке беговой дорожки и минимизации искривляющих усилий, увеличении ресурса шин, и как следствие повышении безопасности. Углы наклона продольной плоскости колес в сторону поворота в диапазоне 2°-5° давно опробованы и широко применяются в американских гоночных сериях НАСКАР, ИНДИКАР и доказали свою эффективность, но применяются по понятным причинам только в одну сторону.
Наклон кузова в сторону поворота более равномерно (гармонично) распределяет динамически возникающие нагрузки между наружной и внутренней (по отношению к повороту) сторонами транспортного средства, создает более комфортные (естественные) ощущения и физиологические реакции водителя и пассажиров, повышает безопасность транспортных средств. Рулевой механизм, в работе кинематической схемы подвески транспортного средства с динамическим управлением наклоном колес и кузова в сторону поворота, не принимает, никаких связей не имеет, задает направление движения транспортного средства, динамические реакции от которого кинематическая схема подвески преобразует в наклон колес и кузова.
В современных конструкциях момент движения кузова относительно подрамника возможно и рационально ввиду технологической проработанности передавать на точки восприятия усилий от упругих элементов независимых подвесок электро-механическим, гидравлическим, пневматическим способами. это может привести к уменьшению массы, повышению технологичности конструкций, основанных на использовании принципов изложенных выше.