Передняя управляемая ось транспортного средства

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к малотоннажным транспортным средствам многоцелевого назначения, обладающих повышенной маневренностью и предназначенных для междугородних и межрайонных грузопассажирских перевозок на дорогах общего назначения, а также для эксплуатации в условиях плотной городской застройки.
Широкая номенклатура выпускаемых грузовых автомобилей требует применения такой же широкой номенклатуры передних осей, геометрия которых зависит от величин, действующих на неё нагрузок.
Известна конструкция оси переднего моста автомобиля ГАЗ 33104 «Валдай», котораясостоит из балки передней оси двутаврового поперечного сечения, постоянного по длине балки, на которую установлены поворотные кулаки (левый и правый). Балка передней оси имеет площадки крепления рессор подвески. На цапфы поворотных кулаков на подшипниках качения установлены ступицы колес, на которых установлены диски тормозных механизмов (адрес в сети интернет https://avtoremtech.ru/valdai_mosti.html).
К недостаткам данной конструкции оси переднего моста можно отнести большую массу, большие нагрузки на подвеску и больший радиус поворота автомобиля.
Также известна передняя управляемая ось транспортного средства, содержащая поперечную балку двутаврового сечения и переменным профилем по длине, на прямой части которой перед прогибом имеются расширения в виде площадок для крепления на них рессор, поворотные кулаки с фланцами для крепления тормозных механизмов, которые установлены по обе стороны оси, колесно-ступичные узлы со ступицами, которые закреплены на поворотных кулаках, шкворневые узлы, которые содержат шкворни, закрепленные в поперечной балке, рулевую трапецию, выполненную в виде двух продольных рычагов с наконечниками, связанных посредством поперечной тяги, крепление продольных рычагов к поворотным кулакам выполнено при помощи шпильки с гайкой и конической разрезной пружинной втулки, при этом подшипники колесно-ступичных узлов выполнены сдвоенными, имеют уплотнения с двух сторон и размещены в едином корпусе, причем упомянутые подшипники зафиксированы с одной стороны гайкой и закрыты крышкой, а с другой - упираются в буртик ступицы, шкворни выполнены коническими, и зафиксированы в поперечной балке по конической поверхности при помощи распорной втулки, болтов и шайб, кроме того шкворни установлены под поперечным наклоном, а сверху на шкворневые узлы закреплена крышка при помощи болтового соединения (см. патент RU № 185164, МПК B60B 35/00, B60G 9/02, B62D 7/06, опубл. 22.11.2018).
Известна передняя управляемая ось транспортного средства, содержащая балку двутаврового сечения, на прямой части которой, перед прогибом, имеются расширения в виде площадки для крепления на ней рессор, колесно-ступичные узлы, закрепленные на поворотных кулаках, шкворни, закрепленные в балке, рулевую трапецию в виде двух продольных рычагов с наконечниками, связанных посредством поперечной тяги, тормозной механизм, при этом балка выполнена с различным профилем по длине: на обоих концах верхняя полка шире нижней на 26-29%, в средней части нижняя полка шире верхней на 5-6%, расширения в виде площадки для крепления на ней рессор выполнены на 10-15 мм шире, а продольные рычаги рулевой трапеции выполнены с прогибом вниз в плоскости тормозного диска и с наклоном в сторону балки в верхней части (см. патент RU № 175381, МПК B60B 35/00, B62D 9/00, B62D 17/00 , опубл. 01.12.2017).
К недостаткам конструкций данных мостов можно отнести отсутствие унификации деталей и узлов, что приводит к увеличению стоимости конструкции.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является балка жесткого моста, в частности, грузового автомобиля или автобуса с литым или кованым телом балки моста, которое усилено с помощью углового профиля, при этом угловой профиль прилегает, по меньшей мере, к двум сторонам тела балки моста (см. патент RU 2415760, МПК B60G 1/02, B60B 35/04, опубл. 10.04.2011).
Недостатки этой конструкции заключаются в высокой материалоемкости, приводящей к повышению себестоимости.
С помощью углового профиля согласно известному изобретению, возможно усилить нормированную переднюю балку жесткого моста в соответствии с предназначенным для нее типом транспортного средства, так что нормированное тело балки моста является одинаково применимым как для легкого, спроектированного для уличного движения транспортного средства, так и для обладающего приводом всех колес тяжелого грузового автомобиля, спроектированного для использования в трудной местности. Изобретение можно предпочтительным образом применять независимо от вида изготовления балки моста, например, на литых или кованых телах балки моста. Другим вариантом изменения жёсткости балки переднего моста, согласно тому же изобретению, является применение двутаврового профиля. Тем самым достигается унификация изделия для использования в модульной системе монтажа транспортного средства.
Однако, следует отметить, что нагрузки, действующие на мосты (оси) транспортного средства не равномерно распределяются по их длине, в связи с чем применение усилителя с угловым или двутавровым профилем приводит к применению избыточной величины усиления в местах установки цапф поворотных кулаков, как это описано в работах С.Я. Марголиса [Марголис С.Я. Мосты автомобилей и автопоездов. М.: Машиностроение, 1983. - 160 с.] и Х.А. Фасхиева, П.Д. Павленко [Фасхиев Х.А., Павленко П.Д. Нагруженность несущих деталей переднего управляемого моста полноприводного автомобиля // Грузовик. -2016.-№9. - с. 8-14].
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является снижение материалоемкости конструкции с целью снижения себестоимости изготовления передней управляемой оси транспортного средства.
Для решения поставленной задачи в передней управляемой оси транспортного средства, содержащей балку двутаврового поперечного сечения, на продольной стороне которой закреплен усилитель, выполненный в виде углового профиля и прилегающий к двум сторонам балки, балка выполнена с постоянным профилем по длине, а усилитель имеет переменную высоту поперечного сечения по длине углового профиля.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что балка передней управляемой оси выполнена с постоянным профилем по длине, а усилитель имеет переменную высоту поперечного сечения по длине углового профиля, позволяет сократить материалоемкость (металлоемкость) конструкции, тем самым обеспечивая снижение себестоимости изготовления передней управляемой оси транспортного средства.
В результате поиска, проведенного по патентной и другой научно-технической литературе, аналога, совпадающего с заявляемым техническим решением по всей совокупности существенных признаков, обнаружено не было.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид передней управляемой оси транспортного средства.
Передняя управляемая ось транспортного средства содержит балку 1 двутаврового поперечного сечения, с установленными на нее поворотными кулаками 2 (левый и правый), ступичными узлами 3 с тормозными дисками 4.
Балка 1 передней оси двутаврового поперечного сечения с постоянным профилем по длине изготовлена методом литья или ковки. На верхней поверхности балки 1 выполнены площадки 5 крепления рессор подвески. Такая конструкция балки 1 является универсальной и обеспечивает оптимальную металлоемкость и жесткость конструкции передней управляемой оси, применяемой для малотоннажных грузовых автомобилей, обладающих повышенной маневренностью.
Кроме того балка 1 передней оси по своей продольной стороне усилена с помощью углового профиля 6 переменного сечения (усилитель), который прилегает по меньшей мере к двум сторонам тела балки 1 моста, увеличивая жёсткость конструкции. Усилитель 6 углового или двутаврового сечения имеет высоту профиля пропорциональную величинам действующих в нём напряжений, а именно максимальна в местах крепления рессор и минимальна посередине. Такая переменная высота профиля усилителя 6 обеспечивает оптимальную материалоемкость, не снижая при этом необходимую жесткость и прочность конструкции.
Унификация передней управляемой оси позволяет использовать ее в модульной системе монтажа, независимо от требуемой жесткости на кручение балки передней оси, и применять во всех моделях транспортных средств.
Передняя управляемая ось транспортного средства заявляемой конструкции работает следующим образом.
Усилия от колес автомобиля передаются через ступичные узлы на балку передней оси и через рессоры подвески на раму автомобиля.
Заявляемое техническое решение позволяет уменьшить материалоемкость конструкции, обеспечивая снижение себестоимости изготовления передней управляемой оси транспортного средства.
Передняя управляемая ось транспортного средства предлагаемой конструкции соответствует условию промышленной применимости и может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением ранее освоенных технологий.
Данная полезная модель разработана в рамках выполнения работ по Соглашению от 07 апреля 2022 № 075-11-2022-017 между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации и Публичным акционерным обществом «КАМАЗ».