Независимая трубчатая торсионная подвеска транспортного средства
INDEPENDENT TUBULAR TORSION SUSPENSION OF VEHICLE

Изобретение относится к подвескам транспортных средств.
Известна торсионная подвеска транспортного средства (Пат. №20110001301 США; МПК B60G 11/20; опубл. 06.01.2011), содержащая передние торсионные валы, связанные одним концом с передними колесами, задние торсионные валы, связанные одним концом с задними колесами, реверсивные торсионные валы, связанные одним концом с рамой, причем передние, задние и реверсивные торсионные валы другими концами связаны между собой шестернями.
Недостатками данной торсионной подвески транспортного средства являются большие габаритные размеры, сложная конструкция торсионных валов, предусматривающая связь с передними, задними колесами и рамой транспортного средства.
Известна торсионная подвеска транспортного средства (Пат. №4723790 США; МПК B60G 11/20; опубл. 09.02.1988), содержащая несущий рычаг, связанный со ступицей колеса, втулку крутящего момента, узел подшипника, наружную ступицу, корпус прямоугольного поперечного сечения, внутреннее основание с отверстиями для крепления торсионных стержней, торсионные стержни, неподвижно вращающуюся втулку, вал.
Недостатками данной торсионной подвески транспортного средства являются сложная конструкция, невысокая надежность и дороговизна при изготовлении.
Известна торсионная подвеска транспортного средства (Пат. №5020783 США; МПК B62D 55/108; опубл. 04.06.1991), содержащая поворотный рычаг, одним концом связанный с цапфой колеса транспортного средства, другим - с цапфой, установленной в подшипнике, неподвижно закрепленном на корпусе транспортного средства, опорное кольцо, размещенное внутри секции кольца подшипника, а также торсионную пружину, выполненную одним целым из внутренней и наружной секций труб с монтажными фланцами на концах.
Недостатками данной торсионной подвески транспортного средства являются большие габаритные размеры и высокая трудоемкость изготовления и сборки торсионной пружины.
Известна торсионная подвеска транспортного средства (Пат. №2676828 РФ; МПК B60G 11/18, В60K 7/00; опубл. 11.01.2019), содержащая колесо со встроенными в нем гидравлическими мотор-редуктором и механизмом поворота колеса, присоединенную к корпусу мотор-редуктора вилку-рычаг, гидравлический амортизатор. Принята за прототип.
Недостатками данной торсионной подвески транспортного средства являются большие габаритные размеры, не позволяющие рационально использовать межколесное пространство транспортного средства, а также низкая защищенность торсионов от внешних воздействий.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в разработке компактной независимой трубчатой торсионной подвески транспортного средства за счет последовательного включения в работу двух или более трубчатых торсионов.
Технический результат достигается тем, что независимая трубчатая торсионная подвеска транспортного средства, содержащая колесо со встроенными в нем гидравлическими мотор-редуктором и механизмом поворота колеса, присоединенную к корпусу гидравлического мотор-редуктора вилку-рычаг, гидравлический амортизатор, согласно изобретению, дополнительно содержит закрепленный на раме транспортного средства корпус, выполненный в виде пустотелого цилиндра с днищем и с соосно размещенными в нем двумя или более последовательно жестко соединенными свободными концами друг с другом соединительными кольцами и выполненными из упругих материалов трубчатыми торсионами, при этом центральный торсион может быть выполнен стержневым или трубчатым, наружный торсион свободным концом жестко соединен со свободным концом вилки-рычага, а центральный торсион одним концом жестко соединен с днищем корпуса, а другим - с помощью оси шарнирно соединен со свободным концом вилки-рычага, причем концы трубчатых торсионов отделены друг от друга дистанционными втулками, обеспечивающими их скольжение либо по внутренним, либо по наружным поверхностям трубчатых торсионов.
В продольном направлении трубчатые торсионы, за исключением центрального торсиона, могут быть выполнены волнистыми, причем в сечении они имеют синусоидальную форму с высотой волн в пределах от 3 до 7 и шириной волн в пределах от 5 до 12 значений толщины стенки трубы торсиона соответственно.
Полости между трубчатыми торсионами заполнены упругим материалом, жесткость которого не менее чем в два раза меньше жесткости материала труб торсионов, например, вспененной резиной или полиуретаном.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема независимой трубчатой торсионной подвески транспортного средства, на фиг. 2 - ее сечение по А-А, на фиг. 3 - ее сечение по Б-Б, на фиг. 4 - ее возможное сечение по Б-Б, при выполнении трубчатых торсионов, за исключением центрального торсиона, волнистыми в продольном направлении.
Независимая трубчатая торсионная подвеска транспортного средства (фиг. 1) содержит колесо 1 со встроенными в нем гидравлическими мотор-редуктором 2 и механизмом поворота колеса 3, присоединенную к корпусу гидравлического мотор-редуктора 2 вилку-рычаг 4, гидравлический амортизатор 5, а также закрепленный на раме транспортного средства 6 корпус 7 (фиг. 2, 3 и 4), выполненный в виде пустотелого цилиндра с днищем и с соосно размещенными в нем двумя или более последовательно жестко соединенными свободными концами друг с другом соединительными кольцами 13 и выполненными из упругих материалов трубчатыми торсионами 8-12, при этом центральный торсион 12 может быть выполнен стержневым или трубчатым, наружный торсион 8 свободным концом жестко соединен со свободным концом вилки-рычага 4, а центральный торсион 12 одним концом жестко соединен с днищем корпуса 7, а другим - с помощью оси 18 шарнирно соединен со свободным концом вилки-рычага 4, причем концы трубчатых торсионов 8-12 отделены друг от друга дистанционными втулками 14-17, обеспечивающими их скольжение либо по внутренним, либо по наружным поверхностям трубчатых торсионов 8-12 и исключающими контакты и вызванное ими трение между этими поверхностями.
Работа независимой трубчатой торсионной подвески транспортного средства заключается в следующем. При движении транспортного средства по дороге колесо 1 под воздействием реакции в точке контакта с неровностью или препятствием, благодаря вилке-рычагу 4, отклоняется вверх относительно рамы транспортного средства 6. При этом вилка-рычаг 4 последовательно, начиная с наружного 8, закручивает один за другим трубчатые торсионы 8-12 на угол в пределах допустимой упругой деформации каждого из них. Наличие в независимой трубчатой торсионной подвеске транспортного средства оси 18, один конец которой жестко соединен с центральным торсионом 12, а другой - с помощью шарнирного соединения с вилкой-рычагом 4, обеспечивает в сочетании с дистанционными втулками 14-17 при закрутке трубчатых торсионов 8-11 их надежное центрирование относительно центрального торсиона 12. При этом для предотвращения нежелательных осевых смещений дистанционных втулок 14-17 при работе независимой трубчатой торсионной подвески транспортного средства их либо внутренние, либо наружные поверхности жестко соединены с соответствующими поверхностями трубчатых торсионов 8-12, тем самым обеспечивая скольжение в радиальном направлении дистанционных втулок 14-17 в трубчатых торсионах 8-11. Использование дистанционных втулок 14-17 позволяет избежать нежелательного трения рабочих поверхностей трубчатых торсионов 8-12 друг с другом. Накапливаемая таким образом в трубчатых торсионах 8-12 потенциальная энергия, после прохода колесом 1 транспортного средства неровности или препятствия, возвращает вилку-рычаг 4 с колесом 1 в исходное положение.
В предлагаемой подвеске трубчатые торсионы 8-11 в продольном направлении могут быть выполнены волнистыми (фиг. 4), причем в сечении они имеют синусоидальную форму с высотой h волн в пределах от 3 до 7 и шириной l волн в пределах от 5 до 12 значений толщины s стенки трубы торсиона соответственно. Это обеспечивает увеличение угла отклонения вилки-рычага 4 при закручивании трубчатых торсионов 8-12 в пределах допустимой деформации для используемого в них упругого материала.
Для повышения упругости предлагаемой подвески полости между трубчатыми торсионами 8-12 заполнены упругим материалом, жесткость которого не менее чем в два раза меньше жесткости материала труб торсионов, например, вспененной резиной или полиуретаном. Такой наполнитель в сочетании с гидравлическим амортизатором 5 способствует более эффективному демпфированию подвески при резком возврате стойки-рычага 4 в исходное положение при наезде колеса 1 транспортного средства на препятствие.
Важным достоинством предлагаемой независимой трубчатой торсионной подвески транспортного средства является ее компактность, что делает возможным изготовление автономного управляемого колесного модуля для транспортных средств. Она позволяет более рационально использовать межколесное пространство, понизить центр тяжести и, таким образом, повысить безопасность транспортного средства. Кроме этого, по сравнению с традиционными типами подвесок предлагаемая независимая трубчатая торсионная подвеска имеет более высокую защищенность от внешних негативных воздействий при работе транспортного средства в условиях бездорожья за счет использования корпуса, выполняющего одновременно и роль защитного кожуха для трубчатых торсионов.