Балансирная подвеска
EQUALIZING BEAM SUSPENSION

Изобретение относится к наземным транспортным системам, к подвеске колес многоосных автомобилей средней и большой грузоподъемности.
Известны подвески колес автомобилей, содержащие упругие, направляющие и гасящие устройства (Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с. - с. 249-261).
Для подвески двух близко расположенных мостов применяют балансирную подвеску, в которой балансиром и упругим элементом является рессора, установленная на оси балансира. Такая подвеска при наезде одного колеса на препятствие значительно снижает вертикальное перемещение несущей системы (рамы) автомобиля.
Традиционная конструкция балансирной подвески (с. 260, рис. 225) обеспечивает упругую связь, передачу тяговых и тормозных усилий, реактивных моментов между несущей системой (рамой) автомобиля и ведущими колесами автомобиля. Но для передачи усилий и восприятия реактивных моментов требуется применение шести реактивных штанг с двенадцатью шарнирами. Вертикальные перемещения мостов при различных радиусах качания рессор и реактивных штанг вызывают изменение угла наклона ведущих валов главных передач, на которых закреплены карданные шарниры, что нарушает равномерное вращение валов карданных передач, дополнительно нагружает карданные шарниры и снижает долговечность их работы, особенно шарниров короткой карданной передачи между мостами балансирной подвески. При поперечном крене мостов рессоры испытывают скручивающие нагрузки, снижающие долговечность рессор. Высокие удельные давления, возникающие в месте контакта рессор и их опор на мостах, вызывают износ пар трения при перемещениях рессоры по опоре на мосту, возникающем из-за несоответствия кинематики перемещения рессоры и моста на реактивных штангах.
Наиболее близким устройством является балансирная подвеска по патенту (RU №2321501. Бюл. №10 от 10.04.1008. Автор В.И. Некрасов).
Подвеска колес автомобиля содержит балансирно расположенные рессоры, взаимосвязанные с двумя мостами, при этом с каждой стороны автомобиля балансирно расположены две рессоры, концы которых установлены в кронштейнах, соединенных с мостами, один кронштейн имеет фиксированную относительно моста опору качания, второй кронштейн взаимосвязан с плавающей вдоль моста опорой качания.
Недостатки описанной конструкции заключаются в том, что пальцы подвески испытывают высокие нагрузки, приводящие к снижению надежности и долговечности направляющих элементов подвески.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационных и компоновочных характеристик автомобиля.
Поставленная задача решается за счет увеличения площади контакта направляющих элементов подвески.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что балансирная подвеска содержит с каждой стороны автомобиля по две балансирно расположенные рессоры, концы которых установлены в кронштейнах, соединенных с мостами, один кронштейн имеет фиксированную относительно моста опору качания, второй кронштейн взаимосвязан с плавающей вдоль моста опорой качания, при этом в кронштейнах рессор установлены шарниры качания с продольными П-образными направляющими, нижние шарниры выполнены в виде крестовин, внутри этих направляющих расположены балки мостов, в одном из них балка моста зафиксирована на опоре качания, в другом - балка моста установлена в крейцкопфе, который зафиксирован на опоре качания.
На фиг. 1 упрощенно изображен продольный вид балансирной подвески при наезде на препятствие колеса одного борта автомобиля.
На фиг. 2 показан поперечный вид балансирной подвески при наезде на препятствие одного колеса моста. На переднем плане изображен мост, на заднем плане - ось балансира.
На фиг. 3 изображен продольный разрез плавающей опоры моста.
На фиг. 4 показан поперечный разрез плавающей опоры моста.
На лонжеронах рамы 1 закреплены два кронштейна 2 верхней 3 и нижней 4 осей балансиров (фиг. 1 и 2). На осях 3 и 4 балансиров шарнирно установлены ступицы 5 рессор-балансиров 6 с кронштейнами 7. Осями 8 (фиг. 3 и 4) кронштейны 7 рессоры 6 шарнирно соединены с продольными П-образными направляющими 9, внутри которых расположены крейцкопфы 10 плавающей опоры балки моста 11 с полуосями 12. П-образные направляющие 9 и крейцкопфы 10 подвижно соединены с одной из осей крестовины шарнира 13, к другой оси шарнира 13 присоединен кронштейн 7 рессоры 6. Фиксированная опора (фиг. 1 и 2 справа) отличается от плавающей опоры (фиг. 1 и 2 слева, фиг. 3 и 4) отсутствием крейцкопфа 10, поэтому продольные П-образные направляющие 14 уже, чем направляющие 9. На фиг. 1 и 2 контуром показаны колеса 15.
Работа балансирной подвески моста осуществляется следующим образом. При прямолинейном движении автомобиля (фиг. 1) тяговые и тормозные силы от колес 15 каждого из мостов 11 воспринимаются от фиксированной опоры продольной П-образной направляющей 14, а от плавающей опоры крейцкопфом 10 и продольной П-образной направляющей 9. Крестовинами шарниров 13 и осями 8 усилия передаются на кронштейны 7 и рессоры-балансиры 6, далее ступицами 5 на оси 3 и 4, затем кронштейнами 2 осей балансиров на лонжероны 1 рамы автомобиля.
При движении на повороте центробежные силы стремятся сдвинуть автомобиль относительно мостов 11 и колес 15, при этом боковые нагрузки от рамы 1 воспринимаются кронштейнами 2, осями балансиров 3 и 4, ступицами 5, рессорами 6, кронштейнами 7, осями 8 и крестовинами 13, продольными П-образными направляющими 14 фиксированных опор мостов 11 и на колеса 15. Аналогично передаются нагрузки при боковом ударе колес о препятствие.
При наезде одного из колес 15 на препятствие (фиг. 2, правое колесо) за счет балансирной установки мостов вертикальное перемещение колеса в два раза снизит перемещение ступиц 5 рессор (на фиг. 2 правая ступица не показана, так как закрыта передним видом), упругая деформация рессор 6 также уменьшит вертикальное перемещение ступиц 5 и боковой крен рамы 1. Усилие от колеса 15 воспринимается балкой моста 11, фиксированная опора которой поворачивается в поперечной плоскости на продольной оси крестовины 13, боковыми плоскостями и дуговой поверхностью воздействует на продольную П-образную направляющую 14. От направляющей 14 крестовиной 13 и осью 8 усилия передаются на кронштейны 7, рессоры 6, ступицы 5 рессор, оси 3 и 4 балансиров, кронштейны 2 осей балансиров и лонжероны 1 рамы автомобиля. Поперечный наклон балки моста 11 (фиг. 2, 3 и 4) вызывает ее осевое перемещение в наклоненном крейцкопфе 10 плавающей опоры (фиг. 4), далее от крейцкопфа 10 усилия передаются на продольную П-образную направляющую 9, от нее крестовиной 13 и осью 8 усилия передаются на кронштейны 7, рессоры 6, ступицы 5 рессор, оси 3 и 4 балансиров, кронштейны 2 и лонжероны 1 рамы автомобиля.
При наезде на препятствие обоих колес одного моста (фиг. 1) усилие от моста 11 посредством боковых плоскостей и дуговых поверхностей фиксированной опоры моста 11 передается от осей 8 и крестовин 13 на продольную П-образную направляющую 14; а от плавающей опоры моста 11 на крейцкопф 10 и на продольную П-образную направляющую 9. От продольных направляющих 9 и 14 усилия передаются крестовиной 13 и осью 8 на кронштейны 7, рессоры 6, ступицы 5 рессор, оси 3 и 4 балансиров, кронштейны 2 осей балансиров и лонжероны 1 рамы автомобиля. При вертикальном перемещении переднего моста 11 рессоры 6 опираются на кронштейны 7, направляющие 9 и 13 заднего моста 11 и его колеса 15, при этом ступицы 5 рессор 6 поворачиваются на осях 3 и 4 балансиров, поднимая оси балансиров, кронштейны 2, лонжероны 1 рамы на величину в два раза меньше высоты препятствия без учета упругой деформации рессор.
Поперечные крены мостов 11 относительно рамы 1 не вызывают скручивания листов рессор 6, боковые плоскости и дуговые поверхности направляющих 9 и 14 снижают удельные нагрузки в местах контакта, продольные перемещения мостов в плавающих опорах крейцкопфов и других узлах трения способствуют гашению колебаний, что повышает долговечность подвески автомобиля.
Обозначения
1 - лонжероны рамы;
2 - кронштейны осей балансиров;
3 - верхняя ось балансиров;
4 - нижняя ось балансиров;
5 - ступица рессоры;
6 - рессора-балансир;
7 - кронштейн рессоры;
8 - ось наконечника рессоры;
9 - продольная П-образная направляющая плавающей опоры моста;
10 - крейцкопф с дуговой верхней поверхностью плавающей опоры моста;
11 - балка ведущего моста;
12 - полуось;
13 - крестовина шарнира;
14 - продольная П-образная направляющая с дуговой поверхностью фиксированной опоры моста;
15 - колеса.