НЕЗАВИСИМАЯ ПОДВЕСКА ЗАДНИХ КОЛЕС
INDEPENDENT SUSPENSION OF REAR WHEELS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системам подвески транспортных средств и, в частности, к системе независимой подвески задних колес.
Раскрытие изобретения
Согласно одному из вариантов изобретения система подвески колес для транспортного средства, содержащая первый компонент, шарнирно соединенный с частью транспортного средства с возможностью поворота вокруг первой оси вращения, которая образует угол β с вертикальной плоскостью, проходящей через продольную ось транспортного средства.
Согласно другому варианту система подвески колес для транспортного средства содержит поворотный кулак для придания колесу вращения, первый компонент, соединенный с частью транспортного средства с возможностью поворота относительно части транспортного средства, и второй компонент, имеющий поворотное соединение с поворотным кулаком и с первым компонентом.
Согласно другому варианту система подвески колес для транспортного средства содержит первый компонент, соединенный с частью транспортного средства с помощью первого поворотного соединения и второго поворотного соединения. Второе поворотное соединение расположено за пределами первого поворотного соединения относительно продольной оси транспортного средства.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показан вид в перспективе системы подвески, согласно варианту изобретения;
На Фиг.2 показан вид сверху системы по варианту, представленному на Фиг.1;
На Фиг.3 показан вид сбоку системы по варианту, представленному на Фиг.1;
На Фиг.4 показан вид снизу системы по варианту, представленному на Фиг.1;
На Фиг.5 показан схематический вид, иллюстрирующий пространственное расположение двух осей согласно одному из вариантов изобретения.
Осуществление изобретения
На Фиг.1-4 изображен узел 10 подвески для транспортного средства в соответствии с одним вариантом изобретения. Узел 10 подвески может быть использован в любом из различных транспортных средств. Используемый термин «транспортное средство» обозначает любое средство, в котором или посредством которого можно перемещать или перевозить что-либо; средство передвижения или транспорт. Несмотря на то, что варианты изобретения могут быть применены в различных особых конструкциях подвески, как передней, так и задней подвески, в одном из вариантов рассматривается применение в автомобильной подвеске задних колес.
На Фиг.1-4 узел 10 автомобильной подвески содержит подрамник 18 подвески транспортного средства и поворотный кулак 12 колеса транспортного средства, функционально соединенный с частью транспортного средства с помощью первого компонента, нижней тяги 40 и верхней тяги 14. По одному из вариантов первый компонент выполнен в виде нижнего управляющего рычага 22, шарнирно соединенного с подрамником 18 транспортного средства. Управляющий рычаг 22 является по существу жестким и содержит крепежные части для облегчения соединения между управляющим рычагом 22 и подрамником 18, а также между управляющим рычагом 22 и другими элементами подвески. Крепежные части могут быть выполнены например в виде скоб, односрезных соединений и/или соединительных муфт, которые являются деталями нижнего управляющего рычага 22 и выполнены с возможностью осуществления поворотного соединения нижнего управляющего рычага с подрамником 18 и другими элементами подвески. Крепежные части могут также быть выполнены в других вариантах выполнения в зависимости от соединения и эксплуатационных требований конкретного случая применения.
На Фиг.4 согласно одному варианту изобретения нижний управляющий рычаг 22 поворотно соединен с подрамником 18 транспортного средства с помощью первого и второго поворотных соединений 26 и 24 соответственно. Несмотря на то, что предполагается использование различных поворотных соединений 24 и 26, один из вариантов предполагает использование шарового шарнира для первого соединения 26 и сайлентблок для второго соединения 24 для образования поворотного соединения между управляющим рычагом 22 и подрамником 18. Шаровой шарнир 26 может быть относительно жестким для обеспечения быстрого срабатывания при управлении транспортным средством. В конкретном примере соединение 26 выполнено в виде поперечного шарового шарнира. В других вариантах предполагается применение других поворотных соединений. Например, соединение 26 может быть выполнено в виде сайлентблока, а не шарового шарнира. Шаровой шарнир 26 и сайлентблок 24 позволяют управляющему рычагу 22 поворачиваться вокруг данных соединений относительно подрамника 18. Кроме того, в варианте, представленном на фиг.4, поскольку боковая нагрузка действует на поворотный кулак 12 преимущественно вдоль плоскости V, в которой поворотный кулак 12 соединен с управляющим рычагом 22 (как более подробно описано ниже), сайлентблок 24 может быть относительно «мягким», позволяя ослабить продольную нагрузку транспортного средства (например, при ускорении, торможении и наезде на неровности на дороге), тем самым повышая ходовые качества транспортного средства.
В описываемых вариантах соединение 24 расположено в транспортном средстве выше соединения 26. Данная конструкция позволяет компенсировать подъем и наклон, а также улучшить кинематику колес. Согласно одному варианту соединение 24 также расположено снаружи соединения 26 по продольной оси Е транспортного средства. Это позволяет выполнить подрамник относительно компактным в продольном направлении, а также снизить нагрузку подрамника на соединения 24 и 26. При описании поворотного соединения как находящегося «за пределами» или «в пределах» другого поворотного соединения по продольной оси Е транспортного средства или по вертикальной плоскости G соответствующими признаками, применяемыми для определения взаимного расположения поворотных соединений, являются пересечение плоскости, делящей на две части сайлентблок и ось вращения сайлентблока (для сайлентблока), и центр вращения шарового шарнира (для шарового шарнира). Таким образом например, когда говорится, что сайлентблок расположен за пределами шарового шарнира относительно плоскости G, следует понимать, что пересечение плоскости, делящей на две части сайлентблок и ось вращения сайлентблока, находится за пределами оси вращения шарового шарнира.
Сайлентблок 24 может быть относительно мягким в направлениях, перпендикулярных оси вращения сайлентблока для увеличения продольной упругости. Сайлентблок может быть относительно более жестким в вертикальных направлениях (на Фиг.3 обозначены стрелками С и D) для сопротивления силам, вызываемым крутильными колебаниями на колесе и передающимся по двухзвеннику 30 (описан ниже).
На Фиг.4 первая ось вращения X может быть определена как ось, проходящая через центр вращения шарового шарнира 26 и через пересечение плоскости, делящей на две части сайлентблок 24 с осью вращения сайлентблока. Таким образом первое поворотное соединение 26 и второе поворотное соединение 24 расположены вдоль первой оси X. Нижний управляющий рычаг 22 поворачивается относительно подрамника 18 вокруг оси X во время движения подвески за счет толчков и обратного хода. На Фиг.4 показана вертикальная плоскость G, проходящая через продольную ось Е транспортного средства. Продольная ось Е транспортного средства в основном понимается как ось, проходящая вдоль продольной центральной оси транспортного средства в первом направлении, в котором транспортное средство начнет движение при выровненных передних или ведущих колесах, и во втором направлении, противоположном первому. Следует понимать, что положение оси Е, показанное на Фиг.4, не является действительным положением данной оси относительно элементов транспортного средства, представленных на фигуре. Таким образом, расстояние между осью Е и плоскостью G и другими элементами транспортного средства, показанными на Фиг.4, не является фактическим расстоянием между продольной осью Е и плоскостью G и данными элементами транспортного средства. Плоскость G и ось Е показаны для обозначения их расположения относительно оси X и других элементов и деталей, в связи с которыми они могут упоминаться.
В описываемом варианте продольная ось Е транспортного средства проходит в направлениях, обозначенных стрелкой F. Первая ось X не является параллельной плоскости G, но предпочтительнее, если она находится под углом β к плоскости G. Таким образом, описываемый вариант изобретения содержит первый компонент (в данном варианте - нижний управляющий рычаг 22), шарнирно соединенный с частью транспортного средства (в данном варианте - подрамник 18 транспортного средства) с возможностью поворота вокруг первой оси X, образующей угол β с вертикальной плоскостью G, проходящей через продольную ось Е транспортного средства. Данное угловое расположение оси X относительно продольной оси транспортного средства сокращает продольное расстояние между соединениями 26 и 24, тем самым обеспечивая более компактное расположение системы в продольном направлении. В конкретном варианте угол β составляет не менее 20 градусов.
Как показано на Фиг.4, нижний управляющий рычаг 22 соединен с поворотным кулаком 12 посредством третьего поворотного соединения 28. Несмотря на то, что предполагается применение различных поворотных соединений 28, один конкретный вариант предполагает применение относительно жесткого сайлентблока, имеющего ось вращения W, являющейся практически параллельной продольной оси транспортного средства и закрепленной на поворотном кулаке 12. В другом варианте поворотное соединение 28 выполнено в виде шарового шарнира. В дополнительных вариантах предполагаются другие варианты поворотных соединений. По варианту, где в качестве соединения 28 применен сайлентблок, он позволяет поворотному кулаку 12 двигаться в вертикальном направлении относительно подрамника 18 транспортного средства (посредством соединения с нижним управляющим рычагом 22), который при этом поддерживается нижним управляющим рычагом.
Вторая ось R вращения может быть определена как ось, проходящая через пересечение плоскости, делящей на две части сайлентблок 24 с осью вращения сайлентблока, а также через пересечение плоскости, делящей на две части сайлентблок 28 с осью вращения сайлентблока. Таким образом, вторая поворотная ось R проходит через второе поворотное соединение 24 и третье поворотное соединение 28. В одном варианте угол а между осью X и осью R находится в диапазоне от 65 градусов до 85 градусов. В конкретном варианте угол а составляет около 75 градусов.
Нижний управляющий рычаг 22 также выполнен таким образом, что третье поворотное соединение 28 выровнено или практически выровнено в поперечном направлении с первым поворотным соединением 26 (т.е. соединение 28 проходит вдоль или рядом с плоскостью V, являющейся практически перпендикулярной продольной оси транспортного средства и проходящей через центр вращения шарового шарнира 26). В данном варианте боковая нагрузка на подрамник действует преимущественно через шаровой шарнир 26, который соединен с относительно жестким задним поперечным компонентом подрамника. При этом боковая нагрузка на поворотный кулак 12 направлена по известной, предугадываемой оси. Данный вариант также обеспечивает относительно высокую поперечную жесткость и жесткость развала колес, что положительно сказывается на характеристиках управляемости транспортного средства. Продольная нагрузка на подвеску воздействует преимущественно в поперечном направлении сайлентблока 24 из-за применения шарового шарнира в качестве соединения 26 и ввиду пространственных отношений между шаровым шарниром 26 и сайлентблоком 28. В одном варианте угол 0 между плоскостью V и осью R находится в диапазоне от 35 градусов до 55 градусов. В конкретном варианте угол G составляет около 45 градусов.
На Фиг.1 и 2 верхняя часть поворотного кулака 12 соединена с подрамником с помощью одиночной верхней тяги 14. Верхняя тяга 14 поворотно соединена с поворотным кулаком 12 посредством поворотного соединения 16. Несмотря на то, что предполагается применение различных поворотных соединений 16, один вариант предполагает применение сайлентблока, имеющего поворотную ось Y, которая является практически параллельной продольной оси F транспортного средства, а сайлентблок закреплен на верхней тяге 14. Вал 96, закрепленный на поворотном кулаке 12, проходит вдоль оси Y и зацепляет сайлентблок 16, что позволяет поворотному кулаку 12 перемещаться в вертикальном направлении относительно транспортного средства во время работы, при этом опираясь на верхнюю тягу 14. Вал 96 может иметь различные конфигурации, на Фиг.2 он показан в виде узла с болтовым креплением. В другом варианте соединение между верхней тягой 14 и поворотным кулаком 12 выполнено в виде шарового шарнира.
На Фиг.2 верхняя тяга 14 также поворотно соединена с подрамником 18 посредством поворотного соединения 20. Несмотря на то, что предполагается применение различных поворотных соединений 20, один вариант предполагает применение сайлентблока, имеющего поворотную ось Z, которая является практически параллельной продольной оси F транспортного средства, сайлентблок закреплен на подрамнике 18. В варианте, показанном на Фиг.2, поворотное соединение 20 дополнительно включает вал 88 верхней тяги, закрепленный на верхней тяге 14. Несмотря на то, что вал 88 верхней тяги может иметь различные конфигурации, на фиг.2 он показан в виде узла с болтовым креплением. Вал 88 проходит через сайлентблок 20 вдоль оси Z и зацепляет сайлентблок 20, что позволяет верхней тяге 14 поворачиваться вокруг оси Z относительно рамы 18.
Верхняя тяга противодействует преимущественно боковым силам, действующим на поворотный кулак 12. Двухзвенник 30 (описан ниже) противодействует крутильным колебаниям, действующим на колесо в связи с продольными нагрузками, включая ударные нагрузки, начало движения и остановку транспортного средства. Двухзвенник также противодействует крутильным колебаниям, возникающим в связи с нагрузками гасителя колебаний и пружины на управляющий рычаг. Это устраняет потребность в относительно большем, более массивном верхнем управляющем рычаге, имеющем два крепления к подрамнику. Таким образом, верхняя тяга 14, согласно изобретению применяемая в сочетании с двухзвенником 30, позволяет сделать пол транспортного средства относительно низким, поскольку одиночная тяга относительно более компактна, чем относительно больший рычаг, применяемый в сочетании с низкой продольной балкой и приводными валами для ведомых осей. Кроме того, верхняя тяга 14 и/или места соединения верхней тяги 14 с подрамником 18 и/или поворотным кулаком 12 могут быть выполнены таким образом, чтобы обеспечить необходимую степень увеличения развала колес.
На Фиг.4 поворотный кулак 12 также соединен с подрамником 18 посредством нижней тяги 40. Поворотный кулак 12 поворотно соединен с нижней тягой 40 посредством поворотного соединения 44. Несмотря на то, что предполагается применение различных поворотных соединений, один вариант предполагает применение сайлентблока 45, закрепленного в отверстии на нижней тяге 40. В другом варианте поворотное соединение 44 выполнено в виде шарового шарнира. В других вариантах предполагается применение других вариантов поворотных соединений. Сайлентблок 45 позволяет поворотному кулаку 12 перемещаться в вертикальном направлении относительно подрамника 18 транспортного средства, при этом поворотный кулак остается поддерживаемым подрамником посредством нижней тяги.
В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.4, в части поворотного кулака имеются отверстия, а поворотное соединение 44 дополнительно включает вал 76, проходящий через отверстие поворотного кулака и ось вращения сайлентблока 45. Несмотря на то, что вал 76 может иметь различные конфигурации, на Фиг.4 он показан в виде узла с болтовым креплением.
На Фиг.4 нижняя тяга 40 также поворотно соединена с подрамником 18 посредством поворотного соединения 42. Несмотря на то, что предполагается применение различных поворотных соединений 42, один вариант предполагает применение сайлентблока, закрепленного в отверстии на нижней тяге 40. В других вариантах предполагается применение других типов поворотных соединений. Сайлентблок 42 позволяет нижней тяге 40 поворачиваться вокруг оси вращения сайлентблока 42 относительно подрамника 18. В варианте, показанном на Фиг.4, отверстие имеется в части нижней тяги, и поворотное соединение 42 дополнительно включает вал (не показан), проходящий через отверстие нижней тяги и ось вращения сайлентблока 42. Несмотря на то, что вал может иметь различные конфигурации, в одном варианте он выполнен в виде узла с болтовым креплением. В другом варианте поворотное соединение 42 выполнено в виде шарового шарнира. В конкретном варианте, по крайней мере одно соединение 42 и 44 выполнено в виде сайлентблока. Это обеспечивает в некоторой степени надежное согласованное управление задними колесами при движении на повороте.
Нижняя тяга 40 применяется для управления углом поворота, включая самопроизвольное подруливание на ухабах, боковое и продольное согласованное управление движением, без взаимодействия с другими связями в системе. Нижняя тяга расположена перед центром колеса. При относительно жестком шаровом шарнире 26, соединяющем управляющий рычаг 22, расположенный за центром колеса, согласование, обеспечиваемое сайлентблоками 42 и 44 нижней тяги, приводит к схождению колес в случае, если боковые силы действуют на колесо. Нижняя тяга 40 также расположена под управляющим рычагом 22. В данном положении нижняя тяга увеличивает жесткость развала колес. Кроме того, конфигурация и расположение нижней тяги 40 под нижним управляющим рычагом, как показано, позволяет балке 199 кузова транспортного средства (см. Фиг.3) наклоняться вниз к задней части транспортного средства, тем самым увеличивая внутреннее пространство транспортного средства.
На Фиг.1 и 3 отдельный дополнительный второй компонент 30 также соединяет поворотный кулак 12 с первый компонентом 22. В одном варианте, показанном на Фиг.1-4, второй компонент 30 выполнен в виде двухзвенника, соединяющего поворотный кулак 12 с управляющим рычагом 22. Компонент 30 поворотно соединен с управляющим рычагом 22 посредством четвертого поворотного соединения 32. Несмотря на то, что предполагается применение различных поворотных соединений 32, один вариант предполагает применение сайлентблока 33, закрепленной на компоненте 30, выполненном в виде тяги. В другом варианте поворотное соединение 32 представляет собой шаровой шарнир. В других вариантах предполагается использование других вариантов поворотных соединений. В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1 и 3, поворотное соединение 32 также содержит вал (не показан), закрепленный на нижней соединительной муфте 62, представляющей собой скобу, односрезное соединение или соединительную муфту, являющуюся частью нижнего управляющего рычага 22. Несмотря на то, что вал может иметь различные конфигурации, в одном варианте он выполнен в виде узла с болтовым креплением.
На Фиг.4 показано, что соединение 32 расположено за пределами соединения 28, соединяющего нижний управляющий рычаг 22 с поворотным кулаком 12. Данное расположение улучшает кинематику колес, а также улучшает функцию системы подвески, препятствующую продольному наклону кузова при разгоне.
На Фиг.4 третья ось S может быть определена как ось, проходящая через центр вращения сайлентблока 28 и через пересечение плоскости, делящей на две части сайлентблок 32 с поворотной осью сайлентблока. На Фиг.4 и 5 показано, что проекция S' оси S на горизонтальную плоскость Н и проекция X' оси X на горизонтальную плоскость пересекутся в точке Р перед поворотным кулаком 12.
На Фиг.3 компонент 30, выполненный в виде тяги, также соединен с поворотным кулаком 12 посредством пятого поворотного соединения 34. Несмотря на то, что предполагается применение различных поворотных соединений 34, один вариант предполагает применение сайлентблока 35, закрепленного в отверстии компонента 30. В другом варианте данного осуществления поворотное соединение 34 представляет собой шаровой шарнир. В других вариантах предполагается использование других типов поворотных соединений. В варианте, показанном на Фиг.3, поворотное соединение 34 дополнительно содержит шпильку (не показана), закрепленную на поворотном кулаке 12 для зацепления с сайлентблоком 35 по оси вращения сайлентблока.
Тяга 30 противодействует любым крутильным колебаниям, действующим на поворотный кулак 12, что обеспечивает высокую жесткость шарнира. Это устраняет потребность в применении верхнего управляющего рычага с возможностью осуществления поворотного соединения с подрамником для контроля крутильных колебаний. В варианте, показанном на Фиг 1-4, компонент 30 имеет продольную ось, являющуюся в основном перпендикулярной к части нижнего управляющего рычага 22, с которым она имеет поворотное соединение. На Фиг.2 также видно, что четвертое поворотное соединение 32 расположено за пределами третьего поворотного соединения 28 относительно продольной оси транспортного средства.
В приведенных вариантах угол поворота колеса не ограничен компонентом 30 или каким-либо другим компонентом, применяемым для противодействия крутильным колебаниям между поворотным кулаком 12 и управляющим рычагом 22 во время начала движения и остановки транспортного средства.
В другом варианте двухзвенник заменен одиночным сайлентблоком или другим элементом, который ограничивает вращение поворотного кулака 12 относительно нижнего управляющего рычага 22. Данный вариант соединения выполнен таким образом, что соединение не препятствует вращению поворотного кулака 12 вокруг оси рулевого управления.
Пружины 410 подвески и гасители 400 колебаний подвески крепятся к нижнему управляющему рычагу 22 позади центральной линии колеса (или позади поворотной оси поворотного кулака 12, на котором установлено колесо). Нагрузки на пружины 410 и гасители 400 колебаний поглощаются преимущественно соединениями 26 (нижнего управляющего рычага с подрамником 18) и 28 (нижнего управляющего рычага с поворотным кулаком). Пружины и гасители колебаний могут быть расположены на транспортном средстве настолько низко, насколько позволяет дорожный просвет (клиренс). Согласно одному варианту гасители 400 колебаний могут быть соединены с поворотным кулаком 12 либо с передним или задним центрами колес. Верхние крепежные элементы гасителей 400 колебаний могут быть соединены с кузовом транспортного средства.
В основном соединения между рамой транспортного средства и колесной опорой, на которые влияют силы и компоненты сил, действующие вдоль продольной оси транспортного средства или вдоль осей, параллельных продольной оси транспортного средства (например, сайлентблок 24), могут иметь относительно мягкие втулочные соединения для обеспечения мягкой езды. Кроме того, соединения между рамой транспортного средства и колесной опорой, на которые влияют силы и компоненты сил, действующих сбоку относительно продольной оси транспортного средства (например, шаровой шарнир 26), могут иметь сайлентблоки с относительно большей жесткостью для улучшения характеристик управляемости.
Следует понимать, что вышеизложенные описания различных вариантов осуществления изобретения приводятся исключительно в целях наглядности. Таким образом, различные описанные выше структурные и функциональные элементы могут быть изменены без отступления от сущности изобретения, изложенной в формуле изобретения.