ЗАДНИЙ МОСТ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С НЕЗАВИСИМОЙ МНОГОРЫЧАЖНОЙ ПОДВЕСКОЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к заднему мосту транспортного средства с независимой многорычажной подвеской.
Уровень техники
Подобный задний мост с независимой многорычажной подвеской для транспортного средства с продольным рычагом, также называемый «мечеобразным» задним мостом, раскрыт, например, в патенте EP 0963304 B1 от 03.09.2003. Задний мост с обеих сторон транспортного средства состоит из подвески колеса с нижним поперечным рычагом, верхним поперечным рычагом, а также поперечно расположенным компенсационным рычагом и продольным рычагом, в мечеобразных подвесках также называемым «мечеобразным» рычагом.
Три рычага, расположенных в поперечном направлении, параллельны друг другу и примерно параллельны горизонтальной линии, проходящей от стойки колеса до середины транспортного средства. Рычаги связаны со стойкой колеса шарнирными соединениями, при этом шарнирное соединение верхнего поперечного рычага расположено сверху оси колеса, а шарнирные соединения нижнего поперечного рычага и компенсационного рычага - снизу с обеих сторон оси колеса. Для шарнирного соединения со стороны кузова поперечные рычаги крепятся на подрамнике.
Продольный рычаг представляет собой подверженный перекашиванию лист в форме меча, расположенный в продольном направлении транспортного средства и потому допускающий изгибы вокруг вертикальной оси. При этом продольный рычаг также принимает на себя усилия и выполняет регулировку траектории заднего колеса при прогибе и обратном ходе пружины.
Как описано в патенте EP 0963304 B1, продольный рычаг неподвижно соединен со стойкой колеса. Продольный рычаг расположен на кузове с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Подвеска колеса опирается на кузов посредством пружины и амортизатора. При этом пружина лежит на тарелке, образуемой нижним поперечным рычагом, рядом с шарнирным соединением со стороны стойки колеса таким образом, что верхний поперечный рычаг проходит перед пространством, занимаемым пружиной. Амортизатор расположен между верхним поперечным рычагом и компенсирующим рычагом рядом со стойкой колеса, при этом нижнее ушко крепления амортизатора находится на такой же высоте, что и шарнирное соединение нижнего поперечного рычага со стороны стойки колеса.
ТВ
Недостатком многорычажной подвески, известной из патента EP 0963304 B1, является то, что общий набор элементов неидеален, при этом элементы подвески колеса также взаимодействуют неоптимальным образом. Например, пружина расположена на тарелке, образуемой нижним поперечным рычагом, так, что, если смотреть в направлении движения транспортного средства, пружина находится за центром оси колеса. Из этого следует, что создаваемое пружиной усилие (сила упругости пружины =Fs) и реакция опоры (Fw) на диск колеса воздействуют на стойку колеса со смещением относительно друг друга, что приводит к повышенной предварительной вертикальной нагрузке (F) на опорную втулку продольного рычага со стороны подшипника, что оказывает негативное влияние на срок его службы.
Кроме того, размещение пружинной тарелки на нижнем поперечном рычаге является причиной относительно небольшой жесткости поперечного рычага, что приводит к негативным изменениям поведения транспортного средства во время езды, например, при поворотах, и, следовательно, сообщаемого водителю ощущения при повороте.
Еще одним недостатком известной многорычажной подвески является то, что стабилизатор поперечной устойчивости, пружины, а также их крепящие элементы и точки соприкосновения, например, пружинная тарелка, создаваемая нижним поперечным рычагом, приводят к увеличению веса заднего моста.
Для снижения веса заднего и переднего мостов из уровня техники известно применение пластинчатых пружин, располагающихся между подвесками и соединенных с кузовом транспортного средства и подвеской. Кроме того, известно изготовление пластинчатых пружин из композиционных материалов.
Например, в патенте WO 2011/124814 A1 от 13.10.2011 раскрыта пластинчатая пружина из композиционного материала, например, из углерода или кевлара, для использования в транспортном средстве. Пластинчатая пружина закреплена перпендикулярно направлению движения транспортного средства непосредственно на стойках колеса. Для крепления пластинчатой пружины на раме транспортного средства с обеих сторон на концах в материал пружины вставляется болт. Болт проходит в направлении движения транспортного средства через всю ширину пластинчатой пружины так, что с обеих сторон пружины образуются цапфы, используемые для крепления пластинчатой пружины в гнездах подшипников рамы транспортного средства.
Из патента US 7029017 от 18.04.2006 известна простая подвеска транспортного средства без поперечных или продольных рычагов с одной перпендикулярной транспортному средству пластинчатой пружиной, соединенная на обеих сторонах транспортного средства непосредственно с подвесками колес посредством шарнирных соединений. Средняя область поперечной пластинчатой пружины имеет плоское сечение и сдвинута в направлении движения относительно оси колеса и концов поперечной пластинчатой пружины с небольшим сечением. Для этого средняя часть с обеих сторон соединена дугами 90° с торсионными сегментами, которые расположены вдоль оси транспортного средства и, в свою очередь, соединены с концами пластинчатой пружины дугами 90° так, что эти концы располагаются перпендикулярно оси транспортного средства и, следовательно, параллельно средней области пластинчатой пружины.
В патенте US 6029987 от 29.02.2000 также раскрывается ось транспортного средства, однако в данном случае это передний мост с пластинчатой пружиной, перпендикулярной транспортному средству, при этом пластинчатая пружина с обеих сторон крепится к траверсе транспортного средства, посредством которой пружина соединяется с транспортным средством. На свободных концах с обеих сторон пластинчатая пружина соединена с треугольным рычагом и расположена с возможностью вращения на траверсе со стороны кузова. Между обоими поворотными соединениями треугольных рычагов пластинчатая пружина в траверсе эластично удерживается в пружинной опоре так, что обеспечивается определенное воздействие на стержень и пружину.
В патенте US 5016861 от 21.05.1991 описывается поперечная пластинчатая пружина для транспортного средства, в средней части которой расположены съемные амортизирующие зажимные элементы из эластомера, которые удерживаются с возможностью вращения на креплениях рамы транспортного средства. При этом вибрацию оси средней части пластинчатой пружины можно регулировать через определенные интервалы пластинчатой пружины. За счет этого можно изменить изгиб пластинчатой пружины и, следовательно, регулировать горизонтальное отклонение пружины.
В патенте US 4458918 от 10.07.1984 описывается конструкция стандартной задней подвески, содержащей передний и задний поперечные рычаги, при этом между траверсами расположены пружинные опоры, между которыми перпендикулярно располагается пластинчатая пружина. На раме ходовой части пластинчатая пружина по отношению к пружинным опорам закреплена в месте, сдвигающемся с боков внутрь так, что поворотные механизмы, соединяющие пружинные опоры с возможностью вращения, проходят через втулки, расположенные на концах пружинных опор. Благодаря поворотному соединению пружинных опор и расположенным на их концам втулках можно управлять поперечными рычагами так, что они могут вращаться вокруг продольной оси по отношению к пружинным опорам, при этом исключается любое движение вокруг вертикальной оси. При движении поперечных рычагов в одну или другую сторону пружинные опоры сохраняют практически горизонтальное положение относительно поперечных рычагов за счет описанных поворотных соединений
Из патента EP 1155882 B1 от 03.05.2006, который можно рассмотреть в качестве ближайшего аналога, также уже известна подвеска для транспортного средства с пластинчатой пружиной, расположенной перпендикулярно транспортному средству. В этой подвеске колеса удерживаются U-образными тягами, в которых два частичных сегмента расположены параллельно друг другу и перпендикулярно транспортному средству. Одним своим концом тяги соединены с транспортным средством, а вторым - с колесами. Для соединения колес с соответствующими концами тяг они оснащены средствами жесткого крепления для держателя запасной шины. Кроме того, концы, соединяющиеся с колесами, соединены с кузовом транспортного средства только посредством пластинчатой пружины и (или) амортизатора. Особым преимуществом такой конструкции оси транспортного средства является то, что она подходит для создания как простого и экономичного заднего моста, так и простого и экономичного переднего моста. Кроме того, простая конструкция приводит к снижению расходов на техническое обслуживание подобных осей. Однако в этой простой конструкции невозможно добиться таких ходовых качеств, как, например, при использовании многорычажной подвески.
С учетом всего вышесказанного в основе полезной модели лежит задача предоставить задний мост, который обладает ходовыми качествам задних многорычажных подвесок с требующей больших затрат конструкцией, но в то же время, в отличие от известных из уровня техники многорычажных подвесок, в частности, в отличие от известных из уровня техники «мечеобразных» подвесок, обладает повышенной выносливостью.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение износостойкости заднего моста, в частности, это относится к опорной втулке «мечеобразного» рычага со стороны кузова. Кроме того, техническим результатом является снижение веса заднего моста и увеличение его компактности при сохранении или даже улучшении ходовых качеств.
Для достижения указанного результата предложен задний мост транспортного средства с независимой многорычажной подвеской, содержащий с обеих сторон подвеску, каждая из которых имеет по крайней мере один нижний поперечный рычаг, верхний поперечный рычаг и продольный рычаг, каждый из которых одним своим концом закреплен на стойке колеса, причем между подвесками предусмотрена пластинчатая пружина, проходящая перпендикулярно направлению движения транспортного средства ниже верхнего поперечного рычага и на обоих концах соединенная со стойкой колеса посредством по крайней мере одного рычажного элемента.
Пластинчатая пружина заднего моста может быть шарнирно установлена на верхнем поперечном рычаге посредством соответствующего рычажного элемента, причем верхний поперечный рычаг соединен со стойкой колеса посредством опорной втулки.
Пластинчатая пружина заднего моста может быть шарнирно установлена на соответствующей стойке колеса посредством соответствующего рычажного элемента таким образом, что центральная линия области контакта соответствующего рычажного элемента на стойке колеса совпадает с центральной линией стойки колеса.
Пластинчатая пружина может быть соединена с рамой или подрамником транспортного средства посредством по крайней мере двух подшипников.
Пластинчатая пружина может быть выполнена из стали или композиционного материала.
Форма пластинчатой пружины может быть приспособлена к форме прилегающего элемента кузова.
Подвеска может содержать два нижних поперечных рычага, причем один нижний поперечный рычаг может быть шарнирно установлен на переднем участке стойки колеса относительно центральной линии (А-А), а другой нижний поперечный рычаг может быть шарнирно установлен на заднем участке стойки колеса с противоположной стороны.
Пластинчатая пружина может быть соединена с рычажным элементом посредством опорной втулки, а нижние поперечные рычаги могут быть соединены посредством опорных втулок, причем пластинчатая пружина может быть расположена вместе со своей опорной втулкой на одном уровне с опорными втулками двух нижних поперечных рычагов.
Верхний поперечный рычаг может иметь два примыкающих друг к другу участка, причем первый участок имеет форму серпа и выполнен с возможностью соединения с рамой или подрамником посредством опорной втулки, а второй участок может быть выполнен прямолинейным и соединен со стойкой колеса посредством опорной втулки, причем рычажный элемент может быть шарнирно установлен на втором участке вблизи первого участка.
Пластинчатая пружина может быть выполнена с возможностью использования в качестве стабилизатора между подвесками.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания полезной модели пример будет описан со ссылкой на сопроводительные чертежи, из которых:
На Фиг. 1 представлен вид подвески колеса многорычажной подвески (также известной как «мечеобразная» подвеска) в соответствии с известным уровнем техники;
На Фиг. 2 представлен вид сбоку подвески колеса с Фиг. 1;
На Фиг. 3 представлен вид подвески колеса заднего моста с независимой многорычажной;
На Фиг. 4 представлен вид сбоку подвески колеса с Фиг. 3;
На Фиг. 5 представлен вид заднего моста с независимой многорычажной подвеской, соединенный со стороны кузова с подрамником;
На Фиг. 6 представлен вид снизу заднего моста с независимой многорычажной подвеской с Фиг. 5;
На Фиг. 7 и 8 представлен схематический вид, направленный в сторону движения, изменения формы заднего моста с независимой многорычажной подвеской при различных движениях транспортного средства,
На Фиг. 9, 10 и 11 представлен вид, направленный в сторону движения, задний мост 1 с независимой многорычажной подвеской, на котором форма пластинчатой пружины может быть изменена под действием мешающего элемента и основания кузова транспортного средства.
Одни и те же детали обозначены на разных фигурах одинаковыми ссылочными позициями, поэтому они, как правило, будут описаны только один раз.
Осуществление полезной модели
Следует отметить, что свойства, приведенные в нижеследующем описании по отдельности, можно комбинировать друг с другом в любом порядке, имеющем смысл с технической точки зрения, выявляя, таким образом, дополнительные варианты воплощения. Описание дополнительно характеризует и иллюстрирует полезную модель со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Задний мост транспортного средства, в частности, автомобильного транспортного средства, с независимой многорычажной подвеской в соответствии с полезной моделью содержит по одной подвеске с обеих сторон транспортного средства, которые состоят, по крайней мере, из одного нижнего поперечного рычага, предпочтительно двух нижних поперечных рычагов, верхнего поперечного рычага и продольного рычага в форме меча. Поперечные рычаги и продольный рычаг располагаются одним из своих концов на стойке колеса.
Предусмотрена также пластинчатая пружина, расположенная перпендикулярно направлению движения транспортного средства, проходящая под верхним поперечным рычагом и соединяющаяся обоими концами со стойкой колеса посредством рычагов. В предпочтительном варианте воплощения предусмотрено, что пластинчатая пружина может быть соединена шарнирным соединением с верхним поперечным рычагом, соединенным со стойкой колеса посредством опорной втулки.
Предпочтительно, чтобы верхний поперечный рычаг располагался в области упора стойки колеса, при этом в этой области упора есть центральная линия, которая в предпочтительном варианте совмещена с вертикальной линией соответствующей стойки колеса, проходящей через центр колеса.
Так как пластинчатая пружина соединена с соответствующим верхним поперечным рычагом посредством соответствующего рычажного элемента, то создаваемая сила упругости пластинчатой пружины преимущественно направляется фактически в центр стойки колеса. Из этого следует, что сила, создаваемая пластинчатой пружиной (сила упругости =Fs), и реакция опоры (Fw) на диск колеса направлены вертикально относительно друг друга. За счет этого снижается предварительная вертикальная нагрузка на опорную втулку продольного рычага, посредством которой продольный рычаг располагается на кузове транспортного средства или на соединенной с ним раме. Таким образом, можно увеличить выносливость, т.е. износостойкость опорной втулки продольного рычага со стороны кузова и улучшить общее NVH-поведение заднего моста. Под NVH-поведением понимается интенсивность шума, вибрация, неплавность движения транспортного средства. Под интенсивностью шума и вибраций в автомобилестроении подразумевают колебания в транспортном средстве или механизмах, воспринимаемые как слышимый шум или ощущаемые вибрации.
Пластинчатая пружина выполняют двойную функцию. Во-первых, она берет на себя функцию стандартного стабилизатора. Во-вторых, пластинчатая пружина выполняет функцию стандартной спиральной пружины. Таким образом, предложенная конструкция заднего моста вносит свой вклад в уменьшение веса подвески, так как пластинчатая пружина заменяет два элемента. Кроме того, стабилизация посредством пластинчатой пружины происходит между подвесками колес примерно параллельно плоскости оси колеса, проходящей через центры колес в направлении горизонтали транспортного средства.
Из уровня техники известно, что зазор между центром колеса и соединением стабилизатора с поперечным рычагом в вертикальной плоскости, т.е. практически перпендикулярно транспортному средству, оказывает негативное влияние. В заднем мосте с независимой многорычажной подвеской это расстояние может быть значительно уменьшено, так как ввиду отсутствия спиральной пружины рычажный элемент может быть соединен со стабилизатором ближе к внешней стороне, что приведет к лучшей стабилизации заднего моста с независимой многорычажной подвеской при меньшем требующемся пространстве и при дальнейшем уменьшении веса.
Кроме того, можно повысить боковую стабилизацию за счет соединения пластинчатой пружины с высокой жесткостью к изгибу верхним поперечным рычагом вместо соединения с низкой жесткостью к изгибу нижним рычагом пружины, как это делается обычно. Кроме того, пластинчатая пружина подвергается исключительно изгибу, а не скручиванию и изгибу, как в стандартном стабилизаторе. Благодаря этому также повышается эффективность.
За счет того что пластинчатая пружина заменяет спиральную пружину известной из уровня техники многорычажной подвески, нижний поперечный рычаг, который в известной из уровня техники многорычажной подвеске выполнен в виде пружинной тарелки для обеспечения опоры для амортизационной стойки в области стойки колеса, также может быть заменен более конструкционно простым поперечным рычагом с повышенной жесткостью и уменьшенным весом. В общем и целом, это положительным образом влияет на ходовые качества транспортного средства. Кроме того, за счет простой конструкции нижнего поперечного рычага, который, например, может иметь квадратное, прямоугольное или круглое сечение, можно значительно снизить стоимость по сравнению с затратной конструкцией поперечного рычага с пружинной тарелкой. Из-за того что нижний поперечный рычаг можно сконструировать более простым и жестким, также уменьшается интенсивность шумов и вибраций заднего моста с независимой многорычажной передачей.
Пластинчатая пружина предпочтительно выполнена из стали, соответствующей желаемым требованиям к силе натяжения и материалу пружины. При этом пластинчатая пружина может быть выполнена в виде балки с четырьмя точками опоры и состоять из одного или нескольких слоев материала, соединенных или скрепленных друг с другом. В предпочтительном варианте воплощения пластинчатая пружина может состоять из композиционных материалов, например, из углерода, стекловолокон или кевлара. Преимуществом такого материала является существенное снижение веса заднего моста с независимой многорычажной подвеской по сравнению с многорычажными подвесками, известными из уровня техники.
Кроме того, за счет замены пружины пластинчатой пружиной можно отказаться не только от использования пружинной тарелки на нижнем поперечном рычаге, но и от опоры амортизационной стойки со стороны кузова и пружинной оправки, предусмотренной для нее в кузове транспортного средства или в раме. Это приводит к дальнейшей экономии места, благодаря чему, например, можно увеличить объем багажного отделения транспортного средства с задним мостом с независимой многорычажной подвеской.
Кроме того, форму пластинчатой пружины можно приспособить/подогнать под часть конструкции кузова транспортного средства, в частности, ее форма может учитывать мешающие элементы, например, систему выхлопа отработанных газов. При этом следует отметить, что во время сжатия и обратного хода пружины центр пластинчатой пружины перемещается вертикально, т.е. вверх или вниз. При определении формы пластинчатой пружины можно учесть такое движение по направлению к основанию кузова или к системе выхлопа газов или в противоположную сторону, чтобы при каждом движении обеспечить требуемое минимальное расстояние между пластинчатой пружиной и частью конструкции кузова или системой выхлопа газов.
Как уже описано, в подвеске колеса заднего моста с независимой многорычажной подвеской предпочтительно имеются два нижних поперечных рычага, при этом один нижний поперечный рычаг может соединяться со стойкой колеса спереди относительно его центральной оси, а другой нижний поперечный рычаг может соединяться со стойкой колеса сзади относительно его центральной оси.
Передний поперечный рычаг, расположенный в передней части стойки колеса, в возможном варианте воплощения может представлять собой поперечный рычаг, установленный на стойке колеса посредством регулируемого по длине исполнительного элемента. Преимущество этого состоит, например, в том, что стойка колеса защищена регулируемым по длине исполнительным элементом от вращения вдоль его оси, перпендикулярным направлению движения транспортного средства и практически параллельно оси стойки колеса так, что исполнительный элемент влияет посредством изменения своей длины на угол поворота или постановку колеса на стойке колеса. Разумеется, передний нижний поперечный рычаг может также представлять собой компенсационный рычаг, рычаг поперечной рулевой тяги или выполненный как часть подвески рычаг, соединяющийся со стороны кузова с кузовом транспортного средства, рамой или подрамником.
В другом предпочтительном варианте воплощения продольный рычаг может быть выполнен в виде единого целого со стойкой колеса. Это значит, что для дальнейшего уменьшения веса заднего моста с независимой многорычажной подвеской не требуется образовывать соответствующие опорные поверхности между продольным рычагом и стойкой колеса и что можно также отказаться от соединительных элементов, соединяющих продольный рычаг со стойкой колеса. Разумеется, возможно также, что продольный рычаг может быть выполнен в форме меча с низкой жесткостью к изгибу, при этом данный рычаг неподвижно соединяется со стойкой колеса и между продольным рычагом и стойкой колеса образуются опорные поверхности. На стороне, противоположной стойке колеса, продольный рычаг соединяется с кузовом транспортного средства, рамой или подрамником посредством опорной втулки с возможностью вращения (вокруг Y-оси).
Шарнирное соединение рычагов с кузовом, рамой или подрамником с одной стороны и со стойкой колеса с другой стороны, а также шарнирное соединение пластинчатой пружины предпочтительно с верхним поперечным рычагом производится в предпочтительном варианте посредством опорных втулок, расположенных на соответствующих рычагах и на пластинчатой пружине. Из этого следует, что поперечные силы поглощаются поперечными рычагам и их опорными втулками. Пластинчатая пружина, напротив, реагирует главным образом на изгибающее усилия, т.е. на вертикальные силы, вызывающие движение пластинчатой пружины по направлению вниз к опорной поверхности или вверх относительно основания кузова. Разумеется, опорные втулки и их точки соединения могут быть заменены шариковыми шарнирами (шаровыми опорами) и соответствующими шариковыми подшипниками или использоваться в сочетании с ними.
В целесообразном варианте воплощения пластинчатая пружина расположена на двух опорах, соединенных с кузовом транспортного средства, рамой или подрамником. В предпочтительном варианте воплощения опоры являются амортизирующими зажимными элементами в средней части пластинчатой пружины. Опоры также могут быть амортизирующими зажимными элементами из эластомера. При этом зажимные элементы могут быть качающимися и закреплены в держателях на раме транспортного средства.
Расположение опор на пластинчатой пружине предпочтительно регулируется индивидуально. За счет возможного таким образом смещения зажимных элементов или опор вдоль пластинчатой пружины можно регулировать ось колебаний средней части пластинчатой пружины, определяемой обеими опорами, на ее протяжении вдоль пластинчатой пружины. Благодаря этому можно регулировать жесткость или предварительное натяжение пластинчатой пружины. Жесткость пластинчатой пружины можно также регулировать за счет изменения ее размеров, при этом среди возможных факторов влияния можно назвать толщину и ширину.
В другом предпочтительном варианте воплощения опоры могут быть подогнаны под сечение пластинчатой пружины и съемно или неразъемно крепиться на кузове, раме или подрамнике, при этом возможны заклепочные, штекерные, резьбовые или сварные соединения.
Помимо преимущество изменяемой, т.е. индивидуальной регулировки пластинчатой пружины с помощью опор на то, как транспортное средство ведет себя в различных ситуациях, влияют свойства материала, поскольку вертикальное движение при сжатии и обратном ходе пружины зависит, например, от ее жесткости или предварительного натяжения.
Разумеется, регулировка транспортного средства в соответствии с желаемыми характеристиками предпочтительно производится во время первичного монтажа. При этом предпочтительно, чтобы пластинчатая пружина имела C-образную форму, т.е. чтобы вершина пластинчатой пружины находилась на одинаковом расстоянии от опор в средней части пружины.
При боковых движениях транспортного средства, например, при движении на повороте, транспортное средство за счет центробежной силы отклоняется наружу. Возникающий при этом угол крена транспортного средства зависит от поперечного ускорения, массы транспортного средства, высоты центра тяжести и конструкции транспортного средства. С учетом кинематических свойств подвески колеса положение оси и центра поперечных колебаний зависит от действующих на транспортное средство сил. По этой причине при боковом движении транспортного средства предпочтительно, чтобы пластинчатая пружина могла принимать S-образную форму, а не C-образную. При этом S-образная форма пластинчатой пружины при боковом движении транспортного средства регулируется предпочтительно за счет положения опор на пластинчатой пружине. При этом средняя часть и концы пластинчатой пружины являются подвижными относительно обеих опор, при этом концы двигаются синхронно (асимметрично) со сжатием и обратным ходом, образуя S-образную форму.
В общем и целом, задний мост с независимой многорычажной подвеской обеспечивает транспортное средство хорошими ходовыми качествами. Кроме того, задний мост с независимой многорычажной подвеской имеет компактную конструкцию и экономит место.
Помимо этого, в заднем мосте с независимой многорычажной подвеской повышается износостойкость опорных втулок продольного рычага. В частности, за счет шарнирного соединения пластинчатой пружины с верхним поперечным рычагом, шарнирно со стойкой колеса в центре, создаваемая пластинчатой пружиной сила (сила упругости пружины =Fs) действует против реакции поры (Fw) на диск колеса и направлена преимущественно в центр стойки колеса, из-за чего уменьшается предварительная вертикальная нагрузка (FTB) на опорную втулку продольного рычага со стороны кузова.
Естественно, векторы сил, направленные навстречу друг другу, могут быть незначительно смещены на несколько миллиметров относительно центра опоры колеса, однако это не оказывает отрицательного влияния на технический результат. Как было сказано выше, в заднем мосте с независимой многорычажной подвеской можно значительно уменьшить это расстояние, так как, если смотреть сбоку, пластинчатая пружина может быть расположена намного ближе к центру колеса, чем спиральная пружина. В зависимости от того, соединяется ли пластинчатая пружина непосредственно со стойкой колеса или с верхним поперечным рычагом, и в зависимости от положения верхнего поперечного рычага можно добиться смещения от 0 до нескольких десятков миллиметров, при этом смещение может достигать от 0 до 100 мм. Предпочтительным является вариант с наименьшим смещением, при этом возможен вариант, в котором смещение равно нулю.
Под шарнирным соединением со стороны кузова понимают шарнирное соединение или крепление поперечного или продольного рычага к кузову транспортного средства, раме или подрамнику.
Под опорной втулкой со стороны кузова нужно понимать опорные втулки, предусмотренные на концах продольных или поперечных рычагов для образования шарнирного соединения со стороны кузова.
Под шарнирным соединением со стороны стойки колеса понимают шарнирное соединение или крепление рычага или пластинчатой пружины к стойке колеса.
Под опорной втулкой со стороны стойки колеса нужно понимать опорные втулки, предусмотренные на концах рычагов или пластинчатой пружины для образования шарнирного соединения со стороны стойки кузова.
Под рамой понимают раму транспортного средства или подрамник, соединенный с кузовом транспортного средства.
На Фиг. 1 и 2 показан вид подвески 2 заднего моста транспортного средства с многорычажной подвеской в соответствии с известным уровнем техники (Фиг. 1) и виде сбоку (Фиг. 2). Подвеска 2 в соответствии с известным уровнем техники известна как «мечеобразная» подвеска.
Подвеска 2, как правило, расположена с обеих сторон транспортного средства, при этом конструкция подвески, находящейся на противоположной от подвески 2 стороне и не показанной на фигурах, является идентичной (с учетом специфики сторон) конструкции подвески 2, показанной на фигурах.
В подвеске 2 имеется два нижних поперечных рычага 3 и 4, верхний поперечный рычаг 5 и продольный рычаг 6. Поперечные рычаги 3, 4 и 5 расположены перпендикулярно продольной оси транспортного средства и соединены посредством опорных втулок 9, 10 и 11 в точках 12,13 и 14 соединения со стойкой 7 колеса, при этом показаны только опорная втулка 11 и точка 14 соединения со стойкой 7 колеса. Опорные втулки 9 и 10 (не показаны) нижних поперечных рычагов 3 и 4 образуют шарнирные соединения в точках 12 и 13. На Фиг. 1 в качестве примера показаны болты 8, с помощью которых колесо известным образом крепится на стойке 7 колеса.
Три поперечных рычага 3, 4 и 5 параллельны друг другу и примерно параллельны горизонтали FH транспортного средства и оси X-X колеса. На соответствующем конце поперечных рычагов 3, 4 и 5, противоположном точкам 12,13 и 14 соединения со стойкой колеса, предусмотрены опорные втулки 15, 16 и 17 для шарнирного соединения поперечных рычагов 3, 4 и 5 со стороны кузова. Продольный рычаг 6 образован с помощью выступающего из стойки 7 колеса стального элемента в форме меча и может соединяться посредством опорной втулки 18 со стороны кузова с не показанным здесь кузовом или рамой транспортного средства. Продольный рычаг 6 расположен на кузове с возможностью вращения вокруг Y-оси (Фиг. 1).
Для опоры подвески 2 на кузов транспортного средства или раму в подвеске 2 имеются не показанный здесь амортизатор и пружинный элемент 19 в виде спиральной пружины. Пружинный элемент 19 крепится в пружинной тарелке 20, которую образует задний нижний поперечный рычаг 4. Пружинная тарелка 20 и, следовательно, пружинный элемент 19 смещены назад (на Фиг. 2 вправо) относительно вертикальной линии линии A-A, проходящей через центр Z колеса, и относительно оси X-X колеса, проходящей через его центр Z.
ТВ
Из этого следует, что создаваемая пружинным элементом 19 вертикальная сила (сила упругости пружины =Fs), воздействующая на подвеску 2 посредством пружинной тарелки 20, и вертикальная реакция (Fw) опоры на диск колеса, которая передается на стойку (7) колеса вдоль линии A-A, со смещением относительно друг друга действуют на соответствующий центр Z колеса или на подвеску 2. Это приводит к повышению предварительной вертикальной нагрузки (F) на опорную втулку 18 продольного рычага 6 со стороны кузова.
Для стабилизации между подвеской 2 и подвеской, расположенной на противоположной от нее стороне транспортного средства, используют жесткое соединение в форме стабилизатора 21, параллельного горизонтали FH транспортного средства и крепящегося к нижнему поперечному рычагу 4 посредством маятникового рычага. Кроме того, посредством симметрично расположенных держателей 36 стабилизатор 21 может крепиться к кузову транспортного средства или к одной из соединенных с кузовом рам. На Фиг. 1 представлен только левый держатель 36 в форме хомутика, адаптированный к сечению стабилизатора 21.
На Фиг. 3 и 4 показана подвеска 2 заднего моста 1 с независимой многорычажной подвеской в соответствии с полезной моделью. Задний мост 1 транспортного средства с независимой многорычажной подвеской включает с обеих сторон подвеску 2, которая содержит, по крайней мере, один нижний поперечный рычаг 3, 4, верхний поперечный рычаг 5 и продольный рычаг 6. Поперечные рычаги 3, 4, 5 и продольный рычаг 6 одним своим концом расположены на стойке 7 колеса. Между подвесками 2 предусмотрена пластинчатая пружина 22, расположенная под верхним поперечным рычагом перпендикулярно направлению движения транспортного средства и соединенная на концах со стойкой 7 колеса по крайней мере одним рычажным элементом 25. Как указано на фигурах, предусмотрены два нижних поперечных рычага 3, 4, о которых будет подробно разъяснено ниже. Как указано на Фиг. 3, а также Фиг. 7-11, пластинчатая пружина 22 соединена с верхним поперечным рычагом 5 посредством рычажного элемента 25.
На Фиг. 3 видно, что задний нижний поперечный рычаг 4 в отличие от известных поперечных рычагов, в которых используется пружинная тарелка, в общем и целом сохраняет свое прямоугольное сечение и свою форму, что ведет к увеличению жесткости при снижении веса и меньших затратах. Как видно на фигурах, задний мост 1 транспортного средства с независимой многорычажной подвеской сконструирован без спиральной пружины и стабилизатора. Их функцию выполняет поперечная пластинчатая пружина 22, расположенная под верхним поперечным рычагом и выполняющая таким образом двойную функцию.
Поперечные рычаги 3, 4 и 5 образуют в точках 12, 13 и 14 шарнирное соединение со стойкой 7 колеса посредством опорных втулок 9, 10 и 11. Три поперечных рычага 3, 4 и 5 параллельны друг другу и примерно параллельны горизонтали FH транспортного средства и оси X-X колеса, проходящей через центр 2 колеса. На конце поперечных рычагов 3, 4 и 5, противоположном точкам 12, 13 и 14 соединения со стойкой (7) колеса, предусмотрены опорные втулки 15, 16 и 17 для шарнирного соединения поперечных рычагов 3,4 и 5 со стороны кузова.
Продольный рычаг 6 представляет собой стальной элемент в форме меча, который может соединяться со стороны кузова с не показанным здесь кузовом транспортного средства или рамой посредством опорной втулки 18. Продольный рычаг 6 крепится к кузову с возможностью вращения вокруг Y-оси (Фиг. 3).
Передний (относительно линии A-A, проходящей вертикально через центр Z колеса) нижний поперечный рычаг 3 образует посредством опорной втулки 9 в точке 12 шарнирное соединение с передним (относительно линии A-A) участком 23. Другой задний (относительно линии A-A, проходящей вертикально через центр Z колеса) нижний поперечный рычаг 4 образует посредством опорной втулки 10 в точке 13 шарнирное соединение с задним (относительно линии A-A) участком 24. Посредством опорной втулки 11 в точке 14 верхний поперечный рычаг 5 образует шарнирное соединение со стойкой колеса, выровненное по центру Z колеса на линии A-A, которая проходит примерно параллельно оси X-X колеса. Для этого в стойке 7 колеса имеется опорная область 45, выполняемая как неотъемлемая часть стойки 7 колеса. Опорная область 45 может быть соединена с опорной втулкой 11 так, что верхний поперечный рычаг 5 крепится к стойке 7 колеса относительно подвижно.
ТВ
При этом рычажный элемент 25 крепится к поперечному рычагу 5 посредством дополнительной опорной втулки 37, расположенной примерно посередине поперечного рычага 5 на плече 38. Пластинчатая пружина 22 или, по крайней мере, ее соответствующий конец, на котором расположена опорная втулка 35, предпочтительно располагается на таком уровне, на котором нижние поперечные рычаги 3, 4 расположены рядом со своими опорными втулками 9, 10. Поэтому рычажной элемент 25 служит виртуальным мостиком между точками 12 и 13 соединения нижних поперечных рычагов 3 и 4, и точкой 14 соединения верхнего поперечного рычага 5 со стойкой 7 колеса. Из этого следует, что пластинчатая пружина 22 находится примерно на одной высоте с точками 12 и 13 нижних поперечных рычагов 3 и 4 и предпочтительно посередине между участками 23 и 24 стойки колеса под верхним поперечным рычагом. Преимущество такой конструкции состоит в том, что пластинчатая пружина 22 заменяет стандартный стабилизатор 21 между подвесками заднего моста 1 с независимой многорычажной подвеской. Кроме того, за счет шарнирного соединения с верхним рычагом 5 пластинчатая пружина 22 предпочтительно смещена к линии A-A, проходящей через центр 2 колеса. Таким образом, сила упругости пружины Fs, создаваемая пластинчатой пружиной 22, и реакция Fw опоры на диск колеса действуют вертикально и направлены непосредственно друг против друга к центру Z или подвеску 2, как видно с Фиг. 4. При этом уменьшается предварительная вертикальная нагрузка F на опорную втулку 18 продольного рычага 6, посредством которой продольный рычаг 6 крепится к кузову или раме. Благодаря этому можно повысить срок службы опорной втулки 18 и, например, снизить интенсивность шумов и вибраций на заднем мосте.
На Фиг. 5 и 6 с обеих сторон показана представленная на Фиг. 3 и 4 подвеска 2 в заднем мосте 1 с независимой многорычажной подвеской, которая в качестве примера соединена с подрамником 30, в первом случае приведен перспективный вид, а во втором-перспективный вид снизу, т.е. снизу транспортного средства с видом в сторону пола транспортного средства.
Подвески 2 образуют со стороны кузова шарнирное соединение с подрамником 30, расположенным перпендикулярно направлению движения транспортного средства, т.е. параллельно горизонтали транспортного средства FH, посредством опорных втулок 15, 16, 17, расположенных на концах верхнего поперечного рычага 5 и нижних поперечных рычагов 3 и 4.
Опорная втулка 15 не видна на фигурах, но может быть расположена рядом с шарнирным соединением 44 (Фиг. 5) переднего нижнего рычага 3 со стороны кузова. Пластинчатая пружина 22 при этом образует шарнирное соединение с рычажным элементом 25 посредством расположенной на конце опорной втулки 35.
В частности, на Фиг. 6 показано расположение пластинчатой пружины 22 в опорах 26 и 27, соединенных с подрамником 30. Опоры 26 и 27 разделяют пластинчатую пружину на среднюю область 28, расположенную между опорами 26 и 27, и два примыкающих к ней конца 29. Опорные втулки 35 для опоры рычажного элемента 25 также предпочтительно расположены на концах 29. За счет индивидуальной регулировки положения опор 26 и 27 вдоль горизонтальной протяженности пластинчатой пружины 22, т.е. вдоль горизонтали РН транспортного средства, при первичном монтаже можно регулировать жесткость и предварительное натяжение пластинчатой пружины 22.
В качестве примера верхний рычаг 5 имеет два примыкающих друг к другу участка 46, 47 (Фиг. 3). Первый участок 46 изогнут в форме серпа на участке от конца, крепящегося на подрамнике 30, в сторону второго участка 47, который соответствующим своим концом соединяется посредством опорной втулки 14 с опорной областью 45 стойки 7 колеса. Второй участок 47 верхнего поперечного рычага 5 выполнен прямолинейно. Предпочтительно, чтобы рычажный элемент 25 был соединен со вторым участком 47 в точке рядом с первым участком 46 верхнего поперечного рычага, для чего предусмотрена опорная втулка 37 на плече 38. Таким образом, рычажный элемент 25 может быть соединен с прямым плечом, за счет чего можно было бы облегчить поглощение соответствующих сил по сравнению с полностью изогнутым верхним поперечным рычагом, который, например, изображен на Фиг. 1. Как видно на Фиг. 4, центральная линия опорной втулки 14 совмещена с линией A-A, при этом и центральная линия опорной втулки 35 совмещена с этой линии A-A. Таким образом можно добиться описанных выше преимуществ сил, направленных навстречу друг другу.
Как лучше всего показано на Фиг. 3, рычажный элемент 25, предназначенный для соединения перпендикулярной пластинчатой пружины 22, расположенной под верхним поперечным рычагом 5, с ним же, образуется из двух распорок 48, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Обе распорки 48 в плоскости рисунка на Фиг. 3 примыкают с обеих сторон верхнего поперечного рычага 5 к его плечу 38 на втором участке 47 рядом с первым участком 46, для чего предусмотрена втулка 37. На пластинчатой пружине 22, т.е. на других концах 29, обе распорки 48 также соединены с опорной втулкой 35. Концы 29 пластинчатой пружины 22 выполнены в виде сужающегося тупого конуса (Фиг. 6), при этом распорки 48 рычажного элемента 25 соединены с опорной втулкой 35 в области конуса. В одном из возможных вариантов, не представленном на фигурах, можно предусмотреть соединение пластинчатой пружины 22 и верхнего поперечного рычага исключительно посредством одной из распорок рычажного элемента 25, при этом соответствующая распорка, естественно, располагается только с одной стороны, что, несмотря на ожидаемые дополнительные моменты, может поспособствовать в достижении цели. В связи с этим также можно создать шарнирное соединение рычажного элемента 25 в виде цельной распорки с серединой пластинчатой пружины 22 и верхним поперечным рычагом в указанных выше областях.
На Фиг. 7 и 8 представлен схематический вид, направленный в сторону движения, изменения формы заднего моста с независимой многорычажной подвеской при различных движениях транспортного средства.
На Фиг. 7 показана форма пластинчатой пружины 22 во время вертикального прогиба заднего моста 1, при этом обе подвески 2 прогибаются идентично. Колеса 31 и 32 транспортного средства несколько наклонены друг к другу (развал). Прогиб при этом воздействует таким образом, что средняя область 28 пластинчатой пружины 22, расположенной между двумя опорами 26 и 27 пластинчатой пружины 22, отклоняется, т.е. изгибается вниз, при этом пластинчатая пружина 22 принимает C-образную форму, где вершина 39 находится в середине пластинчатой пружины 22. В нейтральном состоянии пластинчатая пружина 22 выпрямляется.
Кроме того, прогиб влияет таким образом, что поперечные рычаги 3, 4 и 5 подвески 2 с обеих сторон заднего моста 1 наклоняются к центру транспортного средства и перестают быть параллельными горизонтали FH транспортного средства или оси X-X колеса.
На Фиг. 8 показано транспортное средство во время бокового движения, например, при прохождении поворота. При этом обе подвески прогибаются асимметрично. В соответствии с изображением опорная поверхность левого колеса 31 находится ниже опорной поверхности правого колеса 32. Это приводит к тому, что ось X-X колеса проходит наклонно под углом к горизонтали FH транспортного средства. Боковое движение транспортного средства приводит к наклону средней области 28 пластинчатой пружины 22. Угол наклона средней области 28 пластинчатой пружины 22 при этом соответствует по величине приблизительно углу наклона оси X-X колеса. Как видно, средняя область 28 наклонена в сторону, противоположную наклону оси X-X колеса. При этом, например, пластинчатая пружина 22 принимает, например, здесь, S-образную форму, где первая вершина 49 расположена в области опоры 26, а вторая вершина 50 расположена в области опоры 27. При этом боковое движение оказывает такое влияние, что поперечные рычаги 3, 4, 5 подвески 2, на которой расположено левое колесо 31, наклоняются в плоскости чертежа вверх к центру транспортного средства. Тем же образом, но в противоположную сторону рычаги 3, 4, 5 подвески, которыми прикреплено правое колесо, наклоняются в плоскости чертежа вниз к центру транспортного средства. При этом поперечные рычаги 3, 4, 5 правой и левой подвески 2 примерно параллельны, в идеальном случае - полностью параллельны оси X-X колеса.
Наконец, на Фиг. 9, 10, 11 схематически изображен задний мост 1 с независимой многорычажной подвеской, где форма пластинчатой пружины 22 изменяется под действием прилегающего элемента, например, проходящей в центре транспортного средства выхлопной трубы 33 в основании кузова транспортного средства.
При этом на Фиг. 9 показан задний мост 1 с независимой многорычажной подвеской в неподпружиненном положении. На Фиг. 10 изображен задний мост 1 с независимой многорычажной подвеской в состоянии симметричного обратного хода пружин. На Фиг. 11 представлен задний мост 1 с независимой многорычажной подвеской в состоянии симметричного прогиба.
Средняя область 28 пластинчатой пружины 22 предварительно изогнута или натянута над выхлопной трубой 33 в форме буквы «C» и проходит вниз от вершины 39 с обеих сторон к концам 29 до нижних точек 42 и 43. От точек 42 и 43 линия пластинчатой пружины идет без наклона, при этом линия пластинчатой пружины 22 может быть незначительно наклонена с обеих сторон в направлении вершин 40 и 41, прежде чем она дойдет до шарнирного соединения с верхним поперечным рычагом 5 или связанным с ним рычажным элементом 25. Таким образом, создается волнистая форма пластинчатой пружины 22, которая в любой момент, т.е. в неподпружиненном состоянии, состоянии прогиба и состоянии обратного хода, движения заднего моста 1 создает достаточный зазор между пластинчатой пружиной 22 и выхлопной трубой 33 или часть конструкции 34 кузова. Часть конструкции 34 кузова может быть, например, топливным баком или выемкой для хранения запасного колеса. Перечень ссылочных позиций:
1 Задний мост
2 Подвеска колеса
3 Передний нижний поперечный рычаг
4 Задний нижний поперечный рычаг
5 Верхний поперечный рычаг
6 Продольный рычаг
7 Стойка колеса
8 Болт
9 Опорная втулка со стороны стойки колеса для поз. 3
10 Опорная втулка со стороны стойки колеса для поз. 4
11 Опорная втулка со стороны стойки колеса для поз. 5
12 Точка соединения со стойкой колеса для поз. 3 и 9
13 Точка соединения со стойкой колеса для поз. 4 и 10
14 Точка соединения со стойкой колеса для поз. 5 и 11
15 Опорная втулка со стороны кузова для поз. 3
16 Опорная втулка со стороны кузова для поз. 4
17 Опорная втулка со стороны кузова для поз. 5
18 Опорная втулка со стороны кузова для поз. 6
19 Пружинный элемент
20 Пружинная тарелка
21 Стабилизатор
22 Пластинчатая пружина
23 Передний участок стойки колеса
24 Задний участок стойки колеса
25 Рычажный элемент между верхним поперечным рычагом 5 и пластинчатой пружиной 22
26 Левый внутренний подшипник для поз. 22
27 Правый внутренний подшипник для поз. 22
28 Средняя область пластинчатой пружины поз. 22
29 Концы пластинчатой пружины поз. 22
30 Подрамник
31 Левое колесо для поз. 2
32 Правое колесо для поз. 2
33 Выхлопная труба транспортного средства
34 Часть конструкции кузова транспортного средства
35 Внешние опорные втулки пластинчатой пружины
36 Держатель стабилизатора 21 со стороны кузова
37 Опорная втулка между рычажным элементом 25 и поперечным рычагом 5
38 Плечо верхнего поперечного рычага 5
39 Вершина пластинчатой пружины 22
40 Левая вершина пластинчатой пружины 22
41 Правая вершина пластинчатой пружины 22
42 Левая нижняя точка между для поз. 39 и 40
43 Правая нижняя точка между поз. 39 и 41
44 Шарнирное соединение со стороны кузова между поз. 3 и 15
45 Опорная область между поз. 5 и 7
46 Первый участок для поз. 5
47 Второй участок для поз. 5
48 Распорки для поз. 25
49 Вершина
50 Вершина
Z Центр колеса
A-A Вертикальная линия, проходящая через 2
X-X Ось колеса, проходящая через центры 2 стоек колес
FH Горизонталь транспортного средства
Fw Реакция опоры на диск колеса
Fs Сила упругости пружины
ТВ
F Предварительная вертикальная нагрузка на опорную втулку 18.