УПРУГИЙ МЕХАНИЗМ С РЕГРЕССИВНО-ПРОГРЕССИВНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
RESILIENT MECHANISM WITH REGRESSIVE-PROGRESSIVE CHARACTERISTIC

Изобретение относится к машиностроению, а именно к упругим механизмам подвесок транспортных средств, обеспечивающим регрессивно-прогрессивный характер упругой характеристики.
Известны упругие механизмы подвесок транспортных средств, содержащие в качестве упругих элементов спиральные пружины. Они просты по конструкции и компактны, но их упругая характеристика линейна. Конические и бочкообразные варианты спиральных пружин дают лишь несущественную прогрессивную нелинейность в конце хода сжатия, но совершенно не решают вопрос регрессивного участка характеристики в фазе отбоя. [Конструкция автомобиля. Шасси / Под общ. ред. А.Л. Карунина. - МАМИ, 2000. - 528 с.].
Известны упругие механизмы подвесок с листовыми рессорами, которые в сборе образуют балку равного сопротивления изгибу и применяются в конструкциях подвесок в основном грузовых автомобилей по причине своей громоздкости. Их упругие (жесткостные) характеристики в основном также линейны, а конструктивные возможности получения нелинейности относятся также к фазе сжатия и ведут к неоправданному усложнению конструкции подвески [Конструкция автомобиля. Шасси / Под общ. ред. А.Л. Карунина. - МАМИ, 2000. - 528 с.].
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по достигаемому эффекту, т.е. обеспечению желаемого характера упругой характеристики - регрессивно-прогрессивному, близкому к идеальному, является упругая подвеска с нелинейной характеристикой, содержащая рычаг, одним концом шарнирно закрепленный на корпусе транспортного средства, а другим соединенный с осью вращения колеса, и упругий элемент, концы которого закреплены на корпусе транспортного средства и на рычаге, причем, верхняя поверхность рычага выполнена плоской, а упругий элемент выполнен в виде слегка изогнутой удлиненной пластины, одним концом шарнирно закрепленной на корпусе транспортного средства в плоскости качания рычага, а другим жестко соединенной с рычагом так, что конец пластины прилегает к плоской поверхности рычага в режиме обкатывания. [Патент РФ 2457119 МПК F16F 1/18].
Недостатком данной конструкции является взаимодействие листового упругого элемента с поверхностью рычага или упора, что может привести к повреждению покрытия упругого элемента и преждевременному выходу из строя. Кроме того, указанная конструкция плохо компонуется с современными узлами подвесок транспортных средств, а при полном ходе отбоя возможен пробой и излом упругого элемента или его перегиб.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности и работоспособности упругого механизма подвески путем исключения возможности взаимодействия поверхности листового упругого элемента с другими элементами подвески при обеспечении регрессивно-прогрессивного характера подвески, исключение возможности пробоя при ходе отбоя, а также достижение наиболее компактной компоновки узла подвески.
Поставленная задача решается тем, что упругий механизм содержит листовой упругий элемент, в верхней части шарнирно закрепленный на корпусе транспортного средства, а нижним концом связанный с направляющим рычагом оси колеса, при этом упругий элемент соединен в нижней части с направляющим рычагом шарнирно посредством шатуна, а с корпусом шарнирно посредством коромысла, причем хотя бы один из концевых шарниров упругого элемента установлен дезаксиально относительно продольной оси упругого элемента посредством концевого кронштейна.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема упругого механизма в составе узла подвески транспортного средства в положении отбоя.
На фиг. 2 приведена регрессивно-прогрессивная упругая характеристика предложенного упругого механизма, полученная с применением расчетного комплекса ANSIS и подтвержденная натурными испытаниями.
Упругий механизм содержит листовой упругий элемент 1, в верхней части закрепленный на корпусе транспортного средства через жестко соединенный с ним концевой кронштейн 2 посредством шарнира 3, а в нижней части подвижно соединенный посредством шарнира 4 через шатун 5 и шарнир 6 с направляющим рычагом подвески 7 (показан пунктиром). Шарниры 3 и 4 установлены так, что по меньшей мере один из них расположен дезаксиально относительно продольной оси упругого элемента 1. Кроме того, нижний конец упругого элемента 1 соединен с корпусом транспортного средства коромыслом 8 через шарнир 9.
Упругий механизм работает следующим образом. При ходе колеса и рычага подвески 7 вверх усилие через шарниры 4, 6 и шатун 5 передается на упругий элемент 1, который изгибается под действием осевой силы сжатия и изгибающего момента, плечо которого обеспечивается концевым кронштейном 2. Коромысло 8 при этом поворачивается против часовой стрелки, ограничивая ход сжатия. При отбое колеса вниз упругий элемент 1 распрямляется, а концевой кронштейн 2 обеспечивает мягкое ограничение хода отбоя.
Предлагаемая конструкция упругого механизма обеспечивает регрессивно-прогрессивный характер упругого взаимодействия корпуса транспортного средства с рычагом 7 подвески колеса, при этом упругий элемент не касается других элементов подвески и в целом конструкция не выходит за рамки традиционной компоновки. От длины концевого дезаксиально установленного кронштейна, то есть от несоосности установки упругого элемента (на практике она небольшая, можно регулировать толщиной прокладки) зависит изменение жесткости регрессивной части упругой характеристики (то есть перемещение при отбое), от длины упругого элемента зависит жесткость характеристики в положении статической нагрузки, а от длины коромысла 8 зависит крутизна прогрессивной части характеристики и величина хода подвески. Шатун 5 передает усилие от рычага подвески 7 к упругому элементу, его длина также участвует в формировании характеристики (как и все остальные размеры). Кроме того, дезаксиальность установки продольно сжатого упругого элемента позволяет смягчить удар при отбое при полном распрямлении упругого элемента.
Технический результат: заданная регрессивно-прогрессивная упругая характеристика подвески достигается применением упругого элемента простейшей формы - в виде полосы, испытывающей внецентренное сжатие, и при изгибе упругий элемент не огибает других поверхностей, то есть не касается их, что повышает его надежность, а также мягко ограничивает ход отбоя, рационально вписываясь в традиционную компоновку транспортных средств.
Источники информации
1. Конструкция автомобиля. Шасси / Под общ. ред. А.Л. Карунина. - МАМИ, 2000. - 528 с.
2. Упругая подвеска с нелинейной характеристикой. / Патент РФ 2457119 С1 МПК F16F 1/18. Заявка 2011102121/11 от 20.01.2011. Опубликовано 27.07.2012.