2.2 Патентный обзор подвесок

На рисунке 2.7 изображена подвеска [1] для неразрезных мостов транспортных средств, в частности грузовых автомобилей с пневматическим подрессориванием. Сущность изобретения заключается в том, что над мостом 13 транспортного средства расположен податливый на кручение рычаг 4 четырехточечной подвески, установленный соединенным с одной стороны с конструкцией 1а, 1b транспортного средства посредством пары шарниров 5 и 6, расположенных разнесенными поперек продольной оси транспортного средства, а с другой стороны – с мостом 13 транспортного средства посредством другой пары шарниров 2 и 3, расположенных разнесенными поперек продольной оси транспортного средства. С каждой боковой стороны транспортного средства установлены по крайней мере одна штанга 7 и 8 направления движения моста, расположенная в направлении продольной оси транспортного средства и соединяющая мост 13 транспортного средства с конструкцией 1а, 1b транспортного средства с возможностью их перемещения относительно друг друга по вертикали, а также по крайней мере один рессорный узел 11, 12 амортизации между мостом 13 и конструкцией 1а, 1b транспортного средства. Техническим результатом является оптимизация динамики движения, достижение меньших вибраций, снижение износа, достижение повышенной боковой жесткости конструкции оси, сокращение количества отдельных деталей, повышение ремонтной технологичности и уменьшение веса применяемых неподрессоренных деталей.

Рисунок 2.7 – Подвеска для неразрезных мостов транспортных средств:

1а и 1b – рама автомобиля; 2, 3, 5, 6 – шарниры четырехточечного рычага; 4 – четырехточечный рычаг; 7 и 8 – штанги; 9 и 10 – шарниры штанг; 11 и 12 – упругие элементы подвески; 13 – мост.

Подвеска [2] колеса транспортного средства содержит верхний и нижний поперечные направляющие рычаги, которые шарнирно соединены с одной стороны со ступицей колеса, а с другой – с рамой транспортного средства. В средней части верхнего поперечного направляющего рычага шарнирно крепится жесткая тяга, в свою очередь, шарнирно соединенная другим концом с согласующим рычагом. Свободный конец согласующего рычага связан с торсионом, жестко закрепленным на раме транспортного средства. Торсион установлен выше уровня верхнего поперечного рычага и закреплен на раме с предварительной закруткой. Технический результат: упрощение конструкции, повышение значений нелинейной характеристики подвески в ее верхнем положении.

Подвеска работает следующим образом. При ходе сжатия подвески, когда колесо автомобиля наезжает на неровность (выступ) и перемещается вверх, ступица 3 начинает подниматься и поворачивает рычаги 1 и 2 по часовой стрелке (рисунок 2.8 а. Усилие от верхнего поперечного рычага 1 через жесткую тягу 5 передается на согласующий рычаг 6, поворачивая его. Согласующий рычаг 6 воздействует на соединенный с ним, установленный на раме 4 с предварительной закруткой торсион 7, дополнительно закручивая его. При ходе отбоя процесс происходит в обратной последовательности. Взаимное расположение рычагов и предварительно закрученного торсиона при их перемещении обеспечивает необходимую плавность хода автомобиля по неровным поверхностям на высоких скоростях и позволяет получать более крутую нелинейную характеристику подвески в верхнем положении, характер протекания которой показан на рисунке 2.8 б.

Рисунок 2.8: а - подвеска колеса транспортного средства; б - упругая характеристика подвески:

1 и 2 – рычаги; 3 – ступица колеса; 4 – рама автомобиля; 5 – жесткая тяга; 6 – согласующий рычаг; 7 – торсион.

В патенте [3] предлагается использовать рессоры с продольным профилем, способствующим снижению материалоемкости изделия, уменьшению межлистового трения, повышению долговечности рессор. Листовая рессора (рисунок 2.9) содержит один или несколько наложенных друг на друга листов постоянного по длине поперечного сечения, каждый из которых со стороны растяжения имеет продольную канавку трапециевидной формы. Глубина канавки выполнена меньше, а ширина – больше соответствующих размеров выступа. Накладка на стороне, обращенной к коренному листу, выполнена с выступом, поперечное сечение которого аналогично профилю сечения листа со стороны сжатия. Хомуты установлены с зазором относительно коренного листа со стороны растяжения. Боковые участки каждого рессорного листа по его длине и ширине выполнены в виде балки равного сопротивления.

Рисунок 2.9 – Листовая рессора:

1 – ось или мост автомобиля; 2 – стремянка; 3 – накладка; 4 – подкладка; 5 – лист рессоры.

Балансирная подвеска [4] сдвоенных осей транспортного средства в качестве направляющего устройства имеет два жестких продольных рычага 1 и 2 коробчатого сечения с каждой стороны транспортного средства. Один конец каждого рычага шарнирно соединен с поперечной балкой 3 посредством одного общего пальца 4 и кронштейна 5.

Поперечная балка коробчатого сечения жестко соединена с рамой 6 транспортного средства. На противоположном конце каждого рычага смонтированы нижние опоры пневмобаллонов 7 и 8, которые верхней частью соединены с рамой транспортного средства посредством кронштейнов 9 и 10. К рычагам с помощью стремянок 11 прикреплены балки осей 12 и 13, а также крепятся кронштейны 14, с сухарями которых подвижно взаимодействуют концы листовой рессоры 15, которая средней частью посредством стремянок 16 и кронштейна 17 шарнирно закреплена на поворотном пальце.

Балансирная подвеска сдвоенных осей транспортного средства работает следующим образом.

При движении транспортного средства динамические нагрузки от осей 12 и 13 воздействуют на продольные рычаги 1 и 2, поворачивая их вокруг поворотного пальца 4. При этом деформируются пневмобаллоны 7 и 8 и листовая рессора 15, передавая нагрузку на раму транспортного средства посредством кронштейнов 5, 9 и 10, жестко соединенных с рамой 6.

При наезде на препятствие колес одной из осей 12 или 13 продольный рычаг 1 или 2 проворачивается вокруг пальца 4 и, взаимодействуя подвижно через сухарь кронштейна 14 с рессорой 15, поворачивает ее. Рессора 15 противоположным концом, взаимодействуя подвижно с сухарем кронштейна рычага, связанного со второй осью, перераспределяет на нее часть нагрузки. Таким образом, происходит выравнивание нагрузки между осями при разном их положении в вертикальной плоскости.

Рисунок 2.10 – Балансирная подвеска сдвоенных осей транспортного средства:

1, 2 – продольные рычаги; 3 – балка; 4 – палец; 5, 9, 10, 14 – кронштейны; 6 – рама; 7, 8 – пневмобаллоны; 11, 16 – стремянки; 12, 13 – оси; 15 – рессора.

Проанализировав конструкции подвесок применяемых на грузовых автомобилях и автобусах, остановились на рессорной подвеске, так как она обладает достаточной энергоемкостью, при относительно небольшой массе и сложности изготовления. Такие рессоры позволяют обеспечить высокую плавность хода и при этом не предъявляют существенных требований к компоновке автомобиля.

В качестве главной передачи проектируемого ведущего моста выбрали разнесённую главную передачу, состоящую из центрального и бортового редуктора. В качестве передачи центрального редуктора выбрали коническую передачу с криволинейными зубьями, а именно с круговыми зубьями типа Глисон. Такая передача позволяет выполнить требования по прочности и кинематике.