2 Патентно-информационный обзор

(19) RU (11) 2135373 (13) C1 (51) 6 B60G11/12, F16F1/38

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к патенту Российской Федерации

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и эксплуатации транспортных средств, а более конкретно - к соединению листовой рессоры с рамой автомобиля и троллейбуса.

Известен шарнир скольжения в соединении листовой рессоры с рамой автомобиля, который содержит накладное ушко рессоры с втулкой и рессорный палец, соединяющий ушко рессоры с кронштейном на раме. В таком шарнире высокие динамические нагрузки приводят к быстрому износу деталей шарнира - пальца и втулки ушка, вследствие чего шарнир требует регулярной смазки и частой замены пальца и втулки.

Известен шарнир в виде эластичной опоры ушка листовой рессоры автомобиля по патенту ЕПВ (ЕР) N 0 493 731 (опубл. 92 07 08 N 28), содержащий металлический палец, втулку пальца, эластичную втулку, промежуточную втулку и втулку ушка, при этом втулка пальца, эластичная и промежуточная втулки с помощью шайбы и гайки плотно закреплены в кронштейне рессоры. Известен также шарнир, наиболее близкий к предлагаемому, в виде эластичной резиновой опоры (П.П.Лукин, Г.А.Гаспарянц, В.Ф.Родионов "Конструирование и расчет автомобиля", М. "Машиностроение", 1984 г., рис. 164, "г"), имеющий палец и резиновые втулки, которые при сборке в осевом направлении сжимаются усилием, обеспечивающим поворот ушка рессоры относительно пальца. Указанные шарниры в виде эластичных опор снижают или полностью исключают необходимость в смазывании, уменьшают динамические нагрузки, вибрацию и скручивание рессоры. Однако эластичные резиновые элементы при такой конструкции шарнира имеют ограниченную жесткость соединения, что может вызвать дополнительное колебание, вследствие чего указанные эластичные опоры не применяются при значительных величинах нагрузок, характерных для транспортных средств повышенной грузоподъемности.

В то же время известен резинометаллический шарнир гусеничной цепи (авторские свидетельства СССР N 1418169, N 1428654 и другие), содержащий в проушинах соединительный палец с кольцевыми резиновыми элементами и ограничителями радиального перемещения.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения нагрузочной способности эластичной опоры ушка листовой рессоры транспортного средства.

Для достижения этого технического результата в шарнире, содержащем проушины кронштейна рессоры, проушину ушка рессоры с металлической втулкой и металлический палец, палец выполнен с участками разного диаметра, и на участках меньшего диаметра палец имеет связанные с ним эластичные кольца, а участки большего диаметра являются ограничителями радиального перемещения эластичных колец.

Отличительным признаком предлагаемого шарнира от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является наличие у пальца чередующихся участков с различной жесткостью.

Благодаря наличию этого признака шарнир при небольших нагрузках обладает необходимыми амортизационными свойствами, а при увеличении нагрузки жесткость шарнира также увеличивается, что позволяет применить шарнир в большегрузных транспортных средствах.

Предлагаемый шарнир показан на чертеже с разрезом по оси пальца.

Эластичный шарнир рессоры содержит две проушины 1 (рисунок 2.1) кронштейна рессоры, проушину 2 с металлической втулкой накладного ушка рессоры, палец 3 рессоры с эластичными кольцами 4 и ограничителями 5 радиального перемещения эластичных колец. Эластичные кольца выполнены между ограничителями радиального перемещения и имеют с ними клинообразный (в осевом сечении) зазор и могут выполняться с продольными по внешнему диаметру выемками для обеспечения лучшей работоспособности на скручивание. Для обеспечения достаточной первоначальной жесткости шарнира после запрессовки пальца эластичные кольца выполнены с внешним диаметром больше диаметра отверстий проушин шарнира, а для обеспечения эластичности шарнира в широких пределах изменения нагрузки диаметр ограничителей радиального перемещения выполнен меньше диаметра проушин шарнира. Необходимую прочность пальцу придает размещение в местах соединения проушин ограничителей радиального перемещения, причем каждый из этих ограничителей частично размещен в проушине кронштейна рессоры и частично в проушине накладного ушка рессоры.

Работа шарнира осуществляется следующим образом.

При циклических поворотах проушины 2 накладного ушка рессоры относительно проушин 1 кронштейна рессоры эластичные кольца 4 пальца 3 работают на скручивание и деформируются в окружном направлении. Одновременно вследствие вертикальных и продольных сил (от веса транспортного средства, от тяговых или тормозных усилий) эластичные кольца деформируются в радиальном направлении. При небольших нагрузках деформация эластичных колец невелика, кольца имеют небольшую радиальную жесткость и вследствие этого хорошие амортизационные свойства. При увеличении радиальной нагрузки и соответственно дальнейшей деформации эластичных колец постепенно уменьшается вплоть до полного смыкания осевой зазор между эластичными кольцами и ограничителями радиального перемещения и происходит плавное нарастание радиальной жесткости шарнира. При дальнейшем увеличении тяговой нагрузки начинают работать ограничители радиального перемещения и шарнир становится полностью жестким.

Таким образом, шарнир обеспечивает высокие амортизационные свойства в широком диапазоне изменения нагрузок, выдерживает повышенные тяговые нагрузки, не теряя при этом способности восстанавливать амортизационные свойства после снятия повышенных нагрузок, и вследствие этого без технического обслуживания в течение длительного времени сохраняет свою работоспособность.

Рисунок 2.1 – Конструкция эластичного шарнира

(19) RU (11) 2043934 (13) C1

(51) 6 B60G11/02, B60G3/00

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к патенту Российской Федерации

(54) ХОДОВАЯ ЧАСТЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к конструкции рессорной подвески.

Известна балансирная рессорная подвеска транспортного средства [1] содержащая листовые рессоры, закрепленные шарнирно средней частью на раме транспортного средства, а концами жестко связанные с опорами, установленными на рычагах, закрепленных на осях колес.

К недостаткам этой подвески относится то, что она не обеспечивает заданную прочность и жесткость.

Известна рессорная подвеска передних и задних колес, которая крепится к продольным трубам рамы.

К недостаткам прототипа относится то, что передние колеса имеют независимую работу, а задние колеса зависимую работу, следовательно мягкость хода автомобиля недостаточна.

Технической задачей изобретения является повышение мягкости хода транспортного средства за счет обеспечения независимой работы подвески каждого колеса.

Это достигается тем, что в ходовой части, содержащей раму, подвески, листовые рессоры, передние и задние колеса, при этом на передних колесах установлены маятниковые рычаги, закрепленные посредством двух серег с маятниковым рычагом, средняя часть жестко закреплена на раме, а задняя часть с задним колесом через рычаг и серьгу.

На чертеже представлена ходовая часть транспортного средства.

Ходовая часть транспортного средства содержит рессору 1 (рисунок 2.2), которая своей средней частью закреплена жестко на раме 2 кронштейном 3. Место крепления рессоры на раме расположено близко к центру тяжести транспортного средства. Передний конец рессоры связан с маятниковым рычагом 4 переднего колеса 5 посредством промежуточного рычага 6 и серег 7 и 8, задний конец рессоры с задним колесом 9 посредством рычага 10 и серьги 11. Для гашения колебаний колес имеются амортизаторы 12 и 13, закрепленные одним концом на транспортном средстве, а другим концом соединенные с маятниковым рычагом 4 и рычагом 10.

При наезде переднего колеса на препятствие маятниковый рычаг 4 поворачивается относительно оси 14 и через серьги 7 и 8 взаимодействует с передней половиной рессоры 1, гасящей удар. При наезде на препятствие заднего колеса 9 рычаг 10 поворачивается вокруг оси 15 и удар гасится задней половиной рессоры 1.

Предлагаемая рессора позволяет добиться независимой работы каждого колеса.

Рисунок 2.2 – Ходовая часть транспортного средства

(19) RU (11) 2236955 (13) C2

(51) 7 B60G11/46

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к патенту Российской Федерации

(54) ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ (ДВА ВАРИАНТА)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к подвескам грузовых автомобилей повышенной проходимости.

Известна подвеска моста автомобиля, содержащая поперечную рессору, средняя часть которой связана с рамой автомобиля, а концы размещены в выполненных в раме пазах с возможностью вертикального перемещения и фиксации, вертикально установленные упругие элементы, нижние концы которых соединены с задним мостом, силовой гидроцилиндр и фиксаторы (а.с. СССР №1572836, М.кл. B 60 G 11/46, Бюл. №23, 23.06.90).

Известна также задняя зависимая подвеска транспортного средства, выбранная в качестве ближайшего аналога, содержащая направляющее устройство, выполненное в виде продольных листовых рессор, продольные балки, жестко соединенные с балкой моста и несущие на своих концах расположенные спереди и сзади колес упругие элементы, выполненные в виде пневматических рессор (а.с. ССССР №662382, М.кл. B 60 G 11/46, Бюл. №18, 15.05.79). Но данная подвеска имеет невысокую энергоемкость, малые хода и низко расположенные незащищенные детали. Решаемая задача: обеспечение высокой энергоемкости на больших ходах подвески, а также надежности подвески при достаточно высокой плавности хода.

Указанная задача решается тем, что известная подвеска автомобиля, содержащая выполненное в виде продольных листовых рессор, жестко соединенных средней частью с мостом, направляющее устройство, упругие элементы, амортизаторы, дополнительно снабжена стабилизаторами поперечной устойчивости, состоящими из стоек и штанг, шарнирно закрепленных на мосту и раме, при этом упругие элементы имеют встроенные клапана амортизаторов, выполнены в виде пар гидропневморессор, шарнирно связаны верхними концами с жестко закрепленными на раме кронштейнами, а нижними концами шарнирно соединены с мостом, причем рессоры выполнены одноушковыми и имеют в задней части скользящую опору, при этом подвеска может быть снабжена реактивной штангой, шарнирно закрепленной одним концом на верхней части редуктора моста, а другим - на трубчатой поперечине рамы.

Отличительными признаками предлагаемой подвески автомобиля от указанной выше, наиболее близкой к ней, являются выполнение рессор одноушковыми со скользящей опорой в задней части, что позволяет воспринимать продольные, поперечные и часть вертикальных сил, наличие стабилизаторов поперечной устойчивости, состоящих из стоек и штанг, шарнирно закрепленных на мосту и раме, служащих для уменьшения поперечных кренов автомобиля, выполнение упругих элементов в виде пар гидропневморессор со встроенными клапанами амортизаторов, что позволяет воспринимать оставшуюся часть вертикальных сил, а в комплексе применение трех упругих элементов на колесо, воспринимающих по 1/3 нагрузки, обеспечивает большую энергоемкость заявляемой подвески. Наличие реактивной штанги позволяет предотвратить закручивание моста от возникновения тяговых и тормозных моментов на колесе. Размещение элементов подвески между рамой и мостом автомобиля позволяет добиться большей защищенности деталей подвески и, как следствие, надежности подвески при ее достаточно высокой плавности хода.

Предлагаемая подвеска автомобиля иллюстрируется следующими чертежами (рисунок 2.3):

а - подвеска автомобиля (вариант 1), вид спереди;

б - то же, вид сбоку;

в - подвеска автомобиля (вариант 2), вид сзади;

г - то же, вид сбоку.

Предлагаемая подвеска автомобиля содержит продольные одноушковые полуэлептические рессоры 1, размещенные в кронштейнах 2, закрепленных на раме 3. Рессоры 1 жестко соединены в средней части с мостом 4, а задняя их часть имеет скользящую опору, обеспечивающую горизонтальное продольное перемещение рессоры.

Две пары гидропневморессор 5 со встроенными клапанами амортизаторов нижними концами шарнирно соединены с мостом 4, а верхними - с жестко закрепленными на раме 3 кронштейнами 6. На мосту 4 и раме 3 шарнирно закреплены стойки 7 и штанги 8 стабилизатора поперечной устойчивости. Рама 3 имеет трубчатую поперечину 9, на которой одним концом шарнирно закреплена реактивная штанга 10. Другой конец реактивной штанги 10 шарнирно закреплен на верхней части редуктора моста 4. Продольные, поперечные и часть вертикальных сил воспринимают продольные одноушковые полуэлептические рессоры 1. Оставшуюся часть вертикальных сил воспринимают гидропневморессоры 5 со встроенными клапанами амортизаторов. Стабилизатор поперечной устойчивости уменьшает поперечные крены автомобиля за счет жесткости штанги 8.

Большая энергоемкость заявляемой подвески заключается в применении трех упругих элементов на колесо, воспринимающих по 1/3 нагрузки. В этом же заключается живучесть подвески автомобиля. При выходе из строя одной из гидропневморессор 5 упругая характеристика подвески уменьшится также на 1/3.

Разнесение рессорной колеи, установка гидропневморессор на мост с размером Б при максимально возможной рессорной колее А рессор 1 снижают изгибающее усилие на балку моста, при этом линия “а” оси гидропневморессоры 5 приближена к центру пятна контакта В колеса. Так как 2/3 всего усилия приходятся на рессорную колею Б, то допускается применение серийных балок с незначительным усилением.

Не применяя такую конструкцию обеспечить коэффициент динамичности k_d=3,5-4 подвески в грузовых автомобилях без значительного усиления балки моста невозможно.

Гидропневморессоры обладают прогрессивной характеристикой, что влияет на жесткость подвески автомобиля в различных положениях моста. При ходе колеса вверх до полного сжатия подвески жесткость увеличивается. Такая характеристика улучшает плавность хода автомобиля при значительном коэффициенте динамики k_d=3,5-4.Без прогрессивной упругой характеристики подвески достигнуть приемлемой плавности хода и высокой энергоемкости невозможно. Плавность хода автомобиля достигается за счет увеличения хода подвески в целом.

Заявляемая подвеска автомобиля имеет высокую энергоемкость на больших ходах, а также высокую надежность при ее достаточной плавности хода.

Подвеска автомобиля может быть выполнена на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий.

Рисунок 2.3 – Конструкция подвески автомобиля

Рисунок 2.3 – Конструкция подвески автомобиля

(19) RU (11) 2213280 (13) C1 (51) 7 F16F1/18

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к патенту Российской Федерации

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к листовым рессорам автотранспортных средств.

Известна листовая рессора автотранспортного средства, содержащая несколько рессорных листов, выполненных из закаленной и отпущенной стали одинаковой ширины и разной длины с постоянным или переменным продольным профилем (см. ГОСТ 3396 90).

Однако известная листовая рессора автотранспортного средства, выполненная из стали 50ХГФА или из стали 60С2А, обладает недостаточной долговечностью при заданной грузоподъемности автотранспортного средства, не позволяет получить увеличение его грузоподъемности при сохранении требуемой долговечности, при этом известная рессора, выполненная, например, из стали 50ХГФА или из стали 60С2А, имеет достаточно высокую стоимость изготовления.

Технической задачей изобретения является устранение перечисленных недостатков известной листовой рессоры и создание листовой рессоры автотранспортного средства высокой прочности, позволяющей при своем использовании увеличить долговечность при одновременном сохранении грузоподъемности автотранспортного средства, увеличить грузоподъемность автотранспортного средства при сохранении одинаковой долговечности с известной рессорой, снизить стоимость ее изготовления по сравнению с известной рессорой при равных количестве и размерах рессорных листов в них. Кроме того, ставится задача создания листовой рессоры автотранспортного средства равной прочности с известной рессорой, позволяющей при своем использовании обеспечить равные с ней долговечность и грузоподъемность автотранспортного средства, при этом снизить ее вес по сравнению с известной рессорой за счет уменьшения количества рессорных листов в ней и одновременно уменьшить стоимость ее изготовления.

Технический результат достигается тем, что предложена листовая рессора автотранспортного средства, содержащая несколько рессорных листов, выполненных из закаленной и отпущенной стали одинаковой ширины и разной длины с постоянным или переменным продольным профилем, отличительной особенностью которой является то, что каждый рессорный лист выполнен из углеродистой конструкционной стали пониженной прокаливаемости, подвергнутой объемно-поверхностной закалке с самоотпуском или отпуском в печи, при этом микроструктура по поперечному сечению листа в зависимости от его толщины представляет собой отпущенный мартенсит с размером действительного зерна аустенита 11-14 баллов и твердостью 52-57 HRCэ, или представляет собой отпущенный мартенсит поверхностного слоя с размером действительного зерна аустенита 11-14 баллов и твердостью 54-60 HRCэ, и троостит, троостосорбит или сорбит сердцевины листа с твердостью 25-47 HRCэ.

Экспериментальные стендовые сравнительные испытания известной и предложенных листовых рессор автотранспортного средства показали, что с использованием всех отличительных признаков созданы конструкции листовой рессоры высокой прочности и листовой рессоры равной прочности.

Первая из них обладает повышенной в 1,5-2 раза долговечностью при той же грузоподъемности автотранспортного средства или повышенной на 10-20% грузоподъемностью автотранспортного средства при той же долговечности. При этом предложенная рессора имеет одинаковую с известной рессорой массу.

Вторая - обладает одинаковой с известной рессорой долговечностью и грузоподъемностью автотранспортного средства. При этом имеет массу на 20-30% ниже массы известной рессоры.

Кроме того, было достигнуто значительное снижение стоимости изготовления предложенных листовых рессор.

Для проведения экспериментальных стендовых сравнительных испытаний известной и преложенных листовых рессор были изготовлены задние листовые рессоры автомобиля КАМАЗ 4310 и автомобиля КАМАЗ 55111. При этом стендовые циклические испытания предложенной и известной конструкций рессор производили на прессе статических и динамических испытаний рессор типа МАВ-40 при напряжении поджатия 100 МПа и следующих максимальном напряжении и амплитуде изменения напряжений: 1. Листовая рессора высокой прочности: а) задняя рессора автомобиля КАМАЗ 4310 а = 301,7 МПа; mах = 724,6 МПа б) задняя рессора автомобиля КАМАЗ 55111 а = 299,1 МПа; mах = 699,6 МПа 2. Листовая рессора равной прочности: а) задняя рессора автомобиля КАМАЗ 4310 а= 299,9 МПа; mах = 815,4 МПа б) задняя рессора автомобиля КАМАЗ 55111 а= 308,6 МПа; mах = 796,7 МПа 3. Известная листовая рессора автомобиля КАМАЗ 4310 и автомобиля КАМАЗ 55111 а= 300 МПа; mах = 760 МПа, где а - амплитуда изменения напряжений; max - максимальное напряжение.

Испытания на долговечность проводили до поломки одного из листов рессоры.

Результаты экспериментальных стендовых испытаний известной и предложенных конструкций листовых рессор автотранспортного средства приведены в таблице 3.1 и в таблице 3.2.

Предложенная листовая рессора имеет традиционную конструкцию, которая не требует дополнительных графических пояснений.

Эксплуатация предложенной листовой рессоры автотранспортного средства является стандартной и не отличается от существующей в настоящее время.

Следует отметить, что изготовление предложенной листовой рессоры автотранспортного средства из углеродистой конструкционной стали пониженной прокаливаемости целесообразнее изготовления известной листовой рессоры из традиционных материалов и по традиционной технологии из-за низкой стоимости стали пониженной прокаливаемости, значительно низких трудозатрат при термической обработке рессорных листов, а также за счет повышения качества ее изготовления.

Содержание химических элементов в стали пониженной прокаливаемости, а также технология изготовления предложенной листовой рессоры автотранспортного средства из нее является предметом "НОУ-ХАУ", но при этом не требует для своего воплощения создания сложного технологического оборудования и привлечения больших материальных затрат.