управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес

Формула изобретения

1. Управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес, содержащий управляемые колеса, установленные на поворотных кулаках, шарнирно установленных посредством шкворней на балке и соединенных посредством двух поворотных рычагов и шарниров с разрезной поперечной тягой, которая выполнена с возможностью изменения ее длины при вращении соединительной гайки, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя силовыми цилиндрами одностороннего действия, дросселем и энергоаккумулятором, при этом корпус одного из силовых цилиндров закреплен неподвижно на разрезной поперечной тяге с возможностью перемещения вдоль ее оси, кинематически связан с соединительной гайкой, а гидравлически через дроссель - с энергоаккумулятором и вторым силовым цилиндром, поршень которого соединен с подрессоренной массой, а корпус - с неподрессоренной массой колесного транспортного средства.

2. Управляемый колесный модуль по п.1, отличающийся тем, что поршень первого силового цилиндра, кинематически связанный с соединительной гайкой, выполнен в виде двух подвижных подпружиненных лопастей, установленных в продольных пазах на наружной поверхности соединительной гайки, а его корпус выполнен в виде герметичного цилиндра, во внутренних продольных пазах которого расположены две неподвижные подпружиненные лопасти, соприкасающиеся с наружной поверхностью соединительной гайки, расположенной внутри него, и образующие совместно с подвижными подпружиненными лопастями две рабочие полости силового цилиндра, при этом соединительная гайка и корпус первого силового цилиндра связаны между собой возвратной пружиной, препятствующей их вращению относительно друг друга.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к рулевым управлениям колесных транспортных средств.

Известен управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес, содержащий управляемые колеса, установленные на поворотных кулаках. Поворотные кулаки шарнирно установлены посредством шкворней на балке и соединены посредством двух поворотных рычагов и шарниров с разрезной поперечной тягой. Разрезная поперечная тяга в свою очередь выполнена с возможностью изменения ее длины за счет того, что одна из ее половин соединена с поршнем, а другая - с корпусом силового цилиндра двустороннего действия, полости которого соединены между собой посредством запорного клапана. (SU, АС 1342804, кл. В 62 D 17/00, 1987).

Недостаток известного управляемого колесного модуля состоит в малой жесткости рулевого привода, а конкретно поперечной тяги. Низкая жесткость поперечной тяги обусловлена наличием силового цилиндра, установленного между ее половинами. Недостаточная жесткость рулевого привода снижает чувствительность колесного транспортного средства к повороту рулевого колеса и существенно повышает вероятность возникновения незатухающих угловых колебаний управляемых колес - "шимми". Кроме того, указанный управляемый колесный модуль обладает низкой отказобезопасностью. Так при заклинивании запорного клапана в открытом состоянии управляемые колеса будут связаны между собой поперечной тягой с большим "зазором", обусловленным свободно перемещающимся поршнем в корпусе силового цилиндра. В результате одно из управляемых колес будет поворачиваться с запаздыванием, а это может привести к дорожно-транспортному происшествию при экстренном повороте рулевого колеса в критической ситуации, например при объезде внезапно возникшего препятствия.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес, содержащий управляемые колеса, установленные на поворотных кулаках. Поворотные кулаки шарнирно установлены посредством шкворней на балке и соединены посредством двух поворотных рычагов и шарниров с разрезной поперечной тягой. Разрезная поперечная тяга в свою очередь выполнена с возможностью изменения ее длины за счет вращения соединительной гайки. При этом соединительная гайка кинематически связана с червячным редуктором, приводимым в действие электродвигателем, который включается по сигналу рассогласования электрического моста от индуктивных датчиков. (SU, АС 1207876, кл. В 62 D 17/00, 1986 - прототип).

Недостаток известного управляемого колесного модуля состоит в том, что регулирование углов установки управляемых колес осуществляется только лишь при прямолинейном движении транспортного средства. Кроме того, как показали результаты специально проведенного исследования, существует оптимальное значение углов установки управляемых колес, при котором затраты энергии на их качение, и, следовательно, износ пневматических шин и расход топлива будут минимальными. При этом величина угла схождения управляемых колес прямо пропорциональна синусу угла их развала и длине контакта пневматической шины и обратно пропорциональна радиусу колеса. (Редчиц С.В., Редчиц В.В., Плотников В. И. К вопросу об углах установки управляемых колес.// Рязань, ВАИ,- Науч. - технич. сб. 9.- 1999.- с. 62-67). В свою очередь длина контакта и радиус колеса определяются вертикальной нагрузкой на него: при увеличении нагрузки длина контакта увеличивается, а радиус уменьшается и наоборот. Таким образом, для обеспечения оптимального режима качения управляемых колес угол их схождения с изменением нагрузки должен изменяться, что не обеспечивается конструкцией известного управляемого колесного модуля.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей управляемого колесного модуля с изменяемыми углами установки управляемых колес.

Решение поставленной задачи достигается тем, что управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес содержит управляемые колеса, установленные на поворотных кулаках. Поворотные кулаки шарнирно установлены посредством шкворней на балке и соединены посредством двух поворотных рычагов и шарниров с разрезной поперечной тягой. Разрезная поперечная тяга в свою очередь выполнена с возможностью изменения ее длины за счет вращения соединительной гайки. Кроме того, управляемый колесный модуль дополнительно снабжен двумя силовыми цилиндрами одностороннего действия, дросселем и энергоаккумулятором. Корпус одного из силовых цилиндров закреплен неподвижно на разрезной поперечной тяге с возможностью перемещения вдоль ее оси и гидравлически связан через дроссель с энергоаккумулятором и вторым силовым цилиндром. Поршень второго силового цилиндра соединен с подрессоренной массой, а корпус - с неподрессоренной массой колесного транспортного средства. Поршень первого силового цилиндра кинематически связан с соединительной гайкой и выполнен в виде двух подвижных подпружиненных лопастей, установленных в продольных пазах на наружной поверхности соединительной гайки. Его корпус выполнен в виде герметичного цилиндра, во внутренних продольных пазах которого расположены две неподвижные подпружиненные лопасти, соприкасающиеся с наружной поверхностью соединительной гайки, расположенной внутри него, и образующие совместно с подвижными подпружиненными лопастями две рабочие полости силового цилиндра. При этом соединительная гайка и корпус первого силового цилиндра связаны между собой возвратной пружиной, препятствующей их вращению относительно друг друга.

Предлагаемый управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес отличается тем, что он дополнительно снабжен двумя силовыми цилиндрами одностороннего действия, дросселем и энергоаккумулятором. При этом корпус одного из силовых цилиндров закреплен неподвижно на разрезной поперечной тяге с возможностью перемещения вдоль ее оси и гидравлически связан через дроссель с энергоаккумулятором и вторым силовым цилиндром. Поршень второго силового цилиндра соединен с подрессоренной массой, а корпус - с неподрессоренной массой колесного транспортного средства. Поршень первого силового цилиндра кинематически связан с соединительной гайкой и выполнен в виде двух подвижных подпружиненных лопастей, установленных в продольных пазах на наружной поверхности соединительной гайки. Его корпус выполнен в виде герметичного цилиндра, во внутренних продольных пазах которого расположены две неподвижные подпружиненные лопасти, соприкасающиеся с наружной поверхностью соединительной гайки, расположенной внутри него, и образующие совместно с подвижными подпружиненными лопастями две рабочие полости силового цилиндра. При этом соединительная гайка и корпус первого силового цилиндра связаны между собой возвратной пружиной, препятствующей их вращению относительно друг друга.

Силовые цилиндры одностороннего действия, дроссель и энергоаккумулятор широко известны, однако при их введении в указанной связи с остальными элементами управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес проявляет новые свойства. В частности, в результате того, что поршень первого силового цилиндра кинематически связан с соединительной гайкой, а его корпус закреплен неподвижно на разрезной поперечной тяге с возможностью перемещения вдоль ее оси и гидравлически связан через дроссель с энергоаккумулятором и вторым силовым цилиндром, поршень которого соединен с подрессоренной массой, а корпус - с неподрессоренной массой колесного транспортного средства, угол схождения управляемых колес будет автоматически регулироваться при изменении вертикальной нагрузки.

В результате того, что поршень первого силового цилиндра выполнен в виде двух подвижных подпружиненных лопастей, установленных в продольных пазах на наружной поверхности соединительной гайки, а его корпус выполнен в виде герметичного цилиндра, во внутренних продольных пазах которого расположены две неподвижные подпружиненные лопасти, соприкасающиеся с наружной поверхностью соединительной гайки, расположенной внутри него, и образующие совместно с подвижными подпружиненными лопастями две рабочие полости силового цилиндра, причем соединительная гайка и корпус первого силового цилиндра связаны между собой возвратной пружиной, препятствующей их вращению относительно друг друга, снижается материалоемкость узлов управляемого колесного модуля, повышается их компактность и облегчается их компоновка на транспортном средстве.

На фиг.1 представлена схема управляемого колесного модуля с изменяемыми углами установки управляемых колес, на фиг.2 - схема установки соединительной гайки и силового цилиндра на разрезной поперечной тяге, на фиг.3 - силовой цилиндр одностороннего действия с соединительной гайкой (вариант).

Управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес (фиг. 1) содержит управляемые колеса 1, установленные на поворотных кулаках. Поворотные кулаки шарнирно установлены посредством шкворней 2 на балке 3 и соединены посредством двух поворотных рычагов 4 и шарниров с разрезной поперечной тягой 5. Разрезная поперечная тяга 5 выполнена с возможностью изменения ее длины за счет вращения соединительной гайки 6. Внутри соединительной гайки 6 с разных сторон выполнена левая и правая резьба. Соединительная гайка 6 кинематически связана с поршнем первого силового цилиндра 7 одностороннего действия, корпус которого закреплен неподвижно на разрезной поперечной тяге 5 с возможностью перемещения вдоль ее оси (например, шлицевым соединением) и гидравлически связан через дроссель 8 с энергоаккумулятором 9 и вторым силовым цилиндром 10 одностороннего действия. Поршень второго силового цилиндра 10 в свою очередь соединен с подрессоренной массой 11, а его корпус - с неподрессоренной массой 12 колесного транспортного средства. При этом поршень первого силового цилиндра 7 выполнен в виде двух подвижных подпружиненных лопастей 13, установленных в продольных пазах на наружной поверхности соединительной гайки 6 (фиг.2, 3). Его корпус выполнен в виде герметичного цилиндра 14, во внутренних продольных пазах которого расположены две неподвижные подпружиненные лопасти 15, соприкасающиеся с наружной поверхностью соединительной гайки 6, расположенной внутри него, и образующие совместно с подвижными подпружиненными лопастями 13 две рабочие полости силового цилиндра 7 (фиг.3). При этом соединительная гайка 6 и корпус первого силового цилиндра 14 связаны между собой возвратной пружиной 16, препятствующей их вращению относительно друг друга.

Управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес работает следующим образом.

Увеличение вертикальной нагрузки на управляемые колеса 1 сопровождается деформацией упругих элементов подвески. В результате этого расстояние между подрессоренной 11 и неподрессоренной 12 массами транспортного средства уменьшается. Уменьшение расстояния между подрессоренной 11 и неподрессоренной 12 массами вызывает перемещение поршня силового цилиндра 10 таким образом, что рабочая жидкость вытесняется через дроссель 8 в силовой цилиндр 7. Увеличение объема рабочей жидкости в полости силового цилиндра 7 (между подвижными 13 и неподвижными 15 лопастями) в свою очередь приводит к смещению его поршня, т.е. к повороту подвижных лопастей 13, установленных в продольных пазах на наружной поверхности соединительной гайки 6 (фиг.3). Поскольку корпус силового цилиндра 7, выполненный в виде герметичного цилиндра 14, закреплен неподвижно относительно разрезной поперечной тяги 5 с возможностью смещения вдоль ее оси (установлен на шлицах одной из половин разрезной поперечной трапеции), поворот подвижных лопастей 13 вызывает поворот соединительной гайки 6. Поворачиваясь, соединительная гайка 6 свинчивается с обеих половин разрезной поперечной тяги 5, увеличивая тем самым ее длину. Увеличение длины разрезной поперечной тяги 5 вызывает соответствующее увеличение схождения управляемых колес 1.

Снижение вертикальной нагрузки на управляемые колеса 1 транспортного средства вызывает перемещение поршня силового цилиндра 10 вверх. В результате в силовом цилиндре 10 создается разрежение, и рабочая жидкость перетекает из силового цилиндра 7 через дроссель 8 в силовой цилиндр 10. При этом подвижные лопасти 13 под воздействием возвратных пружин проворачивают соединительную гайку 6 относительно неподвижных лопастей 15, изменяя длину разрезной поперечной тяги 5 и устанавливая тем самым оптимальный угол схождения управляемых колес 1 для изменившейся вертикальной нагрузки.

В случае резкого изменения вертикальной нагрузки, например при наезде на препятствие или движении по неровной дороге, соответствующего изменения схождения управляемых колес 1 происходить не будет, поскольку между силовыми цилиндрами 7 и 10 установлен дроссель 8, оказывающий сопротивление перетеканию жидкости. Однако при этом будет скачкообразно повышаться (уменьшаться) давление в силовом цилиндре 10. Компенсация избыточного (недостаточного) давления в силовом цилиндре 10 осуществляется энергоаккумулятором 9.

Таким образом, предлагаемый управляемый колесный модуль с изменяемыми углами установки управляемых колес обеспечивает постоянное автоматическое регулирование угла схождения управляемых колес в зависимости от вертикальной нагрузки.