независимая подвеска управляемых колес автомобиля

Формула изобретения

1. Независимая подвеска управляемых колес автомобиля, содержащая поворотный кулак колеса, шарнирно связанный с кузовом нижним поперечным рычагом и посредством листовой рессоры, а также демпфирующий элемент, отличающаяся тем, что листовая рессора расположена продольно и своей центральной частью шарнирно связана с поворотным кулаком колеса, а своими концами - с кузовом автомобиля.

2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что рессора своей центральной частью шарнирно связана с корпусом демпфирующего элемента, выполненного в виде направляющей амортизаторной стойки с жесткой связью его корпуса с поворотным кулаком колеса и шарнирной связью его штока с кузовом, при этом оси шарнирной связи лежат на продольной оси направляющей амортизаторной стойки.

3. Подвеска по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что плоскость листов рессоры в месте ее крепления к направляющей стойке размещена перпендикулярно к продольной оси стойки.

4. Подвеска по п.3, отличающаяся тем, что в центральной части рессоры выполнено отверстие, через которое проходит шток направляющей амортизаторной стойки, при этом рессора и направляющая амортизаторная стойка связаны между собой посредством упорного подшипника.

5. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующий элемент связывает кузов автомобиля с нижним рычагом подвески.

6. Подвеска по пп.1, 2 и 5, отличающаяся тем, что шарнирная связь рессоры с поворотным кулаком выполнена в виде шаровой опоры.

7. Подвеска по пп.1-6, отличающаяся тем, что рессора выполнена однолистовой и/или из пластических материалов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для использования прежде всего в легковых автомобилях.

Широко известна независимая подвеска "Макферсон" ("свечная" подвеска) с нижним поперечным рычагом и заменяющей верхний рычаг точкой крепления на кузове автомобиля в виде направляющей стойки ([1], с.240) - амортизаторной ([1], с.275-277, рис. 6.47) или пружинной ([1], с.263-268, рис. 6.35 и 6.39). В первом случае корпус демпфирующего элемента (цилиндрического амортизатора) жестко соединен с поворотным кулаком (стойкой) колеса, а его шток связан с кузовом автомобиля (как правило, с брызговиком крыла), при этом упругий элемент (пружина, торсион, листовая рессора) связан с нижним рычагом.

Во втором случае упругий элемент (витая пружина), охватывая телескопический амортизатор, установлена между его корпусом и зоной крепления его штока на кузове. Такой вариант конструкции является наиболее близким к заявляемому. Основное преимущество направляющей пружинной стойки состоит в том, что все детали, выполняющие упругую работу и направляющие функции, могут быть объединены в одну монтажную единицу. Основным же недостатком подвески с пружинной направляющей стойкой является противоречия, связанные с обеспечением наиболее выгодной кинематики перемещения колеса, что определяется взаимным расположение элементов (поперечный наклон стойки, смещение пружины и т.д.), и с геометрическими ограничениями (плечо обкатки, ширина шин и т.п.). В частности, для установки широких шин среднюю часть корпуса демпфирующего элемента (амортизатора) вынуждены выполнять "вдавленной" ([1], с.242-243, рис. 6.3). Основным же лимитирующим фактором является пружина, ограничивающая в верхней зоне подкапотное пространство и увеличивающая высоту передка автомобиля, что, в частности, неблагоприятно влияет на аэродинамику. Кроме этого, "точечное" крепление штока амортизатора (верхняя опора) создает концентрацию нагрузок на кузов автомобиля, что вызывает необходимость упрочнения этого узла.

Известна также независимая передняя подвеска управляемых колес автомобиля, содержащая поперечную листовую рессору, при этом стойка колеса своей нижней частью шарнирно связана с кузовом поперечным рычагом, а верхней частью - с концом рессоры и демпфирующим элементом - телескопическим амортизатором ([2], с.188 и 189, рис. 3.4.19а). Такая подвеска проста и экономически выгодна, поскольку рессора воспринимает действие нагружающих сил во всех направлениях и поэтому может заменить два рычага и пружины. Однако при такой конструкции усложняется компоновка, так как необходимо пропускать рессору через пространство, занятое силовым агрегатом, что, в частности, приводит к увеличению высоты капота и ухудшению в связи с этим аэродинамики автомобиля. Кроме этого, поперечная рессора обладает повышенной продольной податливостью, и через нее передаются усилия от одного колеса к другому (что отрицательно влияет на их кинематику, особенно при разноименном ходе колес).

Технический результат изобретения заключается в повышении удобства компоновки подвески, исключении передачи усилий через рессору от противоположных колес, а также в снижении продольной податливости рессоры.

Технический результат достигается тем, что в известной подвеске управляемых колес с упругим элементом в виде рессоры и креплением к ней верхней опоры поворотного кулака колеса, рессора выполнена продольной, своей средней частью шарнирно связанной с поворотным кулаком колеса, а концами - с кузовом автомобиля, причем плоскость листов рессоры в месте ее крепления к направляющей стойке может быть размещена перпендикулярно к продольной оси стойки. Рессора своими концами может быть связана с кузовом автомобиля посредством эластичных опор, а своей центральной частью шарнирно связана либо непосредственно с поворотным кулаком колеса, либо с корпусом демпфирующего элемента, выполненного в виде амортизаторной стойки Макферсона с жесткой связью с поворотным кулаком колеса, при этом оси шарнирной связи лежат на продольной оси амортизаторной стойки Макферсона. Это может быть достигнуто путем выполнения в центральной части рессоры отверстия, через которое проходит шток амортизаторной стойки Макферсона, при этом рессора и амортизаторная стойка Макферсона связаны между собой посредством упорного подшипника.

Кроме этого демпфирующий элемент может связывать кузов автомобиля с нижним рычагом подвески, шарнирная связь рессоры с поворотным кулаком или корпусом демпфирующего элемента может быть выполнена в виде шаровой опоры, а сама рессора может быть выполнена однолистовой и/или из пластических материалов.

Выполнение упругого элемента в виде продольной листовой рессоры, шарнирно связанной с поворотным кулаком колеса позволяет улучшить свойства подвески за счет использования направляющих свойств продольной рессоры, изолировать друг от друга передаваемые от колес нагрузки и "разнести" последние по кузову автомобиля (в места крепления концов рессоры).

Размещение листов рессоры перпендикулярно к продольной оси направляющей стойки обеспечивает более эффективную работу рессоры (отсутствуют касательные нагрузки).

Связь рессоры своими концами с кузовом автомобиля посредством эластичных опор, а своей центральной частью - шарнирно с поворотным кулаком колеса обеспечивает амортизацию передаваемых на кузов нагрузок и возможность поворота колеса.

Шарнирная связь центральной части рессоры с корпусом демпфирующего элемента, выполненного в виде амортизаторной стойки Макферсона с жесткой связью с поворотным кулаком колеса и размещением оси шарнирной связи на продольной оси амортизаторной стойки Макферсона, обеспечивает "кинематическую развязку" работы подвески и рулевого управления.

Выполнение в центральной части рессоры отверстия, через которое проходит шток амортизаторной стойки Макферсона, и связь последней с рессорой посредством упорного подшипника обеспечивает эффективную разгрузку штока амортизатора от действия боковых сил.

Связь демпфирующего элемента с нижним рычагом подвески позволяет упростить крепление рессоры с поворотным кулаком колеса и обеспечивает минимальную высоту подвески.

Выполнение шарнирной связи рессоры с поворотным кулаком или корпусом демпфирующего элемента в виде шаровой опоры обеспечивает наиболее эффективное восприятие разнонаправленных нагрузок от подвески.

Выполнение рессоры однолистовой и/или из пластических материалов упрощает конструкцию и позволяет получить необходимую для конкретной компоновки форму рессоры.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими графическими материалами: на фиг.1 показан общий вид подвески (вид спереди); на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - вариант исполнения с наклоном рессоры (вид спереди); на фиг.4 - вариант конструкции.

Подвеска содержит нижний поперечный рычаг 1, шарнирно связанный с поворотным кулаком 2 колеса 3. Кулак 2 жестко связан с корпусом 4 телескопического амортизатора (демпфирующего элемента), шток 5 которого в свою очередь посредством опоры 6 соединен с кузовом 7 автомобиля. Корпус 4 телескопического амортизатора шарнирно соединен с продольно расположенной рессорой 8 посредством упорного подшипника 9. Листы рессоры 8 могут быть ориентированы перпендикулярно продольной оси направляющей (амортизаторной) стоики 4 (фиг.3), а сама рессора 8 может быть выполнена полуэллиптической с фиксированным креплением концов рессоры в эластичных (резиновых) опорах 10 (фиг.2). В случае необходимости максимального снижения высоты автомобиля и применения колес малого диаметра рессора 8 непосредственно соединяется с поворотным кулаком 2 посредством шаровой опоры 12 (фиг.4). При этом демпфирующий элемент (гидравлический амортизатор) 4 также смещен вниз и соединяет кузов 7 автомобиля с нижним поперечным рычагом 1 подвески.

Подвеска работает следующим образом. При переезде через неровности колесо 3 перемещается в вертикальной плоскости, передавая импульс непосредственно своим поворотным кулаком 2 или корпусом 4 амортизаторной стойки через упорный подшипник 9 или шаровую опору 12 на рессору 8, амортизирующей динамическую нагрузку. Возникающие при этом колебания сглаживаются демпфирующим элементом (гидравлическим амортизатором) 4, который при этом может выполнять роль направляющего верхнего рычага. Благодаря упорному подшипнику 9 или шаровой опоре 12 при вертикальных перемещениях колеса 3 обеспечивается возможность его поворота.

Таким образом, предлагаемое решение обеспечивает рациональное размещение элементов подвески, облегчающее компоновку агрегатов автомобиля, а также улучшает эффективность работы подвески.

Источники информации:

1. Раймпель Й. Шасси автомобиля. Конструкции подвесок. - М.: Машиностроение, 1989.

2. Раймпель Й. Шасси автомобиля. М.: Машиностроение, 1983.