Підвіска транспортного засобу “afw-5″

Реферат: Підвіска транспортного засобу містить чотирикутну раму, до якої прикріплена пара важелів, кінці яких призначені для з'єднання з маточинами відповідних коліс. Підвіска включає дві пари важелів - пару однакових поперечних важелів і пару однакових поздовжніх важелів, кінці поздовжніх важелів призначені для з'єднання з маточинами відповідних коліс, кожен важіль прикріплений своєю центральною зоною до центральної ділянки відповідної сторони чотирикутної рами через гумово-металевий шарнір з можливістю повороту важеля, контактні поверхні важелів виконані циліндричними, призначені для механічного зв'язку важелів один з одним і орієнтовані наступним чином: поздовжній лівий і правий - контактною поверхнею вгору, поперечний передній і задній - контактною поверхнею вниз, контактні поверхні кожного важеля дотичні до площини, що проходить через вісь обертання важеля і розташовані по одну сторону від неї, а кожна сторона чотирикутної рами через відповідний важіль спирається на маточини двох коліс. UA 113852 U (12) UA 113852 U UA 113852 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до конструктивних елементів транспортних засобів, а більш конкретно, до підвіски як для традиційних автомобілів, так і для спеціальних транспортних засобів підвищеної комфортності, серед яких карети швидкої допомоги, дитячі та інвалідні коляски. Пропонована підвіска забезпечує можливість автоматичного регулювання кліренсу та нахилу кузова в залежності від стану дорожнього полотна, швидкості руху транспортного засобу та виконуваного маневра. AFW - абревіатура від слогана: "always on four wheels", який можна перекласти з англійської як "завжди на чотирьох колесах". Кліренс чи дорожній просвіт - це відстань від поверхні землі до самої низької точки центральної частини наземного транспортного засобу. Від значення кліренсу залежить керованість транспортного засобу в умовах певної швидкості руху і стану дорожнього полотна. Підвіска автомобіля чи система підресорювання - це сукупність деталей, вузлів і механізмів, які грають роль з'єднувальної ланки між кузовом транспортного засобу - автомобіля та дорогою. Органи руху в пропонованій заявці - це колеса наземного транспортного засобу. Найбільш близькою до пропонованої за кількістю суттєвих ознак є підвіска транспортного засобу, що містить чотирикутну раму, до якої прикріплена пара важелів, кінці яких призначені для з'єднування з маточинами відповідних коліс [Патент на корисну модель № 108091, Україна, МПК (2016.01) B60G17/0165 (2006.01), B60G 21/05(2006.01), B60G 11/00; Опубл. 24.06.2016, бюл. № 12]. Для штатної роботи описана підвіска, крім названих ознак, містить механізм зміни напрямку обертання - коробку з диференціалом. Описана підвіска забезпечує постійний рівномірний розподіл ваги транспортного засобу по всіх чотирьох колесах (постійний коефіцієнт зчеплення для всіх коліс), не залежно від кривизни дорожнього полотна, а також дає можливість здійснювати нахил кузова в сторону повороту для запобігання зносу. Має регульований кліренс. Проте, дана підвіска містить високонавантажені деталі в механізмі зміни напрямку обертання, що знижує її надійність та обмежує застосування, наприклад для машин швидкої медичної допомоги. В основу корисної моделі поставлена задача створення такої підвіски транспортного засобу, яка була б більш надійною. Поставлена задача вирішується тим, що зниження рівня механічних напружень в механізмах підвіски шляхом створення умов, при яких функцію механізму зміни напрямку обертання виконує поперечний важіль, довжина якого дорівнює ширині підвіски. Пропонована, як і відома підвіска транспортного засобу, містить чотирикутну раму, до якої прикріплена пара важелів, кінці яких призначені для з'єднання з маточинами відповідних коліс, а відповідно до пропонованої корисної моделі, підвіска містить дві пари важелів - пару однакових поперечних важелів і пару однакових поздовжніх важелів, кінці поздовжніх важелів призначені для з'єднання з маточинами відповідних коліс, кожен важіль прикріплений своєю центральною зоною до центральної ділянки відповідної сторони чотирикутної рами через гумово-металевий шарнір з можливістю повороту важеля, контактні поверхні важелів виконані циліндричними, призначені для механічного зв'язку важелів один з одним і орієнтовані наступним чином: поздовжній лівий і правий - контактною поверхнею вгору, поперечний передній і задній контактною поверхнею вниз, контактні поверхні кожного важеля дотичні до площини, що проходить через вісь обертання важеля і розташовані по одній стороні від неї, а кожна сторона чотирикутної рами через відповідний важіль спирається на маточини двох коліс. Особливістю пропонованої підвіски є і те, що кожен поперечний і кожен поздовжній важіль виконаний рознесеним на пару важелів, з'єднаних, принаймні однією, з'єднувальною тягою, а кожен рознесений важіль виконаний у вигляді паралелограма. Особливістю пропонованої підвіски є також і те, що на кожній з'єднувальній тязі встановлено демпфер і лінійний актуатор. Особливістю пропонованої підвіски є і те, що принаймні на одній парі паралельних сторін чотирикутної рами є рухомі вставки, забезпечені лінійними актуаторами, встановлені з можливістю зміни довжини відповідної сторони рами. Пропонована підвіска складається з чотирикутної рами, пари однакових поздовжніх і пари однакових поперечних важелів. Маточини колеса кріпляться до кінців поздовжніх важелів. Поздовжні і поперечні важелі мають симетричну конструкцію з отвором у центрі і кріпляться до чотирикутної рами через гумово-металеві шарніри. Важелі розташовані в площині паралельній дорожньому полотну і мають контактні поверхні циліндричної форми для механічного зв'язку один з одним і орієнтовані наступним чином: поздовжній лівий і правий - контактною поверхнею вгору, поперечний передній і задній - контактною поверхнею вниз. Контактні поверхні одного важеля дотичні до площини, що проходить через вісь обертання важеля і розташовані по одну 1 UA 113852 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сторону від неї. Кожна сторона рами, через відповідний важіль, спирається на два колеса. Така орієнтація важелів дозволяє передавати вагу транспортного засобу одночасно на чотири колеса і здійснювати контроль положення кузова при русі по пересіченій місцевості. Для розширення можливостей підвіски пропонується використовувати розділені важелі зі з'єднувальними тягами і рухомі (передню і задню) вставки рами з механізмами переміщення лінійними актуаторами. Таке рішення дає можливість адаптувати підвіску, практично, до будьякого розміру рами транспортного засобу і регулювати кліренс і нахили. Розділені важелі виконані у вигляді паралелограма для збереження принципу роботи підвіски і можливості зміни ширини колії. Поздовжній і поперечний розділені важелі з'єднані кутовим елементом, що призначений для утримування поворотного кулака у вертикальному положенні при різних кутах установки важелів. З'єднувальні тяги (тяги зв'язку) забезпечені демпферами і механізмами зміни довжини - лінійними актуаторами. Демпфери тяг зв'язку служать для відпрацювання підвіскою дрібних нерівностей поверхні дороги, а лінійні актуатори дозволяють змінювати кліренс і здійснювати нахили кузова транспортного засобу. Переміщуючи рухомі (передню і задню) вставки рами з закріпленими на них поперечними розділеними важелями за допомогою лінійних актуаторів, змінюють відстань між колесами однієї осі - колію. Під час проведення патентно-інформаційних досліджень при підготовці даної заявки авторами не виявлені конструкції підвісок транспортних засобів з вказаною вище сукупністю суттєвих ознак, що доводить відповідність технічного рішення, що заявляється, критерію корисної моделі "новизна". Технічний результат, отриманий в результаті здійснення пропонованої корисної моделі, полягає в можливості адаптації підвіски до ширини колії шляхом застосування в конструкції розділених важелів, кожен з яких виконаний у вигляді паралелограма, що дозволяє зменшити рівень механічних напружень у вузлах підвіски при поворотах транспортного засобу, його русі по пересіченій місцевості і підвищує надійність підвіски. Пропонована підвіска транспортного засобу складається з конструктивних елементів, для виготовлення яких використовують відомі на сьогоднішній день технологічні прийоми, засоби та матеріали. Вона може бути використана в наземних транспортних засобах, які належать до різних галузей народного господарства, а тому можна зробити висновок про те, що пропоноване рішення відповідає критерію корисної моделі "промислова застосовність". Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1, 2 показаний загальний вигляд підвіски "AFW-5", На фіг. 3 - показано роботу важелів підвіски, На фіг. 4 - показаний загальний вигляд підвіски з розділеними важелями, На фіг. 5 - показано конструкцію розділеного важеля, На фіг. 6, 7 - показаний нахил кузова, На фіг. 8, 9 - показано зміну кліренсу, На фіг. 10, 11 - показано зміну ширини колії, На фіг. 12, 13 - показаний поворот коліс для різних напрямків руху. Пропонована підвіска транспортного засобу "AFW-5" (фіг. 1,2,3) складається з прямокутної рами 1, двох поздовжніх важелів 2, двох поперечних важелів 3, коліс 4 та гумово-металевих шарнірів 5 (показані умовно). Поздовжній важіль 2 і поперечний важіль 3 у місці контакту 6 мають циліндричну форму. Для розширення можливостей підвіски рама 1 доповнена рухомими вставками 7 (фіг. 4), а кожен поздовжній важіль 2 і кожен поперечний важіль 3 виконаний у вигляді пари рознесених важелів. Кожен рознесений важіль складається з качалки 8, пластини 9, тяг 10, кутового елемента 11 та поворотного кулака 12 (фіг. 5). Качалки 8 кожного поздовжнього і поперечного рознесених важелів зв'язані з'єднувальною тягою 13 і 14, відповідно. На кожній з'єднувальній тязі 13 і 14 встановлено демпфер 15 і, принаймні один, лінійний актуатор 16. Рухомі вставки 7 закріплені рухомо на рамі 1 за допомогою опор 17 і приводяться у рух лінійними актуаторами 18 (фіг. 4). Підвіска забезпечена також традиційним рульовим механізмом (не показано), системою керування (не показано), призначеною для керування лінійними актуаторами 16 і 18. Система керування містить бортовий комп'ютер і датчики швидкості, положення керма, а також прискорення і нахилу рами (не показано). Виходи датчиків швидкості, положення керма, а також прискорення і нахилу рами підключені до відповідних входів бортового комп'ютера, а виходи бортового комп'ютера підключені до рушіїв лінійних актуаторів 16 і 18 (не показано). Як бортовий комп'ютер може бути застосований звичайний промисловий контролер з відповідним програмним статком. Пропонована підвіска транспортного засобу "AFW-5" працює наступним чином. Попередньо, для правильної роботи підвіски при складанні поперечні важелі 3 встановлюють над поздовжніми важелями 2 для забезпечення їх контакту 6. Довжину з'єднувальних тяг 13 налаштовують за показниками датчиків прискорення та нахилу через 2 UA 113852 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 бортовий комп'ютер /не показані/, змінюючи довжину лінійних актуаторів 16. Під дією гравітації підвіска транспортного засобу самовстановлюється і рівномірно розподіляє свою вагу по чотирьох колесах - чотирьох точках опори (фіг. 1, 2, 3). Поздовжні важелі 2 і поперечні важелі 3 можуть вільно провертатися під час руху транспортного засобу, завдяки гумово-металевим шарнірам 5 (показані умовно), при наїзді колеса 4 одного мосту на перешкоду. Це призводить до зміни положення поздовжніх 2 і поперечних 3 важелів і до зміни просторового положення рами 1, а внаслідок цього, під дією гравітації підвіска транспортного засобу самовстановлюється і рівномірно розподіляє свою вагу по чотирьох колесах 4. При цьому рама 1 займає положення усередненої площини для чотирьох точок дотику колес 4. Працездатність підвіски зберігається поки поздовжні 2 і поперечні 3 важелі знаходяться в контакті (в зачепленні) /місце контакту 6 показано на фіг. 3). Дрібні перешкоди підвіска долає, завдяки пружними властивостям поздовжніх 2 і поперечних 3 важелів підвіски і гумово-металевим шарнірам 5 (фіг. 1, 5). Використання рознесених поздовжніх 2 і поперечних 3 важелів підвіски, качалки 8, пластини 9, тяг 10 (фіг. 5) дозволяє зафіксувати у просторі паралельність качалки 8 та пластини 9 при будь-якому їх взаємному положенні (фіг. 5). Два рознесених складених важеля, закріплені один на рамі 1, а другий - на вставці 7, з'єднані за допомогою кутового елемента 11 та утримують вісь поворотного кулака 12 під постійним кутом до площини рами 1, що дозволяє підвищити керованість транспортного засобу і знизити рівень механічних напружень у вузлах підвіски при поворотах транспортного засобу, його русі по пересіченій місцевості і підвищує надійність підвіски. Змінюючи положення вставки 7 відносно рами 1, тобто зменшуючи довжину опор 17 лінійними актуаторами 18, задають відстань між колесами 4 однієї осі - колію (фіг. 10, 11). Зміна від номінальної, коли транспортний засіб знаходиться в горизонтальному положенні, довжини поздовжніх з'єднувальних тяг 13 (зменшення правої при рівному збільшенні лівої і навпаки), з'єднуючих розділені важелі 2 і 3, дозволяє нахиляти раму 1 транспортного засобу праворуч чи ліворуч для компенсації ухилу дорожнього полотна, для висадки пасажирів, або для проходження повороту. При цьому для нахилу праворуч треба на однакову величину зменшити праву та збільшити ліву тяги 13 і навпаки, для нахилу ліворуч необхідно на однакову величину зменшити ліву і збільшити праву тяги 13. Пропонована підвіска транспортного засобу може змінювати кліренс. Синхронна і попарно однакова зміна довжин лінійних актуаторів 16 поздовжніх і поперечних тяг зв'язку 13, 14 збільшує чи зменшує кліренс підвіски. Кріплення коліс 4 дозволяє реалізувати додаткові можливості в маневруванні, як, наприклад, показано на фіг. 12, 13. На базі пропонованої підвіски AFW-5 можуть бути створені: дитячі та інвалідні моторизовані коляски, лікарняні каталки та ліжка з функцією бокового нахилу для комфортного перевантаження чи руху вздовж ухилу, Квадромаран, гольфкар, візок для відеокамери, місяцехід і т. інш. легкові автомобілі як з традиційними ДВЗ, так і з електродвигунами. Використання підвіски "AFW-5" в легковому автомобілі дає значну економію матеріалів (до 20 % по вазі) за рахунок застосування пласкої несучої конструкції. Просто реалізується і проходження поворотів з нахилом кузова (як у мотоцикла). Опора на всі чотири колеса (рівномірний і постійний розподіл ваги) досягається без допомоги пружинних елементів, а лише за рахунок зв'язку всіх коліс 4 один з одним і сил гравітації. Підвіска повністю працездатна при установці чотирьох коліс 4 різного діаметра. Перелік позицій на кресленнях: 1 - прямокутна рама; 2 - поздовжній важіль, 3 - поперечний важіль, 4 - колесо, 5 - гумово-металевий шарнір, 6 - місце контакту важелів, 7 - рухома вставка, 8 - качалка, 9 - пластина, 10 - тяга, 11 - кутовий елемент, 3 UA 113852 U 5 12 - поворотний кулак, 13, 14 - з'єднувальні тяги, 15 - демпфер, 16 - лінійний актуатор з'єднувальної тяги, 17 - опора, 18 - лінійний актуатор рухомої вставки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 1. Підвіска транспортного засобу, що містить чотирикутну раму, до якої прикріплена пара важелів, кінці яких призначені для з'єднання з маточинами відповідних коліс, яка відрізняється тим, що підвіска включає дві пари важелів - пару однакових поперечних важелів і пару однакових поздовжніх важелів, кінці поздовжніх важелів призначені для з'єднання з маточинами відповідних коліс, кожен важіль прикріплений своєю центральною зоною до центральної ділянки відповідної сторони чотирикутної рами через гумово-металевий шарнір з можливістю повороту важеля, контактні поверхні важелів виконані циліндричними, призначені для механічного зв'язку важелів один з одним і орієнтовані наступним чином: поздовжній лівий і правий - контактною поверхнею вгору, поперечний передній і задній - контактною поверхнею вниз, контактні поверхні кожного важеля дотичні до площини, що проходить через вісь обертання важеля і розташовані по одну сторону від неї, а кожна сторона чотирикутної рами через відповідний важіль спирається на маточини двох коліс. 2. Підвіска транспортного засобу за п. 1, яка відрізняється тим, що кожен поперечний і кожен поздовжній важіль виконаний рознесеним на пару важелів, з'єднаних, принаймні однією, з'єднувальною тягою, а кожен рознесений важіль виконаний у вигляді паралелограма. 3. Підвіска транспортного засобу за пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що на кожній з'єднувальній тязі встановлено демпфер і лінійний актуатор. 4. Підвіска транспортного засобу за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні на одній парі паралельних сторін чотирикутної рами є рухомі вставки, забезпечені лінійними актуаторами. 4 UA 113852 U 5 UA 113852 U 6 UA 113852 U 7 UA 113852 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8