RU2740522C1 - Controlled suspension of two-wheel unit - Google Patents

Controlled suspension of two-wheel unit Download PDF

Info

Publication number
RU2740522C1
RU2740522C1 RU2020127725A RU2020127725A RU2740522C1 RU 2740522 C1 RU2740522 C1 RU 2740522C1 RU 2020127725 A RU2020127725 A RU 2020127725A RU 2020127725 A RU2020127725 A RU 2020127725A RU 2740522 C1 RU2740522 C1 RU 2740522C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wheel
ring
support
suspension
axle
Prior art date
Application number
RU2020127725A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Павлович Козлов
Original Assignee
Виктор Павлович Козлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Павлович Козлов filed Critical Виктор Павлович Козлов
Priority to RU2020127725A priority Critical patent/RU2740522C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740522C1 publication Critical patent/RU2740522C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G3/00Resilient suspensions for a single wheel

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to controlled suspension. Controllable suspension includes unit of two wheels with hubs installed on one axis, support-rotary device with worm control shaft. Axle also includes two electric motors per each wheel separately and brake support for each wheel. Brake discs are mounted on wheel hubs. Support-turning device consists of inner ring, outer ring and balls. Inner ring is fixed on the car frame, and the outer ring is fixed on the wheel unit body and is made engaging with the worm shaft of the steering control. Suspension contains two pneumohydraulic posts, which are fixed by one end to external ring of support-rotary device, and by their other end rest on lower support, in which axis is installed.
EFFECT: freedom of maneuvering, higher carrying capacity at compact suspension, having low weight, maximum adaptation for unmanned vehicles.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкции колесного блока, а именно к управляемой подвеске.The invention relates to the field of transport engineering, namely to the structure of the wheel unit, namely to the controlled suspension.

Известно, что у автомобилей классической компоновки передний мост является управляемым. У переднеприводных машин и у машин повышенной проходимости передний мост обычно является и ведущим, и управляемым. Управляемая подвеска грузового автомобиля может быть рычажного или шкворневого типа, имеющие упругие (рессоры, пружины, пневмоподушки, и т. д.) и демпфирующие элементы (амортизаторы). В основном управляющие колеса автомобилей имеют односкатную конструкцию. Установка двух колес не представляется возможным из-за особенностей конструкции.It is known that in cars of a classic layout, the front axle is steerable. In front-wheel drive vehicles and in cross-country vehicles, the front axle is usually both driving and steerable. The controlled suspension of a truck can be of a lever or pivot type, having elastic (springs, springs, air bags, etc.) and damping elements (shock absorbers). Basically, the steering wheels of cars are of a single-sided design. Installation of two wheels is not possible due to design features.

Недостатком классических компоновок является низкая грузоподъемность 6-8 тонн при разрешенной нагрузке на ось 12-13 тонн на дорогах общего пользования и недостаточно большой угол поворота колес 50-60 градусов и как следствие низкая маневренность.The disadvantage of the classic layouts is the low carrying capacity of 6-8 tons with the permitted axle load of 12-13 tons on public roads and the insufficiently large steering angle of 50-60 degrees and, as a consequence, low maneuverability.

Известно, что подвеска должна иметь направляющие и демпфирующие элементы. При этом направляющие элементы должны обеспечивать соединение рамы автомобиля и оси колеса обеспечивать перемещение по строго определенной траектории, то есть направлять. Демпфирующие элементы располагаются между рамой и осью, и должны гасить удары.It is known that the suspension must have guiding and damping elements. In this case, the guiding elements must ensure the connection of the car frame and the wheel axle to ensure movement along a strictly defined trajectory, that is, guide. Damping elements are located between the frame and the axle, and must absorb shocks.

Из уровня техники известен комплект всенаправленных ведущих колес с функцией упругой подвески (CN110626133 от 2019-12-31), содержащий комплект ведущих колес, расположенных в нижней части рамы через вращающийся узел, который обеспечивает поворот на 360° относительно рамы, при этом комплект колес включает механизм упругой подвески. Рама и ось данных колес соединены между собой рычагами через демпфирующие элементы. Нарушена топология подвески автомобиля. Траектория перемещения колеса нестабильна и зависит от деформации упругого элемента. В качестве упругого элемента используется резина или другой эластичный материал, жесткость которого невозможно регулировать. При повороте колесного блока возможна деформация упругого элемента. Обрыв демпфирующего элемента неминуемо приведет к аварии. Применение данной подвески в автомобилях на дорогах общего пользования является небезопасным.A set of omnidirectional drive wheels with an elastic suspension function is known from the prior art (CN110626133 from 2019-12-31), containing a set of drive wheels located at the bottom of the frame through a rotating assembly that allows 360 ° rotation relative to the frame, the set of wheels includes elastic suspension mechanism. The frame and axle of these wheels are interconnected by levers through damping elements. The topology of the car's suspension is violated. The trajectory of the wheel is unstable and depends on the deformation of the elastic element. The elastic element is rubber or other elastic material, the rigidity of which cannot be adjusted. When turning the wheel unit, deformation of the elastic element is possible. A break in the damping element will inevitably lead to an accident. The use of this suspension in vehicles on public roads is unsafe.

Наиболее близким является механизм навигации направления движения автомобиля (CN 206781438 от 2017-12-22), который содержит приводной двигатель, дифференциал и ведущее колесо. Приводной двигатель установлен на поворотном опорном кронштейне, и двигатель через поворотный опорный кронштейн соединен с дифференциалом. Приводной вал смонтирован на опорном кронштейне и соединен с приводным валом. В данном патенте поворот блока производится электродвигателем через цилиндрическую зубчатую передачу. Во-первых, электродвигатели поворота и привода расположены между колесами, это увеличивает расстояние между колесами, и как следствие, габариты колесного блока, настолько, что два колесных блока, расположенных на одной оси, невозможно вписать в габариты автомобиля по ширине (2550 мм). Во-вторых, невозможно обеспечить механическую связь с рулевым колесом, что является обязательным для автомобилей на дорогах общего пользования.The closest is the vehicle direction navigation mechanism (CN 206781438 from 2017-12-22), which contains a drive motor, a differential and a drive wheel. The drive motor is mounted on a pivot support bracket, and the motor is connected to the differential through the pivot support bracket. The drive shaft is mounted on a support bracket and connected to the drive shaft. In this patent, the block is rotated by an electric motor through a spur gear train. Firstly, the steering and drive motors are located between the wheels, this increases the distance between the wheels, and as a result, the dimensions of the wheel unit, so much that two wheel units located on the same axle cannot fit into the vehicle's width (2550 mm). Secondly, it is impossible to provide a mechanical connection with the steering wheel, which is mandatory for cars on public roads.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка управляемой, независимой, ведущей подвески, обеспечивающей поворот колеса на 360 градусов, повышенной грузоподъемности.The problem to be solved by the claimed invention is the development of a controllable, independent, leading suspension, providing a wheel rotation of 360 degrees, increased carrying capacity.

Данная задача решается тем, что управляемая подвеска включает блок из двух колес со ступицами, установленными на одной оси, опорно-поворотное устройство с червячным валом управления, на оси также установлены два электродвигателя на каждое колесо отдельно и опора тормоза для каждого колеса, а тормозные диски установлены на ступицы, опорно- поворотное устройство состоит из внутреннего кольца, внешнего кольца и шариков, внутреннее кольцо закреплено на раме автомобиля, внешнее кольцо закреплено на корпусе колесного блока и выполнено входящим в зацепление с червячным валом рулевого управления, подвеска также содержит две пневмогидравлические стойки, которые одним концом закреплены к внешнему кольцу опорно-поворотного устройства, а вторым концом опираются на нижнюю опору, в которую установлена ось.This problem is solved by the fact that the controlled suspension includes a block of two wheels with hubs mounted on one axle, a slewing ring with a worm control shaft, two electric motors are also installed on the axle for each wheel separately and a brake support for each wheel, and brake discs mounted on hubs, the slewing ring consists of an inner ring, an outer ring and balls, the inner ring is fixed to the vehicle frame, the outer ring is fixed to the wheel block housing and is made to mesh with the steering worm shaft, the suspension also contains two pneumohydraulic struts, which at one end are fixed to the outer ring of the rotary support device, and at the other end rest on the lower support in which the axle is installed.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является:The technical result provided by the given set of features is:

- абсолютная свобода маневрирования - автомобиль может разворачиваться вокруг собственной оси, двигаться вдоль, поперек и под любым углом по отношению к дороге,- absolute freedom of maneuvering - the car can turn around its own axis, move along, across and at any angle in relation to the road,

- высокая грузоподъемность,- high carrying capacity,

- компактная простая подвеска, имеющая небольшой вес,- compact, simple suspension with low weight,

- максимальная адаптация для беспилотных транспортных средств.- maximum adaptation for unmanned vehicles.

Одноколесный блок имеет консольное расположение колеса, это создает большой изгибающий момент в кронштейне, закрепленном на раме. Одноколесная конструкция вполне применима для легковых автомобилей. Одно колесо несет в два раза меньшую нагрузку, чем два колеса. Колесный блок из двух колес рекомендуется для тяжелонагруженных подвесок грузовиков, автобусов, сельскохозяйственной и строительной техники.The one-wheel unit has a cantilever wheel arrangement, this creates a large bending moment in the bracket fixed to the frame. The one-wheel design is quite applicable for passenger cars. One wheel carries half the load of two wheels. A two wheel block is recommended for heavy duty truck, bus, agricultural and construction machinery suspensions.

Таким образом заявленная подвеска может быть использована в грузовых автомобилях, автобусах, погрузчиках, в строительной и сельскохозяйственной технике.Thus, the claimed suspension can be used in trucks, buses, forklifts, in construction and agricultural machinery.

Предлагаемая подвеска имеет высокую грузоподъемность. Управляемые блоки колес могут быть ведущими, это позволяет устанавливать их не только на переднюю ось, но и на заднюю, а также на промежуточные оси. Угол управления колес 360 градусов, что обеспечивает абсолютную свободу маневрирования - автомобиль может разворачиваться на месте, двигаться вдоль, поперек и под любым углом по отношению к дороге.The proposed suspension has a high carrying capacity. Controlled wheel blocks can be leading, this allows them to be installed not only on the front axle, but also on the rear, as well as on intermediate axles. Wheel steering angle 360 degrees, which provides absolute freedom of maneuvering - the car can turn on the spot, move along, across and at any angle in relation to the road.

Подвеска, состоящая из одинаковых колесных блоков, обеспечивает равномерное распределение нагрузки по осям. При проектировании машин имеется возможность изменять грузоподъемность транспортного средства меняя количество унифицированных колесных блоков от 4 до 10 и более.The suspension, consisting of identical wheel blocks, ensures an even distribution of the axle load. When designing machines, it is possible to change the carrying capacity of a vehicle by changing the number of unified wheel blocks from 4 to 10 or more.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the invention is illustrated by drawings, which show:

на фиг.1 - общий вид колесного блокаfigure 1 is a general view of the wheel unit

на фиг.2 - продольный разрез блока figure 2 is a longitudinal section of the block

на фиг.3 - поперечный разрез блока,figure 3 is a cross section of the block,

где Where

1 - рама транспортного средства1 - vehicle frame

2 - опорно-поворотное устройство2 - support-rotary device

3 - пневмо-гидравлическая стойка3 - pneumo-hydraulic rack

4 - колесо 4 - wheel

5 - электродвигатель5 - electric motor

6 - ось6 - axis

7 - опора тормоза7 - brake support

8 - нижняя опора8 - lower support

9 - корпус9 - case

10 - червячный вал управления.10 - control worm shaft.

Управляемая подвеска включает два колеса 4 со ступицами, установленные на одной оси 6, две стойки 3, опорно-поворотное устройство 2 с червячным валом управления 10, электродвигатель 5, тормоза.The controlled suspension includes two wheels 4 with hubs mounted on one axle 6, two struts 3, a rotary support 2 with a worm shaft 10, an electric motor 5, brakes.

Направляющим элементом являются две пневмогидравлические стойки 3, которые одновременно выполняют роль упругого и демпфирующего элемента. Для обеспечения максимальной плавности хода при движении транспортного средства по дороге используются многокамерные пневмогидравлические амортизаторы, в которых функцию пружинного элемента выполняет технический газ, изменение давления которого позволяет менять жесткость подвески. При помощи гидравлической системы амортизаторов можно регулировать клиренс, а также наклон платформы относительно дороги.The guiding element is two pneumohydraulic struts 3, which simultaneously act as an elastic and a damping element. To ensure maximum smoothness when driving a vehicle on the road, multi-chamber pneumohydraulic shock absorbers are used, in which the function of a spring element is performed by technical gas, the change in pressure of which allows you to change the stiffness of the suspension. With the help of a hydraulic shock absorber system, you can adjust the clearance, as well as the tilt of the platform relative to the road.

Опорно-поворотное устройство 2 состоит из внутреннего кольца, внешнего кольца, стальных шариков и представляет собой поворотный круг с червячным приводом рулевого управления. Внутреннее кольцо при помощи болтов крепится к раме 1 автомобиля. Внешнее кольцо может свободно вращаться на внутреннем кольце при помощи шариков и представляет собой шестерню червячного редуктора, входящую в зацепление с червячным валом 10 рулевого управления. Поворот червячного вала может быть осуществлен от рулевого колеса водителем посредством передаточных валов и угловых редукторов при помощи гидро или электроусилителя. Или привод червячного вала может быть осуществлен посредством установки электродвигателя непосредственно на червячный вал в случае беспилотного транспорта. На внешнем кольце при помощи болтов закреплен корпус 9 колесного блока, представляющий собой сварную конструкцию из легированной стали. Внешнее кольцо поворачивает корпус колесного блока, к которому прикреплена одним концом стоечная конструкция. Вторым концом стойки 3 опираются на нижнюю опору 8, в которую запрессована с натягом ось 6. На оси установлены два электродвигателя 5 на каждое колесо отдельно. На оси также имеется опора тормоза 7 для каждого колеса. Тормозные диски установлены на ступицы, к которым при помощи шпилек крепятся колеса.The slewing ring 2 consists of an inner ring, an outer ring, steel balls and is a turntable with a worm-driven steering drive. The inner ring is bolted to the vehicle frame 1. The outer ring can rotate freely on the inner ring by means of balls and is a worm gear gear that meshes with the worm shaft 10 of the steering. The rotation of the worm shaft can be carried out from the steering wheel by the driver by means of transmission shafts and bevel gears using a hydraulic or electric booster. Or, the worm shaft drive can be accomplished by installing an electric motor directly on the worm shaft in the case of an unmanned vehicle. On the outer ring with the help of bolts, the body 9 of the wheel block is fixed, which is a welded structure made of alloy steel. The outer ring rotates the casing of the wheel unit, to which a rack structure is attached at one end. The second end of the rack 3 rests on the lower support 8, into which the axle 6 is pressed with an interference fit. On the axle, two electric motors 5 are installed on each wheel separately. The axle also has a brake support 7 for each wheel. The brake discs are mounted on hubs, to which the wheels are attached using studs.

Привод на колеса может быть осуществлен при помощи передачи крутящего момента через систему приводных валов или с помощью двух электродвигателей, установленных непосредственно в колеса.The drive to the wheels can be carried out by transferring torque through a system of drive shafts or by means of two electric motors installed directly in the wheels.

Установка электрического привода на вал червячного редуктора опорно-поворотного устройства позволяет упростить рулевую систему управления, адаптировать ее для беспилотных транспортных средств, появляется возможность объединять транспортные средства в колонны.The installation of an electric drive on the worm gear shaft of the slewing ring allows to simplify the steering control system, adapt it for unmanned vehicles, it becomes possible to combine vehicles in columns.

Подвеска, состоящая из одинаковых колесных блоков, обеспечивает равномерное распределение нагрузки по осям.The suspension, consisting of identical wheel blocks, ensures an even distribution of the axle load.

При проектировании машин имеется возможность изменять грузоподъемность транспортного средства, меняя количество унифицированных колесных блоков от 4 до 10 и более.When designing machines, it is possible to change the carrying capacity of a vehicle by changing the number of unified wheel blocks from 4 to 10 or more.

Осуществление привода колес от электродвигателей, установленных непосредственно в колесах (мотор-колесо) позволяет уменьшить габариты колесного блока и улучшить управление автомобилем за счет регулирования скорости вращения и крутящего момента отдельно для каждого колеса. Особенно это важно при повороте колесного блока на одном месте, когда колеса в блоке будут вращаться навстречу друг другу.The implementation of the drive of the wheels from electric motors installed directly in the wheels (motor-wheel) allows to reduce the dimensions of the wheel unit and improve vehicle control by regulating the rotation speed and torque separately for each wheel. This is especially important when turning the wheel block in one place, when the wheels in the block will rotate towards each other.

Использование глобоидной червячной пары в опорно-поворотном устройстве предлагаемой подвески позволяет обеспечить механическую связь с рулевым колесом через систему валов и электроусилитель. Глобоидный червяк имеет в зацеплении с червячной шестерней 5-6 зубьев одновременно, это повышает надежность рулевого механизма.The use of a globoid worm pair in the rotary bearing of the proposed suspension allows for mechanical connection with the steering wheel through a system of shafts and an electric booster. The globoid worm meshes with the worm gear 5-6 teeth simultaneously, this increases the reliability of the steering mechanism.

Claims (1)

Управляемая подвеска, включающая блок из двух колес со ступицами, установленными на одной оси, опорно-поворотное устройство с червячным валом управления, отличающаяся тем, что на оси также установлены два электродвигателя на каждое колесо отдельно и опора тормоза для каждого колеса, а тормозные диски установлены на ступицы колес, опорно-поворотное устройство состоит из внутреннего кольца, внешнего кольца и шариков, при этом внутреннее кольцо закреплено на раме автомобиля, а внешнее кольцо закреплено на корпусе колесного блока и выполнено входящим в зацепление с червячным валом рулевого управления, подвеска также содержит две пневмогидравлические стойки, которые одним концом закреплены к внешнему кольцу опорно-поворотного устройства, а вторым концом опираются на нижнюю опору, в которую установлена ось. Controlled suspension, including a block of two wheels with hubs mounted on one axle, a slewing ring with a worm control shaft, characterized in that two electric motors are also installed on the axle for each wheel separately and a brake support for each wheel, and brake discs are installed on the wheel hubs, the slewing ring consists of an inner ring, an outer ring and balls, while the inner ring is fixed on the car frame, and the outer ring is fixed on the wheel block housing and is made to mesh with the steering worm shaft, the suspension also contains two pneumohydraulic struts, which at one end are fixed to the outer ring of the slewing support, and at the other end rest on the lower support in which the axle is installed.
RU2020127725A 2020-08-20 2020-08-20 Controlled suspension of two-wheel unit RU2740522C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127725A RU2740522C1 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Controlled suspension of two-wheel unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127725A RU2740522C1 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Controlled suspension of two-wheel unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740522C1 true RU2740522C1 (en) 2021-01-15

Family

ID=74183917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127725A RU2740522C1 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Controlled suspension of two-wheel unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740522C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1154137A1 (en) * 1984-01-24 1985-05-07 Предприятие П/Я Р-6211 Self-propelled vehicle
US20110209938A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 Victor Basadzishvili Vehicle Suspension and Drive System
RU167876U1 (en) * 2016-06-09 2017-01-11 Акционерное общество Научно-Технический Центр "РОКАД" Motor wheel
CN206781438U (en) * 2017-05-09 2017-12-22 崔书林 New vehicle hoofing part direction navigation sector
CN110626133A (en) * 2019-10-16 2019-12-31 无锡太湖学院 Omnidirectional driving wheel set with elastic suspension function

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1154137A1 (en) * 1984-01-24 1985-05-07 Предприятие П/Я Р-6211 Self-propelled vehicle
US20110209938A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 Victor Basadzishvili Vehicle Suspension and Drive System
RU167876U1 (en) * 2016-06-09 2017-01-11 Акционерное общество Научно-Технический Центр "РОКАД" Motor wheel
CN206781438U (en) * 2017-05-09 2017-12-22 崔书林 New vehicle hoofing part direction navigation sector
CN110626133A (en) * 2019-10-16 2019-12-31 无锡太湖学院 Omnidirectional driving wheel set with elastic suspension function

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105882741B (en) A kind of independent vehicular modular wheel set and rear-axle steering control method driven with turning to
US5180180A (en) Wheel supporting apparatus
US10023019B2 (en) Rear suspension systems with rotary devices for laterally tiltable multitrack vehicles
US11148493B2 (en) Wheel suspension
CN101100162A (en) Suspension tilting module for a wheeled vehicle and a wheeled vehicle equipped with such a suspension tilting module
CN108136890B (en) In-wheel motor drive device, and connection structure of in-wheel motor drive device and suspension device
EP1344661B1 (en) A suspension system for a low floor vehicle
JP6004097B2 (en) In-wheel motor drive wheel suspension system
EP1511641A1 (en) Individual front wheel suspension
JP2005306090A (en) Motor driving system of automobile
US20130162007A1 (en) Independent dual wheel direct drive axles, between the duals gear box, and independent servo drive steering for between the dual direct drive suspensions
KR940010688B1 (en) All-wheel-drive off-highway vehicle
CN110936784B (en) Vehicle body roll control mechanism and active roll vehicle using same
JPH0620802B2 (en) Rear wheel support and drive
CN107176206A (en) The wheel steering component of motor vehicle with single-wheel transfer
CN207311590U (en) A kind of independent steering structure that can improve four-wheel driving electric vehicle stability
CN112026910A (en) Wire-controlled chassis platform applied to unmanned full-freedom steering
US20120018984A1 (en) Independent dual wheel direct drive axles, between the duals gear box, and independent servo drive steering for between the dual direct drive suspensions
JP4624151B2 (en) Car steering system
RU2740522C1 (en) Controlled suspension of two-wheel unit
KR102002577B1 (en) Driving stabilization device for vehicle
CN105584530B (en) A kind of automobile frame and the automobile with the automobile frame
RU2743346C1 (en) Wheel unit with controlled suspension
CN211969149U (en) Vehicle and driving mechanism thereof
JP2005343354A (en) Motor driving system of automobile