RU2819091C1

RU2819091C1 - Universal vehicle axle module

Info

Publication number: RU2819091C1
Application number: RU2023125177A
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Картавенко; Сергей Сергеевич Картавенко; Дмитрий Александрович Амелин; Вадим Игоревич Таричко; Кирилл Александрович Мефед; Алина Алексеевна Матюхина; Алексей Борисович Сдобнов; Александр Ильич Семёнов; Александр Владимирович Васильев
Filing date: 2023-09-29
Publication date: 2024-05-13

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: invention relates to vehicles, namely to modular structures of axles with independent wheel suspensions. Universal module of vehicle axle contains crankcase, independent suspensions with elastic elements, embeddings for actuating and auxiliary mechanisms, wheel rods, hub assemblies. Embeddings for actuating and auxiliary mechanisms are located longitudinally in the crankcase.

EFFECT: enabling expansion of functional capabilities and increased level of unification.

7 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к модульным конструкциям осей с независимыми подвесками колес, предназначенным для установки на транспортные средства с любым количеством осей и любой формулой управляемости.The invention relates to vehicles, namely to modular axle designs with independent wheel suspensions, intended for installation on vehicles with any number of axles and any steering formula.

Известен узел оси транспортного средства с гидравлической подвеской (патент DE 202021101206 МПК В60В 35/16, опубл. 28.07.2022). Узел оси транспортного средства с гидравлической подвеской содержит центральный корпус, гидравлическую подвеску, ступичные узлы, карданные валы. Центральный корпус предназначен для размещения дополнительных компонентов оси и/или транспортного средства, таких как карданные валы или узлы зубчатых передач (например, межосевой дифференциал); может быть выполнен с возможностью поддержки элементов оси и, в частности, элементов оси, поддерживающих колеса транспортного средства, такие как рычаги управления подвеской, полуоси или опоры транспортного средства. Центральный корпус может быть соединен с рамой или корпусом транспортного средства. Гидравлическая подвеска содержит по меньшей мере один демпфирующий узел, верхний и нижний рычаги управления подвеской, блок клапанов, трубопроводы. Ось транспортного средства может быть управляемой или неуправляемой, приводной или неприводной.A vehicle axle assembly with hydraulic suspension is known (patent DE 202021101206 MPK V60V 35/16, published 07/28/2022). The axle assembly of a vehicle with hydraulic suspension contains a central body, hydraulic suspension, hub units, and cardan shafts. The central housing is designed to house additional axle and/or vehicle components, such as driveshafts or gear assemblies (e.g., center differential); may be configured to support axle elements and, in particular, axle elements supporting vehicle wheels, such as suspension control arms, axle shafts or vehicle supports. The central body may be connected to the frame or body of the vehicle. The hydraulic suspension contains at least one damping unit, upper and lower suspension control arms, a valve block, and pipelines. A vehicle axle can be steered or unsteered, driven or non-driven.

Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и обслуживания, низкий уровень технологичности изготовления; отсутствие возможности применения на изделиях с количеством приводных осей более двух, с системой ABS и системой регулировки давления воздуха в шинах.The disadvantages of this technical solution are the complexity of design and maintenance, low level of manufacturability; inability to use on products with more than two drive axles, with an ABS system and a tire pressure regulation system.

Известен поперечный конструктивный элемент шасси транспортного средства (патент US 4848789 МПК B60G 3/00; опубл. 18.07.1989). Поперечный конструктивный элемент шасси транспортного средства содержит картер с узлом дифференциала, независимые подвески, ступичные узлы, карданные валы. Картер имеет пару поперечных стоек для жесткого соединения с транспортным средством. Ступичные узлы приводятся в движение карданными валами, соединенными с дифференциалом. Поперечный конструктивный элемент шасси транспортного средства включает в себя два опорных элемента для каждого ступичного узла. Нижний опорный элемент выполнен в виде поперечного рычага, шарнирно соединенного на пальцах с опорной отливкой и с поворотной цапфой ступичного узла. Верхний опорный элемент ступичного узла выполнен в виде рычага, соединенного с поворотной цапфой на сферическом шаровом шарнире своим внешним концом, шарнирно соединенным на пальцах с верхним кронштейном крепления пружины своим внутренним концом. Ступичные узлы связанны с двумя пружинами. Нижний конец каждой пружины соединен с нижним кронштейном крепления пружины, который шарнирно соединен с нижним опорным элементом. Верхними концами пружины соединены с верхними кронштейнами крепления пружин. Поскольку ступичные узлы шарнирно соединены с опорными элементами подвески, то они могут быть соединены с рулевым механизмом (для варианта управляемой оси). Для варианта неуправляемой оси, ступичные узлы могут быть жестко соединены с картером. Картер, кронштейны крепления пружин, поворотные цапфы, опорные элементы подвески, выполнены из высокопрочного чугуна.A transverse structural element of a vehicle chassis is known (patent US 4848789 MPK B60G 3/00; published 07/18/1989). The transverse structural element of the vehicle chassis contains a housing with a differential unit, independent suspensions, hub units, and cardan shafts. The crankcase has a pair of transverse struts for a rigid connection to the vehicle. The hub units are driven by cardan shafts connected to the differential. The transverse structural member of the vehicle chassis includes two support members for each hub assembly. The lower support element is made in the form of a transverse lever, pivotally connected at the pins with the support casting and with the rotating axle of the hub assembly. The upper support element of the hub assembly is made in the form of a lever connected to a rotary axle on a spherical ball joint with its outer end, pivotally connected on pins to the upper spring mounting bracket with its inner end. The hub units are connected to two springs. The lower end of each spring is connected to a lower spring mounting bracket, which is pivotally connected to the lower support member. The upper ends of the spring are connected to the upper spring mounting brackets. Since the hub units are pivotally connected to the suspension support elements, they can be connected to the steering mechanism (for the steered axle option). For the non-steer axle option, the hub assemblies can be rigidly connected to the crankcase. The crankcase, spring mounting brackets, pivot pins, and suspension support elements are made of high-strength cast iron.

Недостатками данного технического решения являются низкий уровень технологичности изготовления, ограниченные углы поворота управляемых колес, уменьшенный угол поперечной устойчивости, отсутствие возможности применения на изделиях с системой ABS и системой регулировки давления воздуха в шинах.The disadvantages of this technical solution are the low level of manufacturing technology, limited steering angles, reduced lateral stability angle, and the inability to be used on products with an ABS system and a tire pressure regulation system.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является подрессоренная ось транспортного средства (патент US 5931486 МПК B60G 3/00; опубл. 03.08.1999). Подрессоренная ось транспортного средства содержит картер, независимые подвески с упругими элементами, рулевой механизм, полуосевые карданные валы, колесные редукторы. Картер предназначен для размещения в нем дифференциального узла. Дифференциальный узел обеспечивает работу полуосевых карданных валов. Подрессоренная ось транспортного средства может быть управляемой и неуправляемой. В варианте управляемой оси: на картере крепится рулевой привод, противоположные колесные тяги которого соединены с помощью соответствующих колесных рычагов к колесным редукторам. Независимая подвеска включает в себя верхние и нижние рычаги подвески, закрепленные на картере и на корпусе колесного редуктора. В качестве упругого элемента независимой подвески может быть использован торсион или пружина. Ограничители хода подвески вниз предусмотрены на центральном корпусе и на верхних рычагах. Также предусмотрена возможность установки устройства для изменения клиренса транспортного средства, даже когда оно находится в движении. Упругим элементом данного устройства является газовый аккумулятор. Подрессоренная ось транспортного средства может быть установлена как с возможностью качания, так и без нее.The closest to the claimed technical solution in terms of the set of essential features is the sprung axle of the vehicle (patent US 5931486 MPK B60G 3/00; publ. 08/03/1999). The sprung axle of the vehicle contains a crankcase, independent suspensions with elastic elements, a steering mechanism, axle drive shafts, and wheel reducers. The crankcase is designed to accommodate a differential unit. The differential unit ensures the operation of the semi-axial cardan shafts. The sprung axle of a vehicle can be steered or unsteered. In the steered axle version: a steering gear is mounted on the housing, the opposite wheel rods of which are connected to the wheel gearboxes using corresponding wheel levers. The independent suspension includes upper and lower control arms mounted to the crankcase and to the wheel gear housing. A torsion bar or spring can be used as an elastic element of an independent suspension. Downward travel stops are located on the center body and on the upper control arms. It is also possible to install a device to change the vehicle's ground clearance, even when it is in motion. The elastic element of this device is a gas battery. The sprung axle of a vehicle can be installed with or without the ability to swing.

Подрессоренная ось транспортного средства может быть установлена на различные транспортные средства, без существенного изменения их конструкции.A sprung vehicle axle can be installed on various vehicles without significantly changing their design.

Недостатками данного технического решения являются отсутствие возможности применения на изделиях с количеством приводных осей более двух, с системой ABS и системой регулировки давления воздуха в шинах, сложность в сохранении механической связи рулевого механизма на изделиях с количеством управляемых осей более двух.The disadvantages of this technical solution are the inability to use it on products with more than two driven axles, with an ABS system and a tire pressure regulation system, and the difficulty of maintaining the mechanical connection of the steering mechanism on products with more than two controlled axles.

Проблема, решаемая заявленным изобретением, состоит в создании универсального модуля оси транспортного средства (УМОТС) с независимыми подвесками колес, обеспечивающего расширенные функциональные возможности и повышение уровня унификации.The problem solved by the claimed invention is to create a universal vehicle axle module (UMOTS) with independent wheel suspensions, providing expanded functionality and increasing the level of unification.

Указанная техническая проблема решается путем создания универсального модуля оси транспортного средства, в верхней части картера которого продольно расположены закладные для установки исполнительных и вспомогательных механизмов.This technical problem is solved by creating a universal vehicle axle module, in the upper part of the crankcase of which there are longitudinally located inserts for installing actuators and auxiliary mechanisms.

Конструкция УМОТС позволяет создавать транспортные средства:The design of the UMOTS allows you to create vehicles:

- с несущей рамой или корпусом независимо от расположения силового агрегата;- with a supporting frame or housing, regardless of the location of the power unit;

- с главной передачей в проходном и непроходном исполнении с различными передаточными числами, с различным углом наклона фланца главной передачи для обеспечения оптимальных углов работы карданных валов, с принудительной системой смазки подшипников;- with main gear in through and non-through design with different gear ratios, with different angles of inclination of the main gear flange to ensure optimal operating angles of the cardan shafts, with a forced lubrication system for bearings;

- с любым количеством осей как приводных с межосевыми и межколесными дифференциалами с возможностью их блокировки, так и неприводных;- with any number of axles, both drive axles with interaxle and cross-axle differentials with the possibility of locking them, and non-drive axles;

- с любым количеством управляемых и неуправляемых осей с любой формулой управляемости, с возможностью сохранения механической связи рулевого механизма, с встроенными усилителями рулевого механизма и без них;- with any number of steered and unsteered axles with any controllability formula, with the ability to maintain the mechanical connection of the steering mechanism, with or without built-in power steering;

- с независимыми подвесками с линейной или нелинейной характеристикой (например, пружин и пружин с переменным шагом витков с возможностью размещения амортизаторов внутри них, гидропневматических рессор), с возможностью установки ограничителей динамического и статического ходов подвески и стабилизатора поперечной устойчивости, с возможностью фиксации номинального положения подвесок;- with independent suspensions with linear or nonlinear characteristics (for example, springs and springs with variable coil pitch with the possibility of placing shock absorbers inside them, hydropneumatic springs), with the ability to install limiters for dynamic and static suspension travel and a stabilizer bar, with the ability to fix the nominal position of the suspensions ;

- с возможностью закрепления агрегатов тормозного оборудования различных типоразмеров, подключения датчиков угловой скорости системы ABS, обеспечения работы системы регулирования давления воздуха в шинах.- with the ability to secure brake equipment units of various sizes, connect angular velocity sensors of the ABS system, ensure the operation of the tire pressure regulation system.

В варианте осуществления управляемой оси для управления поворотом оси в продольно расположенных закладных размещены усилители рулевого механизма с поршнем со штоком.In the embodiment of the controlled axle, to control the rotation of the axle, steering amplifiers with a piston and rod are placed in longitudinally located mortgages.

В варианте осуществления неуправляемой оси, при необходимости сохранения механической связи рулевого механизма, в закладные установлена по меньшей мере одна промежуточная опора со штоком с дальнейшим ее соединением посредством рулевых тяг со штоками усилительных механизмов последующей управляемой оси либо со штоком по меньшей мере одной промежуточной опоры последующей неуправляемой оси.In the embodiment of the non-steered axle, if it is necessary to maintain the mechanical connection of the steering mechanism, at least one intermediate support with a rod is installed in the mortgages with its further connection by means of steering rods with the rods of the power-assisting mechanisms of the subsequent controlled axle or with the rod of at least one intermediate support of the subsequent non-steered axle axes.

Закладные выполнены с возможностью установки иных исполнительных и вспомогательных механизмов например, различных пневмокомпрессоров и энергоаккумуляторов.The mortgages are made with the possibility of installing other actuating and auxiliary mechanisms, for example, various pneumatic compressors and energy accumulators.

Продольное расположение закладных непосредственно внутри картера обеспечивает минимальные габариты УМОТС, а также максимально упрощает компоновку изделий на их основе.The longitudinal arrangement of the embeds directly inside the crankcase ensures the minimum dimensions of the UMOTS, and also simplifies the layout of products based on them as much as possible.

Вместо установки главной передачи внутреннее пространство картера УМОТС может использоваться для установки иных устройств, например, гидрообъемной или электро-трансмиссии.Instead of installing the main gear, the internal space of the UMOTS crankcase can be used to install other devices, for example, a hydrostatic or electric transmission.

Технический результат использования изобретения состоит в расширении функциональных возможностей и повышении уровня унификации.The technical result of using the invention is to expand the functionality and increase the level of unification.

На фиг. 1 схематично показан ведущий непроходной неуправляемый УМОТС, вид спереди, на фиг. 2 - ведущий непроходной неуправляемый УМОТС, вид сверху, на фиг. 3, 4 - ведущий проходной управляемый УМОТС, изометрия, на фиг. 5 - ведущий проходной управляемый УМОТС, выносной элемент А на фиг. 3.In fig. 1 schematically shows the leading non-pass-through uncontrolled UMOTS, front view, in Fig. 2 - leading non-pass-through uncontrolled UMOTS, top view, in FIG. 3, 4 - leading pass-through controlled UMOTS, isometric, in Fig. 5 - leading walk-through controlled UMOTS, remote element A in Fig. 3.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

На фиг. 1, 2 схематично представлен вариант ведущего непроходного неуправляемого УМОТС.УМОТС содержит универсальный картер 1, посредством крепежных элементов 2 которого УМОТС можно закреплять под несущей рамой изделия либо встраивать непосредственно в несущую раму или корпус. Картер 1 выполнен несущим. В картере 1 установлена непроходная главная передача с межколесным дифференциалом 3 с фланцем главной передачи 4. Для сохранения механической связи рулевого механизма, в картере 1 имеются продольно расположенные закладные 5 с установленными в них усилителями рулевого механизма 6. Колесные тяги 7 замкнуты на картере 1 с помощью кронштейна 8. На картере 1 закреплены верхние 9 и нижние 10 рычаги независимых подвесок и расположены ограничители динамического 11 и статического 12 ходов подвески с возможностью фиксации номинального положения подвески. На нижних рычагах 10 независимых подвесок располагаются опоры крепления 13 упругих элементов 14 -гидропневматических рессор. На концах верхних 9 и нижних 10 рычагов независимых подвесок закреплены поворотные опоры 15 со ступичными узлами и с колесными рычагами 16. На поворотных опорах 15 закреплены агрегаты тормозного оборудования 17 и колесные тяги 7. Поворотные опоры 15 соединены с колесными редукторами 18, на которых имеются фланцы 19, соединенные посредством карданной связи 20 с полуосевыми фланцами главной передачи 21. На нижних рычагах 10 независимых подвесок и картере 1 в закладных 22 установлен стабилизатор поперечной устойчивости 23.In fig. 1, 2 schematically shows a variant of the leading non-pass-through uncontrolled UMOTS. The UMOTS contains a universal housing 1, by means of fastening elements 2 of which the UMOTS can be secured under the supporting frame of the product or built directly into the supporting frame or housing. Carter 1 is made load-bearing. In the crankcase 1 there is a non-passing main gear with an inter-wheel differential 3 with a main gear flange 4. To maintain the mechanical connection of the steering mechanism, in the crankcase 1 there are longitudinally located mortgages 5 with power steering gears 6 installed in them. The wheel rods 7 are closed to the crankcase 1 using bracket 8. On the crankcase 1, the upper 9 and lower 10 arms of the independent suspensions are fixed and the limiters of the dynamic 11 and static 12 suspension strokes are located with the ability to fix the nominal position of the suspension. On the lower arms of 10 independent suspensions there are mounting supports for 13 elastic elements of 14 hydropneumatic springs. At the ends of the upper 9 and lower 10 arms of the independent suspensions, rotary supports 15 are fixed with hub units and with wheel levers 16. Brake equipment units 17 and wheel rods 7 are fixed to the rotary supports 15. The rotary supports 15 are connected to wheel reducers 18, on which there are flanges 19, connected by means of a cardan connection 20 with the semi-axial flanges of the main gear 21. An anti-roll bar 23 is installed on the lower arms 10 of independent suspensions and the housing 1 in the mountings 22.

На фиг. 3-5 представлен вариант ведущего проходного управляемого УМОТС.УМОТС содержит универсальный картер 1, посредством крепежных элементов 2 которого УМОТС можно закреплять под несущей рамой изделия. Картер 1 выполнен несущим. В картере 1 установлена проходная главная передача с межколесным и межосевым дифференциалами 24 с фланцами главной передачи 4. В картере 1, в продольно расположенных закладных 5, установлены усилители рулевого механизма 6. Колесные тяги 7 соединены с поворотными кулаками 25 и элементами рулевого механизма (не показаны). На картере 1 закреплены верхние 9 и нижние 10 рычаги независимых подвесок. На нижних рычагах 10 независимых подвесок располагаются опоры крепления 13 упругих элементов 14 - пружин с переменным шагом, внутри которых установлены амортизаторы. На концах верхних 9 и нижних 10 рычагов независимых подвесок закреплены поворотные кулаки 25 со ступичными узлами. На поворотных кулаках 25 закреплены агрегаты тормозного оборудования 17. Поворотные кулаки 25 соединены с планетарными колесными редукторами 18, на которых имеются фланцы 19 с ротором ABS, соединенные посредством карданной связи 20 с полуосевыми фланцами главной передачи 21. На планетарных колесных редукторах 18 размещены краны подкачки колес 26. Датчики угловой скорости системы ABS 27 установлены в закладных на поворотном кулаке 25.In fig. 3-5 shows a version of the leading pass-through controlled UMOTS. The UMOTS contains a universal housing 1, by means of fastening elements 2 of which the UMOTS can be secured under the supporting frame of the product. Carter 1 is made load-bearing. In crankcase 1 there is a straight-through main gear with inter-wheel and center differentials 24 with main gear flanges 4. In crankcase 1, in longitudinally located mortgages 5, power steering gears 6 are installed. Wheel rods 7 are connected to steering knuckles 25 and elements of the steering mechanism (not shown ). The upper 9 and lower 10 arms of the independent suspensions are fixed to the crankcase 1. On the lower arms of 10 independent suspensions there are mounting supports for 13 elastic elements 14 - springs with variable pitch, inside of which shock absorbers are installed. At the ends of the upper 9 and lower 10 arms of the independent suspensions, steering knuckles 25 with hub units are fixed. Brake equipment units 17 are mounted on the steering knuckles 25. The steering knuckles 25 are connected to planetary wheel gears 18, which have flanges 19 with an ABS rotor, connected via a cardan connection 20 to the semi-axial flanges of the main gear 21. The planetary wheel gears 18 are equipped with wheel inflation valves 26. Angular velocity sensors of the ABS system 27 are installed in mountings on the steering knuckle 25.

Claims

1. A universal vehicle axle module containing a crankcase, independent suspensions with elastic elements, mountings for actuating and auxiliary mechanisms, wheel rods, hub units, characterized in that the mountings for actuating and auxiliary mechanisms are located longitudinally in the crankcase.

2. The universal vehicle axle module according to claim 1, characterized in that the mountings for actuators and auxiliary mechanisms are used to install at least one power steering mechanism.

3. The universal vehicle axle module according to claim 1, characterized in that the mountings for the actuators and auxiliary mechanisms are used to install at least one intermediate support for the steering mechanism.

4. Universal vehicle axle module according to claim 1, characterized in that the mountings for actuators and auxiliary mechanisms are used to install at least one pneumatic compressor.

5. The universal vehicle axle module according to claim 1, characterized in that the mountings for the actuators and auxiliary mechanisms are used to install at least one energy accumulator.

6. The universal vehicle axle module according to claim 1, characterized in that the mountings for the actuators and auxiliary mechanisms are used to install at least one pneumatic distributor.

7. The universal vehicle axle module according to claim 1, characterized in that the mountings for the actuators and auxiliary mechanisms are used to install at least one hydraulic valve.