RU73277U1

RU73277U1 - VEHICLE WHEEL MODULE

Info

Publication number: RU73277U1
Application number: RU2008100319/22U
Authority: RU
Inventors: Иосиф Викторович Ходес; Виталий Андреевич Налимов; Дмитрий Александрович Терехов
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2008-05-20

Abstract

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к эластичным подвескам для отдельных колес. Колесный модуль транспортного средства, содержит управляемые колеса, установленные на цапфах, соединенных с поворотными кулаками под углом начального развала в поперечной плоскости транспортного средства, поворотные кулаки, шарнирно установленные на балке и соединенные между собой посредством поворотных рычагов, шарниров и поперечной тяги, отличающийся тем, что между поворотным кулаком и цапфой установлен упругий компенсатор увода шины, подвижный в поперечном направлении, выполненный в виде упругой пластины, жестко связанной одним концом с осью цапфы, а другим с поворотным кулаком при сохранении взаимного расположения оси кулака с осью цапфы. Технический результат - улучшение управляемости и стабилизации прямолинейного движения за счет непосредственной компенсации угла бокового увода колес как передних управляемых, так и задних от действия горизонтальных поперечных сил, на различных типах подвесок.The invention relates to the field of transport engineering, in particular to elastic suspensions for individual wheels. The vehicle wheel module contains steered wheels mounted on trunnions connected to the steering knuckles at an angle of the initial camber in the transverse plane of the vehicle, steering knuckles articulated on the beam and interconnected by means of rotary levers, hinges and lateral traction, characterized in that between the knuckle and the axle is installed an elastic compensator for tire retraction, movable in the transverse direction, made in the form of an elastic plate rigidly connected to one the end with the axis of the pin, and the other with a knuckle while maintaining the relative position of the axis of the fist with the axis of the pin. EFFECT: improved controllability and stabilization of rectilinear movement due to direct compensation of the angle of lateral wheel drive of both front driven and rear from the action of horizontal lateral forces on various types of suspensions.

Description

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к эластичным подвескам для отдельных колес.The invention relates to the field of transport engineering, in particular to elastic suspensions for individual wheels.

Известен колесный модуль, содержащий управляемые колеса, установленные на поворотных цапфах, шарнирно связанных шкворнем с балкой зависимой подвески или шаровыми опорами с рычагами независимой подвески, или нижней шаровой опорой и верхним опорным подшипником с остовом и амортизаторной стойкой (пат. РФ №2292286 В62D 17/00, опубл. 27.09.2004 г.).A known wheel module containing steered wheels mounted on pivot pins pivotally connected by a pivot to a beam of a dependent suspension or ball bearings with independent suspension arms, or a lower ball bearing and an upper support bearing with a core and a shock absorber strut (US Pat. RF No. 2292286 B62D 17 / 00, published on September 27, 2004).

Недостатком известного колесного модуля является возможность изменения лишь углов установки передних управляемых колес по развалу и схождению без компенсации угла бокового увода шины колеса от поперечно действующей силовой реакции со стороны дорожного полотна.A disadvantage of the known wheel module is the ability to change only the angles of installation of the front steered wheels along the camber and toe-in without compensation of the angle of the side drive of the tire from a transversely acting force reaction from the side of the roadway.

Известно устройство подвески передних управляемых колес, принятое в качестве прототипа, с упругим элементом, выполненным в виде полукруга и установленным между стойкой, шарнирно связанной с рулевым приводом, содержащей пружину подвески, амортизатор, и поворотной цапфой с осью пневматического колеса. Компенсация бокового увода шины от поперечных реакций достигается доворотом оси колеса за счет деформации упругого элемента, выполненного в виде полукруга, от тех же поперечных реакций на угол, равный углу увода шины. Параллельно упругому элементу установлено трехрежимное демпфирующее устройство (пат. РФ №2232683 В60G 13/00, опубл. 20.07.2004).A device for suspension of front steered wheels, adopted as a prototype, with an elastic element made in the form of a semicircle and installed between the rack, pivotally connected to the steering drive, containing the suspension spring, shock absorber, and a rotary axle with the axis of the pneumatic wheel. Compensation of lateral tire withdrawal from lateral reactions is achieved by turning the wheel axis due to deformation of the elastic element, made in the form of a semicircle, from the same lateral reactions by an angle equal to the angle of tire retraction. Parallel to the elastic element, a three-mode damping device is installed (US Pat. RF No. 2232683 B60G 13/00, publ. July 20, 2004).

Недостатком известного устройства подвески передних управляемых колес с упругим элементом является то, что предусматривается реализация в подвесках с амортизационной стойкой, чем ограничивается использование непосредственной компенсации угла бокового увода шины в прочих типах подвесок, в том числе независимой рычажной или зависимой подвесках.A disadvantage of the known device for the suspension of front steered wheels with an elastic element is that it is envisaged to be implemented in suspensions with an amortization strut, which limits the use of direct compensation of the tire lateral angle in other types of suspensions, including independent linkage or dependent suspensions.

Задача изобретения - разработать универсальный колесный модуль, имеющий возможность применения на различных типах подвесок, способный обеспечить улучшенные стабилизационные свойства и управляемость, за счет автоматической компенсации угла увода колеса от действия горизонтальной поперечной силы путем соответствующего доворота того же колеса от деформации упругого компенсатора увода шины в виде упругой пластины.The objective of the invention is to develop a universal wheel module that can be used on various types of suspensions, capable of providing improved stabilization properties and controllability, due to automatic compensation of the angle of the wheel from the action of horizontal lateral forces by the corresponding addition of the same wheel from the deformation of the elastic compensator of the tire in the form elastic plate.

Технический результат - улучшение управляемости и стабилизации прямолинейного движения за счет непосредственной компенсации угла бокового увода колес как передних управляемых, так и задних от действия горизонтальных поперечных сил, на различных типах подвесок.EFFECT: improved controllability and stabilization of rectilinear movement due to direct compensation of the angle of lateral wheel drive of both front driven and rear from the action of horizontal lateral forces on various types of suspensions.

Указанный технический результат достигается тем, что в колесном модуле транспортного средства, содержащем управляемые колеса, установленные на цапфах, соединенных с поворотными кулаками под углом начального развала в поперечной плоскости транспортного средства, поворотные кулаки, шарнирно установленные на балке и соединенные между собой посредством поворотных рычагов, шарниров и поперечной тяги, между поворотным кулаком и цапфой установлен упругий компенсатор увода шины, подвижный в поперечном направлении, выполненный в виде упругой пластины, жестко связанной одним концом с осью цапфы, а другим с поворотным кулаком при сохранении взаимного расположения оси кулака с осью цапфы.The specified technical result is achieved by the fact that in the wheel module of the vehicle containing steered wheels mounted on trunnions connected to the steering knuckles at an angle of the initial camber in the transverse plane of the vehicle, the steering knuckles pivotally mounted on the beam and interconnected by means of rotary levers, hinges and lateral traction, between the knuckle and the axle mounted elastic compensator retraction of the tire, movable in the transverse direction, made in the form of elastically th plate, rigidly connected at one end with the axis of the pin and the other with a rotary fist while maintaining the relative position of the axis of the fist with the axis of the pin.

За счет упругого компенсатора увода шины в виде упругой пластины, установленной между поворотным кулаком и цапфой, жестко связанной одним концом с осью цапфы, а другим с поворотным кулаком, под действием горизонтальной поперечной силы обеспечивается поворот колеса с поворотной цапфой в поперечной плоскости в сторону, обратную направлению увода на такой же угол, что компенсирует его и улучшает стабилизацию прямолинейного движения колесной машины.Due to the elastic compensator for tire retraction in the form of an elastic plate mounted between the knuckle and the pin, rigidly connected at one end to the axis of the pin and the other with the knuckle, under the influence of horizontal shear, the wheel is rotated with the rotary pin in the transverse plane to the opposite side the direction of withdrawal by the same angle, which compensates for it and improves the stabilization of the rectilinear movement of the wheeled vehicle.

На фиг.1 показан общий вид независимой передней управляемой подвески. На фиг.2 - предлагаемый колесный модуль, вид сверху. На фиг.3 показана Figure 1 shows a General view of the independent front steered suspension. Figure 2 - the proposed wheel module, top view. Figure 3 shows

трансформация вектора задаваемой скорости от шинного увода и организованного упругого доворота угла δ₂.transformation of the vector of the set speed from tire retraction and organized elastic dovor angle δ ₂ .

Предлагаемый колесный модуль транспортного средства содержит управляемые колеса 1 (фиг.1), установленные на цапфах 2, соединенные с поворотными кулаками 3 под углом начального развала в поперечной плоскости транспортного средства, поворотные кулаки 3, шарнирно установленные на балке 4 и соединенные между собой посредством поворотных рычагов 5, шарниров 6, поперечной тяги 7, так же имеется упругий компенсатор увода шины в виде упругой пластины 8 (фиг.2), жестко связанной одним концом с осью цапфы 2, а другим с поворотным кулаком 3.The proposed wheel module of the vehicle contains steered wheels 1 (Fig. 1) mounted on the axles 2, connected to the steering knuckles 3 at an angle of the initial camber in the transverse plane of the vehicle, the steering knuckles 3, pivotally mounted on the beam 4 and interconnected by means of swivels levers 5, hinges 6, transverse thrust 7, there is also an elastic compensator for tire retraction in the form of an elastic plate 8 (Fig. 2), rigidly connected at one end with the axis of pin 2 and the other with a knuckle 3.

Установка упругого компенсатора увода шины в виде упругой пластины 8 в горизонтальной плоскости между цапфой 2 и поворотным кулаком 3, дает подвижность колесу 1 с цапфой 2 от действия горизонтальной поперечной силы F только в горизонтальном поперечном направлении без дополнительного наклона в поперечной вертикальной плоскости. Таким образом, происходит непосредственная автоматическая компенсация бокового увода угла δ₁ колеса 1 за счет изменения только его схождения без пространственного не учитываемого перемещения колеса 1 в продольной вертикальной OXZ и поперечной OYZ плоскостях, что улучшает стабилизацию прямолинейного движения колесной машины и ее управляемости.The installation of an elastic compensator for tire retraction in the form of an elastic plate 8 in the horizontal plane between the pin 2 and the knuckle 3, gives the wheel 1 with the pin 2 mobility from the action of the horizontal transverse force F only in the horizontal transverse direction without additional inclination in the transverse vertical plane. Thus, direct automatic compensation of the lateral offset of the angle δ _{1 of the} wheel 1 occurs due to a change only in its convergence without spatial disregarded movement of the wheel 1 in the longitudinal vertical OXZ and transverse OYZ planes, which improves stabilization of the rectilinear movement of the wheeled vehicle and its controllability.

Для компенсации бокового увода угла δ₁ от поперечной силы F при коэффициенте увода К_у и обеспечении прочности упругого компенсатора увода шины в виде упругой пластины 8 с его линейными размерами l, b, h должны соблюдаться условия:To compensate for the lateral offset of the angle δ ₁ from the transverse force F with the coefficient of withdrawal K _y and ensure the strength of the elastic compensator for the tire retraction in the form of an elastic plate 8 with its linear dimensions l, b, h, the following conditions must be met:

где Е - модуль Юнга материала упругого компенсатора увода шины в виде упругой пластины (Н/м²), [σ] - предел прочности материала упругой пластины where E is the Young's modulus of the material of the elastic compensator for tire retraction in the form of an elastic plate (N / m ² ), [σ] is the tensile strength of the material of the elastic plate

(Па) с возможным принятием соотношения толщины и ширины упругой пластины, например, .(Pa) with the possible adoption of the ratio of the thickness and width of the elastic plate, for example, .

Жесткость упругого компенсатора увода шины в виде упругой пластины 8 выбирается такой, чтобы момент, создаваемый горизонтальной поперечной силой F на колесе 1 относительно оси вращения поворотного кулака 3 при уводе колеса 1 на некоторый угол δ₁, был равен моменту, создаваемому упругим компенсатором увода шины в виде упругой пластины 8 при повороте колеса 1 с цапфой 2 на угол δ₂, равный и обратный углу δ₁. Таким образом, должно выполняться условие δ₁=δ₂ а жесткость С упругого компенсатора увода шины в виде упругой пластины 8 согласно выражению:The stiffness of the elastic tire drift compensator in the form of an elastic plate 8 is chosen so that the moment created by the horizontal lateral force F on the wheel 1 relative to the axis of rotation of the knuckle 3 when the wheel 1 is pulled by an angle δ ₁ is equal to the moment created by the elastic tire drift compensator in in the form of an elastic plate 8 when turning the wheel 1 with the pin 2 at an angle δ ₂ equal to and opposite to the angle δ ₁ . Thus, the condition δ ₁ = δ ₂ must be satisfied and the stiffness C of the elastic compensator for tire retraction in the form of an elastic plate 8 according to the expression:

где К_у - коэффициент увода колеса 1 (Н/рад), е - вылет оси поворота (м).where K _y is the coefficient of wheel drive 1 (N / rad), e is the departure of the axis of rotation (m).

Для того, чтобы поворот плоскости колеса 1 с цапфой 2 под действием горизонтальной поперечной силой F из-за наличия упругого компенсатора бокового увода шины 8 в горизонтальной плоскости между цапфой 2 и поворотным кулаком 3 происходил в сторону, обратную направлению увода колеса 1, точка пересечения оси поворота колеса 1 с опорной поверхностью должна быть расположена позади его вертикальной оси по направлению движения колесной машины или подвеска должна иметь отрицательный вылет. Это объясняется тем, что результирующая горизонтальная поперечная сила F действуя в точке контакта колеса 1 с опорной поверхностью, поворачивает его по направлению момента, возникающего от действия указанной силы относительно оси на плече, называемый вылет. Таким образом, обеспечивается автоматическая компенсация увода колеса 1 и стабилизация задаваемого направления движения колесной машины.In order for the rotation of the plane of the wheel 1 with the axle 2 under the action of the horizontal lateral force F due to the presence of an elastic compensator for lateral withdrawal of the tire 8 in the horizontal plane between the axle 2 and the steering knuckle 3 to occur in the direction opposite to the direction of withdrawal of the wheel 1, the intersection point of the axis the rotation of the wheel 1 with the supporting surface should be located behind its vertical axis in the direction of movement of the wheeled vehicle or the suspension should have a negative overhang. This is because the resulting horizontal lateral force F acting at the point of contact of the wheel 1 with the supporting surface, turns it in the direction of the moment arising from the action of the specified force relative to the axis on the shoulder, called the departure. Thus, automatic compensation of the drive wheel 1 and stabilization of the set direction of movement of the wheeled vehicle is ensured.

При отсутствии поперечной силы F вектор скорости совмещается с вертикальной продольной плоскостью колеса. При действии поперечной силы F, возникающей по любой причине (криволинейное движение, боковой In the absence of shear force F, the velocity vector Combined with the vertical longitudinal plane of the wheel. Under the action of a transverse force F arising for any reason (curvilinear motion, lateral

воздушный поток, геометрический наклон полотна дороги и т.д.), проявляется шинный увод, отклоняющий вектор скорости на угол δ₁ от плоскости колеса с образованием вектора . Та же поперечная сила одновременно вызовет деформацию упругого компенсатора увода шины на угол δ₂, обратный и равный углу увода шины δ₁, т.е. δ₂=-δ₁. Это сохранит тоже направление вектора скорости . Таким образом, происходит непосредственная автоматическая компенсация бокового увода колеса за счет изменения только его схождения без пространственного не учитываемого перемещения колеса в вертикальной и поперечной плоскостях, что и обеспечивает стабилизацию задаваемого направления движения колесной машины и тем самым улучшает ее управляемость.air flow, the geometric slope of the roadway, etc.), a tire slip appears, deflecting the velocity vector at an angle δ ₁ from the plane of the wheel with the formation of the vector . The same lateral force at the same time will cause deformation of the elastic compensator for tire retraction by an angle δ ₂ , the inverse and equal to the angle of retraction of the tire δ ₁ , i.e. δ ₂ = -δ ₁ . This will also preserve the direction of the velocity vector . Thus, direct automatic compensation of the side wheel slip occurs due to only its convergence without spatial disregarded wheel movement in the vertical and transverse planes, which ensures stabilization of the set direction of movement of the wheeled vehicle and thereby improves its controllability.

Колесный модуль транспортного средства работает следующим образом. При движении колесной машины с периодическим знакопеременным отклонением управляемых колес, под действием силы F колесо 1 вместе с цапфой 2, за счет наличия упругого компенсатора увода шины 8 в горизонтальной плоскости между цапфой 2 и поворотным кулаком 3, преодолевая сопротивление данного упругого компенсатора увода шины, поворачивается на встречу силе F на некоторый угол δ₂, равный углу увода δ₁. Таким образом, происходит автоматическая компенсация бокового увода.The wheel module of the vehicle operates as follows. When a wheeled vehicle moves with a periodically alternating deviation of the steered wheels, under the action of the force F, the wheel 1 together with the pin 2, due to the presence of the elastic compensator for the tire 8 in the horizontal plane between the pin 2 and the knuckle 3, overcoming the resistance of this elastic compensator for the tire to meet the force F at a certain angle δ ₂ equal to the angle of withdrawal δ ₁ . Thus, automatic compensation of lateral withdrawal occurs.

Как только перестает действовать горизонтальная поперечная сила F, сила упругого компенсатора увода шины в виде упругой пластины 8 возвращает колесо 1 в первоначальное положение, соответствующее направлению движения .As soon as the horizontal lateral force F ceases to act, the force of the elastic compensator for tire retraction in the form of an elastic plate 8 returns the wheel 1 to its original position corresponding to the direction of movement .

Описанная конструкция колесного модуля позволяет улучшить стабилизацию прямолинейного движения за счет непосредственной компенсации угла бокового увода колес от действия горизонтальных поперечных сил, улучшая, тем самым качество управляемости, т.е. точности воспроизведения задаваемого направления и траектории движения.The described design of the wheel module makes it possible to improve stabilization of rectilinear motion by directly compensating for the angle of lateral drive of the wheels from the action of horizontal lateral forces, thereby improving the quality of handling, i.e. accuracy of reproduction of the set direction and trajectory of movement.

Claims

A vehicle wheel module comprising steering wheels mounted on trunnions connected to the steering knuckles at an angle of the initial camber in the transverse plane of the vehicle, steering knuckles pivotally mounted on the beam and interconnected by means of rotary levers, hinges and lateral traction, characterized in that between the knuckle and the axle is installed an elastic compensator for tire retraction, movable in the transverse direction, made in the form of an elastic plate, rigidly connected alone It ends with the axis of the stud and the other with the knuckle while maintaining the mutual position of the fist axis trunnion axis.