RU2238192C2

RU2238192C2 - Car steerable wheel independent suspension

Info

Publication number: RU2238192C2
Application number: RU2002118520A
Authority: RU
Inventors: С.В. Екимов (RU); С.В. Екимов; Ю.А. Гречаный (RU); Ю.А. Гречаный; В.В. Димитриев (RU); В.В. Димитриев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Проектно-производственная фирма "Автодизайн"
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-10-20

Abstract

FIELD: transport engineering; passenger cars.

SUBSTANCE: proposed suspension has lower cross arm hinge-connected with wheel steering knuckle, damping element in form of telescopic shock absorber and guide strut with flexible element in form of longitudinal leaf spring made in from of thrust cylindrical joint-step bearing whose inner part is connected with spring, and outer part is connected with wheel steering knuckle. Inner part of step bearing can be made in form of L-shaped strut enclosing the wheel from inside, and spring can be arranged over wheel, resting on horizontal flange of guide strut. Damping element can coupled car body either outer or inner part of step bearing, being connected with part either by housing or rod. Moreover, damping element can connected car body with lower arm of suspension. Inner part of step bearing can be made in from of housing of damping element whose rod is connected with car body. Outer and inner parts of step bearing can be made in form of "cylinder-piston" pair to change their relative position along their longitudinal axis by changing volume in overpiston space, for instance, by delivering liquid or gas.

EFFECT: improved efficiency in operation and increased service life of suspension at decreasing its vertical dimensions, enlarged operating capabilities.

11 cl, 7 dwg

Description

Техническое решение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для использования прежде всего в легковых автомобилях.The technical solution relates to the field of transport engineering and is intended for use primarily in cars.

Известна 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 ([1], с. 188-189, 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 увеличению высоты капота и ухудшению в связи с этим аэродинамики автомобиля.An independent front suspension of the vehicle’s steered wheels is known, comprising a transverse leaf spring, while the wheel strut with its lower part is pivotally connected to the body by a transverse lever, and the upper part is connected to the end of the spring and the damping element by a telescopic shock absorber ([1], p. 188-189 , Fig. 3.4.19a). Such a suspension is simple and cost-effective, since the spring perceives the action of loading forces in all directions and therefore can replace two levers and springs. However, with such a design, the layout is complicated, since it is necessary to pass the spring through the space occupied by the power unit, which, in particular, leads to an increase in the height of the hood and deterioration of the aerodynamics of the car.

Широко известна также независимая подвеска "Макферсон" ("свечная" подвеска) с нижним поперечным рычагом и заменяющей верхний рычаг точкой крепления на кузове автомобиля в виде направляющей стойки ([2], с. 240) - амортизаторной ([2], с.275-277, рис. 6.47) или пружинной ([2], 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.The MacPherson independent suspension ("candle" suspension) with the lower wishbone and the attachment point replacing the upper arm with the guide arm ([2], p. 240) - shock-absorbing ([2], p.275) is also widely known. -277, fig. 6.47) or spring ([2], p. 263-268, fig. 6.35 and 6.39). In the first case, the body of the damping element (cylindrical shock absorber) is rigidly connected to the steering knuckle (rack) of the wheel, and its stem is connected to the car body (usually, to the wing splash shield), while the elastic element (spring, torsion, leaf spring) is connected with lower lever.

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 являются 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" ([2], 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.In the second case, the elastic element (coil spring), covering the telescopic shock absorber, is installed between its body and the area of its rod on the body. This design option is the closest to the claimed. The main advantage of the spring strut guide is that all parts performing elastic work and guiding functions can be combined into one mounting unit. The main drawback of the suspension with a spring guide strut is the contradiction associated with providing the most favorable kinematics of the wheel movement, which is determined by the relative position of the elements (lateral tilt of the strut, spring displacement, etc.), and with geometric restrictions (running shoulder, tire width and etc.). In particular, for the installation of wide tires, the middle part of the casing of the damping element (shock absorber) is forced to be “depressed” ([2], p.242-243, Fig. 6.3). The main limiting factor is the spring, which limits the engine compartment in the upper zone and increases the height of the front end of the car, which, in particular, adversely affects aerodynamics. In addition, the "point" mount of the shock absorber rod (upper support) creates a concentration of loads on the car body, which necessitates the strengthening of this site.

Цель изобретения - повышение эффективности работы и долговечности подвески при уменьшении вертикальных габаритов, а также расширение ее функциональных возможностей.The purpose of the invention is to increase the efficiency and durability of the suspension while reducing vertical dimensions, as well as expanding its functionality.

Поставленная цель достигается тем, что в известной подвеске, содержащей нижний поперечный рычаг и направляющую стойку с упругим элементом, связанным с поворотным кулаком колеса, а также демпфирующий элемент, упругий элемент выполнен в виде продольной листовой рессоры, а направляющая стойка выполнена в виде упорного цилиндрического шарнира - подпятника, внутренняя часть которого соединена с рессорой, а наружная - с поворотным кулаком колеса. Причем внутренняя часть подпятника может быть выполнена в виде Г-образной стойки, огибающей колесо изнутри, а рессора размещена над колесом и опирается на горизонтальную полку направляющей стойки. Демпфирующий элемент при этом может связывать кузов автомобиля либо с наружной, либо с внутренней частью подпятника, в свою очередь соединяясь с ней либо своим корпусом, либо штоком. Кроме этого, демпфирующий элемент может связывать кузов автомобиля с нижним рычагом подвески. Внутренняя часть подпятника может быть выполнена в виде корпуса демпфирующего элемента, шток которого связан с кузовом автомобиля. Также наружная и внутренняя части подпятника могут быть выполнены в виде пары "цилиндр-поршень" с возможностью изменения взаимного положения вдоль продольной оси посредством изменения объема в надпоршневом пространстве, например, подачей жидкости или газа.This goal is achieved by the fact that in the known suspension, comprising a lower wishbone and a guide post with an elastic element associated with a rotary cam of the wheel, as well as a damping element, the elastic element is made in the form of a longitudinal leaf spring, and the guide post is made in the form of a thrust cylindrical hinge - a thrust bearing, the inner part of which is connected to the spring, and the outer - with the steering knuckle of the wheel. Moreover, the inner part of the thrust bearing can be made in the form of a L-shaped rack enveloping the wheel from the inside, and the spring is placed above the wheel and rests on the horizontal shelf of the guide rack. At the same time, the damping element can connect the car body to either the outer or the inner part of the thrust bearing, in turn, connecting to it either with its body or rod. In addition, the damping element can connect the car body with the lower suspension arm. The inner part of the thrust bearing can be made in the form of a housing of a damping element, the rod of which is connected with the car body. Also, the outer and inner parts of the thrust bearing can be made in the form of a cylinder-piston pair with the possibility of changing the relative position along the longitudinal axis by changing the volume in the above-piston space, for example, by supplying liquid or gas.

Выполнение упругого элемента в виде продольной листовой рессоры позволяет "разнести" передаваемые от колеса нагрузки по кузову автомобиля (в места крепления концов рессоры), значительно сократить высоту подвески (отсутствуют пружины) и улучшить свойства подвески за счет использования направляющих свойств рессоры.The execution of the elastic element in the form of a longitudinal leaf spring allows you to "spread" the loads transmitted from the wheel along the car body (to the attachment points of the spring ends), significantly reduce the suspension height (no springs) and improve the suspension properties by using the guide properties of the spring.

Выполнение направляющей стойки в виде упорного цилиндрического шарнира - подпятника, внутренняя часть которого соединена с рессорой, а наружная - с поворотным кулаком колеса, обеспечивает шарнирную связь рессоры с поворотным кулаком колеса, т.е. "кинематическую развязку" работы подвески и рулевого управления.The implementation of the guide rack in the form of a persistent cylindrical hinge - a thrust bearing, the inner part of which is connected to the spring, and the outer - with the steering knuckle of the wheel, provides articulation of the spring with the steering knuckle of the wheel, i.e. "kinematic isolation" of the suspension and steering.

Выполнение внутренней части подпятника в виде Г-образной стойки, огибающей колесо изнутри, и размещение рессоры над колесом, опирающейся на горизонтальную полку направляющей стойки, обеспечивает минимальный объем, занимаемый подвеской в подкапотном пространстве и наиболее рациональное положение рессоры для восприятия нагрузок, передаваемых от колеса.The execution of the inner part of the thrust bearing in the form of a L-shaped rack enveloping the wheel from the inside, and placing the spring above the wheel, resting on the horizontal shelf of the guide rack, ensures the minimum volume occupied by the suspension in the engine compartment and the most rational position of the spring to absorb the loads transmitted from the wheel.

Выполнение демпфирующего элемента связывающим автомобиль либо с наружной, либо с внутренней частью подпятника, соединяясь с ней либо своим корпусом, либо штоком, а также выполнение демпфирующего элемента связывающим кузов автомобиля с нижним рычагом подвески, обеспечивает вариативность в зависимости от конкретной компоновки автомобиля, типа амортизаторов и т.п.The implementation of the damping element connecting the car with either the outer or the inner part of the thrust bearing, connecting to it either with its body or rod, as well as the implementation of the damping element connecting the car body with the lower suspension arm, provides variability depending on the specific layout of the car, such as shock absorbers and etc.

Выполнение наружной и внутренней частей подпятника в виде пары "цилиндр-поршень" с возможностью изменения взаимного положения вдоль своей продольной оси посредством изменения объема в надпоршневом пространстве, например, подачей жидкости или газа обеспечивает возможность регулирования высоты положения кузова над дорожным полотном (клиренса).The execution of the outer and inner parts of the thrust bearing in the form of a cylinder-piston pair with the possibility of changing the relative position along its longitudinal axis by changing the volume in the above-piston space, for example, by supplying liquid or gas, makes it possible to control the height of the body over the roadway (clearance).

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими графическими материалами: на фиг.1 показан общий вид подвески (вид спереди); на фиг.2-5 - варианты конструкции, вид спереди; на фиг.6 - вид А на фиг.5; на фиг.7 показана работа подвески в варианте с изменяемым клиренсом.The proposed technical solution is illustrated by the following graphic materials: figure 1 shows a General view of the suspension (front view); figure 2-5 - design options, front view; figure 6 is a view of figure 5; Fig.7 shows the operation of the suspension in the variant with variable clearance.

Подвеска содержит нижний поперечный рычаг 1, шарнирно связанный с поворотным кулаком 2 колеса 3. Поворотный кулак 2 жестко связан с корпусом 4 цилиндрического шарнира-подпятника, внутренняя часть 5 которого жестко связана с продольной рессорой 6 - непосредственно (фиг.1), посредством Г-образного рычага 7, огибающего колесо изнутри (фиг.2 и 3), или через корпус телескопического амортизатора 8 (фиг.4). Амортизатор 8 также может соединять кузов автомобиля 9 либо с нижним рычагом 1 подвески, либо с шарниром-подпятником - с его корпусом 4 или внутренней частью 5 как в обычном положении, так и в перевернутом (штоком вниз). Корпус 4 и внутренняя часть 5 шарнира-подпятника может быть выполнена в виде пары "цилиндр-поршень" с возможностью их перемещения относительно друг друга (фиг.5 и 7).The suspension comprises a lower wishbone 1, pivotally connected to a rotary knuckle 2 of the wheel 3. The rotary knuckle 2 is rigidly connected to the housing 4 of the cylindrical hinge-thrust bearing, the inner part 5 of which is rigidly connected with the longitudinal spring 6 directly (Fig. 1), by means of shaped lever 7, enveloping the wheel from the inside (figure 2 and 3), or through the housing of the telescopic shock absorber 8 (figure 4). The shock absorber 8 can also connect the car body 9 either with the lower suspension arm 1, or with a thrust hinge - with its body 4 or the inner part 5 both in the normal position and in the inverted position (with the rod down). The housing 4 and the inner part 5 of the hinge-thrust bearing can be made in the form of a pair of "cylinder-piston" with the possibility of their movement relative to each other (figure 5 and 7).

Подвеска работает следующим образом. При переезде через неровности колесо 3 перемещается в вертикальной плоскости, передавая импульс непосредственно своим поворотным кулаком 2 через корпус 4 и внутреннюю часть 5 шарнира-подпятника на рессору 6, обеспечивая при этом возможность поворота колеса 3 вокруг вертикальной оси. Возникающие при этом колебания сглаживаются демпфирующим элементом (гидравлическим телескопическим амортизатором) 8, который имеет более щадящие условия работы по сравнению с подвесками типа "МакФерсон", так как разгружен от толкающих и изгибающих усилий, за исключением варианта конструкции на фиг.4, где он выполняет роль направляющего верхнего рычага.Suspension works as follows. When moving through bumps, the wheel 3 moves in a vertical plane, transmitting the impulse directly with its pivoting fist 2 through the housing 4 and the inner part 5 of the thrust hinge to the spring 6, while providing the possibility of turning the wheel 3 around a vertical axis. The vibrations arising in this case are smoothed out by a damping element (hydraulic telescopic shock absorber) 8, which has more sparing working conditions compared to MacPherson type suspensions, as it is unloaded from pushing and bending forces, with the exception of the design variant in Fig. 4, where it performs the role of the upper guide arm.

В варианте выполнения наружной 4 и внутренней 5 частей подпятника в виде пары "цилиндр-поршень", изменяя рабочий объем между ними (в "надпоршневом" пространстве) подачей рабочего тела "Р" (жидкости или газа), можно уменьшать или увеличивать высоту положения кузова над дорожным полотном (фиг.7). В случае поломки этого узла (утечки, "пробоя" и т.п.) или амортизатора 8 верхняя опора сохраняет свою работоспособность (в отличие от подвески "МакФерсон"), что повышает безопасность автомобиля.In the embodiment of the outer 4 and inner 5 parts of the thrust bearing in the form of a cylinder-piston pair, by changing the working volume between them (in the “supra-piston” space) by supplying the working fluid “P” (liquid or gas), it is possible to decrease or increase the height of the body position over the roadway (Fig.7). In case of failure of this unit (leakage, “breakdown”, etc.) or shock absorber 8, the upper support remains operational (unlike the MacPherson strut suspension), which increases vehicle safety.

Таким образом, предлагаемое решение обеспечивает рациональное размещение элементов подвески, что позволяет снизить концентрацию нагрузок на кузов и уменьшить вертикальные габариты кузова автомобиля и повышает надежность и долговечность конструкции.Thus, the proposed solution provides a rational placement of suspension elements, which reduces the concentration of loads on the body and reduces the vertical dimensions of the car body and increases the reliability and durability of the structure.

Источники информацииSources of information

1. Раймпель Й. Шасси автомобиля. М.: Машиностроение, 1983.1. Raimpel J. Car chassis. M .: Engineering, 1983.

2. Раймпель Й. Шасси автомобиля. Конструкции подвесок. М.: Машиностроение, 1989.2. Raimpel J. Car chassis. Suspension Designs. M .: Engineering, 1989.

Claims

1. Независимая подвеска управляемых колес автомобиля, содержащая нижний поперечный рычаг и направляющую стойку с упругим элементом, связанным с поворотным кулаком колеса, а также демпфирующий элемент, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде продольной листовой рессоры, а направляющая стойка выполнена в виде упорного цилиндрического шарнира-подпятника, внутренняя часть которого соединена с рессорой, а наружная - с поворотным кулаком колеса.1. Independent suspension of the steered wheels of the car, comprising a lower wishbone and a guide rack with an elastic element associated with a rotary cam of the wheel, as well as a damping element, characterized in that the elastic element is made in the form of a longitudinal leaf spring, and the guide rack is made in the form of a thrust a cylindrical hinge bearing, the inner part of which is connected to the spring, and the outer - with the steering knuckle of the wheel.

2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя часть подпятника выполнена в виде Г-образной стойки, огибающей колесо изнутри, а рессора размещена над колесом и опирается на горизонтальную полку направляющей стойки.2. The suspension according to claim 1, characterized in that the inside of the thrust bearing is made in the form of a L-shaped rack enveloping the wheel from the inside, and the spring is placed above the wheel and rests on the horizontal shelf of the guide rack.

3. Подвеска по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что демпфирующий элемент связывает кузов автомобиля с наружной частью подпятника.3. Suspension according to claims 1 and 2, characterized in that the damping element connects the car body to the outside of the thrust bearing.

4. Подвеска по п.3, отличающаяся тем, что корпус демпфирующего элемента связан с наружной частью подпятника.4. The suspension according to claim 3, characterized in that the housing of the damping element is connected with the outer part of the thrust bearing.

5. Подвеска по п.3, отличающаяся тем, что шток демпфирующего элемента связан с наружной частью подпятника.5. The suspension according to claim 3, characterized in that the rod of the damping element is connected with the outer part of the thrust bearing.

6. Подвеска по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что демпфирующий элемент связывает кузов автомобиля с внутренней частью подпятника.6. Suspension according to claims 1 and 2, characterized in that the damping element connects the car body to the inside of the thrust bearing.

7. Подвеска по п.6, отличающаяся тем, что корпус демпфирующего элемента связан с внутренней частью подпятника.7. The suspension according to claim 6, characterized in that the housing of the damping element is connected to the inside of the thrust bearing.

8. Подвеска по п.6, отличающаяся тем, что шток демпфирующего элемента связан с внутренней частью подпятника.8. The suspension according to claim 6, characterized in that the rod of the damping element is connected to the inside of the thrust bearing.

9. Подвеска по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что демпфирующий элемент связывает кузов автомобиля с нижним рычагом подвески.9. Suspension according to claims 1 and 2, characterized in that the damping element connects the car body with the lower suspension arm.

10. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя часть подпятника выполнена в виде корпуса демпфирующего элемента, шток которого связан с кузовом автомобиля.10. The suspension according to claim 1, characterized in that the inner part of the thrust bearing is made in the form of a housing of a damping element, the rod of which is connected with the car body.

11. Подвеска по пп.1-10, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя части подпятника выполнены в виде пары цилиндр - поршень с возможностью изменения взаимного положения вдоль своей продольной оси посредством изменения объема в надпоршневом пространстве, например, подачей жидкости или газа.11. Suspension according to claims 1-10, characterized in that the outer and inner parts of the thrust bearing are made in the form of a cylinder-piston pair with the possibility of changing the relative position along their longitudinal axis by changing the volume in the above-piston space, for example, by supplying liquid or gas.