RU2264306C2

RU2264306C2 - Vehicle with roll control

Info

Publication number: RU2264306C2
Application number: RU2003113010/11A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Красин (RU); Ю.А. Красин
Original assignee: Красин Юрий Александрович
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2005-11-20
Also published as: WO2004098915A1

Abstract

FIELD: transport engineering.

SUBSTANCE: invention relates to vehicles with three or more wheels. According to invention, vehicle with control of roll has body, wheels, wheel suspensions and is furnished with independent course and roll control systems. Roll control system contains shaft with steering wheel secured on one end. Other end of shaft is connected with control mechanism providing lowering of one wheel of axle and corresponding lifting of other wheel of the same through system of tie-rods and rockers. System includes also roll stabilization spring mechanism acting directly on steering wheel and made with possibility of creating informative effort on steering wheel and/or correction of said effort to provide returning of vehicle body into horizontal position, and steering wheel, in neutral position.

EFFECT: improved stability of vehicle.

4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к транспортным средствам (ТС) с тремя или более колесами и имеет механизм управления креном ТС на дороге, независимый от управления поворотом колес ТС, позволяющий кренить это средство в сторону поворота с соответствующим смещением его центра масс, увеличивая таким образом устойчивость этого средства против опрокидывания. Изобретение может быть использовано в автомобильном и мотоциклетном транспорте с целью снижения ширины автомобиля или мотоцикла с коляской, в том числе при посадке пассажиров тандемом - см. трицикл Мерседес Life-Jet, журнал «Автомобили», №5, 1997, с.26-27, а также для увеличения устойчивости и комфортабельности автобуса, например туристического.The invention relates to vehicles (TS) with three or more wheels and has a vehicle roll control mechanism on the road, independent of the steering of the vehicle wheels, allowing this tool to be tilted towards the direction of rotation with a corresponding shift of its center of mass, thereby increasing the stability of this vehicle against tipping over. The invention can be used in automobile and motorcycle transport in order to reduce the width of a car or motorcycle with a sidecar, including when landing passengers in tandem - see Mercedes Life-Jet tricycle, Automobile magazine, No. 5, 1997, p.26-27 , as well as to increase the stability and comfort of the bus, for example a tourist.

Другая область использования изобретения - в преобразуемых транспортных средствах, предназначенных для движения в двух - воздух и дорога и трех - воздух, вода и дорога, средах. См. патент США 4986493, кл. B 64 D 37/00 "Triphibian Flying Car Design", 1997, в качестве их дорожного модуля, при модульной конструкции такого средства или его дорожной части при интегральной конструкции, с целью уменьшения по сравнению с автомобилем его ширины, лобового сопротивления воздуха его движению и массы.Another area of use of the invention is in convertible vehicles intended for movement in two - air and road and three - air, water and road, environments. See US Pat. No. 4,986,493, cl. B 64 D 37/00 "Triphibian Flying Car Design", 1997, as their road module, with the modular design of such a vehicle or its road part with an integrated structure, in order to reduce its width, drag from air movement and masses.

Из патентной литературы известны ТС, снабженные механизмом управления креном (см. патент США №2961254, кл.280-112), международный патент WO 87/02951, кл. B 62 D 9/02 и SAE 975601 - первый из перечисленных является и прототипом предлагаемого ТС. Предлагаемое ТС отличается от определенного в патенте-прототипе США тем, что при отклонении органа управления креном оно во-первых получает на этом органе усилие, примерно пропорциональное его отклонению, вследствие действия на вал этого органа механизма стабилизации крена, являющееся информативным, без которого адекватное ручное управление креном ТС не является возможным, из-за того, что на органе управления ТС прототипа, использующего в качестве исполнительного механизма необратимый гидравический усилитель, будет независящее от отклонения органа управления креном примерно постоянное усилие, соответствующее трению золотника упомянутого необратимого усилителя при его перемещении органом управления. Во-вторых при оставлении органа управления креном в положении, отклоненном от центрального, и при снятии с него управляющего усилия - при нулевой скорости и на горизонтальной поверхности - корпус предлагаемого ТС вернется в положение нулевого крена, а орган управления в центральное положение, в то время как прототип в этом случае останется накрененным, а его орган управления креном - отклоненным от центрального положения. ТС по патенту WO 87/ 02951 отличается от предлагаемого ТС тем, что у него на малых скоростях возможность управления креном с помощью специального механизма отключается. На скоростях, когда возможность управления креном присутствует, специальный орган для управления креном отсутствует и управление им осуществляется как обычным мотоциклом, при этом в отличие от предлагаемого ТС вертикальные реакции на колеса одной оси равны, что снижает максимальную боковую перегрузку и скорость ТС при прохождении им поворотов.From the patent literature known TC equipped with a roll control mechanism (see US patent No. 2961254, CL 280-112), international patent WO 87/02951, CL. B 62 D 9/02 and SAE 975601 - the first of the above is also a prototype of the proposed vehicle. The proposed vehicle differs from that defined in the US patent prototype in that when the roll control deviates, it firstly receives an effort on this body that is approximately proportional to its deviation due to the roll stabilization mechanism acting on the shaft of this body, which is informative, without which adequate manual vehicle roll control is not possible, due to the fact that on the vehicle control body of the prototype using an irreversible hydraulic amplifier as an actuator, there will be no The roll of the roll control is approximately a constant force corresponding to the friction of the spool of the said irreversible amplifier when it is moved by the control. Secondly, when the roll control is left in a position deviated from the central one, and when the control effort is removed from it - at zero speed and on a horizontal surface - the body of the proposed vehicle will return to the zero roll position, and the control to the central position, at that time as a prototype, in this case, it will remain tilted, and its roll control will be deviated from its central position. The vehicle according to patent WO 87/02951 differs from the proposed vehicle in that it has the ability to control the roll using a special mechanism at low speeds. At speeds when the roll control capability is present, there is no special body for roll control and it is controlled like a normal motorcycle, while in contrast to the proposed vehicle, the vertical reactions to the wheels of one axis are equal, which reduces the maximum lateral overload and vehicle speed when cornering .

Технической задачей данного изобретения является снижение ширины ТС с целью снижения сопротивления воздуха его движению с соответствующим снижением его массы, лобовой площади и одновременным увеличением удлинения его корпуса и придание устойчивости против опрокидывания узким ТС с тремя и более колесами, являющихся по ширине, массе и лобовому сопротивлению воздуха как бы полуавтомобилями с близкими к автомобильным - посадкой пассажиров, безопасностью и комфортом для них. Указанная задача решается следующим образом. ТС с управлением креном, содержащее корпус, колеса, их подвески и снабженное независимыми друг от друга системами управления курсом и креном ТС при движении его по дороге, последней - ручной или автоматической, с рукояткой / штурвалом управления этой системой - при ручном управлении, отличающееся тем, что система ручного управления креном ТС при его движении по дороге содержит также вал штурвала, который при движении ТС в воздухе и по воде переключается с помощью кулачковых муфт для привода рулей высоты и воздушного и водяного рулей направления с помощью своих систем тяг и качалок; другой конец которого в случае использования необратимого усилителя в качестве силовой части механизма управления креном на дороге поворачивает его золотник, а в случае применения для управления им механизма - например, типа рулевого механизма автомобиля, с обратимым усилителем или без последнего поворачивает вал этого механизма, что через систему тяг и качалок обеспечивает опускание одного колеса оси и соответствующее поднятие другого колеса этой же оси, что и управляет креном ТС на дороге, причем эта система отличается тем, что содержит пружинный механизм стабилизации движения крена на дороге, действующий непосредственно на вал штурвала, причем первый в случае использования необратимого усилителя в качестве силовой части механизма управления креном создает информативное усилие на органе управления креном, а в случае применения для управления креном механизма - например, типа рулевого механизма автомобиля с обратимым усилителем или без последнего, корректирует это усилие и обеспечивает возвращение корпуса ТС в горизонтальное положение, а рукоятки управления креном / штурвала в нейтральное положение - при нулевой скорости и на горизонтальной поверхности, когда эта рукоятка / штурвал оставлены в положении, отклоненном от нейтрального без управляющего усилия на них, что и является признаком статической устойчивости движения крена ТС на дороге при освобожденном органе управления креном и этим отличает его от ранее предлагавшихся конструкций, причем при ручном управлении креном на дороге управление ТС по курсу может осуществляться с помощью педалей.The technical task of this invention is to reduce the width of the vehicle in order to reduce the resistance of air to its movement with a corresponding decrease in its mass, frontal area and at the same time increase the elongation of its body and give stability against overturning by a narrow vehicle with three or more wheels, which are in width, weight and drag air as if semi-cars with close to automobile - landing passengers, safety and comfort for them. The specified problem is solved as follows. Vehicle with a roll control, comprising a housing, wheels, their suspensions and equipped with independent from each other control systems for the vehicle heading and roll when moving along the road, the latter - manual or automatic, with a handle / control wheel for controlling this system - with manual control, characterized in that the system of manual control of the vehicle roll during its movement on the road also contains a steering wheel shaft, which, when the vehicle moves in air and water, is switched using cam clutches to drive elevators and air and water rudders creation through its linkage systems and pumping units; the other end of which, when using an irreversible amplifier as the power part of the roll control mechanism on the road, turns its spool, and if you use a mechanism to control it, for example, such as the steering mechanism of a car, with or without a reversible amplifier rotates the shaft of this mechanism, which the system of rods and rockers ensures the lowering of one wheel of the axis and the corresponding lifting of another wheel of the same axis, which controls the roll of the vehicle on the road, and this system is characterized in that um a spring mechanism for stabilizing the roll of the road on the road, acting directly on the helm shaft, the first in the case of using an irreversible amplifier as the power part of the roll control mechanism creates an informative effort on the roll control, and in the case of using a mechanism to control the roll, for example, the steering the mechanism of the car with a reversible amplifier or without the latter, corrects this force and ensures the return of the vehicle body to a horizontal position, and the roll of the control handle m / helm to the neutral position - at zero speed and on a horizontal surface, when this handle / helm is left in a position deviated from the neutral without a control effort on them, which is a sign of the static stability of the vehicle roll on the road with the roll control this distinguishes it from previously proposed designs, and with manual roll control on the road, the vehicle can be controlled at the heading using pedals.

На фиг.1 показан внешний вид ТС, предназначенного для движения по дорогам или дорожной части ТС, преобразуемого для движения в двух или трех средах.Figure 1 shows the appearance of the vehicle, intended for movement on roads or the road part of the vehicle, converted for movement in two or three environments.

На фиг.2 показано схематически четырехколесное ТС с подвесками колес: передней, пружинной - на двух рычагах на каждое колесо с качанием колеса в продольной плоскости и задней, пружинной, также с качанием колеса в продольной плоскости на одном рычаге на каждое колесо и системами управления креном ТС и его стабилизации.Figure 2 shows schematically a four-wheeled vehicle with wheel suspensions: front, spring - on two levers on each wheel with the wheel swinging in the longitudinal plane and rear, spring, also with the wheel swinging in the longitudinal plane on one lever on each wheel and roll control systems TS and its stabilization.

На фиг.3 показан альтернативный вариант ТС с торсионной подвеской передних колес, с их качанием в продольной плоскости на двух рычагах на каждое колесо.Figure 3 shows an alternative vehicle with a torsion bar suspension of the front wheels, with their swinging in the longitudinal plane on two levers on each wheel.

На фиг.4 показан другой альтернативный вариант ТС с пружинной подвеской колес как передних, так и задних на двух разноплечих рычагах с качанием колеса в поперечной, или близкой к ней плоскости.Figure 4 shows another alternative version of the vehicle with a spring suspension of the wheels of both the front and rear on two different levers with swinging the wheel in the transverse or close to it plane.

На фиг.5 показан внешний вид ТС для движения в трех средах в конфигурации для движения по дороге со сложенными консолями крыла.Figure 5 shows the appearance of the vehicle for movement in three environments in a configuration for driving on a road with folded wing consoles.

На фиг.6 показан внешний вид ТС для движения в трех средах в полете.Figure 6 shows the appearance of the vehicle for movement in three environments in flight.

ТС состоит см.фиг.2: из корпуса - не показан, в котором размещаются двигатель, пассажиры и груз; в случае преобразуемого транспортного средства также из крыла, консоли которого складываются при движении по дороге в пределах размеров, разрешенных правилами движения по дорогам, оперения с аэродинамическими органами управления, по своим габаритам также допускающего движение по дорогам и винта или иных аэродинамических движителей - см.фиг.5. Расположение крыла и оперения предпочтительно по схеме «утка», высокоплан - фиг.6. Опциональными являются дополнительный двигатель / двигатели и винты или вентиляторы. Корпус в случае использования транспортного средства также и на воде может представлять собой летающую лодку. В корпусе расположены колеса передние 1 и 2 и задние 43 и 44. Любые два колеса - передние или задние, предпочтительно наименее нагруженные, могут быть заменены одним колесом - не показано, расположенным на соответствующей подвеске по середине корпуса или асимметрично относительно его продольной оси, см. патент СССР SU 1221017. Переднее колесо установлено в подшипниках на цапфе - не показана, стойки передней подвески 3 - левой, 4 - правой, соединенные шаровыми шарнирами с рычагами подвески: верхним левым 9, правым 10 и нижним левым 5, правым 6. На шарнирах стойка вместе с колесом может поворачиваться вправо / влево, обеспечивая, вместе с кренением колеса или без него путевое управление транспортным средством на дороге. Рычаги подвески качаются на их цапфах 7а, 8а и 11, 12, перпендикулярных или почти перпендикулярных продольной плоскости симметрии ТС и зафиксированных в гнездах корпуса, см. И. Раймпель «Шасси автомобиля». М: Машиностроение, 1983, с.128-129. Нижний рычаг левый 5, правый 6 имеет дополнительный рычаг левый 7, правый 8, шарнирно связанный тягами 13 и 14 с рычагами качалки передней подвески левым нижним 15, правым 16 и поворачивающий стойку этой качалки 17 или 18 - близкую к вертикали, установленную на оси, закрепленной в корпусе ТС. Стойка качалки поворачивает в свою очередь рычаг качалки левый верхний 19, правый 20, шарнирно связанный с деталью 21 или 22, которая через чашки 23 и 24 нажимает на пружины передней подвески 25 и 26. Другие концы пружин 25 и 26 опираются на среднюю, полую чашку 27 с верхним и нижним вертикальными пальцами. Внутри пружин установлен лежа гидрогазовый амортизатор, корпус которого закреплен на одной из крайних чашек, а шток на другой, причем на штоке коаксиально установлен резиновый буфер отбоя - сжатия - не показаны. Детали 21, 22 в простейшем случае, для ТС, предназначенного к передвижению только по дорогам, представляет собой тягу, изменением длины которой изменяется величина дорожного просвета. В случае ТС, предназначенного для движения в двух или трех средах, эта деталь представляет собой гидроцилиндр - шланги от гидронасоса не показаны или винтовую пару с электрическим или механическим приводом - приводы не показаны, способными фиксироваться в положениях обеспечивающих дорожный просвет для движения по дороге, взлета / посадки и полета или плавания - с колесами убранными в корпус.The vehicle consists of see Fig. 2: from the body - not shown, which houses the engine, passengers and cargo; in the case of a convertible vehicle, also from a wing, the brackets of which are folded when driving on the road to the extent permitted by the rules of the road, plumage with aerodynamic controls, which also allow propeller or other aerodynamic propellers to move along the roads - see figure .5. The location of the wing and plumage is preferably according to the scheme "duck", vysokoplan - Fig.6. Optional are optional motor / motors and screws or fans. In the case of using the vehicle also on the water, the hull may be a flying boat. The wheels are front wheels 1 and 2 and the rear wheels 43 and 44. Any two wheels - front or rear, preferably the least loaded, can be replaced by one wheel - not shown, located on the corresponding suspension in the middle of the body or asymmetrically with respect to its longitudinal axis, cm USSR patent SU 1221017. The front wheel is mounted in bearings on a trunnion - not shown, the front suspension struts 3 - left, 4 - right, connected by ball joints with suspension arms: upper left 9, right 10 and lower left 5, right 6. On articulated The yoke with the wheel can turn left / right, providing, along with the roll of the wheel or without it, the directional control of the vehicle on the road. Suspension arms swing on their trunnions 7a, 8a and 11, 12, perpendicular or almost perpendicular to the longitudinal plane of symmetry of the vehicle and fixed in the housings, see I. Raimpel "Car chassis". M: Mechanical Engineering, 1983, p.128-129. The lower lever is left 5, right 6 has an additional lever left 7, right 8, pivotally connected by rods 13 and 14 to the front suspension rocking arms of the lower left 15, right 16 and turning the rack of this rocking chair 17 or 18 - close to the vertical mounted on the axis, fixed in the vehicle body. The rocking rack in turn rotates the rocking lever upper left 19, right 20, pivotally connected to part 21 or 22, which through cups 23 and 24 presses the springs of the front suspension 25 and 26. Other ends of the springs 25 and 26 rest on the middle, hollow cup 27 with upper and lower vertical fingers. A hydrogas shock absorber is installed inside the springs, the body of which is fixed on one of the outer cups, and the rod on the other, and the rubber rebound buffer - compression - is not coaxially mounted on the rod. Details 21, 22 in the simplest case, for vehicles designed to move only on roads, is a traction, changing the length of which changes the amount of ground clearance. In the case of a vehicle designed for movement in two or three environments, this part is a hydraulic cylinder — the hoses from the hydraulic pump are not shown or a screw pair with an electric or mechanical drive — the drives are not shown, capable of being fixed in positions that provide ground clearance for movement on the road, take-off / landing and flight or swimming - with wheels tucked away in the body.

Задние колеса 43, 44 установлены в подшипниках на цапфах 41, 42 рычага задней подвески левого 45, правого 46, качающихся на цапфах 47, 48, перпендикулярных продольной плоскости симметрии ТС и зафиксированных в гнездах корпуса. Рычаги 45, 46 имеют дополнительные рычаги 49, 50, шарнирно связанные с тягами 51, 52, в свою очередь шарнирно связанными с рычагом левым нижним 53, правым - 54 задней качалки, жестко связанными со стойками качалки левой 55, правой - 56, занимающими положение, близкое к вертикальному. Стойка качалки установлена на оси, закрепленной в корпусе ТС. Стойки жестко связаны также с рычагами верхними 57, 58 соответственно, которые через детали 59, 60, аналогичные деталям 21, 22 передней подвески, нажимают на чашки 61, 62 пружин задней подвески 63, 64. Другие концы пружин 63 и 64 опираются на полую чашку 65 с нижним и верхним вертикальными пальцами. Внутри пружин установлен лежа гидрогазовый амортизатор - не показан, корпус которого закреплен на одной из наружных чашек, а шток на другой, причем на штоке коаксиально установлен резиновый буфер отбоя / сжатия - не показан.The rear wheels 43, 44 are mounted in bearings on the axles 41, 42 of the rear suspension arm of the left 45, right 46, swinging on the axles 47, 48, perpendicular to the longitudinal plane of symmetry of the vehicle and fixed in the housings. The levers 45, 46 have additional levers 49, 50 pivotally connected to the rods 51, 52, which, in turn, are pivotally connected to the lower left lever 53, the right - 54 of the rear rocking chair, rigidly connected to the rocking posts of the left 55, right - 56, occupying a position close to vertical. The rocking rack is mounted on an axis fixed in the vehicle body. The racks are also rigidly connected with the upper levers 57, 58, respectively, which, through parts 59, 60, similar to the front suspension parts 21, 22, press the cups 61, 62 of the rear suspension springs 63, 64. The other ends of the springs 63 and 64 rest on the hollow cup 65 with lower and upper vertical fingers. A hydrogas shock absorber is installed inside the springs - not shown, the body of which is fixed on one of the outer cups, and the rod on the other, and the rubber rebound / compression buffer is coaxially mounted on the rod - not shown.

Для управления креном транспортного средства при его движении по дороге предусмотрен орган управления креном - рулевое колесо 35, установленное на валу 34, закрепленном в подшипниках на корпусе ТС и имеющем карданный шарнир 36. При повороте рулевого колеса 35 вал 34 приводит в действие механизм 32 со штоком 33. Механизм 32 представляет собой необратимый гидроусилитель руля - предпочтительный вариант, золотник которого приводится валом 34 и корпус которого шарнирно закреплен на корпусе ТС. В альтернативе механизм 32 может представлять собой реечный рулевой механизм с обратимым усилителем - предпочтительно электрическим, или без усилителя, последнее для очень легких транспортных средств. Во втором случае деталь 33 представляет собой рейку руля. При повороте рулевого колеса 35 шток / рейка 33, шарнирно связанный с рычагом нижним 30 стойки качалки 29 передних пружин, занимающей положение, близкое к вертикальному, поворачивает рычаг качалки верхний 28 с вилкой. Стойка 29 установлена на оси, закрепленной в корпусе транспортного средства. В удлиненные прорези верхней и нижней ножек вилки рычага 28 входят соответственно верхний и нижний шипы полой чашки 27 пружин передней подвески. Длина прорезей определяется взаимным перемещением чашки 27 пружин передней подвески и вилки рычага 28. На валу 34 жестко установлен еще рычаг 37, шарнирно связанный со штоком 39 механизма стабилизации крена, корпус которого с помощью шарового шарнира крепится к корпусу ТС. Корпус механизма 38 выполнен ступенчатым, содержит внутри пружину, коаксиальную штоку 39, - не показана, движение которой вдоль него ограничено гайкой и шайбой, имеющей диаметр пружины, - на внутреннем конце штока 39, и опертую одним концом в шайбу штока 39, лежащую на уступе корпуса механизма 38, а другим - в крышку корпуса. При движении штока в одном направлении он проходит свободно через шайбу, а в другом направлении через гайку и шайбу сжимает пружину, таким образом, при движении штока 39 как вправо, так и влево он нагружается силой сжатия пружины, а при его начальном, статическом положении он нагружен предварительным сжатием пружины. Это усилие удерживает рулевое колесо в центральном положении и должно быть преодолено, чтобы начать его поворот. Описанный механизм широко применяется в авиации для получения желательных характеристик усилия на органах управления в зависимости от его отклонения - см. Ф.И.Склянский. Управление сверхзвукового самолета. М.: Машиностроение 1964 г, стр.202-208. Необходимость установки этого механизма в системе управления креном предлагаемого ТС вызвана тем, что в случае отсутствия механизма стабилизации крена 38 любое отклонение по крену от вертикального положения - при отсутствии необратимого усилителя руля, приводит к самопроизвольному увеличению крена ТС до предельного, допускаемого конструкцией подвески. При этом усилие на рулевом колесе совпадает по направлению с перемещением рулевого колеса, что является признаком неустойчивости движения крена ТС при освобожденном управлении и считается недопустимым. Иными словами ТС с подвесками колес на продольных рычагах, обладающему способностью управляемого кренения при движении по дороге устойчивость движения крена в принципе не присуща - центр крена находится в плоскости дороги - ниже центра тяжести ТС из-за чего необходимо введение упомянутого выше механизма. Механизм стабилизации крена 38, широко применяющийся в авиации для нормализации характеристик устойчивости самолетов по всем трем каналам управления - тангажом, курсом и креном, однако, для стабилизации крена ТС двигающихся по земле до сих пор не использовался.To control the roll of the vehicle during its movement on the road, a roll control is provided - a steering wheel 35 mounted on a shaft 34 fixed in bearings on the vehicle body and having a universal joint 36. When the steering wheel 35 is rotated, the shaft 34 drives the mechanism 32 with a rod 33. The mechanism 32 is an irreversible power steering - the preferred option, whose spool is driven by a shaft 34 and whose body is pivotally mounted on the vehicle body. Alternatively, the mechanism 32 may be a rack and pinion steering with a reversible power steering — preferably electric, or without power steering, the latter for very light vehicles. In the second case, part 33 is a rudder rail. When the steering wheel 35 is turned, the rod / rack 33, pivotally connected to the lower lever 30 of the rocking strut 29 of the front springs, occupying a position close to vertical, rotates the rocking lever of the upper 28 with a fork. The rack 29 is mounted on an axis fixed in the vehicle body. The elongated slots of the upper and lower legs of the yoke 28 include the upper and lower spikes of the hollow cup 27 of the front suspension springs, respectively. The length of the slots is determined by the mutual movement of the cup 27 of the springs of the front suspension and the fork of the lever 28. On the shaft 34 there is also a lever 37, pivotally connected to the rod 39 of the roll stabilization mechanism, the body of which is attached to the vehicle body using a ball joint. The case of the mechanism 38 is made stepwise, contains inside a spring, a coaxial rod 39, is not shown, the movement of which along it is limited by a nut and a washer having a spring diameter, on the inner end of the rod 39, and resting one end on the rod washer 39, lying on the ledge the body of the mechanism 38, and the other in the housing cover. When the rod moves in one direction, it passes freely through the washer, and in the other direction, it compresses the spring through the nut and washer, thus, when the rod 39 moves to the right and left, it is loaded by the compression force of the spring, and in its initial, static position loaded with pre-compression of the spring. This force holds the steering wheel in a central position and must be overcome in order to start turning it. The described mechanism is widely used in aviation to obtain the desired characteristics of the effort on the controls depending on its deviation - see F.I.Sklyansky. Office supersonic aircraft. M.: Mechanical Engineering 1964, p. 202-208. The need to install this mechanism in the roll control system of the proposed vehicle is due to the fact that in the absence of a roll stabilization mechanism 38, any deviation in the roll from a vertical position - in the absence of an irreversible power steering, leads to a spontaneous increase in the vehicle roll to the maximum allowed by the suspension design. In this case, the force on the steering wheel coincides with the movement of the steering wheel, which is a sign of instability of the vehicle roll with the control released and is considered unacceptable. In other words, a vehicle with wheel suspensions on trailing arms, which has the ability to steer while driving on the road, roll stability is not inherent in principle - the center of the roll is in the plane of the road — below the center of gravity of the vehicle, which requires the introduction of the above mechanism. The roll stabilization mechanism 38, which is widely used in aviation to normalize the stability characteristics of aircraft over all three control channels — pitch, course, and roll, however, has not yet been used to stabilize the roll of vehicles moving on the ground.

При использовании в системе управления креном необратимого усилителя руля 32 самопроизвольного увеличения крена транспортного средства не происходит, но усилие на органе управления креном не меняется в зависимости от изменения положения органа управления креном, являясь постоянным - соответствующим усилию трения при перемещении золотника необратимого усилителя. Таким образом, описанный механизм загрузки органа управления креном 38 является единственным средством, формирующим усилие на этом органе - при нулевой скорости ТС и на горизонтальной поверхности и основным средством информации о крене, без которого неавтоматическое - ручное управление креном ТС не может быть адекватным. Таким образом, этот механизм обеспечивает устойчивость движения крена при освобожденном органе управлении креном и в случае с необратимым усилителем крена.When an irreversible power steering amplifier 32 is used in the roll control system, the vehicle roll does not spontaneously increase, but the force on the roll control does not change depending on the change in the position of the roll control, being constant - corresponding to the friction force when moving the spool of the irreversible amplifier. Thus, the described mechanism for loading the roll control body 38 is the only means generating force on this body - at zero speed of the vehicle and on a horizontal surface, and the main means of information about the roll, without which the manual control of the vehicle roll cannot be adequate. Thus, this mechanism ensures the stability of the roll when the roll control is released, and in the case of an irreversible roll amplifier.

Наличием механизма загрузки рулевого колеса 38 настоящее изобретение принципиально отличается от других ранее предлагавшихся конструкций.The presence of the loading mechanism of the steering wheel 38 of the present invention is fundamentally different from other previously proposed designs.

Стойка качалки 29 передних пружин имеет еще рычаг нижний 31, шарнирно связанный с тягой 40, передающей движение руля на шарнирно связанный с ней рычаг нижний 68 стойки качалки задних пружин 67, занимающей положение, близкое к вертикальному и установленной на оси - не показана, закрепленной в корпусе ТС. С помощью верхнего рычага этой качалки с вилкой 66, в удлиненные прорези ножек которой входят соответственно верхний и нижний шипы полой чашки задних пружин 65, движение от руля передается на задние пружины 63, 64 и закрепленный внутри них гидрогазовый амортизатор. Размеры рычагов качалок передних и задних пружин согласовываются с перемещением чашек пружин передних 27 и задних 65 в зависимости от хода их подвесок. Перемещение чашки 65 вместе с задними пружинами 63, 64 и соразмерным перемещением передних пружин 25, 26, вызванным перемещением органа управления креном - рулевого колеса 35, и создает крен ТС, необходимый для увеличения его устойчивости против опрокидывания при прохождении поворотов дороги.The rocking strut 29 of the front springs also has a lower lever 31, pivotally connected to the rod 40, transmitting the steering wheel to the lower arm 68 of the rocking strut of the rear springs 67 pivotally connected to it, occupying a position close to vertical and mounted on an axis — not shown, fixed in vehicle body. Using the upper lever of this rocking chair with fork 66, the elongated slots of the legs of which include the upper and lower spikes of the hollow cup of the rear springs 65, respectively, the movement from the steering wheel is transmitted to the rear springs 63, 64 and the hydrogas shock absorber fixed inside them. The dimensions of the rocking arms of the front and rear springs are consistent with the movement of the cups of the springs of the front 27 and rear 65 depending on the course of their suspensions. The movement of the cup 65 together with the rear springs 63, 64 and the proportional movement of the front springs 25, 26, caused by the movement of the roll control - the steering wheel 35, creates the vehicle roll necessary to increase its stability against tipping over when cornering the road.

Управление поворотом передних колес - на фиг.2 не показано, для преобразуемого транспортного средства предполагается - по самолетному от педалей с помощью системы рычагов, тяг и качалок - см. М.Н.Шульженко, А.С.Мостовой. Курс конструкций самолетов, М.: Машиностроение, 1965 г. Это обосновано тем, что при движении по закруглениям дорог на крейсерских скоростях первым движением для придания кривизны траектории движения ТС будет движение крена, включая кренение колес, а поворот колес в случае необходимости будет использоваться для подруливания. При маневрировании на малых скоростях, наоборот, основным средством изменения направления движения ТС будет поворот передних колес. В полете и при движении по воде эти же педали с помощью дополнительного набора рычагов, тяг и качалок приводят в действие воздушный и водяной - при наличии, рули направления причем смена дорожного режима движения на остальные производится на земле, с помощью двухпозиционной, например, кулачковой муфты, которая производит переключение действия педалей с поворота передних колес на поворот соответствующих рулей - не показано.The control of the rotation of the front wheels is not shown in FIG. 2, it is assumed for the vehicle to be converted — by plane from the pedals using a system of levers, rods and rocking chairs — see M.N.Shulzhenko, A.S. Mostovoi. Aircraft construction course, Moscow: Mashinostroenie, 1965. This is justified by the fact that when driving along curved roads at cruising speeds, the first movement to give the curvature of the vehicle trajectory will be roll motion, including wheel roll, and if necessary, the wheel rotation will be used to taxiing. When maneuvering at low speeds, on the contrary, the main means of changing the direction of movement of the vehicle will be the rotation of the front wheels. In flight and when moving on water, these same pedals, with the help of an additional set of levers, rods and rockers, activate the air and water - if there are, rudders, the road mode is changed to the rest on the ground using a two-position, for example, cam clutch , which switches the action of the pedals from turning the front wheels to turning the corresponding rudders - not shown.

Такая же технология используется в отношении поворота вала рулевого колеса 34, который при движении в воздухе с помощью своей, дополнительной системы рычагов, тяг и качалок приводит элероны или элевоны для управления креном преобразуемого транспортного средства в воздухе. Переключение же с управления креном на дороге на управление креном в воздухе производится с помощью двухпозиционной, например, кулачковой муфты - не показана, перед взлетом и обратное переключение производится после посадки.The same technology is used in relation to the rotation of the shaft of the steering wheel 34, which when moving in the air with its own additional system of levers, rods and rockers leads ailerons or elevons to control the roll of the converted vehicle in the air. Switching from the roll control on the road to the roll control in the air is carried out using a two-position, for example, cam clutch - not shown, before takeoff and reverse switching is performed after landing.

Для преобразуемых транспортных средств вал 34 выполняется телескопическим с использованием его продольного движения через систему рычагов, тяг и качалок для привода руля высоты или элевонов - не показано. При движении такого средства в дорожном режиме длина вала руля фиксируется, например, замочной муфтой допускающей только поворот вала. Переключение с земного управления на воздушное производится на земле, механически.For converted vehicles, the shaft 34 is telescopic using its longitudinal movement through a system of levers, rods and rocking chairs to drive the elevator or elevons - not shown. When such a tool moves in the road mode, the length of the rudder shaft is fixed, for example, by a key lock allowing only rotation of the shaft. Switching from earth control to air is done on the ground, mechanically.

Для чисто дорожного транспортного средства предпочтительно применение автоматического управления креном, как это принято в вышеупомянутом трицикле Мерседес Life-Jet. При этом электронное устройство при помощи электромеханизма управляет золотником необратимого усилителя 32, а рулевое колесо и вал используются для привода рулевого механизма - не показан, управляющего поворотом передних колес. Описанный выше поворот передних колес от педалей, а управление креном от рулевого колеса для чисто дорожного транспортного средства является альтернативным.For a purely road vehicle, automatic roll control is preferred, as is customary in the aforementioned Mercedes Life-Jet tricycle. In this case, the electronic device controls the spool of the irreversible amplifier 32 using the electromechanism, and the steering wheel and shaft are used to drive the steering mechanism - not shown, which controls the rotation of the front wheels. The above-described turning of the front wheels from the pedals, and the roll control from the steering wheel for a purely road vehicle is an alternative.

На фиг.3 показана альтернативная подвеска передних колес 1 и 2 на продольных рычагах: нижнем левом 5 и правом 6 и верхнем левом 7 и правом 8, соединенных шаровыми шарнирами со стойкой подвески левой 3 и правой 4 с цапфой - не показана, на подшипниках которой вращаются ступица колеса - не показана и колеса 1 и 2. Стойки 3, 4 могут поворачиваться вправо / влево вместе с колесом с помощью механизмов, упомянутых в описании фиг.2, обеспечивая, наряду с кренением колеса или без него, управление транспортным средством по курсу. Рычаги 5, 6 и 9, 10 качаются на цапфах 7 и 8, а также 11 и 12 перпендикулярных плоскости продольной симметрии транспортного средства во втулках, закрепленных в корпусе последнего. Цапфы 7 и 8 выполняется с втулками, снабженными внутренними зубьями, в которые вставляется торсионные валы 13 и 14, каждый из которых другим шлицованным концом входит во втулку с внутренним шлицованным отверстием 17 и 18, соответственно. В представленной подвеске длины левых рычагов 5 и 9 соответственно равны длинам правых 6 и 10 и вместе с колесами они смещены в продольном направлении друг относительно друга таким образом, что расстояние между втулками 17 и 18 является межцентровым расстоянием установленных на них и зацепляющихся между собой двух одинакового диаметра шестеренках 15 и 16. Названные шестерни устанавливаются в корпусе - не показан, закрепленном на корпусе ТС. В расточках первого качаются втулки 17 и 18. На наружном конце втулки 17 установлен рычаг 19 с шаровым шарниром 20, через который подвеска связана с органом управления креном транспортного средства ручным или автоматическим. Таким образом, при повороте ручного органа управления креном - рулевого колеса 35 рычага 17 повернет шестерню 15 и вставленный в ее шлицы торсион13, левый вместе с рычагами подвески 5 - нижним и 9 - верхним, поднимет или опустит левое колесо 1 вместе со стойкой 3. В силу зацепления шестерен 15 и 16 противоположное - правое колесо переместится в противоположном направлении. Поскольку задняя подвеска - не показанная, в этот момент сработает также, то ТС приобретет крен относительно дороги, который будет выбран водителем в зависимости от условий движения. В описываемом случае подвеска задних колес предполагается также торсионной на одинарных продольных рычагах, на которых установлены жестко цапфы колес, также смещенных друг относительно друга в продольном направлении с втулками аналогичными втулкам 17 и 18, шестеренками, аналогичными 15 и 16, и с рычагом и шарниром, аналогичным деталям 19 и 20. Предложенные торсионные подвески передних и задних колес состоят из гораздо меньшего количества деталей по сравнению с представленными на фиг.2, но менее удобны при необходимости обеспечить уборку и выпуск шасси на преобразуемых транспортных средствах.Figure 3 shows an alternative suspension of the front wheels 1 and 2 on the trailing arms: lower left 5 and right 6 and upper left 7 and right 8, connected by ball joints to the suspension strut of the left 3 and right 4 with a pin - not shown, on the bearings of which wheel hub rotates — wheels 1 and 2 are not shown either. Racks 3, 4 can be rotated left / right together with the wheel using the mechanisms mentioned in the description of FIG. 2, providing, along with the roll of the wheel or without it, controlling the vehicle in the direction . The levers 5, 6 and 9, 10 swing on the trunnions 7 and 8, as well as 11 and 12 perpendicular to the plane of longitudinal symmetry of the vehicle in the bushings fixed in the body of the latter. The pins 7 and 8 are made with bushings provided with internal teeth into which the torsion shafts 13 and 14 are inserted, each of which, with the other spline end, enters the bushing with an inner spline hole 17 and 18, respectively. In the presented suspension, the lengths of the left levers 5 and 9, respectively, are equal to the lengths of the right 6 and 10, and together with the wheels they are displaced in the longitudinal direction relative to each other so that the distance between the bushings 17 and 18 is the center-to-center distance of two identical the diameter of the gears 15 and 16. These gears are installed in the housing - not shown, mounted on the vehicle body. Sleeves 17 and 18 swing in the bores of the first. At the outer end of the sleeve 17, a lever 19 is mounted with a ball joint 20, through which the suspension is connected to the vehicle’s roll control unit, manually or automatically. Thus, when turning the manual roll control - the steering wheel 35 of the lever 17 will rotate the gear 15 and the torsion bar 13 inserted into its slots, the left one together with the suspension arms 5 - lower and 9 - upper, will raise or lower the left wheel 1 together with the strut 3. B the gearing force of gears 15 and 16 is opposite - the right wheel will move in the opposite direction. Since the rear suspension is not shown, it will also work at this point, the vehicle will acquire a roll relative to the road, which will be selected by the driver depending on traffic conditions. In the described case, the suspension of the rear wheels is also assumed to be torsion on single longitudinal levers, on which the axles of the wheels are rigidly mounted, also displaced relative to each other in the longitudinal direction with bushes similar to bushes 17 and 18, gears similar to 15 and 16, and with a lever and hinge, similar parts 19 and 20. The proposed torsion bar suspensions of the front and rear wheels consist of a much smaller number of parts compared to those shown in figure 2, but are less convenient if necessary to provide cleaning and release ck chassis on convertible vehicles.

Еще одна альтернативная подвеска колес как передних, так и задних на разноплечих поперечных рычагах, также требующая меньшего количества деталей чем подвески на фиг.2, представлена на фиг.4. В этом случае подвеска колес состоит из колес 1 и 2, стойки подвески левой 3 и правой 4, шарнирно связанной с рычагом подвески нижним левым 5 и правым 6 и верхним левым 7 и правым 8. На стойке предусмотрено наличие цапфы - не показана, на которой в подшипниках вращается колесо, а для стойки передней подвески предусмотрено также наличие жестко связанного со стойкой рычага - не показан, через который осуществляется поворот колеса вправо / влево). В случае подвески передних колес упомянутые шарниры - шаровые, позволяющие помимо качания рычагов также и поворот стойки вместе с колесом. Верхние рычаги 7, 8 имеют отогнутые вверх почти вертикально части 9, 10, которые через детали 11, 12, связанные шаровыми шарнирами с ними и с чашками пружин подвески 13, 14, нажимают на эти горизонтальные пружины 16, 17. Другими концами эти пружины опираются на полую среднюю чашку пружин 15, имеющую верхний и нижний вертикальные пальцы. Детали 11, 12 по назначению и исполнению аналогичны деталям 21, 22 на фиг.2. Внутри пружин установлен лежа гидрогазовый амортизатор - не показан, корпус которого закреплен на одной из наружных чашек, а шток на другой, причем на штоке коаксиально установлен резиновый буфер отбоя - сжатия - не показан.Another alternative suspension of the wheels of both the front and rear on the different arms of the wishbone, also requiring fewer parts than the suspension in figure 2, is presented in figure 4. In this case, the wheel suspension consists of wheels 1 and 2, the suspension strut left 3 and right 4, pivotally connected to the suspension arm lower left 5 and right 6 and upper left 7 and right 8. On the rack there is a pin - not shown, on which the wheel rotates in the bearings, and for the front suspension strut there is also the presence of a lever rigidly connected to the strut - not shown, through which the wheel is rotated left / right). In the case of suspension of the front wheels, the mentioned hinges are ball joints, which, in addition to swinging the levers, also allows the rotation of the rack together with the wheel. The upper levers 7, 8 have parts 9, 10 that are bent upwards almost vertically, which, through parts 11, 12, connected with ball joints to them and to the suspension spring cups 13, 14, press against these horizontal springs 16, 17. These springs are supported by the other ends on the hollow middle cup of springs 15 having upper and lower vertical fingers. Details 11, 12 for designation and execution are similar to parts 21, 22 in figure 2. A hydrogas shock absorber is installed inside the springs - not shown, the body of which is fixed on one of the outer cups, and the rod on the other, and the rubber rebound buffer - compression - is coaxially mounted on the rod and is not shown.

Пальцы средней чашки 15 пружин входят в удлиненные продольные прорези верхней и нижней ножек вилки 18 рычага 19 стойки качалки 20. Последняя имеет рычаг 22 с шаровым шарниром 21, через которые качалка со стойкой 20 связана с тем или иным из описанных выше механизмов кренения транспортного средства.The fingers of the middle spring cup 15 are included in the elongated longitudinal slots of the upper and lower legs of the fork 18 of the lever 19 of the rocking rack 20. The latter has a lever 22 with a ball joint 21, through which the rocking chair with the rack 20 is connected with one or another of the above-mentioned mechanisms of tilt of the vehicle.

Таким образом при повороте ручного органа управления креном - рулевого колеса 35 рычаг 22 повернет стойку качалки 20 с вилкой 18, сдвинет полую чашку 15 с пружинами 16, 17 и при этом поднимет или опустит левое колесо 1 вместе со стойкой 3, а правое колесо при этом переместится в противоположном направлении. Поскольку задняя подвеска - не показанная, в этот момент сработает также, то ТС приобретет крен относительно дороги, который будет выбран водителем в зависимости от условий движения.Thus, when turning the manual roll control - steering wheel 35, the lever 22 will rotate the rocking rack 20 with the fork 18, will move the hollow cup 15 with the springs 16, 17 and at the same time raise or lower the left wheel 1 together with the rack 3, and the right wheel will move in the opposite direction. Since the rear suspension is not shown, it will also work at this point, the vehicle will acquire a roll relative to the road, which will be selected by the driver depending on traffic conditions.

В отличие от описанных ранее подвесок колес на продольных рычагах и имеющих, как известно, центр крена расположенным в плоскости дороги, рассматриваемые в последнем случае подвески на поперечных рычагах позволяют в широких пределах варьировать положение центра крена с помощью изменения положения центров качания рычагов, их наклона и соотношения их длин. Кинематические проработки показывают, что можно осуществить подвеску, у которой при отсутствии центробежных сил не возникнет при начальном кренении самопроизвольного развития крена, то есть подвеска будет устойчивой в движении крена при освобожденном органе управления им. При этом однако центр масс транспортного средства не смещается к разгруженному колесу - расположенному со стороны центра поворота. В этом случае исчезает основной смысл кренения транспортного средства - увеличение его устойчивости против опрокидывания. Сказанное подтверждает принципиальную необходимость механизма 38, см.фиг.2, стабилизации движения крена в случае неавтоматического - ручного управления его креном как при использовании необратимого усилителя крена - для создания желательной загрузки органа управления в зависимости от крена, так и при использовании обратимого усилителя или при отказе от использования усилителя - в последнем случае для создания устойчивости в движении крена при освобожденном управлении хотя бы на части хода органа управления, включающей в себя начальное положение органа, соответствующее нулевому крену при отсутствии центробежных сил.In contrast to the previously described wheel suspensions on the longitudinal arms and having, as you know, the roll center located in the road plane, the suspensions on the transverse arms considered in the latter case allow to vary the position of the roll center over a wide range by changing the position of the swing centers of the levers, their tilt and the ratio of their lengths. Kinematic studies show that it is possible to carry out a suspension, which, in the absence of centrifugal forces, will not occur during initial heeling of the spontaneous development of the roll, i.e. the suspension will be stable in the movement of the roll with the control body released. However, however, the center of mass of the vehicle is not shifted to the unloaded wheel located on the side of the center of rotation. In this case, the main point of the vehicle’s roll is disappearing - an increase in its stability against overturning. The aforementioned confirms the fundamental need for mechanism 38, see Fig. 2, to stabilize the roll movement in the case of non-automatic - manual control of its roll both when using an irreversible roll amplifier - to create the desired control load depending on the roll, and when using a reversible amplifier or refusal to use an amplifier - in the latter case, to create stability in the movement of the roll when released manage at least a portion of the stroke management body, which includes the initial position of the body, corresponding to zero roll in the absence of the centrifugal forces.

Claims

1. Транспортное средство с управлением креном, содержащее корпус, колеса, их подвески и снабженное независимыми друг от друга системами управления курсом и креном при движении по дороге, отличающееся тем, что система управления креном содержит вал, на одном конце которого закреплено рулевое колесо, а другой конец которого связан с механизмом управления, обеспечивающим через систему тяг и качалок опускание одного колеса оси и соответствующее поднятие другого колеса этой же оси, пружинный механизм стабилизации крена, действующий непосредственно на рулевое колесо и выполненный с возможностью создания информативного усилия на рулевом колесе и/или корректировки этого усилия, обеспечивающей возвращение в горизонтальное положение корпуса транспортного средства и рулевого колеса в нейтральное положение.1. A vehicle with a roll control, comprising a housing, wheels, their suspensions and equipped with independent from each other heading and roll control systems while driving on a road, characterized in that the roll control system comprises a shaft, at one end of which a steering wheel is fixed, and the other end of which is connected to the control mechanism, which ensures through the system of rods and rockers the lowering of one wheel of the axis and the corresponding lifting of the other wheel of the same axis, a spring roll stabilization mechanism that acts specifically on the steering wheel and made with the possibility of creating an informative effort on the steering wheel and / or adjusting this force, ensuring the vehicle body and steering wheel are returned to the horizontal position in a neutral position.

2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что подвеска колес выполнена на двух рычагах на каждое колесо, качающихся в продольной плоскости, обеспечивающая крен колес, близкий к крену корпуса транспортного средства, имеющая горизонтальное расположение пружин, перпендикулярных продольной оси транспортного средства, причем подвеска на каждую пару колес одной оси имеет только один амортизатор - внутри упомянутых пружин, и только один рычаг, управляющий перемещением колес одной оси, создающим крен транспортного средства при движении по дороге.2. The vehicle according to claim 1, characterized in that the suspension of the wheels is made on two levers on each wheel, swinging in the longitudinal plane, providing a roll of wheels close to the roll of the vehicle body, having a horizontal arrangement of springs perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle, moreover, the suspension on each pair of wheels of one axis has only one shock absorber - inside the mentioned springs, and only one lever that controls the movement of the wheels of one axis, creating a roll of the vehicle during movement on the way to.

3. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что подвеска колес выполнена торсионной на двух рычагах на каждое колесо, качающихся в продольной плоскости, обеспечивающая крен колес, близкий к крену корпуса транспортного средства, причем внутренние концы торсионов - у рычага подвески, связаны друг с другом посредством наружного шестеренчатого зацепления с соответствующим смещением правого и левого колес по базе транспортного средства и имеют только один рычаг, управляющий перемещением колес одной оси, создающим крен транспортного средства.3. The vehicle according to claim 1, characterized in that the suspension of the wheels is made torsion on two levers on each wheel, swinging in the longitudinal plane, providing a roll of wheels close to the roll of the vehicle body, and the inner ends of the torsion bars at the suspension arm are connected each other by means of an external gear engagement with a corresponding displacement of the right and left wheels along the base of the vehicle and have only one lever controlling the movement of the wheels of one axis, creating a roll of transport dstva.

4. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что подвеска колес выполнена на поперечных рычагах, обеспечивающая крен колес, близкий к крену корпуса транспортного средства, имеющая горизонтальное расположение пружин, перпендикулярных продольной оси транспортного средства, причем подвеска на каждую пару колес одной оси имеет только один амортизатор - внутри указанных пружин, и только один рычаг, управляющий перемещением колес одной оси, создающим крен транспортного средства при движении по дороге.4. The vehicle according to claim 1, characterized in that the suspension of the wheels is made on the transverse levers, providing a roll of wheels close to the roll of the vehicle body, having a horizontal arrangement of springs perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle, with a suspension on each pair of wheels of one axis It has only one shock absorber - inside the indicated springs, and only one lever that controls the movement of the wheels of one axis, creating a roll of the vehicle when driving on the road.