SU906758A1 - Vehicle - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области транспортного машиностроени , конкрет но к устройствам, повышающим ходовые качества транспортных средств. Известно транспортное средство, содержащее несущую систему, состо щую из кузова и других элементов подрессоренной части, опорную систему, состо щую из элементов неподрессоренной части, и подвеску, включающую упругие элементы св зывающую несущую и опорные системы с возможностью взаимного относительного смещени  последних при динамических нагрузках на транспортное средство П. Недостатком такого транспортного средства  вл етс  то, что под вли нием таких возмущающих воздействий имеют место динамические смещени  несущей системы относительно onopHovi, и вызываемые этими смещени к колебаииг подрессоренной части транспортного средства привод т к непроизводительному увеличению потребной мощности т гового двигател , расходуемой на неиспользуемую дл  движени  энергию колебательного процесса и динамического смещени , котора  превращаетс  в тепло, рассеиваемое в окружающее пространство амортизаторами и другими элементами подвески. Цель изобретени  - экономи  энергии , затрачиваемой на перемещение транспортного средства путем использовани  энергии динамических нагрузок . Указанна  цель достигаетс  тем, что транспортное средство снабжено стопорным механизмом, установленным с возможностью фиксации во включенном положении взаимного относительного смещени  несущей и опорной систем , и по меньшей мере одним передаточным механизмом, входное звено которого соединено с несущей системой , а выходное - с опорной, установленным с возможностью преобразовани  инерционных сил в движущую силу, нап|Ь;1Пiiji iKj касательной к rps -тоои д-1М:;;1М 1п - ранспортного средства, при этом систег-ia подвески выпо,п -;емз с возМОИ ОСТЬЮ взаимного линейного и углового смещени  несущей и опорной систем относительно продольной и поперечной осей системы координат, св занной с опорной системой.The invention relates to the field of transport engineering, specifically to devices that improve the driving performance of vehicles. A vehicle is known that contains a carrier system consisting of a body and other elements of the sprung part, a support system consisting of elements of the unsprung part, and a suspension including elastic elements connecting the carrier and support systems with the possibility of mutual relative displacement of the latter during dynamic loads on vehicle P. The disadvantage of such a vehicle is that under the influence of such disturbing influences there are dynamic displacements of the carrier system relatively onopHovi, and the displacement caused by these to the oscillation of the sprung part of the vehicle leads to an unproductive increase in the required power of the traction engine consumed by the oscillatory process energy and dynamic displacement, which is converted into heat dissipated into the surrounding space by shock absorbers and other suspension elements . The purpose of the invention is to save energy spent on the movement of a vehicle by using the energy of dynamic loads. This goal is achieved by the fact that the vehicle is equipped with a locking mechanism installed with the possibility of fixation in the switched on position of the relative relative displacement of the carrier and support systems, and at least one transmission mechanism, the input link of which is connected to the carrier system with the possibility of converting inertial forces into a driving force, nap | b; 1Piiji iKj tangent to rps -tooi d-1M: ;; 1M 1n - means of transport, while the system-ia suspension of the suspension, p -; aimnogo linear and angular displacement of the carrier and the reference systems relative to the longitudinal and transverse axes of the coordinate system associated with the reference system.

Передаточный механизм выполнен в виде винтовой пары, The transmission mechanism is designed as a screw pair,

Передаточный механизм выполнен 8 виде шарнирно-рычажного механизма.The transmission mechanism is made 8 of the form of a hinge-lever mechanism.

Передаточный механихм выполнен в виде роликовых пар, профиль опоры которых в продольной вертикальной плоскости транспортного средства выполнен в виде кривой с переменной ординатой,The transfer mechanism is made in the form of roller pairs, the support profile of which in the longitudinal vertical plane of the vehicle is made in the form of a variable ordinate curve,

На фиг, 1 представлена функциональна  схема транспортного средства- , на фиг. 2 - кинематическа  схема транспортного средства, первый вариант конструктивного выполнени , в котором передаточный механизм выполнен 3 виде винтовой пары; на фиг. 3 второй вариант конструктивного выполнени , в котором передаточный механизм выполнен в виде шарнирно-рычажного механизма-, на фиг. третий вариант конструктивного выполнени , в котором передаточный механизм выполнен с использованием ро-. ли новых пар.FIG. 1 is a functional diagram of the vehicle; FIG. 2 is a kinematic diagram of a vehicle, the first embodiment of the embodiment in which the transmission mechanism is made 3 in the form of a screw pair; in fig. 3 shows a second embodiment in which the transmission mechanism is made in the form of a hinged lever mechanism; FIG. the third embodiment, in which the transmission mechanism is made using ro-. whether new couples.

Схем транспортного средства состоит из опорной системы 1, состо идей из элементов неподрессоренной части, сз заиной через соединительные элеманту и узль опорной системы 1 с :исте - ой поцвески 2, соед - НЯ1-1но с несущей системой 3 состо щей из эле.менгогз подрессоренной части транс портного средства. Опорна  система 1 и несуща  система 3 св заны между собой стопорньм механизмом i и передато-:;- 1гг .( ме ;анизмо.м 5Силы взаимодействи , cв зьtвaющиe отдельные элементы транспортного средства, распределены следующим образом.The vehicle circuit consists of the support system 1, the state of ideas from the elements of the unsprung part, the backbone through the connecting element and the node of the support system 1 with: the base of the suspension 2, connection - НЯ1-1no with the carrier system 3 consisting of electrically controlled sprung parts of the vehicle. The support system 1 and the carrier system 3 are interconnected by a stop mechanism i and a transferring -:; - 1yy (me; anismo.m 5 interaction forces, which connect separate elements of the vehicle, are distributed as follows.

К спорной системе 1 приложена совокупность возмущающих сил Fg и сила т ги FT- , создаваема  собственным двигателем или посторонним транспортным средством (т гачам). Возмущающие силы FU могут быть вызваныTo the disputed system 1, a set of disturbing forces Fg and the pull force FT- are applied, created by an own engine or an outside vehicle (tons). FU disturbing forces may be caused

сwith

неровност ми дороги, искривлени ми пути, изменени ми угла наклона плоскости дороги, разгоном, торможениемroad roughness, curvature of the road, changes in the angle of inclination of the plane of the road, acceleration, braking

и т.д.etc.

Созокупность сил 5 воздействуюи1их на опорную систему 1, приложена к системе подвески 2 и образует в точках сопр жени  с системой подвески силу f, координатные составл ющие которой f,-(x), F.(y), F(2) направлены по ос м XThe aggregate of forces 5 acting on the support system 1, is applied to the suspension system 2 and forms at the points of interface with the suspension system a force f, the coordinate components of which f, - (x), F. (y), F (2) are directed along m X

Г yi G yi

а началоand the beginning

координат совмещено с соответствующей точкой сопр жени  опорнойcoordinates are aligned with the corresponding junction point of the reference

и несущей систем,причем ось X направлена в плоскости дороги по траектории движени , ось У находитс  в той же точке плоскости перпендикул рно оси X, а ось 2 перпендикул рна плоскости дороги.,Система подвески 2 св зана с несущей системой 3. c торой в точках сопр жени  приложены сглаженные в системе подвески координатные составл ющие f. (х), f.(y),and the carrier system, with the X axis directed in the plane of the road along the trajectory, the Y axis is at the same point of the plane perpendicular to the X axis, and the 2 axis is perpendicular to the road plane. The suspension system 2 is connected to the carrier system 3. The mating points are attached to the smoothed components of the suspension system f. (x), f. (y),

f(z) сил, воздействующих на систему подвески. К несущей системе 3 приложены также сила веса F и инерции F подрессоренной части транспортного средства, а также силы воздействи  упругих элементов F.f (z) forces acting on the suspension system. The weight system F and the inertia F of the sprung part of the vehicle, as well as the force of the elastic elements F, are also applied to the carrier system 3.

Неуравновешенна  составл юща  результирующей силы несущей системы 3 преобразована по направлению воздействи  передаточным механизмом 5 и приложена на его выходе к опорной системе.The unbalanced component of the resultant force of the carrier system 3 is transformed in the direction of influence by the transmission mechanism 5 and applied at its output to the support system.

Транспортное средство работает следующим образом.The vehicle operates as follows.

При отсутствии внешних возмещенийIn the absence of external refunds

И равномерном пр молинейном движении, когда к опорной системе 1 приложено посто нное т говое усилие F,., а оезультирующа  возмущающих сил Fg О, при равенстве О и всех ее составл вщих , упругие элементы подвески 2 не деформированы и несуща  система 3 находитс  в положении поко  (Хц Хо, Y, YO, ZH Zp). В этом случае входные звень  передаточного механизма 5 наход тс  в нейтральном положении и выходной сигнал равен :нулю.In a uniform linear motion, when a constant pulling force F,. Is applied to the support system 1, and the disturbing forces Fg O are opposed, if O and all its components are equal, the elastic suspension elements 2 are not deformed and the supporting system 3 is in the position rest (Hz Ho, Y, YO, ZH Zp). In this case, the input links of the transmission mechanism 5 are in the neutral position and the output signal is: zero.

При по влении внешнего возмущени , например, при вертикальном перемещении одного из колес (опорный элемент опорной системы) вследствие неровности дороги вертикальна  составл юща  возмущающей силы F в соответствующей точке сопр жени  системы подвески 2 с опорной системой 1 f|;) воздействует на упругие элементы подвески и ее амортизаторы, вследствие чего происходит сглаживание координатных составл ющих возмущающих сил , которые, быдучи приложенными к несущей системе 3, вызывают ее динамическое смещение по вертикали. В результате кинематическа  энерги  возмущающих сил преобразуетс  в потенциальную энергию положени  несуще системы. В существующих .транспортных средствах эта энерги  расходуетс  на создание колебательного движени  несущей системы в вертикальной плоскости с последующим преобразованием в непроизводительно расходуемую энер гию тепловых потерь в подшипниках, амортизаторах и других элементах транспортного средства. В данном устройстве предлагаетс  .потенциальную энергию несущей системы и упругих элементов использовать дл  работы, затрачиваемой на полезное перемещение транспортного средства по траектории движени . С момента прекращени  действи  или уменьшени  возмущающей силы, силы веса несущей системы и реакции упругих элементов приложены к входным звень м, преобразованы по направлению передаточным механизмом 5 и через его выходные звень  приложены к опорной системе, образу  дополнитель-зо When an external disturbance appears, for example, when one of the wheels moves vertically (the supporting element of the support system) due to road roughness, the vertical disturbing force F at the corresponding interface point of the suspension system 2 with the supporting system 1 f |;) acts on the elastic suspension elements and its shock absorbers, as a result of which the coordinate components of the disturbing forces are smoothed, which, when applied to the carrier system 3, cause its dynamic displacement along the vertical. As a result, the kinematic energy of the disturbing forces is transformed into the potential energy of the carrier position of the system. In existing vehicles, this energy is used to create an oscillatory motion of the carrier system in a vertical plane with subsequent conversion to an unproductively consumed energy of heat losses in bearings, shock absorbers and other elements of the vehicle. This device proposes to use the potential energy of the carrier system and the elastic elements for the work expended on the useful movement of the vehicle along a path of movement. From the moment of termination or reduction of the disturbing force, the forces of the weight of the carrier system and the reaction of the elastic elements are applied to the input links m, transformed in the direction of the transmission mechanism 5 and through its output links attached to the support system, forming an additional

ную движущую силу, направленную по касательной к траектории движени  транспортного средства.driving force tangential to the path of the vehicle.

Аналогичные процессы происход т и при изменении траектории или изменении скорости движени  транспортного средства. Накопление потенциальных энергий несущей системы и упруги элементов создаетс  в этом случае за счет воздействи  на нее силы инерции . Так, если в конце торможени  перед остановом транспортного средства включить стопоный механизм и зафиксировать тем caNWM смещение несущей системы за счет инерции при торможении, образованную таким образом потенциальную энергию можно использовать при трогании с места и при разгоне. С этой целью в момент трогани  с места (или, соответственно , в момент начала разгона) производитс  выключение стопорного механизма , тем самым к опорной системе одновременно приложены дополн ющие друг друга силы т ги двигател , веса несущей системы и реакции упругих элементов, действующие согласованно и в одном направлении.Similar processes occur when changing the trajectory or changing the speed of the vehicle. The accumulation of the potential energies of the carrier system and the elastic elements is created in this case due to the effect of the inertia force on it. So, if at the end of braking, before stopping the vehicle, to include a stop mechanism and fix the caNWM offset of the carrier system due to inertia during braking, the potential energy generated in this way can be used when pulling away and accelerating. For this purpose, at the moment of moving from the spot (or, respectively, at the moment of acceleration), the locking mechanism is turned off, thus the engine thrusting forces, the weight of the supporting system and the response of the elastic elements simultaneously acting on the supporting system are applied simultaneously in one direction.

жину упругого элемента 6. Когда возмущающа  сила, действующа  в вертикальном направлении, используетс  дл  создани  потенциальной энергии за счет сжати  упругого элемента 6 и подн ти  по вертикали несущей системы 3, самовключающа с  односторонн   муфта 10 не сцепл ет редуктор 9 с валом колеса. Затем, после уменьшени  или прекращени  возмущающего воздействи  силы веса несущей системы и реакции упругих элементов, воздейству  на винтовую пару 7 через телескопическое соединение 8,,редуктор Э и муфту 10, создают на валу колеса опорной системы дополнительный к приводному вращательный момент.When the perturbing force acting in the vertical direction is used to create potential energy by compressing the elastic element 6 and raising the carrier system 3 vertically, the self-engaging one-way clutch 10 does not engage the gear 9 with the wheel shaft. Then, after reducing or stopping the disturbing force of the weight of the carrier system and the reaction of the elastic elements, acting on the screw pair 7 through the telescopic connection 8, the gearbox E and the coupling 10, create on the shaft of the wheel of the supporting system an additional drive torque.

С помощью стопорного механизма k представл етс  возможным зафиксировать динамическое смещение и использовать его, например, в момент трогани  дл  создани  дополнительного вращательного момента на валу колеса опорной системы.Using the locking mechanism k, it is possible to fix the dynamic displacement and use it, for example, at the moment of moving to create an additional torque on the shaft of the wheel of the support system.

Claims (3)

Передаточный механизм, совмещенный с системой подвески (фиг.З), св зывающей элементы опорной системы 1 с несущей системой 3, состоит из 86 Передатомные механизмы 5 предназ наченные дл  преобразовани  динамического смещени  несущей системы транспортного средства, могут быть реализованы в виде самосто тельных узлов или путем совмещени  с отдельными системами транспортного средства . Конструктивное выполнение передаточных механизмов дано в нескольких вариантах. Преобразователь (фиг.2) состоит из упругого элемента 6, винтовой пары 7 телескопической системы соединени  8 валов, согласующего редуктора 9 и муфты 10 сцеплени . В данном случае применена самовключающа с  односторонн   муфта обгона. Передаточный механизм соединен с валом колеса выходным звеном 11. Входное звено передаточного механизма св зано с соединительным элементом несущей системы 3. а выходное звено с валом колеса. Фиксаци  динамического смещени  осуществлена с помощью стопорного механизма t. При наличии возмущающего воздейст ВИЯ, например, при вертикальном смещении колеса вследствие неровности дороги винт винтовой пары 7 получает вертикальное смещение и сжимает пру iiapH;-ipa 12 и соединительных звеньев и 14 дл  креплени  пружин, закреплен ньх непосредственно на несущей системе . Рымаг 15, св занный с опорной системой, имеет шарнирное соединение с рычагом 16, а угол между ними образован нат жением пружины 17. Пружины 18 и 19 служат дл  образовани  воздействи  на опорную систему. Наличие рычажного механизма поззол ет вертикальные возмущени  преобразовывать в полезные воздействи  на опорную систему в плоскости дороги по направлению движени . Так, при вертикальном смещении колеса под воздействием рымага 15 и пружины 17 рычаг 16 поворачиваетс  относительно шарнира 12 на некоторый угол, деформиру  пружины 18 и 19- В точке приложени  сил реакции пружин 18 и 19 на рычаг 16 действуют и силы инерции несущей системы. Таким образом, на противоположном конце рычага 16 действует сила, горизонтальна  составл юща  которой приложена к опорной системе через рычаг 15 и направлена по касательной к траектории движени . Аналогичным образом и при торможении за счет сил инерции деформируютс  пружины 18 и 19, упругие сил которых образуют дополнительное к с лам т ги воздействие, приложенное к опорной системе. Вариант конструктивного выполнени  {фиг. ) .предназначен преимущественно дл  транспортных средств с рамой или тележкой, в котором передаточный механизм совмещен с соединительным узлом несущей системы, св зывающим ее с подвеской. Соедини тельный узел несущей системы 3 вклю чает раму 20 с установленными на не профилированными по высоте опорами роликов 21, по которым ролики 22 имеют возможность продольного перемещени  по направлению движени  транспортного средства. Ролики вращаютс  относительно осей, закреплен ных в нижней части несущей системы (кузова) транспортного средства. При изменении скорости транспорт ного средства, когда силы торможени или ускорени  приложены к опорной системе, кузов под действием сил инерции смепден относительно опорной cиcтe ь. Так, при торможении под деистBf-seM сил инерции кузов смещает с  вверх и вперед по пpodз лиpoвaнной опоре ролика 2 1 в сторону движени  транспортного средства. Приобретенна  таким образом потенциальна  энерги  положени  несущей системы может быть запасена путем включени  стопорного механизма 4. При трогании с места с одновременным выключением стопорного механизма Ц на опорную систему действует дополнительна  сила, представл юща  собой проекцию реакции опоры 21 на плоскость движени  при смещении кузова относительно нейтрального положени . Транспортные средства в процессе работы испытывают различные возмущающие воздействи , св занные главным образом с неровност ми дороги в сельской местности и с частыми торможени ми и остановками у сфетофоров и перекрестков с последующим разгоном в городских услови х. Рассмотренные особенности эксплуатации привод т к дополнительному расходу энергии, достигающему 40-50% относительно равномерного движени  по ровной дороге. В этих услови х, если коэффициент полезного действи  передаточного механизма составл ет 40, то достигаема  экономи  энергии (топлива дл  автомобильного транспорта ) за счет полезного использовани  возмущающих воздействий может составить 1.5-201. Формула изобретени  1. Транспортное средство, содержащее несущую систему, состо щую из кузова и других элементов подрессоренной части, опорную систему, состо щую из элементов, неподрес.соренной части, и Подвеску, имеющую упругие элементы, св зывающую несущую и опорную системы с возможностью взаимного относительного смещени  последних при динамических нагрузках на транспортное средство, отличающеес  тем, что, с целью экономии энергии, затрачиваемой на перемещение транспортного средства путем использовани  энергии динамических нагрузок, оно снабжено стопорным механизмом, установленным с возможностью фиксации во включенном положении взаимного смещени  несущей и опорной систем, и по меньшей мере одним передаточным механизмом, входное звено которого соединено с несущей системой, а выходное - с опорной , установленным с возможностью преобразовани  инерционных сил в движущую силу, направленную по касательной к траектории движени  транспортного средства, при этом система подвески выполнена с возможностью взаимного линейного и углового смещени  несущей и опорной систем относительно продольной и поперечной осей сие- ю темы координат, св занной с опорной системой. The transmission mechanism, combined with the suspension system (Fig. 3) connecting the elements of the support system 1 with the carrier system 3, consists of 86 Transatomic mechanisms 5 designed to transform the dynamic displacement of the vehicle carrier system, can be implemented as independent units or by combining with individual vehicle systems. Constructive execution of transmission mechanisms is given in several versions. The converter (Fig. 2) consists of an elastic element 6, a screw pair 7 of the telescopic system of the shaft connection 8, a matching gear 9 and a clutch 10. In this case, a self-engaging overrun clutch is used. The gear mechanism is connected to the wheel shaft by the output link 11. The input link of the gear mechanism is connected to the connecting element of the carrier system 3. And the output link to the wheel shaft. The dynamic displacement fixation is carried out with the help of a stopper mechanism t. If there is a disturbing effect of VIA, for example, when the wheel is displaced vertically due to the roughness of the road, the screw of the screw pair 7 receives a vertical displacement and compresses the spring iiapH; -ipa 12 and the connecting links and 14 for attaching the springs, fastened directly to the carrier system. The arm 15, which is connected to the support system, has a hinged connection with the lever 16, and the angle between them is formed by the tension of the spring 17. The springs 18 and 19 serve to form an action on the support system. The presence of a lever mechanism allows vertical disturbances to be transformed into beneficial effects on the support system in the plane of the road in the direction of travel. Thus, when the wheel is vertically displaced by the lever 15 and the spring 17, the lever 16 rotates relative to the hinge 12 by a certain angle, deforming the springs 18 and 19. At the point of application of the reaction forces of the springs 18 and 19, the inertia forces of the carrier system also act on the lever 16. Thus, at the opposite end of the lever 16, a force is applied, the horizontal component of which is applied to the support system through the lever 15 and is directed tangentially to the trajectory of movement. Similarly, during braking due to inertial forces, the springs 18 and 19 are deformed, the elastic forces of which form an additional force applied to the support system. An embodiment of the design {Fig. ). Designed primarily for vehicles with a frame or bogie, in which the transmission mechanism is aligned with the connecting unit of the carrier system, connecting it with the suspension. The joint assembly of the carrier system 3 includes a frame 20 with rollers 21 mounted on non-profiled supports, along which rollers 22 have the possibility of longitudinal movement in the direction of travel of the vehicle. The rollers rotate relative to the axles fixed in the lower part of the carrier system (body) of the vehicle. When the vehicle speed changes, when braking or accelerating forces are applied to the support system, the body, under the action of inertial forces, is mixed with respect to the reference system. Thus, when braking under the deist Bf-seM of inertia forces, the body shifts from the upwards and forwards along the ground of the lined support of the roller 2 1 towards the movement of the vehicle. The potential energy of the carrier system thus acquired can be stored by activating the locking mechanism 4. When starting off with simultaneous shutdown of the locking mechanism C, an additional force acts on the supporting system, which is the projection of the reaction of the support 21 to the plane of motion when the body is displaced relative to the neutral position . In the course of work, vehicles experience various disturbing influences, mainly due to uneven roads in rural areas and frequent braking and stopping at sfetofor and intersections, followed by acceleration in urban conditions. The considered features of operation lead to additional energy consumption, reaching 40-50% with respect to uniform movement on a level road. Under these conditions, if the efficiency of the transmission mechanism is 40, then energy savings (fuel for road transport) due to the beneficial use of disturbing influences can be achieved by 1.5-201. Claim 1. A vehicle comprising a carrier system consisting of a body and other elements of a sprung part, a support system consisting of elements, an unsubstituted suspended part, and a suspension system having elastic elements connecting the carrier and support systems with the possibility of mutual relative displacement of the latter under dynamic loads on the vehicle, characterized in that, in order to save energy, spent on moving the vehicle by using the energy of dynamic loads narrow, it is provided with a locking mechanism installed with the possibility of fixation in the switched on position of the mutual displacement of the carrier and support systems, and at least one transmission mechanism whose input link is connected to the carrier system and the output link with the supporting one installed with the ability to convert inertial forces into driving force directed tangentially to the trajectory of the vehicle, while the suspension system is made with the possibility of mutual linear and angular displacement of the carrier and support systems with respect to the longitudinal and transverse axes sie- threads th coordinate associated with the reference system. 2. Средство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что передаточ ный механизм выполнен в виде винто вой пары. ) 90 , 5 /V 10 2. The tool according to claim 1, which is based on the fact that the transmission mechanism is made in the form of a screw pair. ) 90, 5 / V 10 3. Средство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с   тем, что передаточный механизм выполнен в виде шарнирнорычажного механизма. . Средство по п. 1, отличающеес  тем, что передаточный механизм выполнен в виде роликовых пар, профиль опоры которых в продольной вертикальной плоскости транспортнего средства выполнен в виде кривой с переменной ординатой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент СССР ff 427509, кл. В 61 F 5/02, 31 (прототип).3. The tool according to claim 1, wherein the transmission mechanism is in the form of a toggle mechanism. . Means according to claim 1, characterized in that the transmission mechanism is made in the form of roller pairs, the support profile of which in the longitudinal vertical plane of the vehicle is made in the form of a curve with variable ordinate. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR patent ff 427509, cl. In 61 F 5/02, 31 (prototype). fefe фуг. /fug. / 0fffl0fffl f. fSf. fS - Ji - ji J О J VV1 1J About J VV1 1 Фиг.ЗFig.Z гЩрвgsvr