Ось с балкой кручения и содержащий ее узел торсионной подвески для автомобиля
Группа изобретений относится к торсионным подвескам для автомобилей, а именно к оси с балкой кручения для торсионных подвесок. Узел торсионной подвески содержит первый регулирующий рычаг и второй регулирующий рычаг, элемент для установки корпуса автомобиля, элемент для установки колеса, элемент для установки пружины и ось с балкой кручения. Ось с балкой кручения содержит балку кручения, имеющую продольную ось, и усиливающий элемент, который идет продольно и соединен с балкой кручения для образования вместе с ней идущей продольно трубчатой конфигурации. Балка кручения имеет в основном вогнутую форму поперечного сечения и включает первую и вторую боковые стенки, и первую и вторую боковые кромки. Одна из боковых стенок идет снаружи от трубчатой конфигурации. Ось с балкой кручения имеет центральный участок и два концевых участка. В центральном участке усиливающий элемент соединен с балкой кручения, чтобы образовать вместе с ней трубчатую конфигурацию. В каждом из концевых участков усиливающий элемент соединен с балкой кручения рядом с первой и второй боковыми кромками первой и второй боковых стенок так, чтобы образовать вторую трубчатую конфигурацию. Усиливающий элемент непосредственно образует базовую поверхность для приема регулирующего рычага. Достигается возможность сконструировать ось балки кручения с малым весом и желаемой жесткостью и износоустойчивостью. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область применения изобретения
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию торсионных подвесок для автомобилей, а более конкретно имеет отношение к созданию осей с балкой кручения для торсионных подвесок.
Предпосылки к созданию изобретения
Оси с балкой кручения используют в некоторых автомобилях типично как средство компоновки подвески при минимальном проникновении в салон автомобиля. Ось с балкой кручения типично применяют для задних колес автомобиля. Ось с балкой кручения типично содержит U-образную или V-образную балку, которая идет между регулирующим рычагом заднего колеса со стороны водителя и регулирующим рычагом заднего колеса со стороны пассажира. Типичная ось 100 с балкой кручения показана на фиг.1. Ось 100 с балкой кручения присоединена между двумя регулирующими рычагами 101а и 101b. Ось 100 с балкой кручения содержит балку 102 кручения, которая имеет V-образное поперечное сечение и содержит стабилизирующий брус 104 внутри V-образной части балки 102 кручения. Стабилизирующий брус 104 может быть приварен внутри V-образной части.
Свойства стабилизирующего бруса 104 типично выбирают так, чтобы создать ось 100 кручения с заданной жесткостью при кручении, чтобы можно было «подстраивать» ось кручения для использования на конкретной модели автомобиля. В некоторых случаях стабилизирующий брус делают цельным. В других случаях стабилизирующий брус 104 делают из полой трубы. В любом случае полученная ось кручения является относительно тяжелой и относительно дорогой при изготовлении.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается ось с балкой кручения для автомобиля. Ось с балкой кручения содержит балку кручения и усиливающий элемент. Балка кручения имеет продольную ось и имеет в основном вогнутую форму поперечного сечения. Усиливающий элемент идет продольно и соединен с балкой кручения для образования вместе с ней идущей продольно трубчатой конфигурации. Балка кручения имеет первую и вторую боковые стенки. По меньшей мере одна из боковых стенок идет снаружи от трубчатой конфигурации.
Трубчатая конфигурация имеет размеры поперечного сечения, которые выбраны в зависимости от заданной прочности и срока службы автомобиля, на котором должны использовать ось с балкой кручения. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается узел торсионной подвески, который содержит описанную здесь выше ось с балкой кручения.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид в перспективе узла торсионной подвески в соответствии с известным уровнем техники.
На фиг.2а показан вид в перспективе узла торсионной подвески в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2b показан другой вид в перспективе узла торсионной подвески, показанного на фиг.2а.
На фиг.2с показан вид с торца в разрезе оси с балкой кручения, которая является частью узла торсионной подвески, показанного на фиг.2а.
На фиг.2d показан вид в перспективе оси с балкой кручения, показанной на фиг.2с.
На фиг.2е показан вид сбоку в разрезе оси с балкой кручения, показанный на фиг.2с.
На фиг.3а показан вид в перспективе варианта узла торсионной подвески, показанного на фиг.2а, в котором ось с балкой кручения установлена со смещением назад на регулирующих рычагах.
На фиг.3b показан вид в перспективе другого варианта узла торсионной подвески, показанного на фиг.2а, в котором ось с балкой кручения установлена со смещением вперед на регулирующих рычагах.
Подробное описание изобретения
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.2а и 2b, на которых показан узел 10 торсионной подвески для автомобиля в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Узел 10 торсионной подвески содержит первый регулирующий рычаг 12а и второй регулирующий рычаг 12b, первый элемент 14а для установки корпуса автомобиля, соединенный с первым регулирующим рычагом 12а, второй элемент 14b для установки корпуса автомобиля, соединенный со вторым регулирующим рычагом 12b, первый элемент 16а для установки колеса, соединенный с первым регулирующим рычагом 12а, и второй элемент 16b для установки колеса, соединенный со вторым регулирующим рычагом 12b, первый элемент 17а для установки пружины и второй элемент 17b для установки пружины, и ось 18 с балкой кручения, которая идет между первым и вторым регулирующими рычагами 12а и 12b.
Ось 18 с балкой кручения имеет центральный участок 24, первый концевой участок 26а и второй концевой участок 26b, на которых она соединена с первым и вторым регулирующими рычагами 12а и 12b. Как это показано на фиг.2с и 2d, ось 18 с балкой кручения содержит балку 20 кручения и усиливающий элемент 22.
Балка 20 кручения имеет продольную ось, обозначенную позицией 28. Балка 20 кручения содержит первую боковую стенку 30 и вторую боковую стенку 32, а в конструктивном варианте, показанном на фиг.2a-2d, балка 20 кручения дополнительно содержит базовый участок 33, через который первая и вторая боковые стенки 30 и 32 соединены друг с другом. Базовый участок 33 в конструктивном варианте, показанном на фиг.2с, является дуговидным и соединен с боковыми стенками 30 и 32 с образованием непрерывной дуговидной формы, не имеющей разрывов.
Базовый участок 33 в конструктивном варианте, показанном на фиг.2с, находится в верхней части балки 20 кручения. Однако в альтернативных конструктивных вариантах, которые здесь не показаны, балка 20 кручения может быть ориентирована так, что базовый участок 33 не находится в верхней части. Например, балка 20 кручения может быть ориентирована так, что базовый участок 33 находится в нижней части.
Балка 20 кручения имеет в основном вогнутую форму. В конструктивном варианте, показанном на фиг.2с, она имеет обращенную вниз вогнутую форму, однако балка 20 кручения может быть ориентирована так, что вогнутость обращена в другом направлении. Например, альтернативно она может иметь обращенную вверх вогнутую форму.
Следует иметь в виду, что в контексте описания и приложенной формулы изобретения наличие обычной вогнутой формы не является обязательным для того, чтобы балка 20 кручения имела дуговидную форму, несмотря на то, что балка 20 кручения имеет обычную вогнутую форму в конструктивном варианте, показанном на фиг.2с. Альтернативно она может иметь не дуговидную форму, например может иметь форму в виде перевернутой буквы V, что в контексте описания и приложенной формулы изобретения все еще следует понимать как вогнутую форму.
Первая и вторая боковые стенки 30 и 32 придают балке кручения заданную изгибную прочность. Балка 20 кручения имеет первую боковую кромку 34 и вторую боковую кромку 36. Первая и вторая боковые кромки 34 и 36 могут быть сконфигурированы любым подходящим образом. Например, они могут быть ориентированы в направлении вниз, как это показано на фиг.2с и 2d, или, например, они могут быть закручены вверх (не показано).
Усиливающий элемент 22 идет продольно и соединен с балкой 20 кручения для образования вместе с ней идущей продольно трубчатой конфигурации 38. Это соединение может быть соединением любого типа, например сварным соединением, паяным соединением, соединением при помощи механических крепежных средств, таких как заклепки, или соединением любого другого подходящего типа.
В конструктивном варианте, показанном на фиг.2с, усиливающий элемент 22 введен в зацепление с базовым участком 33 и в основном зацентрирован относительно балки 20 кручения в поперечном сечении, показанном на фиг.2с. Можно видеть, что усиливающий элемент 22 имеет меньшую ширину, чем балка 20 кручения. За счет этого и за счет его расположения на балке 20 кручения боковые стенки 30 и 32 балки 20 кручения идут снаружи от трубчатой конфигурации 38 и идут в направлении вниз, что способствует повышению изгибной прочности оси 18 с балкой кручения. Такая конструкция позволяет уменьшить вес по сравнению с аналогичной осью с балкой кручения, которая содержит балку кручения, имеющую трубчатую конфигурацию, приваренную к ней.
За счет изменения размеров поперечного сечения образованной трубчатой конфигурации 38 можно регулировать сопротивление кручению оси 18 с балкой кручения, чтобы подстраивать ось 18 с балкой кручения для использования в различных моделях автомобилей в зависимости от их заданной прочности и срока службы. Например, при увеличении размеров трубчатой конфигурации 38 жесткость при кручении обычно повышается.
Размеры поперечного сечения трубчатой конфигурации 38 можно изменять за счет изменения размеры и формы усиливающего элемента 22. Таким образом, сама балка 20 кручения может оставаться неизменной для любых моделей автомобилей.
Балка 20 кручения образует внутреннюю часть 40 (фиг.2с) за счет наличия ее вогнутой формы. Усиливающий элемент 22 преимущественно расположен на внутренней лицевой поверхности 42 балки 20 кручения. Однако альтернативно усиливающий элемент 22 может быть расположен в любом месте на балке 20 кручения, например на внешней лицевой поверхности 44.
Как это показано на фиг.2а, 2b и 2d, боковые стенки 30 и 32 могут иметь множество облегчающих отверстий 46 снаружи от трубчатой конфигурации 38, смещенных от боковых кромок 34 и 36. Это позволяет уменьшить вес оси 18 с балкой кручения, однако оказывает относительно малое влияние на ее изгибную прочность и сопротивление кручению.
На фиг.2е показано продольное сечение центральной части 24 оси 18 с балкой кручения. Как это показано на фиг.2е, ось 18 с балкой кручения содержит переходные участки 48а и 48b, в которых усиливающий элемент 22 смещается наружу (вниз на фиг.2с и 2d) для соединения с балкой 20 кручения рядом с боковыми кромками 34 и 36, чтобы образовать базовую поверхность 50а на одном конце и базовую поверхность 50b на другом конце, для приема соответствующего регулирующего рычага. Базовые поверхности 50а и 50b облегчают соединение оси 18 с балкой кручения с первым и вторым регулирующими рычагами 12а и 12b (фиг.2а и 2b).
Образование базовых поверхностей 50а и 50b на каждом концевом участке 26а и 26b непосредственно с использованием усиливающего элемента 22 облегчает изготовление оси 18 с балкой кручения.
Положения и размеры переходных участков 48а и 48b можно выбирать по желанию для регулировки жесткости при кручении оси 18 с балкой кручения. За счет описанной здесь выше конфигурации ось 18 с балкой кручения обычно не имеет зон сдавливания. Зоны сдавливания имеются в некоторых из известных ранее осей с балками кручения, причем они представляют собой зоны, в которых усиливающий элемент 22 и балку 20 кручения сдавливают вместе, чтобы регулировать сопротивление кручению оси с балкой кручения. Проблема, связанная с такими осями с балками кручения, заключается в том, что они подвержены усталости в зонах сдавливания за счет самой операции сдавливания.
Как это показано на фиг.2а и 2b, ось 18 с балкой кручения может быть установлена по центру на регулирующих рычагах 12а и 12b. Альтернативно, ось 18 с балкой кручения может быть установлена со смещением назад, как это показано на фиг.3а, где она установлена на задних участках регулирующих рычагов 12а и 12b. Альтернативно ось 18 с балкой кручения может быть установлена со смещением вперед, как это показано на фиг.3b, где она установлена на передних участках регулирующих рычагов 12а и 12b.
Балка 20 кручения и усиливающий элемент 22 могут быть изготовлены из любых подходящих материалов, например из стали автомобильной марки, с подходящей обработкой элементов, открытых во время использования.
Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.
1. Ось с балкой кручения для автомобиля, которая содержит:
балку кручения, имеющую продольную ось, причем балка кручения имеет в основном вогнутую форму поперечного сечения; и
усиливающий элемент, который идет продольно и соединен с балкой кручения для образования вместе с ней идущей продольно трубчатой конфигурации, причем балка кручения имеет первую и вторую боковые стенки, и первую и вторую боковые кромки,
причем по меньшей мере одна из боковых стенок идет снаружи от трубчатой конфигурации, при этом трубчатая конфигурация имеет размеры поперечного сечения, которые выбраны в зависимости от заданной прочности и срока службы автомобиля, на котором должна использоваться ось с балкой кручения; причем указанная ось с балкой кручения имеет центральный участок и два концевых участка, при этом в центральном участке усиливающий элемент соединен с балкой кручения, чтобы образовать вместе с ней трубчатую конфигурацию, причем в каждом из концевых участков усиливающий элемент соединен с балкой кручения рядом с первой и второй боковыми кромками первой и второй боковых стенок так, чтобы образовать вторую трубчатую конфигурацию, и при этом усиливающий элемент непосредственно образует базовую поверхность для приема регулирующего рычага.
2. Ось с балкой кручения по п. 1, у которой балка кручения имеет внутреннюю часть, при этом усиливающий элемент идет вдоль внутренней части балки кручения.
3. Узел торсионной подвески для автомобиля, который содержит:
первый регулирующий рычаг и второй регулирующий рычаг;
элемент для установки корпуса автомобиля, соединенный с каждым регулирующим рычагом для установки шарнирно на корпусе автомобиля;
элемент для установки колеса, соединенный с каждым регулирующим рычагом для установки колеса автомобиля;
элемент для установки пружины, предназначенный для приема конца подвесной пружины; и
ось с балкой кручения, которая содержит:
балку кручения, имеющую продольную ось, причем балка кручения имеет в основном вогнутую форму поперечного сечения;
усиливающий элемент, который идет продольно и соединен с балкой кручения для образования вместе с ней идущей продольно трубчатой конфигурации, причем балка кручения имеет первую и вторую боковые стенки, первую и вторую боковые кромки;
при этом по меньшей мере одна из боковых стенок идет снаружи от трубчатой конфигурации, причем трубчатая конфигурация имеет размеры поперечного сечения, которые выбраны в зависимости от заданной прочности и срока службы автомобиля, на котором должна использоваться ось с балкой кручения; и при этом
ось с балкой кручения имеет центральный участок и два концевых участка, при этом в центральном участке усиливающий элемент соединен с балкой кручения, чтобы образовать вместе с ней трубчатую конфигурацию, причем в каждом из концевых участков усиливающий элемент соединен с балкой кручения рядом с первой и второй боковыми кромками первой и второй боковых стенок так, чтобы образовать вторую трубчатую конфигурацию; и
усиливающий элемент непосредственно образует базовую поверхность для приема регулирующего рычага.
4. Узел торсионной подвески по п. 3, в котором балка кручения имеет внутреннюю часть, при этом усиливающий элемент идет вдоль внутренней части балки кручения.
