Транспортное средство и шаровой шарнир для передней подвески транспортного средства

Изобретение относится к шаровым шарнирам, использующимся для соединения нижнего рычага подвески с подрамником транспортного средства. Шаровой шарнир (10) содержит монтажную часть (50) с отверстием, центральную часть (60), расположенную внутри отверстия, эластомерный материал (52), расположенный между монтажной частью (50) и центральной частью (60) для закрепления центральной части (60) внутри отверстия и проходящий в радиальном направлении непрерывно от монтажной части (50) до центральной части (60); а также первую и вторую полости, выполненные в эластомерном материале (52) и продольно разделяющие его на две части. Обе полости в радиальном направлении проходят от монтажной части (50) до центральной части (60). Обе полости находятся в непосредственном контакте как с первой, так и со второй частью эластомерного материала (52). Технический результат: создание шарового шарнира с возможностью уменьшения жесткости эластомерного материала при воздействии нагрузки на шарнир. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к шаровым шарнирам, использующимся для соединения нижнего рычага подвески с подрамником транспортного средства.

Раскрытие изобретения

В одном из аспектов настоящее изобретение относится к узлу переднего нижнего рычага подвески, содержащему передний нижний рычаг подвески и сайлентблок, соединенный с рычагом. Сайлентблок имеет первую центральную ось. Шаровой шарнир также прикреплен к рычагу. Шаровой шарнир имеет вторую центральную ось, ориентированную по существу перпендикулярно плоскости, содержащей первую центральную ось.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к транспортному средству, содержащему передний нижний рычаг подвески, соединенный с подрамником транспортного средства. Рычаг имеет часть, выполненную с возможностью соединения с поворотным кулаком транспортного средства. Шаровой шарнир соединяет рычаг с подрамником. Шаровой шарнир расположен по существу сбоку от участка прикрепления к кулаку. Шарнир имеет центральную ось, ориентированную по существу перпендикулярно оси поворота рычага относительно подрамника.

В другом аспекте изобретение относится к шаровому шарниру, содержащему монтажную часть с отверстием и центральную часть, расположенную внутри отверстия. Эластомерная часть помещена между монтажной и центральной частями для защиты центральной части внутри отверстия. В эластомерной части выполнена по меньшей мере одна полость.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления изобретения показаны на следующих фигурах.

На Фиг.1 изображено поперечное сечение шарового шарнира по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.2 представлено покомпонентное изображение подузлов, включая подрамник транспортного средства и подузел переднего нижнего рычага подвески, содержащий шаровой шарнир, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.3 изображен вид сверху подузла нижнего рычага подвески, показанного на Фиг.2.

На Фиг.4 представлено увеличенное изображение части подузла нижнего рычага подвески, показанного на Фиг.3, отображающее шаровой шарнир с Фиг.1.

На Фиг.5 показано поперечное сечение шарового шарнира в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

На Фиг.1-4 показан шаровой шарнир 10 и подузел переднего нижнего рычага подвески с шаровым шарниром согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

В варианте, показанном на Фиг.1-4, шаровой шарнир 10 установлен на переднем нижнем рычаге 14 независимой подвески транспортного средства. Шарнир 10 установлен по существу сбоку от части 14к рычага, к которой прикреплен поворотный кулак колеса (не показан), и соединяет передний нижний рычаг 14 подвески с подрамником 16 транспортного средства. В месте крепления, показанном на Фиг.1, шарнирное соединение выполнено таким образом, что имеет относительно высокую жесткость в ответ на боковые нагрузки. Это способствует улучшению эксплуатационных характеристик транспортного средства.

В данном варианте шаровой шарнир 10 использован как поперечный шарнир, способный нести нагрузку в радиальном направлении и передавать нагрузку с переднего нижнего рычага 14 подвески на подрамник 16 транспортного средства. Шаровой шарнир 10 закреплен в отверстии 20, образованном в нижнем рычаге 14 подвески. Подрамник 16 имеет отверстие 22, образованное в нем для вмещения болта или иных подходящих деталей (не показаны) для соединения шарового шарнира 10 к подрамнику. Крепежный элемент проходит через отверстие 24 шарового шарнира 10. Сайлентблок 100 или другой подходящий механизм может быть использован для соединения другой части переднего нижнего рычага подвески с другой частью подрамника.

В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1-4, шаровой шарнир 10 имеет центральную часть (в общем случае обозначенную позицией 60), эластомерную часть 52 и монтажную часть 50. Центральная часть 60 может содержать (или быть сконструирована как) типовое шаровое или шарнирное соединение. Далее описан вариант конструкции центральной части 60, который, однако, не является ограничивающим. Однако может быть использована любая альтернативная конструкция центральной части 60 для эластомерной изоляции внутри монтажной части, как указано в данном описании.

На Фиг.1 центральная часть 60 включает в себя круговой корпус 18. Корпус 18 может быть выполнен из металла или любого другого подходящего материала. Корпус 18 служит опорой для вкладыша 30 подшипника в полости разъема. Вкладыш 30 подшипника закреплен в внутри корпуса 18 первым кольцом 32, размещенным на первой стороне вкладыша подшипника, и вторым кольцом 36, размещенным на второй стороне вкладыша подшипника, противоположной первой стороне. Кольца 36 и 38 удерживаются в нужном положении за счет деформации материала, из которого изготовлены края корпуса 18. Материал, из которого сделан корпус, деформирован вокруг фланцев 32а и 36а, образованных вдоль соответствующих фланцев колец 32 и 36, таким образом, чтобы охватить фланцы и прикрепить кольца к корпусу 18.

Внутри вкладыша 30 подшипника закреплена шариковая втулка 40. Шариковая втулка 40 имеет по существу сферическую центральную часть 40а и пару выступающих частей 40b и 40с, выступающих с противоположных сторон центральной части 40а. Центральная часть 40а имеет несущую поверхность 46, соприкасающаяся с вкладышем 30 подшипника. Внутреннее сквозное отверстие 24 проходит через выступающую часть 40b, центральную часть 40а и выступающую часть 40с. Шариковая втулка 40 также имеет первую торцевую грань 41 и вторую торцевую грань 43.

Как показано на Фиг.1, каждое из колец 32 и 36 образует гнездо для вмещения соответствующего уплотнительного элемента 54 и 52. Уплотнительный элемент 52 имеет край 56, помещенный в гнездо, образованное в кольце 32. Край 56 закреплен в гнезде зажимным элементом 59. Уплотнительный элемент 52 имеет край 58, помещенный в гнездо, образованное в кольце 36. Край 58 закреплен в гнезде при помощи зажимного элемента 57.

Все описанные выше компоненты могут быть изготовлены из любых материалов, пригодных для описанных выше целей.

В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1-4, монтажная часть 50 представляет собой кольцо, расположенное на радиальном расстоянии от корпуса 18. Монтажная часть 50 используется для установки шарового шарнира 10 в отверстие переднего нижнего рычага 14 подвески с помощью метода неподвижной посадки или любого иного способа крепления. Монтажная часть 50 может быть изготовлена из металла или любого другого подходящего материала.

Со ссылкой на Фиг.1-4, эластомерная часть 52 состоит из эластомерного материала, расположенного между центральной частью 60 и монтажной частью 50, что обеспечивает упругую поверхность сопряжения между центральной и монтажной частями. В отдельном варианте осуществления изобретения эластомерный материал соединяет внешнюю поверхность 18а корпуса 18 с внутренней поверхностью 50 монтажной части 50. Эластомерный материал 52 может представлять собой каучуковое соединение или любой другой материал, пригодный для указанных в данном описании целей. В отдельном варианте осуществления изобретения эластомерная часть 52 представляет собой эластомерную втулку, помещенную и закрепленную между центральной частью 60 и монтажной частью 50.

На Фиг.2 показан узел переднего нижнего рычага, в котором шаровой шарнир 10 имеет поперечное расположение, при котором центральная ось Х шарнира 10 ориентирована по существу перпендикулярно плоскости, содержащей центральную ось Y сайлентблока 100, а не по существу параллельно центральной оси Y сайлентблока 100. Центральная ось Х также ориентирована по существу перпендикулярно оси поворота переднего нижнего рычага 14 подвески относительно подрамника 16 транспортного средства при движении вверх и вниз колеса (не показано на Фиг.), которое соединено с рычагом подвески. В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.2, ось Х также расположена по существу вертикально или по существу перпендикулярно горизонтальной плоскости. Центральная ось Х также ориентирована по существу перпендикулярно плоскости, содержащей продольную или переднезаднюю ось транспортного средства (не показана).

В сравнении с известными втулками, в которых ось ориентирована по существу параллельно оси сайлентблока 100, ориентация шарового шарнира 10, показанного на Фиг.2, обеспечивает очень низкую скорость вращения соединения при движении колеса вверх и вниз. Такая низкая скорость вращения увеличивает качество движения. Кроме того, эластомерный материал, помещенный между центральной частью 60 и монтажной частью 50, обеспечивает относительно высокую боковую жесткость в ответ на нагрузку, что улучшает эксплуатационные характеристики транспортного средства. Эластомерный материал также улучшает звукоизоляцию и уменьшает вибрации и неплавность, передающиеся от колес к раме транспортного средства.

Благодаря вышеописанной ориентации центральной оси Х соединения весь механизм является относительно компактным и может быть вставлен в подрамник или прикреплен к нему.

В конкретном варианте осуществления изобретения в эластомерном материале 52 предусмотрены промежутки или полости 56а и 56b вдоль противоположных сторон корпуса 18. В одном из вариантов осуществления изобретения полости 56а и 56b расположены в основном вдоль оси Т, идущей по существу параллельно продольной или переднезадней оси транспортного средства. Благодаря такому расположению центральная часть 60 может незначительно перемещаться в ответ на нагрузки или элементы нагрузки, действующие вдоль или параллельно переднезадней оси транспортного средства. Например, когда сила воздействует на шаровой шарнир 10 в общем направлении, указанном стрелкой А (Фиг.4), полость 56а обеспечивает меньшее сопротивление движению центральной части 60 в направлении А, чем мог бы обеспечивать эластомерный материал. Подобным образом благодаря полости 56b эластомерный материал, который должен был бы в противном случае противостоять движению центральной части 60 в направлении А, отсутствует. Описанный принцип в равной степени применим к силам, действующим в направлении, указанном стрелкой В на Фиг.4. Таким образом, полости 56а и 56b обеспечивают области относительно низкой жесткости, что позволяет центральной части 60 слегка смещаться в полости 56а и 56b в направлении монтажной части в ответ на продольные нагрузки (т.е. нагрузки, действующие вдоль или по существу параллельно переднезадней оси транспортного средства). Как показано на Фиг.4, каждая из полостей 56а и 56b располагается вдоль дуги предварительно определенной длины а. В одном из вариантов осуществления изобретения полости 56а и 56b имеют равные длины дуг. Каждая из полостей 56а и 56b имеет длину дуги в интервале от примерно 45 до примерно 90 градусов. В отдельном варианте осуществления изобретения полости 56а и 56b имеют длину дуги около 60 градусов.

В другом варианте осуществления изобретения одна или более полостей 56а и 56b простирается от монтажной части до центральной части.

Можно предположить, что на относительную жесткость и реакцию на нагрузку шарового шарнира 10 можно влиять контролированием количества, типа и расположения эластомерного материала в кольцевой зоне между центральной частью 60 и монтажной частью 50. Например, если положения полостей 56а и 56b сдвинуть на 90 градусов (как показано на Фиг.5), они будут обеспечивать участки относительной низкой жесткости, которые позволят центральной части 60 слегка смещаться в полости по направлению к монтажной части 50, в ответ на боковую нагрузку (т.е. нагрузку, действующую по существу перпендикулярно переднезадней оси), а не на продольную нагрузку.

Также относительная жесткость шарового шарнира может быть увеличена за счет уменьшения размера полости или длины ее дуги. В результате достигается эффект увеличения количества эластомерного материала, при котором повышается сопротивление движению центральной части 60 относительно монтажной части 50. И наоборот, относительная жесткость шарового шарнира может быть уменьшена за счет увеличения размера полости или длины ее дуги. В результате достигается эффект удаления эластомерного материала, что уменьшает сопротивление движению центральной части 60 относительно монтажной части 50.

Кроме того, относительная жесткость шарового шарнира может быть увеличена путем замены эластомерного материала, обладающего относительно высоким модулем упругости, который обеспечивает относительно большее сопротивление силам, действующим на центральную часть 60. И наоборот, относительная жесткость шарового шарнира может быть уменьшена путем замены эластомерного материала, обладающего относительно низким модулем упругости, который обеспечивает низкое сопротивление силам, действующим на центральную часть 60.

Количество, тип и расположение эластомерного материала в кольцевой зоне между центральной частью 60 и монтажной частью 50 можно варьировать для того, чтобы влиять на относительную жесткость и ответ соединения на движение колес транспортного средства вверх и вниз. Например, предполагают, расположение эластомерного материала 52 вдоль оси W, проходящей от центра шарового шарнира к колесу транспортного средства (как показано на Фиг.3 и 4), обеспечит большую относительную жесткость шарового шарнира при движении колес вверх и вниз, чем распределение эластомерного материала, при котором полости 56а и 56b расположены вдоль оси W (как показано на Фиг.5). Также полагают, что варьирование общего количества эластомерного материала и соответствующих свойств данного материала, как описано выше, будет влиять на жесткость и ответ шарового шарнира на движение колес транспортного средства вверх и вниз.

Как описано выше, подходящие изменения количества, типа и расположения эластомерного материала обеспечивают так называемый «тюнинг» динамического ответа шарового шарнира на возникающие нагрузки.

Следует понимать, что вышеизложенное описание различных вариантов осуществления данного изобретения имеет исключительно иллюстративные цели. Поэтому различные конструктивные и эксплуатационные характеристики, раскрытые в данном описании, могут быть подвергнуты ряду модификаций, которые входят в объем настоящего изобретения, определенный формулой.

1. Транспортное средство, содержащее:
прикрепленный к подрамнику передний нижний рычаг подвески, имеющий участок, выполненный с возможностью соединения с поворотным кулаком транспортного средства; и
шаровой шарнир, соединяющий указанный рычаг с указанным подрамником, причем шарнир расположен по существу сбоку от участка крепления поворотного кулака и имеет центральную ось, ориентированную по существу перпендикулярно оси вращения рычага относительно подрамника.

2. Транспортное средство по п. 1, в котором шаровой шарнир содержит монтажную часть с отверстием, центральную часть, расположенную внутри отверстия, и эластомерную часть, размещенную между монтажной частью и центральной частью для закрепления центральной части внутри отверстия.

3. Транспортное средство по п. 2, в котором шаровой шарнир дополнительно содержит по меньшей мере одну полость, выполненную в эластомерной части.

4. Шаровой шарнир, содержащий:
монтажную часть с отверстием;
центральную часть, расположенную внутри отверстия;
эластомерный материал, расположенный между монтажной частью и центральной частью для закрепления центральной части внутри отверстия и проходящий в радиальном направлении непрерывно от монтажной части до центральной части; а также
первую и вторую полости, выполненные в эластомерном материале и продольно разделяющие его на две части, причем обе полости в радиальном направлении проходят от монтажной части до центральной части,
причем обе полости находятся в непосредственном контакте как с первой, так и со второй частью эластомерного материала.

5. Шаровой шарнир по п. 4, в котором первая и вторая полости расположены на одной оси, пересекающей центральную ось центральной части и по существу параллельной продольной оси транспортного средства, в котором установлен шаровой шарнир.

6. Шаровой шарнир по п. 4, в котором первая полость расположена вдоль первой стороны центральной части, а вторая полость расположена диаметрально противоположно первой полости вдоль второй стороны центральной части, напротив указанной первой стороны.

7. Шаровой шарнир по п. 4, в котором первая полость распространяется вдоль дуги, длина которой составляет приблизительно 60 градусов.

8. Шаровой шарнир по п. 7, в котором вторая полость распространяется вдоль дуги, длина которой составляет приблизительно 60 градусов.