Рычаг подвески для автомобиля и способ его изготовления

Группа изобретений относится к элементам конструкции автомобиля. Полый конструктивный элемент содержит открытую конфигурацию и профиль в поперечном сечении с периферийными кромками (10.1), образующими внутреннее полое углубление (10.2) (10.3), сформированное на открытой стороне указанного элемента, концы (10.5) (10.6) которого оснащены областями крепления, и плоские обшивочные листы (11-12). Периферийные кромки состоят из вертикальных стенок, проходящих перпендикулярно от центральной части конструктивного элемента. Обшивочные листы (11-12) имеют профиль, комплементарный профилю конструктивного элемента, и размещены и закреплены на верхней поверхности вертикальных стенок. Обшивочные листы (11-12) покрывают весь или часть внутреннего полого углубления (10.2) (10.3), проходят частично за пределы внутреннего полого углубления, покрывают часть верхней поверхности вертикальных стенок периферийных кромок и заканчиваются на верхней поверхности вертикальных стенок периферийных кромок на участке, частично перекрывающем вертикальные стенки. Достигается увеличение жесткости конструктивного элемента, амортизация ударов путем деформации поверхности и уменьшение массы конструктивного элемента. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к элементам конструкции автомобиля, таким как рычаги подвески, шкворни и другие подобные элементы.

Изобретение также относится к области техники отливки или штамповки легкосплавных материалов типа алюминия и подобных, а также к области техники, объединяющей операции отливки и штамповки.

Более конкретно, изобретение относится к изготовлению элементов конструкции автомобилей, которые соответствуют очень специфическим техническим требованиям с точки зрения функциональности указанных рассматриваемых элементов конструкции. Также они подвергаются очень высоким механическим напряжениям и напряжениям, вызванным воздействием окружающей среды, а также ограничениям в отношении их применения в области автомобилей, тяжелых транспортных средств и других подобных транспортных средств. Технические требования регламентируют, например, сопротивление напряжениям, вызванным износом, поломками, деформацией и уровнями требований качества сварных швов. Напряжения этих элементов конструкции, в данном конкретном случае транспортных средств, также усиливаются за счет состояния почвы, хода транспортного средства, его скорости с увеличением колебаний. В случае поломки транспортного средства эти элементы зачастую очень легко повреждаются под действием инерциальных сил, возникающих при деформациях или просто трещинами.

Для того чтобы соответствовать этим техническим требованиям, производители, преимущественно компании, специализирующиеся по отливке и/или штамповке, будут искать особые формы этих конструктивных элементов, которые будут высокостойкими к ударам и к нагрузкам в целом. Таким образом, как хорошо известно, элементы конструкции имеют Н-образное поперечное сечение, образующая которого имеет направление, перпендикулярное направлению(-ям) действия напряжений.

Таким образом, на фиг. 1 и 2 показан пример элемента конструкции типа рычага подвески, который в соответствии с известным уровнем техники имеет Н-образное поперечное сечение.

Таким образом, показан элемент (1) с одной стороны и с другой стороны, где стрелкой (F1) показано направление действия самых высоких напряжений.

Следует заметить, что этот указанный элемент (1) получают с помощью процесса моноблочной отливки и/или штамповки с непосредственным получением конечной желаемой формы или с помощью реализации процесса под названием «COBAPRESS», в котором объединены две последовательные операции отливки с последующей штамповкой. Это описано в патенте EP 119365, который был разработан и введен в эксплуатацию Заявителем с 1983 года.

Конфигурация элемента (1), таким образом, позволяет образовать кромки (1a) жесткости, которые в большей или меньшей степени зависят от применения. Углубления (1b), которые не имеют конкретной функции, таким образом, формируются с обеих сторон от продольной средней плоскости элемента (1). Концы (1c) (1d) элемента оснащены известным и изменяемым способом муфтами (1e) или крепежными кольцами и крепежными деталями (1f).

Оптимизация этих геометрических параметров в H-образном сечении помогает обеспечить элементы лучшим соотношением масса/производительность. Кроме того, согласно основным концепциям механики твердого тела при одинаковой массе трубка обеспечивает большую прочность, чем стержень со сплошным поперечным сечением.

Поиск изготовителей этого типа конструктивных элементов производится таким образом, чтобы спроектировать конструктивные элементы, имеющие полые сечения или области, для которых силы инерции отдалены от центральной оси, для оптимизации квадратичного момента, улучшения работы относительно сопротивления напряжениям при максимальном снижении массы элемента.

Этот поиск оптимизации форм конструктивных элементов должен одновременно учитывать вышеупомянутые механические напряжения и напряжения, вызванные воздействием окружающей среды, и ограничения, обеспечивая превосходную жесткость элемента при уменьшении его массы. Другими словами, проблема состояла в том, чтобы соответствовать парадоксальным и противоречащим требованиям легкости и жесткости элемента без добавления материала.

Решение, предоставленное Заявителем, полностью отвечает вышеупомянутым требованиям как в контексте конструктивных элементов, полученных с помощью отливки, так и с помощью комбинированного процесса отливки и штамповки, известного под торговой маркой COBAPRESS и из патента EP 119365.

Из патента KR 2012 0030852 также известно изготовление элементов подвески для автомобилей, которые присутствуют на внешней поверхности твердого тела соответствующих наружных элементов жесткости, для ограничения или исключения эффектов разрывов на концевых крепежных участках элемента подвески.

Из патента DE 10217209 известно создание рычага из рычага из легкого сплава для подвески колеса автомобиля. На практике, согласно этому документу, рычаг выполнен посредством добавления двух параллельных пластин, которые закреплены на концевых элементах (5 и 11) с образованием полого внутреннего объема. Изготовление такого узла представляет собой комплекс из множества операций для обеспечения соединения между элементами.

Кроме того, данный документ описывает элементы сложных форм и с уменьшенными сечениями, которые не так легко получить в процессе отливки, используя легкие чугунные сплавы с высокими механическими свойствами.

Ни в одном из этих документов не описано осуществление штучного изготовления с помощью процесса штамповки или отливки.

Согласно первому признаку изобретения способ изготовления полых конструктивных элементов, полученных по меньшей мере операцией отливки и/или штамповки, при этом указанные элементы имеют открытый профиль в поперечном сечении, не ограниченный H-образной или U-образной формой, отличается тем, что по меньшей мере к одной из поверхностей конструктивного элемента на всем или на части видимого полого сечения между внешними и внутренними периферическими кромками прикрепляют по меньшей мере один обшивочный лист, выполненный из твердого металлического материала, при этом механически фиксируют указанный один или несколько обшивочных листов, соединенных таким образом с краем указанных периферийных кромок конструктивного элемента, при этом один или несколько обшивочных листов покрывают все или часть внутренних углублений, сформированных на открытых сторонах указанного элемента, при этом один или несколько обшивочных листов выполняют тройную функцию – увеличивают жесткость конструктивного элемента, амортизируют удары с помощью деформации их поверхности, сохраняя соединение с указанным элементом, и обеспечивают уменьшение массы конструктивного элемента и оптимизацию соотношения масса/производительность.

Эти и другие особенности станут очевидными из следующего описания.

Объект изобретения изображен без ограничения на фигурах, где:

на фиг. 1 и 2 показаны виды образца конструктивных элементов сверху согласно предшествующему уровню техники с идентификацией зон напряжения стрелкой (F1),

на фиг. 3 показан вид в перспективе предварительной сборки конструктивного элемента, используемого в соответствии с изобретением, перед установкой и креплением обшивочных листов, в качестве примера установки с H-образным сечением,

на фиг. 4 показан вид конструктивного элемента согласно фиг. 3 после сборки и фиксации обшивочного листа,

на фиг. 5 показан вид поперечного сечения по линии A-A фиг. 4,

на фиг. 6 показан частичный и перспективный вид формы, которая является сложной и отличается от формы конструктивного элемента, показанного на фиг. 3,

на фиг. 7, 8 и 9 показаны виды конструктивного элемента сверху согласно фиг. 6 соответственно, частично закрытого обшивочным листом и затем полностью закрытого указанным обшивочным листом.

Для большего понимания цели настоящего изобретения оно будет описано не исчерпывающим образом со ссылками на приведенные графические материалы.

Изобретение относится к проектированию и изготовлению полых конструктивных элементов, включая ходовую часть, которые используются, например, помимо прочего, как компоненты для автомобилей, тяжелых грузовиков и других транспортных средств этого типа.

Эти полые конструктивные элементы содержат, например, рычаги подвески, шкворни, тяги, поперечные треугольные рычаги подвески, не ограничиваясь этим, и подвергаются очень высоким механическим напряжениям и напряжениям, вызванным воздействием окружающей среды. Эти элементы (10) получены отливкой, штамповкой или в соответствии с комбинированным способом COBAPRESS отливки, сопровождаемой штамповкой, согласно информации, приведенной в вышеупомянутом Европейском патенте. Они имеют открытую конфигурацию и профиль (в поперечном сечении), не ограниченные U-образной или H-образной формой, например, с периферийными краями (10.1), одним или несколькими полыми внутренними углублениями (10.2) (10.3), например по обе стороны от среднего соединительного элемента (10.4) в случае H-образного сечения. Концы (10.5) (10.6) оснащены согласно требованиям и применениям крепежными областями в виде колец или муфт.

Согласно изобретению к полому конструктивному элементу (10) к одной или нескольким его поверхностям, содержащим одно или несколько отверстий на передней и/или задней сторонах, прикрепляют один или несколько обшивочных листов (11-12), имеющих профиль, комплементарный профилю конструктивного элемента, располагаемого и закрепляемого на краю (10.7) каждой из внутренних и внешних периферийных кромок конструктивного элемента посредством наложения. Один или несколько обшивочных листов (11-12) таким образом покрывают все или часть внутренних углублений, сформированных на открытых поверхностях (передней и задней) конструктивного элемента.

Таким образом, на фиг. 4 и 8 показано частичное покрытие, а на фиг. 9 показано полное покрытие.

В зависимости от конфигурации полого конструктивного элемента и его применения он может содержать одно или несколько отверстий (10.8) специального назначения, и в этом случае один ли несколько листов будут содержать одно или несколько отверстий (11.1) (12.1), в зависимости от необходимости.

Полый конструктивный элемент предпочтительно выполнен из металлического материала и более конкретно – из алюминиевого сплава.

Один или несколько обшивочных листов (11-12) выполнены из металлического материала, совместимого с материалом конструктивного элемента, для размещения и закрепления посредством любого способа соединения: сварки, завинчивания, склеивания, заклепывания, пайки твердым припоем и т.д., и обеспечения механического соединения средствами (13). К ним, например, могут относиться плоские или предварительно сформированные листы. Например, сварные швы (13), таким образом, расположены на краю периферийных кромок конструктивного элемента или определены согласно профилю конструктивного элемента.

Согласно другому варианту осуществления изобретения один или несколько обшивочных листов могут быть в одном или нескольких элементах, оставляя промежутки между ними. Расположение одного или нескольких указанных обшивочных листов определяет изготовитель, принимающий во внимание особенности соединяющего листа и производительность, требуемую для элемента.

Предпочтительно изобретение обеспечивает широкую адаптируемость к более или менее сложным профилям конструктивного элемента, к которому будет выполняться крепление.

Обшивочные листы (11-12) плотно прикреплены и приварены к конструктивному элементу. Эти листы выполняют три функции, а именно:

- они могут увеличивать жесткость конструктивного элемента,

- они помогают амортизировать удары, присущие редким и/или случайным напряжениям, посредством деформации их поверхности, сохраняя целостность элемента до появления сдвигов конструктивной области,

- они также позволяют оптимизировать соотношение масса/производительность.

Способ изготовления полых конструктивных элементов, полученных, по меньшей мере, операцией отливки, штамповки или комбинированным процессом отливки и штамповки, при этом указанные элементы имеют открытый профиль в поперечном сечении, отличается тем, что по меньшей мере к одной поверхности конструктивного элемента на всем или на части его видимого полого сечения между внешними и внутренними периферическими кромками прикрепляют по меньшей мере один обшивочный лист, выполненный из твердого металлического материала, при этом механически фиксируют указанный один или несколько обшивочных листов, соединенных таким образом с краем указанных периферийных кромок конструктивного элемента, при этом указанный один или несколько обшивочных листов обеспечивают жесткость конструктивного элемента и амортизируют удары посредством деформации их поверхности.

Преимущества очевидны из изобретения и, во-первых, выдвигают на первый план инновационную природу этого производства, его относительную простоту создания, поскольку также необходимо полностью управлять соединением между конструктивным элементом и обшивочными листами. Это придает особое значение оптимизации соотношения масса/производительность.

Таким образом, решение, разработанное и внедренное настоящим изобретением, представляет собой отдельный элемент, полученный путем отливки и/или штамповки, которая может быть проведена посредством способа COBAPRESS, указанного выше, с использованием легких чугунных сплавов с механическими характеристиками, и включает зоны для размещения увеличивающего прочность листа. Это решение обеспечивает одновременную отливку всех функциональных областей элемента путем включения наименьшего количества необходимого материала, который затем укрепляют путем добавления листа.

Документы предшествующего уровня техники не соответствуют этой задаче и не предлагают решение согласно настоящему изобретению.

1. Способ изготовления полых конструктивных элементов, полученных по меньшей мере операцией отливки и/или штамповки, при этом указанные элементы имеют открытый профиль в поперечном сечении, отличающийся тем, что по меньшей мере к одной из поверхностей конструктивного элемента (10) на всем или на части видимого полого сечения между внешними или внутренними периферийными кромками (10.1) прикрепляют по меньшей мере один плоский обшивочный лист (11-12), выполненный из твердого металлического материала, при этом периферийные кромки состоят из вертикальных стенок, проходящих перпендикулярно от центральной части указанного конструктивного элемента, и каждая из вертикальных стенок имеет толщину стенки, образующую верхнюю поверхность, при этом механически фиксируют указанный один или несколько плоских обшивочных листов на верхней поверхности вертикальных стенок указанных периферийных кромок конструктивного элемента, при этом один или несколько плоских обшивочных листов (11-12) покрывают весь или часть по меньшей мере одного внутреннего полого углубления (10.2) (10.3), сформированного на по меньшей мере одной открытой стороне указанного элемента, проходят по меньшей мере частично за пределы по меньшей мере одного внутреннего полого углубления, покрывают часть верхней поверхности и заканчиваются на верхней поверхности вертикальных стенок периферийных кромок на участке, частично перекрывающем вертикальные стенки, при этом один или несколько обшивочных листов выполняют тройную функцию - увеличивают жесткость конструктивного элемента, амортизируют удары путем деформации их поверхности, сохраняя соединение с указанным элементом, и обеспечивают уменьшение массы конструктивного элемента и оптимизацию соотношения масса/производительность.

2. Полый конструктивный элемент, получаемый по меньшей мере операцией отливки и/или штамповки, содержащий открытую конфигурацию и профиль в поперечном сечении с периферийными кромками (10.1), образующими по меньшей мере одно внутреннее полое углубление (10.2) (10.3), сформированное на по меньшей мере одной открытой стороне указанного элемента, и концы (10.5) (10.6) которого оснащены областями крепления, отличающийся тем, что периферийные кромки состоят из вертикальных стенок, проходящих перпендикулярно от центральной части указанного конструктивного элемента, и каждая из вертикальных стенок имеет толщину стенки, образующую верхнюю поверхность, один или несколько плоских обшивочных листов (11-12), имеющих профиль, комплементарный профилю указанного элемента, размещен и закреплен на верхней поверхности вертикальных стенок каждой из внутренней и внешней периферийных кромок путем наложения и фиксации посредством соединительных средств (13), причем один или несколько плоских обшивочных листов (11-12) покрывают весь или часть по меньшей мере одного внутреннего полого углубления (10.2) (10.3), проходят по меньшей мере частично за пределы по меньшей мере одного внутреннего полого углубления, покрывают часть верхней поверхности вертикальных стенок периферийных кромок и заканчиваются на верхней поверхности вертикальных стенок периферийных кромок на участке, частично перекрывающем вертикальные стенки, причем один или несколько плоских обшивочных листов выполняют тройную функцию - увеличивают жесткость конструктивного элемента, амортизируют удары путем деформации поверхности, сохраняя соединение с указанным элементом, и обеспечивают уменьшение массы конструктивного элемента и оптимизацию соотношения масса/производительность.

3. Полый конструктивный элемент по п. 2, отличающийся тем, что конструктивный элемент содержит отверстия (10.8) и плоские обшивочные листы (11-12) с отверстиями (11.1) (12.1).

4. Полый конструктивный элемент по п. 2, отличающийся тем, что один или несколько плоских обшивочных листов (11-12) выполнены из металлического материала, совместимого с материалом конструктивного элемента.

5. Полый конструктивный элемент по п. 2, отличающийся тем, что один или несколько плоских обшивочных листов (11-12) закреплены на верхней поверхности вертикальных стенок периферийных кромок конструктивного элемента посредством любого способа соединения: сварки, завинчивания, склеивания, заклепывания, пайки твердым припоем, с обеспечением механического соединения.

6. Полый конструктивный элемент по любому из пп. 2-5, отличающийся тем, что его применяют в транспортных средствах.