ТРЕХТОЧЕЧНЫЙ РЫЧАГ ПОДВЕСКИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРЕХТОЧЕЧНОГО РЫЧАГА ПОДВЕСКИ
THREE-POINT SUSPENSION LEVER AND METHOD FOR MANUFACTURING THREE-POINT SUSPENSION LEVER

Настоящее изобретение относится к трехточечному рычагу подвески, охарактеризованному в п. 1 формулы изобретения, и к способу изготовления трехточечного рычага подвески, охарактеризованному в п. 13 формулы изобретения.
Трехточечные рычаги подвески применяются в сфере грузовых автомобилей в седельных тягачах для присоединения оси к раме конструкции. Они в значительной мере способствуют поперечному перемещению и продольному перемещению оси. Трехточечный рычаг подвески направляет ось в верхней плоскости рычага подвески и оказывает влияние на ходовые качества грузового автомобиля. Во время режима движения грузового автомобиля каждый трехточечный рычаг подвески подвержен действию высоких продольных нагрузок и высоких поперечных нагрузок, а также боковых качек, которые возникают, например, при движении грузового автомобиля по кривой.
Из DE 102014214827 А1 известен многоточечный рычаг подвески, который выполнен по существу из волокнистой полимерной композитной структуры. Волокнистая полимерная композитная структура выполнена монолитной и сплошной без армирующей структуры.
В JP Н 10109511 А описан рычаг подвески с двумя находящимися со стороны кузова конечными звеньями из легкого металла для присоединения к кузову транспортного средства и с находящимся со стороны колеса конечным звеном из легкого металла для присоединения к колесу транспортного средства. Между находящимися со стороны кузова конечными звеньями и находящимся со стороны колеса конечным звеном расположено по сердцевине из полимерной пены. Находящиеся со стороны кузова конечные звенья, находящееся со стороны колеса конечное звено и сердцевины расположены между двумя пластинами из армированного волокном полимера. Образованная таким образом структура окружена оболочкой из армированного волокном полимера.
В ЕР 0199885 А1 раскрыт направляющий рычаг подвески колеса для транспортного средства с двигателем в облегченной конструкции, причем рычаг подвески колеса содержит базирующуюся на вспененном сердечнике основную часть, которая со своей верхней и нижней стороны имеет отвержденные, армированные волокном покровные пластины, а по периферии снабжена отвержденными, армированными волокном планками с внутренним и внешним профилем, которые сплошным соединением соединены с покровными пластинами и основной частью в прочный блок.
Исходя из уровня техники, в основу настоящего изобретения положена задача, состоящая в том, чтобы предложить усовершенствованный трехточечный рычаг подвески. Он должен быть пригодным для облегченных конструкций и, следовательно, иметь малую массу.
Исходя из вышеназванной задачи, настоящее изобретение предлагает трехточечный рычаг подвески с признаками по п. 1 формулы изобретения и способ изготовления трехточечного рычага подвески с признаками по п. 13 формулы изобретения. Дальнейшие предпочтительные формы выполнения и усовершенствования следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Трехточечный рычаг подвески для ходовой части транспортного средства имеет два кронштейна и центральную опорную область. Каждый кронштейн имеет опорную область. Трехточечный рычаг подвески содержит два элемента ввода нагрузки, центральный элемент ввода нагрузки, стабилизирующий слой, выполненный по меньшей мере из двух частей, срединный элемент и несущую обмотку. Стабилизирующий слой и несущая обмотка выполнены из волокнистого полимерного композитного материала (ВПК). В каждой опорной области расположен элемент ввода нагрузки. Центральный элемент ввода нагрузки расположен в центральной опорной области. Срединный элемент окружен в частичной области стабилизирующим слоем, плоско присоединенным к элементам ввода нагрузки и к центральному элементу ввода нагрузки, причем базовая геометрическая форма трехточечного рычага подвески создана посредством срединного элемента, имеющего два кронштейна и центральную опорную область, причем срединный элемент выполнен таким образом, что он имеет боковую поверхность и две покровные поверхности, причем боковая поверхность срединного элемента имеет два участка, первый из которых расположен во внутренней области обоих кронштейнов, а второй - во внешней области обоих кронштейнов.
Несущая обмотка окружает в частичной области элементы ввода нагрузки, центральный элемент ввода нагрузки, стабилизирующий слой и срединный элемент. Транспортное средство является, преимущественным образом, грузовым автомобилем, но альтернативно этому может быть легковым автомобилем.
Частичная область, в которой стабилизирующий слой окружает срединный элемент, является боковой поверхностью срединного элемента. Стабилизирующий слой имеет однонаправленное направление волокон, ориентированное от опорных областей к центральной опорной области. Несущая обмотка, образованная посредством комбинирования намотки по периметру и крестовой намотки, выполнена из однонаправленных полимерных композитных волокнистых жгутов, которые в области кронштейнов проходят параллельно соответствующему кронштейну и вытянуты вдоль него.
Оба элемента ввода нагрузки выполнены относительно друг друга одинаковыми по форме. Центральный элемент ввода нагрузки может быть выполнен из того же материала, что и оба элемента ввода нагрузки. Разумеется, центральный элемент ввода нагрузки может быть выполнен из иного материала, чем оба элемента ввода нагрузки.
Каждый элемент ввода нагрузки имеет опорное гнездо, которое пригодно для того, чтобы размещать опору. Эти опорные гнезда имеют, преимущественным образом, круглое поперечное сечение. Опора может быть, например, резинометаллической опорой. Если трехточечный рычаг подвески используется в ходовой части транспортного средства, то эти опоры служат для того, чтобы опирать трехточечный рычаг подвески на конструкцию транспортного средства, например на рамную структуру. Опорные гнезда обоих элементов ввода нагрузки имеют соответственно по опорной оси, которые находятся в одной и той же плоскости. Эта плоскость перпендикулярна центральной плоскости трехточечного рычага подвески.
Трехточечный рычаг подвески выполнен, преимущественным образом, симметрично относительно центральной плоскости. Каждый элемент ввода нагрузки расположен на кронштейне трехточечного рычага подвески и ограничивает его в направлении обратной относительно центральной опорной области стороны. Первый элемент ввода нагрузки расположен на первом кронштейне трехточечного рычага подвески, в его опорной области. Второй элемент ввода нагрузки расположен на втором кронштейне трехточечного рычага подвески, в его опорной области. В режиме движения на эти опоры, которые функционально соединены с соответствующими элементами ввода нагрузки, воздействуют нагрузки. Через гнезда элементов ввода нагрузки они передаются в элементы ввода нагрузки. От элементов ввода нагрузки эти нагрузки передаются на стабилизирующий слой и на несущую обмотку.
Центральный элемент ввода нагрузки имеет опорное гнездо, которое пригодно для того, чтобы размещать опору. Эта опора может быть, например, резинометаллической опорой. Если трехточечный рычаг подвески используется в ходовой части транспортного средства, то эта опора служит для того, чтобы соединять трехточечный рычаг подвески с конструкцией оси. Опорное гнездо центрального элемента ввода нагрузки выполнено, преимущественным образом, цилиндрическим. Опорное гнездо центрального элемента ввода нагрузки, преимущественным образом, имеет опорную ось, которая находится в той же плоскости, в которой находятся также опорные оси обоих элементов ввода нагрузки. Если трехточечный рычаг подвески используется в транспортном средстве, то во время режима движения на гнездо, которое соединено с центральным элементом ввода нагрузки, воздействуют нагрузки. Эти нагрузки воспринимаются этой опорой и передаются на центральный элемент ввода нагрузки, который, в свою очередь, передает эти нагрузки на стабилизирующий слой и на несущую обмотку.
Базовая геометрическая форма трехточечного рычага подвески создается с помощью срединного элемента. То есть, срединный элемент имеет два кронштейна и центральную опорную область. Срединный элемент выполнен таким образом, что он имеет боковую поверхность и две покровные поверхности. Точнее, боковая поверхность срединного элемента имеет два участка, причем первый участок боковой поверхности расположен во внутренней области обоих кронштейнов, и причем второй участок боковой поверхности расположен во внешней области обоих кронштейнов.
Срединный элемент изготавливается во время процесса изготовления посредством срединной структуры. Срединная структура может быть выполнена растворимой или альтернативно этому постоянной, так что срединный элемент может быть образован или свободным от материала, или из того же материала, что и срединная структура. Если срединный элемент образован свободным от материала, то трехточечный рычаг подвески выполнен в виде полой структуры. Если срединный элемент образован из материала, то он выполнен в виде сплошной структуры.
Стабилизирующий слой выполнен из ВПК. Стабилизирующий слой может быть выполнен, например, из СВП, КВП, АВП или из другого подходящего ВПК. Стабилизирующий слой выполнен, преимущественным образом, из слоистого ВПК, состоящего из нескольких слоев волокна. Стабилизирующий слой образован таким образом, что он окружает срединный элемент в частичной области. Эта частичная область является боковой поверхностью или одним или несколькими участками боковой поверхности срединного элемента. Это означает, что стабилизирующий слой может быть выполнен состоящим из одной части или из нескольких частей. Стабилизирующий слой может иметь, например, две или три части. Стабилизирующий слой может простираться, например, от первой опорной области вдоль первого кронштейна к центральной опорной области и от второй опорной области вдоль второго кронштейна к центральной опорной области. В этом случае стабилизирующий слой окружает второй участок боковой поверхности. Дополнительно к этому стабилизирующий слой может простираться от первой опорной области вдоль первого кронштейна через центральную опорную область ко второй опорной области. В этом случае стабилизирующий слой окружает первый участок боковой поверхности. Стабилизирующий слой может быть плоско присоединен к элементам ввода нагрузки и к центральному элементу ввода нагрузки, или волокна стабилизирующего слоя могут проходить вокруг обоих элементов ввода нагрузки и центрального элемента ввода нагрузки.
Стабилизирующий слой служит для того, чтобы в большой мере воспринимать возникающие во время режима движения поперечные нагрузки, если трехточечный рычаг подвески используется в транспортном средстве. В дополнение к этому, стабилизирующий слой служит для того, чтобы во время этого режима движения воспринимать возникающие вдоль кронштейнов продольные нагрузки. Кроме того, стабилизирующий слой служит для того, чтобы во время этого режима движения воспринимать возникающие изгибающие нагрузки, которые могут вызываться, например, поперечными нагрузками и/или продольными нагрузками.
Несущая обмотка выполнена из ВПК. Несущая обмотка может быть выполнена, например, из СВП, КВП, АВП или из другого подходящего ВПК. Несущая обмотка выполнена из однонаправленных полимерных композитных волокнистых жгутов, которые, преимущественным образом, армированы элементарными волокнами. Для образования несущей обмотки может использоваться, например, предварительно пропитанный препеговый ВПК-материал с термореактивной или термопластичной матрицей (например жгутовый препег или лента). Это является как экономичным, так и предпочтительным для изготовления трехточечного рычага подвески, так как такой материал пригоден для высоких скоростей намотки.
Несущая обмотка окружает в частичной области элементы ввода нагрузки, центральный элемент ввода нагрузки, стабилизирующий слой и срединный элемент. Другими словами, несущая обмотка намотана вокруг элементов ввода нагрузки, центрального элемента ввода нагрузки, стабилизирующего слоя и срединного элемента, так что несущая обмотка определяет внешнюю форму трехточечного рычага подвески. То есть, несущая обмотка образует оба кронштейна и соединяющую их центральную опорную область. Несущая обмотка функционально соединена со стабилизирующим слоем, с обоими элементами ввода нагрузки и с центральным элементом ввода нагрузки. Точнее говоря, несущая обмотка соединена со стабилизирующим слоем сплошным соединением. Если срединный элемент образован не свободным от материала, то несущая обмотка функционально соединена также со срединным элементом. При этом "функционально соединена" означает, что два конструктивных элемента непосредственно соединены друг с другом, причем это соединение создано таким образом, что между обоими конструктивными элементами могут передаваться силы и моменты. Несущая обмотка выполнена посредством комбинирования намотки по периметру и крестовой намотки. За счет этого получается частично толстостенный и в значительной мере сплошной композитный слоистый материал.
Несущая обмотка служит для того, чтобы в большой мере воспринимать возникающие во время режима движения поперечные нагрузки, если трехточечный рычаг подвески используется в транспортном средстве. В дополнение к этому, несущая обмотка служит для того, чтобы во время этого режима движения воспринимать возникающие вдоль кронштейнов продольные нагрузки. То есть, несущая обмотка и стабилизирующий слой в своем действии дополняют друг друга.
Если трехточечный рычаг подвески используется в транспортном средстве, то на опоры, которые соединены с элементами ввода нагрузки, воздействуют нагрузки. На опору, которая соединена с центральным элементом ввода нагрузки, воздействуют нагрузки. Вследствие этого в трехточечном рычаге подвески возникают напряженности растяжения и сжатия, а также напряжения изгиба. За счет описанной, состоящей из нескольких материалов конструкции трехточечного рычага подвески волокнистые жгуты несущей обмотки ориентированы в направлении нагрузки. Благодаря образованию кронштейнов с помощью стабилизирующего слоя и несущей обмотки, которые соединены друг с другом сплошным соединением, трехточечный рычаг подвески имеет большой момент инерции площадей, так что возникающие на кронштейнах напряжения изгиба снижаются. Кронштейны трехточечного рычага подвески имеют высокую прочность. Напряженности растяжения и сжатия воспринимаются с помощью стабилизирующего слоя и с помощью несущей обмотки.
Предпочтительным в представленном здесь трехточечном рычаге подвески является то, что он имеет меньшую массу, чем обычный трехточечный рычаг подвески из металлического материала. То есть, этот трехточечный рычаг подвески имеет большой потенциал использования в облегченных конструкциях, не давая потерь в нагрузочной способности в направлении существенной нагрузки. За счет этого при использовании трехточечного рычага подвески в транспортном средстве общая масса транспортного средства снижается, что приводит к экономии горючего и к повышению возможной полезной нагрузки.
То, что стабилизирующий слой имеет однонаправленное направление волокон, которое ориентировано от опорных областей к центральной опорной области, означает, что направление волокон стабилизирующего слоя ориентировано вдоль кронштейнов. Таким образом, направление волокон ориентировано от первой опорной области к центральной опорной области и от второй опорной области к центральной опорной области. За счет такого однонаправленного направления волокон стабилизирующий слой, если трехточечный рычаг подвески используется в транспортном средстве, в особенной мере пригоден для того, чтобы воспринимать возникающие во время режима движения нагрузки, например поперечные нагрузки и продольные нагрузки. Тем самым направление волокон стабилизирующего слоя является сообразным нагрузке.
Как указано выше, стабилизирующий слой выполнен по меньшей мере из двух частей. Разумеется, стабилизирующий слой может иметь также более двух частей, в частности три части. Первая часть стабилизирующего слоя проходит от первой опорной области вдоль первого кронштейна к центральной опорной области, а вторая часть стабилизирующего слоя проходит от второй опорной области вдоль второго кронштейна к центральной опорной области. Если стабилизирующий слой имеет более двух частей, то третья часть стабилизирующего слоя проходит от первой опорной области вдоль первого кронштейна через центральную опорную область и вдоль второго кронштейна ко второй опорной области.
Эти части стабилизирующего слоя могут иметься во время процесса изготовления или в виде уже отвержденных частей, или в сыром состоянии с высоковязкой, клейкой матрицей. Если эти части имеются в сыром состоянии, то они подвергаются отверждению во время процесса изготовления, преимущественным образом, вместе с несущей обмоткой, так что между стабилизирующим слоем и несущей обмоткой образуется сплошное соединение.
Согласно другой форме выполнения центральный элемент ввода нагрузки и элементы ввода нагрузки выполнены из металлического материала. Центральный элемент ввода нагрузки и каждый элемент ввода нагрузки могут быть выполнены, например, из алюминия, стали, титана или из другого подходящего металлического материала. Центральный элемент ввода нагрузки и оба элемента ввода нагрузки могут быть выполнены из одного и того же материала. Альтернативно этому, из одного и того же материала могут быть выполнены только оба элемента ввода нагрузки. Элементы ввода нагрузки и центральный элемент ввода нагрузки изготавливаются, преимущественным образом, посредством способа непрерывного профильного прессования с малой долей фрезерной обработки.
Согласно другой форме выполнения центральный элемент ввода нагрузки и элементы ввода нагрузки выполнены из волокнистого полимерного композитного материала. Они могут быть выполнены, например, из армированного длинным волокном термореактивного полимера, например из SMC (Sheet Molding Compound), или из другого подходящего ВПК. Центральный элемент ввода нагрузки и оба элемента ввода нагрузки могут быть выполнены из одного и того же материала. Альтернативно этому, из одного и того же материала могут быть выполнены только оба элемента ввода нагрузки. Элементы ввода нагрузки и центральный элемент ввода нагрузки изготавливаются, преимущественным образом, посредством способа непрерывного профильного прессования с малой долей фрезерной обработки.
То, что волокнистые жгуты несущей обмотки проходят в области кронштейнов параллельно и вытянуто вдоль соответствующего кронштейна, означает, что по меньшей мере один волокнистый жгут на каждом кронштейне проходит параллельно этому кронштейну и вытянуто вдоль него. Существенная часть или большая часть волокнистых жгутов несущей обмотки на каждом кронштейне, преимущественным образом, проходит все же параллельно этому кронштейну и вытянуто вдоль него.
Для того чтобы достичь такой направленности волокнистых жгутов, во время процесса изготовления трехточечного рычага подвески срединная структура имеет по меньшей мере одно вспомогательное средство намотки и/или согнутое и плоское формообразование в центральной опорной области, так что волокнистые жгуты могут целенаправленно отклоняться и не соскальзывать. Например, срединная структура может иметь в центральной опорной области три или более поверхностей, которые перпендикулярны плоскости, которая определяется опорными осями опорных гнезд элементов ввода нагрузки и центрального элемента ввода нагрузки. Эти поверхности имеют по некоторому углу относительно друг друга. Например, одна или несколько из этих поверхностей могут быть расположены параллельно опорной оси опорного гнезда элемента ввода нагрузки. При намотке несущей обмотки во время процесса изготовления волокнистые жгуты расположены перпендикулярно той поверхности с которой они контактируют.
Предпочтительным в таком расположении волокнистых жгутов несущей обмотки является то, что за счет этого создается сообразный нагрузке слоистый материал и волокнистые жгуты покрывают первичные пути нагрузки.
Согласно другой форме выполнения элементы ввода нагрузки и центральный элемент ввода нагрузки имеют одинаковую ориентацию. Это означает, что опорные оси опорных гнезд элементов ввода нагрузки и центрального элемента ввода нагрузки расположены относительно друг друга таким образом, что они находятся в одной плоскости. Опорная ось опорного гнезда центрального элемента ввода нагрузки не перпендикулярна плоскости, которая определяется опорными осями опорных гнезд элементов ввода нагрузки.
Согласно другой форме выполнения срединный элемент выполнен из вспененного полимерного материала. Этот вспененный полимерный материал может быть, например, вспененным полиуретаном, полипропиленом, поликарбонатом или другим подходящим полимером. При этом предпочтительным является то, что этот вспененный полимерный материал имеет малую массу. За счет этого весь трехточечный рычаг подвески имеет малую массу. В дополнение к этому, этот вспененный полимерный материал можно простым образом производить и перерабатывать.
Согласно другой форме выполнения срединный элемент выполнен из вспененного металлического материала. Этот вспененный металлический материал может быть, например, вспененным алюминием, металлическим сплавом на основе висмута или другим подходящим металлическим материалом. При этом предпочтительным является то, что этот вспененный металлический материал имеет малую массу. За счет этого весь трехточечный рычаг подвески имеет малую массу.
Согласно другой форме выполнения срединный элемент выполнен свободным от материала. Это означает, что трехточечный рычаг подвески выполнен полым. Это достигается во время процесса изготовления посредством того, что применяется растворимая срединная структура, которая в частичной области окружается стабилизирующим слоем и несущей обмоткой. После отверждения несущей обмотки и в определенных случаях стабилизирующего слоя она растворяется, так что в трехточечном рычаге подвески не остается материала срединной структуры. Может быть использована, например, растворимая срединная структура из вспененного металлического материала, например из вспененного металлического сплава на основе висмута, или растворимая срединная структура на соляной основе.
При этом преимуществом является то, что за счет свободного от материала срединного элемента трехточечный рычаг подвески имеет очень малую массу по сравнению с обычным трехточечным рычагом подвески из металлического материала. Несмотря на это, этот трехточечный рычаг подвески имеет сравнимую жесткость.
В способе изготовления трехточечного рычага подвески, который уже был описан в предшествующем описании, подготавливают срединную структуру. Эта срединная структура образует базовую форму трехточечного рычага подвески. Каждый элемент ввода нагрузки располагают в опорной области и интегрируют в срединную структуру. Например, элементы ввода нагрузки могут соединяться со срединной структурой с геометрическим замыканием, например насаживаться на срединную структуру или вставляться в нее, и/или соединяться со срединной структурой сплошным соединением. Центральный элемент ввода нагрузки располагают в центральной опорной области и интегрируют в срединную структуру. Центральный элемент ввода нагрузки может соединяться со срединной структурой с геометрическим замыканием и/или сплошным соединением. Например, срединная структура может иметь отверстие, в которое вставляют центральный элемент ввода нагрузки или с которым склеивают центральный элемент ввода нагрузки.
Стабилизирующий слой соединяют со срединной структурой, так что он в частичной области окружает срединную структуру, причем это соединение осуществляют посредством склеивания. То есть, стабилизирующий слой соединяют со срединной структурой сплошным соединением. Несущую обмотку наматывают вокруг срединной структуры, стабилизирующего слоя, элементов ввода нагрузки и центрального элемента ввода нагрузки, причем за счет этого стабилизирующий слой фиксируют в его положении, и причем несущую обмотку направляют таким образом, что волокнистые жгуты несущей обмотки в области кронштейнов проходят параллельно и вытянуто вдоль соответствующего кронштейна.
Намотку несущей обмотки осуществляют, например, посредством способа трехмерной намотки. Волокнистые жгуты несущей обмотки наматывают вокруг центрального элемента ввода нагрузки, вокруг элементов ввода нагрузки, вокруг стабилизирующего слоя и вокруг срединной структуры и функционально соединяют с ними. За счет намотки на покровных поверхностях трехточечного рычага подвески возникает плоская структура несущей обмотки. На боковой поверхности трехточечного рычага подвески волокнистые жгуты несущей обмотки расположены под углом относительно друг друга. После завершения намотки имеется несущая обмотка в виде частично толстостенного и в значительной мере сплошного композитного слоистого материала. В дополнение к этому, несущая обмотка фиксирует центральный элемент ввода нагрузки и оба элемента ввода нагрузки в их пространственных положениях. В завершение, осуществляют отверждение трехточечного рычага подвески.
Согласно одной форме выполнения стабилизирующий слой при соединении со срединной структурой присутствует в сыром состоянии. Это означает, что стабилизирующий слой присутствует в виде предварительно пропитанной волокнистой структуры, которая снабжена высоковязкой, клейкой матрицей. За счет этого, когда стабилизирующий слой соединяют со срединной структурой, между срединной структурой и стабилизирующим слоем создают сплошное клеевое соединение. После того как несущая обмотка была намотана вокруг срединной структуры, стабилизирующего слоя, элементов ввода нагрузки и центрального элемента ввода нагрузки, несущую обмотку и стабилизирующий слой подвергают вместе отверждению. За счет этого между стабилизирующим слоем и несущей обмоткой возникает сплошное соединение. После этого отверждения стабилизирующий слой с помощью несущей обмотки зафиксирован в его пространственном положении.
Согласно другой форме выполнения стабилизирующий слой при соединении со срединной структурой присутствует в отвержденном состоянии. То есть, стабилизирующий слой при соединении со срединной структурой уже присутствует в целевой геометрической форме и не должен подвергаться отверждению вместе с несущей обмоткой. После отверждения несущей обмотки стабилизирующий слой с помощью несущей обмотки зафиксирован в его пространственном положении.
Согласно другой форме выполнения несущую обмотку наматывают посредством способа трехмерной намотки. При этом или вращают срединную структуру, которая соединена со стабилизирующим слоем, элементами ввода нагрузки и центральным элементом ввода нагрузки, а волокнистые жгуты несущей обмотки подводят стационарно, или срединную структуру, которая соединена со стабилизирующим слоем, элементами ввода нагрузки и центральным элементом ввода нагрузки, удерживают стационарно, а волокнистые жгуты несущей обмотки наматывают вокруг нее. Для этого могут применяться, например, два манипуляционных робота.
Согласно другой форме выполнения срединная структура имеет вспомогательные средства намотки, так что во время процесса намотки волокнистые жгуты несущей обмотки целенаправленно отклоняются через предопределенные расстояния. Эти вспомогательные средства намотки могут быть, например, поверхностями, которые имеют определенный угол относительно друг друга. Вспомогательные средства намотки могут быть, например, также выступами, поднутрениями или выемками.
Согласно другой форме выполнения срединная структура выполнена таким образом, что после отверждения трехточечного рычага подвески она остается в трехточечном рычаге подвески, так что срединная структура образует срединный элемент трехточечного рычага подвески. В этом случае срединную структуру образуют из постоянного, то есть нерастворимого, вспененного полимерного материала или из постоянного, то есть нерастворимого, вспененного металлического материала. Вспененный полимерный материал может быть, например, вспененным полиуретаном, полипропиленом, поликарбонатом или другим подходящим полимером. Вспененный металлический материал может быть, например, вспененным алюминием, металлическим сплавом на основе висмута или другим подходящим металлическим материалом.
Согласно другой форме выполнения срединная структура выполнена растворимой, и после отверждения трехточечного рычага подвески ее удаляют из трехточечного рычага подвески посредством растворения, так что образуется свободный от материала срединный элемент. Например, может быть срединная структура из вспененного металлического материала, например из вспененного металлического сплава на основе висмута, или растворимая срединная структура на соляной основе. Растворение срединной структуры может осуществляться, например, посредством промывки текучей средой. После растворения срединной структуры несущая обмотка, стабилизирующий слой, элементы ввода нагрузки и центральный элемент ввода нагрузки остаются в их пространственном положении.
С помощью разъясненных далее фигур подробнее описываются различные примеры выполнения и детали изобретения. Показано на:
Фиг. 1 - схематическое изображение срединной структуры, центрального элемента ввода нагрузки и двух элементов ввода нагрузки трехточечного рычага подвески по одному примеру выполнения, Фиг.2 - схематическое детальное изображение увеличенной области А на фиг. 1, Фиг. 3 - схематическое изображение изготовленного трехточечного рычага подвески по примеру выполнения на фиг. 1 и фиг. 2, Фиг. 4 - схематическое изображение трехточечного рычага подвески по другому примеру выполнения, Фиг. 5 - схематическое детальное изображение увеличенной области В на фиг. 4.
На фиг. 1 показано схематическое изображение срединной структуры 10, стабилизирующего слоя 7, центрального элемента 6 ввода нагрузки и двух элементов 5 ввода нагрузки трехточечного рычага 1 подвески согласно одному примеру выполнения. В показанном здесь изображении трехточечный рычаг 1 подвески изготовлен еще не полностью, а пока находится в процессе изготовления.
Срединная структура 10 образует базовую форму трехточечного рычага 1 подвески. Срединная структура 10, как и трехточечный рычаг 1 подвески, имеет центральную опорную область 3 и два кронштейна 2. Каждый кронштейн 2 имеет опорную область 4. Первый кронштейн 2 имеет первую опорную область 4. Второй кронштейн 2 имеет вторую опорную область 4. Каждый кронштейн 2 соединен с центральной опорной областью 3. Каждая опорная область 4 ограничивает свой соответствующий кронштейн 2 в направлении расположенной напротив центральной опорной области 3 стороны. Трехточечный рычаг 1 подвески выполнен симметрично относительно центральной плоскости, из которой здесь изображена только центральная ось 12. Трехточечный рычаг 1 подвески имеет две покровные поверхности и боковую поверхность. Срединная структура 10 выполнена из вспененного полимерного материала.
В каждой опорной области 4 расположен элемент 5 ввода нагрузки. Эти элементы 5 ввода нагрузки выполнены единообразно относительно друг друга. Каждый элемент 5 ввода нагрузки имеет опорное гнездо 14, которое, если трехточечный рычаг 1 подвески используется в транспортном средстве, пригодно для того, чтобы размещать опору. Каждое опорное гнездо 14 имеет круглое поперечное сечение. В дополнение к этому, каждое опорное гнездо 14 имеет опорную ось 11. Опорные оси 11 обоих элементов 5 ввода нагрузки расположены в одной и той же плоскости. Эта плоскость перпендикулярна центральной плоскости, в которой расположена центральная ось 12. Элементы 5 ввода нагрузки функционально соединены со срединной структурой 10 и интегрированы в нее.
В центральной опорной области 3 расположен центральный элемент 6 ввода нагрузки. Для этого срединная структура 10 имеет отверстие. Центральный элемент 6 ввода нагрузки функционально соединен со срединной структурой 10 и интегрирован в нее. Центральный элемент 6 ввода нагрузки имеет опорное гнездо 14, которое имеет круглое поперечное сечение. В дополнение к этому, опорное гнездо 14 имеет опорную ось 11. Эта опорная ось 11 опорного гнезда 14 центрального элемента 6 ввода нагрузки расположена в той же плоскости, что и опорные оси 11 опорных гнезд 14 элементов 5 ввода нагрузки. Поэтому элементы 5 ввода нагрузки и центральный элемент 6 ввода нагрузки имеют одну и ту же ориентацию. Элементы 5 ввода нагрузки и центральный элемент 6 ввода нагрузки выполнены из одного и того же материала, например из ВПК или из металлического материала.
Стабилизирующий слой 7 состоит из трех частей и выполнен в виде слоистого материала. Первая часть стабилизирующего слоя 7 простирается от первой опорной области 4 вдоль первого кронштейна 2 к центральной опорной области 3. Вторая часть стабилизирующего слоя 7 простирается от второй опорной области 4 вдоль второго кронштейна 2 к центральной опорной области 3. Третья часть стабилизирующего слоя 7 простирается от первой опорной области 4 вдоль первого кронштейна 2 через центральную опорную область 3 вдоль второго кронштейна 2 ко второй опорной области 4. То есть, первая и вторая части стабилизирующего слоя 7 образуют внешнюю боковую поверхность трехточечного рычага 1 подвески. То есть, третья часть стабилизирующего слоя 7 образует внутреннюю боковую поверхность трехточечного рычага 1 подвески. Стабилизирующий слой 7 имеет однонаправленное направление волокон, что подробнее изображено на фиг. 2 с помощью увеличенной области А.
Стабилизирующий слой 7 соединен со срединной структурой 10 с помощью клеевого соединения. В дополнение к этому, стабилизирующий слой 7 с помощью клеевого соединения по большой поверхности (плоско) соединен с обоими элементами 5 ввода нагрузки. Кроме того, стабилизирующий слой 7 с помощью клеевого соединения по большой поверхности (плоско) соединен с центральным элементом 6 ввода нагрузки. Таким образом, стабилизирующий слой 7 окружает срединную структуру 10 в частичной области.
В центральной опорной области 3 срединная структура 10 имеет на своей, удаленной от опорных областей 4 стороне три поверхности. Эти поверхности перпендикулярны плоскости, которая определяется опорными осями 11 элементов 5 ввода нагрузки и центрального элемента 6 ввода нагрузки. Эти поверхности представляют собой вспомогательные средства намотки. Первая из этих поверхностей параллельна опорной оси 11 опорного гнезда 14 первого элемента 5 ввода нагрузки. Вторая из этих поверхностей параллельна опорной оси 11 опорного гнезда 14 второго элемента 5 ввода нагрузки. Третья из этих поверхностей параллельна опорной оси 11 опорного гнезда 14 центрального элемента 6 ввода нагрузки. То есть, эти три поверхности имеют угол относительно друг друга. В дальнейшем процессе изготовления за счет такого расположения этих поверхностей относительно друг друга волокнистые жгуты несущей обмотки могут целенаправленно направляться и отклоняться. Подробнее это изображено на фиг. 3.
На фиг. 2 показано схематическое детальное изображение увеличенной области А на фиг. 1. Здесь можно четко выявить, что направление 13 волокон стабилизирующего слоя 7 является однонаправленным. В дополнение к этому, направление 13 волокон проходит вдоль продольной протяженности кронштейна 2 от опорной области 4 к центральной опорной области 3. За счет однонаправленного направления 13 волокон стабилизирующий слой 7, если трехточечный рычаг 1 подвески используется в транспортном средстве, в особенной мере пригоден для того, чтобы воспринимать возникающие во время режима движения поперечные нагрузки и продольные нагрузки.
На фиг. 3 показано схематическое изображение изготовленного трехточечного рычага 1 подвески по примеру выполнения на фиг. 1 и фиг. 2. Здесь изображен трехточечный рычаг 1 подвески после отверждения несущей обмотки 9. При этом из соображений наглядности несущая обмотка 9 изображена не полностью и очень упрощенно. Так как срединная структура 10 на фиг. 1 и фиг. 2 является постоянной срединной структурой 10 и не является растворимой, то после отверждения она образует срединный элемент 8. То есть, срединный элемент 8 выполнен из того же самого материала, что и срединная структура на фиг. 1 и фиг. 2.
Несущая обмотка 9 выполнена из ВПК. Можно четко выявить, что несущая обмотка 9 окружает срединный элемент 8, стабилизирующий слой 7, элементы 5 ввода нагрузки и центральный элемент 6 ввода нагрузки в частичной области. То есть, несущая обмотка 9 намотана вокруг стабилизирующего слоя 7, вокруг элементов 5 ввода нагрузки и вокруг центрального элемента 6 ввода нагрузки. Несущая обмотка 9 дополнительно фиксирует стабилизирующий слой 7 в его положении. Изображенный здесь волокнистый жгут несущей обмотки 9 проходит на каждом кронштейне 2 параллельно этому кронштейну 2 и вытянуто вдоль него. Разумеется, множество волокнистых жгутов несущей обмотки 9 проходит на каждом кронштейне 2 параллельно этому кронштейну 2 и вытянуто вдоль него. Это является возможным благодаря формовке центральной опорной области 3 посредством трех поверхностей, что уже было показано на фиг. 1. Эти три поверхности представляют собой вспомогательные средства намотки. Волокнистые жгуты несущей обмотки 9 ориентированы в направлении нагрузки. За счет стабилизирующего слоя 7 и несущей обмотки 9, которые на кронштейнах 2 трехточечного рычага 1 подвески соединены друг с другом, трехточечный рычаг 1 подвески имеет большой момент инерции площадей, так что возникающие на кронштейнах 2 напряжения изгиба снижаются.
Если трехточечный рычаг 1 подвески используется в транспортном средстве, то на опору, которая соединена с элементами 5 ввода нагрузки, действуют нагрузки. На опору, которая соединена с центральным элементом 6 ввода нагрузки, действуют нагрузки. Вследствие этого в трехточечном рычаге 1 подвески возникают напряженности растяжения и сжатия, а также напряжения изгиба. Напряженности растяжения и сжатия воспринимаются с помощью стабилизирующего слоя 7 и с помощью несущей обмотки 9. Предпочтительным в изображенном трехточечном рычаге 1 подвески является то, что он обладает высоким потенциалом использования в облегченных конструкциях, так как его масса заметно меньше, чем масса обычного трехточечного рычага подвески из металлического материала.
На фиг. 4 показано схематическое изображение трехточечного рычага 1 подвески по другому примеру выполнения. Трехточечный рычаг 1 подвески изображен в виде сверху. Этот трехточечный рычаг 1 подвески имеет те же самые конструктивные элементы, что и трехточечный рычаг подвески из фиг. 1-3, а именно: срединный элемент 8, два элемента 5 ввода нагрузки, центральный элемент 6 ввода нагрузки, состоящий из трех частей стабилизирующий слой 7 и несущую обмотку 9. Трехточечный рычаг 1 подвески имеет две опорные области 4, центральную опорную область 3 и два кронштейна 2. Стабилизирующий слой 7 образован в виде слоистого материала. Расположение, форма и соединения этих конструктивных элементов друг с другом такие же самые, как на фиг. 1-3. Тем не менее изображенный здесь срединный элемент 8 и изображенная здесь несущая обмотка 9 выполнены иначе, что еще раз отчетливее изображено в увеличенной области В на фиг. 5.
Срединный элемент 8 образует базовую форму трехточечного рычага 1 подвески. Первый кронштейн 2 имеет первую опорную область 4. Второй кронштейн 2 имеет вторую опорную область 4. Каждый кронштейн 2 соединен с центральной опорной областью 3. Каждая опорная область 4 ограничивает свой соответствующий кронштейн 2 в направлении расположенной напротив центральной опорной области 3 стороны. Трехточечный рычаг 1 подвески выполнен симметрично относительно центральной плоскости, из которой здесь изображена только центральная ось 12. Трехточечный рычаг 1 подвески имеет две покровные поверхности и боковую поверхность. Срединный элемент 8 выполнен из вспененного полимерного материала. Соединение срединного элемента 8 с элементами 5 ввода нагрузки и с центральным элементом 6 ввода нагрузки, а также со стабилизирующим слоем 7 является таким же, как изображено на фиг. 1-3.
В центральной опорной области 3 срединный элемент 8 имеет на своей, удаленной от опорных областей 4 стороне три поверхности. Эти поверхности представляют собой вспомогательные средства намотки. Эти поверхности перпендикулярны плоскости, которая определяется опорными осями 11 элементов 5 ввода нагрузки и центрального элемента 6 ввода нагрузки. Первая из этих поверхностей параллельна опорной оси 11 опорного гнезда 14 первого элемента 5 ввода нагрузки. Вторая из этих поверхностей параллельна опорной оси 11 опорного гнезда 14 второго элемента 5 ввода нагрузки. Третья из этих поверхностей параллельна опорной оси 11 опорного гнезда 14 центрального элемента 6 ввода нагрузки. Эта третья поверхность образована существенно меньшей, чем на фиг. 1 и фиг. 3. То есть, эти три поверхности имеют угол относительно друг друга. За счет такого расположения поверхностей относительно друг друга волокнистые жгуты несущей обмотки 9 целенаправленно направляются и отклоняются.
Несущая обмотка 9 выполнена из ВПК. Можно четко выявить, что несущая обмотка 9 окружает срединный элемент 8, стабилизирующий слой 7, элементы 5 ввода нагрузки и центральный элемент 6 ввода нагрузки в частичной области. То есть, несущая обмотка 9 намотана вокруг стабилизирующего слоя 7, вокруг элементов 5 ввода нагрузки и вокруг центрального элемента 6 ввода нагрузки. Несущая обмотка 9 дополнительно фиксирует стабилизирующий слой 7 в его положении. Изображенный здесь волокнистый жгут несущей обмотки 9 проходит на каждом кронштейне 2 параллельно этому кронштейну 2 и вытянуто вдоль него. Разумеется, множество волокнистых жгутов несущей обмотки 9 проходит на каждом кронштейне 2 параллельно этому кронштейну 2 и вытянуто вдоль него. Однако из соображений обзорности здесь изображен только один волокнистый жгут. Волокнистый жгут несущей обмотки 9 проходит перпендикулярно опорной оси 11 опорного гнезда 14 центрального элемента 6 ввода нагрузки и, следовательно, в центральной плоскости, из которой изображена только центральная ось 12. Это является возможным благодаря формовке центральной опорной области 3 посредством трех поверхностей. Волокнистые жгуты несущей обмотки 9 ориентированы в направлении нагрузки. За счет стабилизирующего слоя 7 и несущей обмотки 9, которые на кронштейнах 2 трехточечного рычага 1 подвески соединены друг с другом, трехточечный рычаг 1 подвески имеет большой момент инерции площадей, так что возникающие на кронштейнах 2 напряжения изгиба снижаются.
Изображенный здесь трехточечный рычаг 1 подвески имеет те же преимущества, которые уже были описаны во взаимосвязи с фиг. 3.
На фиг. 5 показано схематическое детальное изображение увеличенной области В на фиг. 4. Можно четко выявить, что три поверхности срединного элемента 8 служат для того, чтобы целенаправленно отклонять волокнистые жгуты несущей обмотки 9. Эти поверхности представляют собой вспомогательные средства намотки. Кроме того, изображен ход волокнистых жгутов несущей обмотки 9 относительно друг друга и относительно срединного элемента 8. Представлено очень упрощенное изображение трехточечного рычага 1 подвески. После окончательного изготовления трехточечного рычага 1 подвески несущая обмотка 9 является толстостенной и в значительной мере сплошной.
Изображенные здесь примеры выбраны лишь как образцы. Срединная структура может быть выполнена, например, растворимой, так что после отверждения трехточечного рычага подвески она удаляется из него посредство растворения и имеется свободный от материала срединный элемент.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 трехточечный рычаг подвески
2 кронштейн
3 центральная опорная область
4 опорная область
5 элемент ввода нагрузки
6 центральный элемент ввода нагрузки
7 стабилизирующий слой
8 срединный элемент
9 несущая обмотка
10 срединная структура
11 опорная ось
12 центральная ось
13 направление волокон
14 опорное гнездо
А увеличенная область
В увеличенная область.