КОНСТРУКЦИЯ ОСИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, В ЧАСТНОСТИ АВТОМОБИЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
AXLE OF TRANSPORT FACILITY, PARTICULARLY, OF INDUSTRIAL-PURPOSE AUTOMOBILE

Изобретение относится к конструкции оси транспортного средства, в частности автомобиля промышленного назначения, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Использование цельных осей в сочетании с автомобилями промышленного назначения, как, например, с грузовыми автомобилями или автобусами, общеизвестно. Цельная ось соединяет колеса оси и обеспечивает постоянство схождения и развала колес. Особенно предпочтительна в этом смысле цельная ось со сдвоенными шинами или с очень широкими отдельными шинами, поскольку колебания нагрузки на колесо, вызываемые действием поперечных сил, при наличии подобных сдвоенных шин или подобных широких отдельных шин относительно невелики. Конкретно такие неуправляемые цельные оси со сдвоенными или широкими отдельными шинами, которые находят применение в тяжелых автомобилях промышленного назначения, конструируются и изготавливаются без развала. При этом без нагрузки правая и левая плоскости колес устанавливаются параллельно друг другу, как это в качестве примера схематически изображено на представляющей уровень техники фиг.1. В результате нагружения цельной оси и действия сил подрессоривания в колесах возникает момент, вследствие которого происходит упругая деформация балки моста жесткой оси и тем самым отрицательный развал сдвоенных шин, как это схематически изображено на фиг.2. Отсюда следует неблагоприятный характер качения колес, ведущий, в частности, при широких шинах или сдвоенных шинах к неравномерному износу шин с внутренней стороны колес или внутренних колес в случае сдвоенных шин, что снижает срок службы шин в целом. В дополнение к этому отрицательный развал создает переменную изгибающую нагрузку в области осевых приводных валов или съемных осей цельных осей, выполненных в качестве приводных осей. На фиг.3 лишь очень схематично на примере сдвоенных шин показан неравномерный износ шин между внутренним и наружным колесом сдвоенных шин.
Из DE 4102313 А1 уже известна подвеска колеса для автомобилей промышленного назначения со сдвоенными шинами, с помощью которой должна быть решена проблема сильных колебаний нагрузки на колеса в результате изменений развала относительно дорожного полотна. Конкретно для этого предусмотрено, чтобы подвеска колес имела дополнительную степень свободы, позволяющую стойке колеса поворачиваться в поперечной плоскости автомобиля, а именно вокруг оси вращения, проходящей в продольном направлении автомобиля. Эта ось вращения проходит примерно в продольной средней плоскости колеса и располагается примерно на уровне плоскости дорожного полотна. Стойка колеса установлена с возможностью поворота при кругообразных направляющих скольжения, образующих в центрах кривизны идеальные шарниры поворотного рычага, причем прямая, соединяющая идеальные шарниры поворотного рычага, представляет собой упомянутую ось вращения. Направляющие скольжения крепятся на раме автомобилей непосредственно или с помощью направляющих рычагов независимой подвески колеса, причем стойка колеса направляется вдоль направляющих скольжения с помощью центрирующих подшипников.
US 2349373 описывает конструкцию оси транспортного средства промышленного назначения, прицеп такого транспортного средства или тому подобное с цельной осью, которая в случае ненагруженного транспортного средства согласно фиг.2 имеет положительный угол развала. Чтобы обеспечить удержание предварительно установленного угла развала колес даже при более высокой или максимальной нагрузке, в US 2349373 предлагается снабдить балку цельной оси чашеобразной усиливающей структурой с усиливающим ребром, посредством которой должна исключаться деформация оси. Подобного рода конструкция обеспечивает то, что в случае почти всех возможных ситуаций нагружения образован по существу постоянно одинаковый положительный угол развала колес, который, однако, не удовлетворяет, в частности, требованиям к маневренности современных транспортных средств на пневматических шинах.
В связи с этим задача настоящего изобретения состоит в создании конструкции оси транспортного средства, в частности автомобиля промышленного назначения, с помощью которой наряду с более длительным сроком службы шин и тем самым с незначительным износом даже для заданных высоких ситуациях нагрузки транспортного средства предоставляется подходящее усилие бокового увода колес.
Эта задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения для этого являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно п.1 формулы изобретения предусмотрена конструкция оси транспортного средства, в частности автомобиля промышленного назначения, с неуправляемой цельной осью, причем неуправляемая цельная ось в не смонтированном на транспортном средстве и тем самым в полностью ненагруженном состоянии выполнена таким образом, что колеса транспортного средства расположены на неуправляемой цельной оси с определенным положительным углом развала колес. Такой предварительно установленный положительный угол развала колес называется в настоящем изобретении конструкционным развалом и лежит согласно одному особенно предпочтительному конкретному варианту выполнения в предпочтительном угловом диапазоне от более 0,0° до 1°, максимально предпочтительно в угловом диапазоне от более 0 до 0,5°.
С такой конструкцией оси согласно изобретению в нагруженном состоянии неуправляемой цельной оси может быть установлен определенный развал, например, такой, чтобы колеса транспортного средства при цельной оси, смонтированной на транспортном средстве цельной оси, а также в ненагруженном состоянии транспортного средства были по-прежнему расположены на транспортном средстве с положительным углом развала колес. В соответствии с изобретением такой угол развала колес, называемый в настоящем изобретении основным развалом, лежит в угловом диапазоне от более 0 до 0,5°, максимально предпочтительно в угловом диапазоне от более 0 до 0,3°. В дальнейшем с помощью такой конструкции оси согласно изобретению может быть, например, задано, чтобы при максимально допустимой нагрузке транспортного средства цельная ось упруго деформировалась так, чтобы колеса транспортного средства устанавливались под углом развала колес, измененным по сравнению с основным развалом в направлении отрицательных углов развала колес. Такой измененный угол развала колес называется в настоящем изобретении нагрузочным развалом. Значения углов этого нагрузочного развала согласно изобретению лежат в диапазоне от -0,3 до 0°.
С такой предварительной установкой положительного угла развала колес на неуправляемой цельной оси согласно изобретению можно просто добиться более длительного срока службы комплекта шин благодаря меньшему износу шин, поскольку положительный угол развала колеса в зависимости от типа транспортного средства и нагрузки может быть просто предварительно задан таким образом, чтобы при обычных нагрузках обеспечивалось, что колеса катились по покрытию проезжей части без развала или, соответственно, с легким положительным или с легким отрицательным развалом. В результате картина износа профиля шины получается значительно более однородной. Другое преимущество решения согласно изобретению усматривается в том, что в дальнейшем обеспечивается менее значительное сопротивление качению, что также ведет к уменьшению износа шин, а также к уменьшению расхода топлива.
Кроме того, еще одно существенное преимущество решения согласно изобретению можно усмотреть в том, что в сочетании с ведомыми неуправляемыми цельными осями по сравнению с показанным ранее уровнем техники существенно уменьшается переменная изгибающая нагрузка на приводные валы или, соответственно, на съемные оси.
Кроме того, эти преимущества согласно изобретению проявляются, в частности, в сочетании с комплектом шин, образованным широкими шинами или сдвоенными шинами. При этом, в частности, при таком комплекте шин происходят уменьшение и гомогенизация износа шин на колесах.
Согласно одному особенно предпочтительному конкретному варианту выполнения предусмотрено, чтобы неуправляемая цельная ось для получения положительного угла развала колес была выполнена с балкой моста с предварительным, в частности упругим, напряжением колес транспортного средства в ненагруженном состоянии цельной оси в состоянии конструкционного развала. В этой связи может быть, например, предусмотрено, чтобы балка моста неуправляемой цельной оси для получения положительного угла развала колеса формировалась, в частности выгибалась, таким образом, чтобы оси вращения противолежащих колес транспортного средства пересекались в определенной, в частности средней, области балки моста и образовывали между собой угол более 0°. В порядке альтернативы или дополнения места посадки подшипников колеса, расположенные со стороны цельной оси, могут выполняться таким образом, чтобы они имели наклон относительно горизонтали на соответствующий определенный угол развала колес.
Ниже изобретение более подробно поясняется со ссылкой на чертежи, на которых изображены:
фиг.1 - схематический вид неуправляемой цельной оси согласно уровню техники в ненагруженном состоянии,
фиг.2 - схематический вид неуправляемой цельной оси согласно уровню техники на фиг.1 в нагруженном состоянии, а также в режиме движения,
фиг.3 - схематический вид сдвоенных шин согласно уровню техники с неоднородным износом шин,
фиг.4 - схематический вид конструкции оси согласно изобретению в ненагруженном состоянии, и
фиг.5 - схематический вид конструкции оси согласно изобретению на фиг.4 в нагруженном состоянии.
На фиг.4 схематически изображена неуправляемая цельная ось 1 согласно изобретению, изготовленная таким образом, что лево- и правосторонние колеса 2, 3, образованные здесь соответствующими сдвоенными шинами, расположены на цельной оси 1 с положительным углом развала колес (ε>0).
Для получения этого положительного угла развала колес балка 4 моста цельной оси 1 здесь, например, выгнута, т.е. искривлена вверху относительно плоскости изображения таким образом, что оси 5, 6 вращения противолежащих колес 2, 3 транспортного средства пересекаются в средней области 7 балки моста и, соответственно, образуют между собой угол более 0°. Для этого в порядке альтернативы или дополнения, что, однако, не показано, может быть предусмотрено, чтобы места посадки подшипников колеса, расположенные со стороны цельной оси, были выполнены таким образом, чтобы они имели наклон относительно горизонтали соответственно заданному углу развала колес.
Если же транспортное средство и тем самым цельная ось 1 нагружены в соответствии с направленными вниз стрелками силы F, то цельная ось 1 согласно изобретению упруго деформируется таким образом, чтобы колеса транспортного средства были расположены под углом развала колес, уменьшенным относительно положительного угла развала колес на фиг.4, изображающей ненагруженное основное состояние, и измененным в направлении отрицательных углов развала колес. Только лишь для примера в изображении на фиг.5 выбран угол развала колес ε=0°.
Как в дальнейшем видно из схематического изображения на фиг.5, в этом случае колеса 2, 3 со сдвоенными шинами обкатываются по покрытию 8 проезжей части таким образом, что на обеих шинах колес транспортного средства со сдвоенными шинами устанавливается однородный износ, благодаря чему достигается увеличенный срок службы комплекта шин и меньший износ шин.