ТРУБЧАТАЯ ПОПЕРЕЧНАЯ СТОЙКА ДЛЯ ЗАДНЕГО МОСТА АВТОМОБИЛЯ И СОДЕРЖАЩИЙ ЕЕ ЗАДНИЙ МОСТ
TUBULAR TRANSVERSES GIRDER FOR VEHICLE REAR AXLE AND REAR AXLE WITH SUCH GIRDER

Область применения изобретения
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к торсионной подвеске (к подвеске с торсионной балкой) автомобиля, а более конкретно имеет отношение к заднему мосту с балкой скручивания, имеющему поперечную стойку с комплексным контуром.
Предпосылки к созданию изобретения
Торсионные балки используют в конструкции автомобиля для крепления вместе двух задних колес с использованием продольных рычагов управления. Особым видом торсионной балки, которую часто используют в задних подвесках автомобилей с передним приводом, является балка скручивания. В подвесках с балкой скручивания обычно используют поперечную стойку, соединяющую продольные рычаги управления. Балка в основном может скручиваться, чтобы уменьшать влияние движения одного колеса на другое колесо. Поперечная стойка является достаточно жесткой для того, чтобы предотвращать изгиб, и достаточно гибкой для того, чтобы допускать скручивание. Указанные противоречивые требования (дихотомия) могут быть осуществлены за счет использования трубчатой заготовки, деформированной в элемент с трубчатыми концевыми секциями и промежуточной секцией U- или V-образной формы. Поперечное сечение образовано при помощи внутренней и внешней оболочек, соединенных при помощи изогнутого контура.
Несмотря на то, что подвески с балкой скручивания являются более дешевыми и более компактными, чем полностью независимые подвески, их технически не используют на практике по причине более короткого срока службы. Высокие нагрузки, приложенные к поперечной стойке, обычно вызывают ее преждевременное разрушение в промежуточных областях между концевыми секциями и переходной секцией. Использование выступов (выпуклостей) между концевыми секциями и переходной секцией позволяет в некоторой степени ослабить остроту этой проблемы, но не до достаточного уровня. Кроме того, указанные выступы создают дополнительные отходы (брак) за счет трещин, возникающих при операции формования, так как при изготовлении требуются малые радиусы.
Таким образом, желательно создать изделие, которое не имело бы указанных недостатков. Это, в свою очередь, позволило бы создать простой и прочный задний мост с балкой скручивания для автомобиля, имеющий повышенный срок службы.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается балка скручивания для задней подвески автомобиля с передним приводом, которая содержит трубчатую поперечную стойку. Трубчатая поперечная стойка соединяет два продольных рычага управления. Трубчатая поперечная стойка содержит пару трубчатых концевых секций, деформированную секцию скручивания и пару промежуточных секций между концевыми секциями и секцией скручивания. Деформированная секция скручивания поперечной стойки может иметь I-, L-, Т-, U-, V- или Х-образное поперечное сечение. Деформированный трубчатый элемент дополнительно может иметь внутреннюю и внешнюю оболочку. Внутренняя оболочка промежуточных секций может иметь рельефный контур и вогнутость, что позволяет повысить гибкость при кручении и повысить жесткость при изгибе поперечной стойки.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, предлагается поперечная стойка составного заднего моста, которая содержит пару трубчатых концевых секций. Двустенная секция скручивания расположена между трубчатыми концевыми секциями и имеет U-образное или V-образное поперечное сечение, так что она имеет внутреннюю и внешнюю оболочку. Пара промежуточных секций расположена между указанными концевыми секциями и указанной секцией скручивания, причем указанные промежуточные секции имеют внешнюю оболочку и внутреннюю оболочку, при этом указанная внешняя оболочка указанных промежуточных секций образует главным образом прямой переход от указанных трубчатых концевых секций к указанной секции скручивания, причем указанная внутренняя оболочка указанных промежуточных секций имеет переход от трубчатого поперечного сечения к указанному U-образному или V-образному поперечному сечению и имеет рельефный контур (в указанной внутренней оболочке). Рельефный контур образует вогнутость.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи. Следует иметь в виду, что приведенное далее описание дано только для примера и ни в коей мере не ограничивает объем патентных притязаний. Следует также иметь в виду, что на всех чертежах аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид в перспективе примерного заднего моста автомобиля, имеющего поперечную стойку, выполненную в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2 показан вид в перспективе одного конца поперечной стойки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.3а и 3b показаны соответственно вид сверху и разрез по линии 3b-3b одного конца поперечной стойки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.4 показан разрез поперечной стойки по линии 4-4, показанной на фиг.3.
На фиг.5 показан разрез поперечной стойки по линии 5-5, показанной на фиг.3.
На фиг.6 показан разрез поперечной стойки по линии 6-6, показанной на фиг.3.
На фиг.7 показан разрез поперечной стойки по линии 7-7, показанной на фиг.3.
На фиг.8 показан разрез поперечной стойки по линии 8-8, показанной на фиг.3.
На фиг.9 показан разрез поперечной стойки по линии 9-9, показанной на фиг.3.
Подробное описание изобретения
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.1, на которой показан вид в перспективе примерного заднего моста 10 автомобиля. Задний мост 10 автомобиля содержит пару продольных рычагов 12 управления; пару амортизаторов 14, которые обычно называют блоками «спираль поверх масла» (coil-over-oil); и поперечную стойку 16 для соединения рычагов 12 управления. Несмотря на то, что на фиг.1 показаны амортизаторы 14 типа 'coil-over-oil', следует иметь в виду, что настоящее изобретение применимо также и к мостам, которые имеют отдельные пружины и амортизаторы, или торсионы, идущие через шасси и прикрепленные к переднему концу рычагов 12 управления.
Поперечная стойка 16, показанная на фиг.1, может быть изготовлена из трубчатого материала, деформированного при помощи процесса гибки. Изогнутая конструкция позволяет мосту слегка скручиваться, за счет чего движение одного колеса может частично поглощаться за счет скручивания поперечной стойки 16.
Кроме того, поперечная стойка 16 может иметь пару трубчатых концевых секций 18, как это показано на фиг.4; деформированную секцию 20 скручивания, как это показано на фиг.9; и пару промежуточных секций 22 между концевыми секциями 18 и секцией 20 скручивания, как это показано на фиг.5-8. Деформированная секция 20 скручивания поперечной стойки 16 может иметь U-образное поперечное сечение, как это показано на фиг.9, или может иметь I-, L-, Т-, V- или Х-образное поперечное сечение (не показано).
За счет деформирования трубчатого элемента получают U-образную секцию 20 скручивания, имеющую внешнюю оболочку 24 и внутреннюю оболочку 26, как это показано на фиг.9. В то время как внешняя оболочка 24 во много сохраняет исходную полукруглую форму промежуточных секций 22, внутренняя оболочка 26 образует рельефный контур 28, который далее называют шпунтом (tongue, язык). Имеющийся в промежуточной секции 22 шпунт 28 повышает гибкость при скручивании и улучшает жесткость при изгибе поперечной стойки 16.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.3а и 3b, на которых показаны соответственно вид сверху и боковой разрез одного конца поперечной стойки 16, позволяющие лучше понять как устроен шпунт 28. Между сечениями 4-4 и 5-5 на фиг.3а, внутренняя оболочка 26 становится все более вогнутой в направлении продольной оси х и зацентрована относительно (вокруг) поперечной оси z (перпендикулярной к продольной оси и являющейся линией симметрии стойки 16), показанной на фиг.4. Вогнутая форма является очень крутой и имеет угол около 60-75 градусов относительно продольной оси, идущей по длине поперечной стойки 16, и быстро идет от концевых секций 18. Угол снижения изменяется, когда он находится точно над осевой линией (ось х) балки скручивания. Между сечениями 5-5 и 7-7 вогнутая форма сохраняется, но угол уклона становится намного меньшим и составляет ориентировочно 8-15 градусов от продольной оси. Сечения, показанные на фиг.6 и 7, характеризуются минимальным изменением глубины шпунта 28. Несмотря на то, что уклон снижается (уменьшается) между сечениями 7-7 и 8-8, внутренняя оболочка 26 теперь получает выпуклую форму, что более четко показано на фиг.3b. Уклон еще раз изменяется, когда он находится точно под осевой линией (ось х) балки скручивания. От сечения 8-8 до сечения 9-9, внутренняя оболочка 26 круто принимает вогнутую форму с углом ориентировочно 65-85 градусов, пока она не доходит до окончательной U-образной секции 20 скручивания, показанной на фиг.9. Кроме того, от сечения 5-5 до сечения 9-9, шпунт 28 может иметь углубление 30 глубиной около 3 мм, которое повышает жесткость поперечной стойки 16.
На фиг.3b и на фиг.6-8 для сравнения пунктиром показан пример поперечного сечения без шпунта 28. Внутренняя оболочка 26' промежуточной секции 22 образована за счет непрерывного вогнутого уклона в направлении продольной оси х и зацентрована относительно поперечной оси z, показанной на фиг.4, и идет до окончательной U-образной секции 20 скручивания, показанной на фиг.9.
Операция формовки поперечной стойки 16 сначала содержит операцию предварительной формовки с использованием первого верхнего штампа сплющивания, который деформирует цилиндрическую трубу в предварительно отформованную заготовку, имеющую верхний участок стенки, заглубленный в направлении нижнего участка стенки в промежуточной секции, при этом оправки введены в каждый конец трубы, чтобы исключить деформирование концов трубы. Затем производят операцию окончательной формовки с использованием второго верхнего штампа сплющивания. Как первый, так и второй верхние штампы сплющивания имеют зазор для образования контура при помощи оправки. Другими словами, контур 28 предварительно формуют в первой операции, а окончательно формуют во второй операции создания U-образной формы.
Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что он был приведен только в качестве примера и в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки формулы изобретения.