АМОРТИЗАТОР КОЛЕСА МОТОЦИКЛА
MOTORCYCLE WHEEL DAMPER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к амортизатору колеса, в частности к амортизатору колеса мотоцикла, содержащему упругие элементы, имеющие рельефные части и элементы, выступающие в режиме изгиба.
Уровень техники
Амортизаторы используют в приводах заднего колеса мотоциклов для снижения шума, вибрации и жесткости, которые в ином случае были бы переданы водителю.
Из патента США № 6516912 В2 известен механизм для передачи мощности, на котором установлен ведомый фланец, при этом механизм для передачи мощности не создает шумы, вызываемые металлическим контактом. Ведомый фланец разделен на фланец со стороны двигателя и фланец со стороны колеса. Фланец со стороны двигателя может быть образован из стальной поковки, а фланец со стороны колеса может быть образован из алюминиевой поковки. Фланец со стороны двигателя установлен посредством шлицев в конечном зубчатом колесе, вращающемся заодно с коническим зубчатым колесом. Кроме того, во фланце со стороны колеса через равные интервалы выполнены отверстия, а блоки, имеющие выполненные в них резьбовые каналы, запрессованы в отверстия. Кроме того, фланец со стороны двигателя, фланец со стороны колеса и блоки соединены друг с другом болтами в виде единого целого.
Существует необходимость в амортизаторе колеса мотоцикла, содержащем упругие элементы, имеющие рельефные части и элементы, выступающие в режиме изгиба. Настоящее изобретение направлено на удовлетворение этой необходимости.
Раскрытие изобретения
Основной аспект настоящего изобретения заключается в создании амортизатора колеса мотоцикла, содержащего блоки в виде упругих элементов, имеющие рельефные части и элементы, выступающие в режиме изгиба.
Другие аспекты настоящего изобретения будут описаны ниже или станут очевидны из нижеследующего описания и приложенных чертежей.
Согласно настоящему изобретению предлагается амортизатор колеса мотоцикла, имеющий первый элемент в виде звездочки, содержащий первый выступающий элемент, второй элемент в виде ступицы, имеющий второй выступающий элемент, при этом, по меньшей мере, один первый выступающий элемент расположен между двумя вторыми выступающими элементами, посредством чего образуется приемная часть, по меньшей мере, один упругий амортизатор, имеющий первую часть и вторую часть, соединенные соединительным элементом, причем упругий амортизатор расположен в приемной части, при этом край каждой первой части и второй части имеет фаску, расположенную рядом либо с первым выступающим элементом, либо со вторым выступающим элементом, причем каждая первая часть и вторая часть имеют выступающий элемент, расположенный на внешней поверхности каждой первой части и второй части так, что сила сжатия, приложенная к первой части и второй части, вызывает режим изгиба в каждой первой части и второй части, при этом каждая первая часть и вторая часть имеют рельефную часть, расположенную на внешней поверхности каждой первой части и второй части так, что первая часть и вторая часть могут расширяться под действием силы сжатия.
Краткое описание чертежей
Приложенные чертежи, которые являются неотъемлемой частью настоящего описания, иллюстрируют предпочтительные варианты настоящего изобретения и вместе с описанием предназначены для пояснения принципов настоящего изобретения.
На Фиг. 1(а) и 1(b) представлено решение согласно известному уровню техники.
На Фиг. 2(а), 2(b) и 2(с) представлен комбинированный режим изгиба, при котором обеспечивают изгиб в трех точках в направлении (W) ширины и изгиб в двух точках в направлении (L) длины.
На Фиг. 3(а), 3(b) и 3(с) представлен простой режим изгиба в двух точках в направлении L длины.
На Фиг.4 представлен вид в перспективе узла упругих блоков.
На Фиг.5 представлен вид в перспективе амортизатора согласно настоящему изобретению.
На Фиг.6 представлен фрагмент узла амортизатора.
На Фиг.7 представлен альтернативный вариант осуществления изобретения.
На Фиг.8 представлен вид сбоку узла 10 амортизатора.
На Фиг.9 представлен вид сверху узла упругих блоков, показанного на Фиг.5.
На Фиг.10 представлен торцевой вид по линиям 10-10 на Фиг.9.
На Фиг.11 представлен вид с пространственным разнесением элементов амортизатора звездочки колеса.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Амортизатор заднего колеса мотоцикла согласно настоящему изобретению фильтрует или уменьшает крутильные колебания и крутильную ударную нагрузку во время работы мотоцикла и переключения передач. Полезный результат от использования амортизатора наилучшим образом проявляется во время динамических переходных процессов, а именно при переключении передаточных скоростей, например в случае включения понижающей передачи при высокой скорости, а также тяжелого запуска. В таких случаях ударную нагрузку (крутящий момент) можно поглотить амортизирующими блоками из мягкой резины. Однако затруднение, связанное с соответствующей конструкцией амортизатора, заключается в решении конкурирующих задач, а именно, связанных с низкой крутильной жесткостью и малым осевым усилием.
Поскольку резиновый эластомерный материал, по существу, несжимаем, низкая крутильная жесткость предполагает значительное осевое смещение в случае высокого момента от удара. При таком условии резиновый амортизатор будет сжат в тангенциальном направлении и будет деформироваться для расширения в других направлениях, то есть в радиальном и осевом направлениях. Расширение в осевом направлении будет оказывать негативное влияние на долговечность подшипника оси. Это происходит потому, что подшипник амортизатора выбирают главным образом так, чтобы он воспринимал нагрузку на ступицу, создаваемую натяжением ремня (тангенциальную нагрузку), в то время как предел действующей на него осевой силы относительно мал. Осевая нагрузка ориентирована параллельно оси колеса. Неправильная конструкция амортизатора обычно приводит к преждевременному выходу из строя подшипника оси вследствие чрезмерной осевой силы.
Другое требование заключается в надежности. В случае мягкого (имеющего низкий модуль упругости) резинового амортизатора деформация резины и напряжение будут значительными, что приводит к укороченному сроку службы. Например, в обычной конструкции амортизатора расположены установочные пальцы Р1 и Р2, находящиеся рядом друг с другом, что схематично показано на Фиг.1(а) и 1(b). При воздействии сжимающей нагрузки F осевое расширение блока АА приведет к режиму сжатия у пары пальцев Р1, Р2.
Принцип действия амортизатора согласно настоящему изобретению заключается в переключении осевой силы из режима сжатия в режим изгиба, поскольку усилие, создаваемое изгибающим моментом, значительно меньше, чем его величина, создаваемая сжатием.
На Фиг.2(а), 2(b) и 2(с) представлен комбинированный режим изгиба, при котором будет обеспечен изгиб в трех точках в направлении (W) ширины и изгиб в двух точках в направлении (L) длины. Эта конфигурация представляет собой наиболее эффективное средство для уменьшения осевого усилия, когда общий размер по длине L ограничен.
На Фиг.3(а), 3(b) и 3(с) представлен простой режим изгиба в двух точках в направлении L по длине. Хотя эта компоновка повышает устойчивость части резинового амортизатора, она требует несколько большего пространства в направлении по длине, чем при способе согласно Фиг.2(b), чтобы обеспечить более эффективный режим изгиба.
Если для создания режима изгиба использовать подход, который приведен в этом описании, то можно обеспечить уменьшение осевой силы, доходящее до 50%. На каждой из Фиг.2 и 3 осевое усилие действует вдоль оси А-А.
На Фиг.4 представлен вид в перспективе узла упругих блоков. Готовый амортизатор содержит множество узлов 10 блоков, выполненных из упругой резины, см. Фиг.8.
Первый блок 100 больше, чем второй бок 200, поскольку первый блок 100 предназначен для движения транспортного средства вперед. Второй блок предназначен для противоположного движения транспортного средства, например, в случаях включения понижающей передачи. Выступающий элемент 300 находится в зацеплении между первым и вторым блоками, см. Фиг.11.
Важный аспект амортизатора согласно настоящему изобретению заключается в том, как выступающие элементы входят в контакт с упругим элементом 10 под действием сжимающей нагрузки. Он является дополнением к описанным здесь режиму изгиба и рельефным частям. Недостаток известной конструкции заключается в том, что край выступающего элемента будет врезаться в упругий блок под действием сжимающей нагрузки, что в итоге приводит к трещине в блоках 100, 200. Чтобы этого избежать, применительно к амортизатору согласно настоящему изобретению проработаны три решения.
Во-первых, для предотвращения защемления нижних углов каждого блока 100, 200 использована фаска 175, 176, которая позволяет предотвратить контакт нижнего края с выступающим элементом 300 или с выступающим элементом 401, см. Фиг.11 и Фиг.4. Кроме того, обеспечено сочетание вогнутых углублений, находящихся рядом с соединительным элементом 150, и углублений в выступающем элементе, см. Фиг.5 и Фиг.6. Наконец, установлен соединительный элемент 150, который проходит поверх выступающего элемента, см. Фиг.6. Каждый из этих элементов может быть использован по отдельности или в комбинации.
На Фиг.5 представлен вид в перспективе амортизатора согласно настоящему изобретению. Амортизатор содержит множество упругих блоков, см. Фиг.11. На Фиг.5 представлен фрагмент, включающий в себя два блока. Показаны первый блок 100 и второй блок 200. Как было отмечено, первый блок 100 больше, чем второй блок 200, поскольку первый блок 100 предназначен для движения транспортного средства вперед. Второй блок 200 предназначен для восприятия нагрузки при противоположном движении транспортного средства, например, в случаях включения понижающей передачи. Металлический выступающий элемент 300 находится в зацеплении между первым и вторым блоками.
В верхней части каждого выступающего элемента 300 расположено углубление 301, предназначенное для формирования пониженного перехода. Между первым блоком 100 и вторым блоком 200 расположен соединительный элемент 150. Соединительный элемент 150 соединяет первый блок 100 со вторым блоком 200 посредством прохождения через углубление 301. Соединительный элемент 150 содержит такой же материал, как материал блока 100 и блока 200.
Композиции блоков 100 и 200 могут содержать соответствующие естественные или синтетические резины, включая приведенные ниже, или комбинацию двух или более из них.
1. Могут быть использованы традиционные диеновые эластомеры, например натуральный каучук, бутадиеновый каучук, бутадиенстирольный каучук, изобутиленизопреновый каучук, хлоропреновый каучук и бутадиенакрилонитрильный каучук. Как известно в этой области, их обычно вулканизируют посредством систем отверждения под действием тепла, содержащих серные или выполненные на основе серы ускорители отверждения. Однако резина, составленная из этих эластомеров, ограничена в отношении термостойкости и озоностойкости.
2. Либо могут быть использованы эластомеры, обладающие повышенными характеристиками, например двойной сополимер этилена с пропиленом, тройной этилен-пропиленовый каучук, гидрированный бутадиенакрилонитрильный каучук, этиленакриловый каучук, фтористые и силиконовые каучуки. Двойной сополимер этилена с пропиленом и тройной этилен-пропиленовый каучук, элементы из этилен-альфа-олефинового семейства эластомеров, являются предпочтительными для амортизаторов вибрации вследствие их высокой теплостойкости, легкости введения наполнителей и относительно низкой стоимости.
Эластомерные соединения также могут включать в себя упрочняющие добавки, например наполнители в виде сажи, антиокислители, внутренние смазочные вещества для снижения трения взаимодействия в соединении и вулканизаторы, каждые из которых известны в этой области. Вулканизаторы могут включать в себя ускорители отверждения на основе серы, перекиси или окислов металла.
На Фиг.6 представлен фрагмент узла амортизатора. Вогнутое углубление 201 расположено на внешней поверхности блока 200. Вогнутое углубление 203 расположено на внешней поверхности блока 200, по существу, напротив углубления 201. Вогнутое углубление 101 расположено на внешней поверхности блока 100, по существу, напротив вогнутого углубления 203.
Вогнутые углубления 101, 201, 203 проходят, по существу, перпендикулярно радиусу R, начинающемуся в центре кривизны С. Вогнутые углубления 101, 201, 203 обеспечивают средство, с помощью которого блок 200 может расширяться, когда он подвергнут сжимающей нагрузке, например во время переключения на понижающую передачу. Кроме того, пара вогнутых углублений 201, 203 на втором блоке 200 создает два отдельных пути прохождения нагрузки, что позволяет свести к минимуму усилие, передаваемое в среднем участке второго блока 200, посредством чего уменьшается деформация материала блока под действием сжимающей нагрузки.
Посредством сочетания углубления 301 с соединительным элементом 150 выступающий элемент 300 проходит за полную ширину площади контакта блока. Следовательно, защемление нижнего угла каждого блока 100 и 200, возникающее в амортизаторах согласно уровню техники, исключено.
Альтернативный вариант осуществления представлен на Фиг.7. Вместо использования углубления 301 на выступающем элементе 300 использован соединитель 151 между резиновыми блоками 100 и 200, который проходит вокруг выступающего элемента 300. В случае этого альтернативного варианта углубление 301, используемое в варианте осуществления, показанном на Фиг.5, отсутствует. Ширина W1 выступающего элемента 300 задана для предотвращения контакта выступающего элемента 300 со ступицей 400 колеса, вследствие чего остается достаточный зазор для предотвращения повреждения соединителя 151 или его защемления между звездочкой 600 и ступицей 400 колеса в течение работы, см. Фиг.11.
Вогнутые углубления 101, 203 также исключены. Размер W1 выступающего элемента 300 по ширине незначительно больше, чем ширина W2 первого блока 100, что препятствует защемлению блока 100 и блока 200 между металлическими пластинами, находящимися рядом с ними.
На Фиг.8 представлен вид сбоку узла 10 амортизатора, находящегося внутри приемной части 601, см. Фиг.11. В конструкции согласно настоящему изобретению также использован метод резервного объема. Рельефные части 40, расположенные на внешних поверхностях каждого блока 100 и 200, находятся в состоянии отсутствия сжимающей нагрузки или крутящего момента. Крутящий момент (t) представляет собой произведение силы F, действующей на ее плечо L. Сила F представляет собой тангенциальную нагрузку, передаваемую ремнем (B) транспортного средства, входящим в зацепление со звездочкой амортизатора, см. Фиг.11.
Под действием наибольшего крутящего момента каждая рельефная часть 40 будет «заполнена» материалом блоков 100, 200, когда каждый блок расширяется под действием сжатия. Конкретная форма каждой рельефной части может быть дополнительно усовершенствована на основании максимального крутящего момента и общей геометрии полости, созданной между колесом и звездочкой. Этот способ позволяет снизить крутильную жесткость амортизатора, делая амортизатор более эффективным и надежным.
На Фиг.9 представлен вид сверху узла амортизатора, показанного на Фиг.5 и Фиг.8. Рельефные части 50 расположены между блоками 100, 200 и сторонами приемной части 601, см. Фиг.11. Приемная часть 601 расположена в звездочке 600, см. Фиг.11.
Выступающие элементы 204 и 205 позволяют блоку 200 «отстоять» от боковых сторон отделения приемной части 601. Выступающие элементы 103 и 104 позволяют блоку 100 «отстоять» от боковых сторон отделения приемной части 601. Каждый из выступающих элементов 204, 205, 103, 104 и положение каждого из них обеспечивает возможность воздействия на каждый блок 100 и блок 200 изгибающего момента, как описано применительно к Фиг.2 и 3.
На Фиг.10 представлен торцевой вид по линиям 10-10 на Фиг.9. Рельефные части 60 имеют то же самое предназначение, что и рельефные части 40 и 50, а именно, обеспечивают расширение блоков 100, 200 за счет этих рельефных частей 40, 50, 60 под действием сжимающей нагрузки. Ввиду кривизны амортизатора в приемной части 601 на этом виде соединительный элемент 150 не показан.
На Фиг.11 представлен вид с пространственным разнесением элементов амортизатора звездочки колеса. Звездочка, используемая на конечной передаче мотоцикла, представляет собой звездочку 600, которая с обеспечением взаимодействия входит в зацепление со ступицей 400 колеса. Звездочка 600 содержит плоские металлические выступающие элементы 300, которые проходят в радиальном направлении от оси А-А вращения. Ступица 400 колеса содержит плоские металлические выступающие элементы 401, которые проходят в радиальном направлении от оси А-А.
Ступицу 400 крепят к колесу (не показано) посредством использования крепежных элементов 402. Крепежные элементы 402 представляют собой болты. Звездочка 600 входит в зацепление со ступицей 400 колеса только посредством зацепления каждого амортизатора 10 и выступающих элементов 300 и 401. Выступающие элементы 300 и выступающие элементы 401 поочередно входят во взаимное зацепление. Внутри звездочки 600 расположена приемная часть 601. Приемную часть 601 занимают блоки 100, 200.
Крутящий момент будет передан от звездочки 600 к ступице 400 колеса посредством сжатия амортизаторов 10, когда каждый амортизатор опирается на выступающие элементы 300 и выступающие элементы 401.
Ось 500 соединяют с поворотным кронштейном (не показан) рамы мотоцикла известным в этой области способом посредством использования крепежных гаек 501 и 502. Звездочка 600 вращается вокруг оси 500 на подшипнике 700. С несущей поверхностью 602 входит в зацепление зубчатый ремень В.
При работе крутящий момент будет передан от трансмиссии двигателя к звездочке 600 посредством ремня В. Ремень В прилагает к поверхности 602 звездочки тангенциальную силу. Тангенциальная сила сжимает блоки 100 через выступающие элементы 300. Блоки 100, в свою очередь, надавливают на выступающие элементы 401, которые приводят в движение ступицу 400 колеса. В режиме перехода на понижающую передачу крутящий момент будет передан от колеса к двигателю через блоки 200, что позволяет замедлить компрессию в двигателе.
Хотя выше была описана лишь одна форма настоящего изобретения, специалистам будет очевидно, что в конструкцию и в связи между элементами могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы объема и сущности настоящего изобретения.