СИСТЕМА ПОДРЕССОРИВАНИЯ ДЛЯ ПОДВЕСОК КОЛЕС АВТОМОБИЛЕЙ
AUTOMOTIVE WHEEL SUSPENSION SPRING SYSTEM

Настоящее изобретение относится к системе подрессоривания для подвесок колес автомобилей согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Такая система подрессоривания известна, например, из DE 102009005889 А1. Система подрессоривания имеет приводимую в действие исполнительным органом торсионную рессору, которая простирается в поперечном направлении автомобиля примерно до поперечного центра автомобиля и со стороны колес воздействует на приводной рычаг, который, в свою очередь, шарнирно присоединен на направляющем элементе подвески колеса. В DE 102009005889 А1 торсионная рессора выполнена составной, а также с вложенной компоновкой, при которой предусмотрены два радиально внешних полых стержня, а также один радиально внутренний сплошной стержень из рессорной стали, которые передающим силу образом соединены друг с другом, например, посредством клинового зубчатого зацепления.
В известной из DE 102009005889 А1 системе с торсионной рессорой работа рессоры поглощается или же отдается в попеременном движении колеса при прогибе и обратном ходе рессоры. В то же время является возможным посредством исполнительного органа накладывать моменты, то есть по необходимости натягивать или ослаблять торсионные рессоры. За счет наличия рессоры в качестве основной рессоры с помощью регулятора скручивания усилия управления для изменения нагрузки на колеса должны регулироваться лишь частично. Постоянно происходит наложение сил натяжения из основной рессоры и торсионной рессоры, а именно, в зависимости от того, как этого требует ситуация движения, и как это задает управление. На выходе системы с торсионной рессорой находится коромысло, к концу которого шарнирно присоединена связь. Эта связь соединяет коромысло с трапециевидным рычагом подвески, который соединен с колесом автомобиля. Таким образом, созданные в регуляторе скручивания вращающие моменты по цепи нагрузки двигатель/редуктор/торсионная рессора/коромысло/связь/трапециевидный рычаг подвески/колесо автомобиля в конечном итоге могут быть перенесены на колесо автомобиля в качестве линейных усилий управления.
В описанной выше системе с торсионной рессорой регуляторы скручивания в каждом случае смонтированы сбоку на поперечине вспомогательной рамы. Для создания установочного движения на колесе автомобиля с помощью электродвигателя создается вращающий момент, с помощью которого система с торсионной рессорой смещается. В результате этого в зависимости от ситуации движения получаются различные случаи нагрузки, которые приводят к различным нагрузкам на поперечину вспомогательной рамы на изгиб и кручение. Возникающие из этого пространственные трехосные состояния напряжения делают необходимым то, что поперечина вспомогательной рамы при применении такой активной системы подрессоривания должна быть усилена. Однако такое усиление вспомогательной рамы является проблематичным в связи со стесненными условиями конструктивного пространства.
Из JP 2008302731 А известна подвеска колеса, которая имеет активную систему с торсионной рессорой. Система с торсионной рессорой имеет левосторонний и правосторонний регуляторы скручивания. Оба регулятора скручивания соединены друг с другом посредством среднего соединительного элемента. В свою очередь, соединительный элемент присоединен к листовой рессоре со стороны автомобиля.
Задача изобретения состоит в том, чтобы создать систему подрессоривания для подвесок колес на мосту автомобиля, в которой получающиеся при работе регулятора скручивания силы скручивания и изгиба могут технически безопасно поглощаться.
Эта задача решена посредством признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с отличительной частью пункта 1 формулы изобретения оба корпуса регуляторов скручивания системы подрессоривания соединены друг с другом посредством выполненной в виде полого цилиндра соединительной балки. Регуляторы скручивания расположены таким образом, что их трубчатые пружины вместе с радиально внутренними сплошными стержнями торсионных рессор, по меньшей мере частично, простираются в полый профиль выполненной в виде полого цилиндра соединительной балки.
С помощью соединительной балки дополнительно к поперечине вспомогательной рамы обеспечивается еще один силовой путь, за счет чего произведенные в процессе работы регулятора скручивания силы скручивания и изгиба больше вводятся не только лишь в один несущий элемент кузова автомобиля, то есть поперечину вспомогательной рамы, а, по меньшей мере частично, вводятся и в соединительную балку. Поэтому при применении активной системы с торсионной рессорой поперечина вспомогательной рамы не должна адаптироваться. Вместо этого поперечина вспомогательной рамы разгружается соединительной балкой, которая расположена между левым и правым регуляторами скручивания. Условия конструктивного пространства без проблем допускают такое расположение соединительной балки, так как между обоими корпусами регуляторов скручивания имеется достаточно места. Поэтому вложенная система с торсионной рессорой, как уже было упомянуто выше, по меньшей мере частично, вдается внутрь соединительной балки. Сама соединительная балка может быть выполнена с меньшими по сравнению с поперечиной вспомогательной рамы размерами. При этом является возможным выполнить поперечное сечение соединительной балки в соответствии с внешним диаметром обоих расположенных зеркально противоположно корпусов регуляторов скручивания. Поскольку получающийся в процессе работы регуляторов скручивания полярный момент сопротивления в связи с большим диаметром уже изначально является благоприятным, и толщина стенки соединительной балки могла бы быть выполнена соответственно тонкой, в результате чего получается значительное преимущество по весу. Это приводит к нейтральному в весовом отношении результату, если бы по сравнению с этим была привлечена соответственно усиленная поперечина вспомогательной рамы. Таким образом, основная идея изобретения состоит в разгрузке поперечины вспомогательной рамы за счет ввода получающихся рабочих сил/моментов в отдельную торсионную и работающую на изгиб балку. Изобретение является применимым как для передних, так и задних мостов.
Для безупречного ввода сил от обоих корпусов регуляторов скручивания соединительная балка может быть соединена с обоими корпусами регуляторов скручивания, предпочтительно посредством жесткого соединения деталей. Предпочтительно, соединительная балка может иметь боковые присоединительные фланцы, которые находятся в болтовом соединении с корпусами регуляторов скручивания. Кроме того, соединительная балка, предпочтительно в двухточечной привязке, может быть закреплена только лишь на обоих боковых внешних корпусах регуляторов скручивания, в то время как соединительная балка простирается между обоими корпусами регуляторов скручивания насквозь без дополнительной точки привязки, то есть без привязки.
Оба регулятора скручивания могут быть расположены в поперечном направлении автомобиля сбоку снаружи на поперечине вспомогательной рамы. При этом корпусы регуляторов скручивания, предпочтительно жестко, свинчены с поперечиной вспомогательной рамы.
В еще одной конструктивной форме поперечина вспомогательной рамы может иметь полый профиль, в котором, по меньшей мере частично, может быть расположена изложенная выше система регуляторов скручивания. При этом корпусы регуляторов скручивания, предпочтительно, могут быть смонтированы внутри полого профиля поперечины вспомогательной рамы. При этом является благоприятным, если соответствующие корпусы регуляторов скручивания закреплены на противолежащих стенках поперечины вспомогательной рамы. При этом торсионные рессоры системы регуляторов скручивания могут выступать через боковые отверстия в поперечине вспомогательной рамы и через приводные рычаги воздействовать на соответствующие направляющие элементы колеса.
Поясненные выше и/или изложенные в зависимых пунктах формулы благоприятные варианты и/или усовершенствования изобретения могут - кроме как, например, в случаях однозначной зависимости или несовместимых альтернатив - быть применены отдельно или же в любом сочетании друг с другом.
Далее изобретение и его благоприятные варианты и/или усовершенствования, а также их преимущества поясняются более детально на чертежах, на которых показано:
Фиг.1 - в общем схематическом виде сверху задний мост автомобиля,
Фиг.2 - задний мост в перспективном изображении,
Фиг.3 - в перспективном изображении задний мост автомобиля согласно второму примеру осуществления,
Фиг.4 - вид в разрезе через поперечину вспомогательной рамы при смонтированной системе регуляторов скручивания.
На фиг.1 показан нижний уровень левосторонней и правосторонней подвески колеса заднего моста для автомобиля, а именно, с соответственно нижним поперечным рычагом 12 подвески, который шарнирно подсоединен с одной стороны к показанной участками вспомогательной раме 14, а с другой стороны к обозначенной колесной опоре 15 для задних колес 16. Направляющий колесную опору 15 верхний поперечный рычаг подвески на фиг.1 не виден, а лишь в общем обозначен на фиг.2.
Показанные на фиг.1 подвески колес для левых и правых задних колес 16 имеют соответственно амортизаторы 24 с отделенной от них рессорой, которая на фиг.1 и 2 не показана. Согласно фиг.1 вспомогательная рама 14 имеет по два боковых лонжерона 13, а также заднюю в продольном направлении х автомобиля поперечину 15, и закреплена непоказанным образом на кузове автомобиля. Как уже было пояснено выше, подвески для левых и правых задних колес выполнены соответственно зеркально симметрично относительно средней плоскости 17 автомобиля.
Как далее следует из фиг.1, в поперечном направлении у автомобиля сбоку снаружи к поперечине 15 вспомогательной рамы прикреплены соответственно имеющие одинаковую конструкцию регуляторы 19 скручивания. Каждый из регуляторов 19 скручивания 19 имеет в качестве исполнительного органа моторный/редукторный узел 23, который состоит из электродвигателя 25 и понижающего редуктора 27. Понижающий редуктор 27 и электродвигатель 25 согласно фиг.1 соответственно расположены в общем корпусе 28 регуляторов скручивания, который посредством обозначенных на фиг.2 болтовых соединений 29 закреплен на поперечине 15 вспомогательной рамы 14.
Согласно фиг.1 понижающий редуктор 27 передаточным образом соединен с трубчатой пружиной 29, которая направлена поперечно вовнутрь к средней плоскости 17 автомобиля. К внутреннему концу трубчатой пружины 29 с силовым замыканием примыкает сплошной стержень 31, который противоходным образом радиально внутри трубчатой пружины 29 направлен поперечно наружу и на своем внешнем конце посредством штекерного соединения соединен с силовым замыканием с еще одной трубчатой пружиной 33. Вторая трубчатая пружина 33 установлена с возможностью вращения в корпусе 28 регуляторов скручивания и является носителем в направлении поперечного рычага 12 подвески радиально выступающего вперед в направлении F движения приводного рычага 38, который через опорные участки 42 и примерно вертикально направленную соединительную тягу 40 шарнирно соединен с поперечным рычагом 12 подвески.
Первые и вторые трубчатые пружины 29, 33, а также простирающийся радиально внутри трубчатых пружин сплошной стержень 31 изготовлены из пружинной стали и в соответствии с эти являются скручиваемыми, и в целом образуют торсионную рессору, посредством которой через регуляторы 19 скручивания могут прилагаться регулировочные усилия на нижний поперечный рычаг 12 подвески. Кроме того, посредством обеих трубчатых пружин 29, 33 и проходящего в них сплошного стержня 31 получается вложенная система с торсионной рессорой, которая при малом конструктивном пространстве дает большую эффективную длину рессоры.
Как следует из фиг.1 и 2, оба корпуса 28 регуляторов скручивания выполнены примерно в виде полого цилиндра и являются литыми деталями, которые расположены в поперечном направлении у автомобиля коаксиально друг другу. Между обоими корпусами 28 регуляторов скручивания согласно фиг.1 и 2 расположена конструктивно жесткая соединительная балка 45. Соединительная балка 45 выполнена в виде полого цилиндра и имеет на обоих своих торцах соответственно соединительные фланцы 47, которые находятся в болтовом соединении 48 с корпусами 28 регуляторов скручивания.
Оба корпуса 28 регуляторов скручивания согласно фиг.2 на периферийной стороне снабжены соответственно двумя болтовыми бобышками (приливами) 49, посредством которых корпусы 28 соответственно свинчены с поперечиной 15 вспомогательной рамы. Болтовые бобышки 49 ориентированы в продольном направлении х автомобиля и расположены напротив друг друга на цилиндрической периферийной стенке соответствующего корпуса 28 регулятора скручивания.
Как следует из фиг.1, обе обращенные к центру автомобиля трубчатые пружины 29 простираются в полый профиль 30 соединительной балки 45. При этом соединительная балка 45, не считая торцевые точки 48 привязки на корпусах 28 регуляторов скручивания, установлена за поперечиной 15 вспомогательной рамы 15 на свободном расстоянии а.
С помощью соединительной балки 45 сформированные при работе регуляторов скручивания торсионные и/или изгибающие усилия могут быть, по меньшей мере частично, введены в соединительную балку 45. За счет этого при работе регуляторов скручивания может быть разгружена поперечина 15 вспомогательной рамы 14. При работе регуляторов скручивания получающиеся случаи нагрузки являются многообразными, что касается направления пути нагрузки через поперечину 15 вспомогательной рамы и через соединительную балку 45. В принципе, может быть проведено различие между односторонним и противосторонним подрессориванием.
При противостороннем подрессоривании без применения соединительной балки 45 согласно изобретению, при определенных условиях, относительно изгиба получалось бы S-образное биение поперечины 15 вспомогательной рамы и одновременно кручение поперечины 15 вспомогательной рамы, поскольку регулировочные усилия с левой, а также с правой стороны различны. Напротив, с помощью соединительной балки 45 согласно изобретению может быть оказано противодействие такой чрезмерной изгибающей нагрузке на поперечину 15 вспомогательной рамы.
В конечном итоге регуляторами скручивания постоянно оказываются желательные регулировочные усилия на конце приводных рычагов 38 на поперечные рычаги 12 подвески для того, чтобы колесо 16 автомобиля, по необходимости, активно подрессоривалось при упругом прогибе и обратном ходе рессоры. При этом возникающая нагрузка может происходить как от колеса 16 автомобиля, так и от регулятора 19 скручивания. В первом случае регулятор скручивания при упругом прогибе и обратном ходе рессоры должен действовать как контропора. Во втором случае регулятор скручивания 19 должен активно регулировать.
Так, при противостороннем подрессоривании с, например, почти одинаковыми, но противоположно направленными регулировочными усилиями слева и справа получается изгибающая нагрузка на поперечину 15 вспомогательной рамы, а также на соединительную балку 45, а именно, вызываемая регулировочными усилиями левого и правого регулятора 19 скручивания. При таком случае нагрузки торсионная нагрузка на соединительную балку 45, а также на поперечину вспомогательной рамы не равна нулю, а на основе противоположно направленных регулировочных усилий возникает значительный крутящий момент, который согласно изобретению воспринимается не только поперечиной 45 вспомогательной рамы, но и соединительной балкой 45.
В случае нагрузки «противостороннее подрессоривание» возникает торсионная нагрузка на поперечину 15 вспомогательной рамы, а также на соединительную балку 45 в связи с противоположно направленными регулировочными усилиями левого и правого регулятора скручивания 19. Силы имеют по одному плечу b силы (фиг.1) относительно поперечины 15 вспомогательной рамы. Это означает, что, наряду с изгибающей нагрузкой, поперечиной 15 вспомогательной рамы и соединительной балкой 45 еще дополнительно поглощается эта торсионная нагрузка.
На фиг.3 и 4 система регуляторов скручивания, состоящая из обоих регуляторов 19 скручивания, а также расположенной между ними соединительной балки 45, расположена не снаружи поперечины 15 вспомогательной рамы, а, напротив, внутри полого профиля 51 поперечины 15 вспомогательной рамы. Для этого поперечина 15 вспомогательной рамы со стороны дна выполнена открытой. Благодаря этому система регуляторов скручивания может быть вставлена в монтажном направлении М (фиг.3) снизу в полый профиль поперечины 15 вспомогательной рамы. Соответственно сбоку простирающиеся наружу трубчатые пружины 33 в монтажном положении через боковые отверстия 53 в поперечине 15 вспомогательной рамы направлены вбок наружу.
Как далее следует из фиг.4, корпусы 28 регуляторов скручивания посредством болтовых бобышек 49 смонтированы соответственно на противолежащих боковых стенках 54 поперечины 15 вспомогательной рамы внутри полого профиля. За счет этого в отношении жесткости соединения получается особо благоприятное присоединение с двух краев (повышение прочности), так как корпусы 28 регуляторов скручивания таким образом более не установлены навесу вне поперечины вспомогательной рамы.