СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЮЩЕГО ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ ПРИСОЕДИНЕНИЯ СОПРЯГАЕМОГО УЗЛА К ПОЛОМУ ВАЛУ
CONNECTING DEVICE FOR TORQUE TRANSMITTING ATTACHMENT OF MATING ASSEMBLY TO HOLLOW SHAFT

Изобретение относится к соединительному устройству для передающего вращающий момент присоединения сопрягаемого узла к полому валу согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Соединительные устройства указанного вначале типа используются для соединения всех типов передающих вращающий момент узлов с соответствующими валами или полыми валами. Например, но не исключительно, соединения данного типа применяются при монтаже передающих момент рычагов или же рычагов к торсионам или же к стабилизирующим устройствам. Приведенная лишь в качестве примера область применения находится в области демпфирующей толчки и колебания подвески кабин водителя транспортных средств, прежде всего грузовых автомобилей или схожих транспортных средств большой грузоподъемности, чтобы таким образом развязать кабину водителя от колебаний и движений шасси транспортного средства.
Поскольку в транспортных средствах большой грузоподъемности из-за высокой загрузки транспортного средства жесткость упругих элементов ходовой части неизбежно высока, то неровности проезжей части или также результирующие колебания и шумы от осей и трансмиссии в существенной степени через подвески осей передаются на шасси. Для того чтобы, исходя из требований эргономики и защиты труда, минимизировать постоянную передачу подобного типа толчков и вибраций на кабину водителя и, тем самым, на рабочее место водителя, разработаны подвески кабины водителя, в которых кабина водителя опирается на шасси транспортного средства с использованием собственной системы подвески.
Подобные системы подвески кабины водителя из-за намного меньшей массы кабины водителя по сравнению с массой транспортного средства могут быть выполнены с существенно меньшими жесткостями упругих элементов и более мягкими демпфирующими элементами, чем подвеска осей, из-за чего неровности проезжей части или же исходящие от привода осей транспортного средства колебания, благодаря подобным системам подвески кабины, можно значительно лучше изолировать или отграничивать от рабочего места водителя.
Подобные устройства подвески кабины водителя, прежде всего при повышенных требованиях к опоре поперечных сил или же к кинематике, например к подавлению продольных колебаний или поперечных колебаний автомобиля вокруг продольной оси, а также бокового увода, являются конструктивно затратными. Так, наряду с собственно упругими или же демпфирующими элементами, как и в подвеске осей транспортных средств, должны быть предусмотрены, прежде всего, стабилизаторы поперечных колебаний, с помощью которых можно ограничить нежелательные боковые колебания кабины водителя относительно шасси транспортного средства.
Для стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси, например, при движении на уклоне или на повороте, а также, например, в случае движения по односторонней неровности проезжей части, в устройствах подвески кабины водителя по состоянию техники используются стабилизаторы поперечных колебаний в форме торсионов или же в форме полых стабилизирующих валов, посредством чего хода левого и правого относительно направления движения упругого элемента подвески кабины водителя в определенной степени связаны друг с другом.
При этом для передачи сил, моментов и движений кабины водителя на стабилизатор поперечных колебаний, а также с целью ведения кабины водителя в продольном и поперечном направлении в общем случае на обоих аксиальных концах стабилизатора находятся передающие момент рычаги или плечи торсионов, каждый отдаленный от стабилизатора конец которых посредством опор соединен с кабиной водителя, в то время как близлежащий к концу стабилизатора конец данного передающего момент рычага соответственно соединен со стабилизатором поперечных колебаний. При этом либо сам стабилизатор является жестко закрепленной на шасси опорой передающего момент рычага, либо на близлежащем к стабилизатору конце передающего момент рычага расположено дополнительное место опоры, которое предназначено для подвижного соединения передающего момента рычага с шасси, а также для отвода возникающих при поперечных относительно продольной оси колебаниях сил реакции опоры в шасси.
Известные из уровня техники соединительные устройства, прежде всего между стабилизатором поперечных колебаний и относящимися к нему передающими момент рычагами, в течение всего срока службы подвергаются очень высоким нагрузкам. Прежде всего, это действует, если, например, из соображений экономии веса при одновременном повышении крутильной жесткости, торсионы или же стабилизирующие валы для стабилизатора поперечных колебаний выполняются в форме сравнительно тонкостенных торсионных труб или же полых валов.
Для передающего момент соединения подобных торсионных труб или полых валов с соответствующими сопрягаемыми узлами, такими как, например, передающими момент рычагами, из уровня техники известно, например, сваривание или спрессовывание передающих момент рычагов с торсионными трубами. В обоих случаях изготовленное подобным образом соединение между передающим момент рычагом и торсионной трубой представляет собой высоконагруженное потенциальное слабое место.
При сварном соединении передающего момент рычага и торсионной трубы это связано, прежде всего, с внесенной при сварке теплотой и связанными с этим изменениями структуры, а также с неизбежно возникающими в сварочном шве местными напряжениями. Чистые прессовые соединения между торсионной трубой и передающим момент рычагом хотя и допускают изготовление методом сравнительно щадящего холодного формования, но при возникающих высоких силах и моментах зачастую не достигают требуемого срока службы. Это действует и в том случае, если для полого вала, с целью повышения передаваемого вращающего момента, в области соединения с сопрягаемым узлом выбирается форма поперечного сечения, которая отличается от формы окружности.
Это связано с тем, что, прежде всего, при применяемых из-за соображений веса сравнительно тонкостенных торсионных трубах или полых валах стенка трубы в зоне ввода силы в торсионную трубу может передавать только ограниченные сжимающие и срезывающие усилия. По этой причине, например, прессовые посадки между полым валом и сопрягаемым узлом не могут быть выполнены с требуемой для передачи высоких вращающих моментов посадкой с гарантированным натягом. Поэтому превышение сравнительного небольших передаваемых удельных сил приводит либо к отделению стенки трубы в зоне посадки с гарантированным натягом передающего момента рычага, или же стенка трубы может вдавиться, что приведет к последующему выходу из строя поперечного сечения трубы.
Для преодоления данной проблематики в DE 102005056878 B4 предложено отказаться от сварного соединения полого вала с передающим момент рычагом, и обойти недостатки прессового соединения за счет того, что после изготовления прессового соединения полого вала и передающего рычаг момента вводят заглушку в зону прессового соединения, которая обеспечивает поддержку относительно тонкостенной трубы в этой зоне и, тем самым, обеспечивает длительную надежную передачу высоких вращающих моментов.
Несмотря на данное предложенное улучшение, известный из данной публикации способ соединения полого вала с сопряженным узлом ограничен определенными целями применения, или же, при определенных обстоятельствах, требует целого ряда дополнительных узлов или конструктивных элементов для реализации дополнительных функций, как они, прежде всего, но не исключительно, требуются в стабилизаторах поперечных колебаний для кабин водителя. К этим функциям или же к задачам принадлежат, прежде всего, обеспечение наличия мест шарнирного соединения или же точек опоры для расположенных на кабине водителя или же на шасси опорных кронштейнов или дополнительных конструктивных узлов, например, упругих/демпфирующих элементов для подвески кабины водителя.
Также область применения подобного типа соединительных устройств распространяется, например, на стабилизацию поперечных колебаний вокруг продольной оси и направляющие системы подвески осей автомобиля, прежде всего, осей коммерческих автомобилей. Для стабилизации поперечных колебаний вокруг продольной оси осей транспортного средства по состоянию техники главным образом применяются полнотелые, выгнутые из одного куска стабилизаторы поперечной устойчивости, которые, прежде всего, в тяжелых грузовых автомобилях имеют соответственно большую массу, и коэффициент использования материала которых относительно предусмотренной скручиваемости или же жесткости при кручении существенно неблагоприятен. При этом замена массивных стабилизаторов поперечной устойчивости на больше-объемные, сравнительно тонкостенные и, благодаря этому, более легкие полые валы до этого зачастую натыкалась на проблему техники соединения между подобными полыми валами и передающими вращающий момент сопрягаемыми узлами, например передающими момент рычагами. Также при стабилизаторах поперечной устойчивости подобного типа для осей транспортного средства также желательно наряду с функциями собственно стабилизации поперечных относительно продольной оси колебаний наделить их дополнительными функциями или же задачами направления подвески для того, чтобы таким способом получить конструктивно более простые, прочные и с малой массой подвески осей.
Исходя из этого, задачей предлагаемого изобретения является создание соединительного устройства для передающего вращающий момент соединения между полыми валами и сопрягаемыми с ними узлами, которое позволяет преодолеть названные недостатки. При этом соединительное устройство должно обеспечивать не вызывающую повреждений передачу высоких вращающих моментов между, прежде всего тонкостенными, полыми валами и соответствующими сопрягаемыми узлами при одновременно высокой безотказности. Кроме того, соединение между полым валом и сопряженным узлом при производстве и монтаже должно быть дешевым и технологичным, и с помощью соединительного устройства должна существовать возможность простым способом реализовать дополнительные конструктивные задачи, прежде всего функции опоры.
Эта задача решена посредством соединительного устройства для передающего вращающий момент присоединения к полому валу сопрягаемого узла (под узлом также понимается деталь), например передающего момент рычага или также ступицы, включающего в себя сквозную выемку, соответствующую по форме наружному поперечному сечению полого вала и предназначенную для крепления конца полого вала, при этом в полый вал в области его соединения с сопрягаемым узлом запрессована прессовая заглушка, которая по меньшей мере на отдельных участках образует прессовую посадку с внутренним поперечным сечением полого вала и которая в соответствии с изобретением выполнена в виде опорного крепления по меньшей мере для одной соотнесенной с полым валом опоры.
Тем самым, создается вибропрочное и способное выдерживать высокую нагрузку соединение между полым валом и сопрягаемым узлом, и относительно тонкостенные полые валы также могут быть соединены с соответствующими сопряженными узлами, например ступицами или передающими момент рычагами, без опасности отказа прессовой посадки и/или стенки трубы в зоне соединительного устройства под высокой нагрузкой соединительного устройства. Это связано с тем, что прессовые заглушки поддерживают стенку трубы полого вала в зоне соединительного устройства и прижимаются к внутренней поверхности выемки сопряженного узла так, что прижим по поверхности или же прессовая посадка возникает не только между прессовой заглушкой и стенкой трубы, но и между наружной поверхностью полого вала и внутренней поверхностью выемки сопряженного узла.
Как указано выше, предлагаемое в изобретении соединительное устройство отличается тем, что прессовая заглушка одновременно выполнена в виде опорного крепления для по меньшей мере одной соотнесенной с полым валом опоры. Это выгодно тем, что таким образом прессовая заглушка получает двойную функцию, так как реализуемые до сих пор конструктивно по отдельности функции, например опора полого вала, конструктивно могут быть объединены с соединительной функцией прессовой заглушки.
К преимуществам, которые вытекают из этого, также относятся, прежде всего, достижимая при этом экономия веса и конструктивное упрощение, отсутствие дополнительных соединений, преимущество особо компактной конструкции с меньшим количеством отдельных узлов, достижимые при этом улучшения при надежности, а также соответствующее снижение стоимости.
Так как по меньшей мере одно предназначенное для полого вала опорное крепление благодаря изобретению может быть выполнено монолитно с прессовой заглушкой, отсутствует необходимость размещения этой опоры, как в уровне техники, на подлежащем соединению с полым валом сопрягаемом узле, например на передающем момент рычаге стабилизатора поперечной устойчивости.
Однако это влечет за собой не только уже названные конструктивные упрощения и связанные с этим преимущества, но и позволяет дополнительные экономящие стоимость модификации передающего момент рычага. Так как благодаря изобретению требуемые до этого на передающем момент рычаге опорные шейки или же опорные крепления, например для подвески или же опоры стабилизатора, могут отсутствовать, то также снижаются действующие на передающий момент рычаг нагружающие силы, а также требования стабилизатора к передающему рычаг моменту. Поэтому, например, возможно, выполнить передающий момент рычаг не в виде кованой детали с улучшенными термообработкой свойствами, а в виде не улучшенной либо в виде дешевой литой детали и, тем самым, сэкономить дополнительные расходы.
В соответствии с изобретением полый вал плотно зажимается и фиксируется между двумя передающими силы и моменты элементами, а именно между сопряженным узлом снаружи и заглушкой-опорой внутри. При этом улучшается передача усилий и моментов между сопряженным узлом и заглушкой-опорой с обеспечением прочности и долговечности соединения.
Предпочтительно, при этом прессовая заглушка непосредственно образует опорный палец для опорной втулки по меньшей мере одной соотнесенной с полым валом опоры. Таким способом реализуется особо компактная и прочная опора.
Согласно особо предпочтительной форме выполнения изобретения на прессовой заглушке располагается или же может быть там расположена более чем одна опора. Таким образом также создается возможность конструктивно объединить в прессовой заглушке несколько дополнительных функций, благодаря чему можно сэкономить, прежде всего, дополнительный конструктивный объем, дополнительную массу и дополнительные расходы. Тем самым также с уменьшенными затратами создается подвеска или же опорная конструкция с увеличенными общими значениями жесткости.
Прежде всего, изобретение возможно реализовать независимо от того, какой тип имеет полый вал и подлежащий размещению на нем сопрягаемый узел, так как предлагаемое соединительное устройство принципиально подходит для любого соединения ступицеобразного конструктивного элемента с концом полого вала.
Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения полый вал, однако, является торсионной пружиной или же торсионной рессорой, при этом сопряженный узел образует плечо торсиона торсионной рессоры, и при этом расположенная на прессовой заглушке по меньшей мере одна опора образует опорную шейку торсионной рессоры. Таким образом в торсионной рессоре достигается конструктивно преимущественная двойная функция в том отношении, что прессовая заглушка, таким образом, представляет собой как крепежное средство для плеча торсиона на торсионе, так и опорную шейку для подвески или опоры торсиона.
Изобретение реализуется независимо от конкретной цели использования соединительного устройства согласно изобретению, так как соединительное устройство принципиально может использоваться в самых различных типах соединений вал-ступица. Согласно следующей предпочтительной форме выполнения изобретения полый вал образует стабилизатор поперечных колебаний кабины водителя коммерческого транспортного средства, например грузового автомобиля. При этом сопряженный узел образует рычаг для направления кабины водителя, при этом расположенная на прессовой заглушке по меньшей мере одна опора может быть размещена в соединенном с шасси транспортного средства или с кабиной водителя опорном кронштейне. Тем самым, по сравнению с известными решениями по присоединению и подвеске стабилизатора кабины водителя, получается существенно упрощенная конструкция, прежде всего из-за того, что одна из обеих прежде отдельных и соответственно располагаемых на направляющем рычаге опор для соединения стабилизатора поперечных колебаний с шасси или же кабиной водителя не требуется и вместо этого ее можно расположить на соответственно удлиненной прессовой заглушке соответствующего изобретению соединительного устройства.
Другими словами, тем самым достигается тройная функция прессовой заглушки, так как она служит в качестве как крепежного средства направляющего рычага на теле стабилизатора, так и в качестве опорной шейки для подвески стабилизатора, а также в качестве соединения стабилизатора с шасси или же кабиной водителя. Таким образом, также самостоятельно достигается желаемое функциональное уплотнение стабилизатора поперечных колебаний, так как стабилизатор поперечных колебаний конструктивно особо простым и надежным способом объединяет в себе как функции продольного рычага кабины водителя, функции поперечного рычага, а также функции стабилизатора.
Согласно альтернативной форме конструктивного выполнения изобретения полый вал является стабилизатором поперечных колебаний осей транспортного средства. При этом сопрягаемый узел соединительного устройства является рычагом для соединения с осью или же для направления оси, и расположенная на прессовой заглушке по меньшей мере одна опора представляет собой опорную шейку соединенного с шасси транспортного средства или с осью опорного кронштейна.
Также и в данной форме конструктивного выполнения изобретения получается преимущественная тройная функция прессовой заглушки, так как прессовая заглушка здесь служит в качестве крепежного средства передающего момент рычага или же направляющего рычага на стабилизаторе поперечных колебаний, в качестве опорной шейки для подвески стабилизатора, а также дополнительно в качестве соединительного средства между стабилизатором и осями или же шасси.
Данная форма выполнения влечет за собой дополнительное преимущество в том, что таким образом стабилизатор поперечных колебаний кинематической связи осей автомобиля, прежде всего в тяжелых коммерческих автомобилях, также может брать на себя сложные задачи рычагов или же направляющего устройства подвески, благодаря чему можно сэкономить требуемые в ином случае конструктивные группы, соответствующее конструктивное пространство и массу, а также связанные с этим расходы.
Согласно следующей предпочтительной форме выполнения изобретения на прессовой заглушке расположена опорная втулка опоры упругого/демпфирующего элемента. При этом данная опорная втулка может присутствовать альтернативно или дополнительно к расположенной на прессовой заглушке опоре полого вала.
Подобным образом прессовая заглушка может получить даже счетверенную функцию, так как прессовая заглушка образует функцию соединительного средства рычага или плеча торсиона с полым валом, функцию опорной шейки полого вала, функцию соединения полого вала с сопряженным узлом (например, шасси, осью или кабиной водителя), а также дополнительно функцию точки приложения воздействия упругой/демпфирующей подвески (например, оси или кабины водителя).
Другими словами, благодаря изобретению создается чрезвычайно компактная конструктивная группа, прежде всего, стабилизаторов или стабилизирующих рычагов (=комбинация из стабилизатора и направляющих рычагов подвески, например для оси или кабины водителя), с помощью которой можно сэкономить конструктивный объем, массу и затраты в существенном объеме, при этом, по сравнению с уровнем техники, одновременно улучшаются такие конструктивные особенности, как жесткость, выносливость и простой монтаж.
Для реализации изобретения в настоящий момент несущественно, какую форму поперечного сечения имеет наружный контур полого вала, а также выемка сопрягаемого узла в области соединения с сопрягаемым узлом. В большей мере соответствующая изобретению прессовая заглушка выгодно применяется принципиально уже в полых валах с имеющим форму окружности наружным поперечным сечением в области соединения.
Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения как полый вал, так и сопрягаемый узел и прессовая заглушка, по меньшей мере в области соединения с сопрягаемым узлом, имеет отличающуюся от образа окружности форму наружного поперечного сечения. Подобным образом передаваемый между полым валом и сопрягаемым узлом вращающий момент существенно увеличивается, так как тем самым, дополнительно к силовому замыканию посредством прессовой посадки и посредством прессовой заглушки, еще добавляется и геометрическое замыкание на основании отличающегося от образа окружности соединительного поперечного сечения.
Увеличение передаваемого вращающего момента устанавливается независимо от конкретной, отличающейся от образа окружности формы поперечного сечения полого вала, а также прессовой заглушки и выемки сопрягаемого узла. Например, можно предположить выполнение полого вала (в области соединения), прессовой заглушки и присоединительной выемки с овальной или эллиптической формой поперечного сечения, благодаря чему, прежде всего, возникает лишь минимальная дополнительная концентрация напряжений в надрезе. В зависимости от области применения или выполнения, как установили заявители, таким образом производится даже существенно более благоприятная адаптация кривой рабочих напряжений, чем это происходит при имеющей форму окружности форме поперечного сечения соединительной области.
Согласно следующей предпочтительной форме выполнения изобретения полый вал, а также выемка сопрягаемого узла, имеют соответственно, по существу, многоугольное поперечное сечение. Благодаря этому достигается, прежде всего внутреннее, геометрическое замыкание между полым валом и сопрягаемым узлом, и передаются особо высокие вращающие моменты.
При этом многоугольная форма наружного поперечного сечения полого вала или же соответствующая с ней по форме форма внутреннего поперечного сечения выемки сопрягаемого узла, а также наружный контур прессовой заглушки имеют постоянно конечную кривизну. Другими словами это означает, что формы поперечного сечения полого вала, сопрягаемого узла и прессовой заглушки соответственно не имеют острых кромок, и что кромки многоугольной формы поперечного сечения выполнены в большей мере скругленными. Таким образом, возникающая в материале в области многоугольных кромок концентрация напряжений в надрезе существенно уменьшается, и можно увеличить передаваемый без повреждений в течение длительного времени вращающий момент.
Согласно следующей предпочтительной форме выполнения изобретения форма поперечного сечения полого вала и сопрягаемого узла в области соединения выполнена в виде эквидистантного профиля. Так называемый эквидистантный профиль представляет собой замкнутую линию формы поперечного сечения, которая аналогично вписанной в квадрат окружности, в любой угловой позиции внутри подходящего квадрата всегда касается всех четырех сторон квадрата. Тем самым, эквидистантный профиль в качестве формы поперечного сечения полого вала и сопрягаемого узла в области соединения представляет собой особо эффективный компромисс между многоугольником с оптимальным геометрическим замыканием, но с высокой концентрацией напряжений в надрезе с одной стороны, и имеющим форму окружности поперечным сечением без геометрического замыкания, а также без концентрации напряжений в надрезе, с другой стороны.
Согласно следующей предпочтительной форме выполнения изобретения прессовые заглушки и выемка сопрягаемого узла в области соединения полого вала и сопрягаемого узла в области соединения полого вала и сопрягаемого узла в аксиальном направлении вала выполнены слегка конически сходящимися. Таким образом, при запрессовывании прессовой заглушки создаются более высокие, а также более равномерные контактные напряжения между прессовой заглушкой, полым валом и выемкой сопрягаемого узла. Тем самым, надежно передаются более высокие вращающие моменты, и, к тому же, создается более высокая прочность на отрыв сопрягаемого узла в аксиальном направлении, так как прессовая заглушка при запрессовке расширяет призматический до этого конец полого вала и при этом прижимается к конически сужающемуся внутреннему контуру сопрягаемого узла. Также благодаря такой форме выполнения пригонка между выемкой сопрягаемого узла и наружным поперечным сечением прессовой заглушки при некоторых условиях должна быть выполнена менее точно.
Согласно следующей предпочтительной форме выполнения изобретения предусмотрено, что прессовая заглушка является полой, или имеет выемку в аксиальном направлении. Это ведет, с одной стороны, к экономии веса прессовой заглушки и обеспечивает, с другой стороны, улучшение графика силовых линий в области прессового соединения, благодаря уменьшенным резким изменениям толщины стенки в месте входа полого вала в прессовое соединение.
Прежде всего, изобретение может быть реализовано независимо от выбора конкретного материала для прессовой заглушки. Тем не менее, является предпочтительным, если прессовая заглушка изготовлена из черных металлов (например, из стали) или же из цветных металлов (например, из алюминия). Прессовая заглушка из стали изготавливается экономически целесообразно, одновременно предлагает высокую прочность и обеспечивает создание высоких контактных напряжений. Прежде всего, прессовая заглушка из алюминия является преимущественной с точки зрения небольшого веса, а также с точки зрения высокой пластичности алюминия. Последнее также вносит свой вклад в уменьшение опасного кромочного давления и связанной с этим нежелательной концентрации напряжений в надрезе, которые в противном случае могут возникать, прежде всего, в области входа полого вала в прессовое соединение.
Согласно следующей предпочтительной форме выполнения прессовая заглушка на обращенном к полому валу конце имеет заострение или же фаску по контуру. Выполненная таким образом прессовая заглушка входит и монтируется легче, кроме того, это позволяет избежать перекоса, а также возможного образования стружки, повреждений или отслаивания материала в области внутренней поверхности полого вала при запрессовке прессовой заглушки в отверстие полого вала.
Другая форма выполнения изобретения предусматривает, что отличающаяся от образа окружности форма поперечного сечения полого вала имеется, по существу, лишь в области соединения полого вала с сопрягаемым узлом. Другими словами, это означает, что полый вал вне области соединения с сопрягаемым узлом может иметь, прежде всего, имеющее форму окружности поперечное сечение. Благодаря этому экономятся затраты при производстве полого вала, так как полый вал согласно данной форме выполнения лишь на своих обоих концах получает отличающуюся от формы окружности форму поперечного сечения.
Далее изобретение поясняется подробнее на основании отображающих примеры конструктивного выполнения чертежей. Показано:
Фиг.1 - изометрическое изображение стабилизатора поперечных колебаний кабины водителя с соединительным устройством с прессовой заглушкой согласно уровню техники;
Фиг.2 - прессовая заглушка соединительного устройства согласно фиг.1 в изометрическом виде;
Фиг.3 - в соответствующем фиг.1 изображении и виде стабилизатор поперечных колебаний кабины водителя с соединительным устройством согласно одной форме выполнения изобретения;
Фиг.4 - в соответствующем фиг.2 изображении и виде прессовая заглушка соединительного устройства согласно фиг.3;
Фиг.5 - в схематическом изображении продольное сечение соединительного устройства из уровня техники согласно фиг.1;
Фиг.6 - в соответствующем фиг.5 изображении и виде продольное сечение соединительного устройства согласно одной форме выполнения изобретения; и
Фиг.7 - в соответствующем фиг.5 и 6 изображении и виде продольное сечение предлагаемого соединительного устройства согласно фиг.2.
На фиг.1 показан стабилизатор поперечных колебаний кабины водителя, при этом изображенный стабилизатор поперечных колебаний на обоих концах имеет соответственно по одному соединительному устройству с прессовой заглушкой согласно уровню техники. Вначале, виден действующий в качестве торсионного элемента полый вал 1, на обоих концах которого размещено соответственно по одному передающему момент рычагу 2. Каждый из обоих передающих момент рычагов 2 изначально имеет по две снабженных эластомерными опорами опорные шейки 3 и 4, при этом ближайшая к валу опорная шейка 3 предназначена для соединения стабилизатора поперечных колебаний с (не показанной) кабиной водителя, и удаленная от вала опорная шейка 4 соответственно предназначена для соединения с (также не показанным) шасси транспортного средства.
Функционирование пар опорных шеек 3, 4 каждого из обоих передающих момент рычагов 2, при условии сохранения функциональности стабилизатора поперечных колебаний, также может быть обратным, что означает, что ближайшие к валу опорные шейки 3 шарнирно закреплены на шасси, а удаленные от вала опорные шейки 4, наоборот, шарнирно закреплены на кабине водителя.
На другой опорной шейке 5 каждого из обоих передающих момент рычагов 2 также размещен упругий/демпфирующий элемент 6, который в показанном примере выполнения служит в качестве упругой и демпфирующей подвески кабины водителя относительно шасси транспортного средства.
Также на фиг.1 видно, прежде всего на основании увеличенного подробного изображения "В", что полый вал 1, который в его центральной области имеет круговое поперечное сечение, в областях концов 7 расширен до соответствующей, по существу, эквидистантному профилю форме поперечного сечения, при этом форма поперечного сечения эквидистантного профиля в показанной форме выполнения является производной от равнобедренного треугольника. Передающие момент рычаги 2 имеют по одной совпадающей с наружным поперечным сечением 7 полого вала 1 в области 7 его концов выемке 8, которая также совпадает с поперечным сечением эквидистантного профиля 7.
Для монтажа стабилизатора поперечных колебаний подобного типа оба передающих момент рычага 2 вначале надеваются или напрессовываются на заранее расширенные до эквидистантного профиля концы 7 полого вала 1. Затем каждое из обоих концевых отверстий полого вала 1 закрывается прессовой заглушкой 9, форма контура которой также совпадает с соответствующей эквидистантному профилю формой поперечного сечения полого вала 1 и выемки 8 передающего момент рычага 2. Размеры наружного контура прессовой заглушки 9 при этом выбраны так, что прессовая посадка между выемкой 8 передающего момент рычага 2, расположенной в нем стенкой 7 полого вала 1 и расположенной в полом валу 1 прессовой заглушкой 9 адаптируется.
Прессовая заглушка 9 в увеличенном виде еще раз показана на подробном изображении "А" (там вместе с концом полого вала 1 и частью передающего момент рычага 2), а также на фиг.2.
На основании фиг.1 видно, что геометрическая форма передающих момент рычагов 2, а также их соединение с шасси или же кабиной водителя, прежде всего посредством ближайших к валу опорных шеек 3, является затратной и требует многочисленных отдельных деталей. Тем самым, известные из уровня техники конструкции согласно фиг.1 в соответствии с тенденцией являются затратными с точки зрения монтажа, веса и расходов, так как они требуют многочисленных разнообразных точек соединения и соединительных элементов с существенной потребностью в монтажном пространстве. Также и соединение между передающими момент рычагами 2 и кабиной водителя посредством опорных шеек 3 или же относительно упругих/демпфирующих элементов и тем самым относительно шасси транспортного средства посредством дополнительных опорных шеек 5 является не только затратным, но и может привести к нежелательным эластичностям в конструктивной группе. Кроме того, из-за расположения опорных шеек 3 и 5 на передающих момент рычагах 2 и из-за складывающихся из этого нагрузок зачастую требуется выполнять передающие момент рычаги 2 вследствие непосредственного приложения к ним силы из дорогих, с улучшенными термообработкой свойствами кованых деталей.
В отличие от этого, на фиг.3 на схожем в основном с фиг.1 виде показан стабилизатор поперечных колебаний для кабины водителя с выполненным в соответствии с изобретением соединительным устройством между передающим момент рычагом 2 и полым валом 1. Видно, что прессовая заглушка 9 соответствующего изобретению соединительного устройства, наряду с задачей соединения передающего момент рычага 2 и полого вала 1, также объединяет в себе задачи опоры и соединения показанного стабилизатора поперечных колебаний с (не показанной) кабиной водителя, а также с упругими/демпфирующими элементами 6, и тем самым, с шасси автомобиля.
Другими словами, в изобретении известные из уровня техники еще затратные отдельные опорные шейки 3 и 5 для соединения стабилизатора поперечных колебаний с кабиной водителя и упругими/демпфирующими элементами (см. фиг.1) теперь позиционированы коаксиально с полым валом 1 стабилизатора поперечных колебаний, а также, снабженные соответствующими гнездами опор 10, 11, вместе расположены на прессовой заглушке 9.
Это приводит, как, прежде всего, видно на основании показанной на чертеже слева, представленной в неразобранном виде опорной системы, к конструктивно чрезвычайно компактному и конструктивно существенно упрощенному и более ясному устройству соединения стабилизатора поперечных колебаний с кабиной водителя и шасси. Посредством этого экономится большое количество сложных отдельных узлов, а также конструктивный объем, масса и монтажные расходы в существенном объеме. Одновременно достигается особо надежное и стойкое к изгибанию соединение отдельных конструктивных узлов или же опор на конце полого вала 1 стабилизатора поперечных колебаний.
Кроме того, благодаря изобретению конструктивно существенно упрощаются передающие момент рычаги 2, так как требуемые ранее на передающих момент рычагах 2 соединения с опорными шейками 3 и 5 (см. фиг.1) полностью отсутствуют или же могут быть заменены расположенными на прессовой заглушке 9 гнездами 10, 11 опор. Поэтому передающие момент рычаги 2 в соответствующем изобретению соединительном устройстве согласно фиг.3 согласно тенденции также менее нагружены, чем в известном из уровня техники соединительном устройстве согласно фиг.1, и поэтому могут изготавливаться по менее затратной технологии изготовления, например в виде литой детали вместо кованой детали, или без требуемого из уровня техники при определенных обстоятельствах технологического этапа улучшения при изготовлении передающих момент рычагов 2.
Выбранное в форме выполнения изобретения согласно фиг.3 устройство прессовой заглушки 9, прежде всего, следует из сравнения подробных изображений "С" и "D" с увеличенным изображением прессовой заглушки согласно фиг.4. На фиг.4 к тому же видно, что прессовая заглушка на обращенном к полому валу конце снабжена проходящей по всему контуру фаской 12 для того, чтобы таким образом облегчить запрессовку прессовой заглушки в конец полого вала. С той же целью облегчения запрессовки внутренний контур соответствующего конца полого вала при 7 также может быть снабжен фаской.
Прессовая заглушка 9 в форме выполнения изобретения согласно фиг.3 снабжена приформованными ступенчатыми гнездами 10, 11 опор. Как следует, прежде всего, из подробного изображения "С" фиг.3, с целью монтажа стабилизатора поперечных колебаний на автомобиль на каждом из обоих гнезд 10, 11 опор располагается по одной опорной втулке 13, 14. При этом предназначенная для первого, большего из обоих гнезд 10 опор опорная втулка 13 в показанной форме выполнения принадлежит к подшипнику скольжения, который расположен на опорном кронштейне 15 и посредством опорного кронштейна 15 соединяется с кабиной водителя. Тем самым, эта первая опора 10, 13 выполняет двойную функцию, для чего она одновременно образует имеющую возможность вращения опору стабилизатора поперечных колебаний, с одной стороны, и передающее усилие соединение стабилизатора поперечных колебаний с кабиной водителя, с другой стороны.
Предназначенная для второго, малого из обоих гнезд 11 опор прессовой заглушки 9 опорная втулка 14 принадлежит к эластомерной опоре. Посредством эластомерной опоры и действующего там упругого/демпфирующего элемента 6, косвенно посредством первой опоры 13 и опорного кронштейна 15, происходит упругая/демпфирующая подвеска кабины водителя на шасси транспортного средства.
Другая опорная шейка 4 на другом конце передающего момент рычага в данной форме выполнения соединена с шасси транспортного средства также посредством эластомерной опоры.
Дополнительное преимущество прессовой заглушки здесь заключается в том, что, в дополнение к этому, по причине локального усиления полого вала 1 посредством запрессованной заглушки 9 возникающие вследствие воздействующих на полый вал 1 изгибающих моментов максимальные изгибающие напряжения могут быть перенесены на менее нагруженные центральные зоны полого вала 1. Посредством этого дополнительно улучшается вибропрочность (предел усталости) соответствующего изобретению соединительного устройства, а также всего стабилизатора поперечных колебаний.
Прежде всего, на основании подробного изображения "С" фиг.3 понятно, что здесь прессовая заглушка 9 также имеет центральную выемку. Посредством выполненной частично полой прессовой заглушки 9, с одной стороны, улучшается протекание линий силового напряжения в области соединения между прессовой заглушкой 9, полым валом 1 и передающим момент рычагом 2, уменьшаются возникающие там перепады жесткости, и дополнительно снижается масса. Далее из подробного изображения "С" еще раз очевидно следует, что сама по себе восприимчивая, тонкая стенка полого вала 1, 7 здесь полностью с геометрическим замыканием заключена между выемкой 2 передающего момент рычага 2 и прессовой заглушкой 9. Таким образом, получается надежная передача момента, несмотря на, в данной форме выполнения, выполненное с относительно большими радиусами изгиба в виде эквидистантного профиля поперечное сечение выемки 3, конца 7 полого вала и прессовой заглушки 9, благодаря чему данная форма поперечного сечения вносит свой вклад в особо равномерный силовой поток.
На фиг.5, 6 и 7 еще раз сравнительно показано соединение между концом 7 полого вала 1 и передающим момент рычагом 2 в уровне техники (фиг.5), а также в различных формах выполнения изобретения (фиг.6 и 7). При этом фиг.5 соответствует подробному изображению "А" для стабилизатора поперечных колебаний согласно уровню техники по фиг.1, фиг.7 соответствует подробному изображению "С" для соответствующего изобретению стабилизатора поперечных колебаний согласно фиг.3, в то время как на фиг.6 показана другая форма выполнения стабилизатора поперечных колебаний с соответствующим изобретению соединительным устройством.
Другая форма выполнения согласно фиг.6 отличается от описанной выше формы выполнения согласно фиг.3, 4 и 7, во-первых, тем, что прессовая заглушка 9 в форме выполнения согласно фиг.6 имеет не как на фиг.7 два дополнительных гнезда опоры, а лишь одно дополнительное гнездо 10 опоры, которое несет на себе опору имеющего возможность соединения с шасси или с кабиной водителя опорного кронштейна 15.
Прежде всего на основании сравнения фиг.5 и 7, еще раз становится очевидным обеспеченное изобретением, компактное и прочное объединение различных функций опор в одной прессовой заглушке.
Тем самым, в результате очевидно, что благодаря изобретению создается соединительное устройство для передающего момент соединения между полым валом и соответствующими сопрягаемыми узлами, которое наряду с долговременной способностью передачи высоких вращающих моментов также обеспечивает и дополнительное присоединение других конструктивных групп, прежде всего непосредственную привязку опорных шеек к соединению между полым валом и сопрягаемым узлом. Посредством обеспеченного изобретением функционального объединения по сравнению с уровнем техники экономится некоторое количество при определенных условиях сложных конструктивных групп, а также дополнительно экономятся конструктивный объем и масса в существенном объеме. Одновременно достигается надежное и особо стойкое к изгибанию соединение различных конструктивных групп или опор на конце полого вала. Наконец, соответствующее изобретению соединительное устройство позволяет рассчитывать и на уменьшение затрат при производстве и монтаж, как и на снижение потребности в техническом обслуживании при эксплуатации.
Тем самым, изобретение вносит свой решающий вклад в совершенствование технологии соединений полых валов, прежде всего в предусмотренной области применения для стабилизаторов поперечных колебаний, например для опоры кабин водителя коммерческих транспортных средств, или для присоединений осей в грузовых автомобилях.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 пустотелый вал, торсионная рессора
2 сопрягаемый узел, передающий момент рычаг
3, 4, 5 плечо торсиона, опорная шейка
6 упругий/демпфирующий элемент
7 концевая область, область соединения
8 выемка
9 прессовая заглушка
10, 11 гнездо опоры
12 фаска
13, 14 опора, опорная втулка
15 опорный кронштейн