ШТАНГА РЕАКТИВНАЯ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ

Заявляемая полезная модель относится к области автомобилестроения и может быть использована в подвеске большегрузных автомобилей, автобусов и прицепов.
Известны аналоги заявляемой полезной модели, например штанга реактивная, применяемая в задней балансирной подвеске автомобилей семейства Урал (см. «Автомобиль-тягач Урал-4320 и седельный тягач Урал-4420», каталог деталей, ZAPCHASTEXPORT, SSSR, MOSKVA, 1981 г., с.108, рис.54), представляющая собой круглую толстостенную трубу, соединенную на концах посредством сварки с наконечниками, имеющими цилиндрическую внутреннюю поверхность, в которую устанавливаются шаровые шарниры, состоящие из шарового пальца, двух поджатых пружиной вкладышей и крышки. Недостатком данной штанги является наличие сварных соединений, которые обладают меньшей механической прочностью при воздействии знакопеременных динамических нагрузок на штангу из-за остаточных внутренних напряжений в структуре металла сварных соединений. Это приводит к ослаблению конструкции штанги в процессе эксплуатации автомобиля, что может привести к возникновению аварийных ситуаций.
В качестве прототипа, как наиболее близкого по технической сути к заявляемой полезной модели, выбрана штанга реактивная с резинометаллическими шарнирами и прижимной крышкой, описанная в патенте на полезную модель RU 40413, МПК F16C 7/00, опубл. 10.09.2004 г., состоящая из стержня двутаврового сечения, соединяющего два наконечника с установленными в них резинометаллическими шарнирами, при этом прижим и фиксация шарнира в наконечнике выполнены в виде поджимной крышки с ребрами и болтового соединения. Недостатком прототипа является то, что стержень двутаврового сечения имеет различные величины моментов сопротивления относительно возможных осей его изгиба, причем отношение максимальных значений моментов сопротивления относительно различных осей для стержня двутаврового сечения обычно составляет 2-2,5, в связи с чем он имеет различную устойчивость при одновременном и/или последовательном воздействии на штангу нагрузочных факторов типа изгиба, сжатия, растяжения и кручения, которые наблюдаются при движении автомобиля по пересеченной местности, преодолении препятствий и т.д. (под максимальным значением момента сопротивления понимается величина, выше которой происходит необратимый изгиб стержня относительно той или иной оси). Это может приводить к изгибу стержня штанги и выходу автомобиля из работоспособного состояния. Кроме этого, двутавровое сечение стержня имеет большие габариты, чем сечение трубы. Другим недостатком прототипа является относительно сложная в конструктивном отношении поджимная крышка с ребрами жесткости. При изготовлении крышки, которую обычно отливают в условиях массового производства, неизбежны наплывы металла на ребрах крышки и в местах, примыкающих к отверстиям болтового соединения, которые необходимо убирать для гарантированного поджима крышки к шарнирам.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение устойчивости к изгибу стержня реактивной штанги посредством оптимизации ее поперечного сечения и упрощение конструкции поджимной крышки.
Достигается это тем, что в известной штанге реактивной, состоящей из стержня, соединяющего два наконечника с установленными в них резинометаллическими шарнирами с пальцами, поджатыми в осевом направлении пальцев поджимной крышкой посредством болтового соединения:
- поперечное сечение стержня штанги выполнено в виде круга с, по меньшей мере, двумя выемками, расположенными на боковой поверхности штанги симметрично относительно диаметра сечения штанги, параллельного осям пальцев шарниров;
- внешняя поверхность поджимной крышки выполнена плоской с углублениями в зоне установки болтов.
Кроме того, выемки, расположенные на боковой поверхности штанги, имеют П-образную форму.
Кроме того, шарниры могут иметь сферическую форму.
Кроме того, шарниры могут иметь цилиндрическую форму.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1, на которой приведены разрез шарнира и сечение стержня штанги. Штанга реактивная состоит из стержня 1, соединяющего два наконечника 2. Наконечник 2 представляет собой чашеобразную головку штанги с кольцевым выступом 6 для установки в ней шарнира 3 (сферического либо цилиндрического) с одной стороны и резьбовыми гнездами 7 для крепления поджимной крышки 4, крепящейся с помощью болтов 5, и фиксации шарнира с другой стороны. Шарнир 3 состоит из стального шарового пальца 8, посадочных чашек 9, обеспечивающих точную посадку шарнира во внутреннюю цилиндрическую поверхность наконечника 2, и упругого элемента 10, выполненного из износостойкой резины, соединенной со сферической либо цилиндрической поверхностью пальца 8 посредством клея, либо вулканизацией. Внешняя поверхность поджимной крышки 4 выполнена плоской с углублениями 11 в зоне установки болтов 5. Посредством крышки 4 шарнир 3 поджимается в осевом направлении (в направлении оси α). Поперечное сечение стержня штанги выполнено в виде круга с двумя выемками 12, расположенными на боковой поверхности штанги симметрично относительно диаметра d сечения штанги, параллельного осям α пальцев шарниров. Выемки могут иметь П-образную форму, как показано на фиг.1, и могут выполняться посредством отливки, поковки или фрезерования. Площадь поперечного сечения штанги выбирается исходя из допускаемого напряжения для применяемого материала. Оптимизация площади сечения штанги позволяет, не увеличивая массы стержня, повысить устойчивость штанги при воздействии на нее знакопеременных нагрузок. Применяя предложенную форму поперечного сечения штанги, как показали расчеты, проведенные с помощью программного обеспечения NASTRAN, устойчивость штанги к изгибу при воздействии на нее нагрузок может быть повышена на 8-11% относительно двутавровой штанги прототипа при их одинаковой массе. При этом достигается оптимальное значение отношения максимальных значений моментов сопротивления стержня реактивной штанги, составляющее 1,2-1,5. Предлагаемая конструкция штанги реактивной с резинометаллическими шарнирами может быть изготовлена в условиях мелкосерийного и серийного производства с использованием известного оборудования, оснастки и материалов.
Отметим преимущества заявляемой штанги реактивной по сравнению с прототипом.
Во-первых, применение поперечного сечения штанги в виде круга с двумя выемками на боковой поверхности штанги позволяет повысить ее устойчивость к изгибу при воздействии на нее знакопеременных нагрузок.
Во-вторых, выполнение внешней поверхности поджимной крышки плоской упрощает процесс изготовления крышки и снижает затраты при ее производстве.
По мнению автора, заявляемое техническое решение, обладающее новизной и промышленной применимостью, может быть защищено патентом на полезную модель.