ТОРСИОННЫЙ ПРОФИЛЬ ДЛЯ ОСИ СО СКРУЧИВАЮЩЕЙСЯ БАЛКОЙ, ОСЬ СО СКРУЧИВАЮЩЕЙСЯ БАЛКОЙ И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
TORSION PROFILE FOR AXLE WITH TORSION BEAM, AXLE WITH TORSION BEAM AND VEHICLE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к торсионному профилю для оси со скручивающейся балкой транспортного средства, в частности, используемому в качестве задней оси для моторного транспортного средства, описанной в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, и оси со скручивающейся балкой для транспортного средства, описанной в ограничительной части пункта 6 формулы изобретения. Изобретение дополнительно относится к соответствующим образом оборудованному транспортному средству, содержащему ось со скручивающейся балкой, содержащую торсионный профиль, как описано в пункте 7 формулы изобретения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Оси со скручивающейся балкой выполнены в виде подвески колес транспортного средства, обычно, в качестве задней оси. В частности, в моторных транспортных средствах, они предпочтительно объединены с приводом на передние колеса, действующим на передних колесах. Их конструкция предусматривает два продольных качающихся рычага, на которых с возможностью вращения расположено одно соответствующее колесо оси транспортного средства. Продольные качающиеся рычаги соединены друг с другом жестким к изгибу образом поперек продольного направления транспортного средства. Торсионный профиль предусмотрен, чтобы перекашиваться во время провисания и отдачи одного из продольных качающихся рычагов. Это дает возможность простого расчета конструкции оси транспортного средства. В этом случае, торсионный профиль одновременно служит в качестве поперечной противодействующей крену балки.
Присоединение такого оси со скручивающейся балкой к конструкции транспортного средства реализуется двумя системами опор. Указанные системы опор расположены на определенном расстоянии друг от друга в продольном направлении торсионного профиля и, как правило, выполнены в виде резино-металлических опор или содержат в себе такие опоры. Системы опор формируют конструктивную ось поворота, вокруг которой соответствующий продольный качающийся рычаг способен шарнирно поворачиваться на конструкции транспортного средства.
Чтобы поддерживать требуемую характеристику, в целом открытые полые поперечные сечения используются в качестве торсионного профиля. Указанные открытые полые поперечные сечения дают возможность более легкой способности поворачиваться вокруг их соответствующего продольного направления относительно замкнутых полых профилей. Вследствие дополнительного функционирования в качестве поперечной противодействующей крену балки, конструкция торсионного профиля оказывает значительное влияние на характеристику крена транспортного средства, оборудованного таким образом. «Крен» означает тенденцию транспортного средства наклоняться от поворота при поворачивании вследствие центробежной силы.
Типично, жесткость при кручении основного корпуса такого торсионного профиля, может регулироваться посредством изменения толщины его материала. Это означает, что жесткость при кручении возрастает с увеличением толщины материала. Недостаток состоит в том, что вес также возрастает с увеличением толщины материала. Это также уместно в отношении безопасности движения и удобства вождения, так как это неподрессоренная масса.
В качестве альтернативы или в дополнение, компоновка утопленных или выштампованных проемов через стенку основного корпуса, например, в форме отверстий, также известна в уровне техники. Как результат, вес может уменьшаться вокруг соответствующих утопленных областей. Однако результат таких мероприятий состоит в том, что линии равных напряжений внутри торсионного профиля могут неблагоприятно меняться. В этом случае, в частности, это напряжения, вызванные такими проемами, которые способны концентрироваться на кромках проемов. Как результат, риск возможного формирования трещин здесь повышается соответствующим образом.
Что касается известных до настоящего времени технический решений, ясно, что торсионные профили и, в частности, оси со скручивающейся балкой, содержащие такие торсионные профили, обеспечивают дополнительный простор для усовершенствования.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Исходя из проблем уровня техники, задача изобретения состоит в том, чтобы улучшить торсионный профиль для оси со скручивающейся балкой, содержащего торсионный профиль, чтобы указанные оси со скручивающейся балкой имели достаточно высокую жесткость при кручении, несмотря на малую толщину материала и соответственно низкий вес. Более того, соответствующим образом оборудованное транспортное средство также подразумевается раскрытым.
Поставленная задача решена, согласно изобретению, торсионным профилем для оси со скручивающейся балкой, имеющим признаки по пункту 1 формулы изобретения. Кроме того, особенно полезные варианты осуществления раскрыты в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует отметить, что, отдельные признаки, а также мероприятия, изложенные в последующем описании, могут комбинироваться друг с другом любым технически целесообразным образом и раскрывать дополнительные варианты осуществления изобретения. Описание характеризует и конкретизирует изобретение, в частности, к тому же, в комбинации с фигурами.
Соответственно, ниже раскрыт торсионный профиль для оси со скручивающейся балкой транспортного средства. Указанный торсионный профиль содержит основной корпус, который продолжается в продольном направлении, и который имеет открытое полое поперечное сечение. В этом случае, он предпочтительно может иметь U-образное или V-образное поперечное сечение.
Согласно изобретению, основной корпус имеет центральную часть, а также две концевых части относительно своего продольного направления. Отдельные части здесь расположены, чтобы две концевых части соответственно продолжались между одним из концов основного корпуса и центральной частью. Другими словами, основной корпус - продолжающийся от одного из своих концов - состоит из первой концевой части, сопровождаемой центральной частью, а затем, второй и, таким образом, последней концевой частью. В этом случае, в частности, две концевых части имеют непрерывно меняющееся поперечное сечение в продольном направлении основного корпуса. Это означает, что конструкция каждой из концевых частей непрерывно меняется на пути своей протяженности между одним из концов и центральной частью.
Особенно предпочтительно, непрерывно меняющееся поперечное сечение двух концевых частей может создавать форму непрерывно меняющегося поперечного сечения.
Основной корпус, касательно своего поперечного сечения, имеет две противоположных ветви. Это, например, имеет место в U-образном или V-образном варианте осуществления поперечного сечения профиля. В этом случае, две ветви могут быть соединены друг с другом посредством перемычки. Особенно предпочтительно, перемычка, соединяющая вместе две ветви, может иметь форму дуги окружности, которая открыта в направлении ветвей. Как результат, достигается по существу U-образное поперечное сечение с соответствующим закругленным участком между двумя ветвями посредством перемычки.
Вследствие формы дуги окружности перемычки, избегаются резкие изменения направления или даже прерывания траектории поперечного сечения основного корпуса, что оказывает благоприятное воздействие на линию равных напряжений внутри стенки торсионного профиля. Это, в частности, указывает ссылкой на кромки или углы, которые, в ином случае, вызывают напряжения неблагоприятным образом, и которые локально могут приводить к высоким нагрузкам с соответствующим повреждением, например, таким как формирование трещин.
Особенно предпочтительно, переход между перемычкой и двумя ветвями, присоединенными к ней, может быть выполнен, чтобы даже здесь не присутствовало резкое изменение направления или даже прерывание траектории поперечного сечения основного корпуса.
Изобретение дополнительно предусматривает, что по меньшей мере одна из двух ветвей может иметь длину, которая меняется в продольном направлении по меньшей мере одной из концевых частей. Соответственно, непрерывное изменение поперечного сечения по меньшей мере одной концевой части может сводить к нулю более чем по меньшей мере одну из своих ветвей, имеющих увеличивающуюся длину от центральной части. Естественно, длина также может изменяться в продольном направлении, например, так чтобы длина возрастала, а затем, вновь убывала. Особенно предпочтительно, меняющаяся длина на виде сбоку основного корпуса может описывать по меньшей мере предполагаемую S-образную форму. Соответственно, по меньшей мере одна точка возврата или уплощенная часть могла бы быть создана в продольном направлении соответствующей концевой части. Преимущественно, обе ветви по меньшей мере одной концевой части имеют меняющуюся длину. Предпочтительно, в этом случае, две ветви имеют длину, которая меняется в равной мере. Особенно предпочтительно, длины двух соответствующих ветвей обеих концевых частей изменяются так, чтобы концевые части были способны иметь идентичную характеристику касательно своей жесткости при кручении.
Более того, по меньшей мере одна из ветвей в области по меньшей мере одной из концевых частей имеет фланец, расположенный на ее свободном конце. Естественно, указанный фланец также может продолжаться в центральную часть или даже достигать противоположной концевой части. В этом случае, предусмотрено, что фланец может быть отогнут назад относительно соответствующей ветви.
Посредством отогнутого назад фланца, линии равных напряжений внутри торсионного профиля преимущественно изменяются, и это оказывает благоприятное воздействие на любые пики напряжения. Это, в частности, указывает ссылкой на кромки ветвей, расположенные на свободных концах ветвей, которые продолжаются в продольном направлении. Любые напряжения, которые могут возникать во время использования торсионного профиля, сосредотачиваются на этих ветвях. По этой причине, например, эти ветви должны быть выполнены, чтобы иметь соответствующую толщину, чтобы предотвращать возможное формирование трещин.
Общее результирующее преимущество может видеться в том, что конструкция согласно изобретению дает возможность торсионного профиля небольших размеров, который одновременно имеет требуемую жесткость при кручении. Причиной для этого, в частности, является непрерывно меняющееся поперечное сечение концевых частей, посредством чего, жесткость при кручении может точно устанавливаться на продольном направлении концевых частей. Как результат, характеристика крена транспортного средства, оборудованного таким образом, может преимущественно приспосабливаться касательно требуемой боковой жесткости подвески, например, посредством изменения формы профиля у торсионного профиля.
Так как увеличение толщины материала торсионного профиля, таким образом, больше не требуется для достижения требуемой жесткости при кручении, торсионный профиль согласно изобретению имеет соответствующим образом благоприятный более низкий вес.
Особенно предпочтительно, конструкция с меняющимся поперечным сечением концевых частей на каждом соответственном конце основного корпуса начинается в направлении центральной части и, в этом случае, имеет переход в нее. «Переход», например, понимается пригодным закругленным участком между центральной частью и соответствующей концевой частью.
Касательно длин центральной части и двух концевых частей, предусмотрено, что указанные длины могут занимать треть относительно полной длины основного корпуса. Предпочтительно, центральная часть занимает от 10% от 20% полной длины основного корпуса, тогда как соответствующие оставшиеся от 90% до 80% поделены на две концевых части. Особенно предпочтительно, две концевых части имеют идентичные длины относительно продольного направления.
Естественно, центральная часть также может быть уменьшена до почти воображаемой части между двумя концевыми частями, так что центральная часть представляет собой только плоскость перехода между двумя концевыми частями.
Посредством расположения фланца согласно изобретению на по меньшей мере одной из ветвей, напряжения, которые возникают, преимущественно отклоняются. Это означает, что напряжения отклоняются и/или смещаются в сторону от кромок к центру; конкретнее, относительно основания профиля. Вследствие смещения напряжений, которое было достигнуто таким образом, риск формирования трещин, типично происходящего на иных неизогнутых кромках торсионного профиля, в результате уменьшается.
Преимущественно, поэтому, обе ветви по меньшей мере одной концевой части могут иметь фланцы, расположенные на их свободных концах. Особенно предпочтительно, ветви обеих концевых частей могут быть выполнены, чтобы указанные ветви имели фланцы на конце. Особенно предпочтительно, фланцы могут быть отогнуты назад относительно соответственно соответствующей ветви; при этом указанные фланцы преимущественно ориентированы, чтобы быть обращенными друг от друга. Как результат, благоприятное смещение напряжений, которое происходит к центру основного корпуса торсионного профиля, улучшается.
Таким образом, изменение поперечного сечения концевых частей также может ограничиваться изменением концевых фланцев, чтобы устанавливать требуемую боковую жесткость подвески. В этом случае, например, угол, заключенный между соответствующим фланцем и соответствующей ветвью может меняться в продольном направлении основного корпуса. В качестве альтернативы или в дополнение к этому, длина по меньшей мере одного фланца также меняется относительно поперечного сечения основного корпуса в продольном направлении. Естественно, комбинация вышеуказанных изменений, в том числе, изменения длины ветви(ок), также возможна, как уже изложено выше.
Изобретение предусматривает, что основной корпус способен иметь равномерную толщину материала. Соответственно, регулировка требуемой боковой жесткости подвески преимущественно была бы основана исключительно на изменении формы поперечного сечения согласно изобретению. Основной корпус или части основного корпуса, например, могут быть соответствующим образом окаймленной и/или профилированной металлической пластиной. Естественно, если требуется, стенка основного корпуса также может иметь иные толщины материала, как, например, может достигаться при использовании толстого металлического листа в форме специально приспособленной заготовки.
Даже когда две концевых части способны иметь другие длины и/или другие траектории поперечного сечения, изобретение предпочтительно предусматривает прежнюю конструкцию. Таким образом, две концевых части основного корпуса могут быть выполнены с возможностью быть соответственно зеркально симметричными относительно плоскости симметрии, продолжающейся перпендикулярно продольному направлению и делящей центральную часть поровну. Таким образом, равномерная характеристика торсионного профиля может достигаться касательно его поворачивания.
Особенно предпочтительно, основной корпус является единым компонентом, который выполнен цельным и из одного материла. Другими словами, для изготовления торсионного профиля, предпочтительно может использоваться одиночное полуобработанное изделие, такое как толстый металлический лист, которое, посредством пригодных мер по профилированию, достигает конструкции согласно изобретению.
Торсионный профиль согласно изобретению, изложенному выше, для оси со скручивающейся балкой транспортного средства, вносит значительный вклад в то обстоятельство, что указанный ось со скручивающейся балкой имеет достаточно высокую жесткость при кручении, несмотря на низкую толщину материала и соответственно низкий вес. Вследствие изменения поперечного сечения профиля согласно изобретению, требуемая жесткость при кручении может устанавливаться просто, посредством соответствующей формы поперечного сечения и профиля. В частности, в комбинации с фланцами, расположенными на ветвях основного корпуса, дополнительно, напряжения уменьшаются на кромках ветвей, посредством смещения указанных напряжений к центру - относительно продольного направления торсионного профиля. Поэтому, это дает в результате торсионный профиль, который, в целом, является облегченным и износостойким касательно возможного повреждения формированием трещин, и который, относительно вариантов осуществления, известных в уровне техники, преимущественно снижает вес, несмотря на изготовления из того же самого материала.
Изобретение дополнительно относится к оси со скручивающейся балкой для транспортного средства, содержащей торсионный профиль, который, в частности, пригоден в качестве заднего оси для транспортного средства. Преимущественно, используемый торсионный профиль является торсионным профилем согласно изобретению, как описанное выше. Предпочтительно, ось со скручивающейся балкой согласно изобретению может комбинироваться с приводом на передние колеса в транспортном средстве, в частности, в моторном транспортном средстве.
Торсионный профиль оси со скручивающейся балкой согласно изобретению имеет основной корпус, который продолжается в продольном направлении торсионного профиля, и который имеет открытое полое поперечное сечение. В этом случае, например, он может иметь U-образное или V-образное поперечное сечение. Согласно изобретению, основной корпус - относительно своего продольного направления - имеет центральную часть, а также две концевых части. В этом случае, две концевых части соответственно продолжаются между одним из концов и центральной частью. Согласно изобретению, соответствующие концевые части имеют непрерывно меняющееся поперечное сечение в продольном направлении основного корпуса.
Более того, основной корпус, касательно своего поперечного сечения, имеет две противоположных ветви, которые соединены друг с другом посредством перемычки. В этом случае, перемычка имеет форму дуги окружности, которая открыта в направлении ветвей. По меньшей мере одна из ветвей имеет длину, меняющуюся в продольном направлении по меньшей мере одной из концевых частей. Дополнительно, по меньшей мере одна из ветвей в области по меньшей мере одной из концевых частей имеет фланец, расположенный на ее свободном конце. Указанный фланец, в этом случае, отогнут назад относительно соответствующей ветви.
Результирующие преимущества уже были описаны подробнее в связи с торсионным профилем согласно изобретению, описанному выше, так что, в этот момент, делается ссылка на вышеприведенные варианты осуществления. Этот также применяется к транспортному средству согласно изобретению, которое снабжено остью со скручивающейся балкой, как описано выше, и которое, особенно предпочтительно, может содержать торсионный профиль, как описано выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные полезные признаки и результаты изобретения подробнее описаны в дальнейшем со ссылкой на примерные варианты осуществления, схематично показанные на фигурах, на которых:
Фиг. 1 показывает поперечное сечение торсионного профиля согласно изобретению; и
Фиг. 2 показывает торсионный профиль по фиг. 1 на виде сбоку.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сечение через торсионный профиль 1 согласно изобретению может быть выведено по фиг. 1, и каким образом оно способно использоваться для оси со скручивающейся балкой согласно изобретению (здесь не показанного). Торсионный профиль 1 содержит основной корпус 2, который имеет открытое полое поперечное сечение. Как может быть видно, основной корпус 2, в данном случае имеет по существу U-образное поперечное сечение. Со ссылкой на вид по фиг. 1, указанное поперечное сечение основного корпуса 2 является открытым сверху.
Основной корпус 2 имеет, касательно своего поперечного сечения, две ветви 3, 4, противостоящие друг другу. Две ветви 3, 4 соединены вместе посредством перемычки 5. В этом случае, перемычка 5 имеет форму дуги окружности, открытой в направлении ветвей 3, 4. Таким образом, перемычка 5 изогнута вокруг продольной оси x торсионного профиля и/или основного корпуса 2.
Обе ветви 3, 4 имеют фланцы 8, 9, расположенные на их свободных концах 6, 7. Фланцы 8, 9 отогнуты назад относительно соответственно связанных ветвей 3, 4, так что указанные ветви заключают угол между ними. Как может быть видно, два фланца 8, 9 выполнены так, чтобы они были обращены друг от друга. Основной корпус 2 имеет равномерную толщину b материала, при этом он выполнен в одной детали и сделан из единого материала.
Фиг. 2 показывает торсионный профиль 1 согласно изобретению по фиг.1 на виде сбоку. Для большей ясности, указанный торсионный профиль не показан на своей полной длине, продолжающейся в продольном направлении x, но сокращен на половину. Вид разделен по плоскости c симметрии, которая может продолжаться по существу перпендикулярно продольной оси x в зависимости от траектории поперечного сечения.
Основной корпус 2, здесь показанный наполовину, имеет центральную часть 10 и две концевых части 11 относительно своего продольного направления x, при этом только одна из двух концевых частей 11 показана в данном случае. Концевые части 11 продолжаются в этом случае соответственно между одним из концов 12 основного корпуса и центральной частью 10. На конце 12, показанном здесь, основного корпуса 2, указанный основной корпус утоплен, чтобы он был способен присоединяться к продольному качающемуся рычагу, не показанному подробнее. Как может быть видно, концевая часть 11, показанная здесь, имеет непрерывно меняющееся поперечное сечение в продольном направлении x. Другими словами, форма поперечного сечения основного корпуса 2 непрерывно меняется по меньшей мере в области концевой части 11. Концевая часть 11, показанная здесь, также представляет собой другую концевую часть, не показанную. В этом отношении, две концевых части 11 основного корпуса 2 выполнены зеркально симметрично относительно плоскости c симметрии, делящей центральную часть 10.
На фиг. 1, усиливающий элемент 13 также может быть виден, и указанный усиливающий элемент может быть предусмотрен по выбору. Возможный усиливающий элемент 13 увеличивает срок службы торсионного профиля 1, при этом усиливающий элемент 13 также, по выбору, может служить для целей регулировки, например, в отношении жесткости при кручении. Дополнительно, усиливающий элемент 13 может зажиматься, чтобы обращаться с, то есть, чтобы механически обрабатывать торсионный профиль 1. Например, в целях сварки, торсионный профиль 1 может зажиматься, если намечено, что торсионный профиль 1 должен быть присоединен к другим элементам. Например, усиливающий элемент 13 может быть расположен в центральной части 10 и/или в одной или обеих концевых частях 11. Усиливающий элемент 13 может быть расположен бесконечно или непрерывно вдоль продольной протяженности торсионного профиля 1 или всего лишь частично на торсионном профиле 1. Усиливающий элемент 13 охватывает основной корпус 2, как видно на фиг. 1, на лицевой стороне перемычки 5 и заканчивается, в качестве примера, перед отогнутой назад частью фланцев 8, 9 на ветвях 3, 4. Также можно вновь снимать усиливающий элемент 13, если торсионный профиль 1 присоединен к требуемому компоненту.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 Торсионный профиль
2 Основной корпус элемента 1
3 Ветвь элемента 2
4 Ветвь элемента 2
5 Перемычка между элементами 3 и 4
6 Свободный конец элемента 3
7 Свободный конец элемента 4
8 Фланец на элементе 6 элемента 3
9 Фланец на элементе 7 элемента 4
10 Центральная часть элемента 2
11 Концевая часть элемента 2
12 Конец элемента 2
13 Элемент усиления
a Угол между элементами 3 и 8 и/или 4 и 9
b Толщина материала элемента 2
c Плоскость симметрии
x Продольное направление