РЫЧАЖНЫЙ УЗЕЛ ПОДВЕСКИ
LEVER SUSPENSION ASSEMBLY

Данное изобретение относится к рычажному узлу подвески, в частности, используемому в грузовых автомобилях.
Рычажные узлы подвески достаточно известны в уровне техники. Они предназначены для подрессоренной установки колес автомобиля на раме транспортного средства, в частности грузового автомобиля. Для этого рычажный узел подвески включает установочную зону для пневморессоры, а также монтажную зону маятниковой установки на раме автомобиля. Кроме этого, как правило, имеется зона установки оси или шейки оси. До настоящего времени подобные рычажные узлы подвески изготавливали предпочтительно в виде монолитных литых или кованых деталей, причем для каждого отдельного типа автомобиля необходимо разрабатывать и изготавливать отдельный рычажный узел подвески, отвечающий требованиям монтажных условий на шасси и необходимых нагрузок. Поэтому известные в уровне техники рычажные узлы подвески можно использовать только в одном единственном типе автомобиля и они соответственно затратны в разработке. В связи с этим существует необходимость усовершенствования и обеспечения возможности применения одного рычажного узла подвески в различных типах автомобилей с одновременным снижением веса рычажного узла подвески за счет научно обоснованного распределения его функций.
Задачей данного изобретения является создание рычажного узла подвески с возможностью универсального применения и имеющего одновременно малый вес по сравнению с известными из уровня техники рычажными узлами подвески.
Эту задачу решают с помощью рычажного узла подвески по пункту 1 формулы данного изобретения. Предпочтительные варианты выполнения и признаки изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Рычажный узел подвески по данному изобретению включает плечо рычага и опорный элемент, причем опорный элемент включает нагруженную зону и зону зацепления, обращенную в сторону опорного элемента, и выполнен монолитным, причем плечо рычага включает зону зацепления, обращенную в сторону плеча рычага, причем в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, выполнено средство зацепления с возможностью входить в зацепление со вторым средством зацепления, выполненным в зоне зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, причем несущая зона включает крепежную зону для крепления упругого элемента пневморессоры и плоскость качения. Плечо рычага рычажного узла подвески является выполненным предпочтительно вытянутой частью рычажного узла подвески автомобиля, ориентированной главным образом в направлении продольной оси автомобиля. Как правило, плечо рычага первым удаленным от центра концом установлено на раме автомобиля со стопором поступательных движений относительно автомобиля и с возможностью углового смещения вокруг оси, перпендикулярной продольной оси автомобиля. На противоположном первому втором удаленном от центра конце плеча рычага выполнена зона зацепления, обращенная в сторону плеча рычага. Кроме этого, рычажный узел подвески включает опорный элемент, выполненный в качестве независимой от плеча рычага детали и, тем самым, с возможностью ее монтажа и демонтажа. Опорный элемент включает нагруженную зону, выполняющую предпочтительно функцию плунжера пневморессоры с выполненными для этого крепежной зоной и плоскостью качения. Крепежная зона предназначена, в частности, для крепления упругого элемента пневморессоры, в частности, предпочтительно с помощью зажима, например прижимной рейки, установленной в крепежной зоне. Плоскость качения нагруженной зоны - это предпочтительно боковая поверхность кожуха или наружная поверхность нагруженной зоны, на которой выполнены как цельные, так и нецельные изогнутые поверхности. Плоскость качения нагруженной зоны предназначена, как и зона качения плунжера, для опирания упругого элемента пневморессоры в рабочем режиме рычажного узла подвески, причем предпочтительно все соприкасающиеся с пневморессорой зоны выполнены с закругленной геометрией. Это обеспечивает возможность предотвращения повреждения упругого элемента пневморессоры остроугольной геометрией нагруженной зоны. Опорный элемент по данному изобретению объединяет, тем самым, функцию плунжера для применения пневморессоры и частично функцию обычного продольного рычага, фиксирующего плунжер и, тем самым, всю пневморессору на заданном расстоянии от его удаленного от центра конца, которым он установлен с возможностью углового смещения. Опорный элемент выполнен монолитным, причем под монолитностью в этой связи понимают как гомогенное выполнение из однородного материала, например стали или алюминия, так и гомогенное соединение из композитных материалов, предпочтительно угле- и стекловолокна в сочетании со смолами или матричными материалами и вложенными металлическими элементами или металлическими элементами в оболочке для локального увеличения прочности. Монолитность отличается при этом неразъемным соединением или переплетением компонентов исходных материалов, достигаемым предпочтительно уже в процессе производства, которое можно нарушить только путем разрушения материала или структуры. Нагруженная зона выполнена, в частности, монолитной с крепежной зоной, обращенной в сторону опорного элемента.
Предпочтительно плоскость качения выполнена главным образом вращательно-симметрично относительно оси рессоры, причем максимальная протяженность плоскости качения перпендикулярно оси рессоры является радиусом виртуального цилиндра, причем зона зацепления опорного элемента, обращенная в сторону опорного элемента, расположена предпочтительно вне виртуального цилиндра. Главным образом вращательно-симметрично означает в этой связи возможность наличия небольших отклонений от математически идеальной вращательной симметрии плоскости качения относительно оси рессоры, не снижающих функциональность рычажного узла подвески по данному изобретению. Максимальная протяженность плоскости качения перпендикулярно или предпочтительно вертикально к оси рессоры определяет при этом радиус виртуального цилиндра, расположенного концентрически вокруг оси рессоры и, таким образом, полностью охватывающего плоскость качения. Зона зацепления на опорном элементе, обращенная в сторону опорного элемента, расположена предпочтительно за пределами виртуального цилиндра, т.е., иначе говоря, сбоку несущей зоны опорного элемента, причем зона зацепления, обращенная в сторону опорного элемента, имеет радиальную ориентацию относительно виртуального цилиндра. Ось рессоры предпочтительно параллельна или проходит в направлении, в котором нагруженная зона пружинит на упругом элементе пневморессоры. Понятно, что факт движения опорного элемента по круговой траектории на навешенном с возможностью углового смещения рычажном узле подвески обеспечивает точное соответствие между осью рессоры и направлением подрессоривания на упругом элементе пневморессоры только при наличии определенного положения углового смещения рычажного узла подвески относительно шасси грузового автомобиля. Это положение углового смещения является положением рычажного узла подвески относительно шасси, при котором обеспечена необходимая высота езды. Под высотой езды в этой связи понимают известное в уровне техники определение, по которому установку колес автомобиля с возможностью их углового смещения производят на определенном вертикальном расстоянии от опорной высоты рамы транспортного средства.
Зона зацепления, обращенная в сторону опорного элемента, предпочтительно имеет максимальную протяженность перпендикулярно оси рессоры, причем соотношения радиуса виртуального цилиндра и протяженности зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, составляет от 0.1 до 0,95, предпочтительно от 0,3 до 0,8 и особенно предпочтительно примерно от 0,4 до 0,6. Максимальная протяженность зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, перпендикулярно или предпочтительно вертикально к оси рессоры служит другими словами мерой расстояния между зоной зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, и нагруженной зоной. Чем больше при этом протяженность зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, перпендикулярно оси рессоры, тем больше плечо рычага, воздействующее через нагруженную зону опорного элемента на зону зацепления, обращенную в сторону опорного элемента. С другой стороны, более большое расстояние между зоной зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, и плоскостью качения опорного элемента обеспечивает достаточное монтажное пространство для максимального расправления пневморессоры в подрессоренном состоянии. Выбор предпочтительного соотношения радиуса и протяженности, равного от 0,1 до 0,95, может особенно предпочтительно обеспечить оптимальное использование монтажного пространства на рычажном узле подвески и одновременно предотвратить возможное контактирование пневморессоры в подрессоренном состоянии с остроконечными геометриями в зоне зацепления, обращенной в сторону опорного элемента. В частности, при наличии плоскости качения с максимальной протяженностью перпендикулярно оси рессоры, что обуславливает большой радиус виртуального цилиндра, можно исходить из необходимости большего пространства для пневморессоры в подрессоренном состоянии, установленной в нагруженной зоне опорного элемента, причем опорная зона опорного элемента расположена предпочтительно на более большом расстоянии от оси рессоры, чтобы предотвратить коллизии между опорной зоной и упругим элементом пневморессоры.
Особенно предпочтительно выполнение определенных кантов зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, закругленными, причем радиус закругления составляет от 1 до 30 мм, предпочтительно от 5 до 20 мм и особенно предпочтительно примерно от 10 до 14 мм. Под определенными кантами в этой связи понимают предпочтительно канты или участки кантов, которые в рабочем режиме рычажного узла подвески могут соприкасаться с закрепленным в несущей зоне упругим элементов пневморессоры. В частности, канты зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, на верхней стороне или стороне, в которую обращена нагруженная зона, выполнены предпочтительно закругленными. Закругленные канты обеспечивают предотвращение повреждения в виде разрезов или зарубок сильно подрессоренного упругого элемента пневморессоры при его возможном соприкосновении с зоной зацепления, обращенной в сторону опорного элемента. Радиус закругления составляет при этом от 1 до 30 мм, чтобы сильно не снижать прочность зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, и одновременно снизить наличие острых кантов в зоне зацепления, обращенной в сторону опорного элемента. При этом может быть достаточно малого радиуса закругления от 1 до 8 мм, если упругий элемент пневморессоры выполнен из прочного материала, за счет чего отпадает необходимость в сильном закруглении с радиусом более 14 мм. С другой стороны, предпочтительным может быть радиус закругления от 15 до 30 мм при вероятности частого контакта упругого элемента пневморессоры, если он выполнен не из прочного материала, с зоной зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, и при вероятности связанного с этим снижения прочности зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента.
Особенно предпочтительно выполнение первого средства зацепления в виде выступа или уступа, причем геометрия второго средства зацепления соответствует геометрии первого средства зацепления, за счет чего обеспечена возможность их геометрического замыкания. Размещенное в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, первое средство зацепления выполнено предпочтительно в виде выступа, например носика или образования с крючковидной геометрией, или в виде выступающего каким-либо другим образом из зоны зацепления, обращенной в сторону рычага, геометрического образования. В этом случае второе средство зацепления на опорном элементе выполнено предпочтительно с возможностью образования геометрического замыкания с первым средством зацепления или для геометрического замыкания с ним. Также и средство зацепления, выполненное в виде уступа, может предпочтительно иметь поднутрение, причем соответствующее другое средство зацепление выполнено в виде выступа с возможностью зацепления с выполненным в виде уступа средством зацепления в определенном направлении смещения, затем его стопорит, например, следующее средство зацепления в положении, при котором поднутрение выполненного в виде уступа средства зацепления препятствует смещению средств зацепления относительно друг друга и соответственно смещению опорного элемента относительно плеча рычага. Под соответствующей геометрией в этой связи понимают, что если одно средство зацепления выполнено в виде уступа, то соответственно другое средство зацепления выполнено с соответствующей уступу геометрией выступа или является дополнительным уступом, причем в этом случае выполнен крепежный элемент, входящий в зацепление с обоими выполненными в виде уступов средствами зацепления и предотвращает их взаимное смещение. Предпочтительно выполнен фиксирующий элемент с возможностью геометрического замыкания как с первым средством зацепления, так и со вторым средством зацепления. Фиксирующим элементом служит, например, винт, сцепленный с первым и со вторым средством зацепления, причем оба средства зацепления выполнены соответственно в виде уступов или просверленных отверстий. В качестве альтернативного варианта фиксирующим элементом служит предпочтительно образование, имеющее также уступы, выполненные с возможностью входить в геометрическое замыкание с выполненными в виде выступов первым или вторым средством зацепления.
Особенно предпочтительно выполнение нескольких первых и вторых средств зацепления, причем, по меньшей мере, одно первое и одно второе средства зацепления выполнены соответственно в виде отверстий, причем фиксирующий элемент может входить в зацепление с обоими средствами зацепления. Предпочтительно выполнение нескольких первых и вторых средств зацепления с, особенно предпочтительно, например, крючкообразным поперечным сечением и с возможностью входить в зацепление с выполненной соответственным образом геометрией соответствующих противолежащих средств зацепления путем смещения опорного элемента относительно плеча рычага. Для фиксирования опорного элемента в положении соответствующего геометрического замыкания средств зацепления предпочтительно выполнение фиксирующего элемента, дополнительно входящего в зацепление с выполненными для этого средствами зацепления, причем фиксирующий элемент предназначен главным образом для стопорения опорного узла и плеча рычага в таком положении относительно друг друга, при котором первые и вторые средства зацепления образуют друг с другом геометрическое зацепление. При этом фиксирующий элемент может быть выполнен в виде болта или винта, или же также в виде пластины, и его устанавливают предпочтительно на последнем этапе монтажа рычажного узла подвески.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения зона зацепления, обращенная в сторону плеча рычага, включает первую опорную поверхность, выполненную с возможностью прилегания к ней второй опорной поверхности. Предпочтительно дополнительно к взаимному геометрическому замыканию средств зацепления в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, выполнена первая опорная поверхность, предназначенная для опирания выполненной с соответствующей геометрией опорной поверхности зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента. В частности, при расчетных изгибных нагрузках на место сопряжения опорного элемента и плеча рычага предпочтительно перенаправление части напряжения сжатия от этих изгибных нагрузок через простую опорную поверхность с одного элемента на другой, причем за счет этого происходит упрощение конструкции рычажного узла подвески.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения рычаг включает первую опорную зону, нагруженную зону и вторую опорную зону, причем нагруженная зона расположена между первой и второй опорными зонами, причем ось рычага проходит через первую и вторую опорную зону, причем зона зацепления, обращенная в сторону плеча рычага, имеет среднее главное направление ориентации, причем среднее главное направление ориентации зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, проходит под углом α углового смещения или наклона относительно оси рычага. Первая опорная зона рычага - это предпочтительно ось углового смещения или зона, в которой плечо рычага и, тем самым, весь рычажный узел подвески закреплен с возможностью углового смещения на опорных кронштейнах рамы транспортного средства. Первая опорная зона выполнена предпочтительно в виде цилиндрической втулки, ориентированной перпендикулярно продольной оси транспортного средства. Вторая опорная зона - это предпочтительно центр оси или зона, в которой кожух полуоси транспортного средства или шейка оси может быть закреплен на плече рычага рычажного узла подвески. Ось рычага проходит особенно предпочтительно через геометрические центры первой и второй опорной зоны, причем нагруженная зона необязательно расположена вокруг или вдоль оси плеча рычага и может также проходить криволинейно. Особенно предпочтительно ось плеча рычага в первой опорной зоне проходит через ось, вокруг которой возможно движение установленного с возможностью углового смещения плеча рычага или рычажного узла подвески, и особенно предпочтительно через точку этой оси углового смещения, расположенную в центре первой опорной зоны. Также предпочтительно прохождение оси плеча рычага во второй опорной зоне через точку, расположенную предпочтительно на оси углового смещения, проходящей через шейку оси, и расположенную на оси углового смещения также в центре второй опорной зоны. Зона зацепления, обращенная в сторону плеча рычага, проходит главным образом вдоль среднего главного направления ориентации. При этом особенно предпочтительно, если одно или несколько первых средств зацепления расположены вдоль этого среднего главного направления ориентации или в плоскости, проходящей параллельно среднему главному направлению ориентации зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага. Кроме этого, предпочтительно прохождение направления, вдоль которого опорный элемент смещается относительно рычага для осуществления геометрического замыкания первых средств зацепления со вторыми средствами зацепления, также параллельно среднему главному направлению ориентации зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага. Кроме этого, и первая опорная зона может проходить предпочтительно в главном направлении ориентации или параллельно главному направлению ориентации зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага. При выполнение среднего главного направления ориентации зоны зацепления, обращенной в сторону рычага, повернутой относительно оси плеча рычага, один только выбор положения зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, для закрепления зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, обеспечивает регулировку как высоты езды, так и общей длины рессорного узла.
Предпочтительно угол α составляет от 1° до 90°, особенно предпочтительно от 15° до 75° и, в частности, предпочтительно примерно от 30° до 60°. При предпочтительном угле примерно α=90° зона зацепления, обращенная в сторону плеча рычага, проходит главным образом перпендикулярно оси плеча рычага, определяемой первой и второй опорной зоной рычага. При этом существует возможность регулировки высоты езды за счет расположения зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, в определенном положении и, тем самым, на определенной высоте, причем одновременно с этим общая ориентация или длина рычажного узла подвески в направлении продольной оси транспортного средства остается неизменной. При предпочтительном угле α=0° зона зацепления, обращенная в сторону плеча рычага, проходит вдоль оси плеча рычага, а за счет расположения зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, можно регулировать длину рычажного узла подвески и, тем самым, в частности, расстояние между нагруженной зоной опорного элемента и второй опорной зоной плеча рычага без значительного изменения высоты езды. Особенно предпочтителен угол от 30° до 60°, так как опыт показал, что при прохождении зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, вдоль среднего главного направления ориентации, проходящего под углом от 30° до 60° к оси плеча рычага, обеспечен максимально возможный диапазон регулирования как длины рычажного узла подвески, так и высоты езды.
В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления изобретения зона зацепления, обращенная в сторону плеча рычага, выполнена дугообразной, причем особенно предпочтительно выполнение выпуклой первой опорной зоны в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага. Дугообразное или криволинейное выполнение зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, обеспечивает возможность регулировки за счет выбора определенного положения для закрепления зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, как длины рычажного узла подвески, так и высоты езды и одновременно возможность расположения опорного элемента под определенным углом смещения относительно рычага, причем этот угол смещения оптимирует, в частности, подрессоривание и разрессоривание упругого элемента пневморессоры в нагруженной зоне и, в частности, его качение по поверхности качения.
Особенно предпочтительно криволинейность зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, имеет радиус кривизны, равный расстоянию от расположенной в первой опорной зоне плеча рычага оси углового смещения до первой опорной поверхности плеча рычага. Таким образом можно изменять высоту езды в различных положениях закрепления зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, и одновременно обеспечивать максимальное отсутствие углового смещения нагруженной зоны опорного элемента относительно горизонтальной плоскости. Другими словами предпочтительно, чтобы ось рессоры нагруженной зоны опорного элемента при наличии необходимой высоты езды или необходимого стандартного состояния подрессоривания упругого элемента являлась касательной относительно круговой траектории, по которой совершает угловое смещение рычажный узел подвески.
Кроме этого, предпочтительно, чтобы первое средство зацепления совершало зацепление в направлении, проходящем в плоскости, параллельной первой опорной поверхности, причем предпочтительно выполнение в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, нескольких первых средств зацепления вдоль этой параллельной плоскости. Направление зацепления - это предпочтительно направление, в котором опорный элемент может быть заведен относительно рычага в определенное положение или выведен из определенного положения. В частности, в случае выполнения нескольких первых средств зацепления предпочтительно, чтобы все средства зацепления совершали зацепление в направлении вдоль плоскости, параллельной первой опорной поверхности зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага.
Особенно предпочтительно выполнение большего количества первых средств зацепления, чем вторых средств зацепления, причем первые средства зацепления расположены в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, с равными промежутками. Выполнение в зоне зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, нескольких первых средств зацепления, из которых в зацепление со вторыми средствами зацепления со стороны опорного элемента входят только определенные средства зацепления, обеспечивает возможность закрепления опорного элемента в различных положениях относительно плеча рычага для адаптирования рычажного узла подвески к конкретным условиям эксплуатации шасси. В частности, путем выбора определенных положений закрепления опорного элемента на плеча рычага можно регулировать высоту езды и/или длину рычажного узла подвески. Кроме этого, существует возможность выполнения дополнительных первых средства зацепления, расположенных сбоку, т.е. со смещением предпочтительно перпендикулярно главному направлению ориентации зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, причем вторые средства зацепление выполнены с возможностью зацепления только с определенными средствами из этих первых средств зацепления и за счет этого с помощью опорного элемента или рычажного узла подвески можно определенным образом смещать их. Под определенным смещением в этой связи понимают смещение вдоль поперечной оси транспортного средства.
Особенно предпочтительно выполнение опорного элемента из композитного материала, причем доля композитного материала при изготовлении опорного элемента составляет предпочтительно от 0.2 до 1, особенно предпочтительно от 0,5 до 1 и, в частности, предпочтительно от 0,75 до 0,95. Под композитным материалом в этой связи понимают, в частности, усиленный волокном материал, в котором волокно со сверхвысокой прочностью на разрыв помещено внутрь матричного материала, причем волокна волокнистого материала расположены, в частности, вдоль главной силовой линии или в соответствии с оптимальным направлением силовых линий. Определенные зоны опорного элемента, например вторые средства зацепления, выполнены при этом предпочтительно из металла, так как в этих зонах на малом пространстве действуют большие силы. Зоны с большей поверхностью, например нагруженная зона с плоскостью качения, могут в отличие от этого состоять из заложенных или плетеных композитных структур. Применение композитных материалов может, в частности, снизить вес, одновременно сохраняя прочность.
Предпочтительно в качестве композитного материала применяют композит из углеродного волокна. В качестве альтернативы предпочтительно применяют GLARE (glas-fibre reinforced aluminium) = армированный стекловолокном алюминий, композит из арамидного волокна или, в частности, предпочтительно композит из стекловолокна, более выгодный при закупке, чем, например, арамидный композит.
В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления изобретения зона зацепления, обращенная в сторону опорного элемента, имеет фахверковую структуру. Под фахверком в этой связи понимают выполненную монолитно балочнообразную структуру с локальными выемками, в которой несущие балки материала ориентированы в зависимости от расчетного направления сил и моментов и имеют соответствующую толщину материала, причем существует возможность экономии материала за счет расположения локальных выемок в зоне зацепления, обращенной в сторону опорного элемента. При изготовлении опорного элемента из композитного материала предпочтительно расположение волокон вдоль главного направления ориентации балок, что может обеспечить наиболее благоприятное распределение силовых линий в зоне зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, и, не смотря на максимально малую толщину балок и, тем самым, максимально малый вес, обеспечить передачу высоких расчетных сил и изгибных моментов на зону зацепления, обращенную в сторону опорного элемента. Предпочтительно применяемая фахверковая структура отличается от классического фахверка тем, что балки зоны зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, передают не только напряжение или силы растяжения и давления, но и изгибные моменты.
В крепежной зоне опорного элемента предпочтительно выполнение зажимной пластины для геометрического замыкания при закреплении упругого элемента пневморессоры. При этом особенно предпочтительно, чтобы зажимная пластина была прижата проходящим сквозь опорный элемент винтом к соответствующему краю, предназначенному для закрепления упругого элемента пневморессоры, причем особенно предпочтительна возможность доступности и затягивания соответствующего винта с нижней стороны опорного элемента, т.е. минуя упругий элемент пневморессоры.
Другие преимущества и признаки данного изобретения раскрыты в нижеследующем описании со ссылками на приложенные чертежи. Понятно, что показанные на чертежах отдельные признаки и варианты осуществления изобретения могут быть применены и к варианта осуществления согласно другим чертежам, если только это явно не исключено. На чертежах изображено:
Фиг. 1 - боковая проекция первого предпочтительного варианта выполнения рычажного узла подвески по данному изобретению;
Фиг. 2 - горизонтальная проекция показанного на Фиг. 1 предпочтительного варианта выполнения рычажного узла подвески по данному изобретению;
Фиг. 3 - проекция другого предпочтительного варианта выполнения рычажного узла подвески по данному изобретению;
Фиг. 4 - боковая проекция, частично в разрезе, предпочтительного варианта выполнения опорного элемента по данному изобретению;
Фиг. 5-7 - укрупненные проекции предпочтительных вариантов выполнения места стыковки рычага и опорного элемента.
Показанная на Фиг. 1 боковая проекция первого предпочтительного варианта выполнения рычажного узла подвески по данному изобретению включает плечо 2 рычага и опорный элемент 4, причем плечо 2 рычага включает первую опорную зону 21, соседнюю с ней нагруженную зону 22 и вторую опорную зону 23. На противоположном первой опорной зоне 21 конце плеча 2 рычага выполнена зона 24 зацепления, обращенная в сторону плеча рычага, проходящая главным образом вдоль среднего главного направления Е ориентации. На зоне 24 зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, закреплена с геометрическим замыканием зона 44 зацепления опорного элемента 4, обращенная в сторону опорного элемента, показанная на фигуре для большей наглядности частично в разрезе. В зоне 24 зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, выполнены первые средства 25 зацепления, а в зоне 44 зацепления, обращенной в сторону опорного элемента, выполнены вторые средства 45 зацепления. Первые средства 25 зацепления выполнены предпочтительно неоднородными. Как показано, оба верхних средства 25 зацепления выполнены в виде выступов с главным образом прямоугольным сечением и выступают из зоны 24 зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, в сторону смотрящего. При этом нижнее первое средство 25 зацепления может быть выполнено предпочтительно в виде цилиндрического отверстия, которому соответствует выполненное в виде отверстия второе средство 45 зацепления в зоне 44 зацепления, обращенной в сторону опорного элемента. На Фиг. 1 показано положение, в котором выполненные в виде крючкообразных выемок вторые средства 45 зацепления расположены таким образом, что их внутренних контур образует поднутрение, образующее геометрическое замыкание с первым средством 25 зацепления. В этом положении оба нижних, выполненные в виде отверстий первые или вторые средства расположены сносно друг с другом и существует возможность заведения фиксирующего элемента (не показано), предотвращающего, в частности, смещение опорного элемента вдоль среднего главного направления Е ориентации. Направление, вдоль которого первые средства 25 зацепление могут входить в геометрическое замыкание со вторыми средствами 45 зацепления, ориентировано предпочтительно параллельно среднему главному направлению Е ориентации зоны 24 зацепления, обращенной в сторону плеча рычага. Здесь необходимо отметить, что ось А плеча рычага и среднее главное направление Е ориентации зоны 24 зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, не обязательно пересекаются и могут проходить косонаправленно относительно друг друга. Показанный на Фиг. 1 угол α образован поэтому предпочтительно соответствующими проекциями на вертикальной плоскости, на которой проходит предпочтительно ось А плеча рычага, как это показано на Фиг. 1. Показанный предпочтительный вариант выполнения упрощает монтаж рычажного узла подвески, так как опорный элемент 4 можно сначала подвесить с помощью второго средства 45 зацепления на первом средстве 25 зацепления, а затем закрепить заведением в выполненные в виде отверстий средства 25, 45 зацепления фиксирующего элемента (не показано). Малое число рабочих операций по монтажу и малое число одновременно используемых в работе деталей является преимуществом для быстрого и простого монтажа или демонтажа рычажного узла подвески. Главное направление Е ориентации зоны зацепления, обращенной в сторону плеча рычага, смещено предпочтительно под углом α к оси А рычага. При этом ось А плеча рычага проходит предпочтительно через центры первой опорной зоны 21 и второй опорной зоны 23 рычага 2. Опорный элемент 4 включает также нагруженную зону 42, которая, в частности по форме, аналогична плунжеру пневморессоры.
На Фиг. 2 показана горизонтальная проекция предпочтительного, показанного на Фиг. 1, варианта выполнения рычажного узла подвески по данному изобретению. Предпочтительно зона 44 зацепления включает две идентичные цапфы, причем на каждой цапфе выполнены предпочтительно два вторых средства 45 зацепления, предназначенные для вхождения в геометрическое замыкание с первым средством 25 зацепления зоны 24 зацепления, обращенной в сторону плеча рычага. Первые средства 25 зацепления выполнены предпочтительно в виде выступов, выступающих сбоку из крепежной зоны 24, обращенной в сторону плеча рычага. Вторые средства 45 зацепления выполнены предпочтительно в виде соответствующих уступов. Кроме этого, первое или второе средство 25, 45 зацепления выполнено в виде отверстия, проходящего перпендикулярно через крепежные зоны, обращенные в сторону плеча рычага и в сторону опорного элемента, сквозь которое можно завести предпочтительно болт или винт для предотвращения смещения опорного элемента 4 относительно плеча 2 рычага. Нагруженная зона 42 опорного элемента 4 показана без дополнительных контуров, чтобы подчеркнуть, что вся наружная геометрия нагруженной зоны закруглена и выполнена с проходящими равномерно поверхностями. Нагруженная зона 42 выполнена монолитно с опорной зоной 44. Под монолитно в этой связи понимают не только гомогенное выполнение из цельного материала, например стали или алюминия, но и равномерную композицию различных материалов, например углеродного волокна, смол или матричного материала и вложенных металлических элементов или металлических элементов в оболочке для локального увеличения прочности. Монолитность отличается при этом неразъемным соединением или переплетением компонентов материала, возникающими при изготовлении опорного элемента 4. На фигуре также обозначена ось углового смещения, вокруг которой можно закрепить или закреплен с возможностью углового смещения рычажный узел подвески на раме транспортного средства (не показано) в первой опорной зоне 21 плеча 2 рычага.
На Фиг. 3 в горизонтальной проекции предпочтительного варианта выполнения рычажного узла подвески по данному изобретению показана предпочтительная асимметрия рычажного узла, в частности плеча 2 рычага рычажного узла подвески. Эта асимметрия обусловлена, в частности, требованиями или условиями монтажного пространства, причем асимметричное выполнение плеча 2 рычага при заданной колее грузового автомобиля, т.е. расстоянии между обоими установленными на одной оси вращения колесами, и заданной геометрии крепления на раме транспортного средства обеспечивает оптимальное использование условий монтажного пространства. Во второй опорной зоне 23 плеча 2 рычага показан кожух полуоси, проходящий через всю вторую опорную зону 23 и имеющий на отдаленном от центра (верхнем) конце шейку оси. В показанном предпочтительном варианте выполнения опорный элемент 4 закреплен на плече 2 рычаге только с помощью выполненных в виде отверстий первых и вторых средств 25, 45 зацепления и заведенных в них фиксирующих элементов 6. Показаны два фиксирующих элемента 6, которые соответствуют при этом минимальному числу фиксирующих элементов 6, необходимых для обеспечения достаточной прочности соединения опорного элемента 4 и плеча 2 рычага. В нагруженной зоне 42 опорного элемента 4 показан виртуальный цилиндр Z, имеющий радиус R и внутри которого проходит плоскость 47 качения нагруженной зоны 42. Как показано, зона 44 зацепления, обращенная в сторону опорного элемента, имеет максимальную протяженность S и проходит вне виртуального цилиндра Z предпочтительно перпендикулярно или предпочтительно вертикально к оси F рессоры. Соотношение радиуса R и протяженности S составляет в данном варианте выполнения от 0.5 до 0,6.
На Фиг. 4 показан предпочтительный вариант выполнения опорного элемента 4 и закрепляемый на нем упругий элемент пневморессоры. Нагруженная зона 42 включает плоскость 47 качения и крепежную зону 46, причем плоскость 47 качения выполнена главным образом вращательно-симметрично оси F рессоры. Концентрически вокруг оси F рессоры проходит виртуальный цилиндр Z, радиус R которого определен максимальным расстоянием между плоскостью 47 качения и осью F рессоры. Кроме этого, опорный элемент 4 предпочтительно включает в крепежной зоне 46 нагруженной зоны 42 зажимную пластину, прижатую винтами к краю упругого элемента пневморессоры для его закрепления на опорном элементе 4. Зона 44 зацепления, обращенная в сторону опорного элемента, предпочтительно выполнена с фахверковой структурой, причем относительно малая поперечная толщина за счет ориентации балок материала, оптимизированной по силовым линиям, может передавать высокие нагрузки изгибных моментов, что предпочтительно обеспечивает возможность явного снижения веса опорного элемента. Если опорный элемент 4 и, в частности, нагруженная зона 44, обращенная в сторону опорного элемента, выполнены из композитного материала, то вторые средства 45 зацепления предпочтительно интегрированы в фахверковую структуру в виде металлических усиливающих элементов или металлического армирования для улучшения восприятия фахверковой структурой локальных пиков напряжения и сил.
Предпочтительно, как показано, для этого применяют металлические втулки. Однако понятно, что в показанном на Фиг. 1 варианте выполнения крючкообразные вторые средства 45 зацепления также могут быть усилены металлом.
На Фиг. 5 показан предпочтительный вариант выполнения рычажного узла подвески по данному изобретению, в котором зона 24 зацепления, обращенная в сторону плеча рычага, выполнена дугообразной и предпочтительно с большим количеством первых средств 25 зацепления. Первые средства 25 зацепления при этом расположены предпочтительно с равными промежутками по круговой орбитальной геометрии, представленной на фигуре заштрихованной областью. Зона 44 зацепления, обращенная в сторону опорного элемента, включает вторые средства 45 зацепления, расположенные предпочтительно по геометрии, подобной круговой орбитальной геометрии опорной зоны 24, обращенной в сторону плеча рычага, и с равными промежутками аналогично первым средствам 25 зацепления. При этом больше может быть количество первых средств 25 зацепления или количество вторых средств 45 зацепления, причем опорный элемент 4 может быть закреплен на плече рычаге в различных монтажных положениях. Дугообразное или круговое выполнение опорной зоны 24, обращенной в сторону плеча рычага, и опорной зоны 44, обращенной в сторону опорного элемента, обеспечивает возможность не только горизонтального и вертикального закрепления зоны на упругом элементе пневморессоры, т.е. нагруженной зоны 42, но и одновременно возможность изменения углового смещения оси F рессоры относительно оси А плеча рычага. С помощью предпочтительного изменения углового смещения оси F рессоры можно регулировать оптимальный процесс подрессоривания нагруженной зоны 42 относительно упругого элемента пневморессоры в различных типах транспортных средств и образующуюся вследствие этого геометрию шасси. Показанный на фигуре предпочтительный вариант выполнения обеспечивает вследствие более большого числа первых средств 25 зацепления возможность трех, всего четырех монтажных положений опорного элемента 4 на плече 2 рычага.
В показанном на Фиг. 6 варианте, наряду с двумя фиксирующими элементами 6, в виде болтов выполнен пластинчатый фиксирующий элемент 6. Пластинчатый фиксирующий элемент 6 зацепляет предпочтительно первое средство 25 зацепления в виде выступа или уступа, а также фиксирующий элемент 6 в виде болта или второе средство 45 зацепления, выполненное в виде выступа или уступа. При этом первое и второе средства 25, 45 зацепления входят в прямое геометрическое зацепление друг с другом посредством одного или нескольких фиксирующих элементов 6. Кроме этого, обозначена плоскость 28 прилегания, на которую опирается зона зацепления, обращенная в сторону опорного элемента, для передачи более высоких изгибных моментов и разгрузки фиксирующих элементов 6 и средств 25, 45 зацепления. В показанном на Фиг. 6 варианте выполнения угол α расположен между осью А плеча рычага и главной осью Е ориентации и составляет предпочтительно от 70° до 80°, причем смещением монтажного положения - при наличии увеличенного числа первых и вторых средств 25, 45 зацепления согласно Фиг. 5 - можно регулировать в первую очередь положение нагруженной зоны 42 относительно плеча 2 рычага. Этот предпочтительный вариант выполнения обеспечивает возможность особенно простого регулирования высоты езды.
На Фиг. 7 показан следующий предпочтительный вариант выполнения рычажного узла по данному изобретению, причем в отличие от варианта выполнения по Фиг. 6 угол α составляет предпочтительно от 20° до 30°. С помощью малого угла α при смещении монтажного положения плеча 2 рычага больше регулируют предпочтительно общую длину рычажного узла, чем высоту езды. Таким образом можно адаптировать рычажный узел к большому количеству типов транспортных средств с определенной длиной продольного рулевого рычага, который можно заменить рычажным узлом универсального применения по данному изобретению. Кроме этого, выполнение первых и вторых средств 25, 45 зацепления представляет собой предпочтительную комбинацию показанных на Фиг. 1, 5 и 6 вариантов выполнения. С одной стороны, больше выполнено первых средств 25 зацепления, что обеспечивает возможность большего количества монтажных положений в зоне 24 зацепления, обращенной в сторону плеча рычага. С другой стороны, применяют предпочтительно крючкообразные вторые средства 45 зацепления, причем положение, в котором первые средства 25 зацепления расположены в поднутрении вторых средств 45 зацепления, стопорят пластинчатым фиксирующим средством 6.
Как обозначено в варианте выполнения по Фиг. 7, в рамках данного изобретения особенно предпочтительна возможность применения признаков отдельных вариантов выполнения и в других предпочтительных вариантах выполнения. Это относится, например, к выполнению средств 25, 45 зацепления, к применению фиксирующих элементов 6 или к возможности расположения средств 25, 45 зацепления не только с линейным смещением, но и к возможности расположения большого количества средств 25, 45 зацепления по смещенным относительно друг друга многочисленным линейным или изогнутым геометриям и, тем самым, возможности дальнейшего повышения универсальности рычажного узла подвески.
Условные обозначения
2 - плечо рычага
6 - фиксирующий элемент
4 - опорный элемент
21 - первая опорная зона
22 - нагруженная зона
46 - крепежная зона
23 - вторая опорная зона
47 - плоскость качения
24 - зона зацепления в сторону плеча рычага
α - угол
25 - первое средство зацепления
Е - главное направление ориентации
28 - опорная поверхность
F - ось рессоры
42 - нагруженная зона
R - радиус виртуального цилиндра
44 - зона зацепления в сторону опорного элемента
S - протяженность
45 - второе средство зацепления
Z - виртуальный цилиндр