БЛОК ПОДВЕСНОЙ РЕССОРЫ ДЛЯ ХОДОВОГО МЕХАНИЗМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
SUSPENSION SPRING UNIT FOR VEHICLE CHASSIS

Настоящее изобретение относится к блоку подвесной рессоры для автомобиля, который выполнен с возможностью размещения между кузовом транспортного средства и стойкой колеса и образует элемент ходового механизма транспортного средства, выполненный с корпусами рессоры из многослойного волокнистого материала.
Из документа DE 101 41 432 А1 известна рессора из многослойного волокна, образованная из двух листовых рессор из многослойного волокнистого материала, и эти листовые рессоры на своих концах соединены друг с другом посредством соединительных элементов. Листовые рессоры выполнены прямоугольными и имеют изгиб, а также через концевые кромки посредством соединительных элементов соединены друг с другом. При этом вогнутые поверхности листовых рессор обращены друг к другу, так что обе листовые рессоры совместно с соединительными элементами образуют форму, аналогичную замкнутому овалу. Для введения усилия в листовые рессоры примерно посередине между концевыми кромками листовых рессор помещены элементы для подачи усилия на листовые рессоры.
Документ DE 10 2008 006 411 А1 демонстрирует другой блок подвесной рессоры для ходового механизма транспортного средства в виде плоской рессоры из многослойного волокнистого материала волнообразной формы, причём плоская рессора выполнена в виде отдельной группы волн из реверсивных зон и промежуточных участков, так что плоская рессора располагается в форме меандра. За счёт цельного изготовления блока подвесной рессоры из одной единственной плоской рессоры конструкция блока подвесной рессоры, однако, является не модифицируемой и дорогостоящей в изготовлении. К примеру, вследствие цельного варианта выполнения плоских рессор,  согласования жёсткости рессор могут быть осуществлены лишь посредством замены всей плоской рессоры. К тому же, изготовление плоской рессоры в виде большого цельного конструктивного элемента осложнено, так как укладка волокон в многослойном волокнистом материале должна быть произведена в одной форме.
Задачей изобретения является усовершенствование блока подвесной рессоры для ходового механизма транспортного средства, который должен быть выполнен с корпусами рессоры из многослойного волокнистого материала, причём блок подвесной рессоры должен быть прост в изготовлении и гибок в конструкции, в частности, упругие свойства блока подвесной рессоры должны быть за счёт простых средств согласованы с соответствующими требованиями.
Данная задача решена посредством блока подвесной рессоры для ходового механизма транспортного средства с корпусами рессоры из многослойного волокнистого материала в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты усовершенствования изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение основано на том, что, по меньшей мере, две последовательно расположенные кольцевые рессоры из многослойного волокнистого материала снабжены, соответственно, замкнутым контуром, и соединены друг с другом посредством, по меньшей мере, одного соединительного элемента.
В соответствии с изобретением для образования блока подвесной рессоры корпуса рессоры из многослойного волокнистого материала образованы посредством кольцевых корпусов, которые имеют замкнутый контур. Кольцевые корпуса при этом соединены друг с другом посредством соединительных элементов, в частности, посредством своих кольцевых внешних сторон, и, по меньшей мере, два и, в частности, несколько кольцевых корпусов могут быть последовательно соединены друг с другом для образования блока подвесной рессоры для ходового механизма транспортного средства. Кольцевые корпуса при этом посередине посредством соединительных элементов соединены друг с другом, и эти соединительные элементы служат для передачи усилия, так что кольцевые корпуса и соединительные элементы за счёт последовательного соединения передают, соответственно, одинаковое усилие, к примеру, между держателем колеса и кузовом транспортного средства.
В предпочтительном варианте, по меньшей мере, два соединительных элемента могут быть расположены на кольцевых корпусах диаметрально противоположно, так что определено проходящее через соединительные элементы направление движения рессоры. При этом кольцевые корпуса могут быть выполнены овальными и/или может быть предусмотрено, что кольцевые корпуса в проходящем перпендикулярно направлению движения рессоры перпендикулярном направлении выполнены продольными. Благодаря этому, выявляются отдельные кольцевые корпуса, которые имеют форму сплющенного с двух сторон кольца или овала. Все отдельные кольцевые корпуса могут иметь при этом одинаковые или различные упругие характеристики. При нагружении блока подвесной рессоры отдельные кольцевые корпуса сжимаются, и общий ход блока подвесной рессоры составляется из соответствующих ходов отдельных кольцевых корпусов. Отдельные расположенные друг над другом и соединённые посредством соединительных элементов кольцевые корпуса могут располагаться относительно друг друга в поперечном направлении параллельно, однако, под разными углами относительно общего направления движения рессоры.
Отдельные кольцевые корпуса могут быть экономичным образом изготовлены посредством простых способов навивки, и особенно предпочтительно, когда многослойный волокнистый материал включает в себя слои волокна, которые, по меньшей мере, преобладающим образом и в предпочтительном варианте полностью располагаются в направлении периферии кольцевых корпусов. Благодаря этому, выявляется особенно простой способ изготовления кольцевых корпусов посредством навивки. Для обеспечения прочности поперечного сечения в продольном направлении относительно кругового направления кольцевой корпус может иметь, по меньшей мере, один плетёный слой, а витые волокна и плетёный слой могут быть помещены в матрицу, к примеру, из эпоксидной смолы.
В частности, при варианте осуществления в виде овальных кольцевых корпусов  с образующей более длинную ось овала поперечным направлением, которое проходит по продольной оси овальных кольцевых корпусов, а также перпендикулярно направлению движения рессоры, кольцевые корпуса могут быть изготовлены простым способом. Кольцевые корпуса могут быть выполнены при этом, однако, также кольцеобразными, овальными, то есть, с изменяющимся изгибом по всей периферии или в виде удлинённых колец, так что замкнутый контур кольцевых корпусов образуется посредством двух, проходящих в поперечном направлении примерно параллельно друг другу и, в основном, прямых основных участков и двух соединяющих основные участки участков радиусов. За счёт проходящих параллельно друг другу основных участков кольцевых корпусов выявляется, к примеру, меньшая конструктивная высота блока подвесной рессоры, состоящего из нескольких кольцевых корпусов. Соединительные элементы могут соединять кольцевые корпуса с основными участками, так что соединительные элементы, к примеру, посередине на основных участках присоединены к кольцевым корпусам.
Многослойный волокнистый материал может включать в себя, к примеру, стекловолокнистый материал или материал из углеродного волокна, а в качестве матрицы может использоваться, к примеру, смола, в частности, эпоксидная смола.
Соотношение длины оси в поперечном направлении и длины проходящей в направлении движения рессоры оси кольцевых корпусов может соответствовать значениям от 2:1 до 10:1 и предпочтительно от 3:1 до 5:1. Чем больше соотношение, тем шире делают блок подвесной рессоры, причём, в целом, кольцевые корпуса с овальным поперечным сечением и большой главной осью, по сравнению со скорее небольшой высотой, в целом, способствует меньшей жёсткости рессор, так как упругость отдельных кольцевых корпусов в направлении по высоте оказывается больше.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления блока подвесной рессоры в соответствии с изобретением может быть предусмотрен, по меньшей мере, один направляющий элемент, который проводит кольцевые корпуса и предотвращает продольное отклонение кольцевых корпусов от направления движения рессоры. Отдельные кольцевые корпуса при этом при сжатии могут скользить в направляющем элементе для обеспечения подвижности кольцевых корпусов  относительно, к примеру, стационарно расположенного направляющего элемента. К примеру, также два направляющих элемента могут с противоположных сторон ограждать кольцевые корпуса и, к примеру, кольцевые корпуса посредством своих участков радиусов могут быть проведены, по меньшей мере, в одном направляющем элементе. Также возможно, чтобы направляющий элемент или направляющие элементы образовали корпус, который обеспечит защиту кольцевых корпусов от влажности и загрязнений.
Кольцевые корпуса могут иметь плоское круговое поперечное сечение периферии по типу плоской ленты. При этом, по меньшей мере, один соединительный элемент может быть соединён с круговым поперечным сечением таким образом, что плоская лента с неизменным поперечным сечением проходит место соединение с соединительным элементом. Благодаря этому, возникает предпочтительная нагрузка на кольцевые корпуса. В особо предпочтительном варианте круговое поперечное сечение по всей периферии кольцевого корпуса может быть осуществлено неизменным, то есть, постоянным.
Блок подвесной рессоры в соответствии с изобретением может быть особенно легко осуществлён посредством варианта осуществления корпусов рессор из многослойного волокнистого материала в форме кольцевых корпусов с замкнутым контуром, причём блок подвесной рессоры может иметь такие же или аналогичные упругие свойства, что и стальная рессора, которая находит применение в ходовом механизме транспортного средства. При этом блок подвесной рессоры имеет весьма небольшой вес и, в зависимости от расчета габаритов кольцевых корпусов, мощности блока подвесной рессоры с признаками предложенного на рассмотрение изобретения может быть достаточно, чтобы использовать его в качестве рессоры ходового механизма транспортного средства. Между двумя кольцевыми корпусами может быть предусмотрено, к примеру, также несколько соединительных элементов, которые на расстоянии друг от друга соединены с плоской лентой кольцевого корпуса, к примеру, для улучшенного распределения при введении нагрузки в кольцевые корпуса.
Другие, способствующие улучшению изобретения мероприятия поясняются далее более детально совместно с описанием предпочтительного примера осуществления изобретения на основании чертежей, на которых представлено следующее:
фиг.1 – схематичный вид блока подвесной рессоры с корпусами рессор из многослойного волокнистого материала, и
фиг.2 – блок подвесной рессоры под нагрузкой, при этом кольцевые корпуса имеют упругую деформацию.
Фиг.1 демонстрирует блок 1 подвесной рессоры на схематичном виде с изображёнными в перспективе кольцевыми корпусами 10, которые изготовлены из многослойного волокнистого материала и образуют корпуса рессор блока 1 подвесной рессоры. Блок 1 подвесной рессоры не изображённым более детально способом может служить для ходового механизма транспортного средства, и этот блок 1 подвесной рессоры может быть расположен, к примеру, между кузовом транспортного средства и опорой колеса и, тем самым, образовывать элемент ходового механизма транспортного средства.
В качестве примера блок 1 подвесной рессоры имеет три кольцевых корпуса 10, которые посредством соединительных элементов 11 соединены друг с другом. Для соединения блока 1 подвесной рессоры также с кузовом транспортного средства и с держателем колеса верхний кольцевой корпус 10 и нижний кольцевой корпус 10 имеют, соответственно, с внешней стороны другие соединительные элементы 11.
Соединительные элементы 11 расположены на кольцевых корпусах 10 диаметрально противоположно, так что определено проходящее через соединительные элементы 11 направление 12 движения рессоры. Когда на блок 1 подвесной рессоры через внешние соединительные элементы 11 подаётся нагрузка, то кольцевые корпуса 10 сжимаются в направлении 12 движения рессоры, так что длина блока 1 подвесной рессоры, соответственно, уменьшается.
Кольцевые корпуса 10 осуществлены с замкнутым постоянным контуром, и эти кольцевые корпуса 10 включают в себя плоскую ленту с постоянным круговым поперченным сечением. Кольцевые корпуса 10 изготовлены из многослойного волокнистого материала и имеют слои 14 волокон, как показано, к примеру, на верхнем кольцевом корпусе 10. Слои 14 волокон располагаются в направлении 15 периферии, и направление 15 периферии определяет круговое направление кольцевых корпусов 10. Вследствие  прохождения, по меньшей мере, одной преобладающей части слоёв 14 волокон в направлении 15 периферии, формируется предпочтительный вариант нагрузки в плане нагружения кольцевых корпусов 10, так как кольцевые корпуса 10 нагружаются лишь перпендикулярно направлению 15 периферии, так что волокна в слоях 14 могут, соответственно, воспринимать нагрузку, и кольцевые корпуса 10 оказываются нагружены в  продольном направлении волокон в слое 14 волокон.
Представленные в качестве примера три кольцевых корпуса 10 выполнены геометрически одинаковыми, однако, эти кольцевые корпуса 10 могут иметь также различные варианты осуществления, и соединяются друг с другом посредством соединительных элементов 11. Если блок 1 подвесной рессоры сжимается, то ходы рессор отельных кольцевых корпусов 10 суммируются в общий ход рессоры, причём даже жёсткость отдельных кольцевых корпусов 10 не обязательно должна быть одинаковой, и кольцевые корпуса 10 могут иметь различные коэффициенты жёсткости рессор.
Пример осуществления изобретения демонстрирует блок 1 подвесной рессоры с выполненными овальными кольцевыми корпусами 10, и эти кольцевые корпуса 10 имеют расположенное перпендикулярно направлению 12 движения рессоры поперечное направление 13, в качестве примера представленное на нижнем кольцевом корпусе 10. Кольцевые корпуса 10 имеют, таким образом, бóльшую протяжённость в поперечном направлении, по сравнению с высотой кольцевых корпусов 10 в направлении 12 движения рессоры.
Представленные в качестве примера кольцевые корпуса 10 выполнены в виде сплющенных колец, и замкнутый контур кольцевых корпусов 10 образован посредством двух расположенных в поперечном направлении 13 примерно параллельно друг другу и, в основном, прямых основных участков 10а, а также двух соединяющих основные участки 10а участков 10b радиусов.
На фиг.2 показан блок 1 подвесной рессоры в соответствии с фиг.1 на схематичном виде сбоку, причём на блок 1 подвесной рессоры обозначенное стрелками сжимающее усилие полаётся через внешние соединительные элементы 11. Сжимающее усилие, поданное на блок 1 подвесной рессоры, за счёт последовательного подсоединения кольцевых корпусов 10 и соединительных элементов 11, в каждом из корпусов и элементов одинаково по величине. Из-за поданной сжимающей нагрузки кольцевые корпуса 10 изображены с деформацией, в частности, основные участки 10а кольцевых корпусов 10 имеют сформированный в направлении вовнутрь кольцевого корпуса 10 упругий прогиб 17.
В качестве примера на левой стороне кольцевого корпуса 10 изображён направляющий элемент 16, и этот направляющий элемент 16 служит для проведения кольцевых корпусов 10 по участкам 10b радиусов, которые в поперечном направлении 13 дугообразно соединяют основные участки 10а друг с другом. Таким образом, направляющий элемент 16 проводит кольцевые корпуса 10 по участкам 10b радиусов. Направляющий элемент 16 выполнен таким образом, что участки 10b радиусов в направлении 12 движения рессоры могут скользить в направляющем элементе 16, так что направляющий элемент 16 служит лишь для проведения кольцевых корпусов 10 и не оказывает на них никакого давления. Дополнительно таким же образом на правой стороне, напротив представленного направляющего элемента 16, может быть предусмотрен другой направляющий элемент 16. Направляющий элемент 16 выполнен в форме рельса и предотвращает, в частности, боковой поворот отдельных кольцевых корпусов 10.
Посредством представленного в примере осуществления для предложенного на рассмотрение изобретения блока 1 подвесной рессоры представляется блок рессоры, который может служить в качестве подвесной рессоры транспортного средства и изготавливается из многослойного волокнистого материала с очень небольшим весом. Блок 1 подвесной рессоры может иметь при этом, по сравнению с традиционными стальными рессорами, существенно меньший вес, однако, этот блок 1 подвесной рессоры может иметь такую же характеристику рессоры и мощность, что и соответствующая стальная рессора.
Изобретение не ограничивается в своём варианте осуществления ранее представленным предпочтительным примером осуществления. Более того, возможно несколько вариантов, которые при представленном варианте решения используются и в случае принципиально других вариантов осуществления. Все следующие из формулы изобретения, из описания или из чертежей признаки и/или преимущества, включая конструктивные детали или пространственные расположения, могут являться существенными для изобретения как сами по себе, так и в различных комбинациях друг с другом.