УЗЕЛ ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
AUTOMOTIVE SUSPENSION AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию узла подвески для транспортного средства, в частности для автомашины преимущественно с жестким мостом, а также к созданию способа изготовления узла подвески для соответствующего транспортного средства.
Узлы подвески для автомашин уже известны. Они обычно содержат продольный элемент, который установлен на оси транспортного средства, соединенный шарнирно на одном конце с рамным элементом транспортного средства и на другом конце установленный на рессоре, чтобы обеспечивать рессорную установку оси транспортного средства. Обычно продольный элемент зажат на оси транспортного средства или свинчен с ней, чтобы обеспечивать силовую пригонку между продольным элементом и осью транспортного средства. Другим известным решением является изготовление продольного элемента и оси транспортного средства из свариваемых материалов, таких как сталь, и сварка продольного элемента и оси транспортного средства друг с другом.
Проблема, связанная с известными узлами подвески оси, состоит в том, что они имеют высокую стоимость изготовления, высокие концентрации дефектов (склонны к образованию полостей усадки) по причине использования обычно сложной стальной отливки, когда компоненты изготовлены из свариваемого материала, и могут выдерживать только ограниченные механические нагрузки (когда используют зажимы или винты).
В связи с изложенным задачей настоящего изобретения является создание узла подвески для транспортного средства, а также способа изготовления узла подвески для транспортного средства, в частности для автомашины с жестким мостом, за счет чего может быть создан экономичный и надежный узел подвески оси, позволяющий выдерживать большие усилия и вращающие моменты.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается узел подвески для транспортного средства, в частности для автомашины с жестким мостом, который содержит продольный элемент или осевой элемент, имеющий секцию подвески, опорную секцию и секцию приема оси, причем секция подвески выполнена с возможностью поворота или шарнирно установлена на рамном элементе транспортного средства, продольный элемент может поддерживаться на рамном элементе при помощи опорной секции, а ось транспортного средства может быть расположена или закреплена в секции приема оси, расположенной между секцией подвески и опорной секцией, а также содержит полый цилиндрический элемент, причем продольный элемент изготовлен из литого или композиционного материала, а полый цилиндрический элемент изготовлен из свариваемого материала, причем полый цилиндрический элемент установлен в секции приема оси и соединен с продольным элементом с пригонкой (посадкой) по форме и/или с силовой пригонкой. Другими словами, продольный элемент имеет по существу продолговатую геометрическую конфигурацию, а секция подвески и опорная секция преимущественно предусмотрены на его дистальных концах, при этом секция приема оси расположена между ними. Секция приема оси преимущественно имеет выемку (или отверстие), в которой установлен полый цилиндрический элемент. Полый цилиндрический элемент расположен в секции приема оси таким образом, что он соединен с пригонкой по форме и/или с силовой пригонкой с продольным элементом. Другими словами, полый цилиндрический элемент намеренно закрыт по меньшей мере частично при помощи продольного элемента. Это позволяет создать соединение между полым цилиндрическим элементом и продольным элементом, которое преимущественно может передавать высокие вращающие моменты и большие силы. В тексте описания настоящего изобретения термин «полый цилиндрический элемент» относится не только к полым цилиндрам, но включает в себя, кроме трубчатых элементов, также и цилиндрические тела, которые не являются полыми по конфигурации. Таким образом, за счет соединения продольного элемента, изготовленного из литого или композиционного материала, и полого цилиндрического элемента, изготовленного из свариваемого материала, создают узел, который может быть сварен с дополнительными элементами при помощи полого цилиндрического элемента. Таким образом, традиционные способы сварки с успехом могут быть использованы для закрепления дополнительных осевых компонентов, что позволяет избежать использования дорогих и отнимающих много времени способов, таких как сварка давлением и сварка без предварительного нагрева. Более того, продольный элемент может быть изготовлен из любых подходящих материалов, так что дорогая и склонная к усадке литая сталь может быть исключена. Более того, отнимающая много времени обработка участков пересечения продольного элемента с другими осевыми компонентами преимущественно может быть исключена, так как эта связь преимущественно может быть осуществлена при помощи полого цилиндрического элемента. Следовательно, за счет использования альтернативных материалов для изготовления продольного элемента, таких как алюминий или композиционные материалы, узел подвески может быть оптимизирован в том, что касается веса и технологии производства.
Продольный элемент преимущественно изготовлен из литого материала (из отливки), а полый цилиндрический элемент соединен с продольным элементом обычно за счет закрытия (герметизации) материалом. Полый цилиндрический элемент в этом случае преимущественно отлит в секции приема оси продольного элемента. Следовательно, может быть создан узел подвески, который может передавать большие силы и высокие вращающие моменты от продольного элемента к полому цилиндрическому элементу или к оси транспортного средства.
Полый цилиндрический элемент преимущественно имеет по меньшей мере на участках его внешней кольцевой поверхности профилирование, которое расширяет поверхность, и/или имеет поверхностную конфигурацию, снабженную секциями входа в зацепление, такими как канавки, участки резьбы или накатки. За счет этого возможно создать улучшенную пригонку по форме и/или силовую пригонку между полым цилиндрическим элементом и секцией приема оси. Следовательно, соединение между полым цилиндрическим элементом и секцией приема оси или продольным элементом преимущественно является тесным, так как по меньшей мере литая часть полого цилиндрического элемента в продольном элементе содержит по меньшей мере на отдельных участках канавки или аналогичное расширяющее поверхность профилирование и намеренно охвачена на внутренней и внешней поверхности литым материалом продольного элемента. Эта мера преимущественно ведет к сварке полого цилиндрического элемента с материалом продольного элемента во время процесса литья. Таким образом, такая конфигурация дополнительно позволяет получить (прочно) сцепленное соединение.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом стенка полого цилиндрического элемента по меньшей мере частично разорвана по меньшей мере в области секции приема оси. Другими словами, по меньшей мере часть полого цилиндрического элемента, которую отливают, может быть разорвана по меньшей мере на отдельных участках, так что сцепление и, следовательно, сцепленное соединение между продольным элементом и полым цилиндрическим элементом дополнительно улучшается. Однако вне зависимости от сварки материал продольного элемента может затекать по меньшей мере частично в выемку или впадину полого цилиндрического элемента, так что соединение с пригонкой по форме и/или с силовой пригонкой между продольным элементом и полым цилиндрическим элементом дополнительно оптимизируется.
Полый цилиндрический элемент преимущественно имеет круглое поперечное сечение. Само собой разумеется, что полый цилиндрический элемент может иметь и другую желательную конфигурацию поперечного сечения, например эллиптическую, угловую или главным образом многоугольную конфигурацию.
Полый цилиндрический элемент преимущественно выступает по меньшей мере с одной стороны за продольный элемент, чтобы образовать соответствующие секции сварки для соединения с осью транспортного средства. Следовательно, полый цилиндрический элемент не является частью оси транспортного средства, но служит для соединения продольного элемента с осью транспортного средства. Полый цилиндрический элемент преимущественно идет по существу перпендикулярно или под прямым углом к длине продольного элемента, так что полый цилиндрический элемент при установленном продольном элементе расположен главным образом перпендикулярно к направлению перемещения. Полый цилиндрический элемент может выступать за продольный элемент только с одной своей стороны, однако преимущественно он выступает за продольный элемент с обеих сторон продольного элемента, чтобы обеспечивать оптимальное соединение с осью транспортного средства. Полый цилиндрический элемент преимущественно с силой надет на ось транспортного средства или на связанный с ней элемент (такой как поворотная цапфа) и приварен к ней, чтобы получить жесткое, прочное или неразъемное соединение с осью транспортного средства. Однако полый цилиндрический элемент также может быть соединен с осью транспортного средства (или со связанным с ней элементом) таким образом, что полый цилиндрический элемент и ось транспортного средства будут расположены по существу "конец к концу". Полый цилиндрический элемент и ось транспортного средства затем сваривают вместе на их контактных поверхностях. Однако могут быть использованы и любые другие подходящие виды соединения полого цилиндрического элемента с осью транспортного средства.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом полый цилиндрический элемент выполнен как сегмент оси транспортного средства, сегмент трубчатой оси, или как поворотная цапфа транспортного средства, или сегмент головки колеса (wheel head), или осевая шейка, или кронштейн колеса. Следовательно, ось транспортного средства и поворотная цапфа транспортного средства преимущественно имеют непосредственную связь друг с другом. Таким образом, отсутствует промежуточный продольный элемент между осью транспортного средства и поворотной цапфой транспортного средства, так что непрерывное соединение может быть создано между осью транспортного средства и поворотной цапфой, за счет чего существенно снижаются нагрузки на продольный элемент по сравнению со случаем, когда поворотная цапфа, продольный элемент и трубчатая ось расположены в ряд друг с другом. За счет прямого соединения между осью транспортного средства и поворотной цапфой транспортного средства могут быть переданы большие вращающие моменты и силы.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается также способ изготовления узла подвески для транспортного средства, в частности для автомашины с жестким мостом, который включает в себя следующие операции:
- использование полого цилиндрического элемента, изготовленного из свариваемого материала,
- использование литейной формы продольного элемента для формирования продольного элемента в ней,
- вставка полого цилиндрического элемента в литейную форму продольного элемента и
- литье (отливка) продольного элемента вокруг полого цилиндрического элемента в литейной форме продольного элемента, так что полый цилиндрический элемент и продольный элемент будут соединены с пригонкой по форме и/или с силовой пригонкой.
Преимущественно операцию литья продольного элемента осуществляют за счет заливки в литейную форму продольного элемента, так что полый цилиндрический элемент будет прочно связан с продольным элементом.
Более того, способ преимущественно включает в себя следующие операции:
- установка полого цилиндрического элемента на или напротив оси транспортного средства или поворотной цапфы транспортного средства и
- сварка полого цилиндрического элемента с осью транспортного средства или с поворотной цапфой транспортного средства.
Альтернативно, полый цилиндрический элемент может быть выполнен в виде оси транспортного средства или поворотной цапфы транспортного средства, так что его приваривают к остальной оси транспортного средства или поворотной цапфе транспортного средства, таким образом, что ось транспортного средства и поворотная цапфа транспортного средства преимущественно имеют прямое (непосредственное) соединение друг с другом.
Само собой разумеется, что все признаки и преимущества заявленного узла подвески для транспортного средства могут найти применение в заявленном способе изготовления узла подвески для транспортного средства.
Указанные ранее и другие характеристики и преимущества изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи предпочтительных вариантов.
На фиг.1 показан вид в частичном разрезе в перспективе первого варианта заявленного узла подвески.
На фиг.2 показан вид в частичном разрезе в перспективе второго варианта заявленного узла подвески.
На фиг.3 показан вид в частичном разрезе в перспективе третьего варианта заявленного узла подвески.
На фиг.4 показан вид в частичном разрезе в перспективе четвертого варианта заявленного узла подвески.
На фиг.1 показан вид в частичном разрезе в перспективе первого варианта заявленного узла подвески для транспортного средства, которое, в частности, представляет собой автомашину с жестким мостом. Узел подвески имеет продольный элемент 2, который установлен на полом цилиндрическом элементе. С полым цилиндрическим элементом граничит поворотная цапфа 6 транспортного средства, на которой установлен обод или шина транспортного средства, прямо или косвенно.
Продольный элемент 2 имеет секцию 8 подвески, которая выполнена с возможностью соединения с рамным элементом транспортного средства при помощи соответствующей оси U поворота. Другими словами, продольный элемент 2 может совершать поворот относительно оси U поворота. Более того, продольный элемент 2 имеет опорную секцию 10, которая предусмотрена по существу на дистальном конце продольного элемента 2, противоположном секции 8 подвески. Продольный элемент 2 может иметь поддержку на рамном элементе транспортного средства при помощи опорной секции 10, так чтобы ограничивать поворот продольного элемента. Между секцией 8 подвески и опорной секцией 10 продольный элемент 2 имеет секцию 12 приема оси. Секция 12 приема оси выполнена так, что ось 4 транспортного средства может проходить через (внутри) нее. В показанном варианте полый цилиндрический элемент соответствует сегменту трубчатой оси или оси 4 транспортного средства. Продольный элемент изготовлен из литого или композиционного материала, а преимущественно отлит из металла. С другой стороны, полый цилиндрический элемент (или ось 4 транспортного средства) преимущественно изготовлен из свариваемого материала, так что другие части оси транспортного средства могут быть приварены к нему, такие как поворотная цапфа 6 транспортного средства. Таким образом, полый цилиндрический элемент выполнен в секции 12 приема оси, так что он соединен с продольным элементом с пригонкой по форме и/или с силовой пригонкой.
Узел подвески преимущественно создают путем вставки полого цилиндрического элемента или оси 4 транспортного средства в литейную форму продольного элемента и осуществления процесса литья продольного элемента 2 относительно (вокруг) полого цилиндрического элемента. Следовательно, в дополнение к пригонке по форме и/или к силовой пригонке преимущественно происходит сцепление материала, так как материал продольного элемента и материал полого цилиндрического элемента преимущественно затекают друг в друга, по меньшей мере в некоторых зонах, во время процесса литья. Сцепление материала преимущественно может быть улучшено, в частности, когда полый цилиндрический элемент имеет профилирование по меньшей мере на некоторых участках его внешней кольцевой поверхности, особенно когда оно расширяет поверхность, и/или имеет поверхностную конфигурацию, снабженную сегментами входа в зацепление, такими как канавки, участки резьбы или накатки. Эта мера оказывает благоприятное воздействие, когда материал продольного элемента заливают вокруг полого цилиндрического элемента, обеспечивая сварку, по меньшей мере в некоторых зонах, свариваемого материала полого цилиндрического элемента (такого как сталь) с материалом продольного элемента 2 (таким как серый литейный чугун). За счет этого создают прочное соединение между продольным элементом 2 и полым цилиндрическим элементом или осью 4 транспортного средства, без использования дорогой и отнимающей много времени сварки давлением или сварки без предварительного нагрева или без изготовления продольного элемента 2 из стальной отливки, которая склонна к дефектам литья.
На фиг.2 показан вид в частичном разрезе в перспективе второго варианта заявленного узла подвески, на которой детали, аналогичные показанным на фиг.1, имеют одинаковые позиционные обозначения. В отличие от первого варианта, показанного на фиг.1, продольный элемент 2 установлен не на трубчатой оси, а скорее на полом цилиндрическом элементе, который образован при помощи поворотной цапфы 6 транспортного средства. Таким образом, термин «полый цилиндрический элемент» не следует понимать как обязательно относящийся к полому телу, а следует понимать как относящийся и к сплошной конфигурации. Расположение продольного элемента 2 на поворотной цапфе 6 транспортного средства соответствует варианту, показанному на фиг.1.
На фиг.3 показан вид в частичном разрезе в перспективе третьего варианта заявленного узла подвески, на которой детали, аналогичные показанным на фиг.1 и 2, имеют одинаковые позиционные обозначения. В этом варианте продольный элемент 2 установлен на трубчатом полом цилиндрическом элементе или на трубчатом элементе 14 или введен в соединение с последним, причем трубчатый элемент 14 не выполнен в виде собственной части оси транспортного средства. Вместо этого полый цилиндрический элемент или трубчатый элемент 14 образует промежуточный элемент между продольным элементом 2 и осью транспортного средства, который может быть приварен к трубчатой оси 4 или к поворотной цапфе 6 транспортного средства с созданием соответствующих сварных швов. Для этого трубчатый элемент 14 преимущественно выполнен так, что он по меньшей мере с одной стороны, а преимущественно с обеих сторон, как это показано на фиг.3, выступает за продольный элемент 2.
На фиг.4 показан вид в частичном разрезе в перспективе четвертого варианта заявленного узла подвески, на которой детали, аналогичные использованным в первом, втором или третьем вариантах, имеют одинаковые позиционные обозначения. В этом варианте продольный элемент 2 установлен на трубчатом элементе 14, соответствующем третьему варианту, или прикреплен к нему или отлит на нем. Однако для повышения прочности соединения между продольным элементом 2 и трубчатым элементом 14 по меньшей мере один выступ 16 предусмотрен на трубчатом элементе 14, который закрыт материалом продольного элемента 2 или введен в него. Это дополнительно повышает крутящий момент между продольным элементом 2 и трубчатым элементом 14, так как выступ 16 действует как барьер для движения скручивания между продольным элементом 2 и трубчатым элементом 14. В отличие от описанных здесь выше вариантов полый цилиндрический элемент не идет вокруг трубчатой оси 4 или поворотной цапфы 6 транспортного средства и не приварен к последней. Вместо этого полый цилиндрический элемент или трубчатый элемент 14 установлен между трубчатой осью 4 и поворотной цапфой 6 транспортного средства, так что трубчатая ось 4, трубчатый элемент 14 и поворотная цапфа 6 транспортного средства примыкают друг к другу в осевом направлении. Соединение между трубчатым элементом 14 и трубчатой осью 4 или поворотной цапфой 6 транспортного средства преимущественно может быть выполнено при помощи процесса сварки трением.
Таким образом, узел подвески в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает передачу значительно более высокой нагрузки (вращающих моментов и сил), однако для его изготовления могут быть использованы традиционные процессы сварки и не требуется использовать дорогую и склонную к усадке стальную отливку для продольного элемента 2. Не требуется также использовать отнимающую много времени обработку участков пересечения с другими осевыми компонентами.