CZ20023156A3 - Příčná vzpěra nápravy vozidla s protiskluzovými prvky a náprava vozidla ji obsahující - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká příčné vzpěry nápravy vozidla, která obsahuje první trubici, jejíž jeden konec je připevněn k nosníku kola, umístěném na jedné straně vozidla, a jejíž druhý konec směřuje ke druhému nosníku kola, umístěném na druhé straně vozidla, a také obsahuje druhou trubici, jenž je částečně zasunuta do vnitřních prostorů první trubice a svým vnější koncem je připevněna ke druhému nosníku kola, přičemž vnitřní trubice a vnější trubice jsou vzájemně spojeny pomocí alespoň dvou protiskluzových prvků, které jsou vyrobeny z elastomerických materiálů, které jsou v podélném směru trubic prostorově odděleni a které jsou uloženy mezi vnějším povrchem vnitřní trubice a vnitřním povrchem vnější trubice, přičemž každý protiskluzový prvek se vyznačuje svou vlastní radiální tuhostí.

Dosavadní stav techniky

Podobné příčné vzpěry nápravy mohou být umístěny buď podél osy prvků ramen samotného těla vozidla nebo v alternativním případě také rovnoběžné s uvedenou osou při současném vysunutí do kola. Uvedená příčná vzpěra vylepšuje protiskluzové chování odpovídající soustavy kol.

• ·

- 2 • · · ·

Každý protiskluzový prvek přitom může mít vlastní tuhost,

která se liší	v radiálním	směru.	Uvedená tuhost může být různá
například ve	směrech, které jsou	vertikální, horizontální	nebo
mají sklon	o velikosti	45°.	Za účelem	dosažení	této
konstrukční	vlastnosti	je	možné použít	asymetrický
protiskluzový	prvek nebo	takový	protiskluzový	prvek,	který

obsahuje dutiny, jenž jsou . rozmístěné v různých směrech s předem určeným rozložením. Toto konstrukční uspořádání je proto nejvhodnější pro zajištění dobré kompenzace deformací, které vzniknou při zatížení vozidla a které se liší v radiálních směrech. Je také možné použít protiskluzové prvky, jejichž radiální tuhost zůstává konstantní bez ohledu na radiální směr.

Vlastnosti příčné vzpěry jsou ovšem problematické s ohledem na chování vozidla, zejména se pak jejich problematičnost projevuje při ohybu, který může vzniknout v důsledku ohybových deformací uvedené příčné vzpěry. Tento jev přitom vzniká v důsledku toho, že obě trubice příčné vzpěry, které mohou mít různé průměry, mají různou setrvačnost. U příčné vzpěry, která je v souladu s dosavadním stavem techniky, závisí ohybové deformace příčné vzpěry v podstatě pouze na směru ohybu, což potom znamená, že chování vozidla se mění v závislosti na skutečnosti, je-li výsledný ohyb veden směrem doleva nebo doprava.

Podstata vynálezu

V souladu s výše uvedenými skutečnostmi si předložený vynález pokládá za úkol navrhnout příčnou vzpěru nápravy výše definovaného druhu, který se vyznačuje v podstatě stejnou ohybovou deformací pro alespoň jeden uvažovaný radiální směr, nezávisle na směru ohybu. Jinými slovy, předložený vynález si pokládá za úkol vytvořit příčnou vzpěru nápravy, která se vyznačuje ohybovou symmetrií. S ohledem na vlastnosti a charakteristiky příčné vzpěry je také žádoucí, aby její konstrukční uspořádání bylo jednoduché a aby její výrobní náklady byly nízké.

V souladu s předloženým vynálezem se příčná vzpěra nápravy vozidla typu, jenž byl definován ve výše uvedeném popise, vyznačuje tím, že protiskluzové prvky, z nichž každému je přiřazen koeficient, jenž je úměrný jeho radiální tuhosti, mají těžiště, které se nachází blíže k nosníku kola, jenž je spojený s vnější trubicí příčné vzpěry, než ke druhému nosníku kola.

Skutečnost, že protiskluzové prvky ovlivňují ohýbání příčné vzpěry, může.být přirovnána k funkci elastického čepu, který je umístěn v jejich těžišti a který určuje ohybovou pevnost, jenž závisí na radiálních tuhostech prvků a na jejich prostorovém rozmístění. Konstrukční uspořádání, které je v souladu s předloženým vynálezem, umožňuje posouvat toto těžiště směrem na stranu nosníku kola, jenž je spojen s mnohem pevnější vnější trubicí. Díky tomuto konstrukčnímu opatření se zvýrazní role čepu na straně uvedeného nosníku kola, v důsledku čehož se potom vyrovná rozdíl mezi pevnostmi trubic a pozitivním způsobem se ovlivní symetrie ohybové deformace příčné vzpěry.

• * • · · · ·

I · · · · · ♦ *

I · » ·· ····

Uvedený posun těžiště je s výhodou částečně získán pomocí použití prvků, které mají různé radiální tuhosti, přičemž nejvyšší radiální tuhostí se vyznačuje prvek, který se nachází nejblíže k nosníku kola, jenž je spojen s vnější trubicí.

Radiální tuhost protiskluzového prvku, který se nachází nejblíže k nosníku kola, jenž je spojen s vnější trubicí, je alespoň o 20 % větší než radiální tuhost druhého prvku, přičemž ve výhodnějším případě je jeho radiální tuhost větší alespoň o 30 % než radiální tuhost druhého prvku.

Geometrický střed protiskluzových prvků je s výhodou posunut na stranu nosníku, který je spojen s vnější trubicí. To znamená, že se nachází blíže k uvedenému nosníku než ke druhému nosníku. Konkrétně řečeno, pokud bychom písmenem L označili délku příčné vzpěry, vzdálenost od geometrického středu protiskluzových prvků k nosníku, který je spojen s vnější trubicí, činí méně než 0,45 L.

V souladu s jinou charakteristikou předloženého vynálezu, která může být uvažována samostatně nebo v kombinaci s těmi předchozími, si předložený vynález pokládá za úkol optimalizovat celkovou pevnost příčné vzpěry. To konkrétně řečeno znamená, že je vytvářena příčná vzpěra nápravy s protiskluzovými elastickými prvky, které mají dobrou ohybovou pevnost, aniž by přitom bylo jakýmkoliv podstatným způsobem ovlivněno torzní chování. Přitom je samozřejmě žádoucí, aby se zařízení, pomocí kterých se bude zajišťovat dosažení uvedeného ..cíle, vyznačovala jednoduchým konstrukčním uspořádáním a také aby se vyznačovala nízkými ' výrobními náklady.

V souladu s jinou charakteristikou předloženého vynálezu je vzdálenost mezi protiskluzovými prvky příčné vzpěry nápravy zvolena tak, aby se dosáhlo optimalizace ohybové pevnosti příčné vzpěry v závislosti na pevnostech trubic a v závislosti na tuhostech prvků.

Vzdálenost mezi-prvky se s výhodou nachází v rozsahu mezi pL a qL, kde písmenko L označuje délku příčné vzpěry a kde písmenka p a q označují koeficienty, které jsou rovné hodnotám 0,3 a 0,6.

Předložený vynález se také týká nápravy vozidla, které je vybaveno příčnými vzpěrami nápravy, jenž byly zmíněny ve výše uvedeném popise.

Přehled obrázků na výkresech

Kromě ve výše uvedeném popise zmíněných skutečností se předložený vynález vyznačuje také několika dalšími vlastnostmi, které budou detailnějším způsobem vysvětleny v následujícím popise v . souvislosti s příklady provedení předloženého vynálezu. Tyto příklady provedení předloženého vynálezu přitom budou vysvětleny za použití doprovoného obrázku, na který se. však předložený vynález v žádném případě neomezuje.

• ·· · • · · • . · · · · .»··♦» ♦ • · · · · · ··« ·· »» ····

Na doprovodném výkrese obr. 1 - schematickým způsobem znázorňuje pohled na příčnou vzpěru nápravy, která je v souladu s předloženým vynálezem, přičemž uvedený obrázek je zobrazen v částečném řezu.

Obr. 2 schematickým způsobem zobrazuje bokorys zavěšení nosníku s příčnou vzpěrou. '

Příklady provedení vynálezu

Na přiložených doprovodných obrázcích je možné vidět zadní příčnou vzpěru T nápravy vozidla. Tato příčná vzpěra T obsahuje první trubici 1^, jejíž jeden konec je připevněn k nosníku Bd kola, kterým může být nákladní nosník nebo podpěra. V případě nákladního nosníku se osa XrX prvku nosníku Bd nachází před osou kola R. Trubice jL může být k nosníku Bd připevněna pomocí svaru. Druhý konec trubice _1 je nasměrován směrem ke druhému nosníku Bg kola, jenž je umístěn na druhé straně vozidla.

Příčná vzpěra T obsahuje druhou trubici T, která má menší průměr a která částečně zapadá do vnitřních prostorů trubice 1. Vnější konec trubice 2 je připevněn ke druhému nosníku Bg kola. V klidovém stavu mají obě trubice _1 a 2. stejnou osu A-A, která je rovnoběžná s rotační osou X-X nosníků Bd a Bg a která se nachází v poloze blíže ke kolu R. Konkrétně řečeno to znamená, že je posunuta směrem dozadu vůči ose X-X. Osa A-A přitom může být shodná s osou X-X.

• ·

Vnitřní trubice .2 a vnější trubice 1. jsou vzájemně spojeny pomocí dvou prvků 3 a 4_, které jsou vyrobeny z elastomerického materiálu jsou prostorově odděleny vzdáleností d ve směru osy A-A trubic. Prvky 3 a 4 jsou tvořeny prstenci nebo kroužky z elastomerického materiálu nebo ze samostatných spojek z elastomerického materiálu, které jsou uspořádány do prstencové konfigurace okolo trubice 2. Každý prvek 3 a £ má svou vlastní radiální tuhost. Tato radiální tuhost se může lišit v závislosti na změnách radiálního směru, díky čemuž pak zohledňuje amplitudy deformačních sil v těchto směrech. Radiální tuhost může být různá například ve vertikálním směru, v horizontálním směru nebo ve směru se sklonem 45 °C, přičemž je možné ji realizovat, jako asymetrickým elastickým prvkem nebo jako prvek, který obsahuje dutiny,. jenž jsou odpovídajícím způsobem rozmístěny v - souladu s různými radiálními směry.

Každý prvek 3. a _4 definuje rovinu, která je kolmá na osu A-A a která tuto osu protíná v odpovídajících bodech ω3 a ω4, jenž určují středy uvedených prvků. Vnitřní a vnější povrchy prvků 3. a _4 jsou odpovídajícím způsobem připevněny k vnějšímu povrchu trubice 2_ a k vnitřnímu povrchu trubice 2· K jejich připevnění je přitom možné použít lepidla nebo jiné podobné technologie.

Radiální tuhosti prvků 3 a 4 v daném radiálním směru, pro který je požadováno, aby v něm příčná vzpěra T vykazovala symetrii ohybové pevnosti, jsou označeny pomocí symbolů k3 a k4. V určitých případech může být podle potřeby zajištěna konstantní radiální tuhost, která by měla konstantní charakter bez ohledu na radiální směr.

Za účelem zaj ištění . uvedené symetrie ohybové pevnosti je vytvořeno takové konstrukční uspořádání, u kterého prvky 3 a _4 mají těžiště Ω, jenž se nachází blíže k nosníku Bd, který je spojen s vnější trubicí 1., než ke druhému nosníku Bg. Uvedené prvky 3 a £ se přitom vyznačují koeficientem, který je přímo úměrný jejich odpovídajícím radiálním tuhostem k3 a k4. Řečeno jinými slovy, těžiště Ω, které se nachází na ose A-A, je vzhledem k vertikální podélné rovině M vozidla posunuto směrem k nosníku Bd. Těžiště Ω je určováno body ω3 a ω4, které jsou rozmístěny v souladu s koeficienty, které jsou úměrné hodnotám k3 a k4.

Skutečnost, že prvky 3 a 4 zajišťují ohebnost příčné vzpěry T, může být přirovnána k funkci elastického čepu, který je umístěn v těžišti Ω a který se vyznačuje tuhostí, jenž závisí na tuhostech prvků 3. a _4 a také na jejich prostorovém umístění.

Posunutím těžiště Ω směrem k nosníku Bd, který je spojen s vnější trubicí jL a který je pevnější, je možné docílit toho, že vliv prvků 3 a 4_ ( a ekvivalentního čepu ) je patrnější straně nosníku Bd, v důsledku čehož se vykompenzuje rozdíl mezi pevnostmi trubic 1 a 2.

Radiální tuhost k4 prvků _4 ( prvky, které se nachází nejblíže k nosníku Bd, který je spojen s vnější trubicí _1 ) je s výhodou větší než radiální tuhost k3 prvků _3.

Radiální tuhost k4 prvků 4_ je pak s výhodou alespoň o 20 % větší než radiální tuhost k3 prvků 3, přičemž v nejvýhodnějším případě je radiální tuhost k4 prvků 4 alespoň o 35 % větší než radiální tuhost k3 prvků 3.

Ve výše uvedeném textu popisované konstrukční uspořádání je s výhodou realizováno takovým způsobem, že geometrický střed E ( což je bod, který se nachází ve stejné vzdálenosti od bodů ω3 a ω4 ) prvků 3 a 4 je také posunut vůči podélné vertikální rovině M směrem k nosníku Bd, jenž je spojen s vnější, trubicí jL. Pokud označíme délku příčné vzpěry T písmenkem L, pak je vzdálenost Ld od geometrického středu E prvků k nosníku Bd menší než 0,45 L, přičemž vzdálenost Lg od bodu geometrického středu E k nosníku Bg, spojenému s vnitřní trubicí 2, je alespoň rovna hodnotě 0,55 L.

Aniž bychom v tuto chvíli uvažovali výrobní náklady, je možné říci,. že lze vytvořit velký počet geometrických kombinací pomocí různých modifikací a záměn tuhostí prvků a trubic.

V souladu s jinou charakteristikou předloženého vynálezu si uvedený vynález pokládá za úkol nalézt optimální celkovou pevnost příčné vzpěry. Při řešení tohoto úkolu je ovšem vyřešit také vzájemnou protichůdnou povahu pokud jsou oba elastické prvky 3 a vzájemně odděleny, pracují méně při ohybu, což ve svém důsledku zvyšuje pevnost příčné vzpěry; nicméně v tomto pracovním režimu se zvýší délka mezi podpěrami méně pevné potřeba následujících jevů vnitřní trubice _2, což se v důsledku projeví efektem • ·« · • Φ· protichůdného vlivu. V souladu s výše uvedenými skutečnostmi totiž dojde ke snížení celkové pevnosti příčné vzpěry T. Pokud je navíc zvýšena radiální pevnost protiskluzových prvků 3_ a 4_, například pomocí změny složení konstrukčního materiálu těchto prvků, změní se v důsledku uvedené změny nejenom chování s ohledem na radiální síly, nýbrž se odpovídajícím způsobem změní také torzní chování. V souladu s výše uvedenými skutečnostmi je proto možné říci, že zlepšení ohybového chování příčné vzpěry může ve svém důsledku vést také k nežádoucí změně odpovídajících protiskluzových charakteristik systému.

V souladu s výše uvedenými skutečnostmi je proto vhodné vybavit příčné vzpěry nápravy protiskluzovými elastickými prvky, které mají dobrou ohybovou pevnost, aniž by přitom jakýmkoliv podstatným způsobem změnily také torzní chování systému.

Za účelem dosažení této vlastnosti jsou vzdálenost d mezi oběma protiskluzovými prvky 3 a 4. a celková poloha těchto prvků na příčné vzpěře zvoleni s velikostí T.

Vzdálenost d a celková poloha prvků na příčné vzpěře mohou být určeni experimentálním způsobem a / nebo mohou být určeni pomocí výpočtů. Přitom celková poloha prvků 25 a 4. na příčné vzpěře je ( například ) definována jako vzdálenost Lg mezi geometrickým středem E prvků a levým závěsným nosníkem BgVzdálenost d mezi prvky se s výhodou nachází v rozsahu mezi

- 11 AAAA

A A A.

« β

A AAA »· AA AAA A · · ·

Α·> A A ♦

A A A A A · ·

AAA A · A • A A A A A A AAAA pL a qL, kde L označuje délku příčné vzpěry a p a q označují koeficienty, které jsou rovné odpovídajícím hodnotám 0,3 a

0,6.

U jednoho výhodného příkladu provedení předloženého vynálezu jsou použity následující hodnoty: L = 1100 mm; radiální tuhost prvků £ = radiální tuhost prvků 3 + 450, to znamená, že k4 = 1,45 k3; d = 400 mm a Lg = 650 mm. U této konfigurace daného konstrukčního provedení platí, že těžiště Ω se nachází·přibližně 137 mm stranou od středu příčné vzpěry, přičemž se nachází na straně nosníku, který je spojen s vnější trubicí.

U jiného výhodného příkladu provedení předloženého vynálezu jsou použity následující hodnoty: L = 826 mm; k4 = 2,4 k3; d = 470 mm a Lg = 448 mm. U této konfigurace daného konstrukčního provedení platí, že těžiště Ω se nachází přibližně 131 mm stranou od středu příčné vzpěry, přičemž se nachází na straně nosníku, který je spojen s vnější trubicí.

Rozsah 0,3 . L až 0,6 L představuje rozpětí, ve kterém je vzdálenost d zvolena tak, že optimalizuje celkovou pevnost v závislosti na charakteristikách trubic. V této souvislosti je potřeba říci, že pokud bychom se řídili pouze na základě intuitivního odhadu, byly by prvky pravděpodobně rozmístěny co možné nejdále od sebe, aby se docílilo co možná nej lepší ohybové pevnosti příčné vzpěry.

Posunutím těžiště Ω prvků směrem k nosníku Bd pro » · • ·« · · ** *♦ • · · · · · ·♦· · · · · • · · · · · · . « « · · ·*· ··*·· · · zajištění symetrie ohybové pevnosti je přitom možné zredukovat délku vnější trubice 1 a tím pádem celkově snížit ohybovou pevnost i samotné' příčné vzpěry. Jak již bylo řečeno ve výše uvedeném popise, i v tomto případě je nutné dosáhnout jakéhosi kompromisu, který by byl v. souladu se všemi podstatnými požadavky na vlastnosti vozidla. Jinými slovy, bylo by potřeba dosáhnout rovnováhy mezi větší nebo menší symetrií ohybové pevnosti a větší nebo menší celkovou ohybovou pevnosti příčné vzpěry.

Ve výše uvedeném textu popisované trubice 1 a 2 mají teoreticky kruhový průřez, nicméně uvedené trubice mohou mít i průřez, který má také. jiný než kruhový tvar. V této souvislosti je proto potřeba říci, že pojem průměr, který byl ve výše uvedeném popise často používán v souvislosti s uvedenými trubicemi, je ze zmíněných důvodů potřeba chápat pouze v šiřším smyslu a to například tak, že označuje spíše obecnou velikost než přesný rozměr průřezu daného konstrukčního prvku. .

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Příčná vzpěra nápravy vozidla, která obsahuje první trubici /1/, jejíž jeden konec je připevněn k nosníku /Bd/ kola, umístěném na jedné straně vozidla, . a jejíž druhý konec směřuje směrem ke druhému nosníku /Bg/ kola, umístěnému na druhé straně vozidla, a která také obsahuje druhou trubici /2/, jenž je částečně zasunuta do vnitřních prostorů první trubice a svým vnější koncem ,je připevněna ke druhému nosníku /Bg/ kola, přičemž vnitřní trubice /2/ a vnější trubice /1/ jsou vzájemně spojeny pomocí alespoň dvou protiskluzových prvků /3, 4/, které jsou vyrobeny z elastomerických materiálů, které jsou v podélném směru trubic prostorově odděleni a které jsou uloženy mezi vnějším povrchem vnitřní trubice a vnitřním povrchem vnější trubice, přičemž každý protiskluzový prvek má svou vlastní radiální tuhosti, vyznačující se tím, že protiskluzové prvky /3, 4/, z nichž každému je přiřazen koeficient, jenž je úměrný jeho radiální tuhosti /k3, k4/, mají těžiště /Ω/, které se nachází blíže k nosníku /Bd/ kola, jenž je spojen s vnější trubicí /1/ příčné vzpěry, než ke druhému nosníku /Bg/ kola.
2. 2. Příčná vzpěra nápravy podle nároku 1 vyznačující se tím, že radiální tuhost /k4/ prvku /4/, který se nachází nejblíže k nosníku /Bd/, jenž je spojen s vnější trubicí /1/, je větší než radiální tuhost /k3/ prvku /3/, který se nacházejí na druhé straně.
3. 3. Příčná vzpěra nápravy podle nároku 1 · vyznačující se tím, že radiální tuhost /k4/ protiskluzového prvku /4/, který se • ···* · ··

   U«· ♦ ·· · ♦ — · ··· · · · nachází nejblíže k nosníku./Bd/ kola, jenž je spojen s vnější trubicí /1/, je alespoň o 20 % větší než radiální tuhost /k3/ druhého prvku /3/.
4. 4. Příčná vzpěra nápravy podle nároku 1 vyznačující se tím, že radiální tuhost /k4/ protiskluzového prvku /4/, který se nachází nejblíže k nosníku /Bd/ kola, jenž je spojen s vnější trubicí /1/, je alespoň o 35 % větší než radiální tuhost /k3/ druhého prvku /3/.
5. 5. Příčná vzpěra nápravy podle některého z předcházejících nároků vyznačující se tím, že geometrický střed /E/ protiskluzových prvků /3, 4/ je posunut na stranu nosníku /Bd/, který je spojen s vnější trubicí /1/ .
6. 6. Příčná vzpěra nápravy podle nároku 5 vyznačující se tím, že vzdálenost /Ld/ od geometrického středu /E/ protiskluzových prvků k nosníku /Bd/, který je spojen s vnější trubicí /1/, je méně než 0,45 L, kde L označuje délku příčné vzpěry /T/ .
7. 7. Příčná vzpěra nápravy podle některého z předcházejících nároků vyznačující se tím,.že vzdálenost /d/ mezi prvky se nachází v rozsahu mezi 0,3 L a 0,6 L, kde L označuje délku příčné vzpěry /T/.
8. 8. Náprava vozidla s příčnou vzpěrou nápravy podle některého z předcházejících nároků.