упругий элемент подвески колеса транспортного средства

Формула изобретения

1. Упругий элемент подвески колеса транспортного средства, содержащий основную пружину, расположенную между рамой транспортного средства и осью колеса, и дополнительный упругий элемент, расположенный между витками основной пружины, отличающийся тем, что дополнительный упругий элемент выполнен в виде оболочки, охватывающей рабочие витки основной пружины, и с длиной, составляющей по крайней мере 0,2 длины рабочих витков основной пружины, при этом толщина оболочки в межвитковом промежутке составляет не менее 0,1 расстояния между витками основной пружины при ее статическом прогибе.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что оболочка выполнена многослойной из материалов с различными упругими свойствами.

3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что оболочка выполнена составной из материалов с различными упругими свойствами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам колес транспортных средств.

Известен упругий элемент подвески колеса транспортного средства, состоящий из основной, размещенной между рамой транспортного средства и осью колеса, и дополнительной пружины, выполненной конической и установленной внутри основной, при этом ее нижний торец связан с осью колеса гибким элементом, охватывающим блок, установленный на раме транспортного средства (авт. св-во СССР N 1237479, кл. B 60 G 11/14, B 60 G 15/02, опублик. 15.06.86).

Недостатком данного упругого элемента является то, что наличие дополнительной пружины конической формы, размещение ее внутри основной и при этом связь ее нижнего торца с осью колеса гибким элементом, охватывающим установленный на раме транспортного средства блок, значительно усложняет конструкцию подвески колеса транспортного средства, что в свою очередь сказывается на технологичности и надежности такой подвески. Кроме того, наличие дополнительной пружины приводит к увеличению металлоемкости подвески.

Наиболее близким является упругий элемент подвески колеса транспортного средства и осью колеса, и установленные в межвитковых промежутках пружины упругие резиновые вкладыши, каждый из которых представляет собой параллелепипед, верхняя и нижняя грани которого выполнены с канавками с сечением по дуге окружности, радиус которой не меньше радиуса прутка пружины, при этом канавки расположены симметрично относительно средней оси вкладыша, оси канавок наклонены одна к другой под углом 1-3^o, причем по меньшей мере три вкладыша размещены равномерно по высоте пружины и ее окружности (авт. св-во СССР N 1654613, кл. F 16 F 1/06, B 60 G 11/62, опублик. 07.06.91).

Недостатком данного упругого элемента является то, что при установке упругих резиновых вкладышей в межвитковых промежутках пружины при наибольших внешних нагрузках возможна поломка пружины вследствие неравномерности распределения напряжений и концентрации напряжений в местах установки вкладышей, что снижает надежность и срок службы подвески колеса транспортного средства. Кроме того, постоянный контакт резиновых вкладышей с металлическими прутками пружины, постоянно деформируемой в процессе эксплуатации транспортного средства, приводит к деформации вкладышей, смещению их вниз по виткам пружины, что также приводит к неравномерности распределения напряжений, их концентрации в местах расположения вкладышей и возможной поломке пружины при наибольших внешних нагрузках. При этом также снижается плавность хода транспортного средства вследствие нарушения равномерности распределения вкладышей по виткам и окружности пружины и изменения характеристики подвески.

В основу изобретения положена задача разработать упругий элемент подвески колеса транспортного средства, который при сохранении простоты конструкции и при линейной характеристике своего основного элемента (пружины) обеспечивал бы получение заданной нелинейной характеристики самой подвески, а также равномерность распределения напряжений, что позволит повысить надежность и срок службы подвески и обеспечить необходимую плавность хода транспортного средства.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в упругом элементе подвески колеса транспортного средства, содержащем основную пружину, расположенную между рамой транспортного средства и осью колеса, и дополнительный упругий элемент, расположенный между витками основной пружины, дополнительный упругий элемент выполнен в виде оболочки, охватывающей рабочие витки основной пружины, и с длиной, составляющей, по крайней мере, 0,2 длины рабочих витков основной пружины, при этом толщина оболочки в межвитковом промежутке составляет не менее 0,1 расстояния между витками основной пружины при ее статическом прогибе.

Оболочка может быть выполнена многослойной из материалов с различными упругими свойствами.

Оболочка может быть выполнена составной из материалов с различными упругими свойствами.

Выполнение дополнительного упругого элемента в виде оболочки, охватывающей рабочие витки основной пружины, при сохранении простоты конструкции и при линейной характеристике основной пружины обеспечивает получение заданной нелинейной характеристики подвески, равномерное распределение напряжений в витках основной пружины как при наиболее часто встречающихся в процессе эксплуатации транспортного средства деформациях, так и при экстремальных максимальных деформациях, возникающих при наибольших внешних нагрузках, при этом обеспечивается смягчение ударов элементов подвески, наличие дополнительного упругого элемента, выполненного в виде оболочки, обеспечивает также необходимую величину затуханий колебаний рамы (кузова) и колес транспортного средства при сжатии пружины. Это позволяет повысить надежность и срок службы подвески и обеспечить необходимую плавность хода транспортного средства.

Длина оболочки, составляющая по крайней мере 0,2 длины рабочих витков основной пружины, определена исходя из условий обеспечения заданной нелинейной характеристики подвески, обеспечения равномерного распределения напряжений в витках основной пружины, исключающее концентрацию напряжений в отдельных местах витков пружины и возможность ее поломки. При этом толщина оболочки в межвитковом промежутке, составляющая не менее 0,1 расстояния между витками основной пружины при ее статическом прогибе, определяется исходя из условий получения заданной нелинейной характеристики подвески, необходимой величины затуханий колебаний рамы (кузова) и колес транспортного средства, смягчения ударов элементов подвески при максимальных деформациях, а также исходя из условий прочности оболочки при наибольших внешних нагрузках. При толщине оболочки менее 0,1 расстояния между витками основной пружины при ее статическом прогибе не обеспечивается получение заданной нелинейной характеристики подвески и необходимой величины затуханий колебаний, а при максимальных деформациях возможно нарушение целостности оболочки.

Выполнение оболочки многослойной или составной из материалов с различными упругими свойствами обеспечивает получение заданной нелинейной характеристики подвески.

Следует также отметить, что оболочка не находится постоянно в сжатом витками пружины состоянии, а вступает в работу по мере возрастания нагрузки и сжатия основной пружины, что повышает срок ее службы, а следовательно, и срок службы подвески.

На чертеже изображен упругий элемент подвески колеса транспортного средства.

Упругий элемент подвески выполнен в виде основной пружины 1, расположенной между рамой 2 транспортного средства и осью 3 колеса 4, и дополнительного упругого элемента, расположенного между витками основной пружины 1 и выполненного в виде оболочки 5, охватывающей рабочие витки основной пружины 1. Оболочка 5 выполнена из упругих материалов. в качестве которых могут быть использованы, например, резина или искусственный материал типа уретана. Нанесение оболочки 5 на рабочие витки основной пружины 1 может быть осуществлено либо надеванием отрезка трубки из упругого материала, например, резины, либо запивкой в форму с последующей вулканизацией в случае использования резины или полимеризацией в случае использования искусственного материала типа уретана. При этом температура вулканизации резины составляет 140-160^oC, что ниже температуры отпуска пружинных сталей. Полимеризация же искусственного материала происходит без нагрева при обычных температурах.

Работа упругого элемента подвески колеса транспортного средства осуществляется следующим образом.

Усилия, возникающие при эксплуатации транспортного средства, от колеса 4 через ось 3 передаются на упругий элемент подвески, состоящий из основной пружины 1, расположенной между рамой 2 транспортного средства и осью 3 колеса 4, и дополнительного упругого элемента, расположенного между витками основной пружины 1 и выполненного в виде оболочки 5, охватывающей рабочие витки основной пружины 1, и далее на раму 2 транспортного средства. При наиболее часто встречающихся незначительных нагрузках упругий элемент, а следовательно, и подвеска работают в пределах своей линейной упругой характеристики. В этом случае все усилия воспринимаются только основной пружиной упругого элемента подвески, при этом дополнительный упругий элемент, выполненный в виде оболочки, в работе не участвует, так как между витками основной пружины имеется зазор. По мере увеличения нагрузки происходит сжатие основной пружины и соприкосновение соседних оболочек витков основной пружины. С этого момента в работу включается дополнительный упругий элемент, обеспечивая прогрессивное увеличение жесткости подвески по мере дальнейшего сжатия основной пружины. В этом случае работа подвески переходит в область своей нелинейной упругой характеристики, обеспечивая необходимую плавность хода транспортного средства и смягчение ударов элементов подвески.

Варьируя длиной и толщиной оболочки, а также подбирая упругий материал с необходимыми упругими свойствами, можно изменять упругую характеристику подвески, достигая при этом получения заданной необходимой характеристики.