PL239264B1 - Transverse suspension spring for vehicles and the front or rear suspension system of road vehicles using a transverse spring - Google Patents
Transverse suspension spring for vehicles and the front or rear suspension system of road vehicles using a transverse spring Download PDFInfo
- Publication number
- PL239264B1 PL239264B1 PL429822A PL42982219A PL239264B1 PL 239264 B1 PL239264 B1 PL 239264B1 PL 429822 A PL429822 A PL 429822A PL 42982219 A PL42982219 A PL 42982219A PL 239264 B1 PL239264 B1 PL 239264B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- spring
- transverse
- zmp
- mounting
- housing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest kompozytowy resor poprzeczny zawieszenia pojazdów drogowych, czyli zintegrowany element zawieszenia oraz układ zawieszenia przedniego lub tylnego pojazdów drogowych z wykorzystaniem poprzecznego resora oraz specjalnie zaprojektowanych mocowań. Wynalazek ma zastosowanie zwłaszcza w samochodach osobowych i lekkich pojazdach dostawczych.The subject of the invention is a composite transverse spring for the suspension of road vehicles, i.e. an integrated suspension element and the front or rear suspension system of road vehicles with the use of a transverse spring and specially designed mountings. The invention is particularly applicable to passenger cars and light commercial vehicles.
Znane rozwiązania układu zawieszenia, w których skład konstrukcji wchodzi resor poprzeczny, pełniący dodatkowo funkcję stabilizatora oraz wahacza dolnego lub górnego, w swojej budowie zawierają takie elementy jak:Known solutions of the suspension system, in which the structure includes a transverse spring, which additionally serves as a stabilizer and a lower or upper rocker arm, in their structure include such elements as:
- resor poprzeczny,- transverse spring,
- wahacz górny bądź dolny lub kolumnę MacPhersona,- upper or lower control arm or MacPherson strut,
- przeguby sferyczne,- spherical joints,
- przeguby obrotowe,- rotary joints,
- przeguby podatne na rotację wzdłuż jednej osi oraz odkształcenia translacyjne w płaszczyź- nie prostopadłej do osi rotacji,- joints susceptible to rotation along one axis and translational deformation in a plane perpendicular to the axis of rotation,
- zwrotnicę,- crossover,
- zespół koła - w skład którego wchodzi: opona, felga, piasta, łożyskowanie, tarcza hamulcowa, zacisk hamulcowy skrzynkę zawieszenia / konstrukcja nośna.- wheel assembly - including: tire, rim, hub, bearing, brake disc, brake caliper, suspension box / supporting structure.
Dodatkowo niektóre z rozwiązań zawierają również:Additionally, some of the solutions also include:
- łącznik przegubu sferycznego mocowany do resora poprzecznego,- spherical joint connector fastened to the transverse spring,
- dodatkowe ramię wodzące.- additional guiding arm.
Znane resory poprzeczne pełniące dodatkowo funkcję wahacza oraz stabilizatora wykonane są w postaci wygiętej w łuk przestrzennej belki ze stali lub kompozytu. Belka ta posiada otwory do zamocowania przegubów mocujących zwrotnicę oraz mocowania do skrzynki zawieszenia. Parametrem opisującym charakterystykę resora jest jego sztywność, która wynika z sił i odkształceń, jakie taki resor będzie musiał przenieść podczas eksploatacji pojazdu. Odkształcenia, jakim ulega resor podczas pracy, wpływają na rozstaw punktów zamocowań takiego resora i określone są parametrem „t” w niniejszym opisie.The known transverse springs, which additionally fulfill the function of a rocker arm and a stabilizer, are made in the form of a spatial beam curved in the form of steel or composite. This beam has holes for fastening the joints that fasten the steering knuckle and for the suspension box. The parameter describing the characteristics of the spring is its stiffness, which results from the forces and deformations that such a spring will have to transfer during the operation of the vehicle. The deformation of the spring during operation influences the spacing of the mounting points of such a spring and is defined by the parameter "t" in this description.
Resor poprzeczny zazwyczaj przymocowany jest do skrzynki zawieszenia lub konstrukcji nośnej pojazdu symetrycznie w dwóch miejscach za pomocą przegubów podatnych. Jako przegub podatn y rozumie się przegub obrotowy podatny na odkształcenia translacyjne w kierunku prostopadłym do osi obrotu. Przegub taki jest dokręcony do resora od zewnątrz z wykorzystaniem otworów mocujących lub wkładany jest do gniazda w resorze. Resor usytuowany jest w części dolnej lub górnej skrzynki zawieszenia i przymocowany jest do zwrotnicy z wykorzystaniem przegubu sferycznego. Przegub sferyczny zazwyczaj umieszczony jest bezpośrednio w resorze w przygotowanych gniazdach lub dokręcany do resora z dodatkowym elementem łącznym. W tym układzie resor współpracuje z wahaczem umiejscowionym w górnej lub dolnej części skrzynki zawieszenia. Znane są również układy, w których resor poprzeczny współpracuje z uproszczoną kolumną MacPhersona, z której została zdjęta sprężyna spiralna. W tej konfiguracji resor poprzeczny znajduje się w dolnej części skrzynki zawieszenia, a w zamian górnego wahacza wykorzystana jest kolumna MacPhersona.The transverse spring is usually attached to the suspension box or the supporting structure of the vehicle symmetrically in two places by flexible joints. A flexible joint is understood to mean a rotary joint susceptible to translational deformations in the direction perpendicular to the axis of rotation. Such a hinge is screwed to the spring from the outside with the use of fixing holes or is inserted into the seat in the spring. The spring is located in the lower or upper part of the suspension box and is attached to the steering knuckle by means of a spherical joint. The spherical joint is usually placed directly in the spring in the prepared sockets or screwed to the spring with an additional connecting element. In this system, the spring cooperates with the rocker arm located in the upper or lower part of the suspension box. There are also systems in which the transverse spring cooperates with a simplified MacPherson strut from which the spiral spring has been removed. In this configuration, the transverse spring is located in the lower part of the suspension box, and the MacPherson strut is used instead of the upper control arm.
Wykorzystanie poprzecznego resora, który integruje trzy funkcje - wahacza, resora oraz stabilizatora - niesie za sobą wysoką integrację układu zawieszenia pojazdu.The use of a transverse spring that integrates the three functions - rocker arm, spring and stabilizer - brings with it a high integration of the vehicle's suspension system.
Ogólnie w tradycyjnym zawieszeniu wykorzystuje się kolumnę MacPhersona lub układ dwuwahaczowy z lub bez dodatkowymi elementami wodzącymi. Zmniejszenie liczby elementów jak wahacz/element wodzący, stabilizator, sprężyna, wpływa korzystnie na masę oraz niezawodność mechaniczną układu zawieszenia. Stąd poszukuje się takich rozwiązań i jest to przedmiotem wynalazku.Generally, traditional suspension uses a MacPherson strut or double wishbone with or without additional guiding elements. Reducing the number of elements such as a rocker arm / guiding element, stabilizer, spring, has a positive effect on the weight and mechanical reliability of the suspension system. Hence, such solutions are sought and this is the subject of the invention.
Wadą, która nierozerwalnie łączy się z wykorzystaniem poprzecznego resora, jest zmiana jego geometrii w trakcie jazdy niekorzystnie wpływająca na zamocowania mocujące resor do skrzynki zawieszenia.The disadvantage, which is inextricably linked with the use of the transverse spring, is the change in its geometry while driving, which adversely affects the fastening of the spring to the suspension box.
W znanych układach zawieszenia, resor poprzeczny pracuje pod działaniem siły F od pozycji normalnie wygiętej w dół do wyprostowanej i w odwrotnym kierunku od pozycji normalnie wyprostowanej do wygiętej ku górze. Pozycja normalna jest wówczas, gdy resor poprzeczny nie jest poddany działaniu żadnej sile lub momentowi powstałemu w wyniku poruszania się pojazdu lub jego nieruchomym spoczynku, a kształt wynika z obliczeń projektowych. Zmiana geometrii resora następuje, gdy pojazd stoi w spoczynku na kołach lub porusza się po jezdni.In known suspension systems, the transverse spring is operated by the force F from a normally bent downwards to an upright position and in the opposite direction from a normally upright to an upwards bent position. The normal position is when the transverse spring is not subjected to any force or moment due to the vehicle moving or stationary, and the shape resulting from design calculations. The spring geometry is changed when the vehicle is stationary on its wheels or when it is moving on the road.
PL 239 264 B1PL 239 264 B1
W obydwu przypadkach w wyniku zmiany kształtu resora poprzecznego po przyłożeniu siły F oraz odkształceniu się resora jako „belki” następuje przesunięcie punktów mocowań resora, tym większe im większe jest odkształcenie resora.In both cases, as a result of a change in the shape of the transverse spring after applying the F force and the spring deformation as a "beam", the spring mounting points shift, the greater the spring deformation.
W znanych rozwiązaniach, przesunięcia związane ze zmianą kształtu resora poprzecznego, kompensuje się na zasadzie odkształcania się elementów podatnych w przegubach, mocujących resor do skrzynki zawieszenia. Przegub taki przybiera różne formy, począwszy od cylindrycznych, eliptycznych kończąc na prostopadłościennych. Zadaniem każdego z nich jest zapewnienie obrotu resora poprzecznego w obrębie przegubu podatnego oraz umożliwienie jego translacji podczas jego pracy.In the known solutions, the shifts related to the change in the shape of the transverse spring are compensated for by deformation of the flexible elements in the joints that attach the spring to the suspension box. Such a joint takes various forms, ranging from cylindrical, elliptical to rectangular. The task of each of them is to ensure the rotation of the transverse spring within the flexible joint and to enable its translation during its operation.
Z opisu wynalazku WO2011124814A przedstawiony został układ zawieszenia przedniego z wykorzystaniem resora poprzecznego. W układzie tym resor poprzeczny w postaci belki o prostym przekroju w płaszczyźnie zginania i przestrzennym w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny zginania znajduje się w dolnej części oraz współpracuje z uproszczoną kolumną MacPhersona, w której usunięta została sprężyna. Resor ten zamocowany jest do skrzynki zawieszenia z wykorzystaniem elementów podatnych występujących w dwóch wariantach. W jednym przypadku jest to przegub podatny z dodatkowym obrotowym stopniem swobody, w drugim przegub podatny prostopadłościenny, który zapewnia translację i rotację na poziomie odkształcania się elastomerowej wkładki. W zaproponowanym układzie zwrotnica koła łączona jest z resorem poprzecznym z wykorzystaniem dodatkowego łącznika przegubu. Zamocowanie resora kompensuje odkształcenia resora poprzecznego na zasadzie podatności p rzegubu podatnego.From the description of the invention WO2011124814A, a front suspension system using a transverse spring is shown. In this system, the transverse spring in the form of a beam with a straight cross section in the bending plane and spatial in the plane perpendicular to the bending plane is located in the lower part and cooperates with a simplified MacPherson column, in which the spring has been removed. This spring is attached to the suspension box with the use of flexible elements available in two variants. In one case it is a flexible joint with an additional rotational degree of freedom, in the other it is a cuboidal flexible joint, which provides translation and rotation at the level of deformation of the elastomeric insert. In the proposed system, the steering knuckle is connected to the transverse spring with the use of an additional joint connector. The spring mounting compensates for the deformation of the transverse spring on the basis of the flexibility of the flexible joint.
Z opisie wynalazku US20020000703A1 znany jest układ zawieszenia tylnego wykorzystującego w swojej konstrukcji resor poprzeczny ukształtowany wstępnie w delikatny łuk oraz o prostym przekroju zarówno w płaszczyźnie zginania belki oraz prostopadłym do niej. Opisano zamocowanie resora poprzecznego zarówno w górnej, jak i dolnej części skrzynki zawieszenia, zamocowanie resora poprzecznego do zwrotnicy koła zostało zrealizowane przy pomocy przegubu obrotowego. Ponadto przewidzianych została większa liczba konfiguracji resora poprzecznego z pozostałymi elementami konstrukcyjnymi układu zawieszenia; wahacz lub uproszczona kolumna MacPhersona, dodatkowe ramię/ramiona wodzące. Kompensacja przemieszczeń powstałych w wyniku pracy resora poprzecznego nie została precyzyjnie określona.From the description of the invention US20020000703A1, a rear suspension system is known which uses in its structure a transverse spring with a pre-shaped curve and a straight cross-section both in the beam bending plane and perpendicular to it. It is described the mounting of the transverse spring both in the upper and the lower part of the suspension box, the fastening of the transverse spring to the steering knuckle was realized by means of a pivot joint. Moreover, a greater number of transverse spring configurations are provided with the remaining structural elements of the suspension system; rocker arm or simplified MacPherson strut, additional sender arm (s). Compensation of the displacements resulting from the work of the transverse spring has not been precisely defined.
W opisie wynalazku CN206141251 przedstawiono układ zawieszenia tylnego wykorzystującego w swojej konstrukcji resor poprzeczny. Resor ten ukształtowany wstępnie w delikatny łuk oraz prostym przekroju zarówno w płaszczyźnie zginania belki oraz prostopadłym do niej umiejscowiony jest w górnej części skrzynki zawieszenia i współpracuje on z dolnym wahaczem oraz dodatkowym ramieniem wodzącym. Istotną różnicą od pozostałych wynalazków jest sposób zamocowania resora poprzecznego do skrzynki zawieszenia. Nie wykorzystano bowiem tutaj żadnego z przegubów, resor poprzeczny jest swobodnie podparty w dwóch miejscach, symetrycznie od osi wzdłużnej pojazdu. Zamocowanie to jest luźne i nie ma potrzeby kompensowania przemieszczeń poprzecznych wynikających ze zmiany geometrii resora. Od strony zwrotnicy koła przewidziano wykorzystanie przegubów obrotowych.The description of the invention CN206141251 describes the rear suspension system which uses a transverse spring in its structure. This spring, pre-shaped into a delicate arch and a straight cross-section, both in the beam bending plane and perpendicular to it, is located in the upper part of the suspension box and cooperates with the lower rocker arm and an additional guiding arm. A significant difference from the other inventions is the method of fastening the transverse spring to the suspension box. Because none of the joints are used here, the transverse spring is freely supported in two places, symmetrically from the longitudinal axis of the vehicle. This fastening is loose and there is no need to compensate for lateral displacements resulting from the change of the spring geometry. On the steering knuckle side, rotary joints are to be used.
Z opisu wynalazku WO2015057858 znany jest układ zawieszenia, który w swojej konstrukcji zawiera resor poprzeczny. Układ ten przeznaczony jest do użytku w pojazdach typu wózek golfowy. Układ wykorzystuje uproszczoną kolumnę MacPhersona. Resor poprzeczny ze względu na konstrukcję złożoną z dwóch elementów wymaga użycia na jego końcach dodatkowych łączników łączących go w jedną całość oraz mocujących przegub sferyczny podtrzymujący zwrotnicę koła. Kompensacja przemieszczeń bocznych związanych z pracą resora poprzecznego realizowana jest na zasadzie odkształcania się podatnych przegubów. Wynalazek przeznaczony jest tylko do niewielkich pojazdów jak wózek golfowy.From the description of the invention WO2015057858 a suspension system is known, which in its structure includes a transverse spring. This system is designed for use in a golf cart type vehicle. The system uses a simplified MacPherson strut. The transverse spring, due to the structure consisting of two elements, requires the use of additional connectors at its ends, joining it into one whole and fixing the spherical joint supporting the wheel switch. Compensation of lateral displacements related to the work of the transverse spring is carried out on the principle of deformation of flexible joints. The invention is intended only for small vehicles, such as a golf cart.
Z opisu zgłoszenia wynalazku EP2639087 znany jest układ zawieszenia z wykorzystaniem kompozytowego resora poprzecznego. Resor ten o prostym przekroju w płaszczyźnie zginania i prostopadłym do niej jest nieznacznie ukształtowany w łuk i nie łączy się bezpośrednio ze zwrotnicą koła poprzez przegub sferyczny lub też dodatkowy łącznik. W rozwiązaniu tym resor zamocowany jest do dolnych wahaczy, a dopiero one poprzez przegub obrotowy do zwrotnicy koła. Opisano również wykorzystanie innego resora poprzecznego, który już jest elementem jednolitym łączącym się do zwrotnic kół poprzez przeguby obrotowe umieszczone w dodatkowym łączniku. Kompensacja przemieszczeń poprzecznych realizowana jest na zasadzie odkształcalności przegubów podatnych. Konstrukcja tego układu zawieszenia współpracuje z uproszczoną kolumną MacPhersona oraz dodatkowym ramieniem wodzącym.From the description of the patent application EP2639087 a suspension system using a composite transverse spring is known. This spring, with a straight cross-section in the bending plane and perpendicular to it, is slightly arc-shaped and does not connect directly to the steering knuckle through a spherical joint or an additional connector. In this solution, the spring is attached to the lower control arms, and only these are attached to the steering knuckle through a rotary joint. The use of another transverse spring is also described, which is already a unitary element connecting to the wheel switches through pivot joints placed in an additional connector. Compensation of lateral displacements is realized on the basis of deformability of flexible hinges. The design of this suspension system works with a simplified MacPherson strut and an additional guiding arm.
PL 239 264 Β1PL 239 264 Β1
W znanych rozwiązaniach, w których wykorzystano elementy podatne na odkształcenie należy liczyć się z przyspieszonym ich zużyciem w wyniku znacznych odkształceń, jakim są poddawane, powstałych w wyniku pracy poprzecznego resora. Stąd poszukuje się lepszych - trwalszych konstrukcji resorów poprzecznych, a zwłaszcza rozwiązań mocowania resora.In the known solutions, which use elements susceptible to deformation, one should take into account their accelerated wear as a result of significant deformations to which they are subjected, resulting from the operation of the transverse spring. Hence, a search is made for better and more durable transverse spring structures, and in particular for spring mounting solutions.
Przedmiot wynalazku dotyczy rozwiązania problemu związanego ze zmianą kształtu resora poprzecznego po przyłożeniu siły F oraz odkształceniu się elementu mocującego resor, co prowadzi do przesunięcia punktów mocowań resora względem skrzynki zawieszenia. W wynalazku to przesunięcie również występuje, ale jest kompensowane w wyniku zastosowaniu specjalnych mocowań, nazwanych mocowaniami ZMP - Zespół Mocująco Prowadzący - zespół mocowania. W wynalazku wykorzystuje się mocowania ZMP kompensujące odkształcenia bez nadmiernego obciążania elementów współpracujących.The subject of the invention relates to the solution to the problem of changing the shape of the transverse spring after applying the force F and deformation of the spring mounting element, which leads to a shift of the spring mounting points in relation to the suspension box. In the invention, this shift also occurs, but is compensated for by the use of special mountings, called ZMP mountings - Attachment Guide Assembly - Attachment Assembly. The invention uses ZMP fasteners to compensate for deformations without overloading the mating elements.
Resor poprzeczny według wynalazku zamocowany jest do skrzynki zawieszenia poprzez co najmniej dwa zespoły mocująco-prowadzące zawierające obudowę, w której osadzony jest przegub obrotowy pozwalający na obrót wokół własnej osi symetrii, który mocuje resor poprzeczny ze skrzynką zawieszenia. Resor poprzeczny zamocowany jest do obudowy zespołu mocująco-prowadzącego w ten sposób, że punkt mocowania obudowy do resora poprzecznego zmienia swoją pozycję o wartość w kierunku poziomym w czasie działania siły F w stosunku do osi położenia resora w pozycji normalnej (1-p) do pozycji wyprostnej (1-k). Zespół mocująco-prowadzący zamocowany jest do resora i do skrzyni zawieszenia w ten sposób, że odcinek pomiędzy płaszczyzną obojętną resora poprzecznego (p) a środkiem przegubu obrotowego stanowiącym miejsce mocowania w obudowie stanowiący odsunięcie (r) stanowi wartość zgodną ze wzorem (1) i jest stała zarówno w pozycji normalnej (1-p) i pozycji wyprostnej (1-k):The transverse spring according to the invention is attached to the suspension box by at least two mounting-guiding units including a housing in which a pivot joint is mounted allowing rotation around its symmetry axis, which fixes the transverse spring with the suspension box. The transverse spring is attached to the casing of the mounting and guiding assembly in such a way that the attachment point of the casing to the transverse spring changes its position by a value in the horizontal direction while the force F is applied in relation to the axis of the spring position in the normal position (1-p) to the position right (1-k). The mounting-guiding assembly is attached to the spring and to the suspension box in such a way that the distance between the neutral plane of the transverse spring (p) and the center of the pivot joint constituting the mounting place in the housing, constituting the offset (r), is the value according to formula (1) and is constant in both the normal (1-p) and upright (1-k) position:
r t \ \COSj/ 2-2cos«:r t \ \ COSj / 2-2cos «:
gdzie:where:
r - odsunięcie środka otworu wykonanego w obudowie na przegub obrotowy (5) od płaszczyzny obojętnej p, t- przesunięcie poziome punktów mocowania obudowy (13), znajdujące się na płaszczyźnie obojętnej resora poprzecznego (1), a - kąt zmiany kształtu resora pomiędzy pozycją normalną (1-p) a wyprostną F (1-k).r - offset of the center of the hole made in the housing for the swivel joint (5) from the neutral plane p, t- horizontal shift of the housing mounting points (13), located on the neutral plane of the transverse spring (1), a - angle change of the spring's shape between the normal position (1-p) and the extension F (1-k).
Korzystnie, resor ma postać belki w stanie normalnie wygiętym (1-p) mającym kształt łuku skierowanego do dołu, zaś w następstwie przyłożenia siły F wynikającej z obciążenia resora masą pojazdu oraz wymuszeniami spowodowanymi poruszaniem się pojazdu następuje jego odkształcenie maksymalnie do stanu wyprostnego (1-k), przy czym miejsce zamocowania zespołu do resora ulega przemieszczeniu o wartość (t) w taki sposób, że prowadząc linie proste prostopadłe do osi belki przez punkt mocowania zespołu i otwór wykonany w obudowie na przegub w geometrii przed (1-p) i po obciążeniu siły F (1-k) wzajemnie się przecinają w miejscu (tO) zamocowania przegubu obrotowego. Zespół jest tak wykonany i zamocowany do resora i układu zawieszenia, że w punkcie przecięcia prostych (tO) nie następuje przesunięcie.Preferably, the spring is in the form of a beam in the normally bent state (1-p) having the shape of a downward arc, and as a result of the application of the force F resulting from the load on the spring with the vehicle weight and the forces caused by the vehicle moving, its deformation takes place maximally to the upright state (1- k), the place of mounting the assembly to the spring is displaced by the value (t) in such a way that leading straight lines perpendicular to the axis of the beam through the assembly attachment point and the hole made in the housing for the joint in the geometry before (1-p) and after forces F (1-k) intersect at the point (tO) of the swivel joint mounting. The assembly is so constructed and attached to the spring and the suspension system that no displacement occurs at the point of intersection of the straight lines (t0).
Korzystnie, zespół mocowania jest tak wykonany, że zmiana kątowa kształtu belki wynikająca z wyprostowania się lub wygięcia pod wpływem działania siły F - zmiana z pozycji (1-p) do (1-k) prowadzi do przemieszczenia się o wartość (t) punktu w miejscu zamocowania resora do obudowy leżące na płaszczyźnie obojętnej resora i jest równe co do wartości i ma zgodny kierunek i zwrot co zmiana geometrii resora w punkcie jego zamocowania do zespołu i wynika z tego, że odsunięcie (r) stanowi wartość zgodną ze wzorem:Preferably, the fixing assembly is so designed that the angular change in the shape of the beam resulting from straightening or bending under the action of the force F - the change from position (1-p) to (1-k) leads to a displacement of the value (t) of the point w the place where the spring is attached to the housing lies on the neutral plane of the spring and is equal in value and has the same direction and sense as the change in the spring geometry at the point of its attachment to the assembly and it follows that the offset (r) is the value according to the formula:
gdzie:where:
r - odsunięcie środka otworu wykonanego w obudowie (13) na przegub obrotowy (5) od płaszczyzny obojętnej resora (1) p, t- przesunięcie poziome punktów mocowania obudowy (13), znajdujące się na płaszczyźnie obojętnej resora poprzecznego (1), a - kąt zmiany kształtu resora pomiędzy (1-p) a (1-k).r - offset of the center of the hole made in the housing (13) for the pivot joint (5) from the neutral plane of the spring (1) p, t - horizontal shift of the housing mounting points (13), located on the neutral plane of the transverse spring (1), and - spring change angle between (1-p) and (1-k).
PL 239 264 B1PL 239 264 B1
Korzystnie, obudowa wykonana jest ze stali lub stopów aluminium.Preferably, the housing is made of steel or aluminum alloys.
Korzystnie, zespół mocowania mocuje się do resora poprzecznego z wykorzystaniem śrub przechodzących przez resor poprzeczny.Preferably, the mounting assembly is attached to the transverse spring by means of bolts passing through the transverse spring.
Korzystnie, rozstaw mocowań w zespole mocowania ZMP - c wynosi 800 mm +/- 350 mm.Preferably, the distance between the fasteners in the mounting unit ZMP - c is 800 mm +/- 350 mm.
W stanie techniki popularne są tuleje gumowo-stalowe o zwiększonej odkształcalności lub wkładki gumowe umieszczane bezpośrednio w resorze lub poza nim. W resorze poprzecznym i układzie zawieszenia według wynalazku znamiennym jest właśnie sposób mocowania resora poprzecznego w skrzynce zawieszenia nie wymagający stosowania elementów ulegających znacznym odkształceniom oraz współpracujące z nim specjalne mocowania. Mocowania ZMP resora wprowadzają przesunięcie zgodne i równe co do wartości przesunięciom powstałym w wyniku zmian geometrycznych resora na wskutek poruszania się pojazdu kompensując tym samym przesunięcia punktów mocowań na resorze poprzecznym. Kompensacja polega na tym, że pomimo przemieszczeń punktów mocujących resor do mocowań ZMP, zredukowane do minimum zostaje przemieszczenie pomiędzy skrzynką zawieszenia a mocowaniami ZMP. Wprowadzenie mocowań ZMP pomiędzy resor a skrzynkę zawieszenia niweluje konieczność stosowania przegubów podatnych na duże odkształcenia.In the state of the art, rubber-steel bushings with increased deformability or rubber inserts placed directly in the spring or outside it are popular. The characteristic feature of the transverse spring and the suspension system according to the invention is the method of mounting the transverse spring in the suspension box, which does not require the use of elements subject to significant deformation, and special mountings cooperating with it. ZMP spring mountings introduce an offset equal to and consistent with the value of shifts resulting from geometric changes of the spring due to vehicle movement, thus compensating for the shifts of the mounting points on the transverse spring. The compensation consists in the fact that despite the displacement of the spring mounting points to the ZMP mountings, the displacement between the suspension box and the ZMP mountings is reduced to a minimum. The introduction of ZMP mountings between the spring and the suspension box eliminates the need to use joints susceptible to large deformations.
Przedmiotem wynalazku jest również układ zawieszenia zawierający resor poprzeczny, wahacz górny lub dolny lub kolumnę MacPhersona, przegub sferyczne, zwrotnicę, zespół koła, skrzynkę zawieszenia, w którym resor poprzeczny zamocowany jest do skrzynki zawieszenia poprzez co najmniej dwa zespoły mocująco-prowadzące, które opisano powyżej.The subject of the invention is also a suspension system including a transverse spring, upper or lower control arm or a MacPherson strut, spherical joint, steering knuckle, wheel assembly, suspension box, in which the transverse spring is attached to the suspension box by at least two mounting and guiding assemblies described above. .
Podstawową korzyścią płynącą z redukcji odkształceń w punkcie zamocowania resora poprzecznego jest znaczące obniżenie naprężeń pojawiających się w konstrukcji skrzynki zawieszenia, jak i resora. Naprężenia te w dłuższej perspektywie czasu mogą mieć istotny wpływ na wytrzymałość zmęczeniową konstrukcji oraz na charakter pracy zawieszenia. Wykorzystanie wynalazku z zastosowaniem poprzecznego resora oraz specjalnie zaprojektowanych zamocowań ZMP pozwala zminimalizować konieczność wymiany elementów podatnych tym samym zwiększając niezawodność oraz żywotność całego układu.The main benefit of reducing the deformation at the point of attachment of the transverse spring is a significant reduction in the stresses appearing in the structure of the suspension box and the spring. In the long run, these stresses may have a significant impact on the fatigue strength of the structure and the nature of the suspension's operation. The use of the invention with the use of a transverse spring and specially designed ZMP mountings allows to minimize the need to replace flexible elements, thus increasing the reliability and service life of the entire system.
Wynalazek opisano bliżej w przykładach wykonania i na rysunku, na którym na fig. 10 przedstawiony został resor poprzeczny w widoku od góry - płaszczyzna prostopadła do płaszczyzny zginania, na fig. 10’ - resor w widoku od przodu - widok normalny do płaszczyzny zginania, na fig. 11-13 fragment resora z zespołem mocowania, na fig. 14 - resor w widoku z przodu z zespołem mocowania w pozycji normalnej i wyprostnej - po zadziałaniu siły F, fig. 15-17 układ zawieszenia z resorem i układem mocowania.The invention is described in more detail in exemplary embodiments and in the drawing, in which Fig. 10 shows the transverse spring in a top view - a plane perpendicular to the bending plane, in Fig. 10 '- a spring in a front view - a view normal to the bending plane, in Fig. 10' Fig. 11-13 is a fragment of a spring with a fastening unit, in Fig. 14 - a spring in a front view with the fastening unit in a normal and upright position - after applying the force F, Figs. 15-17 a suspension system with a spring and a fastening system.
Na fig. 1-9 przedstawiono resory według stanu techniki.Figures 1-9 show springs according to the prior art.
Przykład 1Example 1
Budowa resora według wynalazku i porównanie pracy układu zawieszenia z resorami poprzecznymi ze stanu technikiThe structure of the spring according to the invention and the comparison of the operation of the suspension system with the transverse springs from the state of the art
a) Resory poprzeczne - stan technikia) Transverse springs - state of the art
W poniższych przykładach ze stanu techniki przyjęto następujące oznaczeniaIn the following examples of the prior art, the following designations are used
- resor poprzeczny 1 ’,- transverse spring 1 ',
- wahacz górny bądź dolny T lub kolumnę MacPhersona 3’,- upper or lower control arm T or MacPherson 3 'strut,
- przeguby sferyczne 4’,- 4 'spherical joints,
- przegub obrotowy 5’,- 5 'swivel joint,
- przeguby podatne na rotację wzdłuż jednej osi oraz odkształcenia translacyjne w kierunku prostopadłym do osi rotacji 6’,- joints susceptible to rotation along one axis and translational deformations in the direction perpendicular to the rotation axis 6 ',
- zwrotnicę 7’,- 7 'switch,
- zespół koła 8’ - w skład którego wchodzi: opona, felga, piasta, łożyskowanie, tarcza hamulcowa, zacisk hamulcowy,- 8 'wheel assembly - including: tire, rim, hub, bearing, brake disc, brake caliper,
- drążek kierowniczy 9’,- steering rod 9 ',
- skrzynkę zawieszenia / konstrukcja nośna / elementy mocujące 10’,- suspension box / supporting structure / 10 'mounting elements,
- łącznik przegubu sferycznego mocowany do resora poprzecznego 11 ’,- spherical joint connector fastened to the transverse spring 11 ',
- dodatkowe ramię wodzące 12’.- additional 12 'guiding arm.
Na fig. 1 - stan techniki, przedstawiony został schemat pracy resora poprzecznego, w którym resor poprzeczny 1’ pracuje pod działaniem siły F od normalnie wygiętego do wyprostowanego. Resor poprzeczny 1’ zazwyczaj przymocowany jest do skrzynki zawieszenia 10’ symetrycznie w dwóch miejscach z wykorzystaniem podatnych na odkształcenie przegubów 6’. W wyniku odkształcenia się resora punkty mocowania przemieszczają się na zewnątrz od osi symetrii.In Fig. 1, the state of the art, a diagram of the transverse spring is shown, in which the transverse spring 1 'is working under the force F from normally bent to erect. The transverse spring 1 'is usually attached to the suspension box 10' symmetrically in two places using the articulated joints 6 '. As a result of spring deformation, the attachment points move outward from the axis of symmetry.
PL 239 264 B1PL 239 264 B1
Na fig. 2 - stan techniki, przedstawiony został schemat, w którym resor 1 ’ pracuje pod działaniem siły F od normalnie wygiętego do wyprostowanego. Skutkuje to przesunięciem przegubów 6’ o wartość „t” do wewnątrz od osi symetrii w kierunku poziomym.In Fig. 2, prior art, a diagram is shown in which the spring 1 'is operated under the force F from normally bent to erect. This results in a displacement of the joints 6 'by the value "t" inward from the axis of symmetry in the horizontal direction.
W obydwu przypadkach po przyłożeniu siły F oraz odkształceniu się elementu następuje przesunięcie położenia punktów mocujących resor 1’ do skrzynki zawieszenia 10’ o wartości translacji „t”, tym większe im większe jest odkształcenie resora 1 ’.In both cases, after applying the force F and deformation of the element, the position of the spring 1 'mounting points is shifted to the suspension box 10' with the translation value "t", the greater the greater the deformation of the spring 1 '.
W przypadku fig. 1 i fig. 2 „t” jest dokładnie tym samym - symbolizuje przemieszczenie powstałe w wyniku zmiany geometrycznej resora. Na fig. 1 pokazany jest przypadek, gdy resor jest wstępnie wygięty i się prostuje pod przyłożoną siłą F. Na fig. 2 pokazano sytuację odwrotną, gdzie wstępnie wyprostowany resor ugina się w łuk. Obecny stan techniki przewiduje te przesunięcia i kompensuje je na zasadzie odkształcania się elementów podatnych przegubu 6’. Przegub taki przybiera różne formy, począwszy od cylindrycznych, eliptycznych kończąc na prostopadłościennych. Zadaniem każdego z nich jest zapewnienie obrotu resora poprzecznego 1 w obrębie przegubu podatnego 6’ oraz umożliwienie translacji „t” podczas jego pracy. b) Przegub podatny - stan technikiIn the case of Figs. 1 and 2, "t" is exactly the same - it symbolizes the displacement resulting from the geometric change of the spring. Fig. 1 shows the case where the spring is pre-bent and straightens under the applied force F. Fig. 2 shows the opposite situation, where the pre-straightened spring bends into an arc. The current state of the art anticipates and compensates for these shifts by deformation of the flexures of pivot 6 '. Such a joint takes various forms, ranging from cylindrical, elliptical to rectangular. The task of each of them is to ensure the rotation of the transverse spring 1 within the flexible joint 6 'and to enable the translation "t" during its operation. b) Flexible joint - state of the art
Na fig. 3-6 - stan techniki, przedstawiono zamocowanie resora poprzecznego 1’ w pozycji wyjściowej z wykorzystaniem podatnego przegubu 6’. Przegub wykonany jest z elastomerów zapewniających mu możliwość znacznych odkształceń. W czasie pracy układu zawieszenia, gdy resor 1’ ulega odkształceniom powodując przesunięcie jego punktów mocujących następuje odkształcenie podatnych przegubów 6’ kompensujących to przesunięcie. Na fig. 3 oraz fig. 5 przedstawiony został przegub podatny 6’ wykonany w formie prostopadłościennej elastomerowej wkładki z otworem na resor poprzeczny 1’. Fig. 4 oraz fig. 6 prezentuje cylindryczną elastomerową wkładkę, która umieszczona jest wewnątrz resora poprzecznego 1.Figures 3-6, prior art, show the fixation of the transverse spring 1 'in the starting position by means of a flexible hinge 6'. The joint is made of elastomers, which enable it to be significantly deformed. During the operation of the suspension system, when the spring 1 'is deformed, causing the shift of its mounting points, the flexible joints 6' compensating for this shift are deformed. Fig. 3 and Fig. 5 show a flexible joint 6 'made in the form of a rectangular elastomer insert with a hole for the transverse spring 1'. Fig. 4 and Fig. 6 show a cylindrical elastomeric insert which is placed inside the transverse spring 1.
Na fig. 5 i 6 przedstawiono sposób kompensacji rotacji „r” oraz translacji „t” przez podatny przegub 6’ w pozycji po odkształceniu.Figures 5 and 6 show the method of compensating for rotation "r" and translation "t" through the compliant joint 6 'in the post-deformation position.
Jak widać na fig. 5 i fig. 6 przegub taki ze względu na swoją podatność pozwala swobodnie obracać się i przesuwać resorowi w przewidzianych granicach. Wszelkie przekroczenia wartości przewidzianych skutkować mogą utratą spójności materiału, z jakiego wykonany został przegub podatny.As can be seen in Figs. 5 and 6, such a joint, due to its flexibility, allows the spring to rotate and slide freely within the prescribed limits. Any exceeding of the values provided for may result in the loss of cohesion of the material from which the flexible joint is made.
Wadą takiego rozwiązania jest znaczne obciążenie i zniekształcenie podatnych elementów mocujących resor ulegających w takich warunkach przyspieszonemu zużyciu. Ponadto takie zamocowani e ze względu na swoją podatność powoduje, że przy znacznych obciążeniach jednostronnych bocznych (np. podczas skręcania pojazdu) przesunięciu ulega cały resor w jedną ze stron powodując utratę określonej geometrii zawieszenia.The disadvantage of this solution is the considerable load and distortion of the flexible spring fastening elements, which undergo accelerated wear under such conditions. Moreover, such fastening, due to its flexibility, causes that in the case of significant one-sided side loads (e.g. when turning the vehicle), the entire spring is shifted to one side, causing the loss of a specific suspension geometry.
c) Budowa układu zawieszenia z resorem poprzecznym - stan technikic) Construction of the suspension system with a transverse spring - state of the art
Na fig. 7, 8 oraz 9 - stan techniki, przedstawione zostały najbardziej popularne konfiguracje układu zawieszenia zawierające w swojej budowie resor poprzeczny 1’. Resor ten zazwyczaj przymocowany jest symetrycznie do skrzynki zawieszenia 10’ z wykorzystaniem podatnych na odkształcenia przegubów 6’. Fig. 7 przedstawia resor umiejscowiony w dolnej części skrzynki zawieszenia. W tej konfiguracji resor współpracuje z górnym wahaczem.In Figs. 7, 8 and 9, prior art, the most popular configurations of the suspension system are shown which include a transverse spring 1 'in their structure. This spring is usually attached symmetrically to the suspension box 10 'by means of deformable joints 6'. Fig. 7 shows the spring positioned in the lower part of the suspension box. In this configuration, the spring cooperates with the upper rocker arm.
Fig. 8 przedstawia zawieszenie z resorem umiejscowionym w górnej części skrzynki zawieszenia, a wahacz został przeniesiony do dolnej części.Fig. 8 shows the suspension with the spring located in the upper part of the suspension box and the rocker arm has been moved to the lower part.
Na fig. 9 przedstawiony został układ, gdzie resor poprzeczny umiejscowiony w dolnej części zawieszenia współpracuje z uproszczoną kolumną MacPhersona, z której usunięta została sprężyna spiralna. d) Budowa resora poprzecznego według wynalazkuFig. 9 shows a system where a transverse spring located in the lower part of the suspension cooperates with a simplified MacPherson strut from which the spiral spring has been removed. d) Construction of the transverse spring according to the invention
W dalszej części opisu przedstawione są elementy układu zawieszenia związane z wynalazkiem, a ich oznaczenia na rysunku to:In the further part of the description, elements of the suspension system related to the invention are presented, and their symbols in the drawing are:
- resor poprzeczny 1,- transverse spring 1,
- wahacz górny bądź dolny 2 lub kolumnę MacPhersona 3,- upper or lower rocker 2 or MacPherson 3 strut,
- przeguby sferyczne 4,- 4 spherical joints,
- specjalne mocowania ZMP - Zespół Mocująco Prowadzący ZMP z przegubem obrotowym 5 i obudową 13, dalej opisane skrótowo jako mocowanie ZMP,- special ZMP fasteners - ZMP Guide Mounting Assembly with a rotary joint 5 and a housing 13, hereinafter briefly described as the ZMP fastening,
- zwrotnicę 7,- switch 7,
- zespół koła 8 - w skład którego wchodzi: opona, felga, piasta, łożyskowanie, tarcza hamulcowa, zacisk hamulcowy,- wheel assembly 8 - including: tire, rim, hub, bearing, brake disc, brake caliper,
- drążek kierowniczy 9,- steering rod 9,
- skrzynkę zawieszenia / konstrukcja nośna 10,- suspension box / supporting structure 10,
PL 239 264 B1PL 239 264 B1
- łącznik 11 przegubu sferycznego mocowany do resora poprzecznego,- spherical joint connector 11 fastened to the transverse spring,
- dodatkowe ramię wodzące 12,- additional guiding arm 12,
- obudowa mocowania ZMP 13,- ZMP 13 mounting housing,
- tłumik wiskotyczny 14.- viscous silencer 14.
Przegub sferyczny zapewnia rotację wokół każdej osi, zaś obrotowy przegub wokół osi symetrii. Przegub sferyczny stosowany jest przy zwrotnicy (w takim układzie zawieszenia), ponieważ pozwala na obrót zwrotnicy w dowolnym kierunku. Przegub obrotowy stosowany jest przy wahaczu, który powinien obracać się tylko wokół określonej osi. Przegub obrotowy stanowi element pośredni łączący mocowanie ZMP ze skrzynką zawieszenia.A spherical joint rotates about each axis and a spherical joint rotates about an axis of symmetry. The spherical joint is used at the steering knuckle (in such a suspension system) because it allows the steering knuckle to be turned in any direction. The swivel joint is used on the rocker arm, which should only rotate around a specific axis. The swivel joint is an intermediate element connecting the ZMP fitting with the suspension box.
Resor poprzeczny 1 zgodnie z wynalazkiem jest konstrukcją przestrzenną w płaszczyźnie poziomej prostopadłej do płaszczyzny zginania. W płaszczyźnie zginania resor poprzeczny jest w postaci belki wygiętej w delikatny łuk. Belka ma zmienny profil w obszarze części centralnej i bocznej belki. Jako część centralna rozumie się taki element w resorze, który przechodzi przez oś symetrii pojazdu, łączy części boczne ze sobą i mocuje resor 1 do skrzynki zawieszenia 10 nie bezpośrednio tylko poprzez zespół mocowania ZMP. Jako części boczne rozumie się elementy resora znajdujące się w pewnej odległości symetrycznie od osi symetrii pojazdu, które mocują się do zwrotnicy koła. Część centralna i części boczne są spójne materiałowo. Zmienność profilu w płaszczyźnie zginania wynika z faktu uzyskania zmiennego wskaźnika wytrzymałości na zginanie części centralnej „a” oraz części bocznych „b” resora 1. Zróżnicowanie to wynika z faktu konieczności uzyskania określonych parametrów opisujących resor 1. Parametrami tymi są; sztywność resora, sztywność stabilizatora.The transverse spring 1 according to the invention is a three-dimensional structure in a horizontal plane perpendicular to the bending plane. In the bending plane, the transverse spring is in the form of a beam bent into a delicate arc. The beam has a variable profile in the area of the central and side parts of the beam. The central part is understood to mean such an element in the spring which passes through the axis of symmetry of the vehicle, connects the side parts to each other and secures the spring 1 to the suspension box 10 not only directly by means of the mounting assembly ZMP. Side parts are the elements of the spring located at a distance symmetrically from the axis of symmetry of the vehicle, which are attached to the steering knuckle. The center section and the side sections are material consistent. The variability of the profile in the bending plane results from the fact that the bending strength index of the central part "a" and the side parts "b" of the spring 1 is variable. spring stiffness, stabilizer stiffness.
Podstawowymi parametrami geometrycznymi są: rozstaw mocowań ZMP „c”, rozstaw punktów mocujących zwrotnice 7 „d” oraz szerokość resora „e”.The basic geometrical parameters are: ZMP mounting spacing "c", spacing of points mounting switches 7 "d" and spring width "e".
Na fig. 10 przedstawiony został resor poprzeczny w widoku od góry - płaszczyzna prostopadła do płaszczyzny zginania oraz na fig. 10’ w widoku od przodu - widok normalny do płaszczyzny zginania, wraz z najważniejszymi parametrami, a i b - spełniają założenia dotyczące sztywności zawieszenia, c-e - określają zewnętrzne gabaryty.Fig. 10 shows the transverse spring in a top view - a plane perpendicular to the bending plane, and in Fig. 10 'in a front view - a view normal to the bending plane, along with the most important parameters, a and b - meet the assumptions of the suspension stiffness, ce - determine the external dimensions.
a - oznacza wskaźnik wytrzymałości na zginanie części centralnej, b - oznacza wskaźnik wytrzymałości na zginanie części bocznych, c - rozstaw mocowań ZMP, d - rozstaw punktów mocujących zwrotnice, e - szerokość mocowania.a - bending strength index of the central part, b - bending strength index of side parts, c - ZMP fixing spacing, d - spacing of points fixing switches, e - fixing width.
W zależności od wielkości pojazdu oraz zastosowania różne mogą być wartości, jakie przyjmować będą parametry opisujące resor 1 i korzystnie wynoszą:Depending on the size of the vehicle and the application, the values for the parameters describing the spring 1 may vary and are preferably:
a = 8000 mm3 +/- 2000 mm3, b = 7500 mm3 +/- 2000 mm3, c = 800 mm +/- 350 mm, d = 1500 mm +/- 350 mm, e = 500 mm +/- 300 mm.a = 8000 mm 3 +/- 2000 mm 3 , b = 7500 mm 3 +/- 2000 mm 3 , c = 800 mm +/- 350 mm, d = 1500 mm +/- 350 mm, e = 500 mm + / - 300 mm.
Sam resor poprzeczny stanowi belkę i jest konstrukcją kompozytową wykonaną z włókien szklanych lub połączenia włókien szklanych oraz włókien węglowych. Podstawowe parametry wytrzymałościowe zapewniają włókna szklane jednokierunkowe ułożone równolegle do płaszczyzny zginania wzdłuż krzywizny belki. Miejscowo w okolicach otworów stosuje się tkaninę wykonaną z włókien szklanych lub włókien węglowych typu „twill” zapewniających wytrzymałość w dowolnym kierunku na płaszczyźnie. W przypadku zamocowania resora 1 w dolnej części skrzynki zawieszenia 10 przewiduje się wykorzystanie tkaniny typu „twill” z włókien węglowych pokrywających całą powierzchnię resora zabezpieczając go przed powierzchniowymi uszkodzeniami mechanicznymi mogących wpłynąć na charakterystykę pracy resora.The transverse spring itself constitutes a beam and is a composite structure made of glass fibers or a combination of glass fibers and carbon fibers. The basic strength parameters are provided by unidirectional glass fibers arranged parallel to the bending plane along the beam curvature. Locally, in the vicinity of the holes, a fabric made of glass fibers or carbon fibers of the "twill" type is used, ensuring strength in any direction on the plane. In the case of mounting the spring 1 in the lower part of the suspension box 10, it is envisaged to use a "twill" fabric made of carbon fibers covering the entire surface of the spring, protecting it against mechanical surface damage that may affect the spring's operating characteristics.
e) Budowa mocowania ZMP resora poprzecznego oraz zasada jego działania według wynalazku.e) The construction of the ZMP mounting of the transverse spring and the principle of its operation according to the invention.
Wynalazek polega na zastosowaniu zespołu mocowania resora ZMP - mocujące resor 1 do skrzynki zawieszenia 10.The invention consists in the use of the ZMP spring mounting assembly - fastening the spring 1 to the suspension box 10.
Na fig. 11, przedstawiony został widok wariantu wykonania mocowań ZMP w złożeniu układu zawieszenia. Na fig. 11 została dodatkowo oznaczona płaszczyzna obojętna resora oznaczona literą „p”, konieczna do wyznaczenia poprawnej kinematyki mocowania ZMP. Jako płaszczyznę obojętną rozumie się zbiór punktów należących do struktury resora poprzecznego, których naprężenia główne i odkształcenia podczas pracy resora 1 wynoszą zero. W przykładzie resora poprzecznego 1 płaszczyznę obojętną rozpatruje się podczas zginania belki wzdłuż jej płaszczyzny zginania.In Fig. 11, a view of the ZMP fastening variant is shown in the assembled suspension system. Fig. 11 additionally marks the neutral plane of the spring marked with the letter "p", necessary to determine the correct kinematics of the ZMP mounting. The inert plane is understood to mean the set of points belonging to the structure of the transverse spring, whose main stresses and deformations during spring 1 operation are zero. In the example of the transverse spring 1, the neutral plane is considered when bending the beam along its bending plane.
PL 239 264 Β1PL 239 264 Β1
W wynalazku, resor 1 połączony jest ze skrzynką zawieszenia 10 z wykorzystaniem zespołu mocowania - zespołu mocująco-prowadzącego ZMP. Mocowanie to składa się z obudowy 13, przegubu obrotowego 5, a nie przegubu podatnego oraz śrub montażowych. Przegub obrotowy 5 osadzony jest w obudowie w ten sposób, że umożliwiony jest jego ruch wokół osi przegubu. Belka - resor poprzeczny zamocowany jest do obudowy 13. Przez obudowę 13 przechodzą na wylot cztery otwory pod śruby mocujące mocowanie ZMP do resora poprzecznego 1. Otwory te mogą być również nagwintowane wzdłuż całego otworu lub z niepełnym gwintem w przypadku otworów ślepych. W przypadku otworów ślepych otwór zaczyna się od strony zamocowania resora 1. Obudowę zaleca się wykonać ze stali lub stopów aluminium. Istotnym parametrem opisującym obudowę jest odsunięcie „r”, czyli odcinek pomiędzy płaszczyzną obojętną resora poprzecznego 1 „p” a środkiem przegubu obrotowego 5 umieszczonego w obudowie. Odsunięcie „r” opisane jest wzorem:In the invention, the spring 1 is connected to the suspension box 10 by means of a mounting set - a mounting-guiding set ZMP. This fastening consists of a housing 13, a swivel joint 5, not a flexible joint and mounting screws. The pivot joint 5 is mounted in the housing in such a way that it is allowed to move around the joint axis. The beam - transverse spring is fixed to the casing 13. Four holes for bolts securing the ZMP fastening to the transverse spring 1 pass through the casing 13. These holes may also be threaded along the entire hole or with incomplete thread in the case of blind holes. In the case of blind holes, the hole starts on the side where the spring 1 is attached. It is recommended that the housing be made of steel or aluminum alloys. An important parameter describing the housing is the offset "r", that is the section between the neutral plane of the transverse spring 1 "p" and the center of the pivot joint 5 located in the housing. The "r" offset is described by the formula:
Z \2 2 1^1 gdzie:Z \ 2 2 1 ^ 1 where:
r - odsunięcie środka otworu wykonanego w obudowie na przegub obrotowy od płaszczyzny obojętnej, t- przesunięcie poprzeczne punktów w płaszczyźnie obojętnej resora, w których mocowane jest mocowanie ZMP, a - kąt obrotu resora w punkcie mocowania ZMP do resora, mierzony pomiędzy resorem w pozycji normalnej nie obciążonej, a resorem w pozycji maksymalnie odkształconej - poddany maksymalnemu obciążeniu.r - offset of the center of the hole made in the housing for the pivot joint from the neutral plane, t - transverse shift of the points in the neutral plane of the spring, where the ZMP mounting is mounted, a - spring rotation angle at the ZMP mounting point to the spring, measured between the spring in the normal position unladen, and with the spring in the maximum deflected position - subjected to the maximum load.
Mocowanie ZMP mocuje się do resora poprzecznego 1 z wykorzystaniem czterech śrub przechodzących przez resor poprzeczny 1.The ZMP mounting is attached to the transverse spring 1 with the use of four bolts passing through the transverse spring 1.
Mocowanie ZMP wykorzystuje fakt zmian geometrycznych resora 1, tj. zmiany kątowej w punkcie jej zamocowania do mocowania ZMP wynikającej z wyprostowania się lub wygięcia resora 1 Istotnym założeniem wprowadzania specjalnego zespołu mocująco prowadzącego ZMP jest wykorzystanie rotacji „a” resora oraz odsunięcia „r” środka obrotu mocowania ZMP do płaszczyzny obojętnej resora w celu uzyskania przemieszczenia „t”. Przemieszczenie to jest równe co do wartości i ma zgodny kierunek i zwrot co przemieszczenie resora 1 w punkcie jego zamocowania do mocowania ZMP.ZMP mounting uses the fact of geometric changes of spring 1, i.e. angular change in the point of its attachment to the ZMP mounting resulting from extension or bending of spring 1 An important assumption of introducing a special mounting guide ZMP is the use of the rotation "a" of the spring and the offset "r" of the rotation center attaching the ZMP to the neutral plane of the spring in order to obtain the displacement "t". This displacement is equal in value and has the same direction and sense as the displacement of spring 1 at the point of its attachment to the ZMP fixing.
Na fig. 12 zostało przedstawione geometryczne wyjaśnienie wykorzystania mocowania ZMP.Fig. 12 shows a geometric explanation of the use of the ZMP attachment.
„1-p” to zarys fragmentu resora poprzecznego - belki w stanie normalnie wygiętym, czyli w sytuacji początkowej. Jego naturalnym kształtem jest delikatny łuk skierowany do dołu, podobnie jak w opisie stanu techniki. W następstwie przyłożenia siły F wynikającej z obciążenia resora masą pojazdu oraz wymuszeniami spowodowanymi poruszaniem się pojazdu następuje jego odkształcenie maksymalnie do stanu opisanego symbolem „1-k”. Symbol „1-k” przedstawia maksymalne obciążenie resora według wynalazku, podczas którego następuje jego całkowite wyprostowanie. Jak widać na fig. 12 miejsce zamocowania mocowania ZMP do resora 1 przemieściło się o wartość „t”. Prowadząc linie proste prostopadłe do osi belki - resora przez punkt mocowania zespołu ZMP i otwór wykonany w obudowie na przegub w stanie przed i po obciążeniu można zwrócić uwagę, że się wzajemnie przecinają. Miejsce przecięcia w miejscu zamocowania przegubu opisane jako „tO” jest wirtualnym punktem, w którym nie następuje przesunięcie. Punkt ten oddalony jest o wartość „r” od płaszczyzny obojętnej resora zgodnie ze wzorem nr 1."1-p" is the outline of a fragment of a transverse spring - a beam in its normally bent state, i.e. in the initial situation. Its natural shape is a gentle downward arc, similar to the description of the prior art. As a result of the application of the force F resulting from the spring loading with the vehicle mass and the inputs caused by the vehicle movement, its deformation takes place maximally to the state described by the symbol "1-k". The symbol "1-k" represents the maximum load of the spring according to the invention, during which it is completely straightened. As can be seen in Fig. 12, the location of the ZMP fastening to the spring 1 has moved by the value "t". By leading straight lines perpendicular to the axis of the beam - spring through the ZMP assembly mounting point and the hole made in the casing for the joint in the state before and after loading, you can notice that they intersect with each other. The intersection at the joint attachment described as "tO" is a virtual point where there is no movement. This point is the value "r" from the neutral plane of the spring, in accordance with formula No. 1.
Na fig. 13 przedstawiony jest schemat działania resora wraz z nałożonym na niego szkicem mocowania ZMP.Fig. 13 shows a diagram of the spring with a sketch of the ZMP fastening superimposed on it.
Fig. 14 przedstawia zespół resora poprzecznego 1 oraz mocowania ZMP współpracujący ze sobą. Symbolem „1-p” przedstawiona jest sytuacja przed obciążeniem. Symbolem „1-k” sytuacja po obciążeniu. Na rysunku widać, że dzięki zastosowaniu zespołu mocowania - ZMP punkt zamocowania mocowania ZMP do skrzynki zawieszenia 10 nie zmienił swojej pozycji w przestrzeni, natomiast punkt umieszczony na płaszczyźnie obojętnej resora 1 w miejscu zamocowania mocowania ZMP zmienił swoją pozycję i przesunął się o wartość „t”. Wynika to ze stałej wartości odległości r w stosunku do belki w stanie normalnym i po zmianie geometrii.Fig. 14 shows the transverse spring assembly 1 and the ZMP mountings cooperating with each other. The symbol "1-p" shows the situation before loading. With the symbol "1-k" post-load situation. The drawing shows that thanks to the use of the ZMP mounting assembly, the ZMP mounting point to the suspension box 10 did not change its position in space, while the point located on the neutral plane of the spring 1 in the location of the ZMP mounting changed its position and shifted by the value "t" . This is due to the constant value of the distance r in relation to the beam in the normal state and after changing the geometry.
f) Budowa układu zawieszenia z wykorzystaniem resora według wynalazkuf) Construction of the suspension system using the spring according to the invention
Jak pokazano na fig. 15, resor poprzeczny 1 wraz z mocowaniem ZMP umiejscowiony jest w dolnej części skrzynki zawieszenia 10 i połączony jest z nią z wykorzystaniem przegubów obrotowych 5.As shown in Fig. 15, the transverse spring 1 with the ZMP fastening is located in the lower part of the suspension box 10 and is connected to it by means of pivot joints 5.
PL 239 264 B1PL 239 264 B1
Zwrotnica koła 7 w dolnej jej części zamocowana jest do resora poprzecznego 1 na jego końcach z wykorzystaniem przegubów sferycznych 4. Górna część zwrotnicy w jednym z rozwiązań łączy się przy pomocy przegubu sferycznego 4 do górnego wahacza 2, a ten do skrzynki zawieszenia 10. W innym wariancie wynalazku rozwiązanie przewiduje wykorzystanie uproszczonej kolumny MacPhersona 3 z jednej strony mocowanej do górnej części zwrotnicy koła 7, z drugiej do skrzynki zawieszenia 10. Układ z wykorzystaniem wahacza może również występować w układzie, gdzie resor poprzeczny 1 umiejscowiony jest w górnej części skrzynki zawieszenia 10, natom iast wahacz 2 zamocowany jest w dolnej części skrzynki zawieszenia 10.The steering knuckle 7 in its lower part is attached to the transverse spring 1 at its ends with the use of spherical joints 4. In one of the solutions, the upper part of the steering knuckle is connected to the upper arm 2 by means of a spherical joint 4, and the latter to the suspension box 10. In another In a variant of the invention, the solution provides for the use of a simplified MacPherson strut 3, on one side attached to the upper part of the steering knuckle 7, on the other side to the suspension box 10. The system with the use of a rocker arm can also occur in a system where the transverse spring 1 is located in the upper part of the suspension box 10, At the same time, the rocker arm 2 is mounted in the lower part of the suspension box 10.
W czasie pracy układu zawieszenia w wyniku zmiennych sił działających na koło resor poprzeczny 1 uległa ciągłym odkształceniom zmieniając swój kształt. W wyniku zastosowania mocowań ZMP odkształcenia resora poprzecznego 1, a w szczególności zmiana poprzeczna rozstawu punktów zamocowania resora, nie mają negatywnego wpływu na przeguby obrotowe 5 oraz skrzynkę zawieszenia 10. Górny wahacz 2 lub uproszczona kolumna MacPhersona 3 pełnią rolę prowadzącą dla zwrotnicy koła 7 i ich ułożenie jest zgodne z założoną kinematyką pojazdu.During the operation of the suspension system, as a result of changing forces acting on the wheel, the transverse spring 1 was continuously deformed, changing its shape. As a result of the use of ZMP fasteners, the deformation of the transverse spring 1, and in particular the lateral change of the spacing of the spring mounting points, do not have a negative impact on the pivot joints 5 and the suspension box 10. The upper rocker arm 2 or the simplified MacPherson strut 3 play a guiding role for the steering knuckle 7 and their arrangement is consistent with the assumed vehicle kinematics.
W układach zawieszenia wykorzystujących wahacz 2 umiejscowiony w górnej lub dolnej części dodatkowo wymaga się wykorzystania tłumika 14. W proponowanych rozwiązaniach tłumik zamocowany jest do wahacza 2. W układzie z uproszczoną kolumną MacPhersona 3 tłumik jest wbudowany w kolumnę.In the suspension systems using the rocker arm 2 located in the upper or lower part, it is additionally required to use a silencer 14. In the proposed solutions, the silencer is attached to the rocker arm 2. In the system with a simplified MacPherson strut 3, the silencer is built into the strut.
Przykład 2Example 2
Resor poprzeczny zastosowany w układzie zawieszenia zbudowany jest jak opisano w przykładzie 1 - opis wynalazku.The transverse spring used in the suspension system is constructed as described in example 1 - description of the invention.
W rozwiązaniu tym resor poprzeczny 1 umiejscowiony jest w dolnej części skrzynki zawieszenia 10 i łączy się ze zwrotnicami 7 z wykorzystaniem przegubów sferycznych 4 osadzonych w resorze 1. Resor łączy się ze skrzynką zawieszenia 10 poprzez mocowania ZMP, które połączone są z resorem z wykorzystaniem śrub. Specjalne mocowanie ZMP łączy się ze skrzynką zawieszenia obrotowo z wykorzystaniem przegubów obrotowych 5. Przez te przeguby przechodzą śruby łączące skrzynkę zawieszenia 10 z przegubem.In this solution, the transverse spring 1 is located in the lower part of the suspension box 10 and connects to the switches 7 by means of spherical joints 4 embedded in the spring 1. The spring is connected to the suspension box 10 through ZMP fasteners, which are connected to the spring with bolts. The special ZMP mounting is pivotally connected to the suspension box with the use of pivot joints 5. The bolts connecting the suspension box 10 with the joint pass through these joints.
W konfiguracji tej wykorzystany zostaje dodatkowy wahacz 2 umiejscowiony w górnej części skrzynki, do którego zamocowany jest tłumik wiskotyczny 14.In this configuration, an additional rocker 2 is used, located in the upper part of the box, to which a viscous damper 14 is attached.
Przykład 3Example 3
Wariant wykonania resora i układu zawieszenia.Variant of the spring and suspension system.
Resor poprzeczny zastosowany w układzie zawieszenia zbudowany jest jak opisano w przykładzie 1 - opis wynalazku.The transverse spring used in the suspension system is constructed as described in example 1 - description of the invention.
Fig. 16 przedstawia układ zawieszenia wykorzystujący te same elementy co układ przedstawiony na fig. 15. Różnica polega na rozłożeniu komponentów w skrzynce zawieszenia 10 - resor poprzeczny 1 umiejscowiony jest w górnej części, natomiast wahacz 2 i zamocowany do niego tłumik wiskotyczny 14 w dolnej.Fig. 16 shows a suspension system using the same elements as that shown in Fig. 15. The difference is the distribution of components in the suspension box 10 - the transverse spring 1 is located in the upper part, while the rocker 2 and the viscous damper 14 attached to it are in the lower part.
Przykład 4Example 4
Wariant wykonania resora i układu zawieszeniaVariant of the spring and suspension system
Resor poprzeczny zastosowany w układzie zawieszenia zbudowany jest jak opisano w przykładzie 1 - opis wynalazku.The transverse spring used in the suspension system is constructed as described in example 1 - description of the invention.
Fig. 17 prezentuje układ zawieszenia z wykorzystaniem resora poprzecznego 1 oraz współpracujących z nim mocowań ZMP, w którym dodatkowo wykorzystana została uproszczona kolumna MacPhersona 3. Kolumna ta zamocowana jest do zwrotnicy koła 7 i skrzynki zawieszenia 10. W swojej konstrukcji ma usuniętą sprężynę ponieważ funkcję sprężystą w proponowanym układzie pełni resor poprzeczny 1.Fig. 17 shows the suspension system with the use of the transverse spring 1 and ZMP mountings cooperating with it, in which a simplified MacPherson strut 3 was additionally used. in the proposed system, the transverse spring 1 is used.
Dla wszystkich powyższych układów geometria oraz charakterystyka resora poprzecznego 1 oraz mocowania ZMP pozostaje stała. Przyjęto, że maksymalne obciążenie na przednią oś osiągnie wartość 19 kN, a zawieszenie przemieści się o wartość 160 mm względem pojazdu nieobciążonego, natomiast rozstaw zamocowań w skrzynce zawieszenia 10 mocujących mocowanie ZMP wynosi 790 mm, a rozstaw przegubów sferycznych mocujących zwrotnice koła wynosi 1580 mm.For all the above systems, the geometry and characteristics of the transverse spring 1 and the ZMP mountings remain constant. It was assumed that the maximum load on the front axle will reach the value of 19 kN, and the suspension will move by a value of 160 mm in relation to the unloaded vehicle, while the spacing of the mountings in the suspension box 10 fastening the ZMP mount is 790 mm, and the spacing of the spherical joints securing the steering knuckles is 1580 mm.
Na podstawie powyższych wyliczono, że wskaźnik wytrzymałości na zginanie części centralnej osiąga wartość 8070 mm3, a części bocznych 7760 mm3. Na podstawie obliczeń wytrzymałościowych wyliczono, że kompozytowy resor poprzeczny 1 obróci się w punkcie zamocowania go do mocowań ZMP o kąt 17°, a przesunięcie „t” wyniesie 13,6 mm.On the basis of the above, it was calculated that the flexural strength index of the central part reaches the value of 8070 mm 3 , and the side parts 7760 mm 3 . Based on the strength calculations, it was calculated that the composite transverse spring 1 would turn at the point of its attachment to the ZMP mountings by an angle of 17 °, and the displacement "t" would be 13.6 mm.
PL 239 264 Β1PL 239 264 Β1
W następstwie wykorzystania wzoru (1) wyliczono, że odsunięcie „r” będące podstawowym parametrem mocowania ZMP wynosi 46,5 mm.Following the use of formula (1), it was calculated that the "r" offset, which is the basic parameter of the ZMP mounting, is 46.5 mm.
y 2-2cos«y 2-2cos «
Takie odsunięcie punktu zamocowania mocowania ZMP do skrzynki zawieszenia 10 od płaszczyzny obojętnej resora poprzecznego 1 zapewnia minimalizację naprężeń powstających w konstrukcji skrzynki zawieszenia 10 oraz resorze poprzecznym 1 w wyniku pracy układu zawieszenia maksymalizując tym samym żywotność komponentów i minimalizując ich masę.Such a shift of the ZMP mounting point to the suspension box 10 from the neutral plane of the transverse spring 1 minimizes the stresses arising in the structure of the suspension box 10 and the transverse spring 1 as a result of the suspension system operation, thus maximizing the life of the components and minimizing their weight.
Resor poprzeczny wykonany jest z włókien szklanych lub połączenia włókien szklanych oraz włókien węglowych. Podstawowe parametry wytrzymałościowe zapewniają włókna szklane jednokierunkowe ułożone równolegle do płaszczyzny zginania wzdłuż krzywizny belki. Miejscowo w okolicach otworów stosuje się tkaninę wykonaną z włókien szklanych lub włókien węglowych typu „twill” zapewniających wytrzymałość w dowolnym kierunku na płaszczyźnie. W przypadku zamocowania resora 1 w dolnej części skrzynki zawieszenia 10 przewiduje się wykorzystanie tkaniny typu „twill” z włókien węglowych pokrywających całą powierzchnię resora zabezpieczając ją przed powierzchniowymi uszkodzeniami mechanicznymi mogących wpłynąć na charakterystykę pracy resora.The transverse spring is made of glass fibers or a combination of glass fibers and carbon fibers. The basic strength parameters are provided by unidirectional glass fibers arranged parallel to the bending plane along the beam curvature. Locally, in the vicinity of the holes, a fabric made of glass fibers or carbon fibers of the "twill" type is used, ensuring strength in any direction on the plane. In the case of mounting the spring 1 in the lower part of the suspension box 10, it is envisaged to use a "twill" fabric made of carbon fibers covering the entire surface of the spring, protecting it against mechanical surface damage that may affect the spring's operating characteristics.
Mocowanie ZMP wykonane jest z wysokowytrzymałościowych stopów aluminium metodą ubytkową. W obudowę 13 mocowania ZMP włożona i zabezpieczona przed wysunięciem jest tuleja gumowo-stalowa kompensująca błędy wykonania komponentów i tłumiąca część wibracji powstałych w wyniku poruszania się pojazdu po jezdni.The ZMP fastening is made of high-strength aluminum alloys using the subtractive method. A rubber-steel sleeve is inserted into the housing 13 of the ZMP mount and secured against slipping, which compensates for component manufacturing errors and suppresses some of the vibrations resulting from the vehicle moving on the road.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL429822A PL239264B1 (en) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Transverse suspension spring for vehicles and the front or rear suspension system of road vehicles using a transverse spring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL429822A PL239264B1 (en) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Transverse suspension spring for vehicles and the front or rear suspension system of road vehicles using a transverse spring |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL429822A1 PL429822A1 (en) | 2020-11-02 |
| PL239264B1 true PL239264B1 (en) | 2021-11-22 |
Family
ID=73025021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL429822A PL239264B1 (en) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Transverse suspension spring for vehicles and the front or rear suspension system of road vehicles using a transverse spring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL239264B1 (en) |
-
2019
- 2019-04-30 PL PL429822A patent/PL239264B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL429822A1 (en) | 2020-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9162546B2 (en) | Multilink rear axle for a motor vehicle | |
| CN109843613B (en) | Spring device for a wheel suspension of a motor vehicle | |
| RU2517274C2 (en) | Independent suspension of transport facility | |
| EP3213944A1 (en) | Link arm member | |
| US7029017B2 (en) | Wheel suspension for a motor vehicle with a transverse leaf spring | |
| JP2001080330A (en) | Suspension for vehicle having wheel positioning leaf spring | |
| CN104943490A (en) | Single wheel suspension of vehicle and rear axle including single wheel suspension, and vehicle with same | |
| EP1888355B1 (en) | Suspension systems | |
| KR101461902B1 (en) | Coupled torsion beam axle type suspension system | |
| CN107810118B (en) | Independent wheel suspension | |
| CN109070671B (en) | Vehicle independent suspension with wheel-guiding leaf spring element made of fiber composite material | |
| US6997468B2 (en) | Control rod suspension with outboard shock | |
| US11772442B2 (en) | Offset steering axis knuckle system | |
| US10894455B2 (en) | Trailing-arm suspension with leaf springs | |
| CN109484116A (en) | A kind of torsion beam vehicle bridge suspension assembly | |
| JP2022154817A (en) | Suspension device of automobile | |
| PL239264B1 (en) | Transverse suspension spring for vehicles and the front or rear suspension system of road vehicles using a transverse spring | |
| CN206030983U (en) | Modified vehicle independent suspension assembly | |
| US7883097B1 (en) | Heavy truck sway bar assembly | |
| KR20010048170A (en) | Multi camber suspension for vehicle | |
| CN107667020B (en) | Transverse guide arm | |
| CN207955243U (en) | Automotive suspension | |
| CN109484117A (en) | A kind of composite material spring torsion beam vehicle bridge suspension assembly | |
| KR20080054815A (en) | Strut type suspension system for vehicle | |
| US11370258B2 (en) | Trailing blade suspension system with angled blade |