SE432739B - Fjeder serskilt for fordonshjulupphengningar - Google Patents

Description

81056-66-5 2 plan för fjäderns minimala styvhet, vilket med andra ord innebär att fjädern endast kan tåla väsentliga (i storleksordningen av några fä hundra kp) belastningar om den har en tämligen stor tjocklek, vilket försämrar fjäderns fjädringsförmåga och ökar dess vikt. För att denna kända fjäder skall kunna fungera normalt erfordras även minst tre anordningar för kraftmässig samverkan med de detaljer, som skall vara anslutna, nämligen två på fjäderns s k skänklar anordnade stöd- organ och ett enda vid fjäderns míttpnrti anordnat organ För upp- tagande av en yttre belastning. Dyliku fjädrar har icke Vunnit någon större användning.

Uppfinningstanke Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en fjäder för hjulupphängningar vid fordon, vilken fjäder är så utformad,att man kan minska dess vikt genom fullständigare ut- nyttjande av hållfasthetsmarginalen hos fjädermaterialet samtidigt som hållfasthet och fjädringsförmåga bibehålles.

Detta syfte uppnås enligt föreliggande uppfinning i huvud- sak genom att huvudtröghetsaxeln, relativt vilken tröghetsmomentet är störst, är vinkelrät mot böjningsplanet för fjädern i en tvärsek~ tion av mittpartiet. ' Den så utformade fjädern möjliggör att dess mittparti utböjes i ett plan för dess maximala styvhet under inverkan av den yttre be- lastningen och en denna utbalanserande reaktionskraft, vilka verkar mot fjäderns skänklar. Detta resulterar i att en dylik fjäders vikt n kan bli avsevärt mindre än de kända bladfjädrarnas och ovannämnda bygelformade blads vikt utan minskning av dess hållfasthet jämfört med de kända bladfjädrarnas och bladens hållfasthet. Fjäderns önskade cfterglvlighet (clasticitet) säkerställes genom utböjnlng av dess mittparti och genom inbördes förskjutning av skänklarna under in- verkan av den yttre belastningen. Fjäderns fjädringsförmåga säker- ställes dessutom genom att de maximala spänningarna i alla tvärsnitt kan uppnå ett för fjädermaterialet tillåtligt gränsvärde. Varje vikt- enhet av den enligt uppfinningen föreslagna fjädern kan alltså utan förstörelse absorbera den potentiella, för det ifrågavarande materialet tillåtna maximala elastiska deformationsenergin. 8105666-5 3 Fjäderns viktminskning befrämjas dessutom genom att för fjäderns normala funktion erfordras endast två enheter för kraft- mässig samverkan med de fordonsdelar, som skall vara anslutna, näm- ligen ett enda stödorgan och ett enda organ för upptagande av den yttre belastningen, vilka ornan lämpligast placeras vid skänklarna: ändar. Dessa organ kan uppbyggas av element i cylindriska eller kulformade ledorgan.

För att den potentiella, elastiska deformationsenergi, som skall absorberas av fjädermassan (fjädern), skall kunna fördelas över fjäderns längd mer rationellt måste fjäderns mittparti och skänklar ha variabelt tvärsnitt. Om fjädern är avsedd att företrädes- vis arbeta under kompressionsförhållanden och har rektangulärt tvär- snitt, måste dess mittpartis tvärsnitt vara avsmalnande i riktning mot mittpartiets ändar i höjdled och konstant i tjockleksled. Ifall fjädern är avsedd att företrädesvis arbeta under dragningsförhållan- den, måste fjäderns mittpartis tvärsnitt vara konstant i höjdled och vara avsmalnande i tjockleksled i riktning mot mittpartiets mitt.

Skänklarna har i de båda fallen ett tvärsnitt, som är konstant i tjock- leksled och variabelt i höjdled.

För att minska fjäderns vikt måste fjädern utformas så, att i varje tvärsnitt hos mittpartiet förblir förhållandet mellan det maximala, i nämnda tvärsnitt uppträdande tröghetsmomentet i för- hållande till en huvudcentrumaxel och böjmomentet konstant, medan själva tvärsnitten är så orienterade i förhållande till fjäderns böjplan, att den axel, i förhållande till vilken det i tvärsnittet uppträdande tröghetsmomentet är maximalt, i varje tvärsnitt är vinkel- rät mot fjäderns böjplan.

Skänklarna får minsta möjliga vikt, när de är raka. I detta fall utformas fjädern lämpligen så, att en vinkel mellan fjäderns skänklar och mittparti är mellan 900 och 1100. Om vinkeln är Stappc än 1100, blir fjäderns hållfasthet större, men fjädern får större dimensioner och sammanlagd vikt, eftersom skänklarnas längd måste ökas i och för att fjäderns eftergivlighet skall kunna bibehållas.

Ifall nämnda vinkel är mindre än 900, ökas avsevärt spänningarna i det område, där skänklarna är anslutna till fjäderns mittparti, vilket innebär att fjäderns hållfasthet blir lägre.

För att man samtidigt skall kunna öka fjäderns eftergivlighet och minska spänningskoncentrationen måste skänklarna vara krökta.

Dylika skänklars hållfasthet är mycket enkel att beräkna, när deras s k neutrallinje har konstant krökningsradie. 8105666-5 4 Kort beskrivning av ritningsfigurerna.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning på vilken fig T visar en perspektivvy av fjädern enligt uppfinningen, fig 2 visar i frontvy en fjäder, som är avsedd att huvudsakligen arbeta under hoptryckningsförhållanden, fig 3 vi- sar ett snitt genom den i fig 2 visade fjädern, fig 4 visar en front- vy av en fjäder, som är avsedd att huvudsakligen arbeta under drag- ningsförhâllanden, fig 5 visar ett snitt genom den i fig 4 visade fjädern, fig 6 visar en fjäder med krökta skänklar, fig 7 visar ett snitt genom den i fig 6 visade fjädern och fig 8 schematiskt visar hur fjädern fungerar.

Föredragen utföringsform av uppfinningen.

En fjäder 1 enligt uppfinningen är uppbyggd i form av en elastisk bygel (fig 1), som innefattar ett mittparti 2 och i ett plan belägna skänklar 5, 4. På skänklarnas 3, H ändar är anordnat ett organ för upptagande av en yttre belastning och ett stödorgan, vilka utgöres av hoplindade öglor 5 respektive 6, vilkas insidor utgör element i ledorgan. V I fig 2 visas en fjäder 1 med rektangulärt tvärsnitt och av- sedd att huvudsakligen arbeta under kompressionsförhâllanden. Fjä- iderns 1 mittparti 2 har minskande höjd i riktning mot centrumdelens 2.ändar på sådant sätt att hi är mindre än ho. Fig 5 visar ett snitt genom denna fjäder.

En fjäder med rektangulärt tvärsnitt och avsedd att huvud- sakligen arbeta under dragningsförhållanden, innefattar ett mitt- 7 parti 2, vars tjocklek minskar i riktning mot mitten av mittpartiet 2, så att bo är mindre än b (fig 4, 5).

De i fig 2-5 visade fjädrarna har raka skänklar.

I fig 6 visas en fjäder 1 med krökta skänklar 3, H vilka har en konstant krökningsradie R från skänklarnas 5, H neutrallinje N.

Denna utföringsform av fjädern uppvisar hög eftergivlighet vid lägre spänningskoncentration jämfört med fjädern med raka skänklar. I fig 7 visas ett snitt genom denna fjäder.

Verkningssättet hos fjädern enligt uppfinningen belyses schematiskt medelst fig 8, som visar tre lägen hos fjädern, d v s a = obelastad fjäder (en tjock linje), b = hoptryckt fjäder och c = utdragen fjäder (tunna linjer). Vektorer P1, P'1 och P'2 anger krafter vilka trycker ihop respektive drar ut fjädern. 8105666-5 5 Såsom framgår av fig 8, är fjäderns 1 sammanlagda deforma- tion 2 Ä lika med den dubbla algebraiska summan av förskjutningar ¿â, 52 och Jš. För fjädern som är avsedd att arbeta under hoptryck- .ningsförhållanden, är 26' lika med 2( 51 + 62 + 55). För fjädern som är avsedd att arbeta under dragningsförhâllanden, är 26' lika med 2(J2 +63- Q).

Den mest väsentliga komponenten i den sammanlagda deforma- tionen 26" är förskjutningen 52.

Fjädern enligt uppfinningen fungerar på följande sätt. När fjädern hoptryckes (spännes) medelst de aktiva och reaktiva krafter- na P1 respektive P'1 (fig 8, linjen b), vilka är motriktade varandra och parallella med mittpartiet 2, böjs skänklarna 3, 4 en bestämd sträcka från sitt begynnelseläge, samtidigt som fjäderns mittparti 2 böjes såsom visas i fig 8 (linjen b).

När fjädern 1 utdrages (fig 8, linjen c), böjs skänklarna 3, 4 åt motsatt håll, samtidigt som fjäderns 1 mittparti 2 böjes i motsatt riktning.

De viktiga fördelarna med fjädern enligt uppfinningen är, såsom omnämnts ovan, låg vikt och enkel konstruktiv utformning. För jämförelse redovisas i tabellen 1 bestämda parametrar, vilka karak- teriserar fjädern enligt föreliggande uppfinning och de kända skruv- fjädrarna av kompressions- och dragtyp, vilka är likbelastade och har lika deformationer. 8105666-5 6 Tabell 1 Fjädërï _ 'ÉeI-aštï "- 'Beïaštï _ Hašiï šuïnmš 'Ffiäï "Aïxmï ' typ níngs~ ningskf ma] defor- derna ärkn- typ raft ekviv- mati~ vikt, ing kp alent on, kg spänn- mm inga 2 kp/cm De” by* K - 2000 11 ao 11 o En °°h gelfor- rg:gi_ 9 '9 sanna made on fgader fjädern . enligt Dr _ .as- nlng - aooo 11920 11 0,9 škšušfšaï"""""""" '''''''' " der av :ägg kompres- '; _ _ sionstyp sion 2000 11920 11 2,07 gšâg :É Skruvfjäd- er av Drag- aragtyp -ning 2000 » 11920 -1l- 2,99 Ejädâä avse att fäs- tas i inskruv- bara skruv- pluggar I tabellen 1 betecknar d och D trâddiametern respektive medeldiametern hos fjäderns varv. Vikten av de angivna fjädertyperna omfattar icke vikten av fäst- och styrdetaljerna.

Industriellsanvändbarhet Fjädern enligt uppfinningen kan användas inom fordonstekni- ken samt vid byggnads- och grävmaskiner. Uppfinningen kan företrädes- vis användas vid fordon.

Claims (9)

8105666-5 7 PATENTKRAV

1. Fjäder, särskilt för fordonshjulupphängningar och med formen av en elastisk U-formad bygel bestående av ett mittparti (2) och ändpartier (3, 4), vilka sistnämnda är anslutna till mittpartiet (2) över en yta vars krökning överstiger krökningen av utsidan av mittpartiet (2), k ä n n e t e c k n a d av att huvudtröghetsaxeln, relativt vilken tröghetsmomentet är störst, är vinkelrät mot böjningsplanet för fjädern i en tvärsektion av mittpartiet (2).

2. Fjäder enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att längden av mittpartiet (2) är av samma storleksordning som eller större än längden av var och en av skänklarna (3, 4).

3. Fjäder enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att dess ändpartier (3, 4) är utförda som skänklar avböjda i böjningsplanet från mittpartiet (2), vilket utgör en böjlig balk, och försedda med ledförbindningsorgan i form av rundboc- kade öron.

4. Fjäder enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att mittpartiet har varierande tvärsektion, vid vilken för- hållandet mellan dess maximala tröghetsmoment och huvudaxeln för böjmomentet förblir konstant.

5. Fjäder enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att mittpartiet (2) har konstant bredd medan dess tjocklek minskar mot ändarna.

6. Fjäder enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att mittpartiet (2) har konstant tjocklek medan dess bredd min- skar från ändarna och mot mitten.

7. Fjäder enligt något av patentkraven 3-6, k ä n n e t e c - k n a d av att skänklarna (3, 4) är raka och anordnade i en vinkel av mellan 900 och 1100 från mittpartiet (2).

8. Fjäder enligt något av patentkraven 3-6, k ä n n e t e c - k n a d av att skänklarna (3, 4) är krökta.

9. Fjäder enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a d av att skänklarna (3, 4) är utförda med konstant krökningsradie längs neutrallinjen.