SE504840C2 - Anordning vid fjädrande upphängning av en hytt vid en fordonsram - Google Patents

Description

15 30 504 840 2 excitationskällor eftersom ramen är en stor massa som pâverkas av vibrationer från såväl drivaggregat, släp och påbyggnader som hjulen. Man kan därmed inte direkt överföra lösningar från personbilars hjulupphängning till tyngre fordons hyttupphängning.

Uppfinningens ändamål.

Uppfinningen har till ändamål att vid ett tyngre landsvägsfordon, såsom en lastbil, åstadkomma en förbättrad avfiädrad hyttupphängning, företrädesvis en främre upphängning av den typ som visas i SE 94 02 296, där speciella och vanligen förekommande vibrationer från fordonets chassi i frekvensområdet runt några hundra Hertz och med låg arnplitud kan filtreras bort och således i allt väsentligt ej nå hytten, oavsett om vibrationen medför att hytten rör sig bort från eller mot ramen.

Ytterligare ett ändamål är att åstadkomma en enkel och tillförlitlig gumrnibussning som kan användas vid en hyttupphängning där alla större belastningar på fjäderbenets infástning i hytten via bussningen medför att denna bottnar och huvudsakligen utsätts för tryckbelastriing, varvid risken att bussningen havererat genom skjuvning minimeras. Bussningen skai detta syfte göras mycket vek för vibrationer i ovan nämnda frekvensområde med liten arnplitud, varigenom dessa vibrationer kan filtreras bort effektivt och ej nå. hytten. Ännu ett ändamål är att möjliggöra en enkel montering av ett fjäderben till hytten, vilket fjäderben som en sammanhållen enhet, inkluderande en i fjäderbenet fixerad fjäder samt stötdämpare, kan monteras fast mot härför avsedda monteringsurtag vid hyttens nedre del.

Kort beskrivning av uppfmningen.

Den uppfinningsenliga anordningen för hyttupphängningen utmärks av vad som anges patentkravets l kännetecknande del, och bussningen ingående i anordningen av vad som anges i patentkravets 8 kännetecknande del. Övriga uppfinningen utmärkande särdrag och fördelar framgår av övriga patentkravs kännetecknande delar samt den efterföljande beskrivningen av ett utföringsexempel.

Beskrivningen sker med hänvisning till de bifogade figurerna. 10 20 30 504 840 Figur-förteckning.

Figur 1 visar ett fjäderben i en sidovy.

Figur 2 visar kraften i gummibussningen som funktion av fjädringsrörelsen S.

Figur 3 visar en icke monterad gummibussning som ej är förspänd av hyttens egenvikt.

Figur 4 visar schematiskt en fordonshytt upphängd vid ramen med fyra tjäderben.

Beskrivning av utföringsexempel. 1 figur 1 visas ett fjäderben 1 innefattande en stötdämpare 3 och en med denna parallellt anordnad fjäder 2. Fjädern 2 i detta fall en luftbälg anordnad koncentriskt med stötdämparen, vilken luftbälg på konventionellt icke visat sätt kan fyllas och tömmas på tryckluft i syfte att nivåreglera hytten. Stötdämparen är anordnad inuti luftbälgen och är inspänd mellan ett övre och ett undre lock 14,15. Genom att stötdämparen är invändigt ínspänd mellan luftbälgens lock utan rörliga genomför-ingar kan luftbälgen enkelt avtätas.

Luftbälgen 2 kan ersättas av en annan typ av fjäder såsom en spiralfjäder. Fjädem 2 samt stötdämparen 3 är anordnade som en sammanhållen enhet mellan locken 14,15. Därmed kan fjäderbenet enkelt monteras mot hytt och ram.

På det undre locket 15 är ett fästöra 10 anordnat som ledbart kan förankras till en rarnfast del, lämpligen ett motsvarande fästöra 21 ' eller en axel fast anordnad på ramen 21. Med fördel kan ett altemativt arrangemang enligt SE 92 03 909 användas.

I fjäderbenets övre del är en uppfinningsenlig gummibussning 4 anordnad innefattande ett hylsformat gummielement 40 och en invändig stel stödhylsa 6 anordnad vid ett åtminstone delvis gängat stångformat organ 8 som skjuter upp från fjäderbenets övre del, företrädesvis en axiell förlängning av stötdärnparens 3 kolvstång, vilken enbart erfordrar en statisk avtäming vid genomför-ingen genom locket 14. Stödhylsan 6 förankras mot fjäderbenets övre lock 14 medelst en mutter 7 vid det stångformade organet 8 och som pressar en stoppyta 5, här en lös bricka, mot stödhylsans 6 övre del. Gummibussningens stödhylsa 6 kläms då fast mellan två stoppytor, nämligen brickan 5 och fjäderbenets övre lock 14.

Bussningen 4 är förbunden med hytten via ett hyttfast fäste ll. En fästdel 9 är ingjuten utmed sin radíellt invändiga del 9' i gummielementet. Fästdelens 9 radiellt utvändiga del skjuter ut 10 15 20 25 30 504 840 4 fritt från gummielementet 40 och är försedd med hål 16 genom vilka fórankringsbultar 12 anordnas. Förankiingsbultarna kan alternativt vara fastsvetsade mot fästdelen 9. Genom att föra fjäderbenet uppåt kan förankringsbultarna 12 föras in i motsvarande rnonteringshål i hyttfästet ll varefter en låsmutter 13 anbringas för att säkra bussningen vid hytten.

Fästdelen 9 är utmed sin radiellt invändiga del 9' försedd med en i tjäderbenets längsled och uppåt utvikt krage som uppvisar en radiellt invändig yta väsentligen koncentrisk med, och med samma toppvinkel som stödhylsans ytteryta 63, där den kragförsedda invändiga delen av hyttfästet är helt innesluten i gummibussningen och anordnad på ett i omkretsled väsentligen ekvidistant avstånd C från stödhylsans ytteryta 63.

I syfte att få en gynnsam belastning i gummielementet 40 är såväl stödhylsan 6 som gummielementet 40 och kragens inåtvända yta 9' koncentriska och koniska med en uppåt minskande ytterdiarneter. Härigenom erhålls såväl tryck- som skjuvbelastningi gurnrnielementet 40 som lämpligen utmed sin radiellt invändiga yta 43 är fastvulkaniserad mot stödhylsans radiellt utvändiga yta 63. Gumrnielementet kan vid sin anslutning mot stödhylsan 6 ges en axiell längd motsvarande stödhylsans längd, varvid gummielementets övre och nedre ändar har en mycket begränsad radiell utsträckning över en kort axiell längd vilket väsentligen ej påverkar gummibussningens karaktäristik. Den lokala axiella längdökningen alldeles invid anliggningsytan mot stödhylsan 6 är utförd för att reducera belastningen i sammanfogningsytoma 43 och 63.

Gumrnipartierna radiellt utvändigt om kragen 9' har ingen fjädrande eller dämpande uppgift och kan därför teoretiskt uteslutas. Det är emellertid tillverknings- och hållfasthetsmässigt lämpligt att gjuta in hela kragen i gummielementet. Vidare kan kragen ersättas av massiv fastdel med samma höjd som kragen. Detta blir dock sannolikt en dyr och tung konstruktion.

I figur 3 visas bussningen 4, såsom den ursprungligen är tillverkad, innan montering på fjäderbenet och innan stoppytorna 5,14 på ömse sidor av stödhylsan kan begränsa gummibussningens rörelse. I detta tillstånd är ej gummibussningen belastad av hyttens egenvikt, vilket medför att gummielementets övre ytterperiferi 44 kommer att ligga på avståndet b ovanför ett plan som tangerar stödhylsans övre ändyta 61.

Efter monteringen av hytten på ramen belastas gummibussningen 4 av hyttens vikt varigenom 10 20 25 30 504 840 5 gumrnielementets övre ytterperiferi 44 kommer att ligga i ett plan som ligger på avståndet a, under ett plan som tangerar stödhylsans övre ändyta 61, vilket framgår av figur 1. Stödhylsan 6 har en axiell längd S,_ och gurnrnielementet 40 har en axíell längd B, över huvuddelen av gummibussningens radiella utsträckning, d v s från ett kort avstånd från stödhylsan ut till gummibussníngens ytterperiferi. Stödhylsans längd S, överstiger gummibussningens längd B,_ varigenom ett fritt avstånd a, bildas mellan gummibussningens axiellt riktade övre yta 41 och brickan 5. Gummibussningen dimensioneras lämpligen så att det fria avståndet a, vid statisk belastning från hytten motsvarar SL-B, / 2. Härigenom bildas även ett fritt avstånd a,_, mellan gummibussningens axiellt riktade undre yta 42 och det övre locket 14. Om gummibussningen dimensionerats enligt ovan gäller således att a, = SL-BL / 2 = a, när hytten är monterad på fiäderbenen och statiskt belastar bussningarna.

Stoppytoma 5,14 har en ytterdiarneter som motsvarar eller något överstiger gummielementets ytterdiarneter. Gummielementets axiellt riktade ytor 41,42 kommer då helt att anligga mot stoppytoma när bussningen bottnar, dvs när fjäderbenet utsätts för vibrationer med högre arnplitud än a, respektive a, .

I figur 4 visas schematiskt en hytt som är fjädrande upphängd på fyra fjäderben la-ld till fordonets rarn 21. Varje fjäderben är i huvudsak anordnat vertikalt och placerat i närheten av hyttens hörn på så sätt att varje fjäderben upptager en likartad belastning. De fyra fjäderbenen la-ld är anordnade parvis vid hyttens framkant respektive bakkant och där varje fjäderben i respektive par är anordnat på väsentligen samma avstånd D från fordonets mittlinje CL, och där varje fjäderben i statiskt tillstånd i huvudsak upptaget cirka 25 % av hyttens 20 tj änstevikt.

Varje fjäderben la-ld inklusive dess bussning 4a-4d skall anpassas till hyttens tjänstevikt så att en förspänning av gummibussningen erhålls och att i huvudsak lika stora fria avstånd a,, a, erhålls mellan gummibussningens axiellt riktade ytor och stoppytoma 5,14.

Gummibussningen dimensioneras för erhållande av en fjäderkaraktäristik enligt figur 2. Där visas belastningen F som funktion av tjädríngsrörelsen S. I neutralläget S=0 är gummibussningen förspänd med en statisk belastning i beroende av hyttens vikt, vilket i detta fall med fyra jämt belastade fjäderben kan motsvara 25 % av en normal hyttvikt på cirka 1200 kg, i figuren motsvarande 290 kg eller en belastning av 2900N. Med denna statiska förspänning från hyttens vikt och med fria avstånd a,, a: på 2 millimeter vardera mellan bussningens axiella ytor 41,42 och stoppytoma 5,14, erhålls en vek bussning vid 10 20 30 504 840 6 vibrationsamplituder upp till 2 mm från ett statiskt jämviktsläge. Vid vibrationsamplituder över 2 mm bottnar gummielementets ändytor mot stoppytoma 5,14 varvid bussningen endast utsätts för tryckkrafter och därmed blir betydligt styvare. Gummibussningen är dimensionerad på så sätt att fiäderkonstanten i amplitudområdet -2 till +2 mm från jämviktsläget ligger i området 600-800 N/mm och vid större amplituder (efter att gummielement bottnat) runt 4000 N/mm. För vissa fordon har fjäderkonstanter runt 3000 N/mm visat sig vara fördelaktiga.

Förhållandet mellan fiäderkonstanterna bör vara åtminstone 1/4.

Vid de större amplituderna kan hytten fortfarande röra sig relativt ramen. Eftersom bussningen 4 har bottnat tas rörelsen i allt väsentligt upp av stötdämparen 3 (under förutsättning att frekvensen är så låg att stötdämparen hinner med). Detta sker exempelvis när man kör genom en grop eller passerar en liknande ojärnnhet på vägbanan.

Gummibussningen dimensioneras lämpligen mot en beräknad tj änstevikt på hytten, vilket inkluderar normal utrustning i hytten samt en förare. Med fria avstånd a,, a? i det statiska jämviktsläget på 2 millimeter bottnar bussningen vid en belastning på 1300 N (130kg) per fjäderben. Om man ökar de fria avstånden a,, a2 till 3 millimeter vardera, sker en bottning först vid en belastning på 2000N per fjäderben.

Genom en lämplig dimensionering av bussningen och anpassning av det fria avstånden a,,a,_, erhålls en god säkerhetsmarginal mot att bussningen bottnar vid statisk belastning med normal viktbelastning i hytten. Vid högre tjänstevikt på hytten, exempelvis i form av extrautrustning såsom kylaggregat mm, kan bussningen enkelt anpassas till den högre tjänstevikten genom att montera en distansbricka mellan stödhylsans nedre yta 62 samt det övre locket 14, där distansbrickan ges en ytterdiameter motsvarande stödhylsans ytterdiameter vid dess nedre yta 62. Om man samtidigt vill behålla en likartad karaktäristik på bussningen även vid rörelse av hytten bort från tjäderbenets övre del, kan brickan 5 bytas ut mot en bricka som är försedd med en ökad tjocklek radiellt utvändigt om brickans artliggningsyta mot stödhylsans övre yta 61. Distansbrickan samt den modifierade brickan 5 dimensioneras så att avstånden a, samt ag ligger inom intervallet 2-3 mm, samt företrädesvis är lika stora, när endast hyttens tjänstevikt belastar bussningen statiskt.

Den beskrivna utföringsformen kan modifieras på ett flertal sätt inom ramen för patentkraven.

Väsentligt är att en gummibussningen är kapabel att ñltrera bort vibrationer inom 10 504 840 7 arnplitudområdet 2-3 millimeter, vilket medför att de fria avständen a, samt ag skall ligga inom motsvarande intervall, lärnpligen 2,5 millimeter vardera. Samtidigt måste gummibussningens tjäderkonstant anpassas till normalt förekommande viktökning i hytten, vilken viktökning ej får medföra att gummibussningen bottnar vid statisk belastning med denna ökade vikt.

Vidare kan kontaktytoma 9',43,63 utformas cylindriska men detta är ej att föredra eftersom bussningen då blir klenare rent hållfasthetsmässigt och riskerar att skjuvas av.

Fästdelens ytterperiferi kan även anpassas till antalet fästelement 12,13, på så sätt att ytterperiñerin exempelvis ges en triangulär form om tre fastelement 12,13 används och dessa anordnas i hörnen på fästdelen. Den i gummibussningen inneslutna och radiellt invändigt belägna delen av fästdelen skall dock ges en cirkulär form för erhållande av en gynnsam belastning på gummibussningen 4.

Claims (10)

504 840 10 15 20 25 30 Patentkrav.

1. Anordning vid fjädrande upphängning av en hytt (20) vid en fordonsram (21) där hytten är kopplad till fordonsramen via ett flertal i huvudsak vertikalt anordnade fjäderben (la-ld), där fjäderbenets nedre del (10a-10d) är förbunden till fordonsrarnen och där fjäderbenets övre del (4a-4d) är förbunden med hytten och där fjäderbenet innefattar en fjäder (2) och en med fjädern parallellkopplad stötdämpare (3), samt att fjäderbenet är förbundet med en hyttfast del (11) via en bussning (4), kännetecknar! av bussningen innefattar ett gummielement (40) anordnat utvändigt om och fast förbundet med en stödhylsa (6) i sin tur fast anordnad vid fjäderbenet, vilken stödhylsa (6) är utformad med en radiellt utåtriktad yta (63) mot vilken gummielementet (40) är fixerat, en fästdel (9) anordnad koncentriskt utvändigt om stödhylsan (6), vilken fästdel är försedd med en radiellt invändig yta (9 ') väsentligen koncentrisk med en stödhylsan tillhörande ytteryta (63), där den invändiga ytan (9') på fästdelen är fast anordnad vid gummibussningen och belägen på ett väsentligen ekvidistant avstånd (C) från stödhylsans ytteryta, vilken fästdel (9) är försedd med förankringsorgan (12,l3, 16) belägna radiellt utanför gurnrnielementet (40) för förankring till den hyttfasta delen (11), att stödhylsan har en axiell längd (SL) och där gummielementet har en axiell längd (BL) över huvuddelen av dess radiella utsträckning, där (SL) är större än (BL), så att ett fritt avstånd (al) uppstår mellan gummielementets axiellt riktade övre yta (41) och en första stoppyta (5) rörelsemässigt låst relativt fiäderbenets övre del (14), samt att ett fritt avstånd (ag) uppstår mellan gummielementets axiellt riktade undre yta (42) och en andra stoppyta (14) rörelsemässigt låst relativt fjäderbenets övre del, när hytten är monterad på vid ramen och statiskt belastar bussningen.

2. Anordning enligt kravet 1, kännetecknad av att stödhylsans ytteryta (63) är konisk med i höjdled uppåt avtagande diameter, att fästdelen (9) innefattar en utvikt konisk krage som formar den radiellt invändiga ytan (9 ') väsentligen koncentrisk med stödhylsans ytteryta (63), samt att den kragen och ytan (9') är helt inneslutna i gummielementet (40).

3. Anordning enligt kravet 1 eller 2, kännetecknad av att bussningen (4) är dirnensionerad så att de fria avstånden (aLag) är lika stora och inom intervallet 2-3 mm, när hytten är monterad på vid rarnen och statiskt belastar bussningen. 10 15 20 25 30 504 840

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, kännetecknaa' av att vid relativrörelse mellan hytt (20) och fordonsram (21) med en arnplitud överstigande SL-BL / 2 i tjäderbenets riktning upptas rörelsen i bussningen (4) så att gummielementets axiellt riktade ytor (41,42) kommer till anliggning mot stoppytorna (5,14).

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att gurnmibussningen är dimensionerad så att dess fjäderkonstant ökar rninst fem gånger när gumrnibussningens axiellt riktade ytor (41,42) kommer till anliggning mot stoppytoma (5,l4), dvs vid större relativrörelse mellan hytten (20) och fjäderbenets övre del (14) än a; respektive a2.

6. Anordning enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att gummibussningens fj äderkonstant ligger i storleksordningen 600-800 N/mm vid en relativrörelse mellan hytten (20) och fjäderbenets övre del (14) understigande al respektive ag, samt att gummibussningens fjäderkonstant är cirka 3000 N/mm vid en relativrörelse mellan hytten (20) och fjäderbenets övre del (14) överstigande a, respektive az.

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att fjädern (2) är en luftbälg som omsluter stötdämparen (3), att luftbälgen (2) samt stötdämparen (3) är inspända mellan en övre och en undre gavel (14,15) integrerade i fjäderbenet, samt att den hyttfasta delen (11) utgör en massiv gjuten del fixerad vid hyttens torpedvägg.

8. Bussning (4) avsedd för lagring av ett tyngre fordons fjäderben vid dess hytt, kännetecknad av en stödhylsa (6) med utåtriktad mantelyta (63), ett ytan (63) omgivande och därvid fast förbundet gummielement (40), vilket gummielement har en axiell längd som i allt väsentligt understiger stödhylsans axiella längd där gummielementet (40) innefattar en väsentligen axiellt riktad övre yta (41) och en väsentligen axiellt riktad undre yta (42), vilka ytor (41 ,42) är anordnade att samverka med motsvarande väsentligen plana stoppytor hos fordonet, vid vilka stoppytor stödhylsan (6) är avsedd att fixeras, en fástdel (9) anordnad koncentriskt utvändigt om stödhylsan (6), vilken fästdel vid sin radiellt inre del har en utvikt krage med en radiellt invändig yta (9') väsentligen koncentrisk med och på ett ekvidistant avstånd (C) från nämnda yta (63), samt vid sin radiellt yttre del har rninst ett förankringsorgan (16), där stödhylsan (6) är anordnad att säkras vid fjäderbenet och förankringsorganet vid hytten. 504 840 10

9. Bussning (4) enligt kravet 8, kännetecknad av att stödhylsans ytteryta (63) är konisk med i höjdled uppåt avtagande diameter, att den ínvändiga ytan (9 ') är väsentligen koncentrisk med stödhylsans mantelyta (63), samt att kragen och den ínvändiga ytan (9') är helt inneslutna i gummielementet (40).

10. Bussning (4) enligt kravet 8 eller 9, kännetecknar! av att stödhylsan (6) har ett axiellt genomgående centralt hål avsett att mottaga ett stångforrnat fástorgan, samt att fästdelens radiellt yttre del är skívformad med normalriktningen väsentligen parallell med nämnda centrala håls axiella centrumlinje.