ВЕРХНЯЯ ОПОРА НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРУЖИННОЙ СТОЙКИ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ Российский патент 1997 года по МПК B60G15/06 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам автомобилей.

Известно устройство для соединения подвески с кузовом моторного транспортного средства, заявка ЕПВ N 0342725 МКИ B 60 G 15/06, публикация 23.11.89г. (аналог), содержащее упругую опору и подшипник качения, внутреннее кольцо которого, отштампованное из листового металла, служит обоймой для упругой опоры, а наружное кольцо, также отштампованное из листового металла, закреплено на кузове.

Недостатком такого устройства является недостаточная эффективность гашения колебаний, передаваемых от пружины на кузов, так как нет упругого разделения между наружным кольцом подшипника автомобиля.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является верхняя система жесткого крепления амортизаторной стойки подвески, заявка ФРГ N 3204816 МКИ B 60 G 15/06 публикация 16.09.92.г. которая имеет подшипник качения с привулканизированным к его внутреннему кольцу кольцеобразной вставкой из эластомерного материала, на внутренней стенке которой привулканизирована металлическая втулка. На наружном кольце подшипника привулканизирована вставка из эластомерного материала, которая имеет кольцеобразную форму и соединяется со своей наружной стороны с корпусом системы (опоры) посредством вулканизации, который находится в жестком соединения с корпусом автомобиля. Названная выше металлическая втулка выполнена с подгонкой для приема штока поршня демпфера колебаний. Внутреннее кольцо подшипника с нижней своей части выступает за профиль привулканизированной к нему кольцеобразной вставки из эластомерного материала. В этот выступ внутреннего кольца впрессована своим опорно-центрирующим фланцем верхняя чашка пружины, которая охватывает демпфер колебаний (прокладку) пружины и буфер сжатия, выполненные заедино.

Недостатком данного технического решения является то, что при эксплуатации автомобиля проявляются низкие жесткостные характеристики опоры, а именно вставки из эластомерного материала привулканизированной к внутреннему кольцу подшипника качения, особенно при эксплуатации автомобиля с полной его загрузкой в тяжелых дорожных условиях (т.е. при максимальных ходах подвески колеса, вызывающих большие усилия демпфирования) из-за того, что вставка имеет почти линейную характеристику жесткости в вертикальном направлении.

Задача изобретения: улучшение жесткостных характеристик опоры, особенно при эксплуатации автомобиля с полной его загрузкой в тяжелых дорожных условиях (т.е. при максимальных ходах) подвески колеса).

Решение поставленной задачи достигается тем, что в верхней опоре направляющей пружинной стойки подвески автомобиля, содержащей подшипник, расположенный между упругой кольцеобразной вставкой, привулканизированной своей наружной стороной к корпусу опоры, и упругим кольцеобразным шарниром, на внутренней стенке которого привулканизирована втулка, в которой закреплен хвостовик штока с установленным на его верхнем конце, с контактом к верхнему торцу втулки, ограничителем хода отбоя опоры, верхнюю чашку пружины, впрессованную опорно-центрирующим фланцем во внутреннее кольцо подшипника и охватывающую изолирующую прокладку пружины, буфер сжатия, расположенный на штоке, согласно изобретению подшипник установлен в обойме привулканизированной к упругой кольцеобразной вставке, а часть внутренней поверхности внутреннего кольца подшипника и внутренняя поверхность запрессованного в него заподлицо опорно-центрирующего фланца верхней чашки пружины образуют гнездо с установленным в нем упругим кольцеобразным шарниром, имеющим с наружной боковой стороны верхний и нижний кольцеобразные выступы, охватывающие своими внутренними поверхностями соответственно верхний торец внутреннего кольца подшипника и часть внутренней поверхности верхней чашки пружины, причем по краям наружных сторон верхнего и нижнего выступов имеются скосы, и к тому же верхний выступ полностью расположен под донной частью ограничителя хода отбоя опоры, а нижний выступ, выполненный толще и большего диаметра чем верхний выступ, полностью расположен над шайбой, установленной между выступом штока и нижним торцом втулки упругого шарнира, под которой расположен буфер сжатия, в изолирующей же прокладке пружины завулканизирована вставка из твердого материала, имеющая фланец, выходящий за пределы ее боковой поверхности.

Сравнение заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает,что совокупнось существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовленно промышленным способом, работоспособно,осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патенеоспособности"промышленная применимость".

На чертеже изображена верхняя опора направляющей передней стойки в сборе.

Верхняя опора 1 направляющей пружинной стойки подвески автомобиля содержит наружный корпус 2, к которому через слой кольцеобразной резиновой вставки 3 привулканизирован внутренний корпус 4 с установленным и завальцованным в нем подшипником 5. В нижней части внутреннего кольца 6 подшипника 5, со стороны его внутренней поверхности, выполнена проточка, в которую заподлицо запрессована опорно-центрирующим фланцем 7 верхняя чашка 8 пружины 9. В гнездо, образуемое внутренней поверхностью внутреннего кольца 6 м внутренней поверхностью опорно-центрирующего фланца 7 верхней чашки 8 пружины 9 запрессован кольцеобразный резиновый шарнир 10 с привулканизированной к его внутренней стенке втулкой 11, в которой закреплен хвостовик 12 штока 13 с установленным на его верхнем конце, с прижатием к верхнему торце шарнира 10, ограничителем хода отбоя опоры 14. Нижний торец шарнира 10 и нижний торец втулки 11 опираются на шайбу 15, установленную на выступе 16, выполненным на штоке 13. А ниже шайбы 15, на штоке 13, установлен буфер сжатия 17.

Верхний виток пружины 9 упирается в установленную в верхней чашке 8 изолирующую прокладку 18, в толе которой завулканизирована вставка 19 из твердого материала, имеющая фланец 20, выходящий за пределы ее боковой поверхности. Вставка 19 разделяет изолирующую прокладку 18 на монолитную часть (расположенную ниже вставки 19) и на резонаторную часть (расположенную выше вставки 19). Фланец 20 вставки 10 необходим при сборке и разборке (ремонте) верхней опоры 1, т.е. когда необходимо сжать пружину для установки и закрепления хвостовика 12 штока 13 во втулке 11 шарнира 10 и установки самой изолирующей прокладки 18 в гнезде верхней чашки 8.

С наружной боковой стороны кольцеобразного резинового шарнира 10 выполнены верхний 21 и нижний 22 кольцеобразные выступы, охватывающие своими внутренними поверхностями соответственно: верхний выступ 21 верхний торец внутреннего кольца 6 подшипника 5, нижний выступ 22 часть внутренней (горизонтальной) поверхности верхней чашки 8 пружины 9, причем нижний выступ 21 выполнен толще и большего диаметра, чем верхний выступ 22. По краям наружных сторон верхнего 21 и нижнего 22 выступов, являющихся продолжением торцевых сторон шарнира 10, имеются скосы 23, 24 соответственно.

Верхний выступ 21 полностью расположен под донной частью 26 ограничителя хода отбоя 13 опоры и слегка поджат ею по его наружной поверхности до угла скоса 23. А нижний выступ 22 полностью расположен над шайбой 15 и слегка прижат к ней своей наружной поверхностью до угла скоса 24.

При движении автомобиля в нормальных дорожных условиях, т.е. при работе верхней опоры 1, колебания, передаваемые от пружины 9, гасятся сначала изолирующей прокладкой 18 и затем слоем кольцеобразной резиновой вставки 3, а колебания, передаваемые от штока 1, гасятся сначала кольцеобразным резиновым шарниром 10 и затем, тем же (как и в случае с пружиной) слоем кольцеобразной резиновой вставки 3.

При передаче колебаний от пружины 9 на изолирующую прокладку 18, ее монолитная часть в большей степени гасит низкочастотные колебания, а резонаторная часть в большей степени высокочастотные колебания.

В заявляемом техническом решении верхней опоры 1 кольцеобразный резиновый шарнир 10, воспринимая от штока 13 вертикальные нагрузки (направленные по оси Z), работая на сдвиг и сжатие, имеет прогрессивную характеристику за счет того, что сжатие приходится на участки верхнего 21 или нижнего 22 выступов шарнира 10, имеющих на своих наружных поверхностях скосы 23, 24, благодаря которым при разных по величине нагрузках, в работу на сжатие вступают соответственно разные по величине площади выступов 21, 22.

В частности, при ходе штока 13 вниз, нагрузка от него через втулку 11 передается на среднюю часть кольцеобразного резинового шарнира 10, нагружая ее на сдвиг, а верхний выступ 21 нагружается на сжатие донной частью 25 ограничителя хода отбоя опоры 14. Чем больше нагрузка, действующая на шток 13 вниз, тем большая площадь верхнего выступа 21 вступает в работу на сжатие, в результате того, что донная часть 25 ограничителя хода отбоя опоры 14 с увеличением нагрузки на нее от штока 13 начинает взаимодействовать, соответственно, с большим участком скоса 23 верхнего выступа 21, подминаемого ею в этот момент времени.

При больших нагрузках, появляющихся на штоке 13 на ходе отбоя пружинной стойки (например при попадании колеса в углубления ан дороге, в тяжелых дорожных условиях), в моменты задействования в работу всей площади верхнего выступа 21 резинового шарнира 10 (в моменты когда скос 23 выступа поджат полностью донной частью 25 ограничителя хода отбоя 14 опоры), характеристика его жесткости становится достаточно прогрессивной, что и требуется для компенсации таких нагрузок.

При ходе штока 13 вверх, нагрузка от него через втулку 11 передается на среднюю часть кольцеобразного резинового шарнира 10, нагружая ее на сдвиг, а нижний выступ 22 нагружается на сжатие через шайбу 15. Чем больше нагрузка, действующая на шток 13 вверх, тем больше площадь нижнего выступа 20 вступает в работу на сжатие, в результате того, что шайба 15 с увеличением нагрузки на нее от штока 13 начинает взаимодействовать, соответственно, с большим участком скоса 24 нижнего выступа 22, сминаемого ею в этот момент времени.

При больших нагрузках, появляющихся на штоке 13 на ходе сжатия пружинной стойки (например при наезде колеса на неровности (бугры) на дороге, особенно когда автомобиль полностью загружен), в момент задействования в работу всей площади нижнего выступа 22 резинового шарнира 10 (в моменты, когда скос 24 выступа 22 сжат полностью шайбой 15), характеристика его жесткости становится достаточно прогрессивной, что и требуется, как и в выше описанном случае, для компенсации таких нагрузок.

Так как нагрузки на шток 13 на ходе сжатия превышают нагрузки на нем на ходе отбоя, следовательно жесткостные характеристики опоры 1 в направлении сжатия, также должны быть выше чем на ходе отбоя. Это условие в заявляемом техническом решении обеспечивается тем, что нижний выступ 22 кольцеобразного резинового шарнира 10 выполнен толще и большего диаметра, чем верхний выступ 21.

За счет того, что шарнир 10 не привулканизируется к внутреннему кольцу подшипника (как в прототипе), а запрессовывается в гнездо, образованное частью внутренней поверхности внутреннего кольца 6 и внутренней поверхностью запрессованного в него (обязательно) заподлицо опорно-центрирующего фланца 7 верхней чашки 8 пружины 9 появляется возможность изменять высоту кольцеобразного резинового шарнира 10 и толщину нижнего кольцеобразного выступа 22, варьируя верхними чашками 8 с различной высотой опорно-центрирующего фланца 7 и расположением шайбы 18 со штоком 13, что ведет к изменению жесткостных характеристик шарнира 10 (а значит и опоры в целом) и дает возможность их оптимизации в заявляемом техническом решении.

При очень больших нагрузках на шток 13 на ходе сжатия (например при движении автомобиля по пересеченной местности, с полной его загрузкой и сравнительно с большой скоростью), нижний выступ 22 шарнира 10 совместно с буфером сжатия 17 компенсируют эти максимальные нагрузки, а в момент исчерпания своих демпфирующих качеств выполняют роль ограничителя хода сжатия.

Таким образом величина жесткости резинового шарнира 10, а следовательно и жесткостная характеристика верхней опоры 1, меняется в зависимости от величин вступивших в работу площадей скосов 23, 24 верхнего 21 и нижнего 22 выступов, изменяющихся в соответствии с изменением действующих нагрузок.

Использование изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам автомобилей. Сущность изобретения: улучшение жесткостных характеристик опоры, особенно при эксплуатации автомобиля с полной его загрузкой в тяжелых дорожных условиях, т.е. при максимальных ходах подвески колеса. 1 ил.

Верхняя опора направляющей пружинной стойки подвески автомобиля, содержащая подшипник, расположенный между упругой кольцеобразной вставкой, привулканизированной своей наружной стороной к корпусу опоры, и упругим кольцеобразным шарниром, на внутренней стенке которого привулканизирована втулка, в которой закреплен хвостовик штока с установленным на его верхнем конце с контактом к верхнему торцу втулки ограничителем хода отбоя опоры, верхнюю чашку пружины, впрессованную опорно-центрирующим фланцем во внутреннее кольцо подшипника и охватывающую изолирующую прокладку пружины, буфер сжатия, расположенный на штоке, отличающаяся тем, что подшипник установлен в обойме, привулканизированной к упругой кольцеобразной вставке, а часть внутренней поверхности внутреннего кольца подшипника и внутренняя поверхность запрессованного в него заподлицо опорно-центрирующего фланца верхней чашки пружины образуют гнездо с установленным в нем упругим кольцеобразным шарниром, имеющим с наружной боковой стороны верхний и нижний кольцеобразные выступы, охватывающие своими внутренними поверхностями соответственно верхний торец внутреннего кольца подшипника и часть внутренней поверхности верхней чашки пружины, причем по краям наружных сторон верхнего и нижнего выступов имеются скосы, и к тому же верхний выступ полностью расположен под донной частью ограничителя хода отбоя опоры, а нижний выступ, выполненный толще и большего диаметра, чем верхний выступ, полностью расположен над шайбой, установленной между выступом штока и нижним торцом втулки упругого шарнира, под которой расположен буфер сжатия, а в изолирующей прокладке пружины завулканизирована вставка из твердого материала, имеющая фланец, выходящий за пределы ее боковой поверхности.