УПРУГОДЕМПФЕРНЫЙ ПНЕВМОЭЛЕМЕНТ Российский патент 2002 года по МПК F16F9/04 

Изобретение относится к подвескам транспортных средств, в частности к пневматическим упругим элементам подвесок.

Известны упругие пневматические элементы с клапанными демпфирующими устройствами, предназначенными для автомобильных подвесок (Акопян Р.А. Пневматическое подрессоривание автотранспортных средств. Ч. 1. - Львов: Вища школа, 1979. С. 148-155). Они состоят из основной полости переменного объема, образованной резинокородной оболочкой и крышкой, прикрепленной к подрессоренной массе транспортного средства, и дополнительной полости постоянного объема в поршне, прикрепленном к оболочке и связанном с неподрессоренной массой подвески. Обе полости сообщаются между собой с помощью клапанов, которые обеспечивают демпфирующий эффект за счет разной упругости пневмоэлемента на ходах сжатия и отбоя.

Недостатком таких пневмоэлементов является наличие подвижных пар трения в клапанных устройствах, что снижает надежность и стабильность их работы вследствие износов и возможности попадания в трущиеся соединения пыли и других механических частиц.

Данные пневматические элементы отличает сложность конструкции, развитая площадь уплотнительных поверхностей, требующая большого числа крепежных деталей и соблюдения равномерности их затяжки, что вызывает затруднения с обеспечением герметичности и обусловливает большую трудоемкость сборки и ремонта. Регулировка клапанов возможна только после разборки пневмоэлемента.

Из-за цилиндрической формы резинокордной оболочки ее перегиб при перекатывании в процессе деформации имеет постоянный радиус небольшой величины во всем диапазоне ходов подвески, что снижает долговечность оболочки и вызывает чувствительность пневмоэлемента к смещению поршня в поперечной плоскости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является известный пневмоэлемент (Акопян Р.А. Пневматическое подрессоривние автотранспортных средств. Ч. 1. - Львов: Вища школа, 1979. С. 151, рис.3.25), имеющий клапаны с приводом от диафрагм, размещенных в пневмокамерах, давление в обеих частях которых зависит oт соотношения давлений в основной и дополнительной полостях пневмоэлемента. Один из клапанов обеспечивает связь обеих полостей только в течение хода сжатия и закрывается на ходе отбоя, а другой восстанавливает сообщение между ними лишь в конце хода отбоя, чтобы выровнить давление в полостях пневмоэлемента к началу следующего хода сжатия. Демпфирующий эффект достигается благодаря уменьшению восстанавливающей силы за счет выключения из работы расширения части газа (воздуха) на ходе отбоя.

Недостатком такого пневмоэлемента, наряду с наличием пар трения, является громоздкость и конструктивная сложность клапанного узла. Кроме того, из-за совпадения направлений перемещения штоков с клапанами и поршня, в котором они установлены, неизбежно влияние на работу клапанов инерционных сил, возникающих при смене направления движения поршня между ходами сжатия и отбоя, что неизбежно снижает стабильность их работы.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции пневмоэлемента и улучшения стабильности характеристик демпфирования колебаний.

Этo достигается тем, что в упругодемпферном пневмоэлементе, содержащем резинокордную оболочку, образующую основную полость переменного объема и соединенную герметично с неподвижной крышкой и с подвижным поршнем, в котором размещены полость постоянного объема и клапанное устройство для периодического сообщения и разобщения обеих полостей, верхний пояс оболочки в форме усеченной сферы надет на распорку и зажат между коническими поверхностями крышки и распорки путем их взаимного стягивания гайкой, навернутой на резьбовом конце распорки, выходящем наружу через центральное отверстие в крышке, а клапан размещен в полом болте, крепящем поршень с днищем к оболочке, и выполнен в виде массивного запорного элемента, поджатого снизу пружиной с возможностью регулирования ее затяжки винтом в днище поршня.

Благодаря конической наружной поверхности нижней части распорки обеспечивается возможность надевания на нее оболочки при ориентации плоскости верхнего края перпендикулярно образующей конуса при условии, что внутренний диаметр края оболочки меньше наружного диаметра нижнего края распорки. При установке оболочки соосно с распоркой образуется кольцевой пояс, по которому оболочка внутренней стороной прилегает к распорке, а наружной стороной после сборки пневмоэлемента - к крышке. Взаимным стягиванием крышки и распорки обеспечивается равномерное по окружности обжатие верхнего пояса оболочки между ними и, соответственно, надежное закрепление оболочки и герметичность пневмоэлемента. Необходимое усилие обжатия края оболочки достигается с помощью одного резьбового соединения благодаря действующему на конических поверхностях распорному эффекту. Этим обеспечивается конструктивное и технологическое упрощение пневмоэлемента за счет уменьшения количества деталей и крепежных изделий, снижение трудоемкости сборки и разборки, регулировок и ремонта. Вследствие сферической формы оболочка имеет при изменении объема различные радиусы перегиба. Положению статического равновесия, в котором преобладающую часть времени находится пневмоэлемент, соответствует наибольший радиус перегиба оболочки, что способствует увеличению ее долговечности.

Демпфирующий эффект обеспечивается тем, что восстанавливающая сила упругости на ходе отбоя меньше, чем на ходе сжатия, за счет исключения из работы расширения на ходе отбоя части газа (воздуха), вытесненного из основной полости в дополнительную на ходе сжатия, и последующего восстановления сообщения между полостями перед новым ходом сжатия.

На чертеже показан пневмоэлемент в продольном разрезе.

Пневмоэлемент содержит резинокордную оболочку 1, зажатую по верхнему поясу между крышкой 2 и распоркой 3, стянутых между собой гайкой 4 и образующих основную полость А переменного объема, поршень 5 с днищем 6, образующие дополнительную полость Б постоянного объема и прикрепленные к оболочке 1 болтом 7 с размещенными в нем клапаном 8 и пружиной 9, усилие затяжки которой регулируется ввернутым в днище 6 винтом 10. Внутри распорки 3 соосно с головкой болтa 7 установлен буфер 11 ограничения хода сжатия.

Пневмоэлемент действует следующим образом.

В начале хода сжатия происходит перемещение с ускорением поршня 5 вверх относительно распорки 3. При этом давление в основной полости А повышается вследствие уменьшения ее объема, а на клапан 8 действует сила инерции, под действием которой он стремится сжать пружину 9. Одновременное действие этих факторов приводит к открытию клапана и перетеканию газа (воздуха) из полости А в полость Б, т. е. в процессе сжатия задействуется весь газ (воздух) пневмоэлемента. В конце хода сжатия замедляется перемещение поршня 5, выравниваются давления в полостях А и Б, и под действием пружины 9 и направленной вверх силы инерции клапан 8 закрывается. Вследствие этого преобладающая часть последующего хода отбоя происходит под действием давления газа (воздуха), сосредоточенного лишь в основной полости А. В продолжении этого периода газ (воздух), находящийся в дополнительной полости Б, в работе расширения не участвует. И только в конце хода отбоя в результате интенсивного замедления движения поршня, когда действующая на клапан 8 сила инерции превысит силы, обусловленные затяжкой пружины 9 и разностью давлений в полостях А и Б, клапан откроется и давления в обеих полостях к началу следующего хода сжатия выровнятся, т. е. упругость пневмоэлемента восстановится. Благодаря разнице работ сжатия и расширения обеспечивается гашение колебаний.

Соответствие момента открытия клапана переходу от отбоя к сжатию обеспечивается подбором массы запорного элемента клапана, жесткости и усилия затяжки пружины, а также связанным с геометрией седла клапана соотношением поверхностей закрытого клапана, на которые действуют давления в одной и другой полостях пневмоэлемента. Увеличение хода подвески, с одной стороны, приводит к возрастанию перепадов давления в полостях А и Б, а с другой стороны, вызывает рост ускорений, с которыми перемещается поршень, поэтому пропорциональность действующих на запорный элемент клапана сил oт разности давлений газа (воздуха) в полостях и сил инерции сохраняется на всех режимах работы подвески. Благодаря этому при всех ходах подвески сохраняется разность восстанавливающей силы упругости пневмоэлемента на ходах сжатия и отбоя и тем самым обеспечивается эффективное гашение колебаний.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет упростить конструкцию пневмоэлемента, улучшить эффективность и стабильность газового (воздушного) демпфирования колебаний транспортного средства.

Изобретение относится к пневматическим подвескам транспортных средств. Упругодемпферный пневмоэлемент состоит из резинокордной оболочки в форме усеченной сферы относительно крышки с помощью распорки путем зажатия ее верхнего пояса между коническими опорными поверхностями крышки и распорки и их взаимным стягиванием гайкой, наворачиваемой на резьбовом конце распорки, выходящем наружу через центральное отверстие в крышке. В полом болте, которым крепится поршень с дополнительным объемом к оболочке, размещен клапан, разобщающий полости в конце хода сжатия их при переходе от хода отбоя к ходу сжатия под действием сил инерции, приложенных к его запорному элементу при смене направления движения поршня, связанного с неподрессоренными массами подвески. Техническим результатом является обеспечение гашения колебаний без использования гидравлических амортизаторов, упрощение конструкции пневмоэлемента, повышение долговечности и стабильности характеристик. 1 ил.

Упругодемпферный пневмоэлемент, содержащий резинокордную оболочку, образующую основную полость переменного объема и соединенную герметично с неподвижной крышкой и с подвижным поршнем, в котором размещены полость постоянного объема и клапанное устройство для периодического сообщения и разобщения обеих полостей, отличающийся тем, что верхний пояс оболочки в форме усеченной сферы надет на распорку и зажат между коническими поверхностями крышки и распорки путем их взаимного стягивания гайкой, навернутой на резьбовом конце распорки, выходящем наружу через центральное отверстие в крышке, а клапан размещен в полом болте, крепящем поршень с днищем к оболочке, и выполнен в виде массивного запорного элемента, поджатого снизу пружиной с возможностью регулирования ее затяжки винтом в днище поршня.