Торсионная пружина Советский патент 1991 года по МПК F16F1/14 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к амортизаторам, принцип действия которых основан на упругом деформировании материала, и может быть ис- пользовано для защиты объектов от динамических нагрузок, например, в подвесках колес транспортных агрегатов.

Целью изобретения является повышение эффективности амортизации динамических нагрузок, надежности и увеличение энергоемкости за счет соответствующего конструктивного выполнения.

На фиг. 1 изображена торсионная пружина в статике, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5,6- торсионная пружина в динамике, общий вид; на фиг. 7, 8, 9 - соответственно сечения А-А, Б-Б, В-В на фиг, 1 при наличии дополнительных однонаправленных рычагов и пластин; на фиг. 10 - торсионная пружина с пластинчатыми пружинам в статике, общий вид; на фиг. 11 - то же, в динамике,

Торсионная пружина содержит образующую параллелограмм пару рычагов 1, 2Д- соединенных между собой одними концами и имеющих равную длину, вторую пару рычагов 3, 4, аналогичную первой, пару скрещивающихся соединенных в средней части изогнутых пластин 5 и 6, имеющих длину, равную двойной длине рычагов 1-4, ВТОРУЮ пару изогнутых пластин 7 и 8, аналогичную первой, две пары изогнутых пластин 5, 6 и 7, 8 размещены между парами рычагов 1, 2 и 3, 4. Изогнутые пластины 5, 6 встречно

направлены одними концами к концам изогнутых пластин 7, 8 и соединены с ними. Пластины 5, 6 первой пары свободными концами соединены со свободными концами

рычагов 1, 2 первой пары, а пластины 7, 8 второй пары соединены свободными концами со свободными концами рычагов 4, 3 второй пары. Устройство содержит также блоки 9 соосно расположенных полых цилиндров 10, 11 закрепленных встречно направленными торцами в местах соединения изогнутых пластин 5-8, рычагов 1, 2 и 3, 4 и их между собой, и торсионы 12, каждый из которых закреплен концами на других торцах цилиндров 10, 11 в блоке 9.

Крепление торсионов на торцах цилиндров 10, 11 может осуществляться, например, призматической посадкой (см. фиг, 2, 3, 4) или при помощи шлицевого соединения с

фиксацией его штифтом (не показано). Соосность цилиндров 10, 11 обеспечивается втулкой 13, размещенной в их полостях.

Чтобы повысить стабильность работы торсионной пружины, надо исключить возникновение момента в местах соединения рычагов 1, 2 и 3, 4, изогнутых пластин и их между собой, стремящегося развернуть блок 9 в плоскости, проходящей через ось блока.

Первая пара рычагов 1, 2 содержит дополнительный рычаг 14, размещенный параллельно рычагу 1 и закрепленный одним концом между концами рычагов 1, 2, и другим концом - между концами рычага 1 и

изогнутой пластины 5.

Вторая пара рычагов 3, 4 также содержит дополнительный рычаг 15, размещенный параллельно рычагу 4 и закрепленный одним кояцом между концами рычагов 3, 4, а другим концом - между концами рычага 4 и изогнутой пластины 8.

Первая пара изогнутых пластин 5, 6 содержит дополнительную изогнутую пластину 16, размещенную параллельно изогнутой пластине 6 и закрепленную одним концом между концами рычага 2 и изогнутой пластины 6, а другим - между концами изогнутых пластин 6, 8.

Вторая пара изогнутых пластин 7, 8 содержит дополнительную изогнутую пластину 17, размещенную параллельно изогнутой пластине 7 и закрепленную одним концом между концами рычага 3 и изогнутой пластины 7, а другим - между концами изогнутых пластин 5, 7. В этом случае каждый торсион 12 средней частью закреплен в дополнительных рычагах 14, 15 и дополнительных изогнутых пластинах 16, 17. Дополнительные рычаги 14, 15 и дополнительные изогнутые пластины 16, 17 могут быть аналогично установлены соответственно на рычагах 2, 3 и изогнутых пластинах 5, 8 и соединены аналогично, при этом дополнительные рычаги 14,15 и дополнительные изогнутые пластины 16, 17 размещены параллельно параллельным между собой рычагам и параллельно параллельным между собой изогнутым пластинам

Для улучшения динамических свойств торсионная пружина снабжена полыми изогнутыми пластинчатыми пружинами 18-21, имеющими жесткость, меньшую жесткости пластин 5-8, каждая из которых закреплена одним концом на изогнутой пластине 5-8 соответственно в месте соединения ее с рычагом 1-4.

Для повышения упругости цилиндров 10, 11 на их рабочих участках выполнены продольные прорези (не показаны), равномерно расположенные по окружности, при этом их ширину и количество выбирают из условия обеспечения жесткости цилиндров 10, 11 на скручивание, равной жесткости на скручивание торсионов 12. Это позволит уменьшить длину торсионов 12 практически в 2 раза по сравнению с исполнением цилиндров 10, 11 жесткими из условия обеспечения одинаковой жесткости торсионной пружины.

Торсионная пружина работает следующим образом.

Действие сжимающей нагрузки приводит к сближению блоков 9 цилиндров 10, 11 соединения рычагов 1, 4 и изогнутых пла- сгин 5-8. Это вызывает поворот каждого из

рычагов 1-4 относительно блоков 9. При этом поворот рычагов 1-4, соединенных между собой блоком 9, происходит в противоположные стороны относительно блока 9. 5 Скручивающий момент, вызванный поворотом рычагов 1 -4 через цилиндры 10, 11, жестко соединенные с рычагами 1-4, будет передаваться на торсион 12 и скручивать его.

10Таким образом, торсионная пружина

будет работать до полного сближения рычагов 1-4 и изогнутых пластин 5-8 (фиг. 5).

Дальнейшее увеличение сжимающей нагрузки приведет к изгибу изогнутых пла5 стин 5-8, которые обладают большей жесткостью, чем торсионы 12. Одновременно их изгиб будет приводить к дополнительному скручиванию торсионов 12. Такая работа торсионной пружины будет происходить до

0 полного сближения всех блоков 9 цилиндров 10, 11 (фиг, 6).

При полном сближении рычагов 1-4 и изогнутых пластин 5-8 в результате дальнейшего сжатия торсионной пружины за

5 счет изгиба изогнутых пластин 5-8 и дальнейшего скручивания торсионов 12 значительно смягчается удар при пробое торсионной пружины. При этом увеличивается динамическая емкость торсионной пру0 жины в результате увеличения жесткости (жесткость изогнутых пластин 5-8 плюс жесткость торсионов 12, которые продолжают скручиваться) торсионной пружины

В случае наличия в торсионной пружине

5 польк изогнутых пластинчатых пружин 18- 21 (фиг. 10) торсионная пружина работать следующим образом.

При притожении сжимающее нагрузки торсионная пружина (фиг. 10) сначала будет

0 работать до соприкосновения пластинчатых пружин 18-20 (.фиг. 11)

При дальнейшем увеличении нагрузки торсионы 12 будут проги )жать скручиваться за счет поворотов рччагов 1-4. При этом

5 одновременно начнут ц будут продолжать деформироваться (выпрямляться) пластинчатые пружины 18-21, плавно увеличивая динамическую емкость пружины. Выпрямление пластинчатых пружин 18-21,которые

0 только своим концом жестко соединены с одним из концов соответствующей изогнутой пластины 5-8, будет сопровождаться скольжением другого конца пластинчатой пружины 18-21 по поверхности

5 изогнутой пластины. Кроме того, в точке контакта двух пластинчатых пружин 18, 19 и 20, 21 между собой они также будут проскальзывать относительно друг друга. Это будет приводить к диссипации энергии колебаний за счет преодоления сил тоемия и

тем самым улучшать демпфирующие свойства торсионной пружины.

Такая работа пружины будет происходить до полного складывания рычагов 1-4 и изогнутых пластин 5-8. При дальнейшем увеличении нагрузки произойдет изгиб изогнутых пластин 5-8 до полного сближения всех блоков 9 цилиндров 10, 11. В этом случае получается более плавное увеличение суммарной жесткости торсионной пружины в конце хода сжатия и, соответственно, обеспечивается большая динамическая емкость торсионной пружины.

В случае исполнения цилиндров 10, 11 с продольными прорезями на их рабочем участке, равномерно расположенными по окружности, при сжатии торсионной пружины будет происходить одновременное скручивание и торсионов 12, и цилиндров 10, 11, т.е. деформация кручения равномерно рас- пределится подлинеторсиона 12 и подлине цилиндров 10, 11,

Указанное выполнениеторсионной пружины позволит увеличить энергоемкость, динамическую емкость, так как в конце хода сжатия постепенно возрастает жесткость торсионной пружины за счет последовательного включения в работу пластинчатых пружин и изогнутых пластин, значительно снизить жесткость удара при пробое пружи- ны, что обеспечивается деформацией изогнутых пластин при больших значениях величины динамической нагрузки, повысить надежность и стабильность работы.

Форму л а изобретения

1. Торсионная пружина, содержащая образующие параллелограмм пары соединенных между собой одними концами и имеющих равную длину рычагов и торсионы, отличающаяся тем, что , с целью повышения эффективности амортизации

динамических нагрузок, надежности и увеличения энергоемкости, она снабжена размещенными между парами рычагов парами скрещивающихся, соединенных в средней части, встречно направленных одними концами к концам другой пары и соединенных с ними изогнутых пластин, имеющих длину, равную двойной длине рычага, и соединенных свободными концами со свободными концами пары рычагов, и блоками соосных полых цилиндров, закрепленных встречно направленными торцами в местах соединения изогнутых пластин, рычагов и их между собой, а каждый торсион закреплен концами на других торцах цилиндров в блоке.

2.Пружина по п. 1,отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными рычагами, размещенными по одному в каждой паре основных рычагов параллельно параллельным между собой основным рычагам и закрепленными одним концом между концами основных рычагов пары, а другими - между концами основного рычага и пластины, и дополнительными изогнутыми пластинами, размещенными по одной в каждой паре основных изогнутых пластин параллельно параллельным между собой основным изогнутым пластинам пар и закрепленными одним концом между концами основного рычага и основной изогнутой пластины, а другим - между концами основных пластин пары, а каждый торсион средней частью закреплен в дополнительных рычагах и дополнительных изогнутых пластинах.

3.Пружина по п. 1,отличающаяся тем, что она снабжена пластинчатыми пружинами, каждая из которых закреплена одним концом на изогнутой пластине в месте ее соединения с рычагом и имеет жесткость, меньшую жесткости пластины.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты объектов от динамических нагрузок, например в подвесках колес транспортных агрегатов Целью изобретения является повышение эффективности амортизации динамических нагрузок, надежности и уве

Фиг. Z

CD

1Г

in

чГ

00 tD

ir

§

2 Ю

Фиг. 6 А-А

у р

Г

ш$%ш

КУОчУЗХХ ЬЛХ Х ХУ

1

11

ш

ЩигЛ

Щиг.в

фигЛ