Верхняя опора подвески транспортного средства

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам транспортных средств. Сущность изобретения заключается в том, что верхняя опора подвески транспортного средства содержит втулку, два кольцевых элемента с цилиндрическими участками, соединенных упругим элементом. На одном из кольцевых элементов выполнено посадочное место под пружину. Втулка неразъемно соединена с упругим элементом и со вторым кольцевым элементом, имеющим коническую часть, повторяющую коническую часть нижней зоны первого кольцевого элемента. Посадочное место под пружину выполнено в верхней части первого кольцевого элемента. Упругий элемент снабжен двумя горизонтально ориентированными зонами с расположенными на них радиальными выступами. Техническим результатом является упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров при увеличении эффективности работы, улучшение шумоизоляции кузова при малых амплитудах и высокой частоте передаваемых на кузов колебаний и увеличение долговечности опоры. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвескам транспортных средств.

Известна эластичная опора на телескопическом амортизаторе, соосно охваченном пружиной, содержащая кольцевой фланец, на внутреннем конце которого выполнено полое кольцевое утолщение, направленное к оси вращения. Опора снабжена двумя эластичными кольцами, одно из которых прилегает к выступающей части утолщения и соосно закреплено на конце телескопического амортизатора. Второе эластичное кольцо расположено с внешней стороны кольцевого фланца, вставлено в углубление полого утолщения выступающей части утолщения и принимает конец винтовой пружины (см. з-ку ЕПВ №0046508, МПК В 60 G 15/06, 1982 г.).

Недостаток данного решения состоит в том, что при данном соотношении параметров первого эластичного кольца (соотношение наружного диаметра к высоте опоры) опора обладает прогрессивной характеристикой сжатия без линейного участка, что не позволяет обеспечить надежную шумоизоляцию кузова, особенно при движении автомобиля с полной нагрузкой, когда задействован в работе дополнительный упругий элемент (буфер сжатия). Кроме того, такая конструкция опоры не воспринимает нагрузки от амортизатора или стойки в радиальном направлении, что также ухудшает ее потребительские качества.

Известна эластичная опора упругой стойки подвески автомобиля, снабженная опорными подушками из эластичного материала, соосно установленными на штоке стойки (или амортизатора). Подушки прилегают к двухконусной опорной базе кузова (см. патент ФРГ №3302057, МПК В 60 G 15/06, 1984 г.).

Недостатком данного решения является большое количество деталей, что увеличивает ее стоимость и трудоемкость сборки узла, а также недолговечность опоры, т.к. в основном все силы при ходе сжатия подвески, передаваемые на опору, воспринимает нижняя подушка. Кроме того, у обоих эластичных элементов прогрессивная характеристика сжатия без линейной составляющей, что не позволяет обеспечить надежную шумоизоляцию кузова, особенно при движении автомобиля с полной нагрузкой, когда задействован в работе дополнительный упругий элемент (буфер сжатия).

Известна эластичная опора амортизатора автомобиля, содержащая соосно установленные на штоке амортизатора эластичные подушки, расположенные между амортизатором и кузовом автомобиля и тарелку пружины, снабженную эластичной прокладкой, которая при помощи эластичного элемента присоединена к втулке опоры (см. патент Германии №3902269, МПК В 60 G 15/06, 1989 г.).

Недостатком данного решения является большое количество деталей, трудоемкость сборки опоры и отсутствие линейной составляющей характеристики сжатия упругих элементов.

Известна верхняя опора для подвески автомобиля, предназначенная для амортизатора и пружины, установленных между кузовом и колесом, и расположенная между верхней и нижней опорными шайбами по торцам втулки, надетой на шток амортизатора. Опора содержит два жестких кольцевых элемента, имеющих цилиндрические участки, переходящие во фланцы, между которыми расположен эластичный элемент, воспринимающий вертикальные нагрузки от амортизатора (см. з-ку ФРГ №3812477, МПК В 60 G 15/06, 1988 г.). Данное решение принято за прототип.

Недостатком прототипа является сложность и высокая трудоемкость сборки опоры с пружиной и амортизатором, высокая трудоемкость установки узла на автомобиль, а также низкая долговечность опоры из-за повышенного износа эластичного элемента в зоне его контакта со втулкой, из-за наличия проскальзывания.

Задача, решаемая изобретением, - упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров при увеличении эффективности работы, улучшение шумоизоляции кузова при малых амплитудах и высокой частоте передаваемых на кузов колебаний и увеличение долговечности опоры.

Поставленная задача решается за счет того, что в известной верхней опоре подвески транспортного средства, содержащей втулку, два кольцевых элемента с цилиндрическими участками, соединенных упругим элементом, причем на одном из кольцевых элементов выполнено посадочное место под пружину, в соответствии с изобретением втулка жестко соединена с упругим элементом и со вторым кольцевым элементом, имеющим коническую часть, повторяющую коническую часть нижней зоны первого кольцевого элемента, посадочное место под пружину выполнено в верхней части первого кольцевого элемента, а упругий элемент снабжен двумя горизонтально ориентированными зонами с расположенными на них радиальными выступами.

Зоны упругого элемента с радиально ориентированными выступами расположены над первым и вторым кольцевыми элементами.

Выступы зоны упругого элемента, расположенной над первым кольцевым элементом, плавно сходят на нет на внутренней цилиндрической поверхности эластичного элемента.

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

Анализ отобранных документов показал, что совокупность отличительных признаков не известна из уровня техники, что говорит о соответствию критерию "изобретательский уровень".

Предложенное техническое решение промышленно применимо, так как может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Технический результат решения поставленной задачи заключается в том, что за счет жесткого соединения втулки с упругим элементом и со вторым кольцевым элементом увеличивается долговечность опоры, т.к. уменьшается износ эластичного элемента в зоне его контакта с втулкой, за счет исключения проскальзывания резины относительно втулки, а также уменьшаются вертикальные габаритные размеры опоры в зоне втулки, при этом улучшается эффективность работы всего узла.

Технический результат достигается также за счет того, что второй кольцевой элемент имеет коническую часть, повторяющую коническую часть нижней зоны первого кольцевого элемента, причем между коническими частями кольцевых элементов расположен упругий элемент, что позволяет получить эффективную зону поглощения колебаний с малыми амплитудами и высокой частотой.

Выполнение посадочного места под пружину в верхней части первого кольцевого элемента позволяет уменьшить габаритные размеры опоры. При этом первый кольцевой элемент играет роль дополнительной ступени в выполнении функции шумоизолирования.

Выполнение на упругом элементе двух горизонтально ориентированных зон с расположенными на них радиальными выступами обеспечивает плавное изменение линейной характеристики на прогрессивную, которая при малых нагрузках оказывает свое наибольшее влияние на прогрессивную характеристику в тех случаях, когда автомобиль полностью загружен либо включен в работу дополнительный упругий элемент (буфер сжатия).

Выполнение выступов зоны упругого элемента, расположенной над первым кольцевым элементом, плавно сходящими на нет на внутренней цилиндрической поверхности эластичного элемента, обеспечивает плотную посадку опоры на кузове и эффективную передачу радиальных сил от амортизатора или стойки через первый и второй кольцевые элементы на кузов.

Фиг.1 - верхняя опора, продольный разрез;

Фиг.2 - общий вид верхней опоры.

Верхняя опора предназначена для установки между кузовом автомобиля и амортизатором с пружиной (либо стойки подвески) путем присоединения к центрирующему элементу 1 кузова с отверстием 2.

Верхняя опора снабжена первым кольцевым элементом 3, частично повторяющим контуры элемента 1 кузова, и вторым кольцевым элементом 4. Первый кольцевой элемент установлен соосно с элементом 1 кузова и имеет цилиндрический участок 3а с фланцем 3b в верхней части и конусную зону 3с в своей нижней части. Второй кольцевой элемент 4 состоит из соединенных неразъемно втулки 4а и фигурного элемента 4b с конусной зоной 4с, повторяющей зону 3с наружного корпуса. Первый 3 и второй 4 кольцевые элементы соединены эластичным упругим элементом 5 методом вулканизации с образованием монолитной конструкции. Зоны 5а и 5b упругого элемента снабжены радиально ориентированными выступами 6. Радиально ориентированные выступы 6 зоны 5b плавно переходят на внутреннюю поверхность упругого элемента 5, сходя на нет и образуя зону 5с, которая обеспечивает плотную посадку опоры на центрирующем элементе 1 кузова и эффективную передачу радиальных сил от амортизатора или стойки через первый и второй кольцевые элементы 3, 4 на кузов.

Зона 5а упругого элемента прилегает к втулке 4а второго кольцевого элемента 4, а зона 5b упругого элемента расположена в верхней части опоры над фланцем 3b первого кольцевого элемента 3.

Первый кольцевой элемент 3 с внешней стороны также завулканизирован упругим элементом 5 и с его наружной стороны под фланцем 3b на упругом элементе 5 образовано посадочное место 7 под пружину 8.

Сборка амортизатора и пружины с верхней опорой осуществляется следующим образом. На амортизатор устанавливается пружина, на которую своим посадочным местом устанавливается верхняя опора. Сжимая пружину, устанавливают верхнюю опору на хвостовик штока амортизатора 9 или стойки, после чего сборку фиксируют гайкой 10. Таким образом, образована единая монтажная единица.

Установка на автомобиль осуществляется следующим образом.

Элементом 5с верхней опоры узел устанавливается на кузовном элементе 1, при этом хвостовик штока проходит в отверстии 2, оставляя кольцевой зазор. С внутренней стороны (верхней части) элемента 1 кузова на хвостовик штока 9 амортизатора устанавливаются эластичная подушка 11, шайба 12, гайка 13, навинчивающаяся на хвостовик штока, препятствующие съему узла с посадочного мета на элементе кузова 1.

Работает верхняя опора следующим образом.

При движении транспортного средства в нормальных дорожных условиях колебания, передаваемые через шток 9 и пружину 8 на элемент 1 кузова, гасятся частично как в нижней части 5d упругого элемента 5, так и в верхней его части. Причем в его верхней части в большей степени гасятся низкочастотные колебания, а в зоне 5d - в большей степени высокочастотные колебания. Работа происходит как на сдвиг (5d), так и на сжатие (5с).

При исчерпании возможностей зоны 5d упругого элемента (при увеличении хода подвески) прогрессивная характеристика верхней опоры остается за счет того, что вначале происходит сжатие радиальных выступов 6 зоны 5а и только затем сжатие монолитной части (на фланце 4с), благодаря чему при разных по величине нагрузках в работу вступают соответственно разные по величине площади упругого элемента 5.

В частности, при ходе штока вниз нагрузка от него через второй кольцевой элемент 4 передается на среднюю часть упругого элемента 5d, нагружая его на сдвиг, а ограничитель хода отбоя (элементы 11, 12) воздействует сначала на радиально ориентированные выступы 11а, сминая их, а затем воздействуя на монолитную часть упругого элемента 11. Характеристика его жесткости становится в последнем случае достаточно прогрессивной, что и требуется для компенсации таких нагрузок.

При ходе штока вверх нагрузка от амортизатора передается через второй кольцевой элемент 4 на среднюю часть упругого элемента 5d, нагружая ее на сдвиг, а нижняя часть упругого элемента нагружается на сжатие благодаря контакту с прилегающей к элементу 1 частью второго кольцевого элемента. Чем больше нагрузка, тем большая площадь упругого элемента вступает в работу на сжатие в результате того, что элемент 1 начинает взаимодействовать, соответственно, с большим участком нижней части упругого элемента, сминаемого им в этот момент времени.

При больших нагрузках (например, при наезде колеса на неровности (особенно когда автомобиль полностью загружен), в момент задействования в работу всей площади нижней части упругого элемента, характеристика жесткости верхней опоры становится достаточно прогрессивной, что и требуется, как и в выше описанном случае, для компенсации таких нагрузок.

Так как нагрузки на ходе сжатия превышают нагрузки на ходе отбоя, то, следовательно, жесткостные характеристики опоры в направлении сжатия также должны быть выше, чем на ходе отбоя. Это условие обеспечивается тем, что нижняя часть упругого элемента по массе превосходит упругий элемент 11, воспринимающий усилия отбоя.

Регулировку характеристик опоры возможно осуществить в верхней части за счет изменения размеров выступов и их количества, в нижней части за счет изменения количества и высоты выступов 5а.

Таким образом, величина жесткости верхней опоры меняется в зависимости от величин вступивших в работу площадей упругого элемента, прилегающих частей второго 4 и первого 3 кольцевых элементов, и радиально ориентированных выступов.

Предлагаемая конструкция проста в изготовлении, т.к. не требует чистовой обработки и покраски корпусов, и проста в использовании, т.к. все элементы объединены в одну деталь, легко устанавливаемую с применением одного крепежного элемента.

1. Верхняя опора подвески транспортного средства, содержащая втулку, два кольцевых элемента с цилиндрическими участками, соединенных упругим элементом, причем на одном из кольцевых элементов выполнено посадочное место под пружину, отличающаяся тем, что втулка неразъемно соединена с упругим элементом и со вторым кольцевым элементом, имеющим коническую часть, повторяющую коническую часть нижней зоны первого кольцевого элемента, посадочное место под пружину выполнено в верхней части первого кольцевого элемента, а упругий элемент снабжен двумя горизонтально ориентированными зонами с расположенными на них радиальными выступами.

2. Верхняя опора по п.1, отличающаяся тем, что зоны упругого элемента с радиально ориентированными выступами расположены над первым и вторым кольцевыми элементами.

3. Верхняя опора по п.1 или 2, отличающаяся тем, что выступы зоны упругого элемента, расположенной над первым кольцевым элементом, выполнены плавно сходящими на нет на внутренней цилиндрической поверхности упругого элемента.