Защитный комплект амортизатора

Изобретение относится к области машиностроения. Сущность изобретения заключается в том, что защитный комплект амортизатора выполнен из сборных элементов и включает пыльник и отбойник. Верхняя часть отбойника выполнена в виде усеченного кольца, грани которого расположены под углом 45° к оси, что позволяет материалу при максимальном сжатии отбойника равномерно распределяться. Внутренний диаметр отверстия верхней части отбойника меньше диаметра штока амортизатора. Средняя часть отбойника изготовлена из N-го количества равновеликих сегментов, представляющих собой поверхность вращения, способную изменять свою геометрию в пространстве, а их количество изготавливается по параметру «хода штока» с учетом заданного типоразмера амортизатора. Толщина стенки средней части выполнена таким образом, что при максимальном сжатии исключено трение внутренней поверхности отбойника о шток при сохранении работоспособности. Нижняя часть отбойника изготовлена с отбортовкой, которая является ответной частью соединительного замка с пыльником и усиливает упругодемпфирующие характеристики амортизатора. Максимальный диаметр пыльника соответствует диаметру стойки стакана амортизатора, а его наружная поверхность не касается гофрированной частью пружины. Техническим результатом является ликвидация удара стакана о корпус автомашины и защита от прямых пылесолегрязевых потоков соединения «шток-стакан» амортизатора. 2 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а точнее к конструкции и изготовлению узлов гидравлических телескопических амортизаторов.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при изготовлении, комплектации, эксплуатации и ремонте легковых автомашин и другой техники, использующей в своей конструкции телескопические амортизаторы.

В настоящее время во многих развитых странах мира выпускается большое количество различных марок легковых автомобилей, которые различаются грузоподъемностью, габаритами, массой на одну из опор и другими параметрами. Указанные различия диктуют необходимость разработки и изготовления амортизаторов, различных по геометрии и жесткости.

Амортизаторы - устройства для смягчения ударов в конструкциях автомашин между колесом, движущимся по неровностям дороги, и корпусом машины, на большинстве которых устанавливаются гидравлические телескопические амортизаторы, которые гасят колебания кузова и пружин передней и задней подвесок.

Во многих современных автомобилях применяются амортизаторы с защитным комплектом, который называется «пыльник-отбойник». Этот узел предназначается для того, чтобы обеспечить надежную защиту верхнего крепления амортизатора к кузову автомобиля для исключения удара стакана амортизатора о корпус автомашины; защитить от прямых пылегрязевых потоков соединение «шток-стакан» амортизатора. Указанный узел должен также выдерживать солевой туман, быть условно маслобензостойким и обеспечивать работоспособность при температуре от минус 40°С до плюс 70°С.

В настоящее время известны различные устройства - эластичные подвески, отличающиеся расположением, компоновкой или типом гидравлических телескопических амортизаторов, комбинированных с упругодемпферирующими элементами (описание изобретений к патентам Российской Федерации №2029159, 2044192, 2062923, 2083892, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №968538, описание изобретения к патенту США №2912212, описание изобретения к патенту Швейцарии №471335).

Наиболее близким из известных амортизаторов по технической сущности является амортизатор, который содержит в качестве пыльника металлический кожух, а в качестве отбойника две упругие кольцеобразные подушки (Автомобили «Жигули» моделей ВАЗ 2103, 2106 и их модификаций: устройство и ремонт. - М.: Транспорт. - 1987. - 195 с.).

Недостатками существующих гидравлических телескопических амортизаторов, комбинированных с упругодемпферирующими элементами, в том числе и прототипа, являются: недостаточная эффективность амортизаторов при воздействии на них динамических ударных воздействий, то есть возможность их применения при незначительных нагрузках и невозможность устранения (ликвидации) удара штока о корпус машины при пиковых ударных нагрузках во время езды по пересеченной местности, а также недостаточная защита от прямых пылесолегрязевых потоков соединений «шток-стакан» амортизаторов. Указанные недостатки не позволяют получить желаемый положительный эффект.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение потребительских параметров (характеристик) с достижением технического результата в отношении защитного комплекта «пыльник-отбойник» по разным параметрам, каждый из которых позволил бы правильно разработать, изготовить и применить указанный защитный комплект амортизатора для устранения вышеуказанных недостатков, то есть ликвидацию удара стакана о корпус автомашины и защиты от прямых пылесолегрязевых потоков соединения «шток-стакан» амортизатора.

Указанная задача решается за счет того, что согласно изобретению предлагаемый защитный комплект амортизатора выполнен из конструкционных элементов и их взаимосвязи от основных параметров амортизатора: диаметра штока, длины штока, хода штока, диаметра стойки и диаметра пружинной чашки.

Элементами новизны предлагаемого защитного комплекта являются:

- выполнение верхней части упругодемпфирирующего отбойника в виде усеченного кольца, грани которого А и В расположены под углом 45° к оси, а внутренний диаметр отверстия на каждый из вариантов отбойника должен соответствовать диаметру штока с 10%-м натягом;

- изготовление нижней кольцевой части отбойника с отбортовкой, которая является соединительным замком с пыльником, а торцевая часть представляет собой площадку с геометрией, соответствующей торцевой части стакана стойки амортизатора с прорезями для возможности выхода воздуха;

- выполнение средней части отбойника из N количества сегментов, представляющих собой криволенейную поверхность вращения, способную изменить свою геометрию в пространстве, при этом толщина стенки рассчитана таким образом, что при максимальном сжатии исключается возможность «обхватить» шток и разрушить материал отбойника за счет возникновения трения средней части отбойника о шток;

- пыльник и отбойник соединены между собой с помощью замка, а взаимосвязь предлагаемого защитного комплекта обеспечивает условие заданных размеров рабочего хода штока основных вариантов амортизаторов.

В патентной и научно-технической литературе неизвестны технические решения, аналогичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии предложения условию патентоспособности «новизна».

Взаимное расположение элементов предлагаемого защитного комплекта и их взаимосвязь между собой и с элементами конструкции амортизатора в целом позволяет достигнуть желаемого технического результата, то есть обеспечить упругодемпферирующий эффект и исключить удар стакана амортизатора о корпус автомашины, а также защитить амортизатор от прямых пылесолегрязевых потоков соединения «шток-стакан», то есть заявляемый комплект амортизатора удовлетворяет уровню патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг.1 и 2 показана конструктивная схема защитного комплекта амортизатора предлагаемого изобретения в сборке с амортизатором. Нижняя часть (10) отбойника изготовлена в виде кольца с отбортовкой (6), которая является соединительным замком с пыльником (4), а торцевая часть (11) представляет собой площадку с геометрией, соответствующей торцевой части стакана стойки амортизатора и углублениями для выхода воздуха при работе отбойника. Верхняя часть отбойника (9) изготовлена в виде усеченного кольца, грани А и В которого расположены под углом 45° к оси, что позволяет материалу отбойника при максимальном сжатии равномерно распределяться. Диаметр (7) «юбки» пыльника соответствует стойке стакана (2) амортизатора, а его наружная гофрированная поверхность (8) не касается пружины (13). Сегменты средней части (12) отбойника (5) представляют собой криволинейную поверхность вращения, способную изменять свою геометрию в пространстве, а их количество изготавливается по параметру «ход штока» с учетом заданного типа размера амортизатора, что позволяет использовать предлагаемый защитный комплект для более широкого круга амортизаторов. Толщина стенки средней части отбойника выполнена таким образом, что при максимальном сжатии исключено трение внутренней поверхности отбойника о шток (3) при сохранении его работоспособности.

Пыльник изготавливают, исходя из его назначения - защиты амортизатора от прямых пылесолегрязевых потоков, а отбойник - для исключения удара стакана амортизатора о корпус автомашины. Отбойник и пыльник предлагаемого защитного комплекта изготавливаются из общеизвестных конструкционных маслобензостойких эластомерных материалов методом центробежного формования или методом литья под давлением. Материалы должны обеспечивать работоспособность защитного комплекта амортизатора в диапазоне температур от минус 40°С до плюс 70°С.

Работа предлагаемого защитного комплекта происходит следующим образом.

При движении автомобиля пыльник обеспечивает защиту от прямых пылесолегрязевых потоков и солевого тумана соединения "шток-стакан" амортизатора, что устраняет недостатки известных аналогов и обеспечивает износостойкость в течение гарантийного срока использования амортизатора в условиях эксплуатации более 12 месяцев. При нормальных нагрузках во время движения транспортных средств обеспечивается обычная работа амортизатора, предусмотренная конструкцией с учетом возможных динамических силовых нагрузок. При езде по пересеченной местности возникает пиковое состояние работы амортизатора, при котором возможен удар стакана о корпус транспортного средства. В этой ситуации работа отбойника предлагаемого защитного комплекта амортизатора позволяет даже при максимальном его сжатии демпфирировать и исключить удар стакана о корпус транспортного средства.

По предложенной конструкции защитного комплекта амортизатора можно реализовать его выбор для использования практически во всех выпускаемых в настоящее время амортизаторах в зависимости от длины диаметра и хода штока, то есть максимально снизить инвариантность применяемых узлов «пыльник-отбойник».

Предлагаемый защитный комплект был изготовлен для определения эффективности его использования в нескольких вариантах, которые отличаются только количеством равновеликих сегментов синусоидальных полуволн с шагом 18 мм и иллюстрируются следующими примерами.

В таблице приведены параметры, выпускаемых амортизаторов фирмой KAYABA. В таблице приведены 43 варианта амортизаторов, которые различаются по длине, диаметру и ходу штока. Однако для указанных вариантов изготавливаются более 40 вариантов защитных комплектов «пыльник-отбойник».

Предложенный защитный комплект предполагает использование четырех (или более) вариантов защитного комплекта, обеспечивающих надежную защиту штока амортизатора в условиях его применения. Длину системы «пыльник-отбойник» L_n можно представить как величину, изменяющуюся в зависимости от варианта на размер одного сегмента h (например, отбойника):

L_n=L₁+(n-1)×h,

где n=1, 2, ..., 4 - номер варианта защитного комплекта.

Выбор варианта предлагаемого защитного комплекта для каждого амортизатора обеспечивается выполнением условия, при котором длина системы пыльник-отбойник не превышает величину штока амортизатора L_шт, находящегося в ненагруженном состоянии, за вычетом величины резьбового соединения штока амортизатора с корпусом автомобиля k. При этом задаются полем допуска размера штока относительно защитного комплекта, т.е. допуском по «зазору» Δ_з - предел по зазору между краем пыльника и торцом стойки амортизатора и допуском по «перекрытию» Δ_п - максимальная величина по перекрытию пыльником защитного комплекта стойки амортизатора. В случае невыполнения условия и превышения заданных допусков предлагается использовать другой защитный комплект с геометрией, отличной от предыдущего варианта:

Практическое осуществление заявляемого защитного комплекта амортизатора позволяет существенно расширить возможности использования заявляемого технического решения применительно, например, к различным типам амортизаторов, что позволяет максимально снизить инвариантность применяемых узлов «пыльник-отбойник» и существенно усилить потребительский эффект от использования предлагаемого защитного комплекта амортизатора. Заявляемое устройство экономично в изготовлении, обладает высокими эргономическими и другими высококачественными потребительскими свойствами.

Таблица
Код	Диаметр штока, мм	Длина штока, мм	Ход штока, мм	Диаметр стойки, мм	Диам. пружинной чашки, мм
331003	20	200	158	51	180
332056	18	245	205	45	140
632080	18	209	147	45	102
332063	18	187	140	45	138
332080	18	240	210	45	115
332088	18	239	185	49	155
332094	18	240	210	45	165
333002	20	250	196	49	143
333019	20	226	168	49	135
333051	20	228	174	49	148
333063	20	252	196	49	146
333067	20	202	153	45	145
333089	18	202	154	45	146
333107	20	243	197	49	145
333109	20	226	171	45	153
333111	20	247	202	45	153
333112	20	243	198	49	146
333114	20	188	147	45	153
333116	20	239	185	49	155
333118	20	194	149	45	153
333124	20	210	161	45	153
333126	20	219	165	49	180
333130	20	195	151	49	180
333132	20	294	211	49	144
333178	20	203	161	51	151
333180	20	295	219	51	147
333192	20	192	146	45	144
333197	20	196	153	49	155
333205	20	209	151	49	169
333207	20	235	188	49	141
333209	20	199	154	45	141
333211	20	206	156	49	141
333215	20	228	206	45	145
333221	20	199	152	45	153
333224	20	198	150	45	152
333236	20	188	150	45	156
333238	20	193	150	45	140
333254	20	235	199	51	145
333262	20	191	149	45	156
333264	20	234	194	45	154
333282	20	251	185	45	143
333286	20	219	171	49	156
334001	22	217	159	51	155

Защитный комплект амортизатора, выполненный из сборных элементов, включающий пыльник и отбойник, отличающийся тем, что верхняя часть отбойника выполнена в виде усеченного кольца, грани которого расположены под углом 45° к оси, что позволяет материалу при максимальном сжатии отбойника равномерно распределяться, внутренний диаметр отверстия верхней части отбойника меньше диаметра штока амортизатора, а средняя часть отбойника изготовлена из N-го количества равновеликих сегментов, представляющих собой поверхность вращения, способную изменять свою геометрию в пространстве, а их количество изготавливается по параметру «хода штока» с учетом заданного типоразмера амортизатора, а толщина стенки средней части выполнена таким образом, что при максимальном сжатии исключено трение внутренней поверхности отбойника о шток, при сохранении работоспособности, нижняя часть отбойника изготовлена с отбортовкой, которая является ответной частью соединительного замка с пыльником и усиливает упругодемпфирующие характеристики амортизатора, максимальный диаметр пыльника соответствует диаметру стойки стакана амортизатора, а его наружная поверхность не касается гофрированной частью пружины.