Пневматическая подвеска

Изобретение относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к пневматическим подвескам с воздушным демпфером, саморегулируемым по амплитуде и направлению колебаний. Пневматическая подвеска содержит резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними, и перегородку с клапанным устройством. Клапанное устройство включает установленный по оси подвески цилиндр, радиальные перепускные отверстия, поршень и закрепленный в крышке шток. Клапанное устройство выполнено в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по амплитуде и направлению колебаний. В корпусе клапанного устройства установлен цилиндр с поршнем, образующий с корпусом кольцевую полость. Кольцевая полость соединена с полостью дополнительной емкострг и с полостью резинокордной оболочки через радиальные перепускные отверстия, закрытые эластичными элементами, закрепленными на наружной поверхности корпуса. Кольцевая полость также соединена с полостью цилиндра через радиальные каналы, выполненные в средней части цилиндра на расстоянии, равном высоте поршня. Поршень соединен со штоком, выполненным в виде упругого стержня, и образует с цилиндром надпоршневую полость, сообщенную с полостью резинокордной оболочки, и подпоршневую полость, сообщенную с полостью дополнительной емкости. Технический результат - автоматическое саморегулирование своих характеристик по амплитуде и направлению колебаний, что приводит к улучшению плавности хода транспортного средства по любым типам дорог, повышению надежности работы, снижению потерь энергии и нагрева подвески. 2 ил.

 

Изобретение относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к пневматическим подвескам с воздушным демпфером, саморегулируемым по амплитуде и направлению колебаний.

Известен пневматический упругий элемент подвески транспортного средства, содержащий заполненную сжатым газом резинокордную оболочку, цилиндр, установленный в нем поршень, соединенный штоком с одним из оснований резинокордной оболочки, на днище которого посредством шарового шарнира закреплен цилиндр, а в днище и крышке последнего выполнены калиброванные каналы и отверстия, закрытые диафрагмами, предназначенными для впуска воздуха в надпоршневую и подпоршневую полости цилиндра соответственно при ходах сжатия и отдачи. Свободный впуск воздуха в надпоршневую и подпоршневую полости цилиндра способствует увеличению перепада давлений в них соответственно при ходах сжатия и отдачи и общих потерь энергии при работе подвески (а.с. СССР №1010147, F16F 9/04, В60G 11/26, 1983 г.).

Недостатком данного пневматического упругого элемента подвески транспортного средства является сложность конструкции, что снижает его надежность. Кроме того, постоянное дросселирование воздуха через калиброванные каналы в цилиндре на ходах сжатия и отбоя вызывает быстрый нагрев упругого элемента, увеличивает его жесткость и собственную частоту колебаний, что приводит к уменьшению гасящих свойств на зарезонансных режимах работы, где для повышения виброзащитных свойств подвески ее жесткость и силу демпфирования необходимо уменьшать.

Наиболее близким из известных технических решений является пневматическая подвеска, содержащая резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую полость, дополнительную емкость и расположенную между ними перегородку с клапанным устройством, которое включает установленный по оси подвески и жестко закрепленный на перегородке цилиндр, радиально расположенные перепускные отверстия, закрепленный в крышке и размещенный в цилиндре шток с установленным подвижно на нем поршнем, перекрывающим перепускные отверстия на ходе отбоя. Клапанное устройство выравнивает давления в рабочей и дополнительных полостях подвески в самом начале хода сжатия, в результате чего обеспечивается постоянство собственной частоты колебаний и уменьшение смещения амортизируемого объекта вниз (а.с. СССР №842295, F16F 9/04, 1981 г.).

Данная пневматическая подвеска имеет сравнительно низкий технический уровень, обусловленный необходимостью соосного движения крышки и дополнительной емкости, что практически невозможно обеспечить в подвесках современных транспортных средств. Кроме того, конструкция демпфирующего узла в данной рессоре имеет ограниченный ресурс из-за наличия в нем пары трения поршня о шток, а реализуемое рессорой воздушное демпфирование недостаточно эффективно, так как оно осуществляется, во-первых, только на ходе отбоя, а, во-вторых, из-за наличия сдвига фаз абсолютных и относительных колебаний демпфирующая сила подвески на части своего хода может совпадать с направлением движения подрессоренной массы, тогда как эта сила должна всегда быть направлена против этого движения.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции пневматической подвески с воздушным демпфером, обладающим большей надежностью и образующим новую демпфирующую систему автоматического регулирования своих характеристик в зависимости от амплитуды и направления колебаний с помощью клапанного устройства, обеспечивающего разобщение рабочей и дополнительной полостей при смене направления деформации подвески и выравнивание давлений в этих полостях на ходах сжатия и отбоя в момент прохождения подвеской своего статического положения.

Техническим результатом заявленной пневматической подвески является автоматическое саморегулирование своих характеристик по амплитуде и направлению колебаний, что приводит к улучшению плавности хода транспортного средства по любым типам дорог, повышению надежности работы, снижению потерь энергии и нагрева подвески.

Указанный технический результат достигается тем, что в пневматической подвеске, содержащей резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с клапанным устройством, включающим установленный по оси подвески цилиндр, радиальные перепускные отверстия, поршень и закрепленный в крышке шток, клапанное устройство выполнено в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по амплитуде и направлению колебаний, в корпусе которого установлен цилиндр с поршнем, образующий с корпусом кольцевую полость, соединенную с полостью дополнительной емкости и с полостью резинокордной оболочки через радиальные перепускные отверстия, закрытые эластичными элементами, закрепленными на наружной поверхности корпуса, и соединенную с полостью цилиндра через радиальные каналы, выполненные в средней части цилиндра на расстоянии, равном высоте поршня, который соединен со штоком, выполненным в виде упругого стержня, и образует с цилиндром надпоршневую полость, сообщенную с полостью резинокордной оболочки, и подпоршневую полость, сообщенную с полостью дополнительной емкости.

Благодаря тому, что клапанное устройство, выполнено в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по амплитуде и направлению колебаний, в корпусе которого установлен цилиндр с поршнем, образующий с корпусом кольцевую полость, соединенную с полостью дополнительной емкости и с полостью резинокордной оболочки через радиальные перепускные отверстия, закрытые эластичными элементами, закрепленными на наружной поверхности корпуса, и соединенную с полостью цилиндра через радиальные каналы, выполненные в средней части цилиндра на расстоянии, равном высоте поршня, который соединен со штоком и образует с цилиндром надпоршневую полость, сообщенную с полостью резинокордной оболочки, и подпоршневую полость, сообщенную с полостью дополнительной емкости, обеспечивается разобщение рабочей и дополнительной полостей при смене направления деформации подвески и выравнивание давлений в указанных полостях на ходах сжатия и отбоя в момент прохождения подвеской своего статического положения. В результате такого алгоритма регулирования характеристик подвески в зависимости от амплитуды и направления колебаний сила демпфирования практически всегда направлена против движения подрессоренной массы, что обеспечивает эффективное гашение ее колебаний и уменьшение потерь энергии и нагрева подвески.

Вследствие выполнения штока в виде упругого стержня обеспечивается работа подвески при возможных перекосах и смещении крышки относительно дополнительной емкости, что упрощает конструкцию подвески и повышает ее надежность.

На фиг.1 изображена предлагаемая пневматическая подвеска, продольный разрез; на фиг.2 - ее рабочая диаграмма.

Пневматическая подвеска содержит резинокордную оболочку 1 с крышкой 2, дополнительную емкость 3 и расположенную между ними перегородку 4. Резинокордная оболочка 1, крышка 2 и перегородка 4 образуют рабочую полость 5, которая периодически сообщается с внутренней полостью 6 дополнительной емкости 3 через клапанное устройство, выполненное в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по амплитуде и направлению колебаний. Корпус 7 демпфирующего узла жестко установлен на перегородке 4. В корпусе 7 установлен цилиндр 8, образующий с корпусом 7 кольцевую полость 9, соединенную с внутренней полостью 6 и с рабочей полостью 5 через радиальные перепускные отверстия 10 и 11, выполненные в нижней и верхней частях корпуса 7 и закрытые эластичными элементами 12 и 13, закрепленными на наружной поверхности корпуса 7. В цилиндре 8 установлен поршень 14, выполненный из фторопласта - 4 и соединенный с крышкой 2 посредством упругого стержня 15. Кольцевая полость 9 соединена с полостью цилиндра 8 через радиальные каналы 16 и 17, выполненные в средней части цилиндра 8 на расстоянии, равном высоте поршня 14, который образует с цилиндром 8 надпоршневую полость 18, сообщенную с рабочей полостью 5, и подпоршневую полость 19, сообщенную с внутренней полостью 6.

На перегородке 4 закреплен резиновый буфер хода сжатия 20, под которым в дополнительной емкости 3 установлено ребро жесткости в виде цилиндра 21 с радиальными отверстиями.

Предлагаемая пневматическая подвеска работает следующим образом.

В статическом положении поршень 14, соединенный с крышкой 2 упругим стержнем 15, находится в средней части цилиндра 8 между его радиальными каналами 16 и 17, что соответствует точке 1 упругой характеристики на рабочей диаграмме подвески (фиг.2).

На ходе сжатия подвески дополнительная емкость 3 перемещается вверх, крышка 2 с поршнем 14 - вниз, а нижняя часть резинокордной оболочки 1 перекатывается по наружной поверхности дополнительной емкости 3, на перегородке 4 которой установлен корпус 7 демпфирующего узла. При этом давление в рабочей полости 5 увеличивается, вследствие чего эластичный элемент 13 прижимается к наружной поверхности корпуса 7 и закрывает перепускные отверстия 11, а воздух из рабочей полости 5 практически без сопротивления перетекает во внутреннюю полость 6 через надпоршневую полость 18, радиальные каналы 16, кольцевую полость 9 и перепускные отверстия 10, отжимая от наружной стенки корпуса 7 эластичный элемент 12. В результате происходит практически одновременное повышение давлений в рабочей 5 и внутренней 6 полостях, что обеспечивает на участке I мягкую упругую характеристику (фиг.2).

При последующем ходе растяжения дополнительная емкость 3 движется вниз, а крышка 2 с поршнем 14 - вверх. При этом давление в рабочей полости 5 уменьшается, вследствие чего эластичный элемент 12 прижимается к наружной стенке корпуса 7 и закрывает перепускные отверстия 10, разобщая полости 6 и 5. В результате происходит резкое падение давления в рабочей полости 5, что обеспечивает на участке II жесткую упругую характеристику (фиг.2).

В среднем положении поршень 14 открывает радиальные каналы 17 и воздух из внутренней полости 6 практически без сопротивления перетекает в рабочую полость 5 через подпоршневую полость 19, радиальные каналы 17, кольцевую полость 9 и перепускные отверстия 11, отжимая эластичный элемент 13 от наружной поверхности корпуса 7. В результате происходит практически мгновенное выравнивание давлений в рабочей 5 и внутренней 6 полостях (точка 1 на фиг.2).

При дальнейшем растяжении подвески воздух из внутренней полости 6 практически свободно перетекает в рабочую полость 5 через подпоршневую полость 19, радиальные каналы 17, кольцевую полость 9 и перепускные отверстия 11, отжимая от наружной стенки корпуса 7 эластичный элемент 13. В результате происходит практически одновременное понижение давлений в рабочей 5 и внутренней 6 полостях, что обеспечивает на участке III мягкую упругую характеристику (фиг.2).

При последующем ходе сжатия дополнительная емкость 3 движется вверх, а крышка 2 с поршнем 14 - вниз. При этом давление в рабочей полости 5 увеличивается, вследствие чего эластичный элемент 13 прижимается к наружной стенке корпуса 7 и закрывает перепускные отверстия 11, разобщая полости 6 и 5. В результате происходит резкое увеличение давления в рабочей полости 5, что обеспечивает на участке IV жесткую упругую характеристику (фиг.2).

В среднем положении поршень 14 открывает радиальные каналы 16 и воздух из рабочей полости 5 практически без сопротивления перетекает во внутреннюю полость 6 через надпоршневую полость 18, радиальные каналы 16, кольцевую полость 9 и перепускные отверстия 10, отжимая эластичный элемент 12 от наружной поверхности корпуса 7. В результате происходит практически мгновенное выравнивание давлений в рабочей 5 и внутренней 6 полостях (точка 1 на фиг.2).

В конце хода сжатия резиновый буфер 20, взаимодействуя с крышкой 2, деформируется, что предотвращает жесткий удар. При этом основная нагрузка приходиться на ребро жесткости 21, что предотвращает прогиб перегородки 4.

Предлагаемая пневматическая подвеска обеспечивает саморегулирование своих характеристик по амплитуде и направлению колебаний, что приводит к улучшению плавности хода транспортного средства по любым типам дорог, повышению надежности работы, снижению потерь энергии и нагрева подвески.

Пневматическая подвеска, содержащая резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с клапанным устройством, включающим установленный по оси подвески цилиндр, радиальные перепускные отверстия, поршень и закрепленный в крышке шток, отличающаяся тем, что клапанное устройство выполнено в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по амплитуде и направлению колебаний, в корпусе которого установлен цилиндр с поршнем, образующий с корпусом кольцевую полость, соединенную с полостью дополнительной емкости и с полостью резинокордной оболочки через радиальные перепускные отверстия, закрытые эластичными элементами, закрепленными на наружной поверхности корпуса, и соединенную с полостью цилиндра через радиальные каналы, выполненные в средней части цилиндра на расстоянии, равном высоте поршня, который соединен со штоком, выполненным в виде упругого стержня, и образует с цилиндром надпоршневую полость, сообщенную с полостью резинокордной оболочки, и подпоршневую полость, сообщенную с полостью дополнительной емкости.