УСТРОЙСТВО ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ РЕССОРЫ СО ВСТРОЕННЫМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ КЛАПАНОМ И ИМЕЮЩИМ ФОРМУ БАЛАНСИРА ПРИВОДНЫМ СРЕДСТВОМ
DEVICE OF PNEUMATIC SPRING WITH BUILT-IN DISTRIBUTING VALVE AND ROD-SHAPED DRIVE MEANS

Изобретение относится к устройству пневматической рессоры со встроенным устройством распределительного клапана для нагружения сжатым воздухом камеры нагнетания рессоры, образованной между наружной трубой, откаточной трубой и соединяющей эти конструктивные элементы гофрированным чехлом пневматической рессоры, причем устройство распределительного клапана состоит из одного отдельного вентиляционного клапана и одного отдельного деаэрационного клапана, которые могут быть приведены в действие с помощью также встроенного механического приводного средства в соответствии с мерой положения хода пневматической рессоры для вентиляции и деаэрации камеры нагнетания рессоры.
Область использования изобретения распространяется главным образом на автомобильную технику. В области ходовой части грузовых автомобилей используют, например, амортизаторы, которые содержат чаще всего гидравлический амортизирующий элемент и взаимодействующее с ним устройство пневматической рессоры. В смысле встроенного конструктивного исполнения амортизирующий элемент обычно содержит трубу резервуара, которая соединена с откаточной трубой пневматической рессоры, причем откаточная труба соединена через действующий в качестве оболочки пневматической рессоры диафрагменного типа  резинокордную оболочку пневматической подвески с наружной трубой, которая подвижно расположена концентрически и аксиально относительно откаточной трубы. Резинокордная оболочка пневматической рессоры, откаточная труба, а также наружная труба ограничивают находящуюся с целью подрессоривания под давлением воздуха камеру нагнетания пружинной рессоры.
Такого рода амортизаторами оснащена, например, подвеска кабины водителя на ходовой части грузового автомобиля, чтобы в существенной мере снизить колебания, проступающие от дорожного полотна через подвеску колес в кабину водителя.
Из документа DE 10 2010 012 346 А1 известно устройство пневматической рессоры для грузового автомобиля, при котором внутри расположено устройство распределительного клапана для подвода или отвода сжатого воздуха относительно камеры нагнетания пневматической рессоры. Управление устройством распределительного клапана можно осуществлять в зависимости от уровня высоты с помощью расположенного также внутри камеры нагнетания пневматической рессоры механического приводного средства. Обычно сжатый воздух подводят к камере нагнетания пневматической рессоры с целью восстановления амортизирующих свойств в случае, если пневматическая рессора опускается до минимального уровня высоты. Деаэрацию камеры нагнетания пневматической рессоры производят, напротив, в том случае, если уровень высоты устройства рессоры должен быть уменьшен.
Для этого устройство распределительного клапана при этом уровне техники в соответствии с одной из форм исполнения состоит из двух отдельных клапанов соответственно для вентиляции и деаэрации камеры нагнетания рессоры. Оба отдельных клапана расположены сбоку от откаточной трубы и приведение их в действие осуществляют с помощью предварительно напряженного пружиной приводного средства, которое расположено со стороны наружной трубы. При этом предварительно напряженное приводное средство действует против также предварительно напряженного приводного толкателя обоих отдельных клапанов. В зависимости от силы пружины и степени усталости пружины в результате использования этого технического решения может возникнуть неопределенная точка переключения для срабатывания клапана. В частности, поскольку приводные толкатели при этом уровне техники имеют различную длину и их приведение в действие происходит одинаково направленно, возможно возникновение нежелательных наложений состояний переключения.
В документе ЕР 1 327 538 А2 описано устройство пневматической рессоры с также встроенным устройством распределительного клапана для вентиляции и деаэрации камеры нагнетания пневматической рессоры. Привод в действие устройства распределительного клапана в данном случае производят также с помощью расположенного внутри пневматической рессоры элемента управления, который действует на одной из обеих подвижных относительно друг друга конструктивных узлов пневматической рессоры откаточной трубы или наружной трубы. Элемент управления имеет эффективную длину, которая короче длины хода пневматической рессоры, и предварительно напряжен пружиной в направлении против одной из подвижных относительно друг друга конструктивных групп пневматической рессоры. В соответствии с этим элемент управления укреплен плавающим относительно обеих конструктивных групп пневматической рессоры, в то время как вторая пружина, сила которой действует против предварительно напряженной первой пружины, также определяет положение элемента управления. Вследствие плавающего крепления на протяжении срока службы также могут возникать неопределенные состояния переключения. Это означает, что вентиляция или деаэрация камеры нагнетания пневматической рессоры не происходит желательным образом при определенном положении хода устройства пневматической рессоры.
Документ DE 100 03 054 А1 раскрывает другое устройство пневматической рессоры со встроенным устройством распределительного клапана, а также механическое приводное средство для приведения в действия устройства распределительного клапана. Приводное средство содержит направляющую поверхность и воздействует на одну из обеих подвижных относительно друг друга конструктивных групп пневматической рессоры. Во взаимодействии с ним устройство распределительного клапана выполнено в виде кранового гидроаппарата, причем направляющая поверхность приводного средства выполнена более короткой, чем длина хода пневматической рессоры, и приводное средство находится в разъемном функциональном соединении с несущей его конструктивной группой пневматической рессоры. Несмотря на то, что с помощью этого механизма и можно достичь корректного приведения клапана в действие, приведение в действие происходит, конечно, не на протяжении общего пути хода пневматической рессоры, так что, по меньшей мере, в экстремальных позициях концевых положениях могут возникать неопределенные положения переключения.
Задачей настоящего изобретения является дальнейшее улучшение устройства пневматической рессоры со встроенным устройством распределительного клапана, исходя из того, чтобы на протяжении всего срока службы обеспечивалась надежная вентиляция и деаэрация камеры нагнетания рессоры во всех положениях хода.
Задача решена посредством устройства пневматической рессоры, охарактеризованной признаками п. 1 формулы изобретения. Зависимые пункты раскрывают предпочтительные усовершенствования изобретения.
Изобретение основано на том, что вентиляционный клапан устройства распределительного клапана расположен напротив деаэрационного клапана с обращенными друг к другу приводными толкателями, причем воздействующие на них механические приводные средства с промежуточным расположением содержат рычаг балансира, который входит одним концом в по меньшей мере одну направляющую поверхность укрепленного на откаточной трубе или наружной трубе приводного элемента с тем, чтобы другим концом воздействовать на приводной толкатель для переключения устройства распределительного клапана.
Преимущество соответствующего изобретению  решения заключается, в частности, в том, что за счет присоединения механических приводных средств к устройству распределительного клапана без использования пружины соответствующие допуски при изготовлении и усталостные явления не оказывают влияния на состояния переключения устройства распределительного клапана. Положение переключения вентиляционного клапана и деаэрационного клапана и, в частности, их относительное положение переключения относительно друг друга постоянно определены на протяжении всего хода пневматической рессоры, так что, в частности, исключена возможность потерь при перетекании во время смены положения переключения. Соответствующее изобретению решение посредством простирающейся предпочтительно на протяжении всего пути хода направляющей поверхности для рычага балансира образует своего рода принудительную направляющую для привода клапана в действие, которая может быть реализована с незначительными конструктивно-техническими затратами.
Относительно компактного решения предлагается, что приводные толкатели вентиляционного клапана и деаэрационного клапана расположены коаксиально по отношению друг к другу, чтобы обеспечить встраивание устройства клапана в область откаточной трубы с экономией монтажного пространства.
Предпочтительно как вентиляционный клапан, так и деаэрационный клапан выполнены в качестве возвращаемых в исходное состояние с помощью пружины моностабильных 2/2-ходовых золотниковых клапанов. Для вентиляции присоединение Р давления питания вентиляционного клапана соединено с присоединением А рабочей линии, которое направляет сжатый воздух дальше к камере нагнетания пневматической рессоры. В запертом положении это соединение прервано. В случае деаэрационного клапана для деаэрации соединения присоединения А рабочей линии, которое соединено с камерой нагнетания рессоры, исполнение производят с деаэрационным присоединением R, которое ведет в атмосферу. Положение запирания прерывает это соединение. Механическое приводные средства для управления выполненного таким образом устройством распределительного клапана исполнены таким образом, что в действие может быть приведен лишь либо вентиляционный клапан, либо деаэрационный клапан, так что исключаются пересечения состояний переключения.
В соответствии с одной предпочтительной формой исполнения изобретения, по меньшей мере, содержащий направляющую поверхность приводной элемент для переключающего рычага балансира расположен сбоку от дистального конца над шарнирным устройством на наружной трубе. С помощью шарнирного устройства производят компенсацию не являющихся аксиальными относительных движений между наружной трубой и откаточной трубой, так что исключена возможность заклинивания подвижных относительно друг друга конструктивных частей. В рамках изобретения возможно также расположение приводного элемента со стороны откаточной трубы, так что устройство распределительного клапана располагают со стороны наружной трубы.
Предпочтительным образом приводной элемент выполнен в форме гильзы и содержит две направляющие поверхности, расположенные напротив друг друга на наружной поверхности оболочки. Это создает предпосылку к тому, что переключающий рычаг балансира выполнен в форме вилки на обращенном к приводному элементу конце в форме и воздействует с геометрическим замыканием на расположенные напротив друг друга направляющие поверхности. За счет этого достигают более точно работающей механики приведения в действия устройства распределительного клапана. По этой причине имеющий форму гильзы приводной элемент может быть встроен вовнутрь устройства пневматической рессоры с экономией конструктивного пространства. Дополнительно возможно направление приводного элемента в откаточной трубе с защитой от проворачивания вокруг продольной оси устройства пневматической подвески.
В соответствии с одной предпочтительной формой исполнения изобретения направляющая поверхность содержит приданный вентиляционному клапану верхний участок направляющей поверхности, который служит для поворота переключающего рычага балансира в области низкого положения хода пневматической рессоры в направление привода в действие вентиляционного клапана. Во время такого приведения в действие вентиляционного клапана срабатывания деаэрационный клапан  не срабатывает.
Привод в действие деаэрационного клапана происходит, если переключающий рычаг балансира попадает в область нижнего участка направляющей поверхности, которого достигают при нахождении устройства пневматической рессоры в  верхнем положении хода пневматической рессоры. В этом другом положении переключения срабатывания вентиляционного клапана не происходит.
Между нижним и верхним участками по меньшей мере одной направляющей поверхности предусмотрен соединяющий их, поперечно проходящий средний участок направляющей поверхности, который при среднем положении хода пневматической рессоры удерживает переключающий рычаг балансира в нейтральном положении. В этом нейтральном положении не происходит срабатывания ни вентиляционного клапана, ни деаэрационного клапана, поскольку отсутствует потребность нагнетания сжатого воздуха в камеру нагнетания рессоры или в ее деаэрации.
Изобретение поясняется чертежами и описанием предпочтительного примера исполнения изобретения.
На чертежах представлено следующее:
фиг. 1 - вид сбоку на устройство пневматической рессоры со встроенным устройством распределительного клапана при среднем положении хода пневматической рессоры;
фиг. 2 - схематическое изображение устройства распределительного клапана на фиг. 1;
фиг. 3 - перспективный вид имеющего форму гильзы приводного элемента с переключающим рычагом балансира в форме вилки;
фиг. 4 - вид сбоку устройства пневматической рессоры со встроенным устройством распределительного клапана при верхнем положении хода пневматической рессоры;
фиг. 5 - вид сбоку на устройство пневматической рессоры со встроенным устройством распределительного клапана при нижнем положении хода пневматической рессоры.
В соответствии с фиг. 1 устройство пневматической рессоры состоит в основном из  наружной трубы 1 с верхней крепежной проушиной 2 для установки на кабину неизображенного грузового автомобиля, а также откаточной трубы 3 с нижней крепежной проушиной 4 для установки в устройство пневматической рессоры на шасси грузового автомобиля. Наружная труба 1 соединена с откаточной трубой 3 с помощью резинокордной оболочки 5, так что между наружной трубой 1, откаточной трубой 3 и резинокордной оболочкой 5 образована камера 6 нагнетания пневматической рессоры. Пневматическая рессора взаимодействует со встроенным гидравлическим амортизатором 7, который служит для демпфирования подрессоренной массы.
Камеру 6 нагнетания пневматической рессоры можно в зависимости от нагрузки нагружать сжатым воздухом через встроенное устройство распределительного клапана, которое состоит из одного отдельного вентиляционного клапана 8 и одного отдельного деаэрационного клапана 9. Управление работой вентиляционного клапана 8 и деаэрационного клапана 9 можно осуществлять с помощью также встроенных механических приводных средств, которые содержат переключающий рычаг 10 балансира, приводимый в действие в соответствии с мерой положения хода пневматической рессоры.
В соответствии с фиг. 2 переключающий рычаг 10 балансира воздействует со стороны устройства распределительного клапана одним концом на расположенные напротив друга и обращенные друг к другу на торцовой стороне приводные толкатели 8а вентиляционного клапана, а также приводные толкатели 9а деаэрационного клапана 9. Приводной толкатель 8а вентиляционного клапана 8 расположен коаксиально относительно приводного толкателя 9а деаэрационного клапана 9. Вентиляционный клапан 8 и деаэрационный клапан 9 выполнены в качестве возвращаемых пружиной в исходное состояние моностабильных 2/2-ходовых золотниковых клапанов. В то время как вентиляционный клапан 8 соединяет присоединение Р питающего давления с присоединением А рабочей линии для нагружения – не изображенной более подробно – камеры нагнетания пневматической рессоры, может быть произведена деаэрация камеры нагнетания пневматической рессоры с помощью деаэрационного клапана 9, в то время как происходит соединение присоединения А рабочей линии с деаэрационным присоединением R. Вентиляционный клапан 8 и деаэрационный клапан могут поочередно срабатывать с помощью переключающего рычага 10 балансира. Таким образом, управление происходит таким образом, что применительно к участкам 12а, 12b направляющей поверхности открывание или запирание вентиляционного клапана 8 и деаэрационного клапана 9 происходит именно в зависимости от движения хода устройства рессоры, но не линейно пропорционально.
В соответствии с фиг. 3 переключающий рычаг 10 балансира взаимодействует с имеющим форму гильзы  приводным элементом 11. Для этого обращенный от устройства распределительного клапана конец переключающего рычага 10 балансира воздействует на  направляющие поверхности 12, которые простираются вдоль всего пути хода пневматической рессоры. Обе расположенные напротив друг друга на имеющем форму гильзы элементе 11 направляющие поверхности 12 (из которых видна лишь одна направляющая поверхность) взаимодействуют с геометрическим замыканием с имеющим форму вилки конце переключающего рычага 10 балансира. Приводной элемент 11 расположен со стороны дистального конца над устройства 13 с шаровым шарниром на наружной трубе устройства пневматической рессоры.
Направляющая поверхность 12 состоит из нескольких функциональных участков и содержит один верхний участок 12а направляющей поверхности для поворота переключающего рычага 10 балансира в области низкого положения хода пневматической рессоры, один нижний участок 12b для поворота переключающего рычага 10 балансира в области верхнего положения хода пневматической рессоры и один расположенный между ними и поперечно соединяющий оба участка направляющей поверхности средний участок 12с направляющей поверхности, который при среднем положении хода пневматической рессоры удерживает переключающий рычаг 10 балансира в нейтральном положении, как это показано на фиг. 1.
В отличие от этого в соответствии с фиг. 4 переключающий рычаг 10 балансира расположен в области нижнего участка 12b направляющей поверхности. Это положение переключающего рычага 10 балансира достигается в области верхнего положения хода пневматической рессоры, при котором наружная труба 1 выдвинута относительно откаточной трубы 3. В области этого верхнего положения хода пневматической рессоры деаэрационный клапан 9 срабатывает, а вентиляционный клапан 8 не срабатывает. Вследствие этого происходит деаэрация не изображенной здесь более подробно камеры нагнетания пневматической рессоры для опускания уровня пневматической рессоры.
В случае изображенного на фиг. 5 низкого положения хода пневматической рессоры наружная труба 1 находится относительно откаточной трубы во вдвинутой позиции. При  этом переключающий рычаг 10 балансира попадает в область верхнего участка 23а направляющей поверхности, в результате чего происходит срабатывание вентиляционного клапана 8, а деаэрационный клапан 9 остается в положении переключения без срабатывания. Вследствие этого осуществляется вентиляция – также не изображенной здесь более подробно камеры нагнетания пневматической рессоры для подъема уровня пневматической рессоры.