ЗАДНЯЯ ПОДВЕСКА КОЛЕС АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к задним подвескам колес автомобиля с пневмобаллонами рукавного типа, воздушными демпферами и телескопическими гидроамортизаторами.
Известна пневматическая подвеска автобуса, содержащая балку моста, реактивные штанги, телескопические гидроамортизаторы и пневморессоры, каждая из которых включает пневмобаллон рукавного типа и полый поршень, на верхнем торце которого установлен воздушный демпфер в виде дроссельных отверстий, постоянно сообщающих полости пневмобаллона и поршня между собой, и эластичного обратного клапана, перекрывающего часть дроссельных отверстий на ходе отбоя. В результате совместной работы воздушных демпферов и гидроамортизаторов несколько увеличивается относительный коэффициент затухания свободных колебаний (Акопян, Р.А. Пневматическое подрессоривание автотранспортных средств. Ч. 1 / Р.А.Акопян. - Львов: Вища шк., изд. при Львов, ун-те, 1979. - С.144-145).
Недостатком данной подвески является относительно слабая эффективность воздушного демпфера по сравнению с гидроамортизатором, особенно при увеличении нагрузки на колесо. Это сдерживает применение воздушных демпферов в подвесках современных автомобилей как дополнительных к гидроамортизаторам гасителей колебаний.
Наиболее близким из известных технических решений является задняя подвеска колес автобуса, содержащая балку заднего моста, реактивные штанги, телескопические гидроамортизаторы и пневморессоры. Каждая пневморессора включает пневмобаллон рукавного типа и полый поршень с буфером максимального хода сжатия. Полости поршня и пневмобаллона свободно сообщены, что снижает жесткость подвески. Реактивные штанги выполнены из пружинной стали в виде полос переменного сечения с двойным Г-образным изгибом, что улучшает условия компоновки подвески и несколько снижает ее жесткость. Неупругое гашение колебаний в данной подвеске осуществляется мощными гидроамортизаторами, настроенными, как правило, на максимальную загрузку автобуса (патент на полезную модель RU 62865 U1, B60G 3/12, Бюл. №13, 2007).
Недостатком данной подвески является нерегулируемость сопротивления гидроамортизаторов в зависимости от частоты колебаний и веса перевозимого груза, что приводит к ухудшению плавности хода порожнего или частично груженого автобуса и увеличению потерь энергии в подвеске.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции задней подвески колес автомобиля с комбинированной воздушно-гидравлической демпфирующей системой, в которой эффективность воздушного демпфирования должна быть увеличена при одновременном снижении мощности телескопических гидроамортизаторов.
Техническим результатом заявленной подвески является саморегулирование неупругого сопротивления в зависимости от степени загрузки и режимов колебаний, что приведет к повышению плавности хода груженого и негруженого автомобиля при движении по любым типам дорог и снижению потерь энергии в подвеске.
Указанный технический результат достигается тем, что в задней подвеске колес автомобиля, содержащей балку заднего моста, реактивные штанги, телескопические гидроамортизаторы и пневморессоры, включающие пневмобаллоны рукавного типа и полые поршни с буферами максимального хода сжатия, на верхнем торце каждого полого поршня по его оси установлен основной воздушный демпфер, в корпусе которого размещены основной дроссель, сообщающий полости пневмобаллона и поршня между собой, и основной обратный клапан, сообщающий полость пневмобаллона с полостью поршня на ходе сжатия, снаружи корпуса основного воздушного демпфера установлен буфер максимального хода сжатия, а подвеска дополнительно снабжена ресиверами, каждый из которых соединен с полостью соответствующего пневмобаллона через дополнительный воздушный демпфер, включающий дополнительный дроссель, сообщающий полости пневмобаллона и ресивера между собой, и дополнительный обратный клапан, сообщающий полость пневмобаллона с ресивером на ходе сжатия, причем суммарный объем ресивера и полого поршня равен объему пневмобаллона под статической нагрузкой, а усилие телескопических гидроамортизаторов на ходе отбоя составляет 10 процентов от нагрузки, приходящейся на балку заднего моста снаряженного автомобиля.
Благодаря тому, что в задней подвеске колес автомобиля, содержащей балку заднего моста, реактивные штанги, телескопические гидроамортизаторы и пневморессоры, включающие пневмобаллоны рукавного типа и полые поршни, на верхнем торце каждого полого поршня установлен основной воздушный демпфер, сообщающий полости поршня и пневмобаллона между собой, а подвеска дополнительно снабжена ресиверами, каждый из которых соединен с полостью соответствующего пневмобаллона через дополнительный воздушный демпфер, обеспечивается значительное увеличение эффективности воздушного демпфирования, что позволяет в несколько раз уменьшить мощность телескопических гидроамортизаторов.
В результате совместной работы мощных воздушных демпферов и ослабленных гидроамортизаторов обеспечивается эффективное саморегулирование неупругого сопротивления в зависимости от частоты и амплитуды колебаний. Кроме того, обеспечивается саморегулирование неупругого сопротивления в зависимости от степени загрузки автомобиля. Все это улучшает плавность хода груженого и негруженого автомобиля при движении по любым типам дорог и снижает потери энергии в подвеске.
Благодаря установке в каждой пневморессоре основного и дополнительного воздушных демпферов, соединяющих полость пневмобаллона, соответственно, с полостью поршня и ресивера, обеспечивается высокий уровень воздушного демпфирования без увеличения осевого габарита пневморессоры и при применении ресивера с небольшими габаритами, что практически не меняет компоновку серийной подвески автомобиля.
Вследствие того, что суммарный объем ресивера и полого поршня равен объему пневмобаллона под статической нагрузкой, обеспечивается наиболее оптимальное увеличение эффективности воздушного демпфирования при незначительном снижении жесткости подвески.
Благодаря тому, что при совместной работе с воздушными демпферами усилие телескопических гидроамортизаторов на ходе отбоя составляет 10 процентов от нагрузки, приходящейся на балку заднего моста снаряженного автомобиля, обеспечивается наиболее оптимальное увеличение эффективности гашения резонансных колебаний кузова и колес и практически не происходит усиления зарезонансных колебаний при любой степени загрузки автомобиля.
На фиг.1 показан общий вид задней подвески автомобиля, а на фиг.2 изображена пневморессора с ресивером и воздушными демпферами.
Задняя подвеска колес автомобиля содержит балку заднего моста 1, две продольные реактивные штанги 2, одну поперечную реактивную штангу 3, два телескопических гидроамортизатора 4, две пневморессоры 5 и два ресивера 6. Продольные реактивные штанги 2 выполнены с двойным Г-образным изгибом, что улучшает условия компоновки подвески. Верхние концы реактивных штанг 2 имеют проушины для крепления к раме кузова автомобиля, в средней изогнутой части штанги 2 сверху прикреплены к заднему мосту 1, а на нижних концах штанг 2 закреплены нижние части телескопических гидроамортизаторов 4 и пневморессор 5, верхние части которых соединяются с рамой кузова. Поперечная реактивная штанга 3 одним концом соединена с балкой заднего моста, а вторым концом соединяется с рамой кузова автомобиля. Ресиверы 6 крепятся к раме кузова автомобиля, что не увеличивает неподрессоренную массу автомобиля (фиг.1).
Пневморессора включает пневмобаллон 5 в виде резинокордной оболочки рукавного типа, верхнюю крышку 7 и полый поршень 8. Полость 9 пневмобаллона 5 сообщена с полостью 10 поршня 8 через основной воздушный демпфер, корпус 11 которого установлен по оси на верхнем торце поршня 8. Внутри корпуса 11 размещены основной дроссель 12, постоянно сообщающий полости 9 и 10 между собой, и основной обратный клапан 13, сообщающий полость 9 с полостью 10 на ходе сжатия. Снаружи корпуса 11 установлен буфер максимального хода сжатия 14 (фиг.2).
В верхней крышке 7 установлен дополнительный воздушный демпфер, сообщающий полость 9 пневмобаллона 5 с ресивером 6 посредством трубки 15 с большим проходным сечением. Дополнительный воздушный демпфер включает дополнительный дроссель 16, постоянно сообщающий полость 9 с ресивером 6, и дополнительный обратный клапан 17, сообщающий полость 9 с ресивером 6 на ходе сжатия (фиг.2).
Для обеспечения высокой эффективности гашения колебаний груженого и негруженого автомобиля при движении по любым типам дорог и снижения потерь энергии в подвеске суммарный объем ресивера 6 и полого поршня 8 каждой пневморессоры равен объему полости 9 пневмобаллона 5 под статической нагрузкой, а усилие телескопических гидроамортизаторов 4 на ходе отбоя составляет 10 процентов от нагрузки, приходящейся на балку заднего моста снаряженного автомобиля. В результате обеспечивается мощное воздушное демпфирование и ослабленное гидравлическое сопротивление, что необходимо для саморегулирования неупругого сопротивления подвески в соответствии с различными режимами работы.
Предлагаемая пневматическая подвеска работает следующим образом.
При движении автомобиля вследствие относительных колебаний подвески происходят вертикальные и угловые перемещения заднего моста 1, соединенного с кузовом посредством двух продольных реактивных штанг 2 и поперечной реактивной штанги 3. Это вызывает сжатие и растяжение пневморессор 5 и телескопических гидроамортизаторов 4, обеспечивающих упругое и неупругое гашение колебаний.
На ходе сжатия подвески воздух из полости 9 пневмобаллона 5 практически без сопротивления перетекает в полость 10 поршня 8 и в ресивер 6 через основной и дополнительный обратные клапаны 13 и 17, установленные в поршне 8 и в верхней крышке 7, соответственно. Это приводит к плавному увеличению давления в пневморессорах 5 и упругому ограничению хода сжатия. В конце максимального хода сжатия пневморессоры жесткость подвески увеличивается за счет деформации буфера 14, установленного снаружи корпуса 11 на верхнем торце поршня 8 и взаимодействующего с верхней крышкой 7. Неупругое сопротивление на ходе сжатия создает телескопический гидроамортизатор и сухое трение в подвеске.
При последующем ходе растяжения основной и дополнительный обратные клапаны 13 и 17 закрываются, давление в полости 9 резко падает, что приводит к возникновению перепада давлений между полостями ресивера 6, поршня 8 и пневмобаллона 5. Под действием перепада давлений воздух из полости 10 перетекает в полость 9 через основной дроссель 12, а из ресивера 6 - по трубке 15 через дополнительный дроссель 16. Этот процесс продолжается и при последующем ходе сжатия до момента выравнивания давлений в полостях 9 пневмобаллона 5, полости 10 поршня 8 и ресивере 6. В результате дросселирования воздуха через дроссели 12 и 16 обеспечивается ограничение хода отбоя и неупругое гашение колебаний. Неупругое сопротивление на ходе отбоя создает также телескопический гидроамортизатор и сухое трение в подвеске.
При совместной работе мощных воздушных демпферов и ослабленных телескопических гидроамортизаторов неупругое сопротивление подвески саморегулируется в зависимости от частоты и амплитуды колебаний.
При резонансных колебаниях с низкой частотой и большой амплитудой воздушный демпфер и телескопический гидроамортизатор работают вместе и обеспечивают значительную силу демпфирования, а при зарезонансных колебаниях с высокой частотой и малой амплитудой вследствие сжимаемости воздуха воздушный демпфер практически не работает и сила демпфирования уменьшается в несколько раз. Кроме того, при изменении нагрузки меняется давление и плотность воздуха в пневморессоре, вследствие чего изменяется сопротивление воздушных демпферов.
Все это улучшает плавность хода груженого и негруженого автомобиля при движении по любым типам дорог и снижает потери энергии в подвеске.