ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ РЕССОРА ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к подвескам транспортных средств, в частности к пневматическим рессорам со встроенными воздушными демпферами.
Известна рессора пневматическая (а.с. РФ №87663, B60G 11/26, 2008 опубл. 20.10.2009 г.), содержащая гибкую оболочку, соединенную одним концом с фланцем, снабженным элементами для крепления к подрессоренной части транспортного средства, а другим концом - с полым корпусом, выполненным с отверстиями для сообщения полостей гибкой оболочки и полого корпуса, снабженного опорой для крепления к неподрессоренной части транспортного средства, амортизатором, закрепленным на полом корпусе внутри гибкой оболочки, и внутренней опорой.
Известна рессора пневматическая подвески транспортного средства (патент на полезную модель РФ 134263, кл. F16F 9/04, опубл. 2013 г.), содержащая, цилиндр с фланцем, к которому прикреплена крышка, опору, выполненную в виде стального полушара с полым штоком, входящим в цилиндр с небольшим зазором, и гибкую оболочку, верхний часть которой посредством фланца соединена с крышкой цилиндра, нижняя часть расположена на опоре, причем крышка прикреплена к подрессоренной части транспортного средства, а нижняя часть полого штока - к неподрессоренной части транспортного средства.
Недостатками данных рессор является отсутствие встроенных воздушных демпфирующих устройств, предназначенных для гашения колебаний подвески, что приводит к ухудшению плавности хода и ограничению скоростей движения транспортного средства, особенно по разбитым дорогам.
Наиболее близким из известных технических решений является пневматический упругий элемент (патент на изобретение РФ 2428602, кл. F16F 9/04, опубл. 2011 г.), содержащий основной упругий элемент, состоящий из резинокордной оболочки, рабочей и дополнительной емкостей и расположенной между ними перегородки с калиброванным отверстием и с отверстиями, перекрываемыми свободно лежащей диафрагмой при ходе отдачи, вспомогательный упругий элемент, состоящий из вспомогательной резинокордной оболочки, вспомогательных рабочей и дополнительной емкостей и расположенной между ними вспомогательной перегородки с калиброванным отверстием и с отверстиями, перекрываемыми свободно лежащей диафрагмой при ходе сжатия, причем основной упругий элемент заключен в первый цилиндрический стакан, имеющий отверстие на торце стакана, вспомогательный упругий элемент заключен также во второй цилиндрический стакан, соосный первому цилиндрическому стакану, а дополнительные емкости обоих упругих элементов жестко соединены друг с другом, перегородка основного упругого элемента соединена с первым цилиндрическим стаканом, второй цилиндрический стакан установлен внутри первого цилиндрического стакана в его отверстии на торце, на краях первого цилиндрического стакана установлены центрирующие ролики, соприкасающиеся с внешней поверхностью второго цилиндрического стакана, к верхнему торцу второго цилиндрического стакана, имеющего центральное отверстие с уплотнением, примыкают рабочие емкости основного и вспомогательного упругих элементов, вспомогательная дополнительная емкость выполнена в виде третьего цилиндрического стакана, имеющего по нижним краям центрирующие ролики, соприкасающиеся с внутренней поверхностью второго цилиндрического стакана, обе дополнительные емкости основного и вспомогательного упругих элементов соединены друг с другом за счет штока, соединяющего их перегородки и проходящего через обе рабочие емкости основного и вспомогательного упругих элементов и через отверстие с уплотнением на торце второго цилиндрического стакана, а в днище второго цилиндрического стакана выполнено отверстие, соединяющее его с атмосферой, причем первый цилиндрический стакан имеет верхнюю проушину, а второй цилиндрический стакан - нижнюю проушину, с помощью которых пневматический упругий элемент может быть связан с амортизируемым объектом.
Недостатком данного упругого элемента является относительно невысокая эффективность воздушного демпфирования вследствие того, что при деформациях упругого элемента его переменные объемы рабочих емкостей практически всегда больше соответствующих постоянных объемов дополнительных емкостей основного и вспомогательного упругих элементов, тогда как для повышения эффективности воздушного демпфирования требуется обратное соотношение. Кроме того, постоянное дросселирование воздуха внутри упругого элемента приводит к его нагреву, что ухудшает виброзащитные свойства подвески. В результате этого плавность хода и скорость движения транспортного средства снижаются.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции пневматической рессоры подвески транспортного средства, в которой переменные объемы рабочих емкостей практически всегда меньше соответствующих постоянных объемов дополнительных емкостей для основного и вспомогательного упругих элементов, и в которой часть нагретого при дросселировании воздуха выводится при ходе сжатия в окружающую среду.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение плавности хода и скорости движения транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что в пневматической рессоре подвески транспортного средства, содержащей основной упругий элемент, состоящий из первого цилиндрического стакана, резинокордной оболочки, размещенной внутри первого цилиндрического стакана, рабочей и дополнительной емкостей и расположенной между ними перегородки с основным калиброванным отверстием и основным обратным клапаном, перекрываемым при ходе отдачи, и вспомогательный упругий элемент, состоящий из второго цилиндрического стакана, соосно установленного внутри первого цилиндрического стакана, вспомогательной рабочей емкости, дополнительного калиброванного отверстия и дополнительного обратного клапана, перекрываемого при ходе сжатия, перегородка соединена с верхним торцом второго цилиндрического стакана и образует с резинокордной оболочкой и верхним торцом первого цилиндрического стакана рабочую емкость, которая сообщена с дополнительной емкостью, размещенной внутри второго цилиндрического стакана, через основное калиброванное отверстие и основной обратный клапан, перекрываемый при ходе отдачи, а в средней части второго цилиндрического стакана закреплен кольцевой поршень, образующий с резинокордной оболочкой, первым и вторым цилиндрическими стаканами вспомогательную рабочую емкость, сообщенную с наружной окружающей средой через установленные в кольцевом поршне дополнительное калиброванное отверстие и дополнительный обратный клапан, перекрываемый при ходе сжатия.
Указанная полезная модель отличается тем, что в пневматической рессоре подвески транспортного средства перегородка соединена с верхним торцом второго цилиндрического стакана и образует с резинокордной оболочкой и верхним торцом первого цилиндрического стакана рабочую емкость, которая сообщена с дополнительной емкостью, размещенной внутри второго цилиндрического стакана, через основное калиброванное отверстие и основной обратный клапан, перекрываемый при ходе отдачи, а в средней части второго цилиндрического стакана закреплен кольцевой поршень, образующий с резинокордной оболочкой, первым и вторым цилиндрическими стаканами вспомогательную рабочую емкость, сообщенную с наружной окружающей средой через установленные в кольцевом поршне дополнительное калиброванное отверстие и дополнительный обратный клапан, перекрываемый при ходе сжатия. В результате обеспечивается значительное увеличение жесткости упругой характеристики при ходах сжатия и отдачи, особенно в конце хода сжатия и в начале хода растяжения, когда объемы вспомогательной рабочей емкости и рабочей емкости имеют минимальные значения. Вследствие этого увеличивается эффективность воздушного демпфирования и повышается плавность хода и скорость движения транспортного средства.
На чертеже изображен общий вид пневматической рессоры подвески транспортного средства.
Пневматическая рессора подвески транспортного средства содержит основной 1 и вспомогательный 2 упругие элементы.
Основной упругий элемент 1 состоит из резинокордной оболочки 3, рабочей емкости 4, дополнительной емкости 5 и расположенной между ними перегородки 6 с основным калиброванным отверстием 7 и основным обратным клапаном 8, перекрываемым при ходе отдачи. Основной упругий элемент 1 заключен в первый цилиндрический стакан 9, имеющий верхнюю проушину 10 для крепления к подрессоренной части транспортного средства. Внутри первого цилиндрического стакана 9 соосно установлен второй цилиндрический стакан 11, на нижнем конце которого установлена нижняя проушина 12 для крепления к неподрессоренной части транспортного средства. Верхний торец второго цилиндрического стакана 11 закрыт перегородкой 6, образующей с резинокордной оболочкой 3 и верхним торцом первого цилиндрического стакана 9 рабочую емкость 4, которая сообщена с дополнительной емкостью 5, размещенной внутри второго цилиндрического стакана 11, через основное калиброванное отверстием 7 в перегородке 6. По оси перегородки 6 сверху закреплен шип 13, на который установлен упругий амортизатор 14, ограничивающий максимальный ход сжатия рессоры. В шипе 13 установлен основной обратный клапан 8, выполненный в виде подпружиненного вверх шарика, разобщающий рабочую 4 и дополнительную 5 емкости при ходе отдачи.
В средней части второго цилиндрического стакана 11 снаружи закреплен кольцевой поршень 15, обеспечивающий телескопическое перемещение первого 9 и второго 11 цилиндрических стаканов друг относительно друга.
Вспомогательный упругий элемент 2 состоит из резинокордной оболочки 3, вспомогательной рабочей емкости 16, дополнительного калиброванного отверстия 17 и дополнительного обратного клапана 18, перекрываемого при ходе сжатия. Вспомогательная рабочая емкость 16 образована резинокордной оболочкой 3, первым цилиндрическим стаканом 9, кольцевым поршнем 15 и вторым цилиндрическим стаканом 11. Дополнительное калиброванное отверстие 17 и дополнительный обратный клапан 18 установлены в кольцевом поршне 15 и сообщают вспомогательную рабочую емкость 16 с наружной окружающей средой.
Предлагаемая пневматическая рессора подвески транспортного средства работает следующим образом.
При ходе сжатия рессоры первый 9 и второй 11 цилиндрические стаканы, прикрепленные с помощью верхней 10 и нижней 12 проушин к подрессоренной и неподрессоренной частям транспортного средства, телескопически движутся навстречу друг другу. При этом нижняя часть резинокордной оболочки 3 в зоне перегиба перемещается вверх, перекатываясь вверх по внутренней поверхности первого цилиндрического стакана 9 и вниз по наружной поверхности второго цилиндрического стакана 11. В результате этого давление в рабочей емкости 4 увеличивается, и воздух из нее свободно перетекает в дополнительную емкость 5 через основное калиброванное отверстие 7 и основной обратный клапан 8, установленные в перегородке 6. При этом вследствие того, что кольцевой поршень 15 движется вверх в два раза быстрее, чем перегиб резинокордной оболочки 3, давление в вспомогательной рабочей емкости 16 постепенно повышается и становится выше давления окружающей среды. Под действием перепада давлений воздух из вспомогательной рабочей емкости 16 выдавливается в наружную окружающую среду через дополнительное калиброванное отверстие 17, так как дополнительный обратный клапан 18 закрыт. В результате нагретый при дросселировании через дополнительное калиброванное отверстие 17 воздух выводится при ходе сжатия в окружающую среду, практически не нагревая рессору.
В конце хода сжатия упругий амортизатор 14, закрепленный на перегородке 6 с помощью шипа 13, взаимодействует с верхним торцом первого цилиндрического стакана 9, что упруго ограничивает максимальный ход сжатия, предохраняя подвеску от жесткого удара в случае ее пробоя.
При ходе отдачи рессоры первый 9 и второй 11 цилиндрические стаканы телескопически движутся в противоположные стороны относительно друг друга. При этом нижняя часть резинокордной оболочки 3 в зоне перегиба перемещается вниз, перекатываясь вниз по внутренней поверхности первого цилиндрического стакана 9 и вверх по наружной поверхности второго цилиндрического стакана 11. В результате этого давление в рабочей емкости 4 уменьшается, и воздух из дополнительной емкости 5 перетекает в рабочую емкость 4 через основное калиброванное отверстие 7, так как основной обратный клапан 8 закрыт. При дросселировании через основное калиброванное отверстие 7 воздух нагревается и отдает свое тепло стенкам первого 9 и второго 11 цилиндрических стаканов, которое рассеивается в окружающую среду. При этом вследствие того, что кольцевой поршень 15 движется вниз в два раза быстрее, чем перегиб резинокордной оболочки 3, давление в вспомогательной рабочей емкости 16 уменьшается и становится меньше наружного атмосферного давления. Под действием перепада давлений воздух из наружной окружающей среды свободно засасывается в вспомогательную рабочую емкость 16 через дополнительное калиброванное отверстие 17 и дополнительный обратный клапан 18.
В конце хода отдачи и начале последующего хода сжатия давления в рабочей емкости 4 и дополнительной емкости 5 постепенно выравниваются, а давление в дополнительной рабочей емкости 16 становится равным давлению в окружающей среде. При последующем ходе сжатия процесс течения воздуха внутри рессоры повторяется.
В результате совместной работы основного 1 и вспомогательного 2 упругих элементов значительно увеличивается жесткость упругой характеристики при ходе сжатия и отдачи, особенно в конце хода сжатия и в начале хода растяжения рессоры, когда объемы вспомогательной рабочей емкости и рабочей емкости имеют минимальные значения. Вследствие этого увеличивается поглощение рессорой энергии колебаний подвески, что повышает эффективность воздушного демпфирования без заметного увеличения ее нагрева.
Таким образом, достигается заявленный технический результат предлагаемой полезной модели, состоящий в повышении плавности хода и скорости движения транспортного средства.