ДВУХСТУПЕНЧАТОЕ АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМЫ ПОДВЕСКИ ВНЕДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ
TWO-STAGE DAMPING DEVICE FOR SUSPENSION SYSTEM OF HIGH-CAPACITY OFF-ROAD VEHICLE

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится в целом к внедорожным транспортным средствам большой грузоподъемности, а более конкретно к двухступенчатому амортизирующему устройству для системы подвески внедорожного транспортного средства большой грузоподъемности.
Уровень техники
[0002] Внедорожные транспортные средства большой грузоподъемности или грузовые автомобили, предназначенные для перевозки тяжелых грузов, обычно содержат колесную раму и кузов, опирающийся на раму. Кузов таких транспортных средств может нести нагрузку в пределах от 35 до 300 тонн. В силу необходимости, в таких транспортных средствах в качестве элемента системы подвески применяется какой-либо вид амортизирующих устройств.
[0003] Во время эксплуатации такие транспортные средства работают в одном из двух состояний - ненагруженном или нагруженном. При такой работе разница в весе или нагрузке, действующей на систему подвески транспортного средства, может быть достаточно существенной, и в одном или другом состоянии одноэлементная система подвески будет работать неудовлетворительно. В 1990-х годах в промышленности произошли изменения, касающиеся конструкции подвески. Все производители комплексного оборудования ощутили потребность в улучшении ходовых качеств, особенно при работе транспортного средства в ненагруженном состоянии. Для водителя транспортного средства желательнее всего такая система подвески, которая обеспечивает относительно мягкий ход при минимальной нагрузке, но в то же время более жесткий ход при максимальной нагрузке, благодаря чему улучшается устойчивость нагружения.
[0004] Кроме того, производителям таких транспортных средств требовалась возможность контролировать и регистрировать фактические грузы, перевозимые в кузове каждого транспортного средства. Это позволило бы оптимизировать нагрузку транспортного средства и таким образом повысить срок службы компонентов, максимально увеличить производительность, а также контролировать функционирование транспортного средства, то есть работу в условиях неровной дороги и т.п.
[0005] Таким образом, существует реальная потребность в двухступенчатом амортизирующем устройстве для системы подвески внедорожного транспортного средства большой грузоподъемности, которое работает в первом относительно мягком режиме, когда груз минимален, и во втором относительно жестком режиме, когда груз, перевозимый транспортным средством, значительно больше. Более того, существует реальная потребность в таком двухступенчатом амортизирующем устройстве для системы подвески внедорожного транспортного средства большой грузоподъемности, которое может контролировать и измерять нагрузку, действующую на систему подвески.
Сущность изобретения
[0006] В связи с изложенным, согласно одному из аспектов изобретения предложено двухступенчатое амортизирующее устройство для системы подвески внедорожного транспортного средства большой грузоподъемности. Такое амортизирующее устройство имеет корпус, содержащий вытянутый вдоль оси внешний элемент и вытянутый вдоль оси внутренний элемент. Каждый элемент корпуса имеет закрытый конец и открытый конец. Кроме того, на закрытом конце каждого элемента корпуса предусмотрено устройство для легкого присоединения амортизирующего устройства к двум частям транспортного средства между ними. Продольные участки открытых концов внутреннего и внешнего элементов корпуса установлены с возможностью скольжения относительно друг друга под действием нагрузок, прикладываемых к амортизирующему устройству.
[0007] Для обеспечения лучших рабочих характеристик подвески при эксплуатации транспортного средства либо в ненагруженном, либо в нагруженном режиме в корпус помещен двухступенчатый пружинный блок. Такой пружинный блок включает в себя первый или "мягкий" эластомерный пружинный блок для поглощения, рассеяния и возвращения первого заданного уровня энергии, передаваемой амортизирующему устройству при сжатии закрытых концов элементов корпуса по направлению друг к другу в заданных пределах аксиального перемещения. Один конец первого пружинного блока упирается в закрытый конец внутреннего элемента корпуса, а второй конец упирается в опору пружины. Для поглощения, рассеяния и возвращения второго, отличного от первого, заданного уровня энергии, передаваемого амортизирующему устройству при сжатии закрытых концов элементов корпуса по направлению друг к другу, предусмотрен второй эластомерный пружинный блок. Один конец второго пружинного блока упирается в закрытый конец внешнего элемента корпуса, а второй конец упирается в опору пружины, расположенную между противоположными концами пружинных блоков. Чтобы контролировать сжатие пружинных блоков, предусмотрен удлиненный вдоль оси направляющий узел, который вытянут по существу вдоль совокупной длины первого и второго пружинных блоков. В процессе работы амортизирующего устройства рабочая длина направляющего узла автоматически подстраивается под длину корпуса.
[0008] Предпочтительно удлиненный направляющий узел амортизирующего устройства расположен аксиально и проходит в целом через центры первого и второго пружинных блоков и опору пружины. В одном из вариантов удлиненный направляющий узел амортизирующего устройства содержит две удлиненные вдоль оси направляющие, установленные телескопически относительно друг друга.
[0009] В одном из вариантов на внутреннем элементе корпуса установлен толкатель, который движется вместе с этим элементом. После того, как "мягкий" пружинный блок сжимается на заданную величину, толкатель на внутреннем элементе "достигает нижнего предела" и входит в контакт с опорой пружины, что позволяет амортизирующему устройству переключаться между режимами работы, соответствующими условиям, когда транспортное средства эксплуатируют в ненагруженном и нагруженном состоянии.
[0010] В одном из вариантов амортизирующее устройство дополнительно содержит ограничитель, препятствующий случайному аксиальному отсоединению элементов корпуса друг от друга. В предпочтительном варианте амортизирующее устройство дополнительно содержит узел для направления и выравнивания внешнего и внутреннего элементов корпуса относительно друг друга.
[0011] Предпочтительно амортизирующее устройство дополнительно содержит устройство для контроля сжимающих нагрузок, приложенных к амортизирующему устройству во время эксплуатации транспортного средства. В одном варианте устройство для контроля сжимающих нагрузок содержит датчик нагрузки, который может контролировать нагрузку и генерировать электрический сигнал, показывающий нагрузку, приложенную к амортизирующему устройству. В другом варианте устройство для контроля сжимающих нагрузок содержит головку поршня, которая герметично с возможностью скольжения установлена во внутреннем пространстве по меньшей мере одного из внутреннего или внешнего элементов так, что между головкой поршня и закрытым концом по меньшей мере одного из внутреннего или внешнего элементов образована камера с находящейся в ней под давлением жидкостью. Головка поршня установлена в рабочем сочетании с направляющей соответствующего пружинного блока и перемещается вместе с ней. Устройство предназначено для контроля уровня давления в камере и генерирования электрического индикаторного сигнала. В одном из вариантов устройство для контроля уровня давления в камере содержит датчик давления.
[0012] Согласно другому аспекту изобретения, предложено двухступенчатое амортизирующее устройство для системы подвески внедорожного транспортного средства большой грузоподъемности, содержащее вытянутый вдоль оси корпус с расположенными на некотором расстоянии соосными первым и вторым концами. Каждый конец корпуса имеет устройство для легкого присоединения амортизирующего устройства в рабочем положении к первой и второй основным частям транспортного средства между ними. Корпус содержит вытянутый вдоль оси внутренний элемент, имеющий закрытый конец и открытый конец, и вытянутый вдоль оси внешний элемент, имеющий закрытый конец и открытый конец. Продольные участки открытых концов внутреннего и внешнего элементов корпуса установлены со скольжением относительно друг друга. Во внутреннем пространстве корпуса между закрытыми концами внутреннего и внешнего элементов корпуса установлен вытянутый вдоль оси эластомерный пружинный блок. Пружинный блок включает первый эластомерный пружинный блок для поглощения, рассеяния и возвращения первого заданного уровня энергии, передаваемой амортизирующему устройству при сжатии элементов корпуса по направлению друг к другу в заданных пределах аксиального перемещения. Для поглощения, рассеяния и возвращения второго заданного уровня энергии после того, как превышен первый заданный уровень энергии, передаваемой амортизирующему устройству, предусмотрен второй эластомерный пружинный блок. Между первым и вторым эластомерными пружинными блоками расположена опора пружины. Для контролирования аксиального сжатия первого и второго пружинных блоков имеется удлиненный вдоль оси направляющий узел, вытянутый по существу вдоль совокупной длины и проходящий в целом через центры первого и второго пружинных блоков. Во время работы амортизирующего устройства рабочая длина направляющего узла автоматически подстраивается под длину корпуса.
[0013] Предпочтительно удлиненный вдоль оси направляющий узел содержит две удлиненные вдоль оси направляющие, установленные по меньшей мере частично телескопически относительно друг друга. В предпочтительном варианте амортизирующее устройство дополнительно содержит толкатель, который расположен между опорой пружины и закрытым концом внутреннего элемента корпуса и движется вместе с внутренним элементом корпуса под действием аксиальных нагрузок, прикладываемых к амортизирующему устройству. В одном варианте амортизирующее устройство дополнительно содержит ограничитель, препятствующий случайному аксиальному отсоединению элементов корпуса друг от друга. В другом варианте амортизирующее устройство дополнительно содержит узел для направления и выравнивания элементов корпуса относительно друг друга и вдоль центральной оси амортизирующего устройства. Узел для направления и выравнивания элементов корпуса предпочтительно содержит по меньшей мере две расположенные на некотором расстоянии соосные втулки.
[0014] В одном варианте амортизирующее устройство дополнительно содержит устройство для контроля сжимающих нагрузок, приложенных к амортизирующему устройству во время эксплуатации внедорожного транспортного средства большой грузоподъемности. В одном варианте устройство для контроля сжимающих нагрузок содержит датчик нагрузки, расположенный у закрытого конца внешнего элемента корпуса для контроля нагрузки и генерирования электрического сигнала, показывающего нагрузку, приложенную к амортизирующему устройству. В другом варианте устройство для контроля сжимающих нагрузок содержит головку поршня, которая герметично с возможностью скольжения установлена во внутреннем пространстве внешнего элемента так, что между головкой поршня и закрытым концом внешнего элемента образована камера с находящейся в ней под давлением жидкостью. Головка поршня установлена в рабочем сочетании с направляющей первого пружинного блока и перемещается вместе с ней. Устройство предназначено для контроля уровня давления в жидкостной камере. Предпочтительно такое устройство дополнительно может генерировать электрический сигнал, показывающий уровень давления в камере. В одном из вариантов устройство для контроля уровня давления в камере содержит датчик давления.
[0015] Согласно еще одному аспекту изобретения, предложено двухступенчатое амортизирующее устройство для системы подвески внедорожного транспортного средства большой грузоподъемности, содержащее корпус с удлиненным вдоль оси в целом цилиндрическим внешним элементом, имеющим закрытый конец и открытый конец, причем на закрытом конце внешнего элемента имеется устройство для легкого присоединения корпуса к первой основной части транспортного средства. Корпус также содержит удлиненный вдоль оси в целом цилиндрический внутренний элемент, имеющий закрытый конец и открытый конец, причем продольные участки открытых концов внутреннего и внешнего в целом цилиндрических элементов установлены телескопически относительно друг друга. На закрытом конце внутреннего элемента имеется устройство для легкого присоединения корпуса ко второй основной части транспортного средства. Между продольными участками внутреннего и внешнего элементов расположен узел для направления и выравнивания элементов корпуса относительно друг друга. Кроме того, во внутренней камере, образованной внутренним и внешним элементами корпуса, установлена опора пружины.
[0016] В данном варианте во внутренней части корпуса установлена двухступенчатая пружина. Двухступенчатая пружина включает первый пружинный блок, позволяющий амортизирующему устройству обеспечивать первую жесткость пружины при сжатии элементов корпуса по направлению друг к другу в заданных пределах аксиального перемещения. Один конец первого пружинного блока упирается в закрытый конец внутреннего элемента корпуса, а второй конец упирается в опору пружины. Первый пружинный блок содержит ряд уложенных друг над другом пружинящих подушек. Каждая подушка содержит эластомерный элемент тороидальной формы, заключенный между двумя пластинами. Ряд уложенных друг над другом вдоль оси пружинящих подушек первого пружинного блока аксиально направляется посредством удлиненной направляющей.
[0017] Двухступенчатая пружина также содержит второй пружинный блок, позволяющий амортизирующему устройству обеспечивать вторую жесткость пружины при превышении предела первой жесткости пружины первого пружинного блока. Один конец второго пружинного блока упирается в закрытый конец внешнего элемента корпуса, а соосный ему второй конец упирается в опору пружины. Второй пружинный блок содержит ряд уложенных друг над другом вдоль оси пружинящих подушек. Каждая подушка содержит эластомерный элемент тороидальной формы, заключенный между двумя пластинами. Ряд уложенных друг над другом вдоль оси пружинящих подушек аксиально направляется посредством удлиненного элемента, расположенного аксиально и вытянутого по существу вдоль длины второго комплекта пружин. Свободный конец направляющей первого пружинного блока установлен телескопически относительно удлиненного элемента второго пружинного блока таким образом, что во время сжатия амортизирующего устройства между пружинными блоками сохраняется аксиальное выравнивание.
[0018] В одном варианте амортизирующее устройство дополнительно содержит толкатель, установленный на внутреннем элементе корпуса и движущийся вместе с ним. Толкатель расположен между открытым концом внешнего элемента корпуса и опорой пружины. Предпочтительно амортизирующее устройство дополнительно содержит ограничитель, препятствующий случайному аксиальному отсоединению элементов корпуса.
[0019] Предпочтительно амортизирующее устройство дополнительно содержит устройство контроля сжимающих нагрузок, приложенных к амортизирующему устройству во время эксплуатации внедорожного транспортного средства большой грузоподъемности. В одном варианте устройство контроля сжимающих нагрузок содержит датчик нагрузки, расположенный у закрытого конца внешнего элемента корпуса для контроля нагрузки и генерирования сигнала, показывающего нагрузку, приложенную к амортизирующему устройству. В другом варианте устройство для контроля сжимающих нагрузок содержит головку поршня, которая герметично с возможностью скольжения установлена во внутреннем пространстве внешнего элемента так, что между головкой поршня и закрытым концом внешнего элемента образована камера с находящейся в ней под давлением жидкостью. Головка поршня установлена в рабочем сочетании с направляющей второго пружинного блока и перемещается вместе с ней. Устройство предназначено для контроля уровня давления в камере. Такое устройство также может генерировать электрический сигнал, показывающий уровень давления в камере. В одном варианте такое устройство для контроля уровня давления в камере содержит датчик давления.
Перечень чертежей
[0020] Фиг.1 - вид сзади внедорожного транспортного средства большой грузоподъемности с изображением системы подвески, содержащей по меньшей мере два амортизирующих устройства по настоящему изобретению.
[0021] Фиг.2 - увеличенный вертикальный вид одного из вариантов амортизирующего устройства по настоящему изобретению.
[0022] Фиг.3 - другой увеличенный вертикальный вид амортизирующего устройства, изображенного на фиг.2.
[0023] Фиг.4 - увеличенный вид сверху амортизирующего устройства, изображенного на фиг.2.
[0024] Фиг.5 - увеличенный вид снизу амортизирующего устройства, изображенного на фиг.2.
[0025] Фиг.6 - продольный разрез одного из вариантов амортизирующего устройства по настоящему изобретению.
[0026] Фиг.7 - увеличенный вид в разрезе центральной части амортизирующего устройства, изображенного на фиг.6.
[0027] Фиг.8 - частичный вид уложенных друг на друга эластомерных подушек, являющихся частью амортизирующего устройства по настоящему изобретению.
[0028] Фиг.9 - вид в разрезе по линии 9-9 на фиг.8.
[0029] Фиг.10 - частичный увеличенный вид в разрезе одного из вариантов амортизирующего устройства по настоящему изобретению.
[0030] Фиг.11 - продольный разрез, подобный фиг.6, другого варианта амортизирующего устройства по настоящему изобретению.
[0031] Фиг.12 - график, на котором схематически показаны рабочие характеристики двухступенчатого амортизирующего устройства по настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
[0032] Хотя настоящее изобретение допускает наличие множества различных вариантов, на чертежах показаны и ниже будут описаны предпочтительные варианты, при этом понимается, что в настоящем описании изложены иллюстративные примеры, которые не ограничивают изобретение проиллюстрированными и описанными вариантами.
[0033] Согласно чертежам, где на нескольких видах одинаковые части обозначены одинаковыми номерами позиций, на фиг.1 показано внедорожное самоходное транспортное средство большой грузоподъемности, способное выдерживать и транспортировать груз весом от 30 до 300 тонн. Такое транспортное средство в целом обозначено номером 10 и по существу содержит две группы компонентов. Первая группа это рама-шасси 12, которая в целом включает в себя раму, кузов, двигатель и так далее. Другая основная группа компонентов 14 включает в себя систему моста, колеса, приводной механизм и так далее. Между этими двумя основными группами компонентов находится система подвески, содержащая по меньшей мере два амортизирующих устройства 20 в задней части транспортного средства. Практически, амортизирующие устройства 20 являются по существу одинаковыми, поэтому детально будет рассмотрено только одно амортизирующее устройство с пониманием того, что это будет относиться также к другому амортизирующему устройству, расположенному в задней части транспортного средства 10.
[0034] Как показано на фиг.2 и 3, каждое амортизирующее устройство 20 содержит удлиненный вдоль оси составной корпус 30, имеющий продольную ось 32 между первым 34 и вторым 36 концами корпуса. Корпус 30 включает в себя первый или внешний удлиненный вдоль оси элемент 40 и второй или внутренний удлиненный вдоль оси элемент 60. В предпочтительном варианте каждый элемент 40, 60 корпуса имеет по существу цилиндрическую форму. Продольные участки элементов 40 и 60 корпуса установлены, по меньшей мере частично, телескопически относительно друг друга с возможностью скольжения. Как показано на фиг.2, 3 и 4, элемент 40 корпуса содержит устройство 42 для шарнирного прикрепления первого конца 34 амортизирующего устройства 20 к одной группе компонентов транспортного средства 10 (фиг.1). Как показано на фиг.2, 3 и 5, элемент 60 корпуса предпочтительно содержит устройство 62 для шарнирного прикрепления второго конца 36 амортизирующего устройства 20 к другой группе компонентов транспортного средства 10 (фиг.1). Устройства 42 и 62 могут иметь любую подходящую конструкцию и форму помимо показанной в пределах сущности и объема изобретения. Более того, может использоваться любая подходящая соединительная деталь. В приведенном примере, чтобы функционально присоединить концы 34 и 36 амортизирующего устройства 20 к транспортному средству 10 (фиг.1), используют палец 18.
[0035] Как показано на фиг.6, элемент 40 корпуса имеет закрытый конец 43 и соосный ему открытый конец 45, между которыми расположен в целом цилиндрический продольный участок 44. Закрытый конец 43 и продольный участок 44 элемента 40 вместе образуют в целом цилиндрическое закрытое углубление 46, открывающееся только со стороны открытого конца 45 элемента 40 корпуса и имеющее внутреннюю поверхность 46′. Как показано, устройство 42 для легкого присоединения амортизирующего устройства 20 к транспортному средству 10 (фиг.1) функционально присоединено к закрытому концу 43 элемента 40 корпуса.
[0036] Как далее показано на фиг.6, элемент 60 корпуса имеет закрытый конец 63 и соосный ему открытый конец 65, между которыми расположен в целом цилиндрический продольный участок 64, вместе они образуют в целом цилиндрическое закрытое углубление 66, открывающееся только со стороны открытого конца 65 элемента 60 корпуса. Предпочтительно внешняя поверхность 66′ элемента 60 корпуса, которая тянется от открытого конца 65, имеет относительно высокое качество обработки. В предпочтительном варианте продольные участки открытых концов 45 и 65 элементов 40 и 60 корпуса соответственно установлены с возможностью скольжения телескопически относительно друг друга так, что углубления 46 и 66 элементов 40 и 60 корпуса соответственно вместе образуют закрытое пространство 67 внутри корпуса 30. Как показано, устройство 62 для легкого присоединения амортизирующего устройства 20 к транспортному средству 10 (фиг.1) функционально присоединено к закрытому концу 63 элемента 60 корпуса.
[0037] Кроме того, на открытом конце 45 элемент 40 корпуса предпочтительно имеет ограничитель 47 для предотвращения случайного аксиального отсоединения элементов 40 и 60 корпуса друг от друга во время работы амортизирующего устройства 20. В варианте, показанном с помощью примера на фиг.7, ограничитель 47 предпочтительно имеет форму кольца 48, которое тянется радиально внутрь по направлению к внешней поверхности элемента 60 корпуса и с помощью набора подходящих крепежных деталей 49 установлено на открытом конце 45 элемента 40 корпуса с возможностью последующего удаления. Кольцо 48 имеет кольцевой выступ 50, который действует как часть ограничителя, ограничивающего аксиальные относительные перемещения элементов 40 и 60 корпуса, которые могут привести к их случайному отсоединению друг от друга. Предпочтительно внутренний диаметр 51 кольца 48 только чуть больше диаметра внешней поверхности 66′ открытого конца 65 элемента 60 корпуса. Предпочтительно на кольцо 48 опирается эластомерное кольцо 52, которое действует как уплотнитель скользящего контакта вдоль внешней поверхности 66′ открытого конца 65 элемента 60 корпуса, телескопически вставленного внутрь открытого конца 45 элемента 40 корпуса.
[0038] Кроме того, каждое амортизирующее устройство 20 предпочтительно содержит узел 54 для направления и выравнивания тех аксиальных продольных участков элементов 40 и 60 корпуса, которые установлены в целом телескопически относительно друг друга. Как показано на фиг.7, одна часть узла 54 включает кольцевую втулку 56, опирающуюся на кольцо 48 так, что втулка 56 скользит вдоль того участка внешней поверхности 66′ элемента 60 корпуса, который установлен телескопически со скольжением относительно элемента 40 корпуса.
[0039] Как показано на фиг.6 и 7, на открытом конце 65 элемента 60 корпуса предусмотрен кольцевой толкатель 68. Достаточно сказать, что толкатель 68 движется вместе с элементом 60 корпуса при его аксиальных перемещениях. В предпочтительном варианте толкатель 68 закреплен с возможностью последующего удаления на открытом конце 65 элемента 60 корпуса с помощью набора подходящих крепежных деталей 69. Как показано на фиг.7, часть толкателя 68 простирается радиально наружу за пределы внешнего диаметра открытого конца 65 элемента 60 корпуса и образует кольцевой выступ 70, который действует как другая часть ограничителя, ограничивающего аксиальные относительные перемещения элементов 40 и 60 корпуса, которые могут привести к их отсоединению друг от друга. В показанном варианте, толкатель 68 имеет внешний диаметр 71, который только чуть меньше внутреннего диаметра открытого конца 45 элемента 40 корпуса. Предпочтительно между кольцевым выступом 50 на кольце 48 и кольцевым выступом 70 на толкателе 68 установлена кольцевая эластомерная шайба или прокладка 72 с целью исключения возможности их соударений.
[0040] Как далее показано на фиг.7, другая часть узла 54 включает кольцевую втулку 76, опирающуюся на толкатель 68 и движущуюся вместе с ним. Во время работы амортизирующего устройства 20 кольцевая втулка 76 на элементе 40 корпуса функционально связана с находящейся на некотором расстоянии вдоль оси кольцевой втулкой 56 на кольце 48, направляя и выравнивая элементы 40 и 60 корпуса относительно друг друга и относительно центральной оси 32 корпуса 30.
[0041] Кроме того, каждое амортизирующее устройство 20 содержит двухступенчатый пружинный блок 80, расположенный аксиально внутри закрытого пространства 67 корпуса 30 амортизирующего устройства. Двухступенчатый пружинный блок 80 содержит первый удлиненный вдоль оси эластомерный пружинный блок 82 и второй удлиненный вдоль оси эластомерный пружинный блок 92, которые установлены в рабочем сочетании последовательно друг за другом. Такой пружинный блок 80 позволяет системе подвески транспортного средства работать: 1) в ненагруженном состоянии; или 2) в нагруженном состоянии.
[0042] Как показано на фиг.6, удлиненный вдоль оси эластомерный пружинный блок 92 по существу расположен внутри элемента 60 корпуса для поглощения, рассеяния и возвращения первого заданного уровня энергии, передаваемой или прикладываемой к амортизирующему устройству 20 при сжатии концов 34 и 36 корпуса 30 вдоль оси по направлению друг к другу в заданных пределах аксиального перемещения. После того, как устройство 20 собрано и установлено в рабочем сочетании с транспортным средством 10 (фиг.1), один конец пружинного блока 92 упирается в закрытый конец 63 элемента 60 корпуса. Второй конец пружинного блока 92 упирается в опору пружины или промежуточную пластину 84, которая предпочтительно может перемещаться внутри закрытого пространства 67 корпуса 30 между противоположными концами пружинных блоков 82 и 92. Точнее, опора 84 пружины расположена между закрытым концом 43 элемента 40 корпуса и толкателем 68.
[0043] В ненагруженном состоянии, в варианте, показанном на фиг.6 и 7, в соответствии с конструкцией и принципом действия пружинного блока 92, опора пружины или промежуточная пластина 84 расположена на некотором расстоянии вдоль оси от толкателя 68, установленного на элементе 60 корпуса. То есть во время одной из стадий работы устройства 20 между толкателем 68, установленным на элемент 60 корпуса, и опорой пружины или промежуточной пластиной 84 имеется заданное осевое расстояние или промежуток PD. Такая конструкция делает возможной работу эластомерного пружинного блока 92 пружинного блока 80 при эксплуатации транспортного средства 10 (фиг.1) в ненагруженном состоянии и предохраняет пружинный блок 92 от повреждения при эксплуатации транспортного средства в нагруженном состоянии.
[0044] Другой пружинный блок 82 двухступенчатого пружинного блока 80 расположен вдоль оси внутри элемента 40 корпуса и установлен последовательно с первым пружинным блоком 92 для поглощения, рассеяния и возвращения второго заданного уровня энергии, отличного от первого заданного уровня энергии, передаваемой или прикладываемой к амортизирующему устройству 20 при сжатии концов 34 и 36 корпуса 30 вдоль оси по направлению друг к другу. В частности, пружинный блок 82 работает при превышении первого заданного уровня энергии, передаваемой амортизирующему устройству 20, то есть когда транспортное средство 10 находится в нагруженном состоянии. Как показано на фиг.6, после того, как устройство 20 собрано и установлено в рабочем сочетании с транспортным средством 10 (фиг.1), один конец пружинного блока 82 упирается в закрытый конец 43 элемента 40 корпуса. Второй конец пружинного блока 82 упирается в опору 84 пружины.
[0045] Каждый пружинный блок 82, 92 имеет многослойную конструкцию, содержащую ряд уложенных друг на друга в продольном направлении эластомерных пружинящих подушек, в целом обозначенных 94. Как показано на фиг.8, каждая пружинящая подушка 94 содержит эластомерный элемент 95, заключенный между двумя металлическими пластинами 96, 96′. Каждая пластина 96, 96′ функционально прикреплена к противоположным концам или нагружаемым поверхностям 97, 97′ эластомерного элемента 95. Для механического соединения эластомерного элемента 95 с каждой пластиной 96, 96′ могут быть использованы любые подходящие средства. В показанном варианте, каждый эластомерный элемент 95 имеет кольцеобразную или тороидальную форму, что минимизирует площадь поперечного сечения каждой пружинящей подушки. Предпочтительно подушки 94 изготовлены с помощью способа и методики, описанной в патенте США №5,351,844 на имя R.A. Carlstedt, применимые части которого включены в настоящее описание посредством ссылки. Достаточно сказать, что эластомерный элемент 95 предпочтительно изготовлен из сополиэфирного эластомера, например, такого, который производится и продается компанией DuPont под торговой маркой "HYTREL", или его известного в технике аналога, при этом отношение пластической деформации к упругой деформации полученной пружины больше чем 1,5 к 1. В предпочтительном варианте дюрометрическая твердость элемента 95 каждой пружинящей подушки 94 составляет около 55 по шкале Д.
[0046] Хотя пружинные блоки 82 и 92 в целом в равной степени сжимаются во время работы амортизирующего устройства 20, пружинящие подушки 94, входящие в состав пружинного блока 92, предназначены для работы при нагрузках, которые обычно действуют или возникают, когда транспортное средство 10 (фиг.1) находится в ненагруженном состоянии. То есть пружинящие подушки 94, входящие в состав пружинного блока 92, имеют более низкий коэффициент сжатия, чем пружинящие подушки 94, входящие в состав пружинного блока 82. В варианте, показанном на фиг.6, пружинящие подушки 94, входящие в состав пружинного блока 92, имеют более узкую и в продольном направлении более толстую форму поперечного сечения, чем пружинящие подушки 94, входящие в состав пружинного блока 82, что приводит к различиям в коэффициентах сжатия двух пружинных блоков. По существу, пружинящие подушки 94, входящие в состав пружинного блока 92, предназначены для работы при нагрузках, которые обычно действуют или возникают, когда транспортное средство 10 (фиг.1) находится в ненагруженном состоянии, тогда как пружинящие подушки 94, входящие в состав пружинного блока 82, предназначены для работы при нагрузках, которые обычно действуют или возникают, когда транспортное средство 10 (фиг.1) находится в нагруженном состоянии.
[0047] Кроме того, амортизирующее устройство 20, показанное в качестве примера на фиг.6, предпочтительно содержит удлиненный вдоль оси направляющий узел 100. Направляющий узел 100 имеет длину, по существу равную совокупной осевой длине первого и второго пружинных блоков 82 и 92 соответственно и контролирует их сжатие. То есть направляющий узел 100 препятствует "волнообразным" и другим нежелательным движениям первого и второго пружинных блоков, 82 и 92 соответственно во время сжатия двухступенчатого пружинного блока 80. Кроме того, в предпочтительном варианте во время работы амортизирующего устройства 20, рабочая длина направляющего узла 100 автоматически подстраивается под рабочую длину корпуса 30.
[0048] Направляющий узел 100 расположен аксиально и в целом проходит через центры пружинных блоков 82 и 92 и опоры пружины или промежуточной пластины 84. В связи с этим, как показано на фиг.9, эластомерный элемент 95 каждой пружинящей подушки 94, входящей в состав пружинных блоков 82 и 92 (фиг.6), имеет в целом расположенный в центре канал или отверстие 98, через которое в осевом направлении проходит продольный участок направляющего узла 100. Канал или отверстие 98 в эластомерном элементе 95 каждой пружинящей подушки 94 имеет такой размер относительно внешнего диаметра этого проходящего через отверстие участка направляющего узла 100, который учитывает деформацию эластомерного материала, подвергнутого сжатию, благодаря чему исключается "обдирание" или другое вредное контактирование с внешним диаметром направляющего узла 100. Кроме того, как показано на фиг.9, пластины 96, 96′ каждой пружинящей подушки 94, входящей в состав пружинных блоков 82 и 92, имеют в целом расположенное в центре отверстие 98′, через которое направляющий узел 100 может свободно проходить в осевом направлении. Кроме того, как показано на фиг.6 и 7, опора пружины или промежуточная пластина 84 также имеет в целом расположенное в центре отверстие 99, через которое направляющий узел 100 может свободно проходить в осевом направлении.
[0049] В варианте, показанном на фиг.6, направляющий узел 100 содержит две удлиненные вдоль оси направляющие 110 и 120, которые установлены, по меньшей мере частично, телескопически относительно друг друга и в целом имеют общую ось, совпадающую с осью 32 корпуса 30. В показанном варианте, направляющая 110 тянется от закрытого конца 63 элемента 60 корпуса через опору пружины или промежуточную пластину 84 по направлению к закрытому концу 43 элемента 40 корпуса.
[0050] Как показано на фиг.6, направляющая 120 узла 100 тянется в продольном направлении от закрытого конца 43 элемента 40 корпуса к закрытому концу 63 элемента 60 корпуса на более короткое расстояние вдоль оси, чем протяженность вдоль оси направляющей 110. Как показано на фиг.10, продольные участки направляющих 110 и 120 установлены телескопически относительно друг друга. В варианте, показанном в качестве примера на фиг.10, по меньшей мере конец 122 направляющей 120 имеет вытянутую и в целом цилиндрическую трубчатую форму с внутренним диаметром, который соответствует заданному внешнему диаметру крышки 114, установленной на периферическом конце направляющей 110, в результате чего, между концами 112 и 122 направляющих 110 и 120 соответственно образуется скользящее соединение. Благодаря такой конструкции, направляющие 110 и 120 узла 100 поддерживают выравнивание эластомерных пружинящих подушек 94 пружинных блоков 82 и 92 относительно друг друга и относительно оси 32, допуская, в то же время, сокращение осевой рабочей длины направляющего узла 100 во время работы амортизирующего устройства 20. Следует однако учесть, что показанная конструкция направляющего узла 100 может быть легко изменена, не выходя за пределы сущности и объема настоящего изобретения.
[0051] В варианте, показанном в качестве примера на фиг.10, устройство 118 позволяет создать конструкцию пружинного блока 80, противоположные концы которого взаимосвязаны, и дает возможность прикладывать предварительную нагрузку к пружинному блоку 80. В одном из вариантов, устройство 118 содержит крышку 114, закрепленную с помощью резьбового соединения на конце 112 направляющей 110 так, что вращение крышки 114, как и подходящего инструмента (не показан), относительно направляющей 110 приводит к смещению в продольном направлении крышки 114 относительно направляющей 110. Кроме того, устройство 118 предпочтительно содержит регулировочный элемент 124, установленный с помощью резьбового соединения на конце 122 направляющей 120. Элемент 124 предпочтительно содержит втулку 125. Вставленная в элемент 124 втулка 125 позволяет продольному участку направляющей 110 проходить сквозь нее. Когда устройство 118 собрано, внутренние концы крышки 114 и элемента 124 расположены последовательно близко друг к другу. Предпочтительно соседние концы крышки 114 и элемента 124 разделяет упругая прокладка или элемент 126. Кроме того, когда устройство 118 собрано, противоположные концы пружинного блока 80 связаны, а возможность смещать в продольном направлении крышку 114 относительно направляющей 110 и элемент 124 относительно направляющей 120 позволяет, при желании, прикладывать предварительную нагрузку к пружинному блоку 80.
[0052] Предпочтительно амортизирующее устройство 20 по настоящему изобретению дополнительно позволяет контролировать полезный груз, перевозимый транспортным средством 10 (фиг.1), благодаря чему уменьшается перегрузка транспортного средства, и в то же время отслеживаются условия работы транспортного средства, такие как неровные дороги и так далее. В этих целях, амортизирующее устройство 20 предпочтительно дополнительно содержит устройство 140 (фиг.6) для контроля сжимающих нагрузок, приложенных к амортизирующему устройству 20 во время эксплуатации внедорожного транспортного средства 10 большой грузоподъемности (фиг.1).
[0053] В варианте, показанном на фиг.6, устройство 140 контроля содержит головку 142 поршня, установленную со скольжением близко к закрытому концу 43 элемента 40 корпуса. То есть между головкой 142 поршня и закрытым концом 43 элемента 40 корпуса образуется камера 144 сжатия с относительно небольшим объемом.
[0054] После того, как амортизирующее устройство 20 установлено в рабочем сочетании с транспортным средством 10 (фиг.1), камеру 144 наполняют подходящей жидкостью, такой как масло или подобной. В варианте, показанном на фиг.6, устройство 140 контроля является закрытой системой и содержит подходящее кольцевое уплотнение 146, опирающееся на головку 142 поршня, чтобы предотвратить просачивание жидкости из камеры 144 мимо головки 142 поршня к пружинным блокам 82 и 92 при прикладывании сжимающей нагрузки к амортизирующему устройству 20. Так как камера 144 имеет относительно небольшой объем, обеспечивающий достижение требуемого результата, уплотнение 146 будет перемещаться только на небольшое расстояние, благодаря чему увеличивается срок эксплуатации уплотнения 146 с одновременным уменьшением эксплуатационных расходов.
[0055] В предпочтительном варианте головка 142 поршня имеет углубление или гнездо 148, расположенное концентрически относительно центральной оси 32 корпуса 30. Такое углубление или гнездо 148 имеет форму, позволяющую помещать в него и фиксировать пластину 96′ соседней пружинящей подушки 94, что дополнительно повышает устойчивость пружинного блока 82 во время работы амортизирующего устройства 20.
[0056] В варианте, показанном на фиг.6, направляющая 120 узла 100 закреплена на головке 142 поршня устройства 140, выступает из нее и движется вместе с ней. То есть конец направляющей 120, опирающейся на головку 142 поршня, закрыт головкой 142 поршня, что препятствует прохождению жидкости из камеры 144 внутрь направляющей 120.
[0057] Предпочтительно и как показано на фиг.4 и 6, корпус 30 имеет канал 153, чтобы направлять находящуюся под давлением жидкость между камерой 144 и устройством 154 во время работы амортизирующего устройства 20. Устройство 154 содержит стандартное устройство 156, способное генерировать и выдавать сигнал, показывающий полезную нагрузку, приложенную к амортизирующему устройству 20, в результате давления, измеряемого устройством 154. В предпочтительном варианте устройство 156 является датчиком давления.
[0058] Альтернативный вариант устройства контроля сжимающих нагрузок, приложенных к амортизирующему устройству 20 во время эксплуатации внедорожного транспортного средства 10 большой грузоподъемности (фиг.1), показан на фиг.11. Данный альтернативный вариант устройства контроля сжимающих нагрузок, приложенных к амортизирующему устройству 20 во время эксплуатации внедорожного транспортного средства 10 большой грузоподъемности (фиг.1), в целом обозначен номером 240.
[0059] В устройстве 240 контроля, показанном на фиг.11, головка 142 поршня устройства 140 контроля удалена из корпуса 30 и заменена на "блинчатый" датчик 242 нагрузки, установленный в рабочем сочетании с модулем 244 предварительного формирования сигнала, такого типа, который производит и продает компания Stress-Tek, Inc. в г. Кент штата Вашингтон. Конечно, также могут использоваться другие типы датчиков нагрузки и модулей предварительного формирования сигнала, не выходя за пределы истинной сущности и объема настоящего изобретения. В варианте, показанном в качестве примера на фиг.11, "блинчатый" датчик 242 нагрузки расположен внутри закрытого пространства 67 корпуса 30, предпочтительно рядом с закрытым концом 43 элемента 40 корпуса. Как и головка 142 поршня устройства 140 контроля (фиг.6), датчик 242 нагрузки функционально соединен с концом направляющей 120 устройства 100. Во время работы устройства 240 контроля, нагрузки, приложенные к датчику 242, измеряются и преобразуются в электрический сигнал модулем 244, благодаря чему, во время эксплуатации транспортного средства 10 (фиг.1), можно контролировать полезную нагрузку, приложенную к амортизирующему устройству 20.
[0060] На фиг.12 схематически показаны рабочие характеристики двухступенчатого амортизирующего устройства 20, установленного на транспортное средство 10 (фиг.1). Горизонтальная линия 160 на графике, изображенном на фиг.12, показывает нагрузку, приложенную к амортизирующему устройству 20, когда транспортное средство 10 не нагружено. Горизонтальная линия 170 на графике, изображенном на фиг.12, показывает нагрузку, приложенную к амортизирующему устройству 20, когда транспортное средство 10 нагружено. Пока транспортное средство 10 (фиг.1) не нагружено, для поглощения, рассеяния и возвращения энергии, передаваемой амортизирующему устройству 20, действует пружинный блок 92. После того, как транспортное средство 10 нагружено, для поглощения, рассеяния и возвращения энергии во время работы амортизирующего устройства 20 действует пружинный блок 82. То есть если сравнивать с участком графика, показывающим рабочие характеристики пружинного блока 82, "более мягкий" пружинный блок 92 имеет значительно больший ход подвески между состояниями, когда транспортное средство 10 не нагружено и когда транспортное средство нагружено. В связи с этим, для двухступенчатой системы подвески типа, описанного выше, рабочие характеристики подвески амортизирующего устройства 20 могут быть оптимизированы для конкретного применения посредством изменения соотношения рабочих характеристик ненагруженного и нагруженного пружинного блока.
[0061] На фиг.6 устройство 20 показано в растянутом или ненагруженном состоянии. Когда к амортизирующему устройству 20 прикладывают силу и концы 34, 36 корпуса 30 сжимаются вдоль оси по направлению друг к другу, для поглощения, рассеяния и возвращения энергии, передаваемой амортизирующему устройству 20, действует пружинный блок 92. Пружинный блок 92 служит для поглощения, рассеяния и возвращения первого уровня энергии, действующей на амортизирующее устройство 20, в то время, как концы 34 и 36 корпуса 30 сжимаются и растягиваются во время работы устройства 20. Кроме того, так как во время работы концы амортизирующего устройства 20 сжимаются по направлению друг к другу, пружинный блок 92 давит на промежуточную пластину 84, передавая таким образом энергию пружинному блоку 82 и, в конечном итоге, устройству любого вида для контроля сжимающих нагрузок, приложенных к амортизирующему устройству 20 во время эксплуатации транспортного средства 10 (фиг.1). Устройство контроля, любого вида, предпочтительно выдает электрический сигнал, показывающий нагрузки, приложенные к амортизирующему устройству 20 во время эксплуатации транспортного средства 10 (фиг.1).
[0062] В то время как противоположные концы 34, 36 корпуса 30 сжимаются и растягиваются относительно друг друга, толкатель 68, закрепленный на элементе 60 корпуса, скользит вдоль оси и движется внутри открытого конца внешнего элемента 40 корпуса по направлению к промежуточной пластине или гнезду пружины 84 и от него. Как указано выше и как показано на фиг.6, при ненагруженном состоянии транспортного средства 10 толкатель 68, закрепленный на элементе 60 корпуса, расположен на заданном осевом расстоянии PD от переходной пластины 84 в результате упругой деформации пружинного блока 92.
[0063] Когда нагрузки, действующие на амортизирующее устройство 20, превышают первый заданный уровень, то есть когда транспортное средство 10 (фиг.1) несет полезную нагрузку, концы 34 и 36 корпуса 30 сжимаются по направлению друг к другу на величину, превышающую эксплуатационные или упругие характеристики пружинного блока 92. В этом случае, толкатель 68 на элементе 60 корпуса скользит внутри открытого конца 45 элемента 40 корпуса и вступает в контакт с промежуточной пластиной или гнездом пружины 84. После этого, упругость пружинного блока 82 оказывает сопротивление сжатию концов 34 и 36 корпуса 30 по направлению друг к другу под действием второго заданного уровня энергии, который отличается от первого уровня энергии пружинного блока 92 и предпочтительно значительно больше него.
[0064] Предпочтительно во время работы амортизирующего устройства 20, устройства, любого вида, для контроля и выдачи электрических сигналов, показывающих нагрузки, действующие на амортизирующее устройство, продолжают работать. Кроме того, во время работы амортизирующего устройства 20 направляющий узел 100 поддерживает правильное расположение эластомерных подушек, входящих в состав пружинных блоков 82 и 92, относительно продольной оси с целью оптимизации рабочих характеристик двухступенчатого пружинного блока 80. Способность направляющего узла 100 автоматически подстраиваться под рабочую длину корпуса 30 амортизирующего устройства во время работы устройства 20 дополнительно помогает работе двухступенчатого пружинного блока 80.
[0065] В связи с вышесказанным, следует отметить, что могут быть сделаны многочисленные модификации и изменения, не выходящие за пределы истинной сущности и оригинальной концепции настоящего изобретения. Кроме того, следует понимать, что целью настоящего описания является изложение иллюстративных примеров, которые не предназначены для ограничения изобретения конкретными показанными вариантами. Наоборот, настоящее описание включает в себя посредством приложенной формулы изобретения все такие модификации и изменения, которые находятся в пределах сущности и объема формулы изобретения.