ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области автомобилестроения и может найти применение в подвесках транспортных средств.
Известны упругие элементы подвесок колесных машин в виде рессор, пружин, торсионов [1], выполненных из жестких конструкционных материалов (например, из металла).
Недостатком данных элементов является необходимость наличия в подвеске демпфирующего устройства для обеспечения плавности хода машины, а также буферов для ограничения ходов сжатия и отбоя.
Известны пневматические резинокордные упругие элементы [1]. Мягкие замкнутые резинокордные оболочки не требуют наличия буферов, однако, требуют для обеспечения гашения возникающих от воздействия дороги колебаний введения в подвеску демпфирующего устройства.
Известна пневматическая подвеска с резинокордной оболочкой [2] и регулируемыми демпфирующими свойствами, не требующая амортизатора. Недостатком подвески является сложность конструкции, снижающая надежность ее работы.
Известны модули подвесок автомобилей, включающие верхнюю и нижнюю опору, пружинный упругий элемент и располагаемое внутри пружины демпфирующее устройство в виде гидравлического или пневмогидравлического амортизатора [1].
Недостатками модулей подвесок с гидравлическими и пневмогидравлическими амортизаторами являются высокая материалоемкость, необходимость защиты от пробоя, возможность подтекания гидравлической жидкости при износе деталей амортизатора, а также "аэрация", когда при интенсивной работе воздух, присутствующий в амортизаторе, начинает смешиваться с маслом, образуя пену, ухудшая демпфирующие свойства.
Целью полезной модели является повышение безопасности дорожного движения путем снижения вибронагруженности автомобиля.
Для достижения цели решается задача - создание модуля подвески транспортного средства, обеспечивающего снижение материалоемкости путем замены рабочего тела демпфирующего устройства с гидравлической жидкости на воздух, а его металлических элементов - на резинокордную оболочку.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на:
- на фиг.1 представлен вид устройства сбоку;
- на фиг.2 - вид сверху;
- на фиг.3 - работа устройства при сжатии;
- на фиг.4 - работа устройства при отбое.
Пневмомеханический модуль включает резинокордную мягкую цилиндрическую оболочку 1, одноосное натяжение которой обеспечивается разгружающими кольцами, выполненными из жесткого конструкционного материала и придающими оболочке 1 гофрированный вид. Торцы оболочки 1 замкнуты опорами 2 и 3, выполненными в форме стаканов, на наружные стенки которых нанесены кольцевые проточки для герметичного сопряжения с внутренней поверхностью торцов резинокордной оболочки 1.
Замыкание торцов оболочки 1 и стенок стаканов 2 и 3 осуществляется замковыми кольцами, выполненными в виде хомутов (обручей) Г-образного сечения. Полки колец имеют отверстия, расположенные по окружности кольца для крепления к опорам 2 и 3 винтами. Разъемы замковых колец имеют торцы, загнутые под углом 90 градусов, в которых выполнены отверстия (на чертеже не показаны) для замыкания с помощью, например, соединения «болт-гайка». Наружные поверхности днищ стаканов верхней и нижней опор имеют возможность жесткого крепления: опоры 2 - к раме, опоры 3 - к мосту транспортного средства.
В образованную оболочкой 1 и опорами 2 и 3 замкнутую полость соосно помещен упругий элемент в виде винтовой цилиндрической пружины 4 круглого сечения. Верхний виток пружины 4 жестко соединен с внутренней поверхностью днища опоры, а нижний виток - с внутренней поверхностью днища стакана опоры 3 (детали сопряжения на чертеже не показаны).
В днище опоры 2 выполнено круглое центральное отверстие для размещения выпускного воздушного клапана 5. Верхняя часть отверстия, имеющая максимальный диаметр, служит для размещения выпускного воздушного клапана 5. Нижняя часть отверстия, имеющая средний диаметр, предназначена для размещения клапанной винтовой цилиндрической пружины 6 круглого сечения, причем диаметр пружины 6 больше, чем диаметр средней части отверстия. Седло клапана размещено в опоре 2 с зазором в средней части отверстия для его свободного возвратно-поступательного перемещения.
В нижней части ножки выпускного воздушного клапана 5 выполнена кольцевая канавка для стопорного кольца, которое фиксирует положение надетой на ножку клапана опорной шайбы 7, пружины 6. Наружный диаметр шайбы 7 больше диаметра средней части отверстия в опоре 2. При отсутствии хода в подвеске транспортного средства пружина 6 плотно прижимает нижнюю поверхность головки выпускного воздушного клапана 5 к его седлу. Плотность соединения дополнительно обеспечивается уплотнительной прокладкой из эластичного материала, расположенной в кольцевой канавке седла выпускного воздушного клапана 5.
В канавке седла выпускного воздушного клапана 5 и, соответственно, в уплотнительной прокладке по окружности выполнены отверстия 8, соосно каждому из них выполнены демпферные впускные отверстия 9 меньшего диаметра в головке выпускного воздушного клапана 5.
Работа пневмомеханического модуля подвески транспортного средства осуществляется следующим образом.
При наезде колеса транспортного средства на препятствие в модуле происходит ход сжатия (фиг.3). Преодолевая усилие пружины 4, опоры 2 и 3 перемещаются навстречу друг другу. Объем внутренней полости резинокордной оболочки 1 уменьшается, давление в ней увеличивается. При незначительном ходе сжатия, когда вызванного им избыточного давления воздуха в оболочке 1 недостаточно для сжатия пружины 6 выпускного воздушного клапана 5 (клапан остается в своем седле), воздух выходит в атмосферу через отверстия 8 седла и через отверстия 9 головки выпускного воздушного клапана 5. При ходе сжатия, когда величины давления воздуха в полости оболочки 1, передаваемого на внутреннюю поверхность выпускного воздушного клапана 5, достаточно для сжатия клапанной пружины 6 (фиг.3), она сжимается, выпускной воздушный клапан 5 приподнимается, и воздух поступает из полости оболочки 1 в атмосферу дополнительно (к отверстиям 8 и 9) через зазор между ножкой выпускного воздушного клапана 5 и стенками отверстия, соединяющего стакан клапанной пружины 6 и седло выпускного воздушного клапана 5, а также через кольцевой зазор, образовавшийся между головкой отжатого выпускного воздушного клапана 5 и седлом опоры 3. Максимальный ход выпускного воздушного клапана 5 и величина кольцевого зазора ограничены положением опорной шайбы 7 на ножке выпускного воздушного клапана 5.
При высокой скорости сжатия (удар колеса транспортного средства о препятствие), когда воздух не успевает выйти из полости модуля через отверстия 8 и 9 и кольцевой зазор, под воздействием избыточного давления воздуха резинокордный материал оболочки 1 растягивается в пределах своего модуля деформации и предлагаемое устройство работает как подпружиненная пневматическая рессора повышенной жесткости. При этом защита от пробоя подвески обеспечивается прочностью материала оболочки 1 и разгружающих колец, обеспечивающих одноосное напряжение материала.
При ходе отбоя, например, при отрыве колеса от поверхности дороги (фиг.4), осевая нагрузка на модуль уменьшается, пружина 4 разжимается, отталкивает опоры 2 и 3 друг от друга, увеличивая объем полости оболочки 1 и создавая в ней разряжение. Под действием разряжения выпускной воздушный клапан 5 садится в седло, закрывает поступление воздуха через кольцевой зазор, заставляя его поступать в полость оболочки 1 только через демпфирующие отверстия 9 выпускного воздушного клапана 5, работая как сильфон и гася вынужденные колебания подрессоренной массы транспортного средства.
Предлагаемый модуль подвески не требует гидравлической жидкости, экологически безопасен, а демпфирующие свойства в нем не ухудшаются при любом режиме работы. Одноосное напряжение материала резинокордной оболочки, обеспечиваемое разгружающими кольцами, позволяет использовать в конструкции мягких оболочек прочные материалы невысокой материалоемкости, а подвеска транспортного средства с таким модулем не требует буферов.
Использованные источники
1. Проектирование полноприводных колесных машин: В 2 т. Т.2. Учеб. Для вузов / Б.А.Афанасьев, Б.Н.Белоусов, Л.Ф.Жеглов, и др.; Под общ. Ред. А.А.Полунгяна. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. - 640 с.
2. Патент на изобретение РФ №23440468, опубл. 2008 г.