ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА

Область техники - Областью применения полезной модели является машиностроение, а именно, в качестве устройства для гашения колебаний (демпфирования) и поглощения толчков и ударов, действующих на корпус (раму) при движении автомобиля.
Уровень техники - В качестве аналога предлагаемой автором полезной модели можно указать изобретение Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" запатентованного по заявке №2008119892/11 от 19.05.2008 г. Указанный аналог имеет ряд недостатков, которые делают его непрактичным. Первый недостаток заключается в том, что упругий элемент с эластичной стенкой (на чертеже аналога указан под №1) подвержен большому напряжению - изгибу под большим углом, что приведет к его быстрому износу. Вторым недостатком аналога является то, что рабочая камера упругого элемента №4 имеет сообщение с атмосферой, откуда вместе с воздухом в упругий элемент будет поступать вода, содержащаяся в атмосферном воздухе. В результате этого будет образовываться конденсат в рабочей камере и, при понижении температуры ниже нуля, будет происходить примерзание поршня к стенкам рабочей камеры. И третьим недостатком аналога является то, что уплотнитель (авторами аналога этот важный элемент даже не пронумерован) между штоком №6 и упругим элементом №4 не сможет обеспечить должной герметизации, в результате чего необходимо будет постоянно поддерживать давление в устройстве. А в случае длительной стоянки автомобиля, необходимо будет полностью восстанавливать давление во всем устройстве. Соответственно, необходимо будет производить забор воздуха из атмосферы, который необходимо очищать и осушать, в противном случае образование конденсата в рабочих полостях приведет к ухудшению рабочих свойств устройства.
Предлагаемая автором пневмоподвеска не имеет всех указанных выше недостатков потому, что вся система, состоящая из амортизатора, насоса и емкости для сжатого воздуха замкнута трубопроводами так, что является герметичной, при этом воздух (или газ) закачивается единожды и всегда используется для изменения параметров жесткости амортизатора. Герметичность системы обеспечивается тем, что места соединений всех деталей, которые находятся под давлением, соединены жестко и в местах соединений неподвижны относительно друг друга. А сообщающаяся с атмосферой полость амортизатора не является рабочей и не несет никакой нагрузки, соответственно не греется в ходе эксплуатации и не способствует образованию конденсата. Даже при попадании воды в эту полость и понижении атмосферной температуры ниже нуля не будет происходить примерзания движущихся элементов к стенкам, так как они не соприкасаются между собой. Отличительной особенностью предлагаемого автором пневмобалона является то, что он состоит из большого количества эластичных стенок, которые при сдавливании пневмобалона двигаются по направляющему штоку поршня и равномерно складываются друг на друга без изгибов и трения, тем самым снижая напряжение на стенки.
Раскрытие полезной модели - Пневмоподвеска, состоящая из соединенных трубопроводом компрессора, емкости для сжатого воздуха и амортизатора отличается тем, что пневмобалон амортизатора состоит из резиновых шайб, скрепленных с помощью клеющего раствора по внутреннему контуру в пазах стальных колец и по внешнему контуру так, что внутренний контур одной резиновой шайбы соединяется с внутренним контуром другой шайбы, а внешний контур - с внешним контуром третьей шайбы. Такая форма пневмобалона позволяет снизить нагрузку на эластичный элемент и увеличить рабочий ход амортизатора, при этом все подвижные части амортизатора соединены между собой герметично, обеспечивая герметичность всей системы и многократность использования в рабочем процессе единожды закачанного объема воздуха, а давление в рабочей полости для гашения колебаний (демпфирования) и в рабочей полости поглощения толчков и ударов всегда уравновешивается.
Краткое описание чертежей - На прилагаемом чертеже показан амортизатор в разрезе сверху-вниз вдоль центральной оси, находящийся в максимально отжатом положении (поршень-компенсатор упирается в ограничитель внутри нижней половины корпуса), насос, емкость для сжатого воздуха, три вентиля, клапан, датчик контроля давления и трубопровод, где;
1. Датчик контроля давления.
2. Основной реверсивный вентиль.
3. Верхняя половина корпуса.
4. Клапан.
5. Стальные кольца пневмобалона-амортизатора.
6. Пневмобалон-амортизатор со стальными кольцами.
7. Насос.
8. Поршень-компенсатор.
9. Противогрязевой сальник.
10. Нижняя половина корпуса с ограничителем хода поршня.
11. Емкость для сжатого воздуха.
12. Крышка на нижнюю половину корпуса.
13. Трубопровод для закачки воздуха в пневмобалон-амортизатор.
14. Трубопровод для выкачки воздуха из пневмобалона-амортизатора.
15. Отверстие.
16. Реверсивный вентиль на закачку воздуха.
17. Реверсивный вентиль на выкачку воздуха.
Осуществление полезной модели - В предлагаемом амортизаторе основную функцию поглощения толчков и ударов выполняет пневмобалон-амортизатор 6 с накачанным в него воздухом, где кольца 5 (кроме верхнего и нижнего), двигаясь вдоль штока поршня-компенсатора 8, исключают возможность трения резинового пневмобалона-амортизатора 6 с окружающими деталями и резиновых частей пневмобалона-амортизатора 6 между собой. При сжатии пневмобалона-амортизатора 6 его резиновые части равномерно накладываются друг на друга, чем обеспечивается отсутствие трения между ними и максимально возможное сжатие пневмобалона 6, то есть увеличение рабочего хода. Второстепенная функция гашения колебаний производится за счет изменяющегося пространства и давления между пневмобалоном 6 и внутренней поверхностью верхней половины корпуса 3, давление в котором уравновешивается с атмосферным давлением через отверстие 15.
Основную функцию гасителя колебаний выполняет поршень-компенсатор 8, при этом шток поршня-компенсатора 8 выполняет функцию направляющего для движения пневмобалона-амортизатора 6, нижней 3 и верхней 10 половин корпуса относительно друг друга. Также, поршень-компенсатор выполняет второстепенную функцию поглощения толчков и ударов. Насос 7, емкость 11, вентиля 2, 16, 17, трубопроводы 13, 14 и клапан 4 не представляют из себя ничего нового, поэтому автором описывается только их необходимые характеристики.
Амортизатор собирается следующим образом:
Все резьбовые соединения производятся при использовании специальных герметизирующих растворов. К верхней части нижней половины корпуса 10 привинчивается нижнее кольцо пневмобалона-амортизатора 6. В нижнюю половину корпуса 10 (без крышки 12) вставляется поршень-компенсатор 8. На нижнюю половину корпуса 10 (без крышки 12) одевается Противогрязевой сальник 9. Нижняя половина корпуса 10 (без крышки 12) с сальником 9, с пневмобалоном-амортизатором 6 и поршнем-компенсатором 8 вставляется в верхнюю половину корпуса 3. Поршень компенсатор 8 завинчивается в крышку верхней половины корпуса 3 прижимая к ней верхнее малое кольцо пневмобалона-амортизатора 6. На нижнюю половину корпуса 10 привинчивается съемная крышка 12. Далее подсоединяется манометр 1, трубопровод с прямой 13 и реверсивной 14 линиями транспортировки воздуха, три реверсивных вентиля 2, 16 17, клапан 4, насос 7 и емкость для сжатого воздуха 11. Каждый из трех вентилей 2, 16 и 17 имеет три рабочие позиции:
- 1 позиция - открыта прямая и закрыта реверсивная линия,
- 2 позиция - закрыта прямая и открыта реверсивная линия,
- 3 позиция - закрыты обе линии.
Объем емкости 11 равен объему амортизатора (ов). Объем амортизатора равен сумме объема пневмобалона 6 в максимально надутом состоянии и внутреннего объема нижней половины корпуса 10, которые сообщаются между собой через отверстие в нижнем кольце пневмобалона-амортизатора 6.
После установки всех составляющих, вентиля 2 и 16 устанавливаются в 1 позицию, а вентиль 17 - в третью. Включается насос 7, на образовавшееся отрицательное давление на входе в насос 7 срабатывает клапан 4, через который происходит поступление воздуха (или газа) в насос 7. После накачивания пневмобалона 6 и нижней половины корпуса 10 до среднего значения давления, насос 7 выключается, вентиль 2 устанавливается в 3 позицию, вентиль 16 устанавливается во 2 позицию, а вентиль 17 - остается в 3 позиции. Включается насос 7 и через сработавший клапан 4 насосом 7 производится всасывание воздуха (или газа) и закачка его в емкость 11. После накачивания воздуха в емкость 11 до давления, равного давлению в амортизаторе, насос 7 выключается. Вентиля 2, 16, 17 устанавливаются в третью позицию. В дальнейшем, изменение высоты подъема амортизатора производится только за счет воздуха из емкости 11, по показаниям датчика контроля давления 1, путем регулирования направления подачи воздуха вентилями. Вышеуказанный процесс легко автоматизируется. Под средним значением давления в амортизаторе понимается давление, необходимое для среднего увеличения клиренса автомобиля от минимально-максимально возможного. Пропускная способность отверстия в нижнем стальном кольце пневмобалона 6 должна обеспечивать уравновешивание давлений в нижней и верхней половинах корпуса при накачивании или скачивании воздуха насосом, и по максимуму уступать пропускной способности отверстия в поршне.
Учитывая, что стальные кольца 5 составляют единое целое с пневмобалоном-амортизатором, а все действия с привинчиванием и прижиманием деталей обеспечивают достаточную герметичность производимых соединений, все пространство выделенное синим цветом получается полностью герметичным от внешней среды, необходимый объем воздуха закачивается единожды и, для изменения характеристик амортизатора, перекачивается насосом 7 через реверсивные вентиля 2, 16, 17 и трубопроводы 13, 14 из емкости 11 в пневмобалон 6 и обратно.
Такое устройство позволяет многократно использовать единожды закачанный объем воздуха, а предварительно накачанное давление в емкости 11 позволяет ускорить процесс накачки воздуха в амортизатор и снизить нагрузку на насос 7. В таком случае отпадает необходимость в дополнительном оборудовании для постоянной осушки и очистки используемого воздуха, а емкость для сжатого воздуха 11 будет компактнее, меньше и легче аналогов. Изменение характеристик амортизатора будет производится довольно быстро, за счет изначально равных давлений в емкости 11 и амортизаторе, при этом нагрузка на насос 7 будет минимальна.