ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА

Предлагаемая пневматическая подвеска относится к инерционно-пневматическим устройствам для гашения колебаний и предназначена для применения преимущественно в подвесках транспортных средств, например в подвеске автомобилей.
Известна рессора пневматическая, 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 максимального хода сжатия, закрепленным на полом корпусе внутри гибкой оболочки, и внутренней опорой (а.с. РФ №87663, B60G 11/26, опубл. 20.10.2009 г.).
Недостатком данной рессоры является отсутствие встроенных 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 к предлагаемому техническому решению является пневматическая подвеска, содержащая резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку с клапанным устройством, выполненным в виде демпфирующего узла, саморегулируемого по амплитуде и направлению колебаний, в корпусе которого установлен цилиндр с поршнем, образующий с корпусом кольцевую полость, соединенную с полостью дополнительной емкости и с полостью резинокордной оболочки через радиальные перепускные отверстия, закрытые эластичными элементами, закрепленными на наружной поверхности корпуса, и соединенную с полостью цилиндра через радиальные каналы, выполненные в средней части цилиндра на расстоянии, равном высоте поршня, который соединен со штоком, выполненным в виде упругого стержня, закрепленного в крышке, и образует с цилиндром надпоршневую полость, сообщенную с полостью резинокордной оболочки, и подпоршневую полость, сообщенную с полостью дополнительной емкости (а.с. РФ №2340468, B60G 11/26, F16F 5/00, опубл. 10.12.2008 г.).
Недостатком данной подвески являются слабые демпфирующие свойства, недостаточные для эффективного гашения резонансных колебаний кузова и колес, что приводит к ухудшению плавности хода и ограничению скоростей движения транспортного средства, особенно по разбитым дорогам.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции пневматической подвески - с инерционным устройством, снижающим скорость относительных колебаний подрессоренной массы при движении транспортного средства с высокими скоростями, а следовательно, уменьшения скорости перетекания воздуха между полостями и снижению жесткости, что позволит повысить качество работы подвески и улучшить плавность хода.
Техническим результатом заявленной пневматической подвески является повышение эффективности гашения резонансных колебаний колес независимо от степени износа фрикционного кольца, что позволит повысить плавность хода, устойчивость и скорость транспортного средства, особенно при движении по неровным дорогам.
Данный технический результат достигается тем, что пневматическая подвеска, содержащая резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую полость, дополнительную емкость, расположенную между ними перегородку, снабжена динамическим гасителем колебаний, выполненным в виде подпружиненного с двух сторон груза, установленного с кольцевым зазором внутри дополнительной емкости с возможностью осевого перемещения по направляющему цилиндру, закрепленному в дополнительной емкости по ее оси, причем в грузе выполнены внутренняя проточка и радиальные отверстия, во внутренней проточке установлено разрезное фрикционное кольцо, а в каждом радиальном отверстии установлен ступенчатый поршень, образующий с грузом полость большей ступени, сообщенную через кольцевой зазор с дополнительной емкостью и рабочей полостью, герметичную кольцевую полость и полость меньшей ступени, торец которой взаимодействует с наружной цилиндрической поверхностью фрикционного кольца, поджимая его к наружной поверхности направляющего цилиндра для создания силы трения, необходимой для гашения осевых перемещений подпружиненного груза.
Благодаря тому, что динамический гаситель колебаний выполнен в виде подпружиненного с двух сторон груза, установленного с кольцевым зазором внутри дополнительной емкости с возможностью осевого перемещения по направляющему цилиндру, закрепленному в дополнительной емкости по ее оси, причем в грузе выполнены внутренняя проточка и радиальные отверстия, во внутренней проточке установлено разрезное фрикционное кольцо, а в каждом радиальном отверстии установлен ступенчатый поршень, взаимодействующий с наружной цилиндрической поверхностью фрикционного кольца, поджимая его к наружной поверхности направляющего цилиндра для создания силы трения, необходимой для гашения осевых перемещений подпружиненного груза, собственная частота колебаний которого близка или равняется собственной частоте колебаний колес транспортного средства, обеспечивается эффективное гашение резонансных колебаний колес, вследствие чего повышается плавность хода, устойчивость и скорость движения автомобиля по неровным дорогам.
Вследствие того, что в каждом радиальном отверстии установлен ступенчатый поршень, образующий с грузом полость большей ступени, сообщенную через кольцевой зазор с дополнительной емкостью и рабочей полостью, герметичную кольцевую полость и полость меньшей ступени, обеспечивается автоматическое поджатие фрикционного кольца к наружной поверхности направляющего цилиндра с силой, равной произведению давления в дополнительной емкости на площадь поперечного сечения кольцевой полости ступенчатого поршня, что создает стабильную силу трения, необходимую для эффективного гашения осевых перемещений подпружиненного груза независимо от степени износа фрикционного кольца.
На фиг. 1 изображен общий вид пневматической подвески (продольный разрез), на фиг. 2 - ее поперечный разрез по А-А на фиг. 1.
Пневматическая подвеска содержит резинокордную оболочку 1 с крышкой 2, дополнительную емкость 3 и расположенную между ними перегородку 4. Резинокордная оболочка 1, крышка 2 и перегородка 4 образуют рабочую полость 5. Дополнительная емкость 3 и съемная крышка 6 образуют вместе внутреннюю полость 7. Рабочая полость 5 сообщается с внутренней полостью 7 дополнительной емкости 3 через дроссельное отверстие 8, выполненное в перегородке 4. В перегородке 4 жестко установлена верхняя осевая направляющая 9, на которую сверху надевается резиновый буфер хода сжатия 10, а снизу на нее устанавливается своим верхним концом направляющий цилиндр 11. Своим нижним концом направляющий цилиндр 11 надевается на нижнюю осевую направляющую 12, которая закреплена на съемной крышке 6. На направляющий цилиндр 11 с кольцевым зазором 13 установлен динамический гаситель колебаний, выполненный в виде груза 14 с возможностью осевого перемещения, подпружиненный сверху и снизу пружинами 15 и 16. Внутри груза 14 (фиг. 2) выполнены радиальные отверстия 17 и внутренняя проточка 18. В каждом радиальном отверстии 17 установлен ступенчатый поршень 19, образующий с грузом 14 полость большей ступени 20, сообщенную через кольцевой зазор 13 с дополнительной емкостью 3 и рабочей полостью 5, герметичную кольцевую полость 21 и полость меньшей ступени 22. Торец меньшей ступени 22 упирается в наружную цилиндрическую поверхность разрезного фрикционного кольца 23, установленного во внутренней проточке 18, поджимая его к наружной поверхности направляющего цилиндра 11 для создания силы трения, необходимой для гашения осевых перемещений подпружиненного груза, собственная частота колебаний которого близка или равняется собственной частоте колебаний колес транспортного средства. Большая и меньшая ступени ступенчатого поршня 19 содержат уплотнительные элементы 24, обеспечивающие герметичность кольцевой полости 21. На верхнем и нижнем торцах груза 14 установлены резиновые буферы 25.
Предлагаемая пневматическая подвеска работает следующим образом.
При работе подвески в режиме низкочастотных колебаний подпружиненный груз 14, установленный внутри дополнительной емкости 3 с зазором 13, практически не колеблется внутри подвески.
На ходе сжатия подвески дополнительная емкость 3 и крышка 2 движутся навстречу друг другу, а нижняя часть резинокордной оболочки 1 перекатывается вниз по наружной поверхности дополнительной емкости 3. При этом давление в рабочей полости 5 увеличивается, и воздух из полости рабочей 5 перетекает в дополнительную емкость 3 через дроссельное отверстие 8, выравнивая давление в рабочей полости 5 и внутренней полости 7. В конце хода сжатия резиновый буфер 10, закрепленный на перегородке 4, взаимодействует с крышкой 2, что упруго ограничивает максимальный ход сжатия, предохраняя подвеску от жесткого удара в случае ее пробоя.
На ходе растяжения дополнительная емкость 3 и крышка 2 движутся в противоположные стороны относительно друг друга, а нижняя часть резинокордной оболочки 1 перекатывается вверх по наружной поверхности дополнительной емкости 3. При этом давление в рабочей полости 5 уменьшается, и воздух из дополнительной емкости 3 перетекает в рабочую полость 5 через дроссельное отверстие 8, выравнивая давление в рабочей полости 5 и внутренней полости 7.
Увеличение и уменьшение давления в рабочей полости 5 обеспечивает упругое гашение, а перетекание воздуха через дроссельное отверстие 8 способствует неупругому гашению низкочастотных колебаний подвески.
При работе подвески в режиме высокочастотных колебаний воздух не успевает перетекать через дроссельное отверстие 8. При этом подпружиненный груз 14 начинает колебаться и при частотах, равных или близких резонансу колес, перемещается с максимальной амплитудой в противофазе, уменьшая тем самым амплитуду колебаний дополнительной емкости 3, что уменьшает колебания колес транспортного средства. Ступенчатые поршни 19 с уплотнениями 24, установленные в радиальных отверстиях 17, прижимают разрезное фрикционное кольцо 23 к направляющему цилиндру 11 и создают осевую силу трения, равную произведению давления в полостях 20 и 22 на площадь поперечного сечения кольцевой полости 21. Это обеспечивает эффективное гашение колебаний подпружиненного груза 14 независимо от степени износа фрикционного кольца 23, установленного во внутренней проточке 18. Для ограничения максимальных колебаний подпружиненного груза 14 служат резиновые буферы 25.
Съемная крышка 6, верхняя и нижняя осевые направляющие 9 и 12 служат для возможности установки в дополнительной емкости 3 направляющего цилиндра 11 и подпружиненного груза 14 между пружинами сжатия 15 и 16.
Предлагаемая пневматическая подвеска обеспечивает эффективное гашение резонансных колебаний колес независимо от степени износа фрикционного кольца, что повышает плавность хода, устойчивость и скорость транспортного средства, особенно при движении по неровным дорогам.