ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ
AUTOMOTIVE SUSPENSION

Изобретение относится к области автомобилестроения и может найти применение в системах подрессоривания транспортных средств.
Известны подвески 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 невозможность регулирования демпфирующих свойств.
Известна пневматическая подвеска с резинокордной оболочкой [2] и регулируемыми демпфирующими свойствами. Недостатком подвески является введение в устройство ресиверов, создающих дополнительный объем воздуха, а следовательно, увеличение материалоемкости и сложности конструкции.
Известны резиновые рукава в виде цилиндрической мягкой оболочки с текстильным каркасом и металлической спиралью, применяемые для всасывания и нагнетания различных жидкостей, топлив, масел на нефтяной основе и газов [3]. По своим физико-техническим показателям, маслобензостой кости, температурным пределам применения рукава могут быть использованы в качестве резинокордной мягкой оболочки для пневматических подвесок транспортных средств.
Известен пневмомеханический модуль подвески, включающий верхнюю и нижнюю опоры, упругий элемент в виде цилиндрической винтовой пружины и демпфирующее устройство в виде замкнутой опорами мягкой резинокордной оболочки. Демпфирующие свойства подвески обеспечиваются впускными отверстиями заданных расчетных размеров, выполненных в верхней опоре и в головке подпружиненного выпускного воздушного клапана [4].
Данная конструкция принята за прототип.
Недостатком устройства является неизменность демпфирующих свойств подвески при изменении дорожных условий эксплуатации транспортного средства, а также повышенный нагрев резинокордной оболочки, что при длительной эксплуатации ведет к преждевременному износу материала оболочки.
Предлагаемая конструкция подвески имеет целью снизить нагрев материала резинокордной оболочки, а также обеспечить изменение упругих и демпфирующих свойств устройства в зависимости от дорожных условий эксплуатации автомобиля.
Предлагаемая конструкция пневмомеханического модуля подвески иллюстрируется чертежами, где на:
- фиг.1 представлен вид сбоку;
- фиг.2 - вид сверху;
- фиг.3 - вид сжатия;
- фиг.4 - вид отбоя.
Подвеска автомобиля (фиг.1) включает резинокордную мягкую цилиндрическую гофрированную оболочку 1, в тело которой технологически встроена пружина 2 (например, из стали), являющаяся упругим элементом подвески и кордом оболочки 1 одновременно. Торцы оболочки 1 замкнуты верхней опорой 3 и нижней опорой 4.
Опоры 3 и 4 представляют собой детали круглого сечения (выполненные, например, из металла), на наружные стенки которых нанесены кольцевые проточки треугольного профиля для герметичного сопряжения с внутренней поверхностью торцов резинокордной оболочки 1.
Замыкание торцов оболочки 1 и стенок опор 3 и 4 осуществляется замковыми кольцами, выполненными в виде хомутов (обручей). Разъемы замковых колец имеют торцы, загнутые под углом 90 градусов, в которых выполнены отверстия (не показаны) для замыкания с помощью, например, соединения «болт-гайка». Наружные поверхности днищ верхних и нижних опор имеют возможность жесткого крепления: опоры 3 - к раме, опоры 4 - к мосту транспортного средства (не показано).
В корпусе верхней опоры 3 (фиг.1, 2) выполнена круглая центральная полость в виде стакана для размещения демпферного диска 5 и сквозные воздушные каналы 6, располагаемые по окружности стакана с заданным шагом. В верхней части стакана выполнена кольцевая канавка для стопорного кольца, фиксирующего положение демпферного диска 5 в стакане опоры 3.
В демпферном диске 5 по количеству каналов 6 стакана 3 и с таким же шагом выполнены сквозные отверстия 7, располагаемые по его окружности, таким образом, чтобы отверстия 6 и 7 имели возможность располагаться соосно относительно друг друга. Диск 5 снабжен зубчатым сектором 8, в зацеплении с зубьями которого через окно, выполненное в опоре 3, находятся зубья зубчатого колеса 9. Ось 10 зубчатого колеса 9 вводится в несквозное отверстие, выполненное в опоре 3 с возможностью вращения относительно своей оси. Ось 11 (фиг.4) демпферного диска 5 посажена с помощью подшипника (например, игольчатого) в несквозное центральное отверстие, выполненное в опоре 3.
В корпусе нижней опоры 4 (фиг.1) выполнена круговая полость, образующая стакан 12, в который с возможностью вертикального перемещения помещаются плоский выпускной клапан 13 круглой формы и клапанная пружина 14. Положение «закрыто» клапана 13 фиксируется с помощью стопорного кольца 15, расположенного в кольцевой проточке, выполненной в верхней части стакана 12 опоры 4. Полость, образованная стаканом 12, соединяется с окружающей воздушной средой посредством нескольких наклонных воздушных каналов 16, выполненных в корпусе опоры 4.
Работа пневмомеханического модуля подвески транспортного средства осуществляется следующим образом.
В ненагруженном состоянии (фиг.1) при равенстве давления воздуха в полости мягкой оболочки 1 и атмосферного давления (или меньшем) под действием упругих сил клапанной пружины 14 выпускной клапан 13 внешней кромкой упирается в стопорное кольцо 15, перекрывая сообщение полости 12 опоры 4 с атмосферой через воздушные каналы 16. В зависимости от положения демпферного диска 5 (угла его поворота относительно опоры 3) полость оболочки 1 через воздушные каналы 6 опоры 3 и отверстия 7 в демпферном диске 5 может либо сообщаться с окружающей воздушной средой, либо не сообщаться с ней (диск 5 повернут на угол, при котором сечения отверстий 7 не совпадают с сечениями каналов 6).
При наезде колеса транспортного средства на препятствие происходит ход сжатия (фиг.1, 3). Преодолевая усилия пружины 2, опоры 3 и 4 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 14 клапана 13 (клапан остается неподвижным), воздух может выходить в атмосферу через воздушные каналы 6 верхней опоры 3 и отверстия 7 демпферного диска 5.
При ходе сжатия, когда величины давления воздуха в полости оболочки 1, передаваемого на внутреннюю поверхность клапана 13, достаточно для сжатия клапанной пружины 14 (фиг.3), клапан 13, преодолевая усилия пружины 14 и перемещаясь вниз, открывает сообщение полости оболочки 1 с атмосферой через воздушные каналы 16. Воздух поступает из полости оболочки 1 в атмосферу через каналы 6 и отверстия 7 демпферного диска, 5 воздушные каналы 16 опоры 4. Если воздушные каналы 6 перекрыты диском 5 - только через воздушные каналы 16.
При ходе отбоя (фиг.4) осевая нагрузка на подвеску уменьшается, пружина 2 разжимается, отталкивает опоры 3 и 4 друг от друга, увеличивая объем полости оболочки 1 и создавая в ней разряжение. Под действием клапанной пружины 14 клапан 13 перекрывает поступление воздуха через воздушные каналы 16, заставляя его поступать в полость оболочки 1 только через отверстия 7 демпфирующего диска 5 и каналы 6 опоры 3, работая как сильфон и гася вынужденные колебания подрессоренной массы транспортного средства.
Регулирование демпфирующих свойств подвески осуществляется путем вращения зубчатого колеса 9 относительно своей оси 10 (фиг.2, 4). Находящийся в зацеплении с колесом 9 зубчатый сектор 15 демпферного диска 5 инициирует его поворот относительно оси 11. При этом оси отверстий 7 смещаются относительно осей воздушных каналов 6, уменьшая суммарную площадь сечения, через которое воздух поступает в оболочку 1 вплоть до полного перекрытия сообщения с окружающей воздушной средой.
Вращение зубчатого колеса 9 подвески осуществляется одним из известных способов (не показаны) - механическим или с помощью электронных приборов. Например, водитель с помощью механического привода из салона или кабины транспортного средства вращает зубчатое колесо 9, изменяя демпфирующие свойства подвески. Автоматическое изменение демпфирующих свойств осуществляется электронным способом. На подвеске размещается датчик виброускорения (виброскорости или перемещения), сигнал от которого поступает в электронный блок-контроллер (бортовой компьютер), обрабатывается и передается на исполнительный механизм, например электродвигатель, который связан с зубчатым колесом 9 с возможностью его вращения в любую сторону.
Материал оболочки предлагаемой подвески не нагревается, поскольку воздух (в отличие от прототипа) проходит подвеску насквозь, поступая через одни воздушные каналы и выходя через другие, тем самым вентилируя внутреннюю полость оболочки. Подвеска проста по конструкции, не требует амортизаторов, имеет возможность для регулирования ее демпфирующих свойств, поэтому может найти широкое применение на легковых и грузовых автомобилях.
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 РФ №2340468, МПК B60G 11/26, F16F 5/22. Пневматическая подвеска / В.В.Новиков, Б.И.Фитилев, А.С.Дьяков (РФ). - №2007117885/11. Заяв. 14.05.2007. Опубл. 10.12.2008, БИ №34. Приоритет 14.05.2007. - 2 ил.
3. ГОСТ 5398-76. Рукава резиновые напорно-всасывающие с текстильным каркасом неармированные.
4. Патент 94910 U1 RU, B60G 11/00, F16F 13/00. Пневмомеханический модуль подвески транспортного средства / О.А.Матвеев, А.Ю.Дащенко, А.В.Филиппов. - №2010103496. Заяв. 02.02.2010. Опубл. 10.06.2010, БИ №16. Приоритет 02.02.2010. - 2 с.: ил.