УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ

Упругий элемент подвески автомобиля.
1.Область техники, к которой относится полезная модель.
Предлагаемое устройство относится к транспортным средствам и предназначено для применения в легковых автомобилях с пружинной подвеской колес.
2.Уровень техники.
Ближайшим аналогом заявляемого устройства является упругий элемент подвески, состоящий из стальной пружины подвески и резинового буфера сжатия, имеющего форму конуса или щара, щироко используемый в легковых автомобилях (см. например, Автомобили ВАЗ, Руководство по ремонту, Москва, Информавто, 1993г., стр.98. Рис. 4.28, стр.99. Рис. 4.29). Стальная пружина служит для уменьшения динамических ударных нагрузок на кузов автомобиля при движении по дороге с неровным покрытием. Одновременно достигается улучшение условий комфортности для водителя и пассажиров автомобиля. Резиновый буфер сжатия служит для ограничения минимальной продольной длины пружины подвески при сжатии под действием динамических ударных нагрузок. Он вступает в работу на конечном этапе сжатия пружины подвески и позволяет избежать стуков в подвеске автомобиля и частично ослабить воздействие динамических ударных нагрузок на кузов и пассажиров автомобиля.
Недостатком такого технического решения является низкая эффективность работы подвески при динамических ударных нагрузках, возникающих при движении автомобиля по дорогам с неровным покрытием, обусловленная тем, что при линейной зависимости сжатия пружины подвески от приложенной ударной нагрузки буфер сжатия
вступает в работу только на конечном этапе сжатия пружины подвески, когда величина ударной нагрузки уже успевает достигнуть максимального значения, а восприятие и передача кузову ударной нагрузки происходит вдоль продольной оси буфера и имеет точечный характер. Возможности буфера ограничены его геометрическими размерами, в частности, высотой. Увеличение высоты буфера с целью обеспечения его работы на более ранней стадии сжатия пружины подвески под воздействием ударной нагрузки не может дать положительного эффекта вследствие того, что это может привести к переходу работы буфера из режима сжатия в режим изгиба с соответствующим уменьшением эффективности выполнения им своих функций. Цель предложения - повышение эффективности работы пружинной подвески колес автомобиля при динамических ударных и повышенных статических нагрузках и улучшение условий комфортности для водителя и пассажиров.
3. Сущность полезной модели.
Предлагаемый упругий элемент подвески автомобиля содержит стальную пружину, упругость которой зависит линейно от величины нагрузки, и отличается тем, что пространство между смежными витками стальной пружины полностью или частично заполнено упругим полимерным материалом, например, резиной, полиуретаном и т. п.
Благодаря этому достигается переменная упругость подвески, увеличивающаяся по мере сжатия упругого элемента под действием внешней нагрузки.
Поперечное сечение полимерного покрытия стального прутка витков пружины может быть различной формы: круглое кольцо, круглое кольцо с усеченными боковыми сегментами, кольцо с квадратным и прямоугольным периметром и т.д.
с целью упрощения технологического процесса нанесения полимерного материала на стальной пруток витков пружины полимерное покрытие выполнено в виде трубы с продольным разрезом по всей длине, причем труба может быть прямой, а также предварительно сформованной свернутой в спираль по форме стальной пружины или в спираль Архимеда.
Используя полимерный материал с различной упругостью и выбирая форму поперечного сечения трубы из полимерного материала, можно обеспечить требуемую зависимость изменения упругости подвески при воздействии статических и динамических нагрузок различной величины.
Для надежной фиксации трубы из полимерного материала на витках стальной пружины подвески внутренний размер поперечного сечения трубы должен быть согласован с диаметром стального прутка, а внешний размер с шагом витков пружины.
Применение упругого элемента подвески автомобиля вместо пружины с буфером сжатия повышает эффективность работы подвески автомобиля при динамических ударных и повышенных статических нагрузках, а также улучшает условия комфортности для водителя и пассажиров автомобиля.
4. Перечень фигур чертежей.
На чертеже Фиг. 1 приведен общий вид упругого элемента подвески автомобиля, содержащего стальную пружину 1 с полимерным покрытием прутка, выполненным в виде трубы 2, имеющей продольный разрез по всей длине и поперечное сечение в виде кольца. При этом пространство между смежными витками стальной пружины частично заполнено полимерным материалом, так как внешний диаметр трубы 2 полимерного покрытия Отр меньше шага t свободной пружины 1.
Прутка, выполненным в виде трубы 2, имеющей продольный разрез по всей длине и поперечное сечение в виде кольца с усеченными сегментами. Как видно, упругие элементы подвески, представленные на Фиг. 1 и Фиг. 2, отличаются формой поперечного сечения полимерного покрытия прутка пружины. Возможны и другие варианты форм поперечного сечения полимерного покрытия, при этом их выбор определяется условиями обеспечения требуемой зависимости изменения упругости подвески от нагрузки, а также возможностями технической реализации.
5. Сведения, подтверждающие возможиость осуществления нолезной модели.
На представленном чертеже видно, что упругий элемент подвески автомобиля состоит из стальной пружины 1 и трубы из полимерного материала 2, имеющей продольный разрез и надетой на средние витки пружины. Крайние витки пружины остаются свободными, чтобы концы пружины вощли в посадочные чащки, предусмотренные конструкцией подвески автомобиля. На чертеже приняты следующие обозначения:
Dcp - средний диаметр витков стальной пружины;
d - диаметр стального прутка пружины;
t - шаг витков свободной пружины;
Втр - внещний диаметр трубы из полимерного материала;
S - продольный разрез трубы из полимерного материала.
На чертеже показан упругий элемент, у которого пространство между смежными витками стальной пружины частично заполнено упругим полимерным материалом, при этом: Отр  t.
Упругий элемент подвески автомобиля работает следующим образом.
характеристиками стальной пружины, упругость которой пропорциональна приложенной нагрузке. При возникновении динамических ударных нагрузок, а также при увеличении загрузки автомобиля увеличивается сжатие уругого элемента, вследствие чего в работу автоматически включается полимерное покрытие, находящееся между витками стальной пружины и обеспечивающее непрерывное нелинейное увеличение упругости подвески по мере увеличения нагрузки. При этом нагрузка, передаваемая кузову, оказывается распределенной по окружности, длина которой определяется средним диаметром витков стальной пружины Dcp.
В результате этих мер значительно уменьщается воздействие ударной нагрузки на кузов автомобиля, водителя и пассажиров. Одновременно выполняется требование по ограничению продольного сжатия стальной пружины, поскольку между ее витками находится полимер, сжимающийся до определенной конечной толщины. Вследствие этого неприятных стуков в подвеске автомобиля не возникает.
Нелинейная зависимость сжатия упругого элемента от величины нагрузки обусловлена свойствами упругого полимерного материала и формой поперечного сечения полимерного покрытия. В частности, если поперечное сечение полимерного покрытия имеет форму круглого кольца, то площадь контакта соседних витков нелинейно зависит от величины нагрузки и соответственно степени сжатия упругого элемента. Это обеспечивает нелинейное увеличение упругости подвески автомобиля с увеличением как статической, так и динамической нагрузок.
При полной загрузке автомобиля упругий элемент не только обеспечивает нелинейный режим работы подвески автомобиля при воздействии динамических ударных нагрузок, но и препятствует значительному уменьщению клиренса автомобиля при увеличении статической (Н агрузки.
Таким образом, предлагаемый упругий элемент подвески автомобиля обеспечивает значительное улучшение потребительских свойств автомобиля. В частности, использование упругого элемента полностью избавляет владельца автомобиля от необходимости периодической замены пружин подвески из-за усталостного снижения упругости стальной пружины подвески, приводящей к просадке автомобиля.
Техническая реализация предлагаемого упругого элемента подвески не вызывает трудностей. Изготовлены и испытаны непосредственно в подвеске автомобиля два макетных образца упругого элемента подвески с резиновым покрытием. Результаты испытаний полностью подтверждают преимущества подвески автомобиля с упругими элементами вместо обычных пружин подвески с буферами сжатия.