ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ РЕССОРА ДЛЯ ОСЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ПОДВЕСКОЙ
PNEUMATIC SPRING FOR AXLES OF VEHICLES WITH PNEUMATIC SUSPENSION

Изобретение относится к пневматической рессоре для осей транспортных средств с пневматической подвеской, содержащей неподвижно закрепляемый со стороны оси плунжер, закрепляемую неподвижно со стороны транспортного средства верхнюю закрывающую крышку с закрепленной на ней оболочкой пневматической рессоры, и выполненный на оболочке выступ, который зафиксирован на верхней стороне плунжера с помощью кольца.
Пневматические рессоры обычно состоят из заполненной сжатым воздухом, эластичной оболочки пневматической рессоры, которая, как правило, неподвижно закреплена на верхней, расположенной на стороне транспортного средства закрывающей крышке, а также неподвижно закреплена внизу на плунжере. Плунжер проникает при сжимании пневматической рессоры в объем оболочки пневматической рессоры. Плунжер на стороне оси неподвижно закреплен либо непосредственно на оси транспортного средства, либо на управляющем осью транспортного средства продольном рычаге независимой подвески. Кроме того, между оболочкой и плунжером могут быть установлены так называемые буферные элементы для демпфирования пробиваний.
Заполнение оболочки пневматической рессоры воздухом осуществляется через находящийся на верхней крышке напорный клапан. Оболочка имеет на своем верхнем и нижнем конце выступы (утолщения) оболочки, которые могут иметь каждое завулканизированный проволочный сердечник. Выступы закреплены на закрывающей крышке пневматической рессоры и на плунжере.
Из уровня техники известны различные возможности фиксации выступов оболочки пневматической рессоры на закрывающей крышке и на плунжере. Крепление выступов оболочки на закрывающей крышке обеспечивается, как правило, посредством заключения выступов оболочки в отбортовке закрывающей крышки.
Для фиксации оболочки на поршне качения в DE 10 2012 104 964 А1 раскрыто решение для фиксации. Поршень качения имеет в зоне свой закрывающей плиты сужающуюся внутрь полость с конусной уплотнительной поверхностью с имеющим вид утолщения выступом. Осевая фиксация трапециевидного выступа оболочки пневматической рессоры обеспечивается с помощью проходящей вдоль внутреннего плеча полости плунжера в зоне его закрывающей плиты канавки и введенного в канавку с геометрическим замыканием зажимного кольца. Крепление оболочки за счет зажимного кольца в канавке подвергается при длительной нагрузке, такой как, например, вертикальное колебательное движение, износу материала за счет возникающих между зажимным кольцом и выступом оболочки сил трения. Это может приводить к истиранию материалов и связанному с этим выходу выступа оболочки из полости конусной уплотнительной поверхности.
Достигаемое с помощью резьбовой системы крепление оболочки пневматической рессоры на плунжере показано в DE 41 15 028 С2. Там показана состоящая из оболочки и плунжера пневматическая рессора, при этом оболочка на своих открытых концах имеет конические уплотнительные выступы, которые соединены с находящимися на конической уплотнительной поверхности плунжера резьбовыми участками. Монтаж такой системы требует сложного и поэтому выполняемого вручную поворота оболочки относительно закрепленных на конусе резьбовых участков. Кроме того, такое поворотное соединение резьбовых участков и оболочки может приводить при длительной нагрузке к повреждениям на оболочке.
В основу изобретения положена задача обеспечения простого, неразъемного и одновременно герметичного монтажа оболочки пневматической рессоры на плунжере, который пригоден также для полностью автоматического крепления оболочки на плунжере.
Для решения этой задачи предлагается пневматическая рессора для осей имеющего пневматическую подвеску транспортного средства с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Такая пневматическая рессора состоит главным образом из смонтированной на закрепленной со стороны транспортного средства оболочки, основное тело которой заполнено воздухом и которая снабжена на своем верхнем и нижнем конце выступами (утолщениями), а также плунжера, нижний конец которого неподвижно закреплен со стороны оси. При этом верхний конец оболочки закреплен на закрывающей крышке, в то время как выступ на нижнем конце оболочки скреплено с верхней стороной плунжера с помощью кольца. Такое крепление реализовано с помощью образованного на кольце и на плунжере поворотного механизма.
Указанное, обеспеченное с помощью кольца крепление оболочки и плунжера отличается простым поворотным механизмом, который одновременно соединяет друг с другом несколько компонентов пневматической рессоры за один рабочий ход, например, посредством взаимного зажимания или стягивания друг с другом.
Поворотный механизм, который обеспечивает соединение между оболочкой и плунжером с помощью кольца, характеризуется проходящей между кольцом и плунжером резьбой. При этом резьба состоит из внутренней резьбы, проходящей вдоль цилиндрической внутренней поверхности кольца, и наружной резьбы, которая находится на боковой поверхности круглого выступа плунжера. Такая расположенная непосредственно на плунжере резьба обеспечивает возможность отказа, исключая кольцо, от дополнительных соединительных элементов для соединения плунжера и оболочки. Это приводит, с одной стороны, к экономии материала и, с другой стороны, к упрощенному сцеплению обоих компонентов. Плунжер со своим лежащим на его верхней стороне выступом вместе с наружной резьбой можно изготавливать, например, способом литья под давлением за один рабочий ход.
Дополнительным признаком закрепляющего оболочку на плунжере кольца является неразъемное сцепление кольца с плунжером. Такое сцепление может быть реализовано, например, с помощью находящихся на обращенной к плунжеру стороне кольца фиксирующих элементов и фиксирующих элементов, которые расположены на обращенной к закрывающей крышке стороне плунжера. В одном варианте выполнения фиксирующие элементы снабжены, исходя из соответствующей поверхности, сверху или снизу скосами. Такой механизма сцепления со скошенными фиксирующими элементами имеет то преимущество, что он допускает лишь однонаправленное поворотное движение и тем самым обеспечивает неразъемное поворотное крепление. Это приводит при выполнении в соответствии с изобретением к долговечному запиранию оболочки и плунжера с решающим преимуществом возможности отказа от дополнительных соединительных элементов, таких как используемые в уровне техники зажимные кольца и резьбовые участки.
Другое преимущество запорного механизма, согласно изобретению, обеспечивается тем, что кольцо, наряду с оболочкой и плунжером, окружает также расположенный между плунжером и верхней закрывающей крышкой буферный элемент. Это осуществляется с помощью направленного к боковой поверхности пневматической рессоры радиального расширения на обращенной к плунжеру стороне буферного элемента, а также направленного к внутренней стороне пневматической рессоры, обращенного к верхней закрывающей крышке радиального расширения кольца, посредством охвата обоих радиальных расширений. За счет этого можно отказаться от других или самостоятельных запорных компонентов для крепления буферного элемента на оболочке, соответственно, на плунжере.
Буферный элемент состоит предпочтительно из резинообразной, термопластичной пластмассы. Выполненный из резины основной материал оболочки и плунжера обеспечивает при необходимости возможность полностью автоматического изготовления компонентов пневматической рессоры.
Расположение кольца внутри пневматической рессоры обеспечивает возможность радиального охвата нижнего выступа оболочки нижней стороной кольца и фиксации за счет этого оболочки. В этом случае также нет необходимости в других материальных компонентах для крепления выступа оболочки. Выступы оболочки состоят часто из завулканизированного в пластмассу проволочного кольца, которое обеспечивает дополнительную стабильность относительно сил сжимания.
Обеспечиваемое с помощью кольца сжимание основных компонентов пневматической рессоры, в частности, оболочки, плунжера и буферного элемента, представляет простую, неразъемную, экономящую материал и стабильную возможность поворотного крепления и одновременно зажимания основных компонентов пневматической рессоры. Неразъемное поворотное крепление противодействует горизонтально действующим силам среза, в то время как зажимание нижнего утолщения оболочки под кольцом противодействует по существу вертикально действующим силам. Дополнительно к этому, за счет этого обеспечивается возможность полностью автоматического изготовления основных компонентов пневматической рессоры, например, способом литья под давлением, и сжимать лишь в одной стадии, за счет чего могут быть сэкономлены затратные рабочие стадии и расходы на материал.
Другие подробности и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания примера выполнения пневматической рессоры, согласно изобретению, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - вариант выполнения пневматической рессоры на оси с пневматической подвеской, в изометрической проекции;
фиг.2 - разрез вдоль продольной оси пневматической рессоры с закрепленной со стороны транспортного средства закрывающей крышкой, с закрепленной на ней оболочкой, закрепленным со стороны оси плунжером, буферным элементом и сжимающим оболочку, плунжер и буферный элемент кольцом;
фиг.3 - пневматическая рессора с показанными на фиг.1 отдельными компонентами, в разнесенной изометрической проекции;
фиг.4 - разрез плунжера;
фиг.5 - часть расположенного на плунжере кольца с фиксирующими элементами, в увеличенном масштабе;
фиг.6 - сжимающее оболочку и плунжер кольцо, в изометрической проекции с нижней стороны;
фиг.7 - часть расположенного на нижней внутренней стороне кольца фиксирующего элемента, в увеличенном масштабе.
Как показано на фиг.1, пневматическая рессора 1 закреплена своей нижней стороной на оси 4 транспортного средства. На фиг.2 показан разрез пневматической рессоры 1, которая состоит из закрепленной со стороны транспортного средства, например, на шасси транспортного средства, закрывающей крышки 2, закрепленной на ней оболочки 3, закрепленного на оси 4 транспортного средства или на продольном рычаге оси транспортного средства плунжера 5, скрепляющего оболочку 3 с плунжером 5 кольца 6, а также расположенного между закрывающей крышкой 2 и плунжером 5 буферного элемента 10. Буферный элемент 10 расположен над плунжером 5.
Закрепленная со стороны транспортного средства закрывающая крышка 2 на своей обращенной к транспортному средству верхней стороне 11 снабжена подключением 20 для сжатого воздуха, а также направленной к стороне транспортного средства резьбой 21 и смонтирована с помощью удерживающих винтов 22 неподвижно относительно шасси. Закрывающая крышка 2 имеет на своей наружной стороне проходящие радиально охватывающие карманы 30, которые закрываются в направлении внутреннего пространства пневматической рессоры. В карманы 30 введены верхний, обращенный к закрывающей крышке 2 конец оболочки 3.
Кольцеобразные концы оболочки образованы как на верхней стороне 12, так и на нижней стороне 14 оболочки в виде верхних кольцеобразных выступов 31 и нижних кольцеобразных выступов 32. Находящиеся на верхней стороне 12 оболочки выступы 31 введены в охватывающие карманы 30 закрывающей крышки 2, например, посредством отбортовки.
Оболочка 3 окружает по меньшей мере частично боковую поверхность закрепленного со стороны оси плунжера 5, по которому она обкатывается во время прогиба рессоры. Следствием является «погружение» плунжера 5 в объем оболочки в процессе прогиба. Обращенная к оси 4 транспортного средства сторона плунжера 5 соединена с помощью резьбы 33 и соответствующего резьбового винта 23 с осью 4 транспортного средства или с продольным рычагом подвески транспортного средства. Плунжер 5 имеет на своей обращенной к закрывающей крышке 2 пневматической рессоры 1 стороне 13 проходящий в осевом направлении к продольной оси А выступ 35.
Внутреннее пространство плунжера 5 образовано полыми пространствами 40, а также частично сплошным материалом. Соединительные элементы 41 в виде перегородок проходят от боковой поверхности 42 плунжера радиально относительно его продольной оси А и выступают вдоль продольной оси А внутрь плунжера 5, за счет чего отделяются друг от друга полые пространства 40, которые выполнены в виде сегментов.
Внутренние стороны осевого выступа 35 плунжера 5 на обращенной к закрывающей крышке 2 верхней стороне 13 плунжера 5 окружают частичную длину боковой поверхности 43 расположенного между плунжером 5 и закрывающей крышкой 2 буферного элемента 10. Радиус буферного элемента 10 в показанном здесь варианте выполнения меньше радиуса выступа 35 на верхней стороне 13 плунжера 5. Внутренняя зона буферного элемента 10 состоит из полых пространств 50 буферного элемента и компонентов из сплошного материала, которые разделены проходящими радиально относительно продольной оси А пневматической рессоры 1 перегородками 51.
Выступ 35 на верхней стороне 13 плунжера 5 окружен снаружи кольцом 6. Дополнительно к этому, также частичная длина буферного элемента 10 окружена кольцом 6. Выступающий внутрь пневматической рессоры 1, проходящий радиально к продольной оси А заплечик 52 лежит по меньшей мере частично на проходящем радиально к продольной оси А, направленном к боковой поверхности 44 пневматической рессоры 1 заплечике 53 буферного элемента 10. В этом месте выступающий внутрь пневматической рессоры 1 заплечик 52 кольца 6 имеет внутренний радиус, который меньше наружного радиуса заплечика 53 буферного элемента 10, оба относительно продольной оси А пневматической рессоры 1. Кроме того, кольцо 6 на своей нижней стороне 60 перекрывает радиально кольцеобразный нижний выступ 32 оболочки 3 и закрывает его в кармане 61.
На фиг.2 можно также видеть, что обращенная к оси транспортного средства нижняя сторона 60 кольца 6 по меньшей мере частично перекрывает радиально нижний кольцеобразный выступ оболочки 3. Верхняя сторона 13 плунжера 5 имеет проходящее вокруг продольной оси А пневматической рессоры 1 понижение 62 в виде кольцеобразного желоба, в котором сидит с геометрическим замыканием нижний кольцеобразный выступ 32 оболочки 3. За счет параллельного перекрытия нижней стороной 60 кольца 6 нижнего выступа 3 оболочки 3, оболочка 3 фиксируется на своей нижней стороне.
Как показано также на фиг.3, наружная сторона 63 направленного к закрывающей крышке 2 выступа 35 плунжера 5 снабжена наружной резьбой 64. Соответствующая противоположная резьба 65 выполнена на внутренней стороне окружающего выступ 35 и буферный элемент 10 кольца 6. Кольцо 6 охватывает своей внутренней резьбой 65 наружную резьбу 64 выступа 35 плунжера 5 и дополнительно к этому окружает по меньшей мере частично буферный элемент 10.
Кроме того, верхняя сторона 13 плунжера 5 имеет в зоне обращенной к закрывающей крышке 2, проходящей радиально торцевой поверхности 18 выступа 35 кольцеобразную систему фиксирующих элементов 71.
Кольцеобразная система нижних фиксирующих элементов 71 на торцевой поверхности 18 выступа 35 показана также на фиг.3 и 4. При этом она представляет кольцеобразное расположение рядом друг с другом нижних фиксирующих элементов 71 с проходящим к стороне транспортного средства скосом 72 отдельных фиксирующих элементов 71. Как показано, в частности, на фиг.5, верхние точки 75 отдельных фиксирующих элементов 71 и нижние точки 76 фиксирующих элементов 71 определяют две плоскости, которые задают положение фиксирующих элементов 71 относительно продольной оси А пневматической рессоры. При этом, в частности, важно, что все верхние точки 75 занимают одинаковое положение относительно продольной оси А пневматической рессоры 1, соответственно, все нижние точки 76 занимают одинаковое положение относительно продольной оси А пневматической рессоры 1. Такую кольцеобразную систему фиксирующих элементов 71 предпочтительно изготавливать с низкой стоимостью из одного отдельного конструктивного элемента.
Для сцепления нижней стороны 17 заплечика 52 кольца 6 с выступом 35 плунжера 5, заплечик 52 кольца 6 на своей нижней стороне снабжен по меньшей мере двумя симметрично расположенными фиксирующими элементами 72, предпочтительно четырьмя симметрично расположенными фиксирующими элементами 72.
Как показано на фиг.6 и 7, верхние фиксирующие элемент 72 имеют скос 74, который проходит в направлении оси транспортного средства. При креплении кольца на плунжере 5, входят в зацепление друг с другом не только внутренняя резьба 65 кольца 6 и наружная резьба 64 выступа 35 плунжера 5, но также входят в зацепление друг с другом находящиеся на нижней стороне 17 кольца 6 фиксирующие элементы 71 и расположенные на торцевой стороне 18 выступа 35 плунжера 5 фиксирующие элементы 71. При этом нижние фиксирующие элементы 71 и верхние фиксирующие элементы 72 образуют неразъемное, поскольку запирающее в одном направлении, соединение.
Такое соединение может быть в другом варианте выполнения реализовано также с помощью поворотного механизма типа байонетного затвора между кольцом 6 и верхней стороной 13 плунжера.
Перечень позиций
1 Пневматическая рессора
2 Закрывающая крышка
3 Оболочка
4 Ось транспортного средства
5 Плунжер
6 Кольцо
7 Буферный элемент
11 Верхняя сторона
12 Верхняя сторона
13 Верхняя сторона
14 Нижняя сторона
15 Нижняя сторона
16 Нижняя сторона
17 Нижняя сторона
18 Торцевая поверхность
20 Подключение для сжатого воздуха
21 Резьба (резьбовое соединение)
22 Удерживающий винт
23 Резьбовой винт
30 Охватывающий карман
31 Верхний кольцеобразный выступ
32 Нижний кольцеобразный выступ
33 Резьба
34 Резьба
35 Выступ
40 Полое пространство
41 Соединительный элемент
42 Боковая поверхность плунжера
43 Боковая поверхность
44 Боковая поверхность
50 Полое пространство буферного элемента
51 Перегородка
52 Заплечик (кольца)
53 Заплечик (буферного элемента)
60 Нижняя сторона кольца
61 Карман
62 Понижение
63 Наружная сторона
64 Наружная резьба
65 Внутренняя резьба
71 Фиксирующий элемент
72 Фиксирующий элемент
73 Скос
74 Скос
А Продольная ось