ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ РЕССОРА
PNEUMATIC SPRING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к технической области устройств для снижения вибрации для рельсовых транспортных средств и, в частности, относится к пневматической рессоре.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пневматическая рессора установлена между кузовом транспортного средства и тележкой шасси для передачи вертикальной нагрузки, поперечной нагрузки, крутящего момента или т.п., поглощения вертикальных и поперечных вибраций и обеспечения горизонтальной восстанавливающей силы или т.п. и, таким образом, оказывает большое влияние на устойчивость и комфорт транспортного средства. Пневматическая рессора содержит верхнюю пластину, диафрагму и резинометаллическую пружину, причем верхняя пластина расположена под кузовом транспортного средства или надрессорной балкой для обеспечения уплотнения и передачи нагрузки; диафрагма расположена под верхней пластиной; а резинометаллическая пружина расположена под диафрагмой. В состоянии, когда пневматическая рессора нормально накачана, диафрагма играет основную роль в снижении вибрации, а резинометаллическая пружина в это же время играет вспомогательную роль в снижении вибрации. Когда в пневматической рессоре нет воздуха из-за неисправности диафрагмы или по другим причинам, резинометаллическая пружина играет основную роль в снижении вибрации, обеспечивая движение транспортного средства с ограничением скорости при нерабочей диафрагме.
Когда пневматическая рессора используется в состоянии отсутствия воздуха, обычно ожидается, что жесткость резинометаллической пружины будет небольшой в условиях низкой нагрузки, чтобы обеспечить высокий комфорт при движении транспортного средства; между тем, ожидается, что жесткость резинометаллической пружины будет большой в условиях высокой нагрузки, чтобы избежать повреждения других компонентов в результате проседания кузова транспортного средства. Однако все существующие пневматические рессоры используют одну резинометаллическую пружину или конструкцию, в которой две резинометаллические пружины соединены последовательно. Когда резинометаллическая пружина сжимается верхней пластиной, существует приблизительно экспоненциальная зависимость между вертикальной нагрузкой и вертикальным смещением, а кривая вертикальной нагрузки - вертикального смещения является непрерывной кривой. Таким образом, когда условия низкой нагрузки изменяются на условия высокой нагрузки, жесткость резинометаллической пружины плавно увеличивается, так что разница прогиба резинометаллической пружины в условиях высокой и низкой нагрузки является большой и невозможно эффективно избежать повреждения других компонентов в результате проседания кузова автомобиля.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ввиду вышеупомянутых технических проблем, существовавших в пневматических рессорах из известного уровня техники, в настоящей заявке предлагается пневматическая рессора.
В настоящей заявке применяются следующие технические решения.
Пневматическая рессора содержит верхнюю пластину, диафрагму, первую резинометаллическую пружину и вторую резинометаллическую пружину; при этом диафрагма расположена между верхней пластиной и первой резинометаллической пружиной; первая резинометаллическая пружина является полой, образуя полость, и полость первой резинометаллической пружины проходит через верхнюю часть первой резинометаллической пружины в вертикальном направлении, и верхняя часть первой резинометаллической пружины соединена с первой опорой, а верхняя часть первой опоры соответствует верхней пластине для вхождения в контакт с верхней пластиной, когда в диафрагме нет воздуха; при этом вторая резинометаллическая пружина неподвижно вставлена в полость первой резинометаллической пружины; при этом верхняя часть второй резинометаллической пружины соединена со второй опорой, а верхняя часть второй опоры соответствует верхней пластине для вхождения в контакт с верхней пластиной, когда в диафрагме нет воздуха; а когда диафрагма накачана, существует разница Δh по высоте между верхней частью второй опоры и верхней частью первой опоры, при этом Δh не равна 0.
Предпочтительно высота верхней части второй опоры выше, чем высота верхней части первой опоры.
Предпочтительно диапазон абсолютного значения Δh составляет от 10 мм включительно до 30 мм включительно.
Предпочтительно первая опора установлена вокруг второй опоры.
Предпочтительно первая опора выполнена с возможностью скользящей посадки со второй опорой.
Предпочтительно первая опора и/или вторая опора представляют собой фрикционный блок.
Предпочтительно первая резинометаллическая пружина представляет собой пластинчатую вспомогательную пружину или вспомогательную пружину в форме песочных часов.
Предпочтительно вторая резинометаллическая пружина представляет собой одно из пластинчатой вспомогательной пружины, вспомогательной пружины в форме песочных часов и конической вспомогательной пружины.
В сравнении с известным уровнем техники настоящая заявка обладает следующими преимуществами и полезными эффектами.
В пневматической рессоре, представленной в настоящей заявке, предусмотрены вторая резинометаллическая пружина и вторая опора, которые соединены параллельно с первой резинометаллической пружиной и первой опорой, при этом разница Δh по высоте между верхней частью второй опоры и верхней частью первой опоры не равна 0. Когда в диафрагме нет воздуха, верхняя пластина сначала входит в контакт с первой опорой или второй опорой для передачи вертикальной нагрузки на первую резинометаллическую пружину или на вторую резинометаллическую пружину, так что в условиях низкой нагрузки обеспечивается комфорт при движении транспортного средства. Затем, после того, как транспортное средство из условий низкой нагрузки переходит в условия высокой нагрузки, верхняя пластина входит в контакт как с первой опорой, так и со второй опорой для передачи вертикальной нагрузки как на первую резинометаллическую пружину, так и на вторую резинометаллическую пружину. В это время мгновенно увеличивается жесткость пневматической рессоры. Между тем, как показано на фиг. 4, кривая вертикальной нагрузки - вертикального смещения изменяется внезапно, так что разница в прогибе между условиями высокой и низкой нагрузки значительно уменьшается, а повреждение других компонентов в результате оседания корпуса транспортного средства эффективно предотвращается.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг. 1 представлено схематическое изображение общей конструкции варианта осуществления пневматической рессоры согласно настоящей заявке;
на фиг. 2 представлена структурная схема состояния пневматической рессоры, показанной на фиг. 1, в условиях низкой нагрузки, когда в диафрагме нет воздуха;
на фиг. 3 представлена структурная схема состояния пневматической рессоры, показанной на фиг. 1, в условиях высокой нагрузки, когда в диафрагме нет воздуха; и
на фиг. 4 представлено схематическое изображение кривой вертикальной нагрузки - вертикального смещения пневматической рессоры согласно настоящей заявке;
на которых: 1: верхняя пластина; 2: диафрагма; 3: первая резинометаллическая пружина; 4: первая опора; 5: вторая резинометаллическая пружина; и 6: вторая опора.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящая заявка будет подробно описана ниже посредством иллюстративных реализаций. Однако следует понимать, что элементы, структуры и функции в одной реализации могут быть успешно интегрированы в другие реализации без дальнейшего повторения.
В описании настоящей заявки следует отметить, что ориентация или отношение положения, обозначенное терминами «внутренний», «внешний», «верхний», «нижний», «передний», «задний» или т. п., представляют собой ориентацию или отношение положения, показанные на прилагаемых графических материалах, только для описания настоящей заявки и упрощения описания, а не для указания или допущения, что указанное устройство или элемент должны иметь конкретную ориентацию или быть сконструированы и работать в определенной ориентации. Следовательно, термины не следует интерпретировать как ограничения настоящей заявки. Кроме того, термины «первый» и «второй» носят чисто описательный характер и не могут быть интерпретированы как указывающие или допускающие относительную важность.
Как показано на фиг. 1, предусмотрена пневматическая рессора, содержащая верхнюю пластину 1, диафрагму 2 и первую резинометаллическую пружину 3. Диафрагма 2 расположена между верхней пластиной 1 и первой резинометаллической пружиной 3. Первая резинометаллическая пружина 3 является полой, образуя полость. Полость первой резинометаллической пружины 3 проходит через верхнюю часть первой резинометаллической пружины 3 в вертикальном направлении. Верхняя часть первой резинометаллической пружины 3 соединена с первой опорой 4, а верхняя часть первой опоры 4 соответствует верхней пластине 1 для вхождения в контакт с верхней пластиной 1, когда в диафрагме 2 нет воздуха, таким образом, вертикальная (то есть направленная в вертикальном направлении) нагрузка, воспринимаемая верхней пластиной 1, передается на первую резинометаллическую пружину 3. В данном случае вышеупомянутые конструкции и взаимосвязи между этими конструкциями такие же, как и у пневматических рессор из известного уровня техники, и они не будут подробно описаны в настоящей заявке. Чтобы обеспечить комфорт при движении транспортного средства в условиях низкой нагрузки и избежать повреждения других компонентов в результате оседания кузова транспортного средства в условиях высокой нагрузки, в настоящей заявке дополнительно используются следующие решения.
Пневматическая рессора, предусмотренная в настоящей заявке, дополнительно содержит вторую резинометаллическую пружину 5. Вторая резинометаллическая пружина 5 неподвижно вставлена в полость первой резинометаллической пружины 3 и соединена параллельно с первой резинометаллической пружиной 3. Верхняя часть второй резинометаллической пружины 5 соединена со второй опорой 6, а верхняя часть второй опоры 6 соответствует верхней пластине 1 для вхождения в контакт с верхней пластиной 1, когда в диафрагме 2 нет воздуха. В этом случае конструкция первой опоры 4 должна обходить вторую опору 6, обеспечивая возможность верхней части второй опоры 6 контактировать с верхней пластиной 1. Благодаря контакту с верхней пластиной 1 вторая опора 6 может передавать вертикальную нагрузку, воспринимаемую верхней пластиной 1, на вторую резинометаллическую пружину 5. Когда диафрагма 2 накачана, разница Δh по высоте между верхней частью второй опоры 6 и верхней частью первой резинометаллической пружины 3 (более конкретно, между верхней частью второй опоры 6 и верхней частью первой опоры 4) установлена не равной 0. В этом случае, чтобы как верхняя часть второй опоры 6, так и упор первой опоры 4 находились в контакте с верхней пластиной, вторая опора 6 и первая опора 4 не должны быть соединены неподвижно и могут перемещаться относительно друг друга.
На основе приведенного выше описания, в пневматической рессоре, представленной в настоящей заявке, предусмотрены вторая 5 резинометаллическая пружина и вторая опора 6, которые соединены параллельно с первой резинометаллической пружиной 3 и первой опорой 4, при этом разница Δh по высоте между верхней частью второй опоры 6 и верхней частью первой опоры 4 не равна 0. Когда в диафрагме 2 нет воздуха, верхняя пластина 1 сначала входит в контакт с первой опорой 4 или второй опорой 6 для передачи вертикальной нагрузки на первую резинометаллическую пружину 3 или на вторую резинометаллическую пружину 5, так что в условиях низкой нагрузки обеспечивается комфорт при движении транспортного средства. Затем, после того, как транспортное средство из условий низкой нагрузки переходит в условия высокой нагрузки, верхняя пластина 1 входит в контакт как с первой опорой 4, так и со второй опорой 6 для передачи вертикальной нагрузки как на первую резинометаллическую пружину 3, так и на вторую резинометаллическую пружину 5. В это время мгновенно увеличивается жесткость пневматической рессоры. Между тем, как показано на фиг. 4, кривая вертикальной нагрузки - вертикального смещения изменяется внезапно, так что разница в прогибе между условиями высокой и низкой нагрузки значительно уменьшается, а повреждение других компонентов в результате оседания корпуса транспортного средства эффективно предотвращается.
Следует отметить, что, поскольку положение точки перегиба, в которой кривая вертикальной нагрузки - вертикального смещения, показанная на фиг. 4, резко изменяется, определяется значением Δh, диапазон значений Δh устанавливают в соответствии с фактическими требованиями для разделения условий низкой нагрузки и условий высокой нагрузки. Обычно диапазон значений Δh составляет от 10 мм включительно до 30 мм включительно. Например, ｜Δh｜ может составлять 15 мм, 20 мм, 25 мм и т.д. Таким образом, требования условий низкой нагрузки и условий высокой нагрузки могут быть хорошо разделены, а безопасность транспортного средства при внезапной парковке или других ситуациях может быть лучше обеспечена. При этом ｜Δh｜ представляет собой абсолютное значение Δh.
В одном варианте осуществления, как показано на фиг. 1, в естественном состоянии (в состоянии, когда диафрагма 2 накачана) высота верхней части второй опоры 6 больше, чем высота верхней части первой опоры 4. Таким образом, вторая резинометаллическая пружина 5 отвечает за снижение вибрации в условиях низкой нагрузки, когда в диафрагме 2 нет воздуха (см. фиг. 2); и вторая резинометаллическая пружина 5 и первая резинометаллическая пружина 3 совместно уменьшают вибрацию в условиях высокой нагрузки, когда в диафрагме 2 нет воздуха (см. фиг. 3).
Следует понимать, что в другом варианте осуществления (не показан на графических материалах) также возможно, чтобы высота верхней части первой опоры 4 была больше высоты верхней части второй опоры 6 в естественном состоянии (в состоянии, когда диафрагма 2 накачана). Таким образом, первая резинометаллическая пружина 3 отвечает за снижение вибрации в условиях низкой нагрузки, когда в диафрагме 2 нет воздуха; и первая резинометаллическая пружина 3 и вторая резинометаллическая пружина 5 совместно уменьшают вибрацию в условиях высокой нагрузки, когда в диафрагме 2 нет воздуха.
Что касается относительного положения между первой опорой 4 и второй опорой 6, в варианте осуществления, показанном на фиг. 1–3, первая опора 4 установлена вокруг второй опоры 6, чтобы ограничить горизонтальное перемещение второй опоры 6, тем самым ограничивая относительное боковое отклонение между первой резинометаллической пружиной 3 и второй резинометаллической пружиной 5.
В частности, как показано на фиг. 1–3, как первая опора 4, так и вторая опора 6 представляют собой фрикционные блоки, так что первая опора 4 и вторая опора 6 могут смещаться относительно верхней пластины 1, когда они входят в контакт с верхней пластиной 1. Как первая опора 4, так и вторая опора 6 являются кольцевыми, при этом первая опора 4 и вторая опора 6 съемно прикреплены с помощью болтов к верхней части первой резинометаллической пружины 3 и верхней части второй резинометаллической пружины 5 соответственно.
Первая опора 4 выполнена с возможностью скользящей посадки со второй опорой 6. То есть нет зазора между внутренней поверхностью первой опоры 4 и внешней поверхностью второй опоры 6 (содержащей установочный зазор для установки второй опоры 6 в первую опору 4), и в то же время обеспечена возможность скольжения второй опоры 6 относительно первой опоры 4. То есть первая опора 4 и вторая опора 6 могут скользить относительно друг друга в вертикальном направлении, но не в горизонтальном направлении. Соответственно, относительное боковое отклонение между первой резинометаллической пружиной 3 и второй резинометаллической пружиной 5 дополнительно ограничено, исключено боковое столкновение между второй опорой 6 и первой опорой 4, тем самым улучшая устойчивость пневматической рессоры при эксплуатации.
Что касается конструкции первой резинометаллической пружины 3, она может быть пластинчатой вспомогательной пружиной или вспомогательной пружиной в форме песочных часов, так что первая резинометаллическая пружина 3 может обеспечивать полость для размещения второй резинометаллической пружины 5 и осуществлять вертикальное возвратно-поступательное движение второй опоры 6. Кроме того, что касается конструкции второй резинометаллической пружины 5, она может представлять собой одно из пластинчатой вспомогательной пружины, вспомогательной пружины в форме песочных часов и конической вспомогательной пружины. Когда вторая резинометаллическая пружина 5 представляет собой пластинчатую вспомогательную пружину, занимаемое ею пространство мало, и требуемый размер первой резинометаллической пружины 3 невелик.
В частности, как показано на фиг. 1–3, как первая резинометаллическая пружина 3, так и вторая резинометаллическая пружина 5 представляют собой пластинчатые вспомогательные пружины, первая резинометаллическая пружина 3 и вторая резинометаллическая пружина 5 расположены коаксиально, а нижняя монтажная пластина первой резинометаллической пружины 3 и нижняя монтажная пластина второй резинометаллической пружины 5 неподвижно соединены болтами. Конструкция пластинчатой вспомогательной пружины представляет собой технологию, известную специалистам в данной области техники, и не будет подробно описана в настоящей заявке.
Кроме того, следует отметить, что конструкции вспомогательной пружины в форме песочных часов и конической вспомогательной пружины в качестве альтернативы пластинчатой вспомогательной пружине также являются технологиями, известными специалистам в данной области техники, и не будут подробно описаны здесь.
Чтобы лучше понять приведенные выше технические решения настоящей заявки, как показано на фиг. 2 и 3, ниже будет описан процесс работы пневматической рессоры, предложенной в настоящей заявке, когда в диафрагме 2 нет воздуха.
Как показано на фиг. 2, при низкой нагрузке на кузов транспортного средства вторая опора 6 передает нагрузку на вторую резинометаллическую пружину 5. Вторая резинометаллическая пружина 5 снижает вибрацию, а первая резинометаллическая пружина 3 не сжимается и не снижает вибрацию. В это время жесткость пружины низкая, а комфорт при движении транспортного средства больше.
Как показано на фиг. 3, когда верхние плоскости первой опоры 4 и второй опоры 6 находятся на одном уровне из-за высокой нагрузки на кузов транспортного средства, при этом как первая резинометаллическая пружина 3, так и вторая резинометаллическая пружина 5 прижаты верхней пластиной 1. В это время из-за параллельного соединения между первой резинометаллической пружиной 3 и второй резинометаллической пружиной 5 жесткость пневматической рессоры резко увеличивается, а разница отклонения пневматической рессоры между условиями низкой и высокой нагрузки уменьшается.