УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДРЕССОРИВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE SPRING DEVICE

Предлагаемое устройство относится к области машиностроения и может быть использовано для гашения колебаний транспортных средств при движении по неровностям дорожного покрытия.
Известно устройство типа подвески [1], содержащее нижнее и верхнее седло пружины, спиральную пружину сжатия, которая содержит проволоку, которая формована в форму спирали, и расположена в таком состоянии, в котором она сжата между нижним седлом пружины и верхним седлом пружины, и амортизатор, который содержит цилиндр и шток, который вставлен в цилиндр, причем амортизатор проходит через внутреннюю часть спиральной пружины сжатия. Центральная ось спиральной пружины сжатия смещена к наружной стороне транспортного средства относительно оси амортизатора. Проволока спиральной пружины сжатия содержит часть проволоки большого диаметра на стороне противосмещения спиральной пружины сжатия, часть проволоки малого диаметра на стороне смещения спиральной пружины сжатия и часть проволоки изменяющегося диаметра.
Недостатком этого устройства является то, что, нагрузочная характеристика со слабо выраженной нелинейностью при сжатии не позволяют получить достаточную плавность хода транспортного средства при различных нагрузках на ось, когда полезная нагрузка меняется в широких пределах и при движении по неровностям дороги.
Известные устройства в виде пружинных амортизаторов используют пружины сжатия-растяжения, что не позволяет простыми средствами реализовать оптимальную нагрузочную характеристику.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является [2] в виде амортизатора, включающего стойку пружинную, содержащую верхнюю опору и нижнюю опору, снабженные проушинами с элементами крепления к транспортному средству. Элемент крепления нижней опоры может быть выполнен в виде двухопорного шарового шарнира. Между опорами размещена пружина сжатия, внутри которой коаксиально установлен амортизатор, закрепленный на опорах. Пружину сжатия охватывает трос, концы которого закреплены на концевых участках двухопорного шарового шарнира.
Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает плавности хода из-за пружины сжатия-растяжения с переменной жесткостью подвески и сложность конструкции.
На фиг. 1 показана оптимальная нагрузочная характеристика амортизатора.
Предлагаемое изобретение решает задачу реализации такой нагрузочной характеристики, которая приведена на фиг. 1 и которая обеспечит плавность хода транспортного средства за счет использования в предлагаемом устройстве в виде амортизатора пружины сжатия и кручения, которая в процессе перемещения подвижного штока и вращения вокруг своей оси подвижного диска за счет резьбы на штоке и аналогичной на диске, одновременно сжимается в продольном направлении и закручивается вокруг своей оси.
Технический результат - повышение плавности хода и устойчивость движения транспортного средства, влияющее на вибрационную безопасность человека и транспортного средства, полезная нагрузка которого меняется в широких пределах.
Технический результат достигается тем, что устройство для подрессоривания транспортных средств содержит полый цилиндрический корпус с размещенными внутри него пружиной сжатия с кручением, закрепленной с одной стороны с корпусом, с другой стороны с подвижным диском, снабженным резьбой, через который пропущен подвижный шток с аналогичной резьбой, причем шток проходит через отверстия в корпусе. С верхней частью корпуса жестко соединен полый кожух, к внешней стороне корпуса которого по осевой линии прикреплена первая проушина для соединения с рамой транспортного средства. К нижнему концу подвижного штока жестко присоединена вторая проушина для крепления с мостом транспортного средства.
Особенностью предлагаемого устройства является выполнение упругого элемента в виде пружины сжатия с кручением, размещенной в полом корпусе, внутри пружины сжатия с кручением находится подвижный шток с резьбой, на котором имеется подвижный диск с аналогичной резьбой и при одновременном сжатии и кручении пружины реализуется оптимальная нагрузочная характеристика устройства для подрессоривания транспортного средства, изображенная на фиг. 2.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 2 представлено предлагаемое устройство и на фиг. 3. схема крепления устройства к транспортному средству.
Предлагаемое устройство для подрессоривания транспортного средства содержит полый цилиндрический корпус 1 с отверстием в нижнем основании 2 и с размещенными внутри него пружиной 3 сжатия с кручением, закрепленной с одной стороны с неподвижным диском 4, а с другой с подвижным диском 5, снабженным резьбой 6, через который пропущен подвижный шток 7 с аналогичной резьбой 6, причем подвижный шток 7 проходит через отверстия 2 в корпусе 1.
С верхней частью корпуса 1 жестко соединен полый кожух 8, к внешней стороне которого по осевой линии прикреплена первая проушина 9 для соединения с рамой 10 транспортного средства. К нижнему концу подвижного штока 7 жестко присоединена вторая проушина 11 для крепления с мостом 12 транспортного средства.
Устройство работает следующим образом.
Посредством второй проушины 11 устройство одним концом крепится к раме 10 транспортного средства, а посредством первой проушины 9 другим концом - к мосту 12 (фиг. 3). В процессе движения транспортного средства по неровностям дороги происходит перемещение подвижного штока 7 относительно полого цилиндрического корпуса 1 и, соответственно, относительно пружины 3 сжатия с кручением. За счет резьбового соединения 6 между подвижным штоком7 и подвижным диском 5 последний начинает перемещаться вдоль своей оси и также одновременно вращаться вокруг этой же оси. Это приводит к одновременному сжатию и кручению вокруг своей оси пружины 3 сжатия с кручением. Характеристика пружины 3 сжатия с кручением от осевой силы в процессе только сжатия приведена на фиг. 4 и на фиг. 5 влияние окружной силы только при кручении пружины 3 сжатия с кручением. На фиг. 6 показана зависимость осевой деформации пружины 3 сжатия с кручением от угла ее закручивания и сжатия. При чистом кручении осевое перемещение пружины будет нелинейным, изображенным на фиг. 5 и нелинейность также будет проявляется при одновременном осевом перемещении и кручении пружины 3 сжатия с кручением, которое изображено на фиг. 6. Это приводит к тому, что пружина 3 сжатие с кручением, а с ней и все устройство будет иметь нагрузочную характеристику, близкую к оптимальной и приведенной на фиг. 1.
Подбирая жесткость пружины 3 сжатия с кручением и шаг резьбы 6 между подвижными штоком 7 и диском 5 можно реализовать изменение жесткостной характеристики пружины 3 сжатия с кручением таким образом, чтобы устройство имело оптимальную нагрузочную характеристику, приведенную на фиг. 1, что приведет к увеличению плавности хода транспортного средства по неровностям дорожного покрытия и в итоге к повышению комфортности движения. Кроме того за счет возникновения дополнительного трения в резьбовой кинематической паре между подвижным диском5 и подвижным штоком7 возникает эффект демпфирования, что приводит к уменьшению колебаний подрессоренной массы при переменных нагрузках.
Литература
1. Патент RU №2 615 644. МПК B60G 3/28, B60G 11/14, B60G 15/06, F16f 1/06, F16F 9/32. Подвеска типа стойки и спиральная пружина сжатия для подвески / Якомото К., Эномото X. и др. /Опубл. 06.04.2017 Бюл. №10.
2. Патент RU №176 227. МПК B60G 15/02, F16F 9/58/ Стойка пружинная / Ключников СМ., Бедулев А.В. Опубл.: 12.01.2018 Бюл. №2
3 Спектральный метод расчета систем подрессоривания колесных машин.: учеб.пособие / Л.Ф.Жеглов. - 2-е изд., испр. и доп.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2013.-210 с.