АМОРТИЗАТОР
SHOCK ABSORBER

Изобретение относится к устройствам для гашения колебаний виброизолируемых объектов и предназначено для применения преимущественно в подвесках транспортных средств.
Известна подвеска усовершенствованного сиденья водителя автомобиля-самосвала БелАЗ (Дербаремдикер А.Д. Амортизаторы транспортных машин. - 2-изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985, см. с.151-152 и рис.99), содержащая амортизатор с дополнительным инерционным сопротивлением. Амортизатор включает кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение сиденья водителя во вращательное движение маховика. При колебаниях сиденья маховик совершает угловые колебания вокруг своей оси и создает инерционную силу, пропорциональную относительному ускорению, что уменьшает колебания в зоне низких частот вследствие снижения частоты собственных колебаний.
Недостатком данного амортизатора является то, что кривошипно-шатунный механизм имеет малое передаточное число, вследствие чего для эффективного гашения колебаний требуется маховик большой массы, что является неприемлемым для подвесок автомобилей. Кроме того, этот амортизатор нельзя применить в подвеске кузова транспортных средств, поскольку там при высоких частотах возбуждения колебаний маховик вследствие своей инерционности практически будет блокировать подвеску и ухудшать плавность хода.
Известен амортизатор (патент РФ №2142585, F16F 7/10, 1999 г.), содержащий механическую передачу, состоящую из зубчатой рейки и шестерни, преобразующую возвратно-поступательное движение элементов подвески во вращательное вала, соединенного с маховиком через фрикционную муфту.
Недостатком данного амортизатора транспортного средства является трудность герметизации и постоянной смазки реечной зубчатой передачи. Это снижает надежность и долговечность передачи. Кроме того, реечная передача данного амортизатора имеет небольшое передаточное число, то есть отношение углового перемещения маховика к линейному перемещению рейки, что требует применения маховика большого радиуса и массы. Это увеличивает массу и габариты амортизатора и затрудняет компоновку его на транспортном средстве.
Наиболее близким из известных технических решений является амортизатор (патент РФ 2313014, МПК F16F 7/10, 20.12.2007 г.), содержащий картер, механическую передачу, состоящую из зубчатой рейки и шестерни, преобразующую возвратно-поступательное движение элементов подвески во вращательное вала, соединенного с маховиками через фрикционную муфту и дополнительную шестерню, образующую с шестернями маховиков цилиндрическую зубчатую передачу, причем между корпусом и дополнительной шестерней установлена дополнительная фрикционная муфта.
Недостатком данного амортизатора транспортного средства является трудность герметизации и постоянной смазки реечной зубчатой передачи, так как при практически вертикальном расположении амортизатора на транспортном средстве вся смазка в итоге стекает вниз, а полностью заполнить смазкой его внутреннюю полость невозможно из-за ее изменяющегося объема. Это снижает надежность и долговечность передачи. Кроме того, реечная зубчатая передача воспринимает динамические моменты, возникающие при движении транспортного средства, напрямую, что требует для обеспечения надежности и долговечности увеличения ее габаритов. Установка нескольких маховиков, шестерни которых входят в зацепление с дополнительной шестерней, увеличивает габариты устройства в радиальном направлении, так как маховики своими наружными поверхностями выходят за радиальные габариты дополнительной шестерни.
Техническим результатом заявленного амортизатора является упрощение герметизации зубчатой передачи и фрикционной муфты и уменьшение габаритов амортизатора.
Выполнение механической передачи в виде кривошипно-шатунного механизма упрощает герметизацию зубчатой передачи и фрикционной муфты за счет того, что герметизировать необходимо только по цилиндрической поверхности входного вала, вращающегося вокруг своей оси с помощью простой манжеты.
Установка фрикционной муфты перед зубчатой передачей ограничивает момент, передаваемый на зубчатую передачу, моментом этой муфты и исключает передачу динамических моментов, возникающих при движении транспортного средства, что позволяет уменьшить габариты зубчатых колес и соответственно всего устройства.
Применение одного или нескольких планетарных рядов позволяет получить от одного установленного соосно с входным валом маховика такой же приведенный на входной вал момент инерции, как и при установке нескольких таких же маховиков, что позволяет радиальные габариты устройства не увеличивать за радиальные габариты (дополнительной) коронной шестерни первого планетарного ряда, что позволяет уменьшить радиальные габариты устройства.
Краткое описание объекта
На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого амортизатора, а на фиг.2 - вид А на фиг 1.
Амортизатор содержит картер 1 (фиг.1), соединенный кронштейном 2 (фиг.2) с виброизолируемым объектом 3 (кузовом транспортного средства), входной вал 4 (фиг.1), на котором установлен рычаг 5 (фиг.2), соединенный посредством шатуна 6 с движущимся на ход, равный S, элементом подвески 7. Входной вал 4 (фиг.1) герметизирован относительно картера 1 уплотнением 8. На входном валу 4 установлена фрикционная муфта, состоящая из ведущих дисков 9 и ведомых дисков 10, поджатых пружиной 11. Один или несколько ведомых фрикционных дисков 10 соединены с картером 1. Остальные ведомые фрикционные диски 10 соединены с входным элементом зубчатой передачи (водилом) 12 первого планетарного ряда. Первый планетарный ряд состоит из находящихся в зацеплении коронной шестерни 13, сателлитов 14, центральной шестерни 15, которая соединена с водилом 16, второго планетарного ряда. Второй планетарный ряд состоит из коронной шестерни 17, сателлитов 18, центральной шестерни 19, соединенной с маховиком 20.
Краткое описание работы объекта
При перемещениях движущихся элементов подвески 7 (фиг.2) на величину S относительно картера 1, имеющих место при движении транспортного средства, шатун 6 через рычаг 5 вращает входной вал 4 (фиг.1), который поворачивается относительно уплотнения 8, обеспечивающим герметизацию картера 1, частично заполненного маслом. Вместе с входным валом 4 вращаются ведущие фрикционные диски 9, которые передают момент ведомым дискам 10, поскольку все диски поджаты друг другу пружиной 11. Ведомые фрикционные диски 10, соединенные с картером 1, передают момент трения от входного вала 4 на картер 1, что способствует гашению колебаний кузова транспортного средства 3 (Фиг.2). Остальные ведомые фрикционные диски 10 (Фиг.1) передают момент маховику 20 посредством водила 12 первого планетарного ряда, коронной шестерни 13, сателлитов 14, центральной шестерни 15, водила 16, второго планетарного ряда, коронной шестерни 17, сателлитов 18 и центральной шестерни 19. При этом маховик 20 совершает угловые колебания вокруг своей оси и создает в месте шарнирного соединения шатуна 6 (Фиг.2) и движущегося элемента подвески 7 инерционную силу, пропорциональную относительному ускорению, что уменьшает колебания кузова транспортного средства 3 в зоне низких частот вследствие снижения частоты собственных колебаний.
Количество планетарных рядов (мультипликаторов) и размер маховика 20 (Фиг.1) зависит от веса транспортного средства, его нагрузок на оси и требуемого изменения колебаний транспортного средства. Так как приведенный на входной вал 4 момент инерции равен моменту инерции маховика 20, умноженному на общее передаточное отношение мультипликатора в квадрате, то сравнительно небольшим по размерам и массе маховиком можно обеспечить требуемые параметры колебаний большегрузных транспортных средств.
Сравнительно небольшие угловые колебания рычага 5 (Фиг.2) и шатуна 6 позволяют поставить в их шарнирном соединении и в шарнирном соединении шатуна 6 и движущегося элемента подвески 7 обычные резиновые втулки или сайлентблоки, не требующие смазки.