ПОДВЕСКА КОЛЕСА АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к подрессориванию транспортных средств, в частности к подвескам колеса автомобиля с пневмобаллоном рукавного типа, ресивером и воздушным демпфером, саморегулируемым по направлению относительных и абсолютных колебаний.
Известна пневматическая подвеска, содержащая резинокордную оболочку с крышкой, образующие рабочую полость, дополнительную емкость и расположенную между ними перегородку с клапанным устройством. Дополнительная емкость выполнена в виде удлиненного по оси полого поршня, внутри которого установлено клапанное устройство. Клапанное устройство выполнено в виде саморегулируемого по амплитуде и направлению колебаний демпфирующего узла, в корпусе которого установлен цилиндр с поршнем, образующий с корпусом кольцевую полость, соединенную с полостью дополнительной емкости и с полостью резинокордной оболочки через радиальные перепускные отверстия, закрытые эластичными элементами, закрепленными на наружной поверхности корпуса, и соединенную с полостью цилиндра через радиальные каналы, выполненные в средней части цилиндра на расстоянии, равном высоте поршня. Поршень выполнен в виде плунжера из фторопласта-4 и образует с цилиндром надпоршневую полость, сообщенную с полостью резинокордной оболочки, и подпоршневую полость, сообщенную с полостью дополнительной емкости. В статическом положении плунжер, соединенный с крышкой упругим штоком, находится в средней части цилиндра между его радиальными каналами, что соответствует средней точке упругой характеристики (патент РФ №2340468, F16F 9/04, 2007 г.).
Недостатком данной пневматической подвески является автоматическое саморегулирование неупругого сопротивления только по амплитуде и направлению деформации подвески или относительных колебаний подрессоренной массы. При этом не учитывается направление абсолютных колебаний подрессоренной массы, что снижает эффективность воздушного демпфирования. Кроме того, необходимость удлинения полого поршня с целью размещения в нем цилиндра с поршнем, осевые перемещения которого равны ходу подвески, при больших ходах приводит, во-первых, к увеличению поперечных смещений верхней части полого поршня относительно оси крышки, что снижает надежность и долговечность работы резинокордной оболочки и упругого штока, а во-вторых, - к уменьшению клиренса подвески. Вследствие ограниченности габаритов даже удлиненного полого поршня его внутренний объем остается все равно меньше объема рабочей полости, что снижает гашение колебаний и плавность хода транспортного средства, поскольку для обеспечения эффективного воздушного демпфирования необходимо, чтобы дополнительный объем был больше или равен рабочему объему.
Наиболее близким из известных технических решений является задняя подвеска колес автомобиля, содержащая балку заднего моста, реактивные штанги, телескопические гидроамортизаторы и пневморессоры, включающие пневмобаллоны рукавного типа и полые поршни с буферами максимальных ходов сжатия. На верхнем торце каждого полого поршня по его оси установлен основной воздушный демпфер, в корпусе которого размещены основной дроссель, сообщающий полости пневмобаллона и поршня между собой, и основной обратный клапан, сообщающий полость пневмобаллона с полостью поршня на ходе сжатия, причем снаружи корпуса основного воздушного демпфера установлен буфер максимального хода сжатия. Подвеска дополнительно снабжена ресиверами, каждый из которых соединен с полостью соответствующего пневмобаллона через дополнительный воздушный демпфер, включающий дополнительный дроссель, сообщающий полости пневмобаллона и ресивера между собой, и дополнительный обратный клапан, сообщающий полость пневмобаллона с ресивером на ходе сжатия. Суммарный объем ресивера и полого поршня равен объему пневмобаллона под статической нагрузкой, а усилие телескопических амортизаторов на ходе отбоя составляет 10% от нагрузки, приходящейся на балку заднего моста снаряженного автомобиля (патент РФ №85403, F16F 9/04, 2008 г.).
Данная задняя подвеска колес автомобиля имеет сравнительно низкий технический уровень, обусловленный автоматическим саморегулированием неупругого сопротивления только по частоте и амплитуде деформации подвески или относительных колебаний подрессоренной массы. При этом не учитывается направление относительных и абсолютных колебаний подрессоренной массы, в результате чего реализуемое подвеской воздушное демпфирование не достаточно эффективно, так как из-за наличия сдвига фаз абсолютных и относительных колебаний демпфирующая сила подвески на части своего хода может совпадать с направлением движения подрессоренной массы, тогда как эта сила должна всегда быть направлена против этого движения. Другим недостатком является постоянное дросселирование воздуха через основной и дополнительный дроссели на ходах сжатия и отбоя, которое вызывает быстрый нагрев упругого элемента, увеличивает его жесткость и собственную частоту колебаний. Это приводит к уменьшению гасящих свойств на зарезонансных режимах работы, где для повышения виброзащитных свойств подвески ее жесткость и силу демпфирования необходимо уменьшать. Кроме того, конструкция основного и дополнительного обратных клапанов в данной подвеске имеет ограниченный ресурс из-за наличия в них эластичных элементов, снижающих надежность подвески, а также ее ремонтопригодность, поскольку замена основного обратного клапана в случае его неисправности невозможна без демонтажа резинокордной оболочки.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции подвески колеса автомобиля с воздушным демпфером, образующим новую демпфирующую систему автоматического регулирования своих характеристик по направлению относительных и абсолютных колебаний с помощью клапанного устройства, обеспечивающего разобщение рабочей и дополнительной полостей при смене направления деформации подвески и выравнивание давлений в этих полостях на ходах сжатия и отбоя в момент смены направления движения подрессоренной массы транспортного средства.
Техническим результатом заявленной подвески колеса автомобиля являются автоматическое саморегулирование неупругого сопротивления по направлению относительных и абсолютных колебаний, что приводит к повышению эффективности воздушного демпфирования, следствием чего является улучшение плавности хода транспортного средства, а также повышение надежности и ремонтопригодности подвески.
Указанный технический результат достигается тем, что в подвеске колеса автомобиля, содержащей пневморессору, включающую пневмобаллон рукавного типа, полый поршень с буфером максимального хода сжатия и основной обратный клапан, и дополнительно снабженной ресивером, соединенным с полостью пневмобаллона через воздушный демпфер с дополнительным обратным клапаном, воздушный демпфер выполнен в виде клапанного устройства, саморегулируемого по направлению относительных и абсолютных колебаний, в корпусе которого герметично установлена направляющая трубка с плунжером, образующая с корпусом кольцевую полость, соединенную с полостью пневмобаллона через основной обратный клапан и с полостью ресивера через дополнительный обратный клапан посредством шланга и осевого патрубка, который закреплен совместно с воздушным демпфером на крышке пневмобаллона, и соединенную с полостью направляющей трубки через радиальные отверстия, равнорасположенные по окружности направляющей трубки и выполненные в ее средней части на расстоянии, меньшем высоты плунжера, который образует с направляющей трубкой подплунжерную полость, сообщенную с полостью пневмобаллона, и надплунжерную полость, сообщенную с полостью ресивера, и соединен посредством спицы с резьбовой заглушкой, установленной по оси в днище полого поршня, причем обратные клапаны выполнены в виде подпружиненных кольцевых затворов, перекрывающих осевые отверстия, равнорасположенные по окружности корпуса, а дополнительный обратный клапан, верхние части корпуса и направляющей трубки установлены с кольцевым зазором внутри осевого патрубка, причем верхний конец плунжера имеет форму конуса.
Благодаря тому, что воздушный демпфер выполнен в виде клапанного устройства, саморегулируемого по направлению относительных и абсолютных колебаний, в корпусе которого герметично установлена направляющая трубка с плунжером, образующая с корпусом кольцевую полость, соединенную с полостью пневмобаллона через основной обратный клапан и с полостью ресивера через дополнительный обратный клапан посредством шланга и осевого патрубка, который закреплен совместно с воздушным демпфером на крышке пневмобаллона, и соединенную с полостью направляющей трубки через радиальные отверстия, равнорасположенные по окружности направляющей трубки и выполненные в ее средней части на расстоянии, меньшем высоты плунжера, который образует с направляющей трубкой подплунжерную полость, сообщенную с полостью пневмобаллона, и надплунжерную полость, сообщенную с полостью ресивера, и соединен посредством спицы с резьбовой заглушкой, установленной по оси в днище полого поршня, обеспечивается разобщение полости пневмобаллона и полости ресивера при смене направления деформации подвески и сообщение этих полостей с выравниванием давлений на ходах сжатия и отбоя практически в момент смены направления движения подрессоренной массы транспортного средства. В результате такого алгоритма регулирования неупругого сопротивления подвески по направлению относительных и абсолютных колебаний обеспечивается повышение эффективности воздушного демпфирования, следствием чего является улучшение плавности хода транспортного средства, причем основной обратный клапан и дополнительный обратный клапан выполнены в виде подпружиненных кольцевых затворов, перекрывающих осевые отверстия, равнорасположенные по окружности корпуса, что значительно повышает ресурс воздушного демпфера и обеспечивает работу при низких температурах, вследствие чего повышается надежность подвески.
Благодаря тому, что осевой патрубок закреплен совместно с воздушным демпфером на крышке пневмобаллона, а дополнительный обратный клапан, верхние части корпуса и направляющей трубки установлены с кольцевым зазором внутри осевого патрубка, появляется возможность замены воздушного демпфера или его отдельных элементов - корпуса, направляющей трубки, основного и дополнительного обратных клапанов - без демонтажа резинокордной оболочки, что повышает ремонтопригодность подвески.
Вследствие того, что плунжер образует с направляющей трубкой подплунжерную полость, сообщенную с полостью пневмобаллона, и надплунжерную полость, сообщенную с полостью ресивера, и соединен посредством спицы с резьбовой заглушкой, установленной по оси в днище полого поршня, появляется возможность замены плунжера и спицы без демонтажа резинокордной оболочки, а благодаря тому, что верхний конец плунжера имеет форму конуса, облегчается установка плунжера в направляющей трубке, что повышает ремонтопригодность подвески.
На фиг.1 изображена предлагаемая подвеска колеса автомобиля, продольный разрез; на фиг.2 - ее рабочая диаграмма.
Подвеска колеса автомобиля содержит пневморессору, включающую пневмобаллон 1 в виде резинокордной оболочки рукавного типа, полый поршень 2 с буфером 3 максимального хода сжатия и крышку 4, и дополнительно снабжена ресивером 5.
Пневмобаллон 1, верхняя часть полого поршня 2 и крышка 4 образуют полость 6 пневмобаллона 1, которая периодически сообщается с полостью 7 ресивера 5 через воздушный демпфер, выполненный в виде клапанного устройства, саморегулируемого по направлению относительных и абсолютных колебаний. Корпус 8 воздушного демпфера жестко закреплен на крышке 4 совместно с осевым патрубком 9. В корпусе 8 герметично установлена направляющая трубка 10, образующая с корпусом 8 кольцевую полость 11, соединенную с полостью 6 пневмобаллона 1 через основной обратный клапан и с полостью 7 ресивера 5 через дополнительный обратный клапан посредством шланга 12 и осевого патрубка 9, внутри которого установлены с кольцевым зазором 13 дополнительный обратный клапан, верхние части корпуса 8 и направляющей трубки 10.
В средней части направляющей трубки 10 установлен плунжер 14, верхний конец которого имеет форму конуса. В днище 15 полого поршня 2 по его оси установлена резьбовая заглушка 16, которая соединена с плунжером 14 посредством спицы 17.
Кольцевая полость 11 соединена с полостью направляющей трубки 10 через радиальные отверстия 18 и 19, равнорасположенные по окружности направляющей трубки 10 и выполненные в ее средней части на расстоянии, меньшем высоты плунжера 14, который образует с направляющей трубкой 10 подплунжерную полость 20, сообщенную с полостью 6 пневмобаллона 1, и надплунжерную полость 21, сообщенную через шланг 12 и осевой патрубок 9 с полостью 7 ресивера 5.
Основной и дополнительный обратные клапаны выполнены в виде подпружиненных кольцевых затворов 22 и 23, перекрывающих осевые отверстия 24 и 25, равнорасположенные по окружности корпуса 8.
Предлагаемая подвеска колеса автомобиля работает следующим образом.
При отсутствии колебаний подвески плунжер 14, соединенный спицей 17 с резьбовой заглушкой 16, находится в средней части направляющей трубки 10, перекрывая ее радиальные отверстия 18 и 19. Среднее положение плунжера 14 обеспечивается соединением полости 6 пневмобаллона 1 с регулятором положения кузова транспортного средства.
При деформациях подвески в небольшой зоне статического хода, меньшего, чем разность расстояний между высотой плунжера 14 и радиальными отверстиями 18 и 19, полость 6 и полость 7 не сообщаются, так как плунжер 14 перекрывает радиальные отверстия 18 и 19. В этом режиме происходит изменение давления газа только в полости 6, что соответствует упругой характеристике, показанной пунктирной линией на участке Δ (фиг.2). В этом случае воздушного демпфирования колебаний не происходит, что необходимо для обеспечения высокой плавности хода при движении транспортного средства по мелким неровностям, например, по асфальту с короткими трещинами.
При ходах подвески, равных Δ, в момент смены направления движения подрессоренной массы транспортного средства, плунжер 14 открывает радиальные отверстия 18 и 19, вследствие чего происходит выравнивание давлений в полости 6 и полости 7. Это соответствует точкам 1 и 3 на упругой характеристике (фиг.2). При больших ходах подвеска работает следующим образом.
На ходе сжатия подвески крышка 4, корпус 8, направляющая трубка 10, осевой патрубок 9 вместе со шлангом 12 и ресивером 5 перемещаются вниз, полый поршень 2 с резьбовой заглушкой 16, спицей 17 и плунжером 14 движутся вверх, а нижняя часть пневмобаллона 1 перекатывается по наружной поверхности полого поршня 2. При этом давление в полости 6 увеличивается, вследствие чего подпружиненный кольцевой затвор 22 прижимается к наружной торцевой поверхности корпуса 8 и закрывает осевые отверстия 24, а воздух из полости 6 практически без сопротивления перетекает в полость 7 через подплунжерную полость 20, радиальные отверстия 18, кольцевую полость 11, осевые отверстия 25 (отжимая от наружной стенки корпуса 8 подпружиненный кольцевой затвор 23), кольцевой зазор 13, шланг 12. В результате происходит практически одновременное повышение давлений в полостях 6 и 7, что обеспечивает на участке I мягкую упругую характеристику (фиг.2).
При последующем ходе растяжения крышка 4, корпус 8, направляющая трубка 10, осевой патрубок 9 вместе со шлангом 12 и ресивером 5 движутся вверх, а полый поршень 2 с резьбовой заглушкой 16, спицей 17 и плунжером 14 - вниз. При этом давление в полости 6 уменьшается, вследствие чего подпружиненный кольцевой затвор 23 прижимается к наружной стенке корпуса 8 и закрывает осевые отверстия 25, разобщая полости 6 и 7 в момент смены направления деформации подвески. В результате происходит резкое падение давления в полости 6, что обеспечивает на участке II жесткую упругую характеристику (фиг.2).
После прохождения плунжером 14 среднего положения в момент смены направления движения подрессоренной массы транспортного средства открываются радиальные отверстия 19 и воздух из полости 7 практически без сопротивления перетекает в полость 6 через шланг 12, надплунжерную полость 21, радиальные отверстия 19, кольцевую полость 11 и осевые отверстия 24, отжимая подпружиненный кольцевой затвор 22 от наружной торцевой поверхности корпуса 8. В результате происходит практически мгновенное выравнивание давлений в полостях 6 и 7 (точка 3 на фиг.2).
При дальнейшем растяжении подвески воздух из полости 7 практически свободно перетекает в полость 6 через шланг 12, надплунжерную полость 21, радиальные отверстия 19, кольцевую полость 11 и осевые отверстия 24, отжимая от наружной стенки корпуса 8 подпружиненный кольцевой затвор 22. В результате происходит практически одновременное понижение давлений в полостях 6 и 7, что обеспечивает на участке III мягкую упругую характеристику (фиг.2).
При последующем ходе сжатия крышка 4, корпус 8, направляющая трубка 10, осевой патрубок 9 вместе со шлангом 12 и ресивером 5 движутся вниз, а полый поршень 2 с резьбовой заглушкой 16, спицей 17 и плунжером 14 - вверх. При этом давление в полости 6 увеличивается, вследствие чего подпружиненный кольцевой затвор 22 прижимается к наружной стенке корпуса 8 и закрывает осевые отверстия 24, разобщая полости 6 и 7 в момент смены направления деформации подвески. В результате происходит резкое увеличение давления в полости 6, что обеспечивает на участке IV жесткую упругую характеристику (фиг.2).
После прохождения плунжером 14 среднего положения в момент смены направления движения подрессоренной массы транспортного средства открываются радиальные отверстия 18 и воздух из полости 6 практически без сопротивления перетекает в полость 7 через подплунжерную полость 20, радиальные отверстия 18, кольцевую полость 11, осевые отверстия 25 (отжимая подпружиненный кольцевой затвор 23 от наружной торцевой поверхности корпуса 8), кольцевой зазор 13 и шланг 12. В результате происходит практически мгновенное выравнивание давлений в полостях 6 и 7.
В конце максимального хода сжатия буфер 3, взаимодействуя с крышкой 4, деформируется, что предотвращает жесткий удар.
Предлагаемая подвеска колеса автомобиля обеспечивает саморегулирование неупругого сопротивления по направлению относительных и абсолютных колебаний, что приводит к повышению эффективности воздушного демпфирования, следствием чего является улучшение плавности хода транспортного средства, а также повышение надежности и ремонтопригодности подвески.