РЕЗИНО-МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР СО ВСТАВКАМИ
RUBBER-METAL DAMPER WITH INSERTS

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к конструированию резино-металлических амортизаторов, к которым относятся резино-металлические шарниры и резино-металлические опоры.
Известна резино-металлическая опора, в которой эластичный резиновый элемент одновременно приклеен или привулканизован к наружному металлическому корпусу, имеющему цилиндрическую часть, и к внутренней арматуре, выполненной в виде металлической цилиндрической втулки (с.61, ВАЗ LADA Калина. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. М: Издательский дом Третий Рим, 2006, 168 с.). Однако опоры данной конструкции имеют большое осевое перемещение внутренней арматуры относительно корпуса опоры.
Известен резино-металлический шарнир, состоящий из эластичного резинового элемента, одновременно приклеенного или привулканизованного к внутренней, к наружной и дополнительной арматурам, выполненным в виде втулок цилиндрической, конической или шаровой формы; при этом дополнительная арматура расположена между наружной и внутренней арматурами (Заявка RU, №2006130633/22). Однако шарниры данной конструкции имеют невысокие показатели по осевой жесткости и разрушающей нагрузке.
Известен резино-металлический шарнир, состоящий из эластичного элемента, неразъемно соединенного с внутренней втулкой и дополнительной арматурой, выполненной в виде втулки, имеющей вертикальные прорези; при этом втулка расположена параллельно вертикальной оси шарнира между наружной поверхностью эластичного элемента и внутренней втулкой. Наружная поверхность эластичного элемента для более равномерного распределения в нем напряжений, которые возникают при сборке шарнира, имеет две впадины (Патент US №4667943, F16F 1/38, 1987 г.).
Известен резино-металлический шарнир, состоящий из эластичного элемента цилиндрической формы, неразъемно соединенного с внутренней втулкой, имеющей коническую поверхность. Данный шарнир при сборке вставляется в наружную цилиндрическую втулку, имеющую внутреннюю перегородку с отверстием (Патент DE №4033569 А1, F16F 1/38, 1990 г.).
Известна опора двигателя, состоящая из трех отдельных частей, основной, состоящей из эластичного элемента, выполненного в виде цилиндрической втулки, который неразъемно соединен с одной стороны с наружным корпусом в его цилиндрической части, а с другой стороны с внутренней арматурой, выполненной в виде цилиндрической втулки. При этом корпус выполнен в виде втулки, состоящей из двух конических поверхностей, соединенных между собой цилиндрической вставкой. Две другие части опоры вставляются в конические части наружного корпуса и выполнены в виде внутренних втулок, имеющих наружную коническую поверхность, которая неразъемно соединена с эластичным элементом, выполненным в форме усеченного конуса с оребрениями (Патент GB №2123113 A, F16F 3/08, 1983 г.).
Известен резино-металлический амортизатор, состоящий из эластичного элемента, одновременно приклеенного или привулканизованного к внутренней металлической втулке и к дополнительной арматуре, соединенной с внутренней втулкой по одному или обоим ее торцам и выполненной в виде втулки с отбортовкой или неполностью разрезанных ее сегментов, имеющих:
цилиндрическую(ие) и/или коническую(ие) части,
или цилиндрическую(ие) и/или тороидальную(ные) части,
или цилиндрическую(ие) и/или трапециевидную(ные) части.
(Патент RU №2370686). Однако данное техническое решение не учитывает всех возможных конструкций резино-металлических амортизаторов, имеющих дополнительную арматуру, которая соединена с внутренней втулкой.
Все известные решения не позволяют изготовить резино-металлический амортизатор, имеющий с одной стороны высокие значения радиальной жесткости, а с другой низкую осевую жесткость.
Техническим результатом, достигаемым заявляемым решением, является уменьшение радиальных перемещений внутренней металлической втулки резино-металлического амортизатора, а также увеличение сопротивления шарнира действию многократных скручивающих нагрузок.
Указанный технический результат достигается тем, что:
1. Резино-металлический амортизатор, выполненный в виде эластичного элемента в форме втулки или втулки, у которой один или два торца заканчиваются одним или двумя буртиками, или фланцем, или буртиком с фланцем, а с внутренней арматурой, выполненной в виде цилиндрической втулки или цилиндрического прутка, и с внутренней поверхностью наружного корпуса эластичный элемент связан за счет силы трения, отличающийся тем, что эластичный элемент неразъемно соединен с одной или более кольцевыми вставками, выполненными в форме втулки или разрезанной втулки, или сегментов втулки, расположенными перпендикулярно вертикальной оси амортизатора и выполненными из полимерного или композиционного материала, превосходящего резину эластичного элемента по модулю упругости и антифрикционным и/или износостойким свойствам, при этом высота вставки, измеренная перпендикулярно вертикальной оси шарнира (или эластичного элемента), меньше высоты эластичного элемента.
2. Резино-металлический амортизатор, состоящий из эластичного элемента, выполненного в виде втулки или втулки, у которой один или два торца заканчиваются одним или двумя буртиками или фланцем, или буртиком с фланцем, которая неразъемно соединена с внутренней металлической втулкой или втулкой, у которой концы сплющены и на них выполнены крепежные отверстия, а с внутренней поверхностью наружного корпуса втулка соединена за счет сил трения, отличающийся тем, что амортизатор имеет одну или более кольцевые вставки, выполненные в виде втулки или разрезанной втулки, или сегментов втулки, которые расположены перпендикулярно вертикальной оси амортизатора и выполнены из полимерного или композиционного материала, превосходящего резину эластичного элемента по модулю упругости и антифрикционным и/или износостойким свойствам, при этом диаметр кольцевой вставки меньше, чем диаметр эластичной втулки, а с эластичным элементом кольцевые вставки соединены неразъемно или разъемно.
3. Резино-металлический амортизатор, состоящий из эластичного элемента, выполненного в виде втулки или втулки, одна из торцевых сторон у которой заканчивается фланцем, неразъемно соединенным с внутренней арматурой, выполненной в виде цилиндрической втулки, одна из торцевых сторон у которой заканчивается отбортовкой или фланцем, или втулки, являющейся комбинацией цилиндрической части с плоской или фигурной шайбой, а с наружным корпусом эластичный элемент связан за счет силы трения, отличающийся тем, что амортизатор имеет одну или более одной кольцевых вставок, выполненных в виде втулки или разрезанной втулки, или сегментов втулки, расположенных перпендикулярно вертикальной оси амортизатора и выполненных из полимерного или композиционного материала, превосходящего резину эластичного элемента по модулю упругости и антифрикционным и/или износостойким свойствам, при этом диаметр кольцевой вставки меньше, чем диаметр эластичной втулки, а с эластичным элементом кольцевые вставки соединены неразъемно или разъемно.
4. Резино-металлический амортизатор по п.3, отличающийся тем, что кольцевые вставки или сегменты кольцевых вставок выполнены на фланцевой части эластичного элемента.
5. Резино-металлический амортизатор по п.1, или по п.2, или по п.3, или по п.4, отличающийся тем, что кольцевые вставки выполнены в виде набора втулок и/или разрезанных втулок, и/или сегментов втулок, которые расположены относительно вертикальной оси амортизатора друг над другом и/или вдоль вертикальной оси.
6. Резино-металлический амортизатор по п.1, или по п.2, или по п.3, или по п.4, или по п.5, отличающийся тем, что кольцевые вставки выполнены в виде набора колец, выполненных в виде втулки или разрезанной втулки, или сегментов втулки и вставленных друг в друга, для этого в одном из колец выполнено углубление(я), а в другом выпуклость(и) или одно из них имеет фланцевые части.
7. Резино-металлический амортизатор по п.6 отличающийся тем, что наружная поверхность наружной(них) вставки(вок) неразъемно покрыта слоем из эластичного материала.
8. Резино-металлический амортизатор по п.1, или по п.2, или по п.3, или по п.4, или по п.5, или по п.6, или по п.7, отличающийся тем, что боковые поверхности всех вставок или их части имеют оребрения и/или перфорацию.
9. Резино-металлический амортизатор по п.1, или по п.2, или по п.3, или по п.4, или по п.5, или по п.6, или по п.7, или по п.8, отличающийся тем, что на поверхности эластичного элемента в области вставок выполнены углубления.
10 Резино-металлический амортизатор по п.1, или по п.2, или по п.3, или по п.4, или по п.5, или по п.6, или по п.7, или по п.8, или по п.9, отличающийся тем, что он выполнен из двух частей, состоящих из эластичного элемента, и при необходимости внутренней арматуры, при этом одна из данных частей имеет кольцевые вставки, а другая нет, или обе части содержат кольцевые вставки.
Заявляемое изобретени иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-6.
На фиг.1 изображен разрез эластичного элемента 1, из которого затем собирается Резино-металлический шарнир, являющийся одной из разновидностей резино-металлического амортизатора. Элемент 1 выполнен в форме втулки, состоящей из комбинации параллелепипеда и части цилиндра. Кольцевая вставка 2 расположена в средней части данного эластичного элемента и неразъемно с ним соединена. Высота вставки, измеренная перпендикулярно вертикальной оси шарнира (или эластичного элемента), меньше высоты эластичного элемента. Это позволяет, при сборке шарнира, создать напряжение в массиве эластичного элемента.
На фиг.2 приведен резино-металлический шарнир на основе данного эластичного элемента со вставкой, который изображен на фиг.1. Шарнир состоит из эластичного элемента 1, вставки 2, внутренней арматуры 3 и наружного корпуса 4. При радиальном нагружении шарнира часть нагрузки воспринимает кольцевая вставка 2, снимая тем самым часть нагрузки с эластичного элемента. При ударных или переменных радиальных нагрузках эластичный элемент 1 предохраняет кольцевую вставку 2 за счет гашения нагрузок. При коаксиальном закручивании внутренняя арматура 3, выполненная в виде прутка, и кольцевая вставка 2 образуют пару, которая является подшипником скольжения, если вставка выполнена из материала, обладающего антифрикционными свойствами; эластичный элемент 1 предохраняет данный подшипник от погодных и дорожных условий. Если вставка выполнена из материала, имеющего высокий модуль упругости и повышенное сопротивление износу, то она только снимает часть нагрузки с эластичного элемента.
На фиг.3 изображен резино-металлический шарнир, в котором эластичный элемент 1 выполнен в форме втулки и неразъемно соединен с внутренней арматурой 3, выполненной в виде металлической втулки. В средней части шарнира расположена кольцевая вставка 2, выполненная в виде набора колец. Кольца вставки расположены друг над другом, при этом нижнее кольцо 2.1 неразъемно соединено как с арматурой 2, так и с эластичным элементом 1. Диаметр вставки 2 меньше диаметра эластичного элемента 1. Это позволяет при запрессовке шарнира в наружный корпус создать напряжение в массиве эластичного элемента 1.
На фиг.4 приведен разрез амортизатора, собранного на основе шарнира, изображенного на фиг.3 и помещенного в наружный корпус 4. При коаксиальном закручивании наружное 2.2 и внутреннее 2.1 кольца вставки 2 являются подвижными и неподвижными кольцами подшипника скольжения, а эластичный элемент 1 предохраняет данный подшипник от ударных нагрузок, погодных и дорожных условий. Со своей стороны подшипник скольжения (кольцевая вставка) снимает большую часть радиальной нагрузки с эластичного элемента 1, продлевая тем самым его ресурс.
На фиг.5 приведен амортизатор, выполненный в виде втулочного конического шарнира, состоящего из наружного корпуса 4, внутренней арматуры 3.1 и 3.2 и эластичного элемента, состоящего из двух частей 1.1 и 1.2. Одна его часть 1.1 неразъемно соединена с внутренней арматурой 3.1, выполненной в виде втулки, которая длиннее эластичного элемента. На свободной от эластичного элемента части втулки 3.1 размещена кольцевая вставка 2, состоящая из двух частей, одна из которых выполнена в виде втулки с фланцем 2.2, а вторая - в виде конической втулки 2.1. Втулка 2.2 неразъемно соединена с частями 3.1 и 1.1. Элементы 2.1 и 2.2 вставки 2 образуют подшипник скольжения. Вторая часть 1.2 эластичного элемента 1 может быть разъемно соединена с втулкой 3.2 и иметь те же элементы, что и первая. Эластичный элемент 1, выполненный из резины, лучше гасит переменные нагрузки, а вставка, выполненная из материала, обладающего более высоким модулем упругости, лучше воспринимает нагрузки. Таким образом, вставка 2 и эластичный элемент 1, дополняя друг друга, увеличивают ресурс амортизатора.
На фиг.6 приведен резино-металлический амортизатор, выполненный в виде опоры стойки, который состоит из наружного корпуса 4, имеющего цилиндрическую втулочную часть 4.1, фланцевую часть 4.2, на которой выполнены элементы крепления 4.3. Эластичный элемент 1, выполненный в виде втулки с фланцем, неразъемно соединен с внутренней арматурой 3, которая состоит из втулки 3.1 и шайбы 3.2. Кольцевая вставка 2, выполненная в виде цилиндрической втулки, расположена на обеих частях втулки 3.1, свободной от эластичного элемента 1. Данные вставки могут быть соединены с втулкой 3.1 и элементом 1 разъемно или неразъемно. При радиальных нагрузках вставка 2 ограничивает перемещение арматуры 3, что улучшает устойчивость автомобиля при маневрировании, а эластичный элемент гасит переменные нагрузки. Вставки 2 могут быть изготовлены как из материала, имеющего антифрикционные свойства, так и материала, обладающего лучшей, чем резина, износостойкостью, например из полиуретана.
Вставки, особенно если они выполнены в виде комбинации колец или втулок, могут быть изготовлены из разных материалов, образующих наиболее оптимальную пару по антифрикционным свойствам и/или сопротивлению износу.
При значительных коаксиальных перемещениях вставки лучше изготавливать из материала, имеющего антифрикционные свойства, чтобы она выполняла роль подшипника скольжения. Для надежной фиксации наружного кольца вставки от проворота оно может быть дополнительно неразъемно покрыто слоем резины.
Эластичный элемент амортизатора должен быть изготовлен из резины, которая надежно будет предохранять вставки одновременно от ударных и переменных нагрузок, а также от воздействия погодных и дорожных условий.