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 дороги.
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 слабовыраженной 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.
Предлагаемое изобретение решает задачу реализации такой нагрузочной характеристики, которая обеспечит плавность хода транспортного средства за счет использования в предлагаемом устройстве в виде амортизатора пружины кручения и направляющего конуса, форма образующей, которого позволит реализовать нагрузочную характеристику, изображенную на фиг. 1 (кривая ОАМВ) [3, стр. 95], а также вращающегося диска вокруг своей оси, связанного с пружиной и снабженного трапецеидальной резьбой, который имеет возможность вращения вокруг своей оси за счет резьбового соединения между этим вращающимся диском вокруг своей оси и подвижным штоком.
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 направляющим конусом с отверстием по его оси и жестко соединенным с основанием корпуса, на направляющем конусе коаксиально размещена пружина кручения, один конец которой закреплен на корпусе, другой на вращающемся диске вокруг своей оси, который помещен в упорный подшипник удерживаемый в нижней части полого цилиндрического корпуса стопорным кольцом, внутри направляющего конуса размещен подвижный шток, конец которого изготовлен с нижней проушиной для крепления с мостом, подвижный шток имеет трапецеидальную резьбу, аналогичную резьбу имеет вращающийся диск, причем подвижный шток проходит через вращающийся диск вокруг своей оси, который имеет возможность вращения за счет трапецеидальной резьбы вокруг подвижного штока, сверху с основанием корпуса жестко связан полый кожух с верхней проушиной, соединенной с рамой.
Особенностью предлагаемого устройства является выполнение упругого элемента в виде пружины кручения, размещенной в полом цилиндрическом корпусе и внутри которой находится направляющий конус, диаметр основания которой равен внутреннему диаметру пружины и имеющая такую форму образующей, которая позволяет реализовать оптимальную нагрузочную характеристику упругого устройства для подрессоривания транспортного средства
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 размещенными внутри него направляющим конусом 2 с отверстием по его оси и жестко соединенного с основанием 3 полого цилиндрического корпуса 1, на направляющем конусе 2 коаксиально размещена пружина кручения 4,вращающийся диск вокруг своей оси 5, помещенный в упорный подшипник 6, который прикреплен к нижней части корпуса 1 стопорным кольцом 7. Внутри направляющего конуса 2 размещен подвижный шток 8, на котором имеется трапецеидальная резьба и такая же резьба имеется и в вращающимся диске 5 вокруг своей оси, причем подвижный шток 8 проходит через вращающийся диск 5 вокруг своей оси, который имеет возможность вращения за счет трапецеидальной резьбы вокруг подвижного штока 8. Один конец пружины 4 закреплен на основании 3 корпуса 1, а другой на вращающимся диске 5 вокруг своей оси. Сверху с полы цилиндрическим корпусом 1 основанием 3 жестко связана полая крышка 9, в которая может свободно перемещаться подвижный шток 8, а с верхней частью полая крышки 9 жестко связана проушина 10 крепления для фиксации устройства для подрессоривания транспортного средства к раме. К концу подвижного штока 8 со стороны вращающегося диска 5 вокруг своей оси прикреплено ушко 11 для крепления к мосту.
Предлагаемое устройство позволяет реализовать плавность хода транспортного средства за счет того, что в процессе перемещения подвижного штока от неровностей дороги происходит закручивание и раскручивание пружины вокруг направляющего конуса, который приводит к изменению ее жесткости и, соответственно, к изменению нагрузочной характеристики устройства.
Устройство работает следующим образом.
Посредством верхней проушины 10 устройство одним концом крепится к раме транспортного средства, а посредством нижней проушины 11 другим концом - к мосту (фиг. 3). В процессе движения транспортного средства по неровностям дороги происходит перемещение подвижного штока 8 относительно полого цилиндрического корпуса 1 и, соответственно, относительно направляющего конуса 2 за счет трапецеидального резьбового соединения подвижного штока 8 с вращающимся диском вокруг своей оси 5, закрепленном в упорном подшипнике 6 и приводится во вращение вращающегося диска вокруг своей оси 5, при этом вращающийся диск 5 вокруг своей оси закручивает пружину 4. Это приводит к уменьшению диаметра пружины 4. Витки пружины 4, расположенные со стороны большего диаметра направляющего конуса 2, жестко соединенного с основанием 3 полого цилиндрического корпуса 1, будут плотно охватывать поверхность направляющего конуса 2, в результате чего происходит уменьшение рабочих витков при кручении пружины 4 и, соответственно, изменение ее жесткости. Кроме того, направляющий конус 2 обеспечивает устойчивость пружины 4 при ее кручении в поперечном направлении.
Выбирая кривизну образующего направляющего конуса 2, можно реализовать изменение жесткостной характеристики пружины 4 таким образом, чтобы можно было реализовать оптимальную нагрузочную характеристику устройства, приведенную на фиг. 1, что в итоге приведет к увеличению плавности хода транспортного средства по неровностям дороги и в итоге к повышению комфортности движения.
Трение, возникающее при охватывании пружиной 4 образующей направляющего конуса 2 и в трапецеидальном резьбовом соединении подвижного штока 8 с вращающимся диском 5 вокруг своей оси, вызывает эффект демпфирования, что будет приводить к уменьшению колебаний подрессоренной массы при переменных нагрузках.
Литература
1. Патент RU №2615644. 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 №176227. МПК B60G 15/02, F16F 9/58 / Стойка пружинная / Ключников С.М., 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.