Амортизатор

Полезная модель относится к устройствам для гашения колебаний и предназначена для применения в подвесках транспортных средств.
Известно устройство для демпфирования и рекуперации энергии подвески (а.с. СССР, № 1049270, B 60 G 13/18, 1983 г.), в котором в качестве амортизатора содержится механическая передача, преобразующая возвратно-поступательное движение во вращательное, включающая корпус, соединенный с верхней опорой, маховик, установленный в корпусе и кинематически связанный с генератором, вертикальный винт с гайкой, соединенный с нижней опорой, и орган, связывающий гайку винта с инерционными элементами маховика через муфты свободного хода. При деформациях амортизатора инерционные элементы маховика, выполненные в виде колец, вращаются в разные стороны, осуществляя через генераторы рекуперацию механической энергии колебаний в электрическую энергию и создавая инерционную силу, пропорциональную относительному ускорению только при разгоне маховика.
Недостатком данного амортизатора является сложность конструкции, что снижает его надежность, а также большие габариты, что затрудняет его установку в подвеску автомобиля. Кроме того, маховик при высоких частотах относительных перемещениях опор вследствие своей инерционности будет практически блокировать подвеску и ухудшать плавность хода.
Наиболее близким из известных технических решений является амортизатор (патент РФ № 2142586, F16F 7/10, B60G 13/18, 1999 г.), содержащий две опоры и механическую передачу, преобразующую возвратно-поступательное движение во вращательное движение и включающую корпус, в котором установлен вертикальный винт с гайкой, взаимодействующий с маховиком. Механическая передача выполнена в виде инерционного механизма, маховик которого выполнен в виде цилиндра, установленного с возможностью вращения внутри корпуса и взаимодействующего с винтом, установленным в нижней части корпуса с возможностью вращения, посредством подпружиненного плоского фрикционного диска, подвижно установленного в осевом направлении на винте и поджатого к торцевой поверхности нижней части цилиндра, причем гайка выполнена шариковой и закреплена на нижнем конце полого штока, подвижно установленного в корпусе, нижняя опора соединена с корпусом, а верхняя опора – с верхним концом полого штока.
Данный амортизатор имеет сравнительно низкий технический уровень, обусловленный постепенным износом его фрикционной пары и загрязнением продуктами износа шарико-винтовой передачи и подшипников качения, что снижает надежность амортизатора. Недостатком является также то, что корпус амортизатора через нижнюю опору соединяется с неподрессоренной массой автомобиля и потому подвержен высоким динамическим нагрузкам, что снижает надежность работы установленных внутри него узлов и амортизатора в целом.
Техническим результатом заявленного амортизатора является повышение его надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что в амортизаторе, содержащем две опоры и механическую передачу, преобразующую возвратно-поступательное движение во вращательное движение и выполненную в виде инерционного механизма, включающего корпус, в котором подвижно установлен полый шток с шариковой гайкой на конце, вертикальный винт, установленный в корпусе и шариковой гайке с возможностью вращения и взаимодействующий с маховиком, выполненным в виде цилиндра, установленного с возможностью вращения внутри корпуса, винт установлен в верхней части корпуса с возможностью вращения, шариковая гайка закреплена на верхнем конце полого штока, нижняя опора соединена с нижним концом полого штока, верхняя опора закреплена на верхней части корпуса, а амортизатор снабжен предохранительной муфтой, включающей цилиндрическую упругую втулку, выполненную из эластичного износостойкого материала и закрепленную на верхнем конце винта, и шарики, установленные в радиальных отверстиях, выполненных в верхней части цилиндра, и частично вжатые в наружную поверхность цилиндрической упругой втулки с помощью резьбовых пробок.
Благодаря тому, что винт установлен в верхней части корпуса с возможностью вращения, шариковая гайка закреплена на верхнем конце полого штока, нижняя опора соединена с нижним концом полого штока, верхняя опора закреплена на верхней части корпуса, обеспечивается снижение возникающих при колебаниях динамических нагрузок на основные детали и узлы, установленные внутри корпуса, что повышает надежность амортизатора.
Вследствие того, что амортизатор снабжен предохранительной муфтой, включающей цилиндрическую упругую втулку, выполненную из эластичного износостойкого материала и закрепленную на верхнем конце винта, и шарики, установленные в радиальных отверстиях, выполненных в верхней части цилиндра, и частично вжатые в наружную поверхность цилиндрической упругой втулки с помощью резьбовых пробок, обеспечивается требуемый ограничивающий момент вращения на винте практически без проскальзывания шариков по поверхности втулки, что существенно снижает ее износ, тем самым повышая надежность работы амортизатора.
На чертеже изображен основной вид предлагаемого амортизатора, продольный разрез.
Амортизатор содержит механическую передачу, преобразующую возвратно-поступательное движение во вращательное движение, которая выполнена в виде инерционного механизма, сверху цилиндрического корпуса 1 которого закреплена верхняя опора 2, а внутри корпуса 1 на подшипниках 3 и 4 установлен маховик, выполненный в виде цилиндра 5 с возможностью вращения вокруг его оси. В верхней части корпуса 1 по его оси в подшипнике 6 с возможностью вращения установлен винт 7, шариковая гайка 8 которого закреплена на верхнем конце полого штока 9, подвижно установленного с возможностью телескопического движения в корпусе 1 и соединенного нижним концом с опорой 10.
На верхнем конце винта 7 закреплена цилиндрическая упругая втулка 11, выполненная из эластичного износостойкого материала, например полиуретана, что снижает ее износ и повышает надежность амортизатора. В верхней части цилиндра 5 выполнены радиальные отверстия 12, в которых установлены шарики 13 с резьбовыми пробками 14, частично вдавливающие шарики 13 в наружную цилиндрическую поверхность упругой втулки 11 для создания необходимого момента на винте 7. Для удобства закручивания резьбовых пробок 14 в радиальные отверстия 12, напротив последних в корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 15 с большим диаметром, которые для обеспечения герметичности амортизатора могут закрываться резиновыми заглушками (на чертеже не показаны). С целью уравновешивания сил, действующих на втулку 11 и подшипник 6 винта 7 количество шариков 13 должно быть не меньше двух и они должны устанавливаться симметрично относительно вертикальной оси амортизатора.
Цилиндрическая упругая втулка 11 с частично вдавленными в нее шариками 13 посредством резьбовых пробок 14 образуют предохранительную муфту, момент срабатывания которой зависит от силы сопротивления качения шариков 13 по упруго-деформируемой поверхности втулки 11.
Шток 5 с опорой 10, шариковая гайка 8 с винтом 7, корпус с опорой 2 образуют шарико-винтовую передачу, преобразующую возвратно-поступательные движения опор 2 и 10 в возвратно-вращательные движения винта 7.
Предлагаемый амортизатор работает следующим образом.
При относительных перемещениях опор 2 и 10, имеющих место при абсолютных и относительных колебаниях транспортного средства, полый шток 9 перемещается относительно корпуса 1 и винта 7, который вследствие взаимодействия с шариковой гайкой 8 вращается вокруг своей оси в подшипнике 6. Вместе с винтом 7 вращается втулка 11, в наружную цилиндрическую поверхность которой с помощью резьбовых пробок 14 вдавлены шарики 13, которые установлены в радиальных отверстиях 12 цилиндра 5 и прокатываются по упруго-деформируемой поверхности втулки 11 практически без проскальзывания. При этом возможны следующие режимы работы амортизатора: без и с прокатыванием шариков 13 по втулке 11.
Если амортизатор работает без прокатывания шариков 13 по втулке 11, что имеет место при низких частотах колебаний, то при вращении винта 7 происходит знакопеременное вращение цилиндра 5, который установлен внутри корпуса 1 на подшипниках 3 и 4 и создает инерционное сопротивление. В результате на опорах 2 и 10 создается осевая сила, пропорциональная относительному ускорению, что снижает частоту собственных колебаний подрессоренной части машины, тем самым повышая плавность хода автомобиля.
При прокатывании шариков 13 по втулке 11, что имеет место в основном при высоких частотах колебаний, цилиндр 5 вследствие своей высокой инерционности практически не вращается, поэтому приведенная к оси амортизатора сила ограничена по величине моментом сопротивления качению шариков 13 по втулке 11, что исключает блокировку амортизатора при высоких зарезонансных частотах колебаний, тем самым также повышая плавность хода автомобиля и предохраняя амортизатор от поломок и выхода из строя.
Момент сопротивления качению шариков 13 регулируется с помощью резьбовых пробок 14, доступ к которым возможен через радиальные отверстия 15 в корпусе 1, что позволяет настраивать силу сопротивления амортизатора для разных автомобилей без его разборки.
В процессе качения шарики 13 с одной стороны упираются в центральный выступ резьбовой пробки 14, а с противоположной стороны – в упруго-деформируемую поверхность втулки 11. Поскольку площадь контакта каждого шарика 13 со стороны вдавленной поверхности втулки 11 значительно больше, чем поверхность его контакта с центральным выступом резьбовой пробки 14, а коэффициент трения скольжения стали по стали значительно меньше, чем стали по полиуретану, то шарики 13 перекатываются по наружной поверхности втулки 11 практически без проскальзывания, что существенно снижает ее износ, тем самым повышая надежность работы амортизатора.
Таким образом, достигается заявленный технический результат, заключающийся в повышении надежности амортизатора.