ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ

Предлагаемый пневматический упругий элемент относится к устройствам для гашения колебаний виброизолируемых объектов, в частности к пневматическим подвескам со встроенными направляющим элементом и воздушным демпфером, применяемым для подрессоривания кузова, кабины, сиденья водителя автомобиля или особо чувствительных к колебаниям и вибрациям перевозимых транспортными средствами грузов.
Известна пневматическая подвеска, содержащая гибкую оболочку, прикрепленную одним концом посредством фланца и кольца к подрессоренной части транспортного средства и связанную другим концом с полым поршнем, прикрепленным к неподрессоренной части транспортного средства, опору и амортизатор, прикрепленный к поверхности поршня, представляющей собой поверхность конуса с углом уклона от 80 до 85°, на которой выполнено более одного отверстия для сообщения полостей оболочки и поршня, а посадочные места кольца и поршня для гибкой оболочки выполнены с уклоном, угол которого равен углу уклона соответствующих мест гибкой оболочки, в вершине конической поверхности поршня выполнено одно отверстие, амортизатор выполнен в виде усеченного конуса, уклон наружной поверхности которого составляет от 44 до 46°, а уклон посадочных мест от 1 до 2° (патент РФ 2044661, МПК B60G 11/26, 1995 г.)
Недостатком данной пневматической подвески является отсутствие демпфирующих свойств, поэтому она применяется совместно с гидравлическим амортизатором. Кроме того, данная подвеска требует применения направляющих элементов, что усложняет подвеску транспортного средства.
Наиболее близким из известных технических решений является пневматический упругий элемент, содержащий резинокордную оболочку, соединенную с корпусом и крышкой и разделенную на верхнюю и нижнюю полости направляющим элементом, выполненным в виде упругого шарнира, в осевом отверстии которого с возможностью осевого перемещения установлен шток с верхним и нижним радиальными отверстиями, соединенный с крышкой и связывающий верхнюю и нижнюю полости между собой. Данный упругий элемент имеет встроенный направляющий элемент и обеспечивает S-образную упругую характеристику, имеющую низкую жесткость в средней части хода и высокую жесткость в конце ходов сжатия и отбоя при перекрытии верхнего и нижнего радиальных отверстий [а.с. СССР 247728, МПК F16f, 1968 г.].
Недостатком данного упругого элемента является относительно низкие его демпфирующие свойства. Поэтому он применяется совместно с гидравлическим амортизатором, что усложняет подвеску кузова, кабины и сиденья водителя транспортного средства.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой простой и надежной конструкции пневматического упругого элемента со встроенным направляющим элементом, разделяющим его на две полости, соединенные между собой через воздушный демпфер в виде дросселя и обратного клапана, открытого на ходе сжатия, обеспечивающий повышение демпфирующих свойств подвески.
Техническим результатом заявленного пневматического упругого элемента со встроенным направляющим элементом и повышенными демпфирующими свойствами является значительное улучшение его виброзащитных свойств, что позволит при подрессоривании, например кузова, кабины, сиденья водителя или особо чувствительных к колебаниям и вибрациям перевозимых грузов, существенно упростить подвеску этих узлов и повысить плавность хода транспортного средства и виброзащиту перевозимых грузов.
Технический результат достигается тем, что в пневматическом упругом элементе, содержащем резинокордную оболочку, соединенную с корпусом и крышкой и разделенную на верхнюю и нижнюю полости направляющим элементом, выполненным в виде упругого шарнира, в осевом отверстии которого с возможностью осевого перемещения установлен шток, соединенный с крышкой и связывающий верхнюю и нижнюю полости между собой через выполненные в штоке осевой канал и верхнее и нижнее радиальные отверстия, нижнее радиальное отверстие выполнено в виде воздушного дросселя, а пневматический упругий элемент дополнительно снабжен обратным клапаном, установленным на нижнем конце штока ниже воздушного дросселя и соединяющим нижнюю полость с верхней полостью на ходе сжатия через осевой канал и верхнее радиальное отверстие.
Указанная полезная модель отличается тем, что нижнее радиальное отверстие выполнено в виде воздушного дросселя, а пневматический упругий элемент дополнительно снабжен обратным клапаном, установленным на нижнем конце штока ниже воздушного дросселя и соединяющим нижнюю полость с верхней полостью на ходе сжатия через осевой канал и верхнее радиальное отверстие. Вследствие этого обеспечивается существенное повышение демпфирующих свойств пневматического упругого элемента, который может применяться в подвесках кузова, кабины и сиденья водителя автомобиля без дополнительных гидравлических амортизаторов и направляющих элементов, что приведет к упрощению подвесок указанных систем и повышению плавности хода транспортного средства при движении по любым типам дорог.
На фиг. 1 изображен предлагаемый пневматический упругий элемент, продольный разрез; на фиг. 2 - его упругая характеристика (рабочая диаграмма).
ст
Пневматический упругий элемент содержит резинокордную оболочку 1, соединенную с корпусом 2 и крышкой 3 и разделенную направляющим элементом 4 на верхнюю 5 и нижнюю 6 полости, заправленные воздухом. Направляющий элемент 4 выполнен в виде упругого шарнира, включающего закрепленный на крышке 3 шток 7 с упором 8, установленный с возможностью осевого перемещения во втулке 9 сайлентблока 10, который установлен на корпусе 2. В штоке 7 выполнен осевой канал 11, соединенный с верхним 12 и нижним 13 радиальными отверстиями, выполненными ближе к концам штока 7 симметрично относительно среднего положения штока 7 во втулке 9, соответствующего нагружению пневматического упругого элемента статической нагрузкой Р (фиг. 2). При этом нижнее радиальное отверстие 13 выполнено в виде воздушного дросселя 13 с малым проходным сечением, а верхнее радиальное отверстие 12 и осевой канал 11 имеют большие проходные сечения. На нижнем конце штока 7 ниже воздушного дросселя 13 установлен обратный клапан 14, соединяющий нижнюю полость 6 с верхней полостью 5 на ходе сжатия через осевой канал 11 и верхнее радиальное отверстие 12. Снизу крышки 3 на верхнем конце штока 7 закреплен резиновый буфер 15 максимального хода сжатия.
Предлагаемый пневматический упругий элемент работает следующим образом.
На ходе сжатия пневматического упругого элемента от статического положения резинокордная оболочки 1 сжимается и воздух из верхней полости 5 свободно перетекает в нижнюю полость 6 корпуса 2 через верхнее радиальное отверстие 12, осевой канал 11, обратный клапан 14 и нижнее радиальное отверстие 13, что обеспечивает мягкую упругую характеристику (кривая I).
На последующем ходе отбоя обратный клапан 14 закрывается, давление воздуха в верхней полости 5 резко уменьшается и под действием перепада давлений воздух из нижней полости 6 перетекает в верхнюю полость 5 через нижнее радиальное отверстие 13, осевой канал 11 и верхнее радиальное отверстие 12. Поскольку нижнее радиальное отверстие 13 является воздушным дросселем, то через него воздух течет с большим сопротивлением, что обеспечивает жесткую упругую характеристику (кривая II).
На последующем ходе сжатия после выравнивания давлений в верхней 5 и нижней 6 полостях обратный клапан 14 открывается и воздух из верхней полости 5 свободно перетекает в нижнюю полость 6 через верхнее радиальное отверстие 12, осевой канал 11, обратный клапан 14 и нижнее радиальное отверстие 13, что обеспечивает мягкую упругую характеристику (кривая I). В результате за цикл колебаний формируется рабочая диаграмма, площадь S которой зависит от амплитуды деформаций пневматического упругого элемента, увеличиваясь с ее ростом.
В конце ходов сжатия и отбоя верхнее радиальное отверстие 12 и нижнее радиальное отверстие 13 штока 7, закрепленного на крышке 3, перекрываются втулкой 9 сайлентблока 10 направляющего элемента 4, что разобщает верхнюю 5 и нижнюю 6 полости, увеличивая жесткость упругой характеристики (штриховые линии на фиг. 2). При этом в конце хода сжатия буфер 15 взаимодействует с сайлентблоком 10, а в конце хода отбоя упор 8 взаимодействует с втулкой 9 сайлентблока 10, что дополнительно увеличивает жесткость упругой характеристики. В результате происходит упругое ограничение максимальных ходов сжатия и отбоя и снижается вероятность пробоя подвески. Наличие сайлентблока 10 обеспечивает также возможность небольших поперечных и угловых перемещений штока 7 относительно корпуса 2, что дополнительно повышает виброзащитные свойства пневматического упругого элемента.
В зависимости от требуемых ходов в пневматическом упругом элементе может применяться односекционная или двухсекционная резинокордная оболочка баллонного типа, возможно также применение резинокордной оболочки рукавного типа.
Применение заявленного пневматического упругого элемента со встроенным направляющим элементом и повышенными демпфирующими свойствами в подрессоривании, например кузова, кабины, сиденья водителя или особо чувствительных к колебаниям и вибрациям перевозимых грузов, позволит существенно упростить подвеску этих узлов и повысить плавность хода транспортного средства.