ТОРСИОН

Изобретение относится к устройствам, работающим на кручение, и может быть применено в подвесках транспортных средств, в соединительных упругих муфтах, возвратных и других механизмах в любой области техники.
Торсионы-широко известные во всем мире упругие элементы, которые применяют, например, в подвесках автомобилей и их прицепов, тракторов, тележек рельсового транспорта, в приводных и возвратных механизмах машин и различных устройств и т.д.
Известен пучковый торсион, содержащий прутки с отогнутыми от центра пучка хвостовикам опоры с радиальными пазами - патент РФ №2142584 от 10.12.1999. Существенными недостатками торсиона являются:
1. Отсутствие гасящих, т.е. демпфирующих свойств по превращению механической энергии за счет трения в тепловую энергию с последующим рассеянием;
2. Неспособность передачи больших крутящих моментов и уменьшению больших динамических нагрузок.
Известен также торсион - полезная модель №29570 от 20.05.2003 - с упругим элементом из спиральных тросовых отрезков, расположенных вплотную по кругу в виде полого цилиндра с средствами крепления (прототип). Стальной трос по структуре обладает как упругим так и гасящим (демпфирующим) свойством, однако известный торсион, содержащий только тросовые отрезки, имеет достаточно высокую податливость (эластичность), причем с большим общим диаметром, следовательно, не обеспечивает возможность передачи больших скручивающих моментов и уменьшение больших динамических нагрузок.
Кроме того, существенным недостатком известного торсиона является также невозможность варьирования (изменения) упругих и гасящих свойств и характеристик.
Изобретение направлено на усовершенствование торсионов, а именно на обеспечение:
1. Передачи больших крутящих моментов;
2. Работоспособности по существенному уменьшению больших динамических нагрузок с высоким гасящим т.е. демпфирующим свойством по превращению механической энергии за счет трения в тепловую энергию с последующим рассеянием;
3. Возможности регулирования упругих и гасящих свойств и характеристик;
4. Компактности;
5. Универсальности.
Эти технические результаты достигаются тем, что:
1. Торсион содержит произвольно соединенные (параллельно, или последовательно или параллельно - последовательно) упругий и гасящий элементы.
2. Упругий элемент выполнен из «п» стержней произвольного (круглого, прямоугольного и т.п.) сечения.
3. Упругий элемент регулируемый по жесткости и выполнен со средством осевого перемещения и крепления неподвижной части объекта на произвольном расстоянии от подвижной части торсиона.
4. Средство осевого перемещения выполнено в виде ползуна с крепежными элементами.
5. Гасящий элемент выполнен из прямолинейных, дугообразных или прямолинейно - дугообразных отрезков стального каната концы которых продольно или радиально размещены и зафиксированы в фланцах.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен торсион с гасящим элементом из спиральных тросовых отрезков расположенных по кругу в виде полого цилиндра и упругим элементом из «п» стержней произвольного (круглого, прямоугольного и т.п.) сечения из пружинной стали или композитных материалов обладающих упругими свойствами; на фиг.2 и 3 - виды торсиона с торца и поперечного сечения соответственно; фиг.4 - торсион с упругим элементом в виде стержня круглого сечения с головками в виде утолщениями с неразрезными шлицами или выполненные в форме многогранника; на фиг.5, 6 - виды торсиона с торца и поперечного сечения соответственно; на фиг.7 - торсион с гасящим элементом из спиральных тросовых отрезков, расположенных квазидугообразно по кругу обращенными к продольной оси торсиона с концами отрезков, радиально размещенными и фиксированными в фланцах; на фиг.8, 9 - виды поперечного сечения торсиона;
на фиг.10 - 12 - виды торсионов с параллельно соединенными упругим и гасящим элементами; на фиг.13 - вид торсиона с последовательно соединенными упругим и гасящими элементами; на фиг.14 - вид торсиона с последовательно соединенными упругим и гасящим элементами и ползуном регулирования жесткости упругого элемента.
Торсион состоит из стержневой части, содержащий упругий 1 и гасящий 2 элементы; средств крепления головок торсиона к неподвижному и подвижному частям объекта, выполненные в виде фланцев 3, 4, 5 и ползуна 6.
Фланцы 3, 4 и 5 могут быть выполнены цельными и составными, а крепление концов тросовых отрезков способами сварки, пайки, прессования или прижатием крепежными средствами и деталями.
На фиг.1 - 14 обозначены: С - отверстия; D - крепление концов отрезков троса в фланцах 3, 4, 5 сваркой (или пайкой); L - канавки или отверстия для установки концов стального троса; К - выступы фланцевой головки.
Представленные торсионы обеспечивают широкую возможность их применения при решении различных задач. Для этого упругие элементы выполнены из стержней круглого сечения 1 (фиг.4 - 6, 10 - 12) или прямоугольных пластин 1 (фиг.1 - 9, 13, 14), которые могут быть выполнены цельными (фиг.1, 4, 7, 10, 12 - 14) или составными, соединенными последовательно (фиг.11).
Гасящие элементы 2 выполнены с двумя фланцевыми элементами 3, 4 (фиг.1, 4), промежуточным одним фланцевым элементом 5 (фиг.7, 13, 14) или «п» фланцевыми элементами 5 (фиг.10, 12).
Ползун 6 (фиг.14) обеспечивает возможность фиксации упругого элемента 1 в любом месте по его длине, следовательно, плавного изменения жесткости.
Торсион (фиг.1 - 14), например, применительно к автомобильной торсионной подвески работает следующим образом. Одним концом, например 3 торсион крепится к раме или кузову автомобиля, а другим 4 - к кривошипному рычагу подвески. Упругость связи колеса с рамой (на фиг.1 - 14 не показаны) главным образом обеспечивается вследствие скручивания упругого элемента 1. При движении автомобиля в результате наезда колес на неровности дороги упругое устройство 1 скручивается, значительно смягчая удар, передаваемый от колеса на кузов, исключая копирование кузовом профиля дорожных неровностей, и плавность хода автомобиля. При этом быстрое гашение колебания кузова обеспечивает гасящее (демпфирующее) тросовое устройство 2. Таким образом создается возможность движения автомобиля без неприятных ощущений и быстрой утомляемости людей и повреждений перевозимых грузов, а также надежность работы подвески и элементов трансмиссии с силовым агрегатом в целом.
Представленные на фиг.1, 7 торсионы могут быть использованы в элементах машин в упругих муфтах или в элементах сборной муфты с большим крутящим моментом, в приводных и возвратных механизмах, например, дверей метрополитена и т.д.
Таким образом, торсион (фиг.1 - 14) имеет достаточно компактную конструкцию и благодаря упругодемпфирующим элементам 1, 2 с возможностью произвольного их соединения (параллельно, или последовательно или параллельно - последовательно), а также регулировки жесткости обеспечивает достижение высокой эффективности по передачи больших крутящих моментов, работоспособность по существенному уменьшению больших динамических нагрузок и их гашению, а также возможность варьирования упругих и гасящих характеристик.
Учитывая выше представленные особенности торсиона, техническое решение является полезным.
Анализ известных технических решений в данной области и в смежных отраслях показывает, что такие конструкции торсионов с указанными особенностями, преимуществами и отличительными признаками не имеются.