УСТРОЙСТВО ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ПОДВЕСКИ С ИНТЕГРИРОВАННЫМ УПРАВЛЯЮЩИМ КЛАПАНОМ
AIR SUSPENSION DEVICE WITH INTEGRATED CONTROL VALVE

Изобретение касается устройства пневматической подвески, по меньшей мере, с одним интегрированным управляющим клапаном для подачи сжатого воздуха в воздушную полость, образованную между внешней трубой, направляющей трубой и соединяющим их сильфоном, причем, кроме того, управляющий клапан с несколькими переключающимися позициями можно регулировать с помощью интегрированного механического органа управления в зависимости от высоты пневматической подвески относительно заданного уровня автомобиля, причем, кроме того, воздушная полость содержит с торцевой стороны пружину сжатия, расположенную между верхней частью и нижней частью внешней трубы.
Область применения изобретения распространяется, главным образом, на транспортные средства. В зоне ходового механизма в грузовиках применяются, например, гасители колебаний, которые содержат, в большинстве случаев, гидравлический амортизирующий элемент и работающее совместно с ним устройство пневматической подвески. В смысле интегрированной конструкции амортизирующий элемент обычно имеет трубу с емкостью, которая соединена с направляющей трубой пневматической подвески, причем направляющая труба соединена с помощью функционирующего как оболочка пневматической рессоры сильфона с внешней трубой, расположенной концентрично и перемещающейся аксиально относительно направляющей трубы. Сильфон, направляющая труба, а также внешняя труба ограничивают воздушную полость, находящуюся для амортизации под давлением.
Такого типа гасителями колебаний оборудована, например, подвеска кабины водителя на ходовом механизме грузовика, чтобы дополнительно уменьшить колебания кабины водителя, которые передаются через подвеску колеса в результате неровности дороги в ходовой механизм.
Из документа DE 4409252 известно устройство пневматической подвески для грузовика, в котором внутри располагается управляющий клапан для подачи и отвода сжатого воздуха, который может регулироваться также через расположенный внутри орган управления в зависимости от уровня кузова автомобиля. Обычно сжатый воздух подается в воздушную полость устройства пневматической подвески, если пневматическая подвеска опустилась до минимального уровня высоты кузова автомобиля, чтобы вновь восстановить ее свойства упругости. И наоборот, удаление воздуха из воздушной полости выполняется в том случае, если необходимо снизить уровень высоты устройства пневматической подвески.
Для этой цели управляющий клапан в соответствии с этим уровнем техники состоит из двух отдельных клапанов, один из которых располагается на внешней трубе, а второй располагается на направляющей трубе с возможностью передвижения относительно внешней трубы. Орган управления выполнен из полужесткой регулирующей рейки, с помощью которой оба эти отдельные клапаны приводятся в действие таким образом, что один клапан закрывается, когда второй клапан открывается. Однако, из-за действительно большой длины, а также большого количества конструктивных элементов, такие органы управления являются достаточно дорогостоящими.
Из документа DE 10200553 С1 известно другое устройство пневматической подвески, в котором используется один единственный управляющий клапан, в котором, помимо подачи и удаления воздуха во внутренней воздушной полости, реализуется функция перекрытия, выполненная посередине. Управляющий клапан управляется также с помощью интегрированных органов управления, которые оказывают действие на один из двух движущихся относительно другу друга узлов пневматической подвески - внешнюю трубу и направляющую трубу. Органы управления имеют здесь конструктивную длину, которая короче, чем длина хода устройства пневматической подвески. Управляющий клапан предварительно прижат пружиной к одному из движущихся относительно друг друга узлов пневматической подвески, причем регулирующий элемент размещается в качающемся состоянии относительно узлов пневматической подвески. Вторая пружина, сила действия которой направлена в сторону первой пружины, определяет, тем самым, положение регулирующего элемента.
Кроме того, из документа DE 102010012346 А1 известно устройство пневматической подвески, по меньшей мере, с одним интегрированным управляющим клапаном для подачи сжатого воздуха в воздушную полость, образованную между внешней трубой, направляющей трубой и соединяющим их сильфоном. Управляющий клапан может регулироваться с помощью нескольких переключающихся позиций посредством также интегрированных органов управления в зависимости от высоты пневматической подвески относительно заданного значения. Механические органы управления содержат пружину сжатия, зафиксированную с торцевой стороны внешней трубы и направляющей трубы, концы которых действуют совместно с толкателем управляющего клапана, расположенного с противоположной стороны на направляющей трубе, или внешней трубе.
Кроме того, из документа DE 19649316 А1 известна система регулирования уровня кузова автомобиля со шлюзовой камерой, со входом для шлюза и с выходом для шлюза для подачи и слива жидкости. Кроме того, система регулирования уровня кузова автомобиля имеет упругие элементы, в которых пружинящий поршень выходит из рабочего цилиндра, а жидкость проходит под давлением амортизационной прокладки. Регулировочное отверстие, которое определяет заданный уровень, диапазон прогиба пружины и диапазон величины обратного хода пружины и которое в диапазоне прогиба пружины закрыто, также является частью системы регулирования уровня кузова автомобиля. Через питающий трубопровод жидкость в одной фазе - подача - подается в шлюзовую камеру, а в другой фазе - слив - сливается из шлюзовой камеры. При достижении заданного уровня срабатывает датчик. В качестве датчиков могут использоваться, в частности, датчики давления, а также световые клапаны или закрепленная на пружинящем поршне управляющая труба. Кроме того, управляющая труба может крепиться также на рабочем цилиндре.
Задача настоящего изобретения состоит в создании такого устройства пневматической подвески, управляющий клапан которого можно с достаточной точностью активировать с помощью прочного и компактного механического органа управления и реализовать ступенчатую характеристику подачи и отвода воздуха в воздушной полости.
Исходя из устройства пневматической подвески, согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения, задача решается посредством отличительных признаков. Другие преимущественные варианты выполнения изобретения вытекают из следующих зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно изобретению рычаг, механически соединенный, по меньшей мере, с одним интегрированным управляющим клапаном, может приводиться в действие с помощью, по меньшей мере, одного, расположенного на торцевой стороне нижней части трубы, управляющего выступа, чтобы реализовать ступенчатую характеристику подачи и отвода воздуха в воздушной полости. По меньшей мере, один управляющий выступ предпочтительно расположен посередине на торцевой поверхности нижней части трубы. Рычаг размещен на корпусе, по меньшей мере, одного интегрированного управляющего клапана. Как рычаг, так и, по меньшей мере, один управляющий выступ изготавливаются из металлического материала.
Особенно предпочтительно, по меньшей мере, один интегрированный управляющий клапан выполнен в виде 3/3-ходового клапана и обеспечивает подачу воздуха в воздушную полость, удаление воздуха из воздушной полости и перекрытие воздушной полости. С помощью 3/3-ходового клапана обеспечивается не только компактность его конструкции с тремя переключающимися позициями, но и его точная регулировка.
В изобретении предусматривается техническое условие, которое заключается в том, что, по меньшей мере, один управляющий выступ частично входит в направляющую трубу, чтобы привести в действие рычаг. Приведение в действие рычага приводит к приведению в действие, по меньшей мере, одного интегрированного управляющего клапана и связанных с ним функций подачи воздуха, отвода воздуха и блокировки воздушной полости.
Согласно предпочтительному примеру выполнения, по меньшей мере, один управляющий выступ образует неразъемное соединение с силовым замыканием с торцевой поверхностью нижней части трубы. Особенно предпочтительно резьбовое соединение или сварное соединение. Преимущество имеет резьбовое соединение, поскольку с его помощью можно достаточно просто произвести замену, по меньшей мере, одного управляющего выступа.
Согласно другому предпочтительному примеру выполнения, нижняя часть трубы и, по меньшей мере, один управляющий выступ, расположенный на ней, выполнены в виде цельной детали. Таким образом, по меньшей мере, один управляющий выступ может быть изготовлен непосредственно при первичном формообразовании или при первичном формообразовании нижней части трубы.
Предпочтительно рычаг имеет подковообразную форму и обоими дистальными концами опирается на корпус, по меньшей мере, одного интегрированного управляющего клапана. Подковообразная форма имеет двойное положение на корпусе клапана, которое отличается высокой устойчивостью и прочностью.
Согласно другому примеру выполнения, рычаг имеет форму штанги и опирается одним дистальным концом на корпус, по меньшей мере, одного интегрированного управляющего клапана. Такой вариант выполнения имеет, в результате экономии материала, оптимальный вес, причем снижение динамической массы дает дополнительные преимущества. Например, для этого упругие элементы могут иметь меньшие размеры, а, по меньшей мере, один интегрированный управляющий клапан может иметь более точную характеристику параметра срабатывания.
Кроме того, предлагается, чтобы, по меньшей мере, один управляющий выступ не имел контакта с рычагом в диапазоне, по меньшей мере, +15 мм, между позицией, соответствующей полной величине обратного хода пружины, и позицией соответствующей частичной величине обратного хода пружины, и, по меньшей мере, один интегрированный управляющий клапан удалял воздух из воздушной полости, причем с увеличением прогиба пружины уменьшалось сечение отверстия для удаления воздуха.
В изобретении предусматривается техническое условие, которое заключается в том, что, по меньшей мере, один интегрированный управляющий клапан перекрывается в диапазоне прогиба пружины от +3 мм до -3 мм.
Кроме того, предпочтительно, чтобы при подаче воздуха в воздушную полость посредством, по меньшей мере, одного интегрированного управляющего клапана, прогиб пружины составлял менее -3 мм, причем с увеличением прогиба пружины сечение отверстия для подачи воздуха увеличивалось.
Дополнительные мероприятия, улучшающие изобретение, более подробно представлены далее совместно с описанием предпочтительных примеров выполнения изобретения со ссылками на чертежи. На них показано:
фиг. 1 - частичное продольное сечение через предложенное в изобретении устройство пневматической подвески с управляющим выступом и с соответствующим ему рычагом подковообразной формы, размещенным на управляющем клапане;
фиг. 2 - увеличенное перспективное изображение управляющего клапана с размещенным на нем рычагом подковообразной формы по фиг. 1; и
фиг. 3 - перспективное изображение другого варианта выполнения управляющего клапана с размещенным на нем рычагом подковообразной формы и соответствующий управляющий клапан в сечении.
Устройство пневматической подвески согласно фиг. 1 состоит, в основном, из внешней трубы 2 с одной верхней крепежной проушиной 12, напротив которой расположена направляющая труба 3 с соответствующей, не показана, нижней крепежной проушиной. Нижняя крепежная проушина, здесь не показана, является составной частью гидравлического амортизатора, который коаксиально окружен внешней трубой 2 и направляющей трубой 3. Между внешней трубой 2 и направляющей трубой 3 проходит сильфон 4 из эластомера, который скатывается по внешней поверхности направляющей трубы 3 в зависимости от высоты пневматической подвески. Воздушная полость 5, которая с помощью сжатого воздуха инициирует функцию пневматической подвески в устройстве пневматической подвески, образуется от внешней трубы 2, направляющей трубы 3, а также сильфона 4 пневматической подвески. Для создания давления в воздушной полости 5 предусмотрен управляющий клапан 1, который расположен на внутренней краевой поверхности направляющей трубы 3, который выполнен в виде 3/3-ходового клапана и который в зависимости от переключающейся позиции может подавать воздух в воздушную полость, удалять воздух из нее и перекрывать воздушную полость.
Кроме того, верхняя часть 6 трубы, установленная коаксиально на внешней трубе 2, вместе с нижней частью 7 трубы и с расположенной между ними и предварительно сжатой пружиной 8 сжатия, образует телескопическое устройство. Управляющий клапан 1 приводится в действие в зависимости от высоты пневматической подвески рукояткой 9, размещенной на корпусе 11 управляющего клапана 1, соответствующей управляющему клапану 1, а также управляющим выступом 10, расположенным на торцевой стороне нижней части 7 трубы и соответствующим рычагу 9. Выполняемое пружиной 8 сжатия предварительное сжатие должно быть настолько сильным, чтобы приведение в действие рычага 9 выполнялось посредством касания управляющего выступа 10. Длина управляющего выступа 10 и его позиция относительно рычага 9 должны быть такими, чтобы осуществлялись пять фаз приведения клапана в действие. Между полной величиной обратного хода пружины прибл. +40 мм, относительно номинальной длины пневматической подвески, и частичной величиной обратного хода пружины прибл. +15 мм управляющий выступ 10 не касается рычага 9, так что рычаг 9 остается в верхней позиции, и управляющий клапан 1 соединяется с воздушной полостью 5 посредством канала 13 для удаления воздуха. На фазе 1, таким образом, отверстие для удаления воздуха полностью открыто и его сечение имеет максимальное значение. Как только прогиб пружины становится ниже значения +15 мм, и управляющий выступ 10 приводит в действие рычаг 9, начинается фаза 2. Сечение отверстия для удаления воздуха уменьшается плавно, причем управляющий клапан 1 переходит из режима удаления воздуха из воздушной полости 5 в состояние закрытия воздушной полости 5.
В диапазоне прогиба пружины между +3 мм и -3 мм управляющий клапан 1 находится в фазе 3 и закрыт. Как только прогиб пружины становится меньше значения прибл. -3 мм, начинается фаза 4, причем рычаг 9 продолжает нажимать на управляющий выступ 10, и управляющий клапан 1 открывается и соединяет канал 14 для подачи воздуха с воздушной полостью 5. При увеличении прогиба пружины при этом увеличивается сечение отверстия для подачи воздуха, причем при максимальном прогибе пружины прибл. -15 мм управляющий клапан 1 полностью открыт, и, кроме того, это приводит к тому, что нижняя часть 7 трубы ударяется о направляющую трубу 3. На управляющий выступ 10 больше нельзя давить, и сечение отверстия для подачи воздуха максимально открыто (фаза 5).
Согласно фиг. 2 рычаг 9 на корпусе 11 управляющего клапана 1 имеет два положения. Такая конструкция особенно предпочтительна с технической точки зрения и имеет высокую устойчивость. Кроме того, рычаг 9 и управляющий клапан 1 представляют собой один предварительно собранный узел.
На фиг. 3 показан другой вариант выполнения размещенного на корпусе 11 управляющего клапана 1 рычага 9. Рычаг 9 выполнен в виде штанги и имеет слегка изогнутую форму. Кроме того, рычаг 9 размещен на корпусе 11 управляющего клапана 1 только с одной стороны и предварительно прижат торсионной пружиной 20 так, что в верхней позиции О рычаг 9 находится в ненапряженном состоянии от управляющего выступа 10. В этой позиции управляющий клапан 1 имеет максимальное сечение отверстия для удаления воздуха. Напротив него управляющий клапан 1 в нижней позиции U рычага 9 имеет максимальное сечение отверстия для подачи воздуха. В показанной здесь средней позиции М рычага 9 отверстие для подачи и удаления воздуха в воздушной полости 5 закрыто.
На показанной рядом фигуре изображен управляющий клапан в сечении вдоль линии А. Из представленного чертежа управляющего клапана 1 можно видеть, что корпус 11 клапана имеет подключение 15 для подачи воздуха и подключение 16 для удаления воздуха, которые соединены, здесь не показано, с каналами для подачи и удаления воздуха в направляющей трубе 3 и, тем самым, соединены с подключениями для подачи и удаления воздуха узла пневматической подвески. Кроме того, в корпусе 11 клапана выполнено соединительное отверстие 17 для технического соединения управляющего клапана 1 с воздушной полостью 5. Кроме того, в корпусе 11 клапана выполнены канал 14 для подачи воздуха и канал 13 для удаления воздуха. Управляющий клапан 1 выполнен в виде 3/3-ходового клапана, а толкатель 18 клапана интегрирован в канале 13 для удаления воздуха. Кроме того, толкатель 18 клапана механически соединен с рычагом 9 с помощью цапфы 19 рычага и может аксиально передвигаться вверх-вниз в канале 13 для удаления воздуха.
Изобретение не ограничивается вышеописанными предпочтительными примерами выполнения. Более того, также возможны отклонения от этих примеров выполнения, которые содержатся в последующих пунктах формулы изобретения, подпадающих под действие патента. Так, например, также можно вместо торсионной пружины 20 предварительно сжать пружину растяжения или пружину сжатия таким образом, чтобы в верхней позиции О рычаг 9 находился в ненапряженном состоянии от управляющего выступа 10. Кроме того, также возможны другие варианты выполнения рычага, например, в виде круга или эллипса.
Список обозначений
1 Управляющий клапан
2 Внешняя труба
3 Направляющая труба
4 Сильфон пневматической подвески
5 Воздушная полость
6 Верхняя часть трубы
7 Нижняя часть трубы
8 Пружина сжатия
9 Рычаг
10 Управляющий выступ
11 Корпус клапана
12 Верхняя проушина для крепления
13 Канал для удаления воздуха
14 Канал для подачи воздуха
15 Подключение для подачи воздуха
16 Подключение для удаления воздуха
17 Соединительное отверстие
18 Толкатель клапана
19 Цапфа рычага
20 Торсионная пружина
М средняя позиция
О верхняя позиция
U нижняя позиция